(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を精製するための炉であって、
メインの炉床（３０）と、
第一の深い領域（７８）と、第二の深い領域（８２）と、該第一の深い領域（７８）と第二の深い領域（８２）との間に設けられており且つ前記第一の深い領域（７８）よりも浅く且つ前記第二の深い領域（８２）よりも浅い第一の浅い領域（８０）を備えている精製用の炉床（７０）と、
前記メインの炉床（３０）と前記精製用の炉床（７０）との間に延びている搬送用の炉床（５０）と、
前記精製用の炉床（７０）の上方に配置されたバリアー壁（１２８）と、
前記精製用の炉床（７０）の上方に取り付けられた少なくとも一つのエネルギ源と、を含んでいる炉。
【請求項２】
請求項１に記載の炉であって、
前記精製用の炉床（７０）が、少なくとも一つの冷却剤の通路（７９）を有している、炉。
【請求項３】
請求項１に記載の炉であって、
前記エネルギ源が電子ビーム銃である、炉。
【請求項４】
請求項１に記載の炉であって、
前記エネルギ源がプラズマトーチである、炉。
【請求項５】
請求項１に記載の炉であって、
前記第一の深い領域（７８）が、第一の傾斜面（８８）によって、前記第一の浅い領域（８０）の底面に連結されている底面を有しており、前記バリアー壁（１２８）が、前記第一の傾斜面（８８）が前記第一の浅い領域（８０）の底面に結合している場所に隣接した位置で、前記傾斜面（８８）の上方に支持されている、炉。
【請求項６】
請求項１に記載の炉であって、
前記バリアー壁（１２８）が銅によって作られている、炉。
【請求項７】
請求項１に記載の炉であって、
前記バリアー壁（１２８）が少なくとも一つの冷却剤の通路（１３８）を有している、炉。
【請求項８】
請求項１に記載の炉であって、
前記搬送用の炉床（５０）が前記精製用の炉床（７０）と結合している領域の少なくとも一部分を横切って延びている唇状部（５８）を更に含んでいる、炉。
【請求項９】
請求項１に記載の炉であって、
前記精製用の炉床（７０）が、第三の深い領域（１０４）と、該第三の深い領域（１０４）と前記第二の深い領域（８２）との間に連結されて設けられており且つ前記第二深い領域（８２）よりも浅く且つ前記第三の深い領域（１０４）よりも浅い第二の浅い領域（１０８）を更に備えている、炉。
【請求項１０】
請求項９に記載の炉であって、
前記第一の深い領域（７８）、前記第一の浅い領域（８０）、前記第二の深い領域（８２）、前記第二の浅い領域（１０８）及び前記第三の深い領域（１０４）が、溶融金属のための非直線経路を形成している、炉。
【請求項１１】
請求項１に記載の炉であって、
前記搬送用の炉床（５０）が、該搬送用の炉床（５０）の出口に持ち上がった唇状部（５８）を更に含んでいる、炉。
【請求項１２】
請求項１に記載の炉であって、
前記精製用の炉床（７０）は底面を有しており、前記搬送用の炉床（５０）が底面を有しており、前記精製用の炉床（７０）の前記底面が、前記搬送用の炉床（５０）の前記底面が沿って延びている第二の面の下方に位置している第一の面に沿って延びている、炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、精製用炉床に関し、より特定すると、高密度及び低密度の含有物を除去することによってチタンのような金属を精製するための炉床に関する。
【０００２】
発明の背景の説明
溶融金属材料からスラグを分離し且つ焼灼すること又は揮発性の不純物を蒸発させることによって比較的純粋な金属又は合金を得るための種々の異なった方法及び装置が開発されて来た。これらの作業を行うために開発された装置のうちの一つは、炉内の金属の表面に向けられた電子ビーム銃又はプラズマトーチを有する炉である。このような炉は、一般的には、炉床と炉床上の坩堝装置とを備えた真空チャンバ及び炉床上に取り付けられた多数のエネルギ源を含んでいる。エネルギ源は、炉床上に導かれる金属を溶かし且つ昇華、蒸発及び分解によって溶融金属からある種の不純物を除去するために使用される。別の方法として、溶融金属の流れ内の熱勾配によって形成された流れが含有物の除去を助ける。電子ビーム源が利用される場合には、各電子ビームは、偏向されて、炉内で溶融されつつある金属の表面の上を走査される。その後に、液体金属は炉床から坩堝内へと流れる。エネルギ源は、金属が炉床を通って坩堝へと流れるときに、金属を液体状態に維持するために利用される。
