CN101245408A - 用于熔融金属的燃烧抑制气体供应装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于熔融金属的燃烧抑制气体供应装置及方法，其中该燃烧抑制气体供应装置被设计用来供应燃烧抑制气体(混和气体)，在该燃烧抑制气体中，用于抑制保持于熔炼炉内的熔融镁燃烧的覆盖气体与用于稀释该覆盖气体的稀释气体相互混和，该供气装置包括用于探测熔融金属燃烧的一氧化碳浓度计。该供气装置还包括用于在确定熔融金属出现燃烧的情况下向熔炼炉供入燃烧抑制气体、且在确定熔融金属未出现燃烧时停止向熔炼炉供入燃烧抑制气体的气体引入装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体供应装置和气体供应方法，该装置和方法在用于抑制保持在熔炉中的熔融金属的燃烧的气体(燃烧抑制气体)供应到熔炼炉时使用。
背景技术
在相关技术中，作为原料的金属如镁合金在高温状态下熔化并保持在熔炼炉中，该熔炼炉处于用于汽车部件或办公自动化设备的模铸产品(金属模制)生产设施中。
这样熔化后的镁在暴露于空气中的情况下在超过固相点的温度下被点燃或者燃烧。这种燃烧对于产品的质量和生产现场的稳定运行具有不良的影响。因此，将覆盖气体供入熔炼炉中来覆盖熔融金属的表面，以在熔融金属上产生保护膜(涂层)。
覆盖气体可以是六氟化硫(SF6)气体或是一些氯氟碳气体替代物(诸如HFC-134a)。采用诸如二氧化碳(CO2)或干燥空气的稀释气体将覆盖气体稀释为混和气体。从抑制燃烧的角度出发，将该混和气体定期地连续供应到熔炼炉。
这样的覆盖气体或二氧化碳气体是所谓的温室气体，在全球变暖潜能值(GWP)高且保护全球环境呼声日益高涨的今天，对这种气体的使用必须尽可能地减少。
跟随这种潮流，一种氟代酮(fluoro-ketone)气体的使用以其较低的全球变暖潜能值(GWP)吸引了公众的注意力(参见JP-A-2005-171374)。
这种氟代酮气体目前非常昂贵。持续的向熔炼炉供应包含氟代酮气体的混和气体导致相关技术中模铸产品生产设施的运行成本增加。即使在使用氟代酮气体的情况下，通常仍要使用二氧化碳作为稀释气体。因此，从保护全球环境的角度出发，尽量减少稀释气体的使用是很重要的。
发明内容
已经实现本发明来解决上述问题。本发明的目的在于提供一种气体供应装置和一种熔融金属燃烧抑制气体的供应方法，以在有效抑制熔融金属的燃烧的同时节省燃烧抑制气体的使用，从而降低金属模铸生产设施的运行成本并对保护全球环境做出贡献。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的装置：
(1)一种燃烧抑制气体供应装置，该装置包括：
供气单元，该供气单元向熔炼炉中供应混和气体，该混和气体由用于抑制保持在熔炼炉中的熔融金属燃烧的覆盖气体和用于稀释该覆盖气体的稀释气体的混和物组成；和
熔融金属燃烧确定单元，该熔融金属燃烧确定单元通过探测或者预测熔融金属的燃烧来确定出现/未出现熔融金属燃烧，
其中供气单元在确定出现熔融金属燃烧时向熔炼炉供应混和气体，并在确定未出现熔融金属燃烧时停止向熔炼炉供应覆盖气体或混和气体。
(2)如(1)所述的装置，其中
在熔炼炉中限定多个用于混和气体的供应区域，
所述供气单元在气体供应区域的一部分中开始或停止对熔炼炉的覆盖气体或混和气体的供应。
(3)如(1)所述的装置，其中
所述供气单元含有气体浓度调节单元，该气体浓度调节单元调节混和气体中覆盖气体的浓度，并且
该气体浓度调节单元在确定出现熔融金属燃烧时将覆盖气体与稀释气体按照预定的浓度进行混和并将混合的气体供入熔炼炉，而在确定未出现熔融金属燃烧时将覆盖气体的浓度设定为0ppm并将稀释气体供入熔炼炉中。
(4)如(1)所述的装置，其中
熔融金属燃烧确定单元含有一氧化碳浓度计，该一氧化碳浓度计通过测定燃烧过程中产生的一氧化碳的浓度探测熔融金属的燃烧。
(5)如(1)所述的装置，其中
所述熔融金属燃烧确定单元使用装料定时，将熔化成熔融金属的金属锭根据该装料定时被装入熔炼炉。
(6)一种燃烧抑制气体的供应方法，包括：
通过探测或预测熔融金属的燃烧确定熔炼炉中出现/未出现熔融金属的燃烧；
在确定出现熔融金属燃烧的情况下，供应由用于抑制保持在熔炼炉中的熔融金属燃烧的覆盖气体和用于稀释该覆盖气体的稀释气体组成的混和气体；以及
在确定未出现熔融金属燃烧时，停止向熔炼炉供应覆盖气体或混合气体。
采用这种配置，在熔炼炉中的熔融金属产生燃烧的情况下，熔融金属燃烧确定单元和供气单元将向熔炼炉中供入混和气体，以抑制燃烧。在熔炼炉中未产生燃烧的情况下，停止供应覆盖气体或混和气体，以节省气体的用量。这使得在有效的抑制熔融金属燃烧的同时减少覆盖气体或混和气体总的用量成为可能。
采用这种配置，在熔融金属产生燃烧的情况下，熔融金属燃烧确定单元和供气单元在熔炼炉的多个气体供应区域(位置)中能够有效抑制燃烧的气体供应区域将混和气体供至熔炼炉中，以抑制燃烧，而在熔融金属未产生燃烧的情况下，在能够有效抑制燃烧的气体供应区域停止供应混和气体。
