(57)【要約】  再溶解炉用のカルダン式の懸吊部が開示され、この懸吊部を用いて、消耗電極（４）を備えた電極ロッド（３）の保持部が、炉フレームに対してカルダン式に保持されるので、前記保持部（６）を前後左右の全ての側に傾倒させることができる。本発明のキーポイントは、カルダン式の支承部（１０）の１つの軸線の支承部内に、計重用のロードセル（１７）が配置されており、該ロードセルは前記保持部（６）と、該保持部（６）内に付随する部分の重量を測定することができるので、このことから、消耗電極（４）の重量を連続的に引き出すことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレーム内に配置された鋳型と、ほぼ垂直に位置しかつ前記鋳型の上に配置された電極ロッド（３）とを備えた再溶解炉であって、前記電極ロッド（３）の、前記鋳型に向けられた端部に、溶融消耗可能な消耗電極（４）が取付け可能であり、前記電極ロッド（３）に取り付けられた前記消耗電極（４）を、前記鋳型内で鋳型中心軸線に対してできるだけ同軸的に位置調整できるようにするために、前記ベースフレームに対してすべての側に旋回可能な、電極ロッド用の電極ロッド保持部（６）が設けられており、該電極ロッド保持部（６）のカルダン式の支承部（１０）が設けられており、該カルダン式の支承部（１０）が、交差し合う２つのカルダン軸線（１４，１５）を有しており、さらに、前記ベースフレームと前記電極ロッド保持部（６）との間に、前記電極ロッド（３）に取り付けられた消耗電極（４）の重量を測定するための重量センサが設けられている、再溶解炉において、
前記重量センサが、前記カルダン軸線（１４，１５）のいずれか一方のカルダン軸線上に配置されていることを特徴とする、再溶解炉。
【請求項２】
前記重量センサが、複数のロードセル（１７）から成っており、前記各カルダン軸線（１４，１５）の軸支承部内にそれぞれ１つのロードセル（１７）が配置されている、請求項１記載の再溶解炉。
【請求項３】
前記ロードセル（１７）は、前記カルダン軸線のうち前記ベースフレームに対する空間的な位置が不変であるカルダン軸線（１４）に配置されており、前記各ロードセル（１７）は、それぞれ１つの測定方向しか有しておらず、該測定方向の向きは前記ベースフレームに対して固定されている、請求項２記載の再溶解炉。
【請求項４】
前記各ロードセル（１７）の一方の端部が、ベース（１６）内またはベース（１６）の外面に取り付けられており、該ベース（１６）から突出した他方の端部に、前記軸支承部の支承リング（１２）または支承ブシュが回転可能に保持されている、請求項３記載の再溶解炉。
【請求項５】
前記ベース（１６）が、前記鋳型を収容するための釜のカバー（１）に取り付けられている、請求項４記載の再溶解炉。
【請求項６】
前記カルダン式の支承部（１０）が、カルダンリング（１１）から成っており、該カルダンリング（１１）に、該カルダンリング（１１）の全周にわたって分配された形で４つの支承リング（１２，１３）または支承ブシュが配置されており、該支承リング（１２，１３）または該支承ブシュの軸線が、カルダンリング軸線に対して直角に延びており、前記支承リング（１２，１３）または支承ブシュのうち、それぞれ２つの支承リング（１２，１３）または支承ブシュが、互いに同軸的に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の再溶解炉。
【請求項７】
前記カルダンリング（１１）が、中空リングとして形成されており、該中空リングに冷却液が供給されている、請求項６記載の再溶解炉。
【請求項８】
特に再溶解炉の旋回可能な電極ロッド保持部（６）用のカルダン継手であって、該カルダン継手が、互いに交差し合う２つのカルダン軸線（１４，１５）を備えている、カルダン継手において、前記カルダン軸線（１４，１５）のうちのいずれか一方のカルダン軸線上に、重量センサが配置されていることを特徴とする、カルダン継手。
【請求項９】
前記重量センサが、複数のロードセル（１７）から成っており、前記各カルダン軸線の軸支承部内にそれぞれ１つのロードセル（１７）が配置されており、各ロードセル（１７）が、１つの測定方向しか有しない、請求項８記載のカルダン継手。
【請求項１０】