【０００３】
不純物又は含有物は、概して、未処理の金属材料内に存在し、精製過程によって除去されない場合に金属内に溜まり得る。これらの含有物は、金属内に本質的な欠陥領域を形成し、ジェットエンジンの回転部材のような重要な用途において有害である。従って、高品質の金属を生成するときには、不純物が金属から除去されるか金属内で分解されることが重要である。
【０００４】
密度が変動する不純物が沈殿又は浮上分離法によって除去され得る場合には、不純物は、概して、金属が溶融状態である間に除去される。金属よりも高い密度を有する不純物は、炉内に自然に沈殿する。しかしながら、典型的な方法においては、より低い密度又は中間の密度の含有物は、金属が典型的な炉の頂部から注ぎ込まれるときに除去されないので、坩堝内に運ばれ得る。
【０００５】
ある種の用途においては、炉床に沈殿しない不純物又は含有物は昇華せしめられ、蒸発せしめられ又は液体金属に分解されて、含有物が凝固した金属内に欠陥を形成し、それによって、本質的に欠陥のある箇所が形成されるのを防止することが望ましい。
【０００６】
更に、エネルギ源からの熱が金属内の揮発性の元素に当たると、飛散が形成される。飛散が起こると、溶融物の流れ内の不純物を含む物質は、溶融物の流れの表面から上方へ進まされて、外方のあらゆる方向へと進まされる。従って、この飛散のうちの幾分かは、坩堝に向かって又は坩堝内へと進まされ、それによって、精製過程の少なくとも一部分を迂回する。従って、このような物質が精製過程を迂回するのを防止するために、溶融物の流れの飛散を少なくし又は排除することが望ましい。
【０００７】
従って、金属からの不純物の除去及び金属内に残っている不純物の分解の助けとするために、溶融金属の流れ内の含有物をばらばらにする方法及び装置が必要とされている。
【０００８】
更に、これらの不純物が処理されつつある金属の密度よりも低いか又はほぼ等しい密度を有している溶融金属から不純物を除去するための装置及び方法も必要とされている。
【０００９】
更に、溶融金属の流れの中の物質が、精製過程における更なる段階を迂回するのを防止するための装置及び方法も必要とされている。
更に、製造し且つ設置するのに比較的費用がかからないという上記した利点を有する装置の必要性も依然として存在する。
【００１０】
発明の概要
本発明の特に好ましい形態に従って、精製炉が提供される。この精製炉は、所定の深さを有する第一の深い領域、所定の深さを有する第二の深い領域及び前記第一の深い領域と第二の深い領域との中間に設けられた浅い領域を規定している開口した容器を含んでいる。更に、前記浅い領域は、前記第一の深い領域の深さよりも浅く且つ前記第二の深い領域の深さよりも浅い所定の深さを有している。
【００１１】
金属を精製するための炉もまた提供される。この炉は、ある深さを有する第一の深い領域、ある深さを有する第二の深い領域並びに前記第一の深い領域の深さ及び第二の深い領域の深さよりも浅い領域を形成している精製用の炉床と、同炉床上に取り付けられた少なくとも一つのエネルギ源と、を含んでいる。
【００１２】
金属を精製する方法もまた提供される。この方法は、第一の深い溜まり内に溶融金属を沈殿させること、溶融金属を前記第一の深い溜まりの深さよりも浅い溜まりの中を通過させること、エネルギ源を溶融金属に導くこと、及びエネルギ源を溶融金属に導きつつ、前記浅い溜まりの深さよりも深い第二の深い溜まり内へと溶融金属を通過させること、を含んでいる。
【００１３】
金属を精製するもう一つ別の方法は、溶融物の流れを形成するために所望の金属を含んでいる未処理の材料を溶融させること、前記溶融物の流れの表面にエネルギを適用すること、金属よりも高い密度を有する不純物を捕捉すること、及び溶融物の流れ内に乱流を形成すること、を含んでいる。
【００１４】
本発明の特徴は、金属を精製し且つ精製するための一連の炉床を提供することである。