采用这种配置，在产生熔融金属燃烧的情况下，通过熔融金属燃烧确定单元和供气单元向熔炼炉供入抑制燃烧所必需量(浓度)的覆盖气体。在产生熔融金属燃烧的情况下，停止供应覆盖气体(混和气体中覆盖气体的浓度被设定为0ppm)。
采用这种配置，通过使用一氧化碳浓度计作为熔融金属燃烧确定单元，使得精确的探测熔融金属的燃烧以及根据出现/未出现燃烧适当地开始或停止供应覆盖气体或混和气体成为可能。
采用这种配置，通过采用熔融金属燃烧确定单元和作为向熔炼炉装入金属锭依据的装炉定时，使得在稳定状态下停止供应覆盖气体或混和气体以及按照金属锭装炉定时开始或停止气体供应成为可能。其结果是精确地预测(确定)熔融金属的燃烧和根据出现/未出现燃烧适当地开始或停止供应覆盖气体或混和气体成为可能。
采用这种配置，在熔炼炉中的熔融金属产生燃烧的情况下，通过熔融金属燃烧确定步骤和供气步骤将混和气体供至熔炼炉中，以抑制燃烧。在熔融金属未产生燃烧的情况下，停止供应覆盖气体或混和气体，以节省气体的使用。这使得在有效抑制熔融金属燃烧的同时降低覆盖气体或混和气体总的用量成为可能。
采用燃烧抑制气体供应装置和根据本发明的燃烧抑制气体供应装置，使得在有效抑制熔融金属燃烧的同时降低燃烧抑制气体的用量成为可能，从而降低了金属模铸生产设施的运行成本并对保护全球环境做出了贡献。
附图说明
图1A是根据本发明一个实施例的文件处理器的相关示例的框图。
图1B是根据本发明一个实施例的热室压铸机熔炼炉的俯视图(仅显示出盖子部分)。
图2A是包括根据本发明第一实施例的供气装置的装置框图。
图2B是包括根据本发明第二实施例的供气装置的装置框图。
图2C是包括根据本发明第三实施例的供气装置的装置框图。
图3示出了根据本发明第一至第三实施例中任意一个的供气装置的操作流程的流程图。
图4示出了根据本发明第一至第三实施例中任意一个的镁压铸产品的生产过程的一次循环过程。
图5是包括根据本发明第四实施例的供气装置的装置框图。
图6示出了根据本发明第四实施例的供气装置的操作流程的流程图。
图7示出了根据本发明第四实施例的镁压铸产品的生产过程的一次循环过程。
图8是包括根据本发明不同变体的供气装置的装置框图。
图9根据本发明不同变体的供气装置的操作流程的流程图。
图10示出了根据本发明不同变体的镁压铸产品的生产过程的一次循环过程。
具体实施方式
发明人通过在镁压铸产品(金属模具)生产设施中认真地实验取得了如下发现并完成本发明：
(1)与相关技术相同，在认为熔融镁产生燃烧的情况下，诸如设置在保持熔融镁的熔炼炉上的开/关门处于敞开状态和熔融金属暴露于外界空气的情况下，有必要向熔炼炉供应含有覆盖气体的混和气体，以抑制燃烧，从而在熔融镁表面产生保护膜(恢复被破坏的保护膜)。
(2)另一方面，在认为熔融镁未产生燃烧的情况下，诸如熔炼炉的开/关门处于关闭状态且熔融金属与外界空气隔离的情况下；通过在其关闭之前甚至是处于设定的当在预定状态下停止向熔炼炉中供入覆盖气体的时间区间内时供入覆盖气体或混和气体，熔融镁的表面保持由覆盖气体所覆盖。在这种情况下，熔融镁表面上的保护膜将得以保护而基本上不破损，从而起到抑制熔融镁燃烧的效果。
(第一实施例)
将参照附图描述本发明的第一实施例：
根据本实施例的用于熔融金属的燃烧抑制气体供应的装置(下文中简称为气体供应装置)设置在所谓的热室压铸机1中，热室压铸机1中用于制造镁压铸产品，该镁压铸产品由镁合金制成，并用作图1A和1B所示的汽车部件。。压铸机1包含用于模铸压铸产品的模铸机10和熔炼炉11，熔炼炉11包含用于盛放熔融金属和高温状态下的熔融镁(熔融金属)12的熔池11a。如图2A所示，在熔炼炉11中设置了根据本实施例的供气装置2，使得用于抑制熔融镁12燃烧的气体能够供入到熔炼炉11。本实施例中使用由被二氧化碳稀释的氟代酮气体组成的混合气体作为燃烧抑制气体。
在设置在熔炼炉11上的盖子部分13上设置了物料装炉部件(镁锭装炉部件)14，见图1A和1B。物料装炉部件14具有以可打开的方式安装于其上的开/关门14a；其以虚线表示门14a的开启状态，以实线表示门14a的关闭状态。当开/关14a处于开启状态时，可以通过布置在熔炼炉11外的金属锭装炉部件8将镁锭7从物料装炉部件14装入到熔炼炉11中。物料装炉部件14包含有第一管道20a，20a，第一管道20a，20a用于将混和气体相对于熔炼炉11的中心线100水平地、不对称地引入到熔炼炉11中，并且其端头位于熔融镁12的液面之上。物料装炉部件14下部区域的熔融镁12的表面主要被通过一对水平布置的第一管道20a、20a从本实施例的供气装置2供应的混和气体覆盖。
用于向模铸机10供应熔融镁(熔融金属)的喷射机构15布置在熔炼炉11的熔池11a中，见图1B。喷射机构15包含有活塞15a和缸体15b，活塞15a以可在垂直方向移动的方式插入在缸体15b中，且其绝大部分浸没在熔融镁12之中。在缸体15b的侧壁上布置有熔融金属引入口15c。当活塞15a位于图1B中所示上部位置时，熔池11a中的熔融镁12从引入口15c流入缸体15b。在熔炼炉11中，在活塞15a的单个垂直方向运动循环中向模铸机供应一发(次)量的熔融镁。
