CN116900291A - 金属熔解装置、金属熔解用筛板和金属熔解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供金属熔解装置、金属熔解用筛板和金属熔解方法。一种金属熔解装置，其具有：熔解室，其向熔液中供给熔解原料；和加热室，其经由供给路而与所述熔解室连通，并具有对熔液进行加热的加热单元，在所述加热室内，设置有防止从所述供给路输送的未熔解的熔解原料至少在变为规定的尺寸前上浮的金属熔解用筛板。

Description

金属熔解装置、金属熔解用筛板和金属熔解方法

本申请是分案申请，其原申请的申请号为202080061068.4，申请日为2020年11月10日，发明名称为“金属熔解装置、金属熔解用筛板和金属熔解方法”。

技术领域

本发明涉及将熔解原料供给至熔液中等而进行熔解的金属熔解装置，特别是涉及为了制成用于向铸造机或熔解炉等供给的熔液而将铝、铝合金和非铁金属等熔解原料熔解的金属熔解装置，以及为了制成熔液而熔解的金属熔解用筛板和金属熔解方法。

背景技术

随着环境保护意识的提高，在汽车产业等中，正在推进发动机机体等基于各种铸件制造品的部件和装置的轻量化。相应地，铝材、铝合金材等轻量的非铁金属材料的用量在增加。

因此采取了如下措施：通过使用回收材料、压块材料、切粉等废料作为制造铸件的熔液的熔解原料而减少原料中的新料的用量。

废料之中，回收材料为铸造过程中产生的不需要的部分，性状与新料相近，易于与新料一起熔解而成为熔液。

另一方面，废料之中特别是压块材料为将通过加工而产生的切削屑、切粉等压缩并固体化而得的材料，由于含有油分和水分，直接供给至熔液中并熔解时油分会燃烧而产生废气，因此不能制成质量高的熔液。因此，有时进行预先使所包含的油分和水分等蒸发的预处理等，难以与新料同样地熔解成为熔液。

另外，与熔液相比，压块材料的比重小而表面积大，因此易于浮到液面上，在熔解时容易被部分氧化。切粉也同样比重小而表面积大，因此易于浮到熔液的液面上，容易被部分氧化。而且，例如，就像铝的氧化物Al₂O₃的熔点为2072℃那样，作为铝材等非铁金属材料的氧化物的Al₂O₃等的熔点极高，若熔液中形成Al₂O₃等氧化物，则在熔液中不熔解而成为异物，从而降低铸件的品质。

因此，压块材料、切粉难以与新料或回收材料混合并熔解，使其在另外的工序中熔解成为主流。

另一方面，作为在将压块材料或切粉熔解而制成熔液时难以形成氧化物的技术，有下述专利文献1或2所示的技术。

专利文献1中所示的技术的概况如图10中所示，在熔解室101的下方设置磁搅拌装置114从而在熔解室内的熔液M中产生涡流，将与熔液M相比比重轻的压块材料或切粉引入熔液M内以使与外部大气的接触时间缩短，从而难以形成氧化物。

专利文献2所示的技术通过磁发生装置使整个熔解炉内产生熔液的流动，并通过该流动在构成熔解炉的一部分的熔解室内产生涡流，与专利文献1同样地将切粉等引入熔液内。

另外，专利文献1公开了将可从轴前端喷出非活性气体的搅拌桨插入熔液内，利用搅拌桨搅拌熔液的同时进行脱气处理的技术。概况如图14所示，像专利文献1所述的脱气处理那样，提出了如下技术：将可从旋转轴115的前端喷出非活性气体G的搅拌桨116插入熔液M内，并利用搅拌桨116在熔解室102内产生涡流，从而将切粉等引入熔液内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-60629号公报

专利文献2：日本特开平2-219978号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，使插入熔解室内的搅拌桨旋转而在熔解室内产生涡流的现有技术中，如图14所示，有时在液面附近在旋转轴115上附着形成有氧化物S，另外，投入压块材料时有时会损伤搅拌桨116。进一步，在欲与新料或回收材料一起混合熔解的情况下，比重重的新料或回收材料会与搅拌桨碰撞，因此搅拌桨116的破损可能性增高。

另外，将磁搅拌装置114设置于熔解室101的底部下方并在熔解室内产生涡流的技术如图10所示，熔解室101的底部本身需要由耐火材料2构成而不能由铁皮等金属磁性体构成，因此需要在熔解室101的底部下部隔着耐火材料2临近配置磁搅拌装置114。但是，若这样做，则熔解室101的底部下部中朝向外的温度梯度会与其他部位不同，在磁搅拌装置114与耐火材料112的边界部等发生熔液泄露的可能性增高。进一步，储存有高温的熔液M的熔解室101的底部下方是维护性非常差的位置。

另外，基于上述现有方法产生的涡流，虽然压块材料有时会被毫无问题地引入熔液中，但这样被引入的压块材料可能不会完全熔解而以未熔解的状态直接输送至下一工序。而且，在那样的情况下，在下一工序中未熔解的压块材料浮到液面上，在那里被氧化。

因此，本发明的主要课题为解决上述现有技术的问题，提供：将作为熔解原料的回收材料、压块材料、切粉等废料与新料以任意的组合混合供给或单独供给，均能够得到氧化物少的洁净的熔液的金属熔解装置、使像压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料以不被氧化的方式熔解的金属熔解装置、用于使像压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料以不被氧化的方式熔解的金属熔解用筛板、以及金属熔解方法。

用于解决问题的手段

用于解决上述问题的方案如下。

[第一～第八方案]

