CN102223966A - 搅拌装置、熔化装置以及熔化方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种不会污染金属熔液,且熔化效率好的搅拌装置、熔化装置及熔化方法。搅拌装置(150)具备移动磁场产生装置(160),该移动磁场产生装置(160)被配置在贮存金属熔液(3)的投入槽(20)的外部,在投入槽(20)的内部产生沿着投入槽(20)的后侧的侧壁(22)向下移动的磁场,由此,能在金属熔液(3)产生以大致与金属熔液(3)的液面平行的轴为中心在纵向旋转的金属熔液(3)的流动。通过将铝切屑(2)投入产生有该流动的金属熔液(3),铝切屑(2)乘着金属熔液(3)的流动移动,在产生大致向下的金属熔液(3)的流动的位置潜入金属熔液(3)的内部而浸渍于金属熔液(3),因此促进了铝切屑(2)的熔化。
Description
技术领域
本发明涉及将被熔化物(例如,铝、镁等有色金属的切屑)投入到金属熔液并且搅拌该金属熔液的搅拌装置、具备搅拌装置的熔化装置、以及通过将被熔化物投入到金属熔液中并且搅拌该金属熔液来熔化被熔化物的熔化方法。
背景技术
以往,作为将铝、镁等有色金属的切屑投入到金属熔液中并且搅拌该金属熔液而熔化的方法,已知有下述方法:(1)用棒等器具顶住浮于金属熔液的液面的切屑而强制性地使之浸渍于金属熔液内的方法,或者(2)将螺旋桨式的搅拌机从金属熔液的液面插入到金属熔液中来搅拌金属熔液的方法。
但是,对于上述(1)以及(2)的方法,由于都需要使器具或螺旋桨与高温的金属熔液接触,故器具或螺旋桨会损耗。因此,需要频繁地更换上述的器具或螺旋桨,存在维护繁琐的问题。
并且,对于上述(1)以及(2)的方法,存在担心因损耗的器具或螺旋桨的成分混入金属熔液而导致金属熔液的质量下降(成为金属熔液的污染的原因)的问题。
除了上述方法外,作为将铝的切屑投入金属熔液并且搅拌该金属熔液来进行熔化的方法,还已知有专利文献1、专利文献2、以及专利文献3所记载的方法。
对于专利文献1、专利文献2、以及专利文献3所记载的方法,将反射炉的内部空间划分成熔化室、开口井(open well)部、涡流产生室、金属熔液通路四个部分,通过将它们相互连通而形成金属熔液的循环路径,在金属熔液通路的底部配置由感应线圈构成的电磁搅拌机而对金属熔液通路内的金属熔液作用电磁力,由此使金属熔液按照金属熔液通路→熔化室→开口井部→涡流产生室→金属熔液通路→…的顺序循环。
并且,在涡流产生室的底部形成开口部(小孔),利用该开口部连通涡流产生室与金属熔液通路。从涡流产生室向金属熔液通路移动的金属熔液通过该开口部,由此在涡流产生室内的金属熔液的液面产生涡流。通过将铝系金属切屑卷入该涡流中来熔化铝系金属切屑。
但是,专利文献1、专利文献2、以及专利文献3所记载的方法存在下述问题:为了使电磁搅拌机产生足以让反射炉内的所有的金属熔液循环的力,需要向电磁搅拌机提供大量的电力。
并且,通常情况下,即便将铝系金属切屑投入到在液面产生的涡流中,铝系金属切屑仍会浮于金属熔液的液面,因此铝系金属切屑实际上并未被顺利地卷入到金属熔液中,结果铝系金属切屑不容易被熔化。
特别是,铝系金属切屑的表面积大,且在其表面因温度上升而形成有高熔点的氧化覆膜,因此难以熔化。并且,铝系金属切屑以浮于金属熔液的液面的状态滞留,由此,铝系金属切屑的氧化(燃烧)加重,进而,基于再熔化铝系金属切屑的再生的有效利用率降低。
并且,对于专利文献1、专利文献2、以及专利文献3所记载的方法,由于金属熔液通过形成于涡流产生室的底部的开口部移动到金属熔液通路中,故最终能够将铝系金属切屑强制性地卷入到金属熔液中,但为了产生强大的涡流,需要将涡流产生室的底部的开口部的截面积缩小至一定程度,在将大量的铝系金属切屑同时投入到金属熔液中的情况下,未熔化的铝系金属切屑蜂拥至该开口部而堵塞该开口部。因此,具有铝系金属切屑的处理速度(单位时间内的熔化量)不能太大的问题。
专利文献1:日本特开平2-179834号公报
专利文献2:日本特开平2-219978号公报
专利文献3:日本特开平2-232323号公报
发明内容
本发明是鉴于如上所述的状况而完成的,其目的在于提供一种不会污染金属熔液,并且熔化效率好的搅拌装置、熔化装置、以及熔化方法。