在熔炼炉11的物料装炉部件14与将活塞15a安装在炉盖13上的活塞安装部件16之间布置有第二管道20b，见图1A和1B；20b用于将混和气体相对于熔炼炉11的中心线100水平地、不对称地引入到熔炼炉11中，并且其端头微微高于熔融镁12的液面。物料装炉部件14和活塞安装部件16之间的较低区域的熔融镁12的表面主要被通过一对水平布置的第二管道20b从本实施例的供气装置2供应的混和气体覆盖。如图1B中所示，第二管道20b、20b的端头被布置在紧邻熔融镁表面的位置，保护膜很容易在该位置处因镁锭7的装装料而被破坏。通过管道20b、20b可以有效地供入覆盖气体，以恢复保护膜。
在活塞安装部件16的侧面部分布置有用于将混和气体引入到熔炼炉11中熔炼炉11的中心线100上的第三管道20c，20c的端头位于熔融镁12的液面的略上方。处于缸体15b上部区域的熔融镁12的表面主要被通过第三管道20c从本实施例的供气装置2供应的混和气体覆盖。
缸体15b的底部连接有熔融金属传输管17的下端；液态金属传输管17通过熔炼炉11的盖子部分13与模铸机10相连通，以形成熔融镁的喷射通路，见图1B。当活塞15a从上部位置沿箭头a所示方向向下运动时，缸体15b中的熔融镁随着该运动通过管道17供应给模铸机10。
模铸机10包含有一对可在相互分离的方向上移动的拉模板10a、10b，见图1B。拉模板10a、10b分别具有安装于其上的铸模10c和10d。管道17的端头17a伸到形成在熔炼炉11一侧的铸模10d上的熔融镁入口10e处。另一个铸模10c上附接了模型制品移动装置3的一部分。
根据本实施例的供气装置2包括：作为熔融金属燃烧确定单元的一氧化碳浓度计22(见图1B)，其通过探测熔融镁的燃烧来确定熔融镁12出现/未出现燃烧；气体引入装置21，其用于根据从一氧化碳浓度计22发出的一氧化碳浓度信号启动或终止向熔炼炉11供应混和气体；和用于将混和气体供入熔炼炉11的管道系统20。管道系统20由前述第一管道20a、20a，第二管道20b、20b和第三管道20c以及连接于这些管道的汇集管道20d组成。
气体引入装置21包括用于将几种类型的气体加以混和的气体混和装置21a和用于将由气体混和装置供入的混和气体的流量控制为预定流量值的恒定流量装置21b，如图2A所示。恒定流量装置21b的气体出口21e通过汇集管道20d与第一至第三管道20a、20b和20c联接在一起。
气体混和装置21a包含分别通过管道4a、5a与其相联接氟代酮储气瓶4和一个二氧化碳储气瓶5，以及将空气从外界引入的空气引入管6。在气体混和装置21a中，用于抑制熔融镁12燃烧的氟代酮气体(覆盖气体)和用于稀释氟代酮气体的二氧化碳以及干空气(稀释气体)相互混和，形成用于抑制熔融镁12燃烧的混和气体。
氟代酮气体优选是具有5个到9个碳的全氟代酮。更加精确地说，优选使用选自由CF3CF2C(O)CF(CF3)2、(CF3)2CFC(O)CF(CF3)2、CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2、CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2、CF3(CF2)5C(O)CF3、CF3CF2C(O)CF2CF2CF3、CF3C(O)CF(CF3)2和全氟代酮组成的组中的至少一种。在本实施例中，采用了低全球变暖潜能值的五氟乙基-七氟丙基酮、C3F7(CO)C2F5(CF3CF2C(O)CF(CF3)2或者CF3CF2C(O)CF2CF2CF3。
如图2A所示，来自一氧化碳浓度计22的浓度信号通过用虚线标出的通讯线路22a输入到恒定流量装置21b中。装置21b的控制器21c通过采用预定的浓度值作为参考探测(确定)出现或未出现燃烧，紧接着进行启动/终止混和气体供应的开/关控制。开/关控制之后发出的控制信号输入到包括在装置21b中的流量调节阀21d，流量调节阀21d基于该控制信号供应或停止供应混和气体。
更加精确地说，如图3所示，在一氧化碳浓度计22测出的熔炼炉11中一氧化碳的浓度等于或是高于预定浓度值(在本实施例中为15ppm)且熔炼炉11中的熔融镁出现(产生)燃烧(S101中为是[熔融金属燃烧确定步骤])的情况下，恒定流量装置21b的流量调节阀21d(阀)打开(S102)，从而以预定的流量供应混和气体(在本实施例中为11升/分钟)。然后混和气体供入熔炼炉11中(S103[供气步骤])。之后，在一氧化碳浓度计22测出的熔炼炉11中一氧化碳的浓度等于或是低于预定浓度值(在本实施例中为10ppm)且熔炼炉11中的熔融镁未出现燃烧(熄灭)(S104中为是[熔融金属燃烧确定步骤])的情况下，恒定流量装置21b的流量调节阀21d关闭(S105)，以停止向熔炼炉11供应混和气体(S106[供气步骤])。
本实施例中，一氧化碳浓度计22测得的熔炼炉11中一氧化碳的浓度值(ppm)显示在恒定流量装置21b的前部面板上，用于目视检查(未显示)。
下面是实验的一个示例，用来详细地解释本实施例：
(实验示例)
