JP3860135B2

JP3860135B2 - 金属溶解炉

Info

Publication number: JP3860135B2
Application number: JP2003125154A
Authority: JP
Inventors: 光謙中島
Original assignee: 株式会社メイチュー
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: US20040217526A1; TWI306937B; TW200422574A; CN100414237C; CN1724962A; JP2004332948A; US7060220B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミ等の金属溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者は、先に、図５ないし７に図示の金属溶解炉１００を提案した。これは、上部が材料投入口１２１として形成され下部に傾斜炉床１３０を有する予熱煙道１２０内に溶解材料を挿入して、前記予熱煙道１２０下部に向けて配設された溶解バーナー１２５によって前記溶解材料を加熱溶解し前記傾斜炉床１３０を介して溶湯保持部１３５に導入し、溶湯保持部１３５では保持バーナー１３６によって溶湯Ｍを所定温度に保温するように構成された溶解炉において、前記予熱煙道１２０内に、下部が開放された溶解材料保持部材１５０を該煙道１２０の溶解バーナー１２５と反対側の炉壁面１２２Ｗとの間に隙間Ｃを有するように配置した金属溶解炉に係る（特許文献１参照）。
【０００３】
図において、符号１２２は予熱煙道１２０を構成する炉壁、１２３は該炉壁１２２に形成された作業点検口、１２４はその扉、１２６は予熱煙道１２０と溶湯保持部１３５の隔壁、１２７は該隔壁に形成された連通開口、１５５は溶解材料保持部材１５０の上部に設けられたフランジ部である。また、溶湯保持部１３５に関し、符号１３７は溶湯保持部を構成する炉壁、１３８は該炉壁１３７に形成された作業点検口、１３９はその扉、１４０は溶湯汲出部、１４１は溶湯保持部１３５と溶湯汲出部１４０との隔壁下部に形成された連通口である。
【０００４】
この金属溶解炉１００によれば、予熱煙道１２０内の溶解材料保持部材１５０を該煙道１２０の溶解バーナー１２５と反対側の炉壁面１２２Ｗとの間に隙間Ｃを有するように配置することによって、溶解材料保持部１５０内の溶解材料が炉壁面１２２Ｗに付着して煙道１２０内に残留しなくなり、この種煙道予熱タイプの乾燥炉床溶解炉において不可避的に生じていた未溶解材料の煙道への付着、残留という問題を根本的に解消することができるようになった。これに伴って、予熱煙道１２０内の炉壁面１２２Ｗや炉床１３０に付着残留する未溶解材料の除去、清掃という煩雑な日常作業から作業者が解放されるばかりでなく、炉本体の耐久性を高めることができ、しかも、溶解材料に対する熱効率が向上し生産性が高くなるという大きな利点を備えている。
【０００５】
しかるに、この種金属溶解炉１００にあっては、別の問題として、溶湯保持部１３５における酸化物等の不純物の処理がある。すなわち、溶解材料の溶解に伴って材料に含まれる各種金属の酸化物や非金属介在物の不純物が生じ、溶湯中に混入するのでこれを除去しなければ、クリーンな溶湯を得ることができず、その後の成形品の品質も向上しない。従来の金属溶解炉１００では、溶湯保持部１３５の溶湯中に反応性の添加物（フラックス）を導入してこれらの不純物を凝集して滓（ドロス）として除去している。
【０００６】
しかしながら、溶湯保持部１３５での不純物処理は、溶湯表面にフラックスを散布して、溶湯を撹拌し、十分鎮静してから、作業点検口１３８から掻き取り棒でドロスを除去するという極めて繁雑な作業である。フラックスはしばしば塩素やフッ素等の有害成分を含み、作業時には発煙（ガス）や刺激臭を生じ作業環境上厳しいものがある。
【０００７】