本発明のもう一つ別の特徴は、直列に配列された変化する深さを有する区域を有する炉床を提供することである。このような複数の高さを有する構造は、より深い区域内にあるこれらの含有物のいくらかを捕捉することにより及びより浅い区域内にある金属の表面のより近くにこれらの含有物の残りの部分を押しやることによって、不所望な含有物を除去され、このより浅い区域内では、含有物及び不純物が、これらを高い熱エネルギに晒すことによって昇華、蒸発又は分解させることによって除去される。
【００１５】
本発明の更に別の特徴は、狭く且つ浅い切れ込んだ流れ（ｆｌｏｗ  ｎｏｔｃｈ）によって分けられた一連の溜まりを提供することである。この構造によって、溶融金属は、溶融物の流れの中を不純物が循環せしめられる非直線経路に沿って流れさせられ、それによって、不純物が高い熱エネルギに晒される。
【００１６】
本発明のもう一つ別の特徴は、直列に配列された複数の炉床を使用することである。この炉床は、溶融金属が排出用の炉床の注入用の唇状部（ｐｏｕｒ  ｌｉｐ）から排出されて受け取り用炉床内へと流れ込むような構造とされている。従って、含有物はバラバラにされ、溶融物の流れは注入用唇状部から流れ込みつつある溶融物の流れによって引き起こされた乱流によってかき混ぜられる。
【００１７】
本発明のもう一つ別の特徴は、飛散した材料が精製装置を迂回するのを防止するために、バリアー壁が溶融物の流れの上方に配置されていることである。
従って、本発明は、従来の炉床の欠点に対する解決を提供する。しかしながら、当業者は、好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読み進むにつれて、これらの及びその他の詳細、特徴及び利点が更に明らかになることを容易に理解するであろう。
【００１８】
好ましい実施形態の詳細な説明
添付図面には、本発明の現在の好ましい実施形態が示されており、これらの図面においては、同様の部品を示すために同様の参照番号が使用されている。
【００１９】
本明細書に含まれている図面及び本発明の記載は、明確化のために、典型的な金属製造過程に見い出される他の構成要素を排除しつつ、本発明に特に関係のある構成要素を図示し且つ説明していることは理解されるべきである。このような他の構成要素の構造及び配置は当技術においてよく知られており、これらを説明することは本発明のより深い理解を助けるものでもないので、本明細書においては、これらの構成要素の説明は提供しない。本明細書に説明されている本発明の実施形態は例示的なものであるだけであり本発明を具体化する方法を排除するものではないことは理解されるべきである。例えば、本発明は、チタンの処理だけでなくチタンの処理に似た方法での精製を必要とする他の金属及び物質の処理と共に機能させるように容易に適用することができることは、当業者によって認識されるであろう。本発明の精製のための炉床及びバリアーは単独でも又はここで説明する装置及びここで説明しない他の装置との種々の組み合わせにおいても使用することができることも理解されるであろう。
【００２０】
本発明の当該好ましい実施形態を図示することを目的とし且つ本発明をこれらの実施形態に限定することを目的とはしていない図面を参照すると、図１は、未処理の材料を処理して精製された金属にするため、特に上質なグレードのチタンを生成するための炉床装置２０を形成する構造とされた一連の炉床の頂面図である。図２は、図１に示した炉床装置２０の断面図である。図１及び２の装置は、メインの炉床３０、搬送用炉床５０、精製用炉床７０及び坩堝１５０を含んでいる本発明の実施形態を含んでいる。当業者は、これらの構成要素３０、５０、７０及び１５０の各々が異なる組み合わせで表された構造において使用しても良いことを認識するであろう。図１及び２に示された実施形態においては、チタン又はその他の所望の物質を含んでいる未処理材料は、従来の装荷装置及び方法を利用しているメインの炉床３０内へ導入される。メインの炉床３０は、基部３２と、溶融領域及び液化された金属が通過することができる開口３６を形成している側壁３４と、を含んでいる。