当該カルダン継手が、カルダンリング（１１）を有し、該カルダンリング（１１）に、該カルダンリング（１１）の全周にわたって分配された形で４つの支承リング（１２，１３）または支承ブシュが配置されており、該支承リング（１２，１３）または該支承ブシュの軸線が、カルダンリング軸線に対して直角に延びており、前記支承リング（１２，１３）または支承ブシュのうち、それぞれ２つの支承リング（１２，１３）または支承ブシュが、互いに同軸的に配置されている、請求項８または９記載のカルダン継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースフレーム内に配置された鋳型と、ほぼ垂直に位置しかつ前記鋳型の上に配置された電極ロッドとを備えた再溶解炉であって、前記電極ロッドの、前記鋳型に向けられた端部に、消耗電極が取付け可能であり、前記電極ロッドに取り付けられた前記消耗電極を、前記鋳型内で鋳型中心軸線に対してできるだけ同軸的に位置調整できるようにするために、前記ベースフレームに対して前後左右のすべての側に旋回可能な、電極ロッド用の電極ロッド保持部が設けられており、該電極ロッド保持部の、前記ベースフレームに対するカルダン式の支承部が設けられており、該カルダン式の支承部が、交差し合う２つのカルダン軸線を有しており、さらに、前記ベースフレームと前記電極ロッド保持部との間に、前記電極ロッドに取り付けられた消耗電極の重量を測定するための重量センサが設けられている、再溶解炉に関する。
【０００２】
このような再溶解炉は、たとえば再溶融もしくは再溶解のために使用される。このような再溶解炉は、種々の構成が存在している。いわゆる「真空アーク炉（Vasuum Arc Remelting:VAR）」では、消耗電極の溶融消耗が真空下に行われる。このためには、鋳型が、真空密に閉じられた釜内に位置している。消耗電極は、この鋳型内に進入する。消耗電極と鋳型との間に電圧を印加することにより、消耗電極の下端部と、鋳型内に存在する溶融液との間に、高い電流強さを有するアークが発生する。このアークは消耗電極を徐々に溶融消耗させる。
【０００３】
エレクトロスラグ再溶融法（ESU）では、たとえば鋼から成る消耗電極が、開いた鋳型のスラグ浴内に浸漬される。スラグ浴は同時に電気的な抵抗としても働く。消耗電極は、電流を通す電極として機能し、溶融消耗する。スラグを通過する際に、硫黄および非金属介在物がスラグによって吸収され、あとで分離される。この過程は空気下で行われ、真空中では行われない。鋼はスラグの下で銅鋳型内で凝固する。
【０００４】
この溶融消耗過程を制御するためには、消耗電極の重量が連続的に求められなければならない。これにより、消耗電極はその消耗量に相応して追従され得る。
【０００５】
さらに、消耗電極をできるだけ鋳型の中央に位置決めすることができるようにするための装置が必要とされる。消耗電極は、円筒体であるが、しばしば軸対称ではなく、湾曲を有する円筒体である。また、消耗電極はしばしば電極ロッド軸線に対して正確に同軸的には電極ロッドに溶接されない。このことは、消耗電極ができるだけ鋳型内の中央に位置決めされるようにするために、溶融過程の開始前に消耗電極保持部を側方に傾倒させることを必要とする。
【０００６】
このために、独国特許第２９０５７５２号明細書に記載の装置では、消耗電極保持部が、高さ調節可能な横桁に懸吊式に支承されている。この横桁には、基準プラットホームが設けられており、この基準プラットホームは、重量センサを形成する計重用の３つのロードセルを介して横桁に支持されている。電極ロッドを保持している支持プレートは、互いに直交して延びる２つの軸線周りに、基準プラットホームに対して旋回可能であり、これにより電極ロッドを位置調整することができる。
【０００７】
また、基準プラットホームを、ＶＡＲ設備の釜のカバーに配置することも提案されている。この場合、釜内には鋳型が設けられており、この鋳型はカバーに対して計重用の３つのロードセルに載置されている。
【０００８】
この基準プラットホームには、支持体がカルダン式に支承されており、この支持体上に、電極ロッド保持部が搭載されている。カルダン式の懸吊により、保持部をいかなる方向でも側方に旋回させることが可能となる。このような配置形式における欠点は、消耗電極保持部が側方に傾斜した場合に、ロードセルに横方向力が加えられ、この横方向力が測定結果を誤らせてしまうことである。このことを阻止するために、基準プラットホームは、横方向力を支持する横方向リンクを介して炉のフレームに結合される。
【０００９】
したがって、高い測定精度を得るためには、構成上の大きな手間が必要となる。さらに、特定の構成高さが提供されなければならない。なぜならば、一般に３つのロードセルから成る重量センサのために規定の構成高さが必要とされ、この構成高さを超えた場合にしか基準プラットホームのカルダン式の支承が実現され得ないからである。
【００１０】
さらに別の問題は、ロードセルがたいてい炉釜のカバーまたはフレームに、露出したまま組み付けられていて、ペンドラムサポート（振り子式支持部）を介して支持体のカルダン式の懸吊部に支持されていることにある。ロードセルにより提供される測定結果は温度の影響を著しく受けるので、溶融消耗過程の時間に、ロードセルの不変の温度が配慮されなければならない。しかし、このことは、ロードセルが露出している状態では、ほとんど実現され得ないので、測定結果を誤らせてしまう問題は回避されていない。
