JP2002153971A - 溶解保持炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウムのような非鉄金属の溶湯を温度
降下させることなく、かつ乱流により酸化物や介在物が
混入することなく保持室や溶湯処理室に供給することが
できる溶解保持炉を提供する。 【解決手段】 溶湯投入口3と保持室42とを仕切り、溶
湯投入口と保持室とが下部で連通するアンダー通路34を
形成し、溶湯投入口内の溶湯が大気と直接接触すること
を防止すると共に溶湯投入口から保持室へ溶湯が供給さ
れる際に乱流の発生を防止する第１の仕切板61と、溶湯
投入口から保持室へ溶湯を供給するために、溶湯投入口
内の溶湯を加圧する加圧手段71と、保持室内42を前後に
仕切り、仕切られた第１室42aと第２室42bとが上部で連
通するオーバーフロー通路44を形成し、第１室から第２
室へ溶湯が供給される際に乱流の発生を防止する第２の
仕切板62と、第２室42bと溶湯処理室52aとを仕切る第３
の仕切板63と、溶湯処理室52aと出湯室52bとを仕切る第
４の仕切板64とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム合金を
溶解または保持する溶解保持炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶湯補給システムには、集中溶解炉から
溶湯を保持炉専用の手許炉へ取鍋等で運搬し、配湯する
方式がある。集中溶解炉を利用する方式では配湯過程に
おいて溶湯温度が低下するので、集中溶解炉からの出湯
温度をその低下分だけ高くする必要があること、およ
び、取鍋による配湯時に乱流が起こり、配湯の清浄度が
劣化することなどの問題がある。

【０００３】そこで、アルミニウム等の非鉄金属を連続
溶解保持する溶解保持炉が種々提案されている。従来の
溶解保持炉は、被予熱材供給タワーと、溶解バーナが設
置された溶解室と、溶解室に連通し、溶解バーナの火炎
によって溶解された溶湯が流入して貯溜される均熱保持
室と、均熱保持室に連通し、均熱保持室から流出した溶
湯を溜めておき、そこから溶湯を汲み出す出湯室とを備
えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の溶解保
持炉においては、取鍋による配湯時に乱流が起こり、無
視できない量の酸化物介在物が溶湯に随伴され、これが
新たに溶湯を投入したときに生じる乱流により舞い上が
るので、不純物介在物は保持室や処理室のなかで長時間
にわたり沈降しない。このため、溶湯の品質が低下し、
特にアルミニウム製品のように強度と信頼性を必要とす
る鋳物製品向けの場合に不合格品が続出して製品の欠陥
が増え、歩留まりが低下するという問題点を生じる。

【０００５】本発明の目的は、アルミニウムのような非
鉄金属の溶湯を乱流を生じことなく保持室や溶湯処理室
に供給することができる溶解保持炉を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶解保持炉
は、溶湯が投入される溶湯投入口と、処理前に溶湯の温
度が降下しないように溶湯を加熱する加熱手段を備えた
保持室と、溶湯から不純物を除去する溶湯処理室と、処
理された溶湯を出湯する出湯室とを有する溶解保持炉に
おいて、溶湯投入口と保持室とを仕切り、溶湯投入口と
保持室とが下部で連通するアンダー通路を形成し、溶湯
投入口内の溶湯が大気と直接接触することを防止すると
共に溶湯投入口から保持室へ溶湯が供給される際に乱流
の発生を防止する第１の仕切板と、溶湯投入口から保持
室へ溶湯を供給するために、溶湯投入口内の溶湯を加圧
する加圧手段と、保持室内を前後に仕切り、仕切られた
第１室と第２室とが上部で連通するオーバーフロー通路
を形成し、第１室から第２室へ溶湯が供給される際に乱
流の発生を防止する第２の仕切板と、前記第２室と溶湯
処理室とを仕切る第３の仕切板と、溶湯処理室と出湯室
とを仕切る第４の仕切板とを具備することを特徴とす
る。

【０００７】上記の第１、第２、第３、第４の仕切板
は、熱伝導性に優れた炭素、ＳｉＣ、Ｃ／ＳｉＣの混合
物等のようなセラミックスからなる熱伝導ボードとする
ことが好ましい。