使用图1所示的热室压铸机1进行实验。熔炼炉11的熔池11a的尺寸为740mm宽、735mm高，体积为0.6m3。熔池的最大熔融镁12盛放量为0.5吨。熔池11a中熔融镁12的温度保持在650℃。对于出现/未出现实际的燃烧的检查是通过目视地观察从形成在盖子部分13与熔池11a之间的细微缝隙中冒出的燃烧烟雾来进行的。
采用五氟乙基-七氟丙基酮气体(下文中简称为FK气体)作为覆盖气体。采用按照50％/50％(体积百分数)混和的二氧化碳/干空气作为稀释气体。由覆盖气体和用于稀释覆盖气体的稀释气体组成的混和气体中覆盖气体的浓度恒定为300ppm。向熔炼炉11中供应混和气体的流量为11升/分钟。
如图4中所示，实验从开始向熔炼炉11装入镁锭起始到完成向模铸机10供应10发(次)量的熔融镁结束，本实验进行一次循环运行时间(5分钟)。
在实验开始后，当镁锭装炉时可以看到烟雾从熔炼炉11中冒出。熔炼炉中一氧化碳的浓度为22ppm。
这时这时，一氧化碳浓度计22探测到了熔融镁的燃烧(S101中为是)且流量恒定流量装置21b的流量调节阀21d根据图3的流程打开(S102)。之后，由FK气体和稀释气体组成的混和气体(FK气体的浓度：300ppm)从图2A所示的气体引入装置21(S103)以11升/分钟的流量供入到熔炼炉11中。
在供气大约1分钟后，确定出从熔炼炉11中冒出的烟雾已经消失且一氧化碳浓度降到7ppm。这时这时，一氧化碳浓度计22探测到熔融镁的燃烧停止(S104)且恒定流量装置21b的流量调节阀21d被关闭(S105)，停止向熔炼炉11供应混和气体(S106)。
表1所示为在镁压铸产品的生产过程中采用本实施例供气装置2与采用相关技术供气装置的情况下使用一个月(共计4560个循环)实验状况和实验结果的对比。
表1
| 气体供应(消耗)量(kg) | 气体成本(日元/月) | 转换为CO2排放的量(kg) | |||
| FK气体 | CO2 | 干空气 | |||
| 相关技术示例 | 2.0 | 467 | 310 | 155000 | 469 |
| 本实施例 | 0.4 | 103 | 68 | 32000 | 103 |
注)混和气体中FK气体的浓度：300ppm；稀释气体：二氧化碳/干空气：50％/50％(体积比)；混和气体供应流量：11升/分钟(稳定状态)
本实施例的供气装置提供了如下运行/工作效果：
(1)在熔炼炉11中的熔融镁12产生燃烧的情况下，通过热室压铸机1的熔炼炉11中的一氧化碳浓度计22(熔融金属燃烧确定单元)和用于基于来自一氧化碳浓度计22的浓度信号启动/终止向熔炼炉11内供应混和气体的气体引入装置21(气体供应单元)向熔炼炉11供入混和气体，以抑制燃烧。另一方面，在未产生燃烧的情况下，混合气体的供应被终止，以节省混和气体用量。这使得在有效抑制熔融镁燃烧的同时减少混和气体总的用量成为可能，从而降低了镁压铸产品生产设施的运行成本并对保护全球环境做出了贡献。
(2)一氧化碳浓度计22用作熔融金属燃烧确定单元。这使得精确的探测熔融镁12的燃烧及根据出现或未出现燃烧而适当地启动或终止向熔炼炉11供应覆盖气体成为可能。
上述实施例可以进行如下修改：
虽然本实施例中熔炼炉11内的熔融金属是当暴露于空气中时容易起火或燃烧的熔融镁，但本发明暗含的技术理念是本发明同样适用于因相同的原因需要向熔炼炉11中供应覆盖气体的其它熔融金属。
虽然本实施例中使用的覆盖气体为FK气体，本发明并不局限于此。本发明暗含的技术理念同样适用于诸如SF6和SO2的其它覆盖气体。
虽然本实施例中将用于探测熔炼炉11中一氧化碳浓度的一氧化碳浓度计(一氧化碳传感器)用作熔融金属燃烧确定单元，但熔融金属燃烧确定单元还可以是用于探测熔融金属镁12燃烧产生的烟雾的烟雾探测器，或者是用于探测在熔融金属镁12燃烧时温度上升的炉内环境温度传感器。
虽然本实施例中用以启动/终止混和气体供应的开/关控制是通过流量调节阀21d根据采用一氧化碳浓度计的方法探测到的熔融镁12出现/未出现燃烧控制开始或停止向熔炼炉11中供应混和气体来实现的，但也可以为通过流量调节阀21d根据一氧化碳浓度计22探测到的一氧化碳浓度改变向熔炼炉供入的混和气体量实现的比例微积分(PID)控制所替代。
(第二实施例)
本实施例中所使用的热室压铸机1与第一实施例中所使用的相似。第二施例除了采用下述的供气装置2’作为供气装置之外，其它方面与第一实施例相同。所使用的气体类型也是相同的。与第一实施例中通用的部分(构件)给定相同的或相应的符号，相关的描述不再重复。
如图2B中所示，根据本实施例的供气装置2’包括：作为熔融金属燃烧确定单元的一氧化碳浓度计22(见图1B)，该一氧化碳浓度计22通过探测熔融镁12的燃烧来确定熔融镁12出现/未出现燃烧；气体引入装置21’，其用于根据一氧化碳浓度计22发出的一氧化碳浓度信号开始或终止向熔炼炉11供应混和气体；和用于向熔炼炉11供应混和气体的管道系统20。管道系统20与第一实施例相似，由第一管道20a、20a，第二管道20b、20b，第三管道20c及联接于上述管道的汇集管道20d组成。图2B所示的第二管道20b、20b均包括开/关阀23，开/关阀23用于通过或阻断经过每个第二管道20b的混和气体。