该第一方案为一种金属熔解装置，其特征在于，

所述金属熔解装置具备：

熔解室，其供给熔解原料；和

气体喷出装置，其向上述熔解室内的熔液中喷出气体，并在上述熔解室内产生熔液的涡流。

第二方案为如上述第一方案所述的金属熔解装置，其中，

上述气体为对熔液呈非活性的非活性气体。

第三方案为如上述第一或第二方案所述的金属熔解装置，其中，

上述气体喷出装置具有2个以上的气体喷出口，并从上述熔解室内的2个以上的位置喷出上述气体。

第四方案为如上述第一～第三方案所述的金属熔解装置，其中，

上述气体沿着上述熔解室的内壁面从下方向上方以螺旋方向喷出。

第五方案为如上述第一～第四方案所述的金属熔解装置，其中，

上述熔解室为循环的熔液流路的一部分，循环供给至上述熔解室的熔液与喷出的上述气体一起作为产生涡流的流体而供给至上述熔解室内。

第六方案为如上述第一～第五方案所述的金属熔解装置，其中，

所述金属熔解装置具备用于将熔液从上述熔解室供给至下一工序的供给路，

在该供给路或上述熔解室的供给路附近具备对从上述熔解室流出到下一工序的未熔解的熔解原料施加冲击的冲击施加单元。

第七方案为如上述第一～第六方案所述的金属熔解装置，其中，

上述冲击施加单元为以上述未熔解的熔解原料碰撞的方式构成的上述供给路的内壁或上述熔解室的供给路附近的内壁。

第八方案为如上述第一～第七方案所述的金属熔解装置，其中，

上述熔解室具备对熔液进行加热的熔液加热单元。

[第一～第八方案的发明的作用效果]

第一～第八方案的本发明的金属熔解装置即使为了在熔解室内产生涡流而供给压块材料或切粉那样的比重轻的废料，它们也会被迅速地引入涡中心部的涡底，因此难以与外部大气接触从而难以形成氧化物。

此外，因为通过气体喷出装置在熔液中产生涡流，所以在涡中心底部不存在搅拌桨或搅拌器之类的搅拌部件。因此，熔解原料与搅拌部件接触的可能性大大减少，能够将回收材料、压块材料、切粉等两种以上的废料与新料以任意的组合混合供给或单独供给至熔解室进行熔解。

另外，因为通过气体产生装置产生涡流，所以与利用搅拌桨或搅拌器的搅拌不同，由于动态部分减少，所以维护或操作性也优异。

若气体为对熔液呈非活性的非活性气体，则可以实现脱气效果，得到洁净的高品质的熔液。

若在气体喷出装置中设置2个以上气体喷出口，则能够在具有质量的熔液中有效地产生流动，容易有效地产生涡流。

若设定气体沿着熔解室的内壁面从下方向上方以螺旋方向喷出，则易于有效且持续地产生涡流，容易将熔解原料引入涡中心底部。此时，将熔解室制成近似倒圆锥状或近似圆柱形状则会更有效。

另外，将熔解室例如作为熔解炉的一部分、作为循环的熔液流路的一部分而设置，若循环供给至熔解室的熔液与喷出的气体一起作为产生涡的流体而供给至熔解室内，则能够在熔解室内有效地产生涡流。

另一方面，若设置用于将熔液从熔解室供给至下一工序的供给路，并在该供给路或熔解室的供给路附近设置对从熔解室流出到下一工序的未熔解的熔解原料施加冲击的冲击施加单元，则例如在供给和熔解室内未完全熔解的压块材料等未熔解的熔解原料被冲击施加单元施加冲击而粉碎，在到供给至下一工序之前易于熔解。

若以未熔解的熔解原料碰撞的方式将冲击施加单元构成为供给路的内壁或熔解室的供给路附近的内壁，则能够简易地、且不须制造动态部分而对未熔解的熔解原料施加冲击。

进一步，若在熔解室内具备对熔液进行加热的加热单元，则存储于熔解室的熔液被加热，由熔解原料供给而导致的熔液的温度降低减少，熔解原料容易更迅速地熔解。

[第九～第十五方案]

该第九方案为一种金属熔解装置，其特征在于，

所述金属熔解装置具有：

熔解室，其向熔液中供给熔解原料；和

加热室，其经由供给路而与上述熔解室连通，并具有对熔液进行加热的加热单元，

在上述加热室内，设置有防止从上述供给路输送的未熔解的熔解原料至少在变为规定的尺寸前上浮的金属熔解用筛板。

第十方案为如上述第九方案所述的金属熔解装置，其中，

上述金属熔解用筛板具有大量贯通孔，这些贯通孔为从底面侧朝向上表面侧变得狭窄的锥状。

第十一方案为如上述第九或第十方案所述的金属熔解装置，其中，

所述金属熔解装置在上述供给路或上述熔解室的供给路附近具备对从上述熔解室输送到上述加热室的上述未熔解的熔解原料施加冲击的冲击施加单元。

第十二方案为如上述第九～第十一方案所述的金属熔解装置，其中，

上述冲击施加单元为以上述未熔解的熔解原料碰撞的方式构成的上述供给路的内壁或上述熔解室的供给路附近的内壁。

第十三方案为如上述第九～第十二方案所述的金属熔解装置，其中，

所述金属熔解装置在上述熔解室内设置有在该熔解室内的熔液中产生涡流的涡流产生单元。

第十四方案为如上述第十三方案所述的金属熔解装置，其中，

上述涡流产生单元为通过向熔液中喷出气体从而在熔液中产生涡流的单元。

第十五方案为如上述第十四方案所述的金属熔解装置，其中，

上述气体为对熔液呈非活性的非活性气体。

[第九～第十五方案的发明的作用效果]