本发明所欲解决的问题如上所述,接着对用于解决该问题的手段进行说明。
本发明的第一方式所涉及的搅拌装置通过对投入有被熔化物的金属熔液进行搅拌来促进上述被熔化物的熔化,该搅拌装置的特征在于,该搅拌装置具备移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在贮存上述金属熔液的熔化槽的外部,在上述熔化槽的内部产生沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场。
在本发明的一个实施方式中,优选为,上述移动磁场产生装置在上述熔化槽的内部,且在从上述向下移动的磁场离开规定距离的位置产生沿着上述熔化槽的侧壁向上移动的磁场。
在本发明的优选实施方式中,上述移动磁场产生装置具备:永久磁铁,该永久磁铁与上述熔化槽的侧壁对置;支承部件,该支承部件支承上述永久磁铁;以及马达,该马达驱动上述支承部件旋转。
进一步,优选上述马达的旋转轴被配置在比上述金属熔液的液面低规定距离的位置。
在本发明的另一实施方式中,优选为,上述移动磁场产生装置具备:液面位置检测装置,该液面位置检测装置检测上述金属熔液的液面的位置;升降装置,该升降装置对上述马达进行支承,使其能够上升及下降;控制装置,该控制装置根据由上述液面位置检测装置检测出的上述金属熔液的液面的位置对上述升降装置发送用于使上述马达上升或者下降的信号,由此对上述马达相对于上述金属熔液的液面的在上下方向的相对的位置进行控制。
进一步,优选为,上述控制装置对上述升降装置发送用于使上述马达上升或者下降的信号,以将上述马达的旋转轴的位置保持在比由上述液面位置检测装置检测出的上述金属熔液的液面的位置低规定距离的位置。
在本发明的另一实施方式中,优选为,上述移动磁场产生装置具备:多个电磁线圈,上述多个电磁线圈沿着上述熔化槽的侧壁配置;以及电力供给装置,该电力供给装置对上述多个电磁线圈依次供给电力。
在本发明的实施方式中,优选为,上述搅拌装置具备第一金属熔液整流部件,该第一金属熔液整流部件被配置在上述熔化槽的内部、并且被配置在与由上述移动磁场产生装置产生的沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场对应的位置,该第一金属熔液整流部件具有与上述熔化槽的侧壁以及水平面垂直的第一金属熔液整流面。
尤其优选为,上述第一金属熔液整流面具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
在本发明的优选实施方式中,上述搅拌装置具备第二金属熔液整流部件,该第二金属熔液整流部件被配置在上述熔化槽的内部、并且被配置在夹着上述熔化槽的侧壁位于上述移动磁场产生装置的相反侧的位置,该第二金属熔液整流部件具有与上述熔化槽的侧壁平行的第二金属熔液整流面。
本发明的第二方式所涉及的熔化装置是通过向贮存于熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化上述被熔化物的熔化装置,上述熔化装置的特征在于,上述熔化装置具备本发明的第一方式所涉及的搅拌装置。
本发明的第三方式所涉及的搅拌方法的特征在于,上述搅拌方法具备:投入工序,将被熔化物投入到贮存于熔化槽的金属熔液中;以及搅拌工序,通过在上述熔化槽的内部产生沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场来搅拌上述金属熔液。
在本发明的一个实施方式中,优选为,在上述搅拌工序中,在上述熔化槽的内部,且在与上述向下移动的磁场离开规定距离的位置产生沿着上述熔化槽的侧壁向上移动的磁场。
在本发明的优选实施方式中,在上述搅拌工序中,通过使用移动磁场产生装置来产生沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场,该移动磁场产生装置具备:永久磁铁,该永久磁铁与上述熔化槽的侧壁对置;支承部件,该支承部件支承上述永久磁铁;以及马达,该马达驱动上述支承部件旋转,并且,该移动磁场产生装置被配置在上述熔化槽的外部。