【０００８】さらに、被溶解物が投入されるタワー投入
口を備えた溶解炉と、前記タワー投入口に対して所定の
角度に傾斜して上記第２室に連通する屈曲通路と、を有
することが好ましい。なお、屈曲通路は垂直なタワー投
入口に対して略９０°の角度で屈曲していることが更に
好ましい。このような屈曲通路により未溶解物および水
分を含んだ吸湿材料が保持室内に直接流れ込むことが防
止される。

【０００９】さらに、第３の仕切板の中間部に溶湯を通
流させるための通流孔が形成されていることが望まし
い。また、溶湯処理室は、脱ガス処理手段、ろ過処理手
段、回転脱ガス手段およびフラックス処理手段のうちか
ら少なくとも１つを用途に応じて選択的に備えることが
望ましい。溶湯は溶湯処理室内で脱ガス処理及び／又は
ろ過処理された後に、アンダー通流孔を通って溶湯処理
室から出湯室へ流れ込み、出湯室から直ちに出湯される
ので、不純物が除去された浄化溶湯がほとんど酸化され
ることなく出湯されるようになる。

【００１０】なお、溶湯投入口、保持部、出湯部の各部
をユニット化して自由に組立分解できるようにすること
が望ましい。また、第１、第２、第３、第４の仕切板を
各ユニットに着脱可能に取り付けることが更に望まし
い。

【００１１】本発明に係る溶解保持炉においては、溶湯
は加圧により溶湯投入口から圧送される際にアンダー通
路を通過するので、大気と直接接触することなく保持室
に到達する。また、溶湯は、第１の仕切板で規定された
アンダー通路を通過した後に、第２の仕切板で規定され
たオーバーフロー通路を通過するので、乱流を生じるこ
となく保持室の前室および後室に供給される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の好ましい実施の形態について説明する。

【００１３】図１に示すように、溶解保持炉１は、溶解
炉２、溶湯受入部３、保持部４、処理／出湯部５を備え
ている。炉本体としての保持部４は略中央に位置し、こ
の保持部４を前後から挟み込むようにして保持部４の前
面側には処理／出湯部５が取り付けられ、保持部４の後
面側には溶湯受入部３が取り付けられている。また、溶
解炉２は保持部４の左側面に着脱可能に取り付けられて
いる。

【００１４】図２〜図８に示すように、溶湯受入部３、
保持部４、処理／出湯部５は共有ベース１１により支持
されている。溶解炉２は共有ベース１１上に更に積み重
ねられたフレーム１２により支持されている。

【００１５】溶湯受入部３は鉄皮で覆われた内張り耐火
物３１を備え、この内張り耐火物３１により溶湯投入口
３２は取り囲まれている。溶湯投入口３２にはスライド
蓋３３が被せられている。スライド蓋３３は油圧シリン
ダ機構（図示せず）により水平方向にスライド移動可能
に支持されている。スライド蓋３３を移動させて溶湯投
入口３２を開けると、図示しない取鍋などの容器から上
部開口を介して溶湯投入口３２に溶湯９が投入されるよ
うになっている。溶湯投入後にスライド蓋３３を閉じる
と、炉内部は実質的に気密な状態とされるようになって
いる。

【００１６】図６及び図１０に示すように、加圧装置７
のガス供給管７１がスライド蓋３３を貫通し、ガス導入
口７１ａが溶湯投入口３２の炉内に開口している。ガス
供給管７１は図示しない圧力制御弁を介してガス供給源
に連通している。ガス供給源には不活性ガスとして例え
ば窒素ガスが収容されている。また、加圧装置７はガス
の供給圧力を制御するための圧力制御弁（図示せず）を
備えている。

【００１７】保持部４は鉄皮で覆われた内張り耐火物４
１を備え、この内張り耐火物４１により保持室４２は取
り囲まれている。保持部４の右側面には２つの扉４５
ａ，４５ａおよび２つの加熱バーナ４６ａ，４６ｂがそ
れぞれ取り付けられている。２つの扉４５ａ，４５ａは
保持室４２の側面にほぼ同じ高さに並んでおり、保守点
検時に開放できるようになっている。２つの加熱バーナ
４５ａ，４５ｂは保持室４２の側面にほぼ同じ高さに並
んでおり、保持室４２内に収容された溶湯９の湯面９ａ
に火炎を吹き付けて溶湯９を加熱するようになってい
る。