根据本发明，例如在将作为铝合金或非铁金属材料的废料的压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料熔解时，因为能够通过在加热室内设置金属熔解用筛板而防止该熔解原料上浮到液面，防止在液面与空气等接触而氧化，从而能够得到氧化物少的洁净的熔液。进一步，在纯化的熔液的成品率提高的同时，用于氧化物处理的脱滓处理作业也减轻了。

另外，设定金属熔解用筛板具有大量贯通孔，若将那些贯通孔设定为从底面侧朝向上表面侧变得狭窄的锥状，则熔解原料嵌入贯通孔内，能够保持直至变为规定的尺寸，具体地说，能够保持直至变为在上升到液面之前足以熔解的尺寸，以不上浮到液面且优选不被氧化的方式熔解。

另外，若在供给路或熔解室的供给路附近具备对输送到加热室的未熔解的熔解原料施加冲击的冲击施加单元，则未熔解的熔解原料被冲击施加单元施加冲击而粉碎，在供给至加热室之前易于熔解。特别是像压块材料那样的将切削屑或切粉等压缩并固体化而得的熔解原料，容易因冲击而崩坏，能够特别有效地推进熔解。

若将该冲击施加单元设定为以未熔解的熔解原料碰撞的方式构成的供给路等，则能够简易地、且不须制造动态部分而对未熔解的熔解原料施加冲击。

另外，若在熔解室设置在熔解室内的熔液中产生涡流的涡流产生单元，则即使供给像压块材料那样的比重轻的废料，它们也会被迅速地引入涡中心部的涡底，因此难以与外部大气接触从而难以形成氧化物，从而能够得到更洁净的熔液。

进一步，若将该涡流产生单元设定为通过向熔液中喷出气体从而在熔液中产生涡流的单元，则能够使涡中心底部不存在搅拌桨或搅拌器之类的搅拌部件，熔解原料与搅拌部件接触的可能性大大减少，不仅仅是压块材料或切粉等比熔液的比重轻的熔解原料，还能够将回收材料或新料之类的沉入熔液中的熔解原料组合供给至熔解室进行熔解。由于能够减少搅拌桨或搅拌器那样的动态部件，因此维护或操作性也优异。

进一步，若设定该气体为对熔液呈非活性的非活性气体，则可以实现脱气效果，得到更洁净的高品质的熔液。

[第十六～第二十三方案]

该第十六方案为一种金属熔解用筛板，其特征在于，

所述金属熔解用筛板形成为具有大量贯通孔的板状，设置于熔液中，并将供给至熔液内的比熔液的比重轻的熔解原料以在变为规定的尺寸之前不上浮到液面的方式保持。

第十七方案为如上述第十六方案所述的金属熔解用筛板，其中，

在具有向熔液中供给熔解原料的熔解室和经由供给路而与上述熔解室连通并具有对熔液进行加热的加热单元的加热室的金属熔解装置中的上述加热室内，以划分出上述供给路的上述加热室侧的开口和该开口的上方的方式设置上述金属熔解用筛板。

第十八方案为如上述第十六或第十七方案所述的金属熔解用筛板，其中，

上述贯通孔为从底面侧朝向上表面侧变得狭窄的锥状。

第十九方案为一种金属熔解方法，其特征在于，

将形成为具有大量贯通孔的板状的金属熔解用筛板设置于熔液中，并将比熔液的比重轻的熔解原料供给至比熔液内的上述金属熔解用筛板更靠底侧的位置，

上述熔解原料在变为穿过上述贯通孔的尺寸之前保持于熔液内，使其不上浮到液面。

第二十方案为如上述第十九方案所述的金属熔解方法，其中，

在具有向熔液中供给熔解原料的熔解室和经由供给路而与上述熔解室连通并具有对熔液进行加热的加热单元的加热室的金属熔解装置中的上述加热室内，以划分出上述供给路的上述加热室侧的开口和该开口的上方的方式设置上述金属熔解用筛板，将从上述供给路输送至上述加热室的上述熔解原料在变为穿过上述贯通孔的尺寸之前保持于熔液内，使其不上浮到液面。

第二十一方案为如上述第二十方案所述的金属熔解方法，其中，

在上述熔解室内的熔液中产生涡流，通过涡流将供给至上述熔解室内的上述熔解原料引入上述供给路并送至上述加热室。

第二十二方案为如上述第二十一方案所述的金属熔解方法，其中，

通过向熔液中喷出气体而在熔液中产生涡流。

第二十三方案为如上述第二十二方案所述的金属熔解方法，其中，

上述气体为对熔液呈非活性的非活性气体。

[第十六～第二十三的方案的发明的作用效果]

根据本发明的金属熔解用筛板和金属熔解方法，例如在将作为铝合金或非铁金属材料的废料的压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料熔解时，若在金属熔解用筛板的下方位置供给熔解原料，则由于防止了该熔解原料上浮到液面，因此防止在液面与空气等接触而氧化，从而能够得到氧化物少的洁净的熔液。进一步，在纯化的熔液的成品率提高的同时，用于氧化物处理的脱滓处理作业也减轻了。

另外，将金属熔解用筛板的贯通孔设定为从底面侧朝向上表面侧变得狭窄的锥状，则熔解原料嵌入贯通孔内，能够保持直至变为规定的尺寸，具体地说，能够保持直至变为在上升到液面之前足以熔解的尺寸，以不上浮到液面且优选以不发生氧化的方式熔解。