未処理材料は、例えば、基部３２の上方に向けられた電子ビーム銃２２又はプラズマトーチのような一以上のエネルギ源によって、メインの炉床３０内で加熱される。未処理材料がメインの炉床３０内で加熱されると、メインの炉床３０から図２において矢印“Ｆ”に表された方向に流れる溶融金属の流れ６２が形成される。開口３６は、溶融していない未処理材料及び金属よりも高い密度を有する不純物がメインの炉床３０から出て行くのを防止するために、メインの炉床３０の基部３２から持ち上がっていても良い。開口３６はまた、飛散によってメインの炉床３０を出て行く材料の量を最少にするために狭くしても良い。更に、溶融金属６２の流れを搬送用炉床５０内へと導くために、開口３６に溝３８を形成しても良い。
【００２１】
搬送用炉床５０は、基部５２と、溜め５６、入口５７及び出口５９を形成している直立の壁５４と、を含んでいる。搬送用炉床５０は、銅によって作っても良く且つ図２に示されているように水のような冷却剤がその中を流れる冷却剤の通路６４を含んでいても良い。冷却剤は、搬送用炉床５０が溶融金属によって損傷されるのを防止し且つ搬送用炉床５０の表面６０上に硬化された金属の“スカル（頭蓋骨状形体）”を形成させることが理解されるであろう。作動時に、金属が搬送用炉床５０内を通過するときに、不純物は、溶融金属６２から除去される。金属よりも高い密度の不純物は、溜め５６の底部まで沈み且つ液体金属の凝固したスカル部分との境界に捕捉される。図１に示された一般的な電子ビーム銃２２のようなエネルギ源は、溶融金属表面６２を提供するスカルの表面に狙いを定められ、溶融金属面６２を提供し、それによって、溶融金属の流れ６２の表面近くの不純物を、昇華、蒸発又は分解させる。
【００２２】
図３は、溶融金属の流れ６２が搬送用炉床５０から流れ込む精製用炉床７０を示している。精製用炉床７０は、溜め７６を形成している直立した壁７４によって包囲された基部７２を含んでいる。図１ないし３に図示された実施形態においては、溜め７６は、第一の深い領域７８、浅い領域８０及び第二の深い領域８２に分割されている。図２からわかるように、浅い領域８０は、第一の深い領域７８と第二の深い領域８２との間の中央に配置されている。この実施形態はまた、持ち上がった唇状部８３をも含んでおり、精製された金属６２は、精製用炉床７０を出て行くときに、この唇状部８３を越えて流れる。図２に示されているように、精製用炉床７０はまた、銅によって作っても良く且つ水のような冷却剤が流れる冷却剤の通路７９を含んでいても良い。冷却剤は、精製用炉床７０が溶融金属６２によって損傷されるのを防止し且つ精製用炉床７０の面８１上に硬化された金属のもう一つ別のスカル（図示せず）の形成をもたらす。
【００２３】
未処理材料がメインの炉床３０内で加熱されると、溶融金属の流れ６２が形成され、この流れは、搬送用炉床５０内へと流れ込んみ、そこで更に加熱される。このような溶融物の流れ６２は、出口５９から搬送用炉床５０を出て行き且つ搬送用炉床５０の基部５２から上方へ延びている持ち上がった唇状部５８を越えて流れると、精製用炉床７０内へと落ちる。精製用炉床７０は、精製用炉床７０内の溶融金属の流れ６２の上面が持ち上がった唇状部５８の下方に位置するように位置決めされる。搬送用炉床５０の持ち上がった唇状部５８から精製用炉床７０の基部７２へと約６インチ（１５．２４センチメートル）落下することによって、精製用炉床７０の第一の深い領域７８へと入るときに、溶融金属の流れ６２に所望量の乱流を付与することがわかった。図１に見られるように、一般的な高出力の電子ビーム銃２２ａを、持ち上がった唇状部５８を越えて流れ且つ搬送用炉床５０から落下しつつある薄い溶融金属の流れ６２に導いて、流れ内に残っている残留物を除去することができる。溶融金属の流れ６２は、精製用炉床７０へ入るときに、持ち上がった唇状部５８から精製用炉床７０へと落下しつつある溶融金属の流れ６２によって引き起こされる乱流によって及び電子ビーム銃２２ａによって落下しつつある流れに付与されるより高い温度によって、有益に混ぜ合わせられる。精製用炉床７０内での溶融金属の流れ６２の混合によって、含有物がバラバラにされ且つ分散された不純物が渦を巻いている溶融金属の流れ６２の表面へと時々移動せしめられる。従って、この付加的な不純物は、精製用炉床７０に入る溶融金属の流れ６２の表面に狙いを定められた電子ビーム銃２２ａのような熱発生源によって、昇華、蒸発又は分解させられる。