このフラックスによる不純物処理は一般には８時間毎に行うこととされているが、作業の困難性から不純物の完全な除去が難しく、一部が汲出部１４０へ流入して溶湯の品質低下を招いたり、また重金属酸化物が溶湯保持部１３５の炉床に沈降して堆積して、溶湯保持部１３５の溶湯保持量を減少させるなどの問題を惹き起こしている。
【０００８】
このような点から、この種溶解保持炉における酸化物等の不純物処理作業を簡便化することは、業界における長年の要請であり、とりわけフラックスの使用の改善あるいは低減が強く要望されていた。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３２２５０００号公報（第３頁、第１−３図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、この点に鑑み、溶解に伴う金属酸化物等の不純物の除去処理を簡便に行うことができ、かつフラックスの使用を不要かもしくは低減することができる新規な金属溶解炉の構造を提案するものである。そして、これによって、より清浄な溶湯を供給することができる金属溶解炉を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、上部が材料投入口として形成され下部に傾斜炉床を有する予熱煙道内に溶解材料を挿入して、前記予熱煙道下部に向けて配設された溶解バーナーによって前記溶解材料を加熱溶解し前記傾斜炉床から溶湯保持部に導入し、前記溶湯保持部では保持バーナーによって溶湯を保温するように構成された溶解炉において、前記傾斜炉床と溶湯保持部との間に隔壁部を設けて溶湯処理部を配設し、前記隔壁部下部の前記溶湯処理部の底面より高い位置に前記溶湯保持部との溶湯連通部を形成し、かつ前記隔壁部の上部には前記溶湯保持部からの排ガス流通部を形成するとともに、前記溶湯処理部に面する炉体壁面に点検作業口及び扉を設けたことを特徴とする金属溶解炉に係る。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記溶湯保持部の底面が前記溶湯連通部の下辺と略同一面に形成された請求項１に記載の金属溶解炉に係る。
【００１３】
請求項３の発明は、前記予熱煙道内に、下部が開放された溶解材料保持部材が少なくとも該煙道の溶解バーナーと反対側の炉壁面との間に隙間を有するように配置されている請求項１又は２に記載の金属溶解炉に係る。
【００１４】
さらに、請求項４の発明は、前記予熱煙道内に、下部が開放された溶解材料保持部材が全ての煙道炉壁面との間に隙間を有するように配置されている請求項１又は２に記載の金属溶解炉に係る。
【００１５】
請求項５の発明は、前記溶解材料保持部材が筒状スリーブ体よりなる請求項３又は４に記載の金属溶解炉に係る。
【００１６】
請求項６の発明は、前記煙道下部の傾斜炉床が前記溶湯処理部に向かう単一の傾斜面によって形成された請求項１ないし５のいずれか１項に記載の金属溶解炉に係る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例を示す金属溶解炉の全体概略横断面図、図２は図１の２−２線に対応する位置で切断した状態の断面図、図３は同じく図１の３−３線に対応する位置で切断した状態の拡大断面図、図４は図２の４−４線に対応する位置で切断した状態の断面図である。
【００１８】
実施例の金属溶解炉１０は、アルミ鋳造用のアルミ溶湯を溶解して保持するいわゆる手許溶解炉であって、図１ないし図４に示したように、上部が材料投入口（兼排気口）２１として形成され下部に傾斜炉床３０を有する予熱煙道２０内に溶解材料を挿入して、前記予熱煙道２０下部に向けて配設された溶解バーナー２５によって前記溶解材料を加熱溶解し前記傾斜炉床３０から溶湯保持部３５に導入し、溶湯保持部３５では保持バーナー３６によって内部の溶湯Ｍを所定温度に保温するように構成されたものである。このような溶解炉のタイプは一般に乾燥炉床溶解炉（ｄｒｙｈｅａｒｔｈｆｕｒｎａｃｅ）と呼ばれている。
【００１９】
