JPS61195273A - 低融点金属用溶解手許炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は低融点金属たとえばアルミニウムおよびアル
ミニウム合金、亜鉛および亜鉛合金のような比較的低い
温度で融解する金属用の溶解手許炉に関するものである
。

従来低融点金属用溶解手許炉として種々の提案がなされ
ている、たとえば溶解、保持および取出室を持つ型式の
溶解手許炉では溶解用熱源にガス燃料を用い、保持室に
おける保持用熱源にガス燃料あるいは電気を用いるもの
が数多く提案されている。この種の溶解手許炉は溶解用
にガス燃料を使用する関係上、溶解時の金属の酸化によ
る酸化物の生成はいかにガス燃焼をコントロールしても
不可避とされ、かつガス燃料が炭水化物であるから溶融
金属に水素か混入することを避けることが出来ない。従
って保持室の熱源にガス燃料を用い溶湯表面加熱を行う
場合にも同様の問題が生じ、また保持室内の溶湯の温度
分布が大きくなって鋳造に支障を来すと言う欠点がある
。溶解兼保持用のルツボ型炉として熱源に電気抵抗発熱
体を用いる炉も提案されているか、この型式は間接加熱
型であるから熱効率に限度がありひいては溶解に長時間
要し必要電力量も大きいと云う欠点がある。

また溶解にガス燃料を用い保持′に上面加熱式の電熱を
用いる方法も提案されているが、上記のように酸化物の
発生、水素ガス吸収、湯温の不均一と云う欠点があり、
最近では溶解にガス燃料を用い保持室では浸漬型の電熱
加熱を行うものか提案され上述の欠点を幾分か補ってい
るが、溶解時の溶湯の酸化、溶湯への水素の混入等の問
題点を解決していない。また上述のような各種の炉辺外
に誘導加熱型の電気炉が提案されているが二次電束によ
る溶解加熱時の溶湯の攪拌作用のために溶湯中に不純物
の混入を招き易くかつ溶湯の酸化も軽視出来ない欠点が
ありさらに炉の装置も複雑高価となり溶湯コスト面でも
難点かあると云われている。

さらに溶解兼保持室の天井部に多数の電気抵抗発熱体を
故、置しこれによって溶解を行いかつ保持すべき溶湯の
温度を調節する炉も提案されているが、炉の装置は相当
に高価でありまた天井部より下方を加熱する前述の表面
加熱方式と同様の加熱型式である関係上、溶湯の表面の
過熱による酸化物の生成および溶湯温度の不均一等の欠
点を有している。

本発明は上述した従来提案された各種の低融点金属用の
溶解手許炉に見られる欠点を解決するために発明された
ものである。

以下添付図面によって本発明の詳細な説明する、環状の
溶解シリンダー４の内側に多数の孔を穿孔したバーナー
シリンダー７、を設置し、これらの上部は予熱ダクト８
、に接続され、煙突状の溶解室を形成している。この溶
解室の底部は溶湯の保持室２、の溶湯面上部に傾斜した
ドライハースとなっている。このドライハースは外部に
プレート状の電熱ヒーター５、で加熱されるようになっ
ている。以上が溶解室の大器の構造である、細部の説明
を行えば、環状の溶解シリンダー４は電気抵抗発熱体を
４の内側面に設は発熱体を環状の耐火セラミックスによ
って保持する構造である。この溶解シリンダーと一定の
間隔を保って耐火セラミックス製のバーナーシリンダー
を配する、バーナーシリンダーは多数の孔を穿孔してあ
って、上部の予熱ダクトで予熱された空気あるいは不活
性ガスを富化した空気は、溶解シーリレダーとバーナー
シリンダーのｍＩの空隙を経て高温に加熱され、バーナ
ーシリンダーの複数孔よりバーナーシリンダーの内部に
噴射されバーナーシリンダー内に装入された被溶解金属
片を溶解し、溶解室上部に導かれ、耐熱金属あるいは高
熱伝導性セラミックス製の予熱ダクトを内部より予熱し
予熱ダクト上部より保温された導管を経て耐熱送風機９
、に送り込まれ、再び予熱ダクト８に吹き込まれる。こ
の際を導管内に吹き込む。