【００１８】保持室４２と溶湯投入口３２との間には第
１の仕切板６１が設けられている。この第１の仕切板６
１は矩形をなし、上辺部および両側部が内張り耐火物３
１又は４１にそれぞれ支持され、下辺部は自由になって
いる。第１の仕切板６１の下辺部は底部耐火物３１又は
４１から離れており、ここにアンダー通路３４が形成さ
れている。

【００１９】保持室４２の左右両側壁から中央に向けて
１対の耐火物ガイド４１ａ，４１ｂがそれぞれ延び出
し、保持室４２内の他の部分より幅が狭い幅狭部４２ｃ
が形成されている。一方の耐火物ガイド４１ａの先端部
から他方の耐火物ガイド４１ｂの先端部までの間に第２
の仕切板６２が設けられ、この第２の仕切板６２により
保持室４２の内部は第１室４２ａと第２室４２ｂとに仕
切られている。この第２の仕切板６２は矩形をなし、下
辺部および両側部が内張り耐火物４１にそれぞれ支持さ
れ、上辺部は自由になっている。第２の仕切板６２の上
辺部は天井耐火物４１から離れており、ここにオーバー
フロー通路４４が形成されている。

【００２０】保持室の第２室４２ｂと溶湯処理室５２ａ
との間には第３の仕切板６３が設けられている。この第
３の仕切板６３は矩形をなし、上辺部、下辺部および両
側部が内張り耐火物４１にそれぞれ支持されている。

【００２１】また、第３の仕切板６３は、下寄りの中間
部に通流孔６３ａを有している。この通流孔６３ａは第
２の保持室４２ｂ内で保持された溶湯９を最適流量で溶
湯処理室５２ａのほうに向けて通流させる大きさに開口
している。なお、通流孔６３ａの開口サイズは、攪拌器
８の攪拌能力などに応じて適宜選択決定される処理／出
湯部５は鉄皮で覆われた内張り耐火物５１を備え、この
内張り耐火物５１により溶湯処理室５２ａおよび出湯室
５２ｂはそれぞれ取り囲まれている。図１０に示すよう
に、溶湯処理室５２ａには攪拌器８が設けられ、攪拌器
８のスクリュウ８１により溶湯９が回転攪拌され、溶湯
中の溶存ガスが脱ガス処理されるようになっている。ま
た、溶湯処理室５２ａでは溶湯９を攪拌することにより
溶湯９に随伴する不純物介在物を沈降させるか又は湯面
９ａに浮上させる。なお、溶湯処理室５２ａにガス吹込
み用ランス（図示せず）を設け、アルゴンガスのような
不活性ガスを溶湯９のなかに吹込み、脱ガス処理するよ
うにしてもよい。

【００２２】溶湯処理室５２ａと出湯室５２ｂとの間に
は第４の仕切板６４が設けられている。この第４の仕切
板６４は矩形をなし、三辺すべてが上方より嵌め込む方
式の内張り耐火物５１に支持されている。第４の仕切板
６４の下辺部は底部耐火物４１から所定距離だけ離れて
おり、ここに第２のアンダー通路６５が形成されてい
る。

【００２３】上記の第１、第２、第３、第４の仕切板６
１，６２，６３，６４は、熱伝導性に優れたセラミック
スでできている。このような熱伝導性良好なセラミック
スには例えば炭素、ＳｉＣ、炭素とＳｉＣとの混合物を
用いることが好ましい。

【００２４】溶解炉２は、保持部４の左側面に取り付け
られ、タワー投入口２２、屈曲通路２３、２つの扉２５
ａ，２５ａおよび２つの加熱バーナ２６ａ，２６ｂを備
えている。タワー投入口２２は垂直に上方に延び出し、
その上部開口には開閉可能な蓋（図示せず）が取り付け
られている。タワー投入口２２の上方にはホッパ（図示
せず）が設けられ、スクラップ材等の被溶解物がタワー
投入口２２に投入されるようになっている。

【００２５】屈曲通路２３は、図２および図３に示すよ
うに、タワー投入口２２に対して略９０°に屈曲し、流
入口２４を介して保持室４２の第１室４２ａの側面に連
通している。このように屈曲通路２３を設けることによ
り、未溶解材料や水分を含む吸湿材料がタワー投入口２
２から保持室４２に直接流れ込むことが回避され、溶湯
９の汚染および水蒸気爆発が防止される。