図において、符号２２及び２６は予熱煙道２０を構成する炉壁、２３は該炉壁に形成された作業点検口、２４はその扉、２７は炉壁２６に形成された連通開口である。また、溶湯保持部３５に関し、符号３３は溶湯保持部３５の作業点検口、３４はその扉、３７は溶湯保持部を構成する炉壁、汲出部４０は溶湯汲出部、４１は溶湯保持部３５と溶湯汲出部４０との隔壁下部に形成された連通口である。
【００２０】
この発明の金属溶解炉１０にあっては、前記傾斜炉床３０と溶湯保持部３５との間に隔壁部６０を設けて溶湯処理部６５が配設される。そして、前記隔壁部６０下部の該溶湯処理部６５の底面６６より高い位置に、前記溶湯保持部３５との溶湯連通部６１が形成され、かつ隔壁部６０の上部には前記溶湯保持部３５からの排ガス流通部６２が形成されている。さらに、溶湯処理部６５に面する炉体壁面３７Ｗには、点検作業口３１及びその扉３２が設けられている。
【００２１】
すなわち、この発明は、傾斜炉床３０を流下する溶解材料を直接溶湯保持部３５に流入させるのではなく、一旦溶湯処理部６５に蓄積し、隔壁部６０の下部に形成された溶湯連通部６１を介して、クリーンな溶湯Ｍのみを溶湯保持部３５へ流入させるようにしたものである。
【００２２】
溶解材料の溶解に伴って発生した各種金属の酸化物等の不純物は、溶湯Ｍ中に混入して拡散する。前記したフラックスはこれらを凝集して排出容易にするために使用されるのであるが、この発明では、溶湯処理部６５を設けて不純物が溶湯保持部３５の溶湯Ｍ中に拡散する前に該溶湯処理部６５に集積させ、排出を容易にできるようにしたものである。溶湯処理部６５の広さは比較的小さくすることが排出処理上好ましく、実施例では溶湯保持部３５の長さａが５５０ｍｍ（幅１０００ｍｍ）とすると溶湯処理部の長さｂは２００ｍｍ（幅１０００ｍｍ）で、溶湯保持部３５の半分以下の広さとなっている。
【００２３】
不純物の中で重金属の酸化物は長期間のうちに溶湯Ｍ中を沈降して溶湯処理部６５の底面６７に堆積することがある。そこで、隔壁部６０に形成される溶湯連通部６１は前記溶湯処理部３５の底面６６より高い位置に形成される。この例では、溶湯連通部６１の下辺６１ｄは溶湯処理部６５の底面６７より１００ｍｍ高く形成されている。
【００２４】
また、不純物の点検及び排出作業のために、溶湯処理部６５に面する炉体壁面３７Ｗには、点検作業口３１及びその扉３２が設けられる。実施例では、前記した溶湯処理部６５の長さａと同じ幅の点検作業口３１が形成されていて、隔壁部６０の内面に沿って金属酸化物等の不純物を掻き出し棒（図示せず）によって容易に掻き出すことができるようになっている。
【００２５】
隔壁部６０上部に形成される排ガス流通部６２は、溶湯保持部３５からの排ガスを有効に利用するために炉全体を流通させるものである。溶湯保持部３５に配置された保持バーナー３６の熱は該溶湯保持部３５内の溶湯Ｍを一定温度に保温した後、排ガスとして前記隔壁部６０の流通部６２を通って溶湯処理部６５及び予熱煙道２０内を流通して排気口を兼ねる材料投入口２１より外部へ排出される。実施例の排ガス流通部６２は直径１５０ｍｍの円形状に形成されているが、適宜の形状及び大きさに設計される。必要ならば隔壁６０上部すべてを開放空間とし排ガス流通部６２としてもよい。なお、排ガス流通部６２は溶湯Ｍの湯面よりも高い位置に形成されることはいうまでもない。
【００２６】
上に述べたように、傾斜炉床３０を流下する溶解材料を一旦溶湯処理部６５を通過させることによって、不純物が溶湯保持部３５内に直接流入することを防止することができる。特に、傾斜炉床３０を流下する溶解材料に含有される金属酸化物等の不純物は溶湯処理部６５の溶湯Ｍ表面に集積するので、クリーンな溶湯Ｍのみを隔壁部６０下部の溶湯連通部６１から溶湯保持部３５へ流入させることができる。その結果、溶湯保持部３５内の溶湯Ｍの清浄度を高めることができ、汲出部４０から金型等に供給される溶湯を高品質に保つことができる。
【００２７】