溶解室内で上述のようにして高温に加熱された気体が熱
流束として被溶解金属を加熱すると同時にバーナーシリ
ンダーは外側の溶解シリンダーに加熱され熱線をそれ自
体の内側に放射し被溶解金属を加熱する。この輻射効率
を向上させるためにセラミックス製の溶解シリンダーの
材質としては炭化硅素質、ジルコンあるいはジルコニヤ
質を用いることが好ましい。前述したように装入された
被溶解金属を溶解した高温の気体は溶解室上部の未溶解
金属を加熱しつつ予熱ダクトを予熱し残熱を有した状態
で再び送風機に戻り、再度予熱ダクトに吹き込まれるこ
とは本発明の一つの重要な点である。高温の気体の熱流
速と溶解シリンダー内の輻射によって被溶解金属を高効
率で溶解し残熱を有する気体を予熱しつつ再循壇させる
ことにより、溶解番ト要するエネルギーを低減させるこ
とが出来、同時に不活性ガスを富化した気体を用いるこ
とによって被溶解金属の酸化を極めて少くすることが出
来、また炭化水素系の燃量を用いないため溶解金属中へ
の水素の混入を防ぐことが可能になることを本発明者は
知見したのである。

この様にして溶解された被溶解金属はプレート状の電熱
ヒーター５　によって加熱された傾斜、したトライバー
ズの上に滴下し、傾斜に沿って保持室２　に流下する。

この場合ヒーター５　は必ずしも図示する様なプレート
ヒーターでなくてもよく、浸漬ヒーターとして公知の、
炭化硅素質あるいは窒化硅素質の外管の中に抵抗発熱体
を挿入したヒーターを用いてもよい。

溶解室の、バーナーシリンダー７　の内側で溶解された
比較的低温の溶融金属は傾斜したドライノλ−スの上に
滴下し上述のプレートヒーター　５　によって加熱昇温
される。

この様にして保持室２　に流入した溶湯は浸漬ヒーター
６（たとえば部品名アルダイパー）によって、適正な温
度に昇温保持される。この浸漬ヒーターは溶湯の量や温
度等の条件により、その数が異ることは当然である。保
持室で關整された溶湯は汲出室３　から次工程に送り出
される。

以上の様な溶解保持システムによって従来提案された低
融点金犀用溶解手許炉の欠点を解消することが出来た。

次に実施例をもって本発明の効果をのべる。

実施例 溶解ヒーターシリンダー４、管状ヒーター１７、プレー
トヒーター５　に夫々定格電力１８ＫＷ　Ｈ，ｌ　Ｋ　
Ｗ　Ｈ，５Ｋ　Ｗ　Ｈのヒーターを装置し、炭化硅素質
シリンダーヒーターを用い、保持室に商品名アルダイパ
ーなる浸漬ヒーター（定格出力５ＫＷＨ）２本　　ＩＱ
ＫＷＨを用いて、毎時５０Ｋｇのアルミニウム合金片を
溶解し、溶解金属の保持量３８０Ｋｇのアルミニウム合
金溶解手許炉を製作して溶解、保持、汲出しの実験を行
った。

この場合、汲出室の溶解温度は７００℃±５℃に設定し
た。各ヒーターはそれぞれサイリスタ制御方式で温度制
御を行った、すなわちバーナーシリンダより噴出する気
体の温度を９５０℃ないし１．０００℃に、プレートヒ
ーターの雰囲気温度を９５０〜１．０００℃に、管状ヒ
ーターの温度を３５０〜４００℃に、保持室内の温度を
７００〜７５０℃　に保つ様にした。

この様に各ヒーターを制御しつつ溶解作業に入り、毎時
５０駄の溶湯を得７．６時間後に３８０にこの溶湯とす
るために総計２０５．２ＫＷ　　の電力を消費した。平
均２７ＫＷＨであった。