在本发明的另一实施方式中,优选为,在上述搅拌工序中,通过使用移动磁场产生装置来产生沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场,上述移动磁场产生装置具备:多个电磁线圈,上述多个电磁线圈沿着上述熔化槽的侧壁配置;以及电力供给装置,该电力供给装置对上述多个电磁线圈依次供给电力,并且,该移动磁场产生装置被配置在上述熔化槽的外部。
在本发明的一个实施方式中,优选为,在上述搅拌工序中,将第一金属熔液整流部件配置在上述熔化槽的内部、并且配置在与沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场对应的位置,上述第一金属熔液整流部件具有与上述熔化槽的侧壁以及水平面垂直的第一金属熔液整流面。
进一步,尤其优选为,上述第一金属熔液整流面具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
在本发明的一个实施方式中,优选为,在上述搅拌工序中,将第二金属熔液整流部件配置在上述熔化槽的内部、并且配置在夹着上述熔化槽的侧壁位于上述移动磁场产生装置的相反侧的位置,上述第二金属熔液整流部件具有与上述熔化槽的侧壁平行的第二金属熔液整流面。
本发明的第四方式所涉及的搅拌装置通过对投入有被熔化物的金属熔液进行搅拌来促进上述被熔化物的熔化,该搅拌装置的特征在于,该搅拌装置具备:移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在贮存上述金属熔液的熔化槽的外部,在上述熔化槽的内部产生沿着上述熔化槽的侧壁向下移动的磁场;以及投入/浮游分隔部件,该投入/浮游分隔部件被配置在上述熔化槽的内部,将上述熔化槽的内部的空间划分成在下部相互连通的两个空间,将由上述投入/浮游分隔部件划分的两个空间中的靠近上述移动磁场产生装置的空间作为投入/熔化室、即上述熔化槽中用于将上述被熔化物投入到上述金属熔液的空间,将由上述投入/浮游分隔部件划分的两个空间中的远离上述移动磁场产生装置的空间作为浮游物回收室、即用于回收通过上述被熔化物的熔化而产生的浮游物的空间。
在本发明的一个实施方式中,优选为,上述搅拌装置具备浮游/金属熔液分隔部件,该浮游/金属熔液分隔部件被配置在上述熔化槽的内部、并且被配置在比上述投入/浮游分隔部件更远离上述移动磁场产生装置的位置,该浮游/金属熔液分隔部件将上述熔化槽的内部的空间中的比上述投入/浮游分隔部件更远离上述移动磁场产生装置的部分划分成在下部相互连通的两个空间,将由上述浮游/金属熔液分隔部件划分的两个空间中的靠近上述移动磁场产生装置的空间作为上述浮游物回收室,将由上述浮游/金属熔液分隔部件划分的两个空间中的远离上述移动磁场产生装置的空间作为金属熔液回收室、即用于从上述熔化槽回收上述金属熔液的空间。
本发明的第五方式所涉及的熔化装置通过向贮存于熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化上述被熔化物,上述熔化装置的特征在于,上述熔化装置具备本发明的第四方式所涉及的搅拌装置。
本发明的第六方式所涉及的熔化装置具备:熔化槽,该熔化槽具有由金属材料构成的外板以及覆盖上述外板的内侧的板面的耐火件;以及移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在上述熔化槽的外板的外部,通过在上述熔化槽的内部产生沿着上述外板移动的磁场来搅拌贮存于上述熔化槽的金属熔液,上述熔化装置通过向贮存于上述熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化上述被熔化物,上述熔化装置的特征在于,上述移动磁场产生装置具备:永久磁铁,该永久磁铁与上述熔化槽的外板对置;支承部件,该支承部件支承上述永久磁铁;以及马达,该马达驱动上述支承部件以垂直于上述外板的外侧的板面的旋转轴为中心旋转,在上述熔化槽的外板中的与上述永久磁铁对置的部分形成有电阻带,该电阻带具有比构成上述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,上述电阻带的中途部被配置在上述熔化槽的外板中的与上述旋转轴对置的位置,上述电阻带的端部被配置在上述熔化槽的外板中的从与上述旋转轴对置的位置离开的位置。