气体引入装置21’包括：用于混和几种类型气体的气体混和装置21a；流量恒定装置21b’，其用于将从气体混和装置21a供向熔炼炉11的混和气体的流量控制在预定流量值；控制器21c’，其用于控制从装置21b’向熔炼炉11供应的混和气体流量；布置在第二管道20b、20b上的开/关阀23、23；和气体流量计24、24，气体流量计24、24分别布置在第二管道20b、20b的开/关阀23、23的供气侧。
如图2B所示，浓度信号从一氧化碳浓度计22通过用虚线标出的通讯线路22a输入到控制器21c’，流量信号分别从气体流量计24、24通过用虚线标出的通讯线路22a输入到控制器21c’，随后在控制器21c’中进行处理。处理之后，控制信号被通过用虚线标出的通讯线路23a输入到布置在第二管道20b、20b上的开/关阀23、23，并通过用虚线标出的通讯线路21f输入到布置在恒定流量装置21b’上的流量调节阀21d’。每个开/关阀23基于控制信号开始或终止供应混和气体。当每个开/关阀23被关闭时，混和气体由流量调节阀22d’减少气体流量计24、24在开/关阀23之前测得的流量的总和的值(升/分种)，并供入到熔炼炉11中。
在本实施例中，对于第一管道20a、20a和第三管道20c而非第二管道20b、20b，混和气体通过第一管道20a、20a和第三管道20c从气体引入装置21’稳定地供入到熔炼炉11中。
更加精确地说，如图3所示，如果探测(确定)到由一氧化碳浓度计22测得的的熔炼炉11中一氧化碳的浓度等于或高于预定浓度(本实施例中为15ppm)且熔炼炉11中出现(产生)燃烧(S101中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，第二管道20b、20b的开关阀23、23(阀)则分别被打开，从而以预定的流量(在本实施例中为6升/分钟)供应混和气体。然后混和气体经由第二管道20b、20b供入到熔炼炉11(S103[供气步骤])。之后，如果探测(确定)到由一氧化碳浓度计22测得的熔炼炉11中一氧化碳的浓度等于或低于预定浓度(本实施例中为10ppm)且熔炼炉11中未出现燃烧(熄灭)(S104中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，开关阀23则被关闭(S105)，以终止通过第二套管道20b、20b向熔炼炉11供应混和气体(S106[供气步骤])。
下面是实验的一个示例，用来详细地解释本实施例：
(实验示例)
除非另有说明，在与第一实施例相似的实验条件下，采用图1所示的热室压铸机进行了实验。
如图4所示，与第一实施例相似，从开始向熔炼炉11装入镁锭开始，到完成向模铸机10供应10发(次)量的熔融镁，本实验进行了一次循环运行时间(五分钟)。
在实验开始之后，当装入镁锭时看到了烟雾从熔炼炉11冒出。熔炼炉11中一氧化碳的浓度为24ppm。
这时这时，根据图3的流程，一氧化碳浓度计22探测到了熔融镁12的燃烧(S101中为是)，第二管道20b、20b的开/关阀23、23被打开。然后，由FK气体和稀释气体组成的混和气体(FK气体的浓度为300ppm)以11升/分钟的流量从图2(b)所示的气体引入装置21’供应(S103)。
在供气约一分钟之后，确定出从熔炼炉11冒出的烟雾已经消失且一氧化碳浓度降至6ppm。这时这时，一氧化碳浓度计22探测到熔融镁12的燃烧停止(S104中为是)，开/关阀23被关闭(S105)，从而停止通过第二管道20b、20b向熔炼炉11供入混和气体(S106)。
表2所示为在镁压铸产品的生产过程中采用本实施例供气装置2’与采用相关技术供气装置的情况下使用一个月(共计4560个循环)实验状况和实验结果的对比。
表2
| 气体供应(消耗)量(kg) | 气体成本(日元/月) | 转换为CO2排放的量(kg) | |||
| FK气体 | CO2 | 干空气 | |||
| 相关技术示例 | 2.0 | 467 | 310 | 155000 | 469 |
| 本实施例 | 1.3 | 301 | 200 | 101000 | 302 |
注)混和气体中FK气体的浓度：300ppm；稀释气体：二氧化碳/干空气：50％/50％(体积比)；混和气体供应流量：6升/分钟(稳定状态)，11升/分钟(燃烧期间)
本实施例的供气装置提供了如下运行/工作效果：
在熔炼炉11中的熔融镁12产生燃烧的情况下，通过热室压铸机1的熔炼炉11中的一氧化碳浓度计22(熔融金属燃烧确定单元)和用于基于来自一氧化碳浓度计的浓度信号启动/终止通过第二管道20b、20b向熔炼炉11内供应混和气体的气体引入装置21(气体供应单元)，经由第二管道20b、20b向熔炼炉11供入有效抑制燃烧的混和气体，以抑制燃烧。另一方面，在未产生燃烧的情况下，通过第二管道20b、20b的混合气体供应被终止，以节省混和气体用量。这使得在有效抑制熔融镁燃烧的同时减少混和气体总的使用量成为可能，从而降低了镁压铸产品生产设施的运行成本并对保护全球环境做出了贡献。