【００１１】
本発明の基礎を成す課題は、場合によっては複数のロードセルから成り、しかも一層正確な測定結果を提供する重量センサを備えた、コンパクトなカルダン式の懸吊部を提供することである。
【００１２】
この課題を解決するために、本発明の構成では、重量センサが、前記カルダン軸線のいずれか一方のカルダン軸線上に配置されているようにした。
【００１３】
本発明によれば、重量センサはカルダン式の懸吊部の構成要素となるので、カルダン式の懸吊部の下方に、もはや固有の構成高さは必要とされないので、全体的に炉の構成高さも減少され得る。
【００１４】
カルダン式の懸吊部における温度特性は、その高い熱容量に基づき、一層均一となるので、測定結果を誤らせることはない。
【００１５】
好ましくは、重量センサは、各カルダン軸線の軸支承部内に配置されている計重用の複数のロードセルから成っている。
【００１６】
通常、各カルダン軸線は２つの支承部に回転可能に支承されるので、プラットホームに載置された消耗電極保持部の重量およびこの消耗電極保持部に結合された電極ロッドの重量ならびに消耗電極自体の重量を測定するためには、２つのロードセルで十分となる。これらの支承部は、最も単純な事例では、ロードセルのための滑り支承部を形成する単純な支承ブシュとして設計されていてよい。
【００１７】
好ましくは、ロードセルは、前記カルダン軸線のうちベースフレームに対する空間的な位置が不変であるカルダン軸線に配置されており、この場合、各ロードセルは、それぞれ１つの測定方向しか有しておらず、この測定方向の向きは前記ベースフレームに対して固定されている。
【００１８】
したがって、１つの方向でしか敏感でないロードセル、つまりこの測定方向に対して直角に作用する力に関しては検出しないロードセルが使用される。
【００１９】
ロードセルは、その空間的な位置が電極ロッド保持部の傾動時に変化しないカルダン軸線に対応しているので、ロードセルの位置は同じく変化しない。これにより、ロードセルの、ベースフレームに対する測定方向は常に等しいままとなるので、測定方向が垂直方向に向けられていると、測定すべき重量は、補正なしに直接に検出され得る。
【００２０】
各ロードセルの一方の端部が、ベース内またはベースの外面に取り付けられており、該ベースから突出した他方の端部に、軸支承部の支承リングまたは支承ブシュが回転可能に保持されていると、単純な構造が得られる。
【００２１】
この場合、ベースは、鋳型を収容するための釜の、場合によっては冷却されているカバーに取り付けられ得る。
【００２２】
カルダン式の支承部は、カルダンリングから成っており、このカルダンリングには、このカルダンリングの全周にわたって分配された形で４つの支承リングまたは支承ブシュが配置されており、これらの支承リングまたは支承ブシュの軸線は、カルダンリング軸線に対して直角に延びており、前記支承リングまたは支承ブシュのうちそれぞれ２つの支承リングまたは支承ブシュが、互いに同軸的に配置されている。
【００２３】
こうして、比較的薄い構造のカルダン式の支承部が得られる。
【００２４】
このような配置形式では、ロードセルが、カルダンリング内に配置された、それぞれ１つの支承リングもしくは支承ブシュによって取り囲まれている。これによって、カルダンリングに埋め込まれているロードセルの温度は、実質的にカルダンリングの等しいままの温度によって規定される。カルダンリングは、温度を変化させる外部影響因子に対してロードセルをシールドするので、温度変化によって測定結果を誤らせることはない。
【００２５】
必要に応じて、カルダンリングを中空リングとして形成することができる。この中空リングには、冷却液が供給され、このことはロードセルの一定の温度を促進する。
【００２６】
本発明は、再溶解炉に関するだけでなく、請求項８、９、１０において規定されているように、カルダン継手自体にも関する。
【００２７】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。炉全体を図示することは省略する。なぜならば、このような炉は、主として上で挙げたドイツ連邦共和国特許第１０１０６９６６号明細書に記載されているからである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】再溶解炉のカルダン式に支承された電極ロッド保持部を示す斜視図であり、この場合、カルダン式の支承部がロードセルを有する。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２９】