在本发明的一个实施方式中,优选为,从上述旋转轴的轴线方向观察,上述永久磁铁的N极以及S极被配置在以上述旋转轴为中心相互错开180°相位的位置。
在本发明的优选实施方式中,上述电阻带是形成于上述熔化槽的外板的槽。
在本发明的另一实施方式中,优选为,在上述熔化槽的外板中的与上述永久磁铁对置的部分形成有副电阻带,该副电阻带具有比构成上述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,并且与上述电阻带分离配置。
在本发明的一个实施方式中,优选为,上述副电阻带是形成于上述熔化槽的外板的槽。
本发明的第七方式所涉及的熔化方法的特征在于,该熔化方法是使用如下的熔化装置进行的熔化方法,上述熔化装置具备:熔化槽,该熔化槽具有由金属材料构成的外板以及覆盖上述外板的内侧的板面的耐火件;以及移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在上述熔化槽的外板的外部,通过在上述熔化槽的内部产生沿着上述外板移动的磁场来搅拌贮存于上述熔化槽的金属熔液,上述熔化装置通过向贮存于上述熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化上述被熔化物,其中,上述移动磁场产生装置具备:永久磁铁,该永久磁铁与上述熔化槽的外板对置;支承部件,该支承部件支承上述永久磁铁;以及马达,该马达驱动上述支承部件以垂直于上述外板的外侧的板面的旋转轴为中心旋转,在上述熔化槽的外板中的与上述永久磁铁对置的部分形成有电阻带,该电阻带具有比构成上述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,将上述电阻带的中途部配置在上述熔化槽的外板中的与上述旋转轴对置的位置,将上述电阻带的端部配置在上述熔化槽的外板中的从与上述旋转轴对置的位置离开的位置。
在本发明的一个实施方式中,优选为,从上述旋转轴的轴线方向观察,上述永久磁铁的N极以及S极被配置在以上述旋转轴为中心相互错开180°相位的位置。
在本发明的另一实施方式中,优选为,上述电阻带是形成于上述熔化槽的外板的槽。
在本发明的一个实施方式中,优选为,在上述熔化槽的外板中的与上述永久磁铁对置的部分形成副电阻带,该副电阻带具有比构成上述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,并且与上述电阻带分离配置。
尤其优选为,上述副电阻带是形成于上述熔化槽的外板的槽。
本发明具有不会污染金属熔液,并且熔化效率良好的效果。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第一实施方式的侧视剖视图。
图2是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第一实施方式的俯视图。
图3是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第一实施方式的后视图。
图4是表示本发明所涉及的熔化装置的第一实施方式中的金属熔液的流动的俯视图。
图5是表示本发明所涉及的熔化装置的第一实施方式中的金属熔液的流动的后视图。
图6是表示本发明所涉及的第一金属熔液整流部件的其他实施方式的俯视图。
图7是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第二实施方式的侧视剖视图。
图8是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第二实施方式的后视图。
图9是表示本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式的流程图。
图10是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第一实施方式中的移动磁场产生装置的配置的变更例的图。
图11是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式的侧视剖视图。