虽然本实施例中用以启动/终止混和气体供应的开/关控制是通过开/关阀23根据采用一氧化碳浓度计的方法探测到的熔融镁12出现/未出现燃烧控制开始或停止向熔炼炉11中供应混和气体来实现的，但也可以为通过流量调节阀21d根据一氧化碳浓度计22探测到的一氧化碳浓度改变向熔炼炉供入的混和气体量实现的比例微积分(PID)控制所替代。
(第三实施例)
本实施例中所使用的热室压铸机1与第一实施例中所使用的相似。第三实施例除了采用下述的供气装置2”作为供气装置之外，其它方面与第一实施例相同。所使用的气体也是相同的。与第一实施例中通用的部分(构件)给定相同的或相应的符号，相关的描述不再重复。
如图2C中所示，本实施例的供气装置2”包括：作为熔融金属燃烧确定单元的一氧化碳浓度计22，其通过探测熔融镁12的燃烧来确定熔融镁12出现/未出现燃烧；气体引入装置21”，其用于根据一氧化碳浓度计22发出的一氧化碳浓度信号开始或终止向熔炼炉11供应混和气体；和用于向熔炼炉11供应混和气体的管道系统20。管道系统20与第一实施例相似，由第一管道20a、20a，第二管道20b、20b，第三管道20c及联接于上述管道汇集管道20d组成。图2C所示的汇集管道20d具有气体浓度计，用于测量通过管道20d的混和气体中FK气体的浓度。在如图2C所示的与氟代酮气瓶4相联接的管道4a具有用于调节通过汇集管道20d的混和气体浓度的流量调节阀26。
气体引入装置21”的功能是作为气体浓度调节单元。如图2C中所示，气体引入装置21”包括用于混和几种类型气体的气体混和装置21a、用于将来自气体混和装置的混和气体的流量控制为预定流量值的恒定流量装置21b’、用于控制从氟代酮气瓶4供应到气体混和装置21a的FK气体流量的控制器21c”，以及流量调节阀26。
如图2C中所示，浓度信号通过由虚线标出的通讯线路22a从一氧化碳浓度计22输入到控制器21c”中，且浓度信号通过由虚线标出的通讯线路25a从气体浓度计25输入到控制器21c”中，紧接着在21c”中被处理。在处理之后，控制信号通过由虚线标出的通讯线路26a输入到布置在管道4a上的流量调节阀26。流量调节阀26基于控制信号开始或者终止供应FK气体(与稀释气体混和)。
更加精确地说，如图3所示，如果探测(确定)到由一氧化碳浓度计22测得的的熔炼炉11中一氧化碳的浓度等于或高于预定浓度(本实施例中为15ppm)且熔炼炉11中出现(产生)燃烧现象(S101中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，那么设置于管道4a的流量调节阀26(阀)将打开，以按照预定的流量供应覆盖气体(S102)。含有覆盖气体的混和气体然后供入到熔炼炉11之中(S103[供气步骤])。在此之后，如果一氧化碳浓度计22探测(确定)到熔炼炉11内的一氧化碳浓度等于或小于预定浓度(本实施例中为10ppm)且熔炼炉11中的熔融镁未出现燃烧(熄灭)(S104中为YES[熔融金属燃烧确定程序])，那么流量调节阀26将被关闭(S105)，以停止向熔炼炉11供入覆盖气体(仅供入稀释气体)(S106[供气步骤])。
下面是实验的一个示例，用于详细地解释该实施例：
(实验示例)
除非另外说明，在与第一实施例相似的实验条件下，采用如图1所示的热室压铸机进行了实验。
如图4所示，与第一实施例相同，从开始向熔炼炉11装入镁锭开始，到向模铸机10供应10发(次)量的熔融镁结束，本实验进行了一次循环运行时间(五分钟)。
在实验开始之后，当装入镁锭时看到了烟雾从熔炼炉11冒出。熔炼炉11中一氧化碳的浓度为23ppm。
这时，根据图3中的流程，一氧化碳浓度计22探测到了熔融镁12的燃烧(S101中为是)，布置在连接混和装置21a和氟代酮气瓶的4a管道上的流量调节阀26被打开。然后，以11升/分钟的流量从如图2C所示的气体引入装置21”供应(S103)由FK气体和稀释气体组成的混和气体(FK气体的浓度为300ppm)。
在供气约一分钟之后，确定出从熔炼炉11冒出的烟雾已经消失且一氧化碳浓度降至8ppm。这时，一氧化碳浓度计22探测到熔融镁12的燃烧停止(S104中为是)，流量调节阀26被关闭(S105)，而供入到熔炼炉11的混和气体中FK气体的浓度变为0ppm(S106)。
表3所示为在镁压铸产品的生产过程中采用本实施例供气装置2”与采用相关技术供气装置的情况下使用一个月(共计4560个循环)实验状况和实验结果的对比。
表3
| 气体供应(消耗)量(kg) | 气体成本(日元/月) | 转换为CO2排放的量(kg) | |||
| FK气体 | CO2 | 干空气 | |||
| 相关技术示例 | 2.0 | 467 | 310 | 155000 | 469 |
| 本实施例 | 0.4 | 467 | 310 | 50000 | 467 |
注)混和气体中FK气体的浓度：300ppm；稀释气体：二氧化碳/干空气：50％/50％(体积比)；混合气体供应流量：11升/分钟
本实施例的供气装置提供了如下运行/工作效果：