【００２６】次に、図９〜図１１を参照しながら上記の
溶解保持炉を用いて溶湯を溶解保持する場合について説
明する。

【００２７】溶解保持炉１の保持部４２のなかには既に
溶湯９が収容されているので、この新たな溶湯９の投入
により、図１１の（ａ）に示すようにオーバーフロー通
路４４を規定する第２の仕切板６２の上端まで湯面９ａ
が上昇する。なお、溶解保持炉１内に既に収容されてい
る溶湯９は、主として溶解炉２を用いて溶解されたもの
であり、図９に示すように溶解炉２から屈曲通路２３を
介して保持室の第１室４２ａに導入されたものである。

【００２８】スライド蓋３３を閉じて溶湯投入口３２を
気密にする。攪拌器８により溶湯処理室５２ａ内の溶湯
９を攪拌すると共に、フィルタ装置（図示せず）により
不純物介在物を除去する。処理済みの溶湯９はアンダー
通路６５を介して溶湯処理室５２ａから出湯室５２ｂに
送られる。この溶湯処理の間において、保持室の第１室
４２ａ内の溶湯９をバーナ４６ａにより加熱するととも
に、第２室４２ｂ内の溶湯９をバーナ４６ｂにより加熱
する。

【００２９】脱ガス処理およびろ過処理後に、処理済み
の溶湯９を出湯室５２ｂから出湯する。これにより図１
１の（ｂ）に示すように、保持室の第２室４２ｂ、溶湯
処理室５２ａおよび出湯室５２ｂの湯面９ａがそれぞれ
下降する。

【００３０】次いで、加圧装置７により加圧ガスを溶湯
投入口３２に導入し、溶湯投入口３２内の溶湯９を加圧
する。加圧された溶湯９は、アンダー通路３４を通って
溶湯投入口３２から保持室の第１室４２ａ内に移動する
と共に、図１１の（ｃ），（ｄ）に示すようにオーバー
フロー通路４４を介して第１室４２ａから第２室４２ｂ
へ溢れ出す。このとき第１の仕切板６１がアンダー通路
３４を規定しているので、乱流が発生することなく溶湯
９は溶湯投入口３２から第１室４２ａ内に静かに流入す
る。

【００３１】図１１の（ｅ）に示すように溶湯投入口３
２内の湯面９ａがアンダー通路３４の上端まで下降した
ところで、加圧装置７を停止する。蓋を開け、図１１の
（ｆ）に示すように図示しない取鍋から溶湯投入口３２
内に溶湯９を投入する。これにより図１１の（ｇ）に示
すように溶湯投入口３２および第１室４２ａの湯面９ａ
が上昇する。

【００３２】上記実施形態ではアンダー通路３４を介し
て溶湯投入口から保持室に溶湯を供給するので、溶湯が
酸化されず、また溶湯の流れに乱流を生じない。このた
め異物の混入が少ない清浄な溶湯を保持室内に供給する
ことができる。

【００３３】また、上記実施形態では保持室内を仕切板
６２で第１室と第２室とに仕切り、第１室から第２室へ
溶湯をオーバーフローさせるので、乱流の発生がさらに
防止され、不純物介在物が沈降又は浮上しやすくなる。

【００３４】また、上記実施形態では仕切板６１，６
２，６３，６４を熱伝導性に優れたものとしているの
で、各室間の温度差が少なくなり、炉内の均熱化が促進
される。

【００３５】さらに、上記実施形態によれば、屈曲通路
を設けることにより、未溶解材料や水分を含む吸湿材料
がタワー投入口から保持室に直接流れ込むことが回避さ
れ、溶湯の汚染および水蒸気爆発が有効に防止される。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、第２室に温度調整機能
を設けることによりアルミニウムのような非鉄金属の溶
湯を温度降下させることなく、かつ乱流を実質的に生じ
ないで酸化物や介在物の混入を防止低減し、保持室や溶
湯処理室に供給し、出湯口では一定高さに溶湯の湯面を
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る溶解保持炉の平面図。