また、溶湯処理部６５に集積する金属酸化物等の不純物は、容易にその排出を行うことができる。特に溶湯Ｍ表面に集積する不純物はフラックスを用いなくてもその排出が可能となる。実施例では、点検作業口３１から８時間に１回の割でフラックスを用いることなく不純物の掻き出しを行なっている。溶湯処理部６５における定期的な不純物の掻き出しを励行すれば、不純物が溶湯保持部３５に流入することはほとんど回避され、溶湯保持部３５におけるフラックス処理はほとんど不要となる。そうでない場合にも、不純物が溶湯保持部３５に流入する量は大幅に減少する。従って、溶湯保持部３５では必要によりフラックス処理を行なえばよいが、その回数は例えば週に１回程度と大幅に減少させることができる。
【００２８】
なお、長期間のうちに溶湯処理部６５の底面６７に堆積した不純物は数ヶ月毎に行われる炉の清掃時に除去すればよい。これに関連して、請求項２の発明として規定したように、溶湯保持部３５の底面６６を溶湯連通部６１の下辺６１ｄと略同一面に形成すれば、この炉清掃時に、溶湯保持部３５の底面６６あるいは溶湯連通部６１の下辺６１ｄにもし不純物が付着していれば、それらの不純物の清掃及び排出を容易に行うことができる。また、溶湯保持部３５の底面６６を溶湯連通部６１の下辺６１ｄと略同一面に形成すれば、炉の設計及び構造が単純となり、隔壁部６０の強度及び耐久性も高くなる。
【００２９】
実施例の金属溶解炉１０は、請求項３の発明として規定したように、予熱煙道２０内に下部が開放された溶解材料保持部材５０を少なくとも該煙道２０の溶解バーナー２５と反対側の炉壁面２２Ｗとの間に隙間Ａを有するように配置されている。前記したように、このような構造の炉は、予熱煙道２０内に残留付着する未溶解材料の除去、清掃という煩雑かつ困難な作業を軽減し、炉体の耐久性を高め、溶解材料に対する熱効率が向上し生産性を高めるものであって、この発明はこの構造の炉において、その有用性をさらに高めることができる。なお、図示の実施例では、請求項４の発明として規定したところの、溶解材料保持部材５０がすべての煙道炉壁面２２との間に隙間を有する金属溶解炉１０が示される。
【００３０】
上記構成よりなる溶解材料保持部材５０に関して、溶解バーナー２５の反対側壁面２２Ｗとの隙間Ａは約５０ｍｍ以上であることが好ましく、他の壁面との間隔については、炉の大きさやバーナーの能力にもよるが、２００ｍｍや３００ｍｍと大きくしても問題なく、むしろある程度隙間は大きい方が、材料の加熱効率がよい。
【００３１】
また、溶解材料保持部材５０の形状構成としては、少なくとも金属材料を内部に保持できる構成であればよく、請求項５の発明として規定し図示したように、筒状スリーブ体より構成することが好ましい。特に、図示のように、上端部にフランジ部５５を設けて材料投入口２１の開口端縁を覆うようにすれば、材料投入が容易でしかも材料投入時に該開口２１を材料との接触や損傷から保護することができ、実施例のような溶解材料保持部材５０の吊下取付あるいは交換も簡単であり、さらに、煙道２０の材料投入口２１と溶解材料保持部材５０の開口との間に生ずる隙間の管理も容易となる。なお、実施例では溶解材料保持部材５０として厚さ１０ｍｍ程度のステンレス板を円筒状に形成したスリーブ体を使用したが、前記円筒状スリーブ体のほか、多孔材もしくは網状材もしくは桟材のいずれかによって形成してもよい。
【００３２】
なお、図示の溶解材料保持部材５０の溶解バーナー２５側の下端には切欠部５３が形成されているが、この切欠部５３によって、溶解材料保持部材５０内の材料に対して溶解バーナー２５のバーナー炎を直撃させることができる一方において、溶解材料保持部材５０の溶解バーナー２５側の下端をバーナー炎の直撃から保護して溶解材料保持部材５０の耐久性を高めることができる。
【００３３】
さらにまた、請求項６の発明として規定したように、煙道２０下部から溶湯処理部６５に向かう傾斜炉床３０は単一の傾斜面によって形成することができる。炉床の傾斜を単一とすれば、炉の設計も単純となり、また点検清掃も容易となる。さらに、なによりも炉の全体高さを低くすることができ、ユーザーにとっても便利である。