以後の溶解作業は汲出室の湯面の上下によって信号を発
する湯面センサーにより溶解関連のヒーターを制御し、
保持室の浸漬ヒーターは汲出室の温度センサーの信号に
よって出力制御を行うシステムであり、その時の設定条
件は汲出室の湯か充分な溶湯量の時には溶解作業は停止
され、その時のバーナーシリンダーより噴出する気体の
温度は４５０℃〜５００℃になるように溶解関連ヒータ
ーの出力を低減させ、プレートヒーター雰囲気温度は８
５０〜９５０°Ｃとなるように出力を下げ、保持室の浸
漬ヒーターは別個に汲出室の溶湯温度か７００℃±５℃
になるように調節し、溶解室での溶解を停止させかつ溶
解室内の温度を４５０〜５００℃に保つようにした。汲
出室より溶湯を３０Ｋｇ　汲出して汲出室の湯面か低下
したときに湯面センサーにより信号を出し再び溶解室で
溶解を初め、湯面を回復するように溶解に関するヒータ
ーを前述した温度を得るために、バーナーシリンダーよ
り噴出する気体を９５０〜１．０００℃、プレートヒー
ター（７）雰囲気ｌｕｋ度ヲ９５０−１．０００℃に上
昇させた。この実施例の場合３０Ｋｇ　の溶湯を得、か
つ汲出口の湯温を７００℃±５℃　に保つために要した
電力量は上述の３０　Ｋｇを汲出するのに３１分要し、
その直後湯面センサーの発信により溶解に関するヒータ
ーが作動し、１８分で３０μの溶湯を補給した。この４
９分間の所要電力は、最初の３１分間に２．ＯＫＷ　　
次の１８分間に１２、ＩＫＷ、合計１４．７ＫＷであっ
た。

このデーターより計算すれば、炉体の昇温を含めて、い
わゆる３　８０　Ｋｇ　　の溶湯を作り７００℃にもっ
て行く　立上りの熱効率は５４％、以後溶湯補給および
温度保持の熱効率は夫々７０％および７６％となった。

この数値はアルミニウム合金の溶解手許炉としては工業
的に充分使用出来る値であった。

一方汲出して鋳造した試片の水素ガス含有量を測定した
結果は１００　ｇｒ中０．１２　Ｃ，Ｃ（試料数：１７
個の算術平均）であった。

また溶解保持作業中、目視であるが溶解室下部の湯面上
の酸化物は極めて少なく、汲出室の湯面上の酸化皮膜は
非常に薄く、鋳込に際して流動性は良好であった。これ
らのことから酸化生成物も非常に減少していることが判
った。

この実施例から本発明の溶解手許炉のシステムは工業的
に従来提案された各種の炉に比較して極めて優れたもの
であることが立証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溶解手許炉の側面断面図第２図は
平面図を示す。１は溶解室、２は保持室、３は汲出室、
４は溶解ヒーターシリンダー、５はプレートヒーター、
６は浸漬ヒーター、７はバーナーシリンダー、８は予熱
ダクト、９は耐熱送風機、１０はフィルターダンパー、
１１は掃除蓋、１２はタップホール、１３はスライドダ
ンパー、１４は出湯口スパウト、１５は湯面レベルセン
サー、１６は導管、１７は管状ヒーター、１８は不活性
ガスの吹込みを意味し、１９は７字管を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）低融点金属用溶解手許炉の溶解室の熱源に電気抵
   抗発熱体を用い、発熱体を投入金属の投入時の機械的衝
   撃から保護しかつ投入金属あるいは投入後溶融された金
   属による発熱体の短絡を防止するためにセラミックス製
   の保護装置を設け、このセラミックスの一部を介して発
   熱体によって熱せられた空気を溶解室に吹き込み、加熱
   された高温の気体の熱流束と、発熱体を保護するセラミ
   ックスからの熱輻射とによって金属を溶解し、更に残熱
   を有する気体を再循環させる装置を有し、溶解された金
   属を溶解室の直後に設けた保温室に流入させ、保温室は
   浸漬型の発熱ヒーターを用いて溶融金属を所定の温度に
   調節することを特徴とする低融点金属用溶解手許炉。
2. （２）溶解室に吹き込む空気を溶解室に設けられた発熱
   部で加熱する以前の空気回路で電気抵抗発熱体を用いて
   予熱する装置を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の低融点金属用溶解手許炉。
3. （３）溶解室に吹き込む空気に不活性ガスを富化し溶解
   室内雰囲気を不活性化して溶解時の金属の酸化を軽減さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低融
   点金属用溶解手許炉。
4. （４）溶解室底部に電気抵抗発熱体を設置することによ
   って、溶解された金属を昇温する構造であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の低融点金属用溶解手
   許炉。