另外，特别是，如果在具有向熔液中供给熔解原料的熔解室和经由供给路而与上述熔解室连通并具有对熔液进行加热的加热单元的加热室的金属熔解装置中的上述加热室内以划分出上述供给路的上述加热室侧的开口和该开口的上方的方式设置上述金属熔解用筛板，将熔解原料熔解，则能够在具有加热单元的加热室内中防止熔解原料的上浮，并在无氧状态下有效地使熔解原料熔解。

另外，在像这样具有设置有金属熔解用筛板的加热室和熔解室的金属熔解装置中，若在熔解室内的熔液中产生涡流，则即使供给像压块材料那样的比重轻的废料，它们也会被迅速地引入涡中心部的涡底，因此难以与外部大气接触从而难以形成氧化物，从而能够得到更洁净的熔液。

进一步，若通过向熔液中喷出气体从而在熔液中产生涡流，则能够使涡中心底部不存在搅拌桨或搅拌器之类的搅拌部件，熔解原料与搅拌部件接触的可能性大大减少，不仅仅是压块材料或切粉等比熔液的比重轻的熔解原料，还能够将回收材料或新料之类的沉入熔液中的熔解原料组合供给至熔解室进行熔解。由于能够减少搅拌桨或搅拌器那样的动态部件，因此维护或操作性也优异。

进一步，若设定该气体为对熔液呈非活性的非活性气体，则可以实现脱气效果，得到更洁净的高品质的熔液。

发明的效果

根据本发明，提供：将作为熔解原料的回收材料、压块材料、切粉等废料与新料以任意的组合混合供给或单独供给，均能够得到氧化物少的洁净的熔液的金属熔解装置、使像压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料以不氧化的方式熔解的金属熔解装置、用于使像压块材料那样的比熔液的比重轻的熔解原料以不氧化的方式熔解的金属熔解用筛板、以及金属熔解方法。

附图说明

图1为包含本发明的金属熔解装置的熔解保持炉的平面示意图。

图2为图1中的II-II剖视图，为包含本发明的金属熔解装置的熔解保持炉的截面示意图。其中，为了便于说明，也记载II-II剖视中未显示的部件等。

图3为包含本发明的其他金属熔解装置的熔解保持炉的平面示意图。

图4为图3中的IV-IV剖视图，为包含本发明的其他金属熔解装置的熔解保持炉的截面示意图。其中，为了便于说明，也记载IV-IV剖视中未显示的部件等。

图5为用于说明本发明的喷流泵的截面图。

图6为用于说明本实施方式的金属熔解用筛板的立体图。

图7为本实施方式的其他金属熔解用筛板的VI-VI截面图。

图8为用于说明本实施方式的其他金属熔解用筛板的立体图。

图9为本实施方式的其他金属熔解用筛板的VIII-VIII截面图。

图10为金属熔解装置的例子的截面图。

图11为其他金属熔解装置的例子的截面图。

图12为包含本发明的其他金属熔解装置的熔解保持炉的平面示意图。

图13为图12中的XIII-XIII剖视图，为包含本发明的其他金属熔解装置的熔解保持炉的截面示意图。其中，为了便于说明，也记载XIII-XIII剖视中未显示的部件等。

图14为现有的金属熔解装置的例子的截面图。

符号说明

1…熔解保持炉，2、112…耐火材料，3…外壳，

10…金属熔解装置，20…加热室，21…浸渍加热器(浸渍燃烧器)，22…加热室盖，30…镇静室，40…汲出室，50…循环室，51…连通路，

11、101、102…熔解室，11A…供给口，13…供给路，13A…熔解室侧开口，13B…供给路上壁面，

14…气体喷出装置，14A…喷出口，14B…喷出部，14C…送气管，14D…气体产生装置

16…喷流泵，17…喷嘴，18…喷口

G…非活性气体/气体/驱动流体，B…熔解原料，M…熔液/被驱动流体，

70…金属熔解用筛板，71…贯通孔，

114…磁搅拌装置，115…旋转轴，116…搅拌桨。

具体实施方式

以下，参照图1～图13说明本发明的实施方式。

本实施方式的金属熔解装置10优选组装入熔解保持炉1内，所述熔解保持炉1具备：将熔解原料B供给至熔液M中并进行熔解的熔解室11、经由供给路13而与熔解室11连通并对熔液M进行加热的加热室20、保持熔液M并使熔液M中的杂质等沉淀等的镇静室30、汲出熔液M并向外部的铸造机、其他熔解保持炉或保持炉等送出液体的汲出室40。组装有该金属熔解装置10的熔解保持炉1也作为本发明而提出。

另外，本实施方式的金属熔解用筛板70优选设置于金属熔解装置10内，所述金属熔解装置10具有将熔解原料B供给至熔液M中的熔解室11和经由供给路13而与熔解室11连通并对熔液M进行加热的加热室20。以下，在说明上述金属熔解装置10和熔解保持炉1的过程中，对金属熔解用筛板70和金属熔解方法的实施方式进行说。

需要说明的是，本发明的金属熔解装置10不限于组装入本实施方式的熔解保持炉1的方式，作为将熔解原料B供给至熔液M中以进行熔解的装置，可以单独或组装入其他种类的熔解保持炉或熔解炉内而实施。

本实施方式的熔解保持炉1的外壳3内的各室由耐火材料2所形成，熔解室11经由供给路13而与加热室20连通。进一步，优选设置与上述加热室20和熔解室11连通的循环室50，熔液M构成为可以从加热室20经由循环室50回流到熔解室11。