在熔炼炉11中的熔融镁12产生燃烧的情况下，通过热室压铸机1的熔炼炉11中的一氧化碳浓度计22(熔融金属燃烧确定单元)和用于基于来自一氧化碳浓度计22的浓度信号将混合气体中FK气体的浓度设定为预定浓度(300ppm)或0ppm的气体引入装置21(气体供应单元)向熔炼炉11供入抑制燃烧所需量(浓度)的FK气体，以抑制燃烧。在未产生燃烧的情况下，FK气体的供应被终止(混和气体中FK气体的浓度被设置为0ppm)，以节省FK气体用量。这使得在有效抑制熔融镁燃烧的同时减少FK气体总的使用量成为可能，从而降低了镁压铸产品生产设施的运行成本。
虽然本实施例中用以启动/终止混和气体供应的开/关控制是通过流量调节阀26根据采用一氧化碳浓度计的方法探测到的熔融镁12出现/未出现燃烧控制开始或停止向熔炼炉11中供应FK气体来实现的，但也可以为通过流量调节阀26根据一氧化碳浓度计22探测到的一氧化碳浓度改变向熔炼炉供入的FK气体量实现的比例微积分(PID)控制所替代。
(第四实施例)
本实施例中所使用的热室压铸机1与第一实施例中所使用的相似。第四实施例与第一实施例相同。所使用的气体也是相同的。与第一实施例中通用的部分(构件)给定相同的或相应的符号，相关的描述不再重复。
根据本实施例的供气装置采用用于将镁锭装入熔炼炉11以熔化成熔融镁的装炉定时作为熔融金属燃烧确定单元，其通过探测或预测熔融镁的燃烧代替第一实施例中使用的一氧化碳浓度计来确定熔融镁12出现/未出现燃烧。如图5中所示，装炉定时通过以虚线标出的通讯线路8a以电信号方式从金属锭装炉装置8传送给流量恒定装置21b的控制器21c。
如图5中所示，在本实施例中，包含装炉定时的操作信号通过通讯线路8a从金属锭装炉设备8输入到供气装置2中气体引入装置21的流量恒定流量装置21b，紧接着在装置21b的控制器21c中预测(确定)出现/未出现燃烧且进行开/关控制处理，已开始或终止供应混和气体。在处理之后，控制信号被输入到布置在装置21b上的流量调节阀21d。流量调节阀21d基于控制信号开始或终止供应混和气体。
更加精确地说，如图6所示，恒定流量装置21b的控制器21c从金属锭装炉装置8收到包含对镁锭7的装炉定时的操作信号(电信号)。如果预测(确定)熔炼炉11中出现(产生)燃烧现象(S201中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，一旦过去一段预定的时间t1(在本实施例中为0分钟)(S202)流量恒定装置21b的流量调节阀21d(阀)将被打开，以按照预定的流量(本实施例为11升/分钟)供应混和气体(S203)。然后混和气体被供入到熔炼炉11之中(S204[供气步骤])。在此之后，如果预测(确定)到熔炼炉11内的熔融镁未出现燃烧(熄灭) (S205中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，一旦过去一段预定时间t2(在本实施例中为1分钟)，流量恒定装置21b的流量调节阀21d(阀)将被关闭，以停止向熔炼炉11供应混和气体(S207[供气步骤])。
下面是实验的一个示例，用于详细地解释该实施例：
(实验示例)
除非另外说明，在与第一实施例相似的实验条件下，采用如图1所示的热室压铸机进行了实验。
如图7所示，从开始向熔炼炉11装入镁锭开始，到向模铸机10供应10发(次)量的熔融镁结束，本实验进行了一次循环运行时间(五分钟)。
在实验开始之后，当装入镁锭时看到了烟雾从熔炼炉11冒出。熔炼炉11中一氧化碳的浓度为22ppm。
这时，根据图6中的流程，流量恒定装置21b的控制器21c收到来自金属锭装炉装置8的包含对镁锭7的装炉定时的操作信号(电信号)，预测到熔炼炉11中的熔融镁将产生燃烧(S201中为YES)且流量恒定装置21b的流量调节阀21d被打开(S203)。由FK气体和稀释气体组成的混和气体(FK气体的浓度：300ppm)从如图5所示的气体引入装置21以11升/分钟的流量供入(S204)。
在供气约一分钟之后，确定从熔炼炉11冒出的烟雾已经消失且一氧化碳浓度降至7ppm。之后，经过一段预定的时间t2(本实施例中也就是1分钟) (S205)且流量调节阀21d被关闭(S206)，紧接着停止向熔炼炉11供入混和气体(S207)。
表4所示为在镁压铸产品的生产过程中采用本实施例供气装置2与采用相关工技术供气装置的情况下使用一个月(共计4560个循环)实验状况和实验结果的对比。
表4
| 气体供应(消耗)量(kg) | 气体成本(日元/月) | 转换为CO2排放的量(kg) | |||
| FK气体 | CO2 | 干空气 | |||
| 相关技术示例 | 2.0 | 467 | 310 | 155000 | 469 |
| 本实施例 | 0.4 | 103 | 68 | 32000 | 103 |
注)混和气体中FK气体的浓度：300ppm；稀释气体：二氧化碳/干空气：50％/50％(体积比)；混合气体的供应流量：11升/分钟(稳定状态)
本实施例的供气装置提供了如下运行/工作效果：
通过采用将镁锭7装入熔炼炉11的装入定时作为熔融镁燃烧确定单元，使得在预测到熔融镁12未出现燃烧的稳定状态下停止供应混和气体成为可能。也可能在预测到熔融镁12出现燃烧时在从开始向熔炼炉11装入镁锭7到完成装炉的时间间隔内供应混和气体。这使得在有效抑制熔融镁燃烧的同时减少混和气体总的使用量成为可能，从而降低了镁压铸产品生产设施的运行成本而且对保护全球环境做出贡献。