【００３４】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明によれば、傾斜炉床と溶湯保持部との間に隔壁部を設けて溶湯処理部を配設したものであるから、不純物が溶湯保持部内に直接流入することが防止され、かつ隔壁部の下部の溶湯連通部を介してクリーンな溶湯のみを溶湯保持部へ流入させることができ、溶湯保持部の溶湯の清浄度を大きく高めることが可能となった。
【００３５】
一方、溶湯処理部の溶湯表面に集積する不純物はフラックスを用いなくてもその排出が可能となる一方において、不純物が溶湯保持部に流入する量はほとんど無いかあるいは従来に比して極めて僅かであり、溶湯保持部におけるフラックス処理の回数をほとんど不要かあるいは大幅に減少させることができる。
【００３６】
また、溶湯連通口を溶湯処理部の底面より高い位置に形成されているので、不純物が長期間のうちに溶湯処理部の底面に堆積しても、クリーンな溶湯を溶湯保持部へ流入させることができ、溶湯保持部の溶湯の清浄度を長く維持することができる。
【００３７】
さらに、請求項２に係る発明によれば、もし溶湯保持部の底面や溶湯連通部の下辺に不純物が付着した場合にも、炉清掃時にそれらの不純物の清掃及び排出を容易に行うことができ、また、炉の設計及び構造が単純となり、隔壁部の強度及び耐久性も高くすることができる。
【００３８】
さらにまた、請求項３以下に係る発明にあっては、溶解材料保持部の構成によって、前記したような予熱煙道に残留付着する未溶解材料の除去、清掃という煩雑かつ困難な作業を軽減し、炉体の耐久性を高め、溶解材料に対する熱効率が向上し生産性が高められ、この発明はこのような構造の炉において、その有用性をさらに大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す金属溶解炉の全体概略横断面図である。
【図２】図１の２−２線で切断した状態の断面図である。
【図３】同じく図１の３−３線で切断した状態の拡大断面図である。
【図４】図２の４−４線で切断した状態の断面図である。
【図５】従来の金属溶解炉の一例を示す全体概略横断面図である。
【図６】図５の全体概略縦断面図である。
【図７】同じく図５の予熱煙道の縦断面図である。
【符号の説明】
１０金属溶解炉
２０予熱煙道
２１材料投入口
２２煙道炉壁
２５溶解バーナー
３０傾斜炉床
３１点検作業口
３２扉
３５溶湯保持部
５０溶解材料保持部材
６０隔壁部
６１溶湯連通部
６１ｄ溶湯連通部の下辺
６２排ガス流通部
６５溶湯処理部
６６溶湯保持部の底面
６７溶湯処理部の底面
Ａ隙間

Claims

上部が材料投入口として形成され下部に傾斜炉床を有する予熱煙道内に溶解材料を挿入して、前記予熱煙道下部に向けて配設された溶解バーナーによって前記溶解材料を加熱溶解し前記傾斜炉床から溶湯保持部に導入し、前記溶湯保持部では保持バーナーによって溶湯を保温するように構成された溶解炉において、
前記傾斜炉床と溶湯保持部との間に隔壁部を設けて溶湯処理部を配設し、前記隔壁部下部の前記溶湯処理部の底面より高い位置に前記溶湯保持部との溶湯連通部を形成し、かつ前記隔壁部の上部には前記溶湯保持部からの排ガス流通部を形成するとともに、前記溶湯処理部に面する炉体壁面に点検作業口及び扉を設けたことを特徴とする金属溶解炉。
前記溶湯保持部の底面が前記溶湯連通部の下辺と略同一面に形成された請求項１に記載の金属溶解炉。
前記予熱煙道内に、下部が開放された溶解材料保持部材が少なくとも該煙道の溶解バーナーと反対側の炉壁面との間に隙間を有するように配置されている請求項１又は２に記載の金属溶解炉。
前記予熱煙道内に、下部が開放された溶解材料保持部材が全ての煙道炉壁面との間に隙間を有するように配置されている請求項１又は２に記載の金属溶解炉。
前記溶解材料保持部材が筒状スリーブ体よりなる請求項３又は４に記載の金属溶解炉。
前記煙道下部の傾斜炉床が前記溶湯処理部に向かう単一の傾斜面によって形成された請求項１ないし５のいずれか１項に記載の金属溶解炉。