【００２４】
精製用炉床７０の複数高さ構造は、更に、含有物をバラバラにし且つ炉床装置２０内の負所望な不純物を除去する助けとなる。搬送用炉床５０から精製用炉床７０内へと進んだかもしれない高い密度の含有物及び不純物は、乱流が沈下するときに流れから沈下し、溶融金属の流れ６２が炉床７０の冷却された表面８１と接触することによって、精製用炉床７０の底部に沿って形成される硬化された材料のスカル（図示せず）内に捕捉されるようになる。従って、深い領域７８及び８２は、高い密度の不純物を捕捉して、これらの不純物が深い領域７８及び８２を通過するのを阻止するのに十分な深さでなければならない、例えば、約４インチ（１０．１６センチメートル）（すなわち、図２に示された距離“Ａ”）の深い領域の深さが、ほとんどの高い密度の含有物が２ｆｐｍ（約１．０１５ｃｍ／秒）以下の速度で深い領域７８及び８２から通過するのを阻止するのに十分であることがわかった。深い領域７８及び８２の各々が、第一の深い領域７８の上流端９８及び第二の深い領域８２の上流端９４に存在する乱流が、これらの領域７８又は８２を出て行く前に沈下させるのに十分な長さであることもまた有益である。このことは、高い密度の含有物が溶融金属の流れ６２の底部に沈殿するのを可能にし、それによって、高い密度の含有物が、精製用炉床７０の表面８１にあるスカル（図示せず）内に捕捉されるのが可能になる。例えば、２０ないし３０インチ（５０．８０ないし７６．２０センチメートル）の長さ（図２において矢印“Ｂ”によって示されている）を有する深い領域７８は、高い密度の含有物（すなわち、精製されている金属よりも高い密度を有する含有物）が、その底部に沈殿するのを可能にする。同様に、２０ないし３０インチ（５０．８０ないし７６．２０センチメートル）の長さ（図２において矢印“Ｃ”によって示されている）を有する深い領域８２は、類似した密度を有する含有物の分解をもたらす。深い領域７８及び８２の幅は、深い領域７８及び８２を通る所望の流速を形成するように選択される。例えば、２１インチ（５３．３４センチメートル）の幅を有し且つ１．６ｇｐｍの速度で溶融金属の流れ６２を受け取る深い領域内の流速は、１ｆｐｍ（約０．５１８ｃｍ／秒）であることがわかった。更に、実験によって、１ないし２ｆｐｍ（約１．０１５ないし０．５１８ｃｍ／秒）の流速が溶融金属の流れ６２の良好な処理量を提供する一方で、高いグレードの金属の受け入れ可能な量を生成するために不純物の除去のための十分な機会をも提供することも発見された。本発明のこの独特の特徴は、精製用炉床が必要とされる溶融金属の滞留時間を短くし、従って、処理量が増大するという点において、従来の炉床の設計に勝る改良を表す。しかしながら、他の長さ及び幅の深い領域もまた、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく首尾良く使用することもできること及び例によって示されたものより遅い及び速い速度の流速もまた不純物の除去をもたらすであろうということが理解されるであろう。
【００２５】
乱流が深い領域７８及び８２の各々の下流部分８７及び１０２において沈下するときに、金属の密度よりも低い密度を有する不純物は、溶融金属の流れ６２の表面へと上昇する。従って、これらの低密度の不純物は、流れの表面に導かれた、昇華、蒸発又は分解を起こし得る電子ビーム銃２２又はその他のエネルギ源によって、流れの表面から除去することができる。
【００２６】