上述实施例可以进行如下修改：
在本实施例中，将镁锭7装入熔炼炉11的装入定时用作熔融镁燃烧确定单元，以通过预测熔融镁的燃烧确定熔融氧化镁出现/未出现燃烧。可以使用将镁锭7装入熔炼炉11时开/关熔炼炉11的开/关门(门)14a的开/关定时(见图7)代替装炉定时。另外，可以使用从熔炼炉11向模铸机10供应熔融氧化镁的供应定时(见图7)代替装炉定时或开/关定时。
在本实施例中，来自金属锭装炉装置8的操作信号被用作用于通过探测熔融镁12的燃烧来确定熔融镁12出现/未出现燃烧的熔融金属燃烧确定单元。熔融金属燃烧确定单元可以是作为操作信号(来自熔炼炉的操作信号)的开/关定时或供应定时从熔炼炉11通过以虚线标注出来的通讯线路11b(见图5)输入到流量恒定装置21b的控制器21c。
熔融金属燃烧确定单元可以是与来自金属锭装炉装置8或者熔炼炉11的操作信号无关的任意定时。
更加精确地说，可以将计时器布置在如图8所示第一实施例的供气装置2的流量恒定装置21b中。可以使用其中由计时器27控制其流量调节阀21d的装置。
如图9和10所示，在供气装置2中，在图8中所示的计时器27超时t≥ta(ta是以分钟计的任意时间)且预测到(确定)熔炼炉内11的熔融镁出现(产生)燃烧(S301中为是[熔融金属燃烧确定步骤])的情况下，流量恒定装置21b的流量调节阀21d(阀)将被打开(S302)，以按照预定的流量(本实施例中为11升)供应混和气体。然后混和气体被供入到熔炼炉11之中(S303[供气步骤])。在这之后，如果图8所示的计时器27超时t≥tb(tb是以分钟计的任意时间)且预测到(确定)熔炼炉11中的熔融镁未出现燃烧(熄灭) (S304中为是[熔融金属燃烧确定步骤])，则流量恒定装置21b的流量调节阀21d(阀)被关闭(S305)。然后向熔炼炉供应混和气体被终止(S306[供气步骤])。
熔融金属燃烧确定单元可以是按照熔炼炉的状态确定的状态信号(例如，1：运行状态；0：休眠状态)(熔炼炉11在运行状态中运行，除上述装置以外的装置在休眠状态中运行)。前面实施例中获得的技术理念和它们的变化将在下面加以描述。
根据第一至第三方面中任意一个的熔融金属燃烧抑制气体供应装置，其中熔融金属燃烧确定单元是当将被熔化为熔融金属的金属锭被装入熔炼炉时，熔炼炉的开/关门被打开/关闭的开/关定时，或者从熔炼炉向模铸机中供应熔融金属以制造金属模铸产品的供应定时。
采用这样的配置可以获得与第四实施例相同的运行/工作效果。
根据第一至第三方面中任意一个的熔融金属燃烧抑制气体供应装置，其中熔融金属燃烧确定单元是任意设置的定时。
采用这样的配置能够通过采用任意设置的定时作为熔融金属燃烧确定单元这样一个简单的方法来预测熔炼炉中熔融金属的燃烧。
根据第一至第三方面中任意一个的熔融金属燃烧抑制气体供应装置，其中熔融金属燃烧确定单元是按照熔炼炉的状态确定的状态信号。
采用这样的配置，能够在没有制造压铸产品及熔炼炉中熔融金属不易发生燃烧的时候停止供应诸如混和气体的燃烧抑制气体，而在生产熔融金属可能燃烧的压铸产品的情况下供应燃烧抑制气体。
Claims (6)
1.一种燃烧抑制气体供应装置，该装置包括：
供气单元，该供气单元向熔炼炉中供应混和气体，该混和气体由用于抑制保持在熔炼炉中的熔融金属燃烧的覆盖气体和用于稀释该覆盖气体的稀释气体的混和物组成；和
熔融金属燃烧确定单元，该熔融金属燃烧确定单元通过探测或者预测熔融金属的燃烧来确定出现/未出现熔融金属燃烧，
其中在确定出现熔融金属燃烧时，所述供气单元向熔炼炉供应所述混和气体，并在确定未出现熔融金属燃烧时，停止向熔炼炉供应所述覆盖气体或混和气体。
2.如权利要求1所述的装置，其中
在熔炼炉中限定多个用于所述混和气体的供应区域，
所述供气单元在所述气体供应区域的一部分中开始或停止对熔炼炉的所述覆盖气体或混和气体的供应。
3.如权利要求1所述的装置，其中
所述供气单元含有气体浓度调节单元，该气体浓度调节单元调节所述混和气体中的覆盖气体的浓度，并且
在确定出现熔融金属燃烧时，该气体浓度调节单元将所述覆盖气体与稀释气体按照预定的浓度进行混和并将混合的气体供入熔炼炉，而在确定未出现熔融金属燃烧时，将所述覆盖气体的浓度设定为0ppm并将所述稀释气体供入熔炼炉中。
4.如权利要求1所述的装置，其中
所述熔融金属燃烧确定单元含有一氧化碳浓度计，该一氧化碳浓度计通过测定燃烧过程中产生的一氧化碳的浓度探测熔融金属的燃烧。
5.如权利要求1所述的装置，其中
所述熔融金属燃烧确定单元使用装料定时，要熔化成熔融金属的金属锭根据该装料定时被装入熔炼炉。
6.一种燃烧抑制气体的供应方法，包括：
通过探测熔融金属的燃烧或预测熔融金属的燃烧来确定熔炼炉中出现/未出现熔融金属的燃烧；
在确定出现熔融金属燃烧的情况下，供应由用于抑制保持在熔炼炉中的熔融金属燃烧的覆盖气体和用于稀释该覆盖气体的稀释气体组成的混和气体；以及
在确定未出现熔融金属燃烧时，停止向熔炼炉供应所述覆盖气体或混合气体。
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