在图1～图4所示的加热室20中，作为优选的方式，浸渍加热器21、21配置成从上方插入加热室20内，对熔液M进行加热。由此，熔液M保持储存于熔解保持炉1内。另外，通过浸渍加热器21、21对熔液M的加热，熔解保持炉1内的熔液M的温度得以保持，供给至熔解室11的熔解原料B和从熔解室11经由供给路13送至加热室20的熔解原料B在熔液M中熔解。但是，加热室20中熔液M的加热单元不限于浸渍加热器21、21，也可以采用浸渍燃烧器。另外，关于浸渍加热器21、21的配置，也不限于从上方插入加热室20内的方式，也可以为像图12和图13那样从加热室20的侧壁侧插入加热室20内的方式或配置于底部。本实施方式的熔解保持炉1中，在加热室20内熔液M被加热并经由循环室50回流至熔解室11，由此熔解室11内的熔液M的温度难以降低。即，熔解原料B在供给时的温度难以降低，熔解原料B变得易于熔解。

熔解室11具有用于向上方供给熔解原料B的供给口11A，从未图示的进料斗或输送机等搬入装置将作为熔解原料B的铝、铝合金和其他非铁金属材料经由供给口11A供给至熔解室11中的熔液M。作为铝、铝合金和其他非铁金属材料的具体方式，可例示为镁或镁合金。另外，可以举出回收材料、压块材料和切粉等废料和新料。特别是，本发明的金属熔解装置10适合于比熔液M的比重轻而浮到液面的压块材料那样的熔解原料B。对压块材料等包含油分或水分等的熔解原料B，也可以进行预先通过干燥、预热而去除油分、水分等的预处理。

另一方面，本发明的金属熔解装置10优选在熔解室11内设置有在熔解室11内的熔液M中产生涡流的涡流产生单元。另外，本发明的金属熔解方法优选在熔解室11内使熔解室11内的熔液M产生涡流。

作为涡流产生单元，如图1～4和图12～图13所示的方式那样，优选为通过向熔液M中喷出气体G从而在熔解室11内产生搅拌熔液M和熔解原料B的涡流的气体喷出装置14。从获得设置金属熔解用筛板的效果的目的出发，也可以是如图10所示那样在熔解室101的下方设置磁搅拌装置114而在熔解室101内的熔液M中产生涡流的装置。另外，也可以是如图11所示那样将在转轴115的前端设置了搅拌桨116的搅拌装置插入熔解室101或循环室50的熔液M内通过搅拌桨116搅拌熔液M而产生涡流的装置。在该方式中，也可以从旋转轴115的前端喷射对熔液M呈非活性的非活性气体G，从而进行脱气处理。通过像这些方式那样在熔解室101内的熔液M中产生涡流，即使供给比熔液M的比重轻的熔解原料B，它们也会被迅速地引入涡中心部的涡底，因此熔解原料B难以与外部大气接触从而难以形成氧化物，从而能够得到更洁净的熔液M。另外，熔解原料B被涡流所搅拌的过程中，熔解原料B之间的碰撞被促进并因崩坏而易于熔解。特别是，对于将切削屑或切粉等进行压缩而固体化的压块材料而言，高效地发生崩坏。

另外，特别是产生涡流的情况下，例如，如图2、图4和图13所示，连接熔解室11与加热室20的供给路13的熔解室侧开口13A优选形成于作为涡流的中心底部的位置的熔解室11的中央底部。熔解原料B被涡流引入涡底中心部的同时，熔解原料B不会漂浮而供给至加热室20，从而熔解原料B的熔解得以高效地进行。

对作为本实施方式的熔解室11中特别优选的方式的涡流产生单元、即通过向熔液中喷出气体G从而在熔液M中产生涡流的具体方式进一步进行说明。本实施方式的熔解室11如上所述，如图1～图4、图12～图13所示，特征在于，设置有向熔解室11内的熔液M中喷出气体G从而在熔解室11内产生搅拌熔液M和熔解原料B的涡流的气体喷出装置14，与上述加热室20一起构成金属熔解装置10。

气体喷出装置14例如如图1～图4、图12～图13所示，可以由具有位于熔液M内的喷出口14A的喷出部14B、与该喷出部14B连通的送气管14C、以及产生气体G的气体产生装置14D构成。例如，气体为氮气的情况下，作为气体产生装置的例子，可以举出株式会社日立产机系统的“氮气产生装置(N₂ Pack)”和ANEST岩田株式会社制造的与其相当的装置。将从气体产生装置14D经由送气管14C送至熔解室11内的气体G从喷出口14A喷出至熔液M内，从而搅拌熔解室11内的熔液M并产生涡流。

熔解室11的形状可以为矩形的箱型，若产生涡流，则特别优选为如图1～4和图12～图13所示储存有熔液M的内部空间为近似圆筒型或近似倒圆锥型。熔液M以向内壁面引导的方式流动，易于在熔解室11内产生熔液M的涡流，同时使该涡流易于持续。因此可以减少气体喷出的能量。

进一步，虽然未图示，也可以设置将从喷出口14A向熔解室11内喷出的气体G引导向适宜的方向从而使涡流容易产生的整流板。例如，在临近喷出口14A上方的位置设置从熔解室11的内壁朝向熔解室11的中心方向突出的整流板。从喷出口14A喷出的气体G成为气泡而不立即上升，易于产生涡流。此时，随着远离喷出口14A侧，若将整流板稍微朝向上方倾斜，则气体G以近似螺旋方向喷出，从而使涡流更容易产生。另外，也可以在熔解室11的内壁形成内面导件，作为其形状优选例如形成螺旋状的槽。如此则易于产生涡流。