浅い領域８０においては、溶融金属の流れ６２は、浅い（すなわち、約１ないし１．５インチ（２．５４ないし３．８１センチメートル）の深さの）溜めを形成する。従って、中間の密度を有するものを含む全ての不純物が、浅い領域８０内の金属の流れ６２の表面へ又は表面近くへ移動せしめられる。従って、不純物は、溶融金属の流れ６２の表面へ導かれる図示された一般的な電子ビーム銃２２ｂのようなエネルギ源によって、昇華、蒸発又は分解され得る。図１ないし３に示された実施形態においては、浅い領域８０は、流れの深さを浅くすることによって惹き起こされる溶融金属の流れ６２の増大される速度を最小にするために、精製用炉床７０の全幅に亘って延びている。浅い領域８０はまた、不純物が浅い領域８０内を通過するときに、不純物のための滞留時間を提供するために、大きな浅い領域を形成するのに十分な距離だけ、精製用炉床７０に沿って長手方向に延びている。この間に、浅い領域内のエネルギ源によって惹き起こされる乱流が、不純物を高いエネルギにさらし、昇華、蒸発又は分解によって、これらの除去が保証される。例えば、６ないし１２インチ（１５．２４ないし３０．４８センチメートル）の長さの浅い領域８０は、かなりの量の不純物を除去するであろう。このような浅い領域８０においては、電子ビーム銃２２ｂは、溶融金属の流れ６２に高レベルのエネルギを適用し、より効率の良い不純物の除去をすることができる。
【００２７】
図２において見ることが出来るように、精製用炉床７０は、溶融金属の流れ６２の浅い領域８０への搬送を助長するために、深い領域７８から浅い領域８０まで延びている傾斜面８８を含んでいても良い。このような傾斜面８８は、浅い領域８０内を通過する溶融物の流れ６２内に乱流を形成し、この乱流は、溶融物の流れ６２が浅い領域８０内を通過するときに、もう一度、不純物を循環させ且つ溶融物の流れ６２の表面に周期的に近づかせるすることがわかった。傾斜面８８はまた、金属が凝固するときに、同金属が精製用炉床７０から離れる方向に収縮し且つ離れ、次いで、炉床７０に損傷を与えることなく容易に取り出すことができるという点で、炉床を清浄にし且つ炉床からスカルを取り除くときにもまた有益である。
【００２８】
浅い領域８０から第二の深い領域８２への溶融物の流れ６２の搬送を容易にするために、図２に示されているように、これらの間に傾斜面９２を設けても良い。下流の傾斜面９２は、第二の深い領域８２の入口端部９４内に所望量の乱流を形成し且つ上記したようにスカルの容易な除去を助ける。乱流を制御し且つ精製用炉床７０への損傷を防止するために、第一の深い領域７８の上流側９８上に傾斜面（図示せず）を設けても良く、第二の深い領域８２の下流側１０２上に傾斜面１００を設けても良い。第二の深い領域８２が浅い領域８０の下流に配設され且つ第一の深い領域７８に似た方法で使用されている。所望ならば、溶融物の流れ６２を更に精製するために、付加的な浅い領域及び深い領域を精製用炉床７０内に形成してもよい。
【００２９】
図１ないし３に示された精製用炉床７０内を流れる溶融物の流れ６２は、精製用炉床７０から、同精製用炉床の持ち上がった唇状部８３内を通って坩堝１５０又はその他の更に処理するための他の容器内へと通過する。
【００３０】
溶融物の流れ６２内の揮発性の元素にエネルギビームが突き当たることを含む多くの理由によって、溶融物の流れ６２内の物質の飛散が起こるかもしれない。エネルギビームによって揮発性の元素に高い温度が当たると、これらの元素をガス内に放出させ、このガスは、これらの元素及びその他の近い元素を溶融物の流れ６２から推進させる。炉床装置２０内を下流に導かれる飛散は、精製過程の一部分又は全てを迂回し、それによって、精製された金属の品質を低減させるので不利益である。
【００３１】
飛散が炉床装置２０内を下流方向へ推進せしめられるのを防止するために、炉床３０、５０及び７０の間又はこれらに沿って、一以上のバリアー壁１２６、１２８及び１３０を隔壁として配置しても良い。各バリアー壁１２６、１２８及び１３０は、銅によって作ることができ且つバリアー壁１２６、１２８及び１３０が炉床装置２０の高い温度及び飛散する粒子によって損傷されるのを防止するために、冷却剤がその中を流れる冷却剤通路１３８を含んでいても良い。バリアー壁１２６、１２８及び１３０は、溶融物の流れ６２の上方で上方へ延びているべきであり且つ少なくとも溶融物の流れ６２の幅に亘って延びているべきである。例えば、流れの表面上約２インチ（５．０８センチメートル）から同流れの上方１３２インチ（３３５．３センチメートル）まで延びており且つ炉床５０又は７０の幅を横切って延びているバリアー壁１２６、１２８及び１３０は、下流に向けられた飛散しつつある材料を有効に遮断することがわかった。しかしながら、他のバリアーの配置を採用することも考えられる。バリアー壁１２６、１２８及び１３０は、溶融物の流れ６２の経路に沿ってどこに配置しても良い。特に、メインの炉床３０の下流にバリアー壁１２６を配置すること及びその他のバリアー壁１２８及び１３０を、各々、浅い領域８０の上方入口端縁１３２、切り込んだ流れ１０６及び１０８の各々の上方入口端縁１３４及び１３６に配置することが有益であることがわかった。