【図２】本発明の実施形態に係る溶解保持炉の正面図。

【図３】本発明の実施形態に係る溶解保持炉の裏面図。

【図４】本発明の実施形態に係る溶解保持炉の左側面
図。

【図５】本発明の実施形態に係る溶解保持炉の右側面
図。

【図６】図１中のＡ−Ａ線で切断した溶解保持炉を示す
断面図。

【図７】図１中のＢ−Ｂ線で切断した溶解保持炉を示す
断面図。

【図８】図１中のＣ−Ｃ線で切断した溶解保持炉を示す
断面図。

【図９】溶解保持炉の概略平面図。

【図１０】溶解保持炉の概略側面図。

【図１１】（ａ）〜（ｇ）は本発明の溶解保持炉におけ
る溶湯の受入れから出湯に至るまでの一連の動作を示す
フローチャート。

【符号の説明】

１…溶解保持炉、 ２…溶解炉、 ２２…タワー投入口、 ２３…屈曲通路、 ２４…流入口、 ２５ａ，２５ａ…扉、 ２６ａ，２６ｂ…加熱バーナ、 ３…溶湯受入部、 ３２…溶湯投入口、 ３３…スライド蓋、 ３４…アンダー通路、 ４…保持部（炉本体）、 ４１ａ，４１ｂ…耐火物ガイド、 ４２…保持室、 ４２ａ…第１室、 ４２ｂ…第２室、 ４２ｃ…幅狭部、 ４４…オーバーフロー通路、 ４５ａ，４５ａ…扉、 ４６ａ，４６ｂ…加熱バーナ、 ５…処理／出湯部、 ５２ａ…溶湯処理室、 ５２ｂ…出湯室、 ６１，６２，６３，６４…仕切板、 ６３ａ…通流孔、 ６５…アンダー通路、 ７１…加圧ガス供給管、 ８…攪拌器、８１…スクリュウ、 ９…溶湯、９ａ…湯面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 和敏 静岡県磐田郡浅羽町東同笠1015−２ 株式 会社エム・アール・ケー内 (72)発明者 桐林 和彦 静岡県浜北市中瀬571−１ (72)発明者 大間知 聡一郎 東京都練馬区旭町３−12−19 日本金属化 学株式会社内 Ｆターム(参考） 4K045 AA06 BA03 RA12 RA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯が投入される溶湯投入口と、処理前
   に溶湯の温度が降下しないように溶湯を加熱する加熱手
   段を備えた保持室と、溶湯から不純物を除去する溶湯処
   理室と、処理された溶湯を出湯する出湯室とを有する溶
   解保持炉において、 溶湯投入口と保持室とを仕切り、溶湯投入口と保持室と
   が下部で連通するアンダー通路を形成し、溶湯投入口内
   の溶湯が大気と直接接触することを防止すると共に溶湯
   投入口から保持室へ溶湯が供給される際に乱流の発生を
   防止する第１の仕切板と、 溶湯投入口から保持室へ溶湯を供給するために、溶湯投
   入口内の溶湯を加圧する加圧手段と、 保持室内を前後に仕切り、仕切られた第１室と第２室と
   が上部で連通するオーバーフロー通路を形成し、第１室
   から第２室へ溶湯が供給される際に乱流の発生を防止す
   る第２の仕切板と、 前記第２室と溶湯処理室とを仕切る第３の仕切板と、 溶湯処理室と出湯室とを仕切る第４の仕切板と、を具備
   することを特徴とする溶解保持炉。
2. 【請求項２】 上記第１、第２、第３、第４の仕切板
   は、熱伝導性に優れたセラミックスからなる熱伝導ボー
   ドであることを特徴とする請求項１記載の溶解保持炉。
3. 【請求項３】 さらに、被溶解物が投入されるタワー投
   入口を備えた溶解炉と、前記タワー投入口に対して所定
   の角度に傾斜して上記第１室に連通する屈曲通路と、を
   有することを特徴とする請求項１記載の溶解保持炉。
4. 【請求項４】 上記第３の仕切板の中間部に溶湯を通流
   させるための通流孔が形成されていることを特徴とする
   請求項１記載の溶解保持炉。
5. 【請求項５】 上記溶湯処理室は、脱ガス処理手段、ろ
   過処理手段、回転脱ガス手段およびフラックス処理手段
   のうちから少なくとも１つを用途に応じて選択的に備え
   ることを特徴とする請求項１記載の溶解保持炉。