熔解室11优选具备对熔液M进行加热的熔液加热单元。作为熔液加热单元，虽然未图示，但可以在熔解室11底部或侧壁附近设置浸渍加热器。浸渍加热器也可以配置成在熔解室11侧壁附近从上方插入熔液M内。若在熔解室11内设置熔液加热单元，则储存于熔解室11内的熔液M被加热，由熔解原料B的供给导致的熔液M的温度降低会减少，熔解原料B易于更迅速地熔解。另外，也可以采用浸渍燃烧器代替浸渍加热器。

本实施方式中的气体喷出装置14如图1和图2、图12和图13所示的方式那样，优选将喷出部14B设置在熔解室11内的内壁面附近。所供给的熔解原料B被涡流引入涡流中心。若喷出部14B位于内壁面附近，则熔解原料B难以与喷出部14B接触，气体喷出装置14破损的可能性减小。

进一步，如图3和图4所示的方式那样，为了更难以与熔解原料B接触，气体喷出装置14也可以采用设置于熔解室11的侧壁内、喷出口14A从壁面面向熔解室11内的方式。在图3和图4所示的方式中，因为熔解室11为熔解保持炉1的一部分，且构成为以熔液M从加热室20回流到熔解室11的方式设置循环室50或循环路，所以在熔解室11与循环室50之间的壁间、即熔解室11与循环室50之间的连通路51等使熔液M从加热室20到熔解室11循环的循环路中，将喷出部14B设置成其喷出口14A面向熔解室11的方式。如此，在熔解室11内没有喷出部14B的位置，从而有效地防止喷出部14B与熔解原料B的接触，气体喷出装置14破损的可能性大大减小。

作为气体G的喷出口14A的优选的方向，即气体喷出方向，如图1～图4和图12～图13所示，设定成所产生的涡流的中心为熔解室11的中央部即可。例如，若如图示例那样在俯视下近似圆径的熔解室11，则使其沿该圆的近似切线方向即可。

进一步，如图2和图13所示，若将喷出部14B设置于熔解室11内的底部附近的深度位置，使喷出口14A稍微朝向上方，从喷出口14A喷出的气体G相对于熔解室11中央部从熔解室11底部侧方以螺旋方向喷出，则更易于在熔解室11内产生涡流。需要说明的是，图示的气体G的喷出方向是设定成熔解室11中央部为涡中心的例子，当然，在将涡流的中心设定为与熔解室11中央部不同的位置的情况下，以气体G相对于该涡流的中心以螺旋方向喷出的方式适当设定喷出口14A和喷出部14B即可。

熔解室11内气体G的喷出处优选为2个以上。图示的方式中，设置于二处。设置2个以上喷出处的情况下，可以将具有2个以上喷出口14A的一个气体喷出装置14设置于熔解室11，也可以在熔解室11设置2个以上气体喷出装置14。若从2个以上的地方喷出气体G，则能够对熔液M产生更大的搅拌力，因此更易于产生涡流。这种情况下，若相对于产生的涡流的中心(例如，熔解室11中央部)在点对称位置设置喷出口14A，则更易于产生涡流。进一步，设置2个以上喷出处的情况下，通过使喷出处的深度位置不同，易于产生涡流。若为通常的熔解室11的深度，则优选一个喷出处在350～400mm，另一个喷出处在170～230mm。

气体喷出装置14只要是向熔液M中喷出气体G使熔液M流动从而产生涡流的装置就没有限定，但优选采用在图5示出截面概况的、也被称作为喷射泵的喷流泵16的构成。喷流泵16将高压的驱动流体G压送至喷嘴17，从该处朝向喷口18高速喷出，则利用喷流的压力变为低压，一边引入喷流的周围的被驱动流体M并混合，一边喷射。因此，若使用喷流泵16将气体G作为驱动流体喷射，周围的熔液M作为被驱动流体被吸引或卷入，并与气体G一起喷射，因此与仅利用气体G向熔解室11内的熔液M赋予流动性相比，能够使熔液M格外地易于流动，容易产生涡流。

特别是，若如图3和图4所示的方式那样将喷出部14B设置于熔解室11与循环室50之间的壁间、即熔解室11与循环室50之间的连通路51等、同时采用喷流泵16的构成，则连通路51附近的熔液M与气体G一起流入熔解室11内，除了能够有效地产生涡流，还可以消除熔解原料B与作为气体喷出装置14的一部分的喷出部14B的接触，因此是优选的。进一步，产生从加热室20回流至熔解室11的熔液M的流动，供给至熔解室11的熔解原料B之中未熔解的熔解原料B不停留于熔解室11，而是供给至加热室20，从而有效地推进熔解原料B的熔解。

作为喷出至熔液M内的气体G，优选氮气、氩气等对熔液M呈非活性的非活性气体(以下称作“非活性气体”)。非活性气体G的生成或送气方法没有限定。由从空气分离氮气的压缩机或封入有非活性气体的储瓶等压送供给即可。优选以0.5MPa以下、更优选以0.3～0.5MPa的压力喷出。通过将非活性气体G吹入熔液M内，能够在产生涡流的同时实现脱气效果，使熔液M洁净。特别是，涡流的产生导致熔液M与非活性气体G的接触性提高，从而获得高脱气效果。另外，通过采用该构成，不需要在熔解保持炉1内另外设置脱气室，能够使炉整体紧凑。

图1～图4和图12～图13所示的实施方式的金属熔解装置10中，由于在熔解室11内通过气体喷出而产生了熔液M的涡流，因此在从形成于熔解室11的上部的供给口11A投入的熔解原料B之中，像压块材料那样轻量或比熔液M的比重轻的浮在熔液M中的熔解原料B被朝着涡流的中心部底侧引入。另一方面，有质量且比熔液M的比重更重的熔解原料B被卷入涡流或者承受涡流的流流动并沉到底部。该方式的熔解室11中，由于不是由搅拌桨等动态机械装置部分产生涡流，而是由气体G产生涡流，因此无论是比重轻的熔解原料B还是沉入熔液M中的熔解原料B均不与机械装置部分接触，因此具有能够与比重轻的熔解原料B一起供给至熔解室11的优点。