図１には、ＶＡＲ設備用の炉釜のカバー１が示されている。炉釜内には、鋳型が配置されている。カバー１には、開口２（図２および図３参照）が設けられている。この開口２を貫いて、電極ロッド３と、この電極ロッド３に取り付けられた消耗電極４とが貫通案内されているので、電極ロッド３は鋳型内に進入している（詳しくは図示しない）。
【００３０】
カバー１は炉設備のフレームの一部であり、したがって定位置固定であるので、電極ロッド保持部６が、炉フレームに対して、もしくはカバー１に対して、左右前後の全ての側に旋回させられるようになっている。
【００３１】
カバー１の上方には、支持プレート５が配置されている。この支持プレート５を起点として、２つのガイドロッド７が垂直方向で上方に向かって延びている。両ガイドロッド７はその上端部に横桁８を有している。
【００３２】
両ガイドロッド７の間には、１つの電極ロッド３が設けられている。電極ロッド３は、相応する昇降装置９（概略的にのみ図示し、詳しくは説明しない）によって、鋳型内での消耗電極４の、アークにより生ぜしめられる溶融消耗を制御するために昇降させられる。
【００３３】
さらに図２および図３から判るように、支持プレート５とカバー１との間には、カルダン式の支承部１０が配置されている。このカルダン式の支承部１０は、中空のカルダンリング１１から成っている。最も単純な事例では、カルダンリング１１が、上下に間隔を置いて配置された２つの円形リングから成り、この場合、場合によっては、内側の環状の壁と、外側の環状の壁とが、両円形リングの間の空間を閉じている。このカルダンリング１１には、それぞれ９０°互いにずらされた形で４つの支承リング１２，１３が設けられている。これらの支承リング１２，１３は両円形リングを互いに結合しており、この場合、それぞれ互いに向かい合って位置する支承リング１２；１３は、互いに対して同軸的に、互いに離れて位置している。互いに向かい合って位置するそれぞれ２つの支承リング１２；１３は、それぞれ１つのペア（対）を形成している。支承リング１２から成る一方のペア（図２参照）は、フレーム固定のカルダン軸線１４を形成するために用いられ、支承リング１３から成る他方のペア（図３参照）は、支持プレート５に対して位置固定されているカルダン軸線１５に所属している。
【００３４】
これらの支承リングは、滑り支承用の支承ブシュであってよい。
【００３５】
図２に示したように、フレーム固定のカルダン軸線１４の各支承リング１２には、それぞれ重量測定用の１つのロードセル１７が配置されている。このロードセル１７は支承コアとして用いられ、このロードセル１７に、各支承リング１２が回転可能に支承されている。ロードセル１７は、カバー１に固定されているベース１６に相対回動不能に保持されていて、このベース１６から側方に突出している。
【００３６】
重量測定用のロードセル１７は、１つの固定の測定方向を有するタイプのロードセルであり、この測定方向は垂直方向に配置されているので、ロードセル１７は、電極ロッド保持部６の傾倒とは無関係に、電極ロッド保持部６ならびに電極ロッド３およびこの電極ロッド３に溶接された消耗電極４の重量を測定する。このことから、消耗電極４の、溶融消耗過程中に変化する重量を連続的に計算することができる。
【００３７】
図３には、支持プレート固定のカルダン軸線１５の両支承リング１３のアッセンブリが示されている。このアッセンブリには、半径方向で上方から２つの支持部１８が進入しており、両支持部１８は、支承リング１３に支承されたピン１９に固定されている。支持プレート固定のこれらのカルダン軸線１５は、フレーム固定のカルダン軸線１４に対して直交軸線を形成するので、電極ロッド保持部６を左右前後の全ての側に傾倒させることができる。
【００３８】
両カルダン軸線１４，１５は、１つの平面内に延びており、これにより、カルダン式の支承部１０の比較的小さな構成高さが得られる。
【００３９】
本発明は、ＥＳＵ設備においても、相応して実現される。この設備は閉じられた釜を有しないので、カルダンリングは、鋳型の上に延びるフレームに搭載される。
【符号の説明】
【００４０】
１  カバー
２  開口
３  電極ロッド
４  消耗電極
５  支持プレート
６  電極ロッド保持部
７  ガイドロッド
８  横桁
９  昇降装置
１０  カルダン式の支承部
１１  カルダンリング
１２  支承リング
１３  支承リング
１４  カルダン軸線
１５  カルダン軸線
１６  ベース
１７  ロードセル
１８  支持部
１９  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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