【００３２】
図４及び５は、各々、本発明のもう一つ別の炉の構造の頂面図及び断面図を示している。図４及び５の炉は、本質的に、以下に説明する相違点を除いて、上記し且つ図１ないし３に図示した炉と同じ方法で作られている。この実施形態の炉床装置２０は、互いにずらされている切り込んだ流れ１０６及び１０８によって連結されている３つの深い領域７８、８２及び１０４を有する精製用炉床７０を含んでいる。切り込んだ流れ１０６及び１０８は、精製用炉床７０内に一体化して形成されても良い横方向のバリアー１１２及び１１４内に形成されている。切り込んだ流れ１０６及び１０８は、搬送用炉床７０の幅よりも狭い浅い領域である。切り込んだ流れ１０６及び１０８は更に、深い領域７８、８２及び１０４内に非直線の流れを形成するために、互いにずらされていても良い。切り込んだ流れ１０６及び１０８内においては、溶融物の流れ６２は浅い溜めを形成している。従って、切り込んだ流れ１０６及び１０８内に残留しているときに中間の密度を有しているものを含む不純物が金属の流れの表面に隣接して、これらを、昇華、蒸発又は分解による除去を受け易くする。高い密度の不純物の除去のための深い領域７８、８２、１０４の有効性を犠牲にすることなく、中間及び低い密度の不純物の除去を高めるために、深い領域７８、８２及び１０４に適用されるものよりも高いエネルギを、切り込んだ流れ１０６及び１０８に適用しても良い。溶融物の流れ６２の有益な混合を生じさせる乱流が、切り込んだ流れ１０６及び１０８の上流面及び下流面に形成される。切り込んだ流れ１０６及び１０８の上流側及び下流側は、硬化された金属の除去中に、精製用炉床７０への損傷を防止するための傾斜面を含んでいても良い。例えば、第一の切り込んだ流れ１０６は、その上流側に傾斜面１１８を有し且つその下流側に傾斜面１２０を有していても良く、第二の切り込んだ流れ１０８は、その上流側に傾斜面１２２を有し且つその下流側に傾斜面１２４を有していても良い。互いにずらされている切り込んだ流れ１０６及び１０８によって形成された非直線の流路は、流れ内の含有物の分解及び不純物の除去を助ける付加的な乱流を流れに付与する。図４及び５からわかるように、この実施形態は、材料の不所望な飛散を制御するために、本発明のバリアー構造をも採用することができる。
【００３３】
このように、上記の説明から、本発明の炉床は、金属を精製するための炉において採用される従来の炉床装置が直面する多くの問題点を解決する。特に、本発明は、溶融物の滞留時間が短い炉床内で金属を精製し且つ精錬する一方で、溶融金属が精製過程を迂回するのを防止するようにさせることが有利であり得る。もちろん、当業者は、本発明の特性を説明するためにここに説明し且つ図示した部品の詳細、材料及び配置の種々の変更が、請求の範囲に表された本発明の原理及び範囲内で当業者によってなされてもよいことを、当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の溶融金属の精製装置の頂面図である。
【図２】  図１における線ＩＩ−ＩＩに沿った、溶融物の流れを含む図１の溶融金属精製装置の断面図である。
【図３】  図１の精製用炉床の頂面図である。
【図４】  本発明の溶融金属精製装置のもう一つ別の実施形態の頂面図である。
【図５】  図４における線Ｖ−Ｖに沿った、溶融物の流れを含む図４の溶融金属精製装置の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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