作为熔解原料B，可以举出回收材料、压块材料和切粉等废料、新料，其中压块材料与切粉相对于熔液M易于漂浮，另外，回收材料或新料相对于熔液M易于下沉。因此，图1～图4和图12～图13所示的实施方式的金属熔解装置10中，压块材料或切粉迅速被涡流引入涡底并送至加热室20，与空气的接触时间短而难以形成氧化物，易于成为洁净的熔液M。另外，新料或回收材料在沉入熔液M中的过程中暴露于涡流而推进熔解。由此，该实施方式的通过气体G的喷出而在熔解室11中产生涡流的金属熔解装置10中，具有能够将回收材料、压块材料和切粉等废料、新料以任意的组合供给至熔解室11的优点。需要说明的是，该金属熔解装置10中，例如，也可以在仅将像新料或回收材料那样的沉入熔液M中的熔解原料B熔解的情况下停止气体喷出、仅在供给像切粉或压块材料那样的难以沉入熔液M中的熔解原料B的情况下进行气体喷出以产生涡流。

进一步，熔解原料B在被涡流搅拌的过程中，熔解原料B之间的碰撞被促进，因崩坏而易于熔解。特别是，对于将切削屑或切粉等进行压缩而固体化的压块材料而言，高效地发生崩坏。

需要说明的是，本发明的金属熔解装置10中，例如，也可以在仅将像新料或回收材料那样的沉入熔液M中的熔解原料B熔解的情况下停止气体喷出、仅在供给像切粉或压块材料那样的难以沉入熔液M中的熔解原料B的情况下进行气体喷出以产生涡流。另外，对压块材料等包含油分或水分等的熔解原料B，也可以进行预先通过干燥、预热而去除油分、水分等的预处理。

另一方面，通过气体喷出来产生涡流的本实施方式的金属熔解装置10中，构成为以组装入本实施方式的熔解保持炉1的方式设置供给路13从而将熔液M连续供给至加热室20等下一工序的情况下，优选将从熔解室11向下一工序供给熔液M的供给路13的熔解室11侧开口13A形成于涡流的中心底部、例如熔解室11的中央底部。如上所述切粉或压块材料等熔解原料B被涡流引入涡底中心部的同时，未熔解的熔解原料B不会漂浮而供给至下一工序的加热室20，从而有效地进行熔解原料B的熔解。

而且，像这样设置供给路13的情况下，本实施方式的金属熔解装置10优选在供给路13或熔解室11的供给路13附近设置对从熔解室11送来的未熔解的熔解原料B施加冲击的冲击施加单元。冲击施加单元可以是动态施加冲击的单元，但从维护性的方面出发，优选未熔解的熔解原料B在被熔液M的流动传送至加热室20的过程中碰撞那样的障碍物等静态单元。例如，在供给路13的内壁或熔解室11的供给路13附近的内壁设置凸部，使未熔解的熔解原料B流过时与凸部碰撞即可。进一步，作为具体例，比熔液M的比重轻的压块材料等未熔解的熔解原料B因浮力以及熔液M向加热室20的流动而沿着供给路13的上壁面13B移动，因此如图2、图4和图13所示，若将供给路13的上壁面13B形成为阶梯状、在上壁面13B形成凸部等，则未熔解的熔解原料B在移动至加热室20时，与供给路13的阶梯状的上壁面13B或与在上壁面13B形成的凸部等碰撞从而被施加冲击，未熔解的熔解原料B崩坏，易于在设置了金属熔解用筛板70的加热室20中迅速熔解。

另外，本实施方式的熔解保持炉1中，如图2、图4和图13所示，作为优选的方式，经由供给路13而与熔解室连通的加热室20具备为了不在与熔液M的液面之间产生空间而堵塞上部开口部而设置的加热室盖22，从熔解室11送来的熔解原料B在无氧状态下易于熔解。但是，本发明的加热室20也可以不一定具备这样的不在与熔液M的液面之间产生空间的加热室盖22。

进一步，本实施方式的熔解保持炉1中，如图2、图4和图13所示，从熔解室11至下一工序的加热室20的供给路13的出口优选处于加热室20的下部。通过像这样将供给路13的出口设置于加热室20的下部，例如，将在熔解室11中未完全熔解的未熔解的压块材料那样比熔液比重轻的熔解原料B供给至加热室20的情况下，能够使其在加热室20内的熔液M中上浮的过程中熔解，难以发生未熔解的压块材料在加热室20的上部积聚并被氧化的现象。需要说明的是，即使以不在与熔液M的液面之间产生空间的方式用加热室盖22将上部开口部堵塞设置，也有在加热室盖22与液面之间存在空气等气体的情况，另外，在压块材料那样的包含油分或水分的熔解原料B中，来自水分或油分等的气体有时积聚在盖下表面，因此有熔解原料B浮到液面即被氧化的情况。因此，即使在以不在与熔液M的液面之间产生空间的方式用加热室盖22将上部开口部堵塞的情况下，也优选将供给路13的出口设置于加热室20的下方位置。

另一方面，本实施方式的熔解保持炉1中，如图2、图4和图13所示，特别以将加热室20划分为具有上述供给路13的出口的下部和其上方的上部的方式，设置防止未熔解的熔解原料B上浮的金属熔解用筛板70。通过如此设置金属熔解用筛板70，特别是，能够防止像未熔解的压块材料那样的比熔液M的比重轻的熔解原料B在加热室20内漂浮，能够在无氧状态下可靠地熔解。

另外，如图6～图9所示，该金属熔解用筛板70由可沉没设置在熔液M内的材料所形成，制成为具有大量贯通孔71的板状体。从熔解室11经由供给路13供给至加热室20内的未熔解的熔解原料B被供给至金属熔解用筛板70的底侧，并在金属熔解用筛板70的底侧防止其上浮并保持在熔液M中，在变为可以穿过在金属熔解用筛板70上形成的贯通孔71的尺寸之前被熔解。金属熔解用筛板70不限于此，可以设定为防止比熔液M比重轻的熔解原料B上浮的物质。

另外，如上所述通过将供给路13的出口设在加热室20的底部或下方深处位置，即使将金属熔解用筛板70设置在加热室20的深处位置，也能够向该金属熔解用筛板70的下方侧供给在熔解室11中未完全熔解的未熔解的压块材料那样的比熔液M比重轻的熔解原料B，能够在加热室20的深处位置在金属熔解用筛板70的下表面侧保持熔解原料B。而且，充分地确保穿过贯通孔71的熔解原料B在加热室20内的熔液M中上浮为止的时间，能够在该过程中熔解，难以发生未熔解的熔解原料B积聚在加热室20的上部而被氧化的现象。

在金属熔解用筛板70上形成的的贯通孔71的个数或尺寸没有特别限定，考虑所供给的熔解原料B的尺寸、熔解速度、金属熔解用筛板70的设置深度与液面的距离、熔解原料B的性质等而适当设定即可。设定成可穿过贯通孔71的尺寸的熔解原料B在上浮到液面之前的期间被熔液充分熔解即可。优选设计成未熔解的熔解原料B穿过贯通孔而上浮且在到达液面之前被熔解的时间为2～3分钟。例如考虑来自铝废料的压块材料的一般尺寸，则优选贯通孔71的直径为20～50mm。

另外，优选贯通孔71为图6和图7所示的圆柱形状、或者为图8和图9所示朝向上方变窄的锥形形状。设定为如此构成时，未熔解的熔解原料B嵌入贯通孔71内，不在加热室20内移动而停留在固定位置，熔解易于进行。

金属熔解用筛板70的材料只要是可以沉没设置在熔液M内的材料即可，但优选为碳化硅、氧化锆系、精细陶瓷等耐火材料。

金属熔解用筛板70的厚度没有特别限定，若为上述材料，则只要是20～80mm就容易有充分的强度。

作为加热室20内的金属熔解用筛板70的设置方式，可以设置成固定于加热室20的底部，也可以设置成从加热室20的顶部悬挂。设置的方法没有限定。但是，若像实施方式的加热室20那样设置成将浸渍加热器21、21从上方插入室内，则优选将金属熔解用筛板70设置于浸渍加热器21、21的底部的下方位置，以使浸渍加热器21、21不与上浮的熔解原料B接触。另外，金属熔解用筛板70可以设置在从加热室20的底部起20～35％的高度位置。进一步，如图4所示，也可以在加热室20内设置2段以上金属熔解用筛板70。这种情况下，也可以使各金属熔解用筛板70的贯通孔71的孔径不同。该情况下，优选上段的金属熔解用筛板70的贯通孔71的直径比下段的金属熔解用筛板70的贯通孔71的直径小。

在以上说明的本发明的金属熔解装置10中、进一步在组装有本发明的金属熔解装置10的熔解保持炉1中，即使将作为熔解原料B的回收材料、压块材料、切粉等废料与新料以任意的组合混合供给或单独供给，也能够得到氧化物少的洁净的熔液。另外，在本发明的金属熔解装置10、组装有本发明的金属熔解装置10的熔解保持炉1、还有本发明的金属熔解用筛板和金属熔解方法、还有设置有该金属熔解用筛板70的金属熔解装置10和熔解保持炉1中，能够使像压块材料那样的比熔液M的比重轻的熔解原料B以不氧化的方式熔解，得到氧化物少的洁净的熔液M。

Claims (7)

1.一种金属熔解装置，其特征在于，

所述金属熔解装置具有：

熔解室，其向熔液中供给熔解原料；和

加热室，其经由供给路而与所述熔解室连通，并具有对熔液进行加热的加热单元，

在所述加热室内，设置有防止从所述供给路输送的未熔解的熔解原料至少在变为规定的尺寸前上浮的金属熔解用筛板。

2.如权利要求1所述的金属熔解装置，其中，所述金属熔解用筛板具有大量贯通孔，这些贯通孔为从底面侧朝向上表面侧变得狭窄的锥状。

3.如权利要求1或2所述的金属熔解装置，其中，所述金属熔解装置在所述供给路或所述熔解室的供给路附近具备对从所述熔解室输送到所述加热室的所述未熔解的熔解原料施加冲击的冲击施加单元。

4.如权利要求3所述的金属熔解装置，其中，所述冲击施加单元为以所述未熔解的熔解原料碰撞的方式构成的所述供给路的内壁或所述熔解室的供给路附近的内壁。

5.如权利要求1所述的金属熔解装置，其中，所述金属熔解装置在所述熔解室设置有在该熔解室内的熔液中产生涡流的涡流产生单元。

6.如权利要求5所述的金属熔解装置，其中，所述涡流产生单元为通过向熔液中喷出气体从而在熔液中产生涡流的单元。

7.如权利要求6所述的金属熔解装置，其中，所述气体为对熔液呈非活性的非活性气体。