图12是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式中的被熔化物的流动的俯视图。
图13是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式中的被熔化物的流动的侧视剖视图。
图14是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式中的浮游物的流动的俯视图。
图15是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式中的浮游物的流动的侧视剖视图。
图16是表示本发明所涉及的熔化装置以及搅拌装置的第三实施方式的其他实施方式的俯视图。
图17是表示具备浮游物/金属熔液分隔部件的搅拌装置的实施方式的侧视剖视图。
图18是表示具备俯视L字形的投入/浮游物分隔部件的搅拌装置的实施方式的俯视图。
图19是表示具备熔剂喷射装置以及浮游物回收装置的搅拌装置的实施方式的俯视图。
图20是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式的侧视剖视图。
图21是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式的俯视图。
图22是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式中的永久磁铁的配置的主视图。
图23是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式中的磁场以及感应电流的俯视图。
图24是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式中的投入槽以及移动磁场产生装置的立体图。
图25是表示本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式中的感应电流的流动的后视图。
图26是表示比较例以及本发明所涉及的形成于外板的槽的配置的后视图。
图27是表示比较例以及本发明所涉及的外板的中心位置的上升温度的图。
图28是表示比较例以及本发明所涉及的到外板的中心位置的距离与上升温度之间的关系的图。
图29是表示比较例以及本发明所涉及的外板的中心位置的上升温度与经过时间之间的关系的图。
图30是表示比较例以及本发明所涉及的驱动永久磁铁旋转的马达的消耗电力的图。
图31是表示本发明所涉及的电阻带的其他实施方式的图。
图32是表示形成有加强肋的外板的立体剖视图。
图33是表示永久磁铁的配置的方法的其他实施方式的图。
图34是表示在未形成电阻槽以及副电阻槽的外板诱发的感应电流的流动的图。
具体实施方式
以下,使用图1~图6对作为本发明所涉及的熔化装置的第一实施方式的熔化炉100进行说明。
另外,以下为了方便说明,以重力所作用的方向为基准定义为“上下方向”(将重力所作用的方向定义为下方向),以垂直于上下方向的方向来定义“前后方向”,以垂直于上下方向以及前后方向的方向来定义“左右方向”,使用上述方向进行说明。
如图1所示,熔化炉100是通过熔化铝切屑2来生成金属熔液3的装置,具备主体10、投入槽20以及搅拌装置150。
铝切屑2是本发明所涉及的被熔化物的一个实施方式,是由熔化炉100熔化的对象物。铝切屑2由铝合金构成。铝切屑2的形状为须状(细长形状),铝切屑2的大小为大约1mm至10cm。
铝切屑2是通过对由铝合金构成的部件(例如发动机缸体)等进行切削加工而产生的。
另外,构成本发明所涉及的被熔化物的材料并不限定于作为构成铝切屑2的材料的铝合金。
作为构成本发明所涉及的被熔化物的材料,可列举出纯铝、铝合金、纯镁、镁合金、纯钛、钛合金等各种金属材料。
在上述材料中,从下述理由出发,纯铝、铝合金、纯镁、以及镁合金更优选应用本发明所涉及的搅拌装置、熔化装置以及熔化方法,即:固体时为非磁性体、与其他金属材料相比熔点较低、比重较小而容易浮于金属熔液的液面、容易在表面形成高熔点的氧化覆膜。
本发明所涉及的被熔化物的形状并不限定于像铝切屑2这样的形状。例如,本发明所涉及的被熔化物的形状亦可是球状、块状等其他的形状。
本发明所涉及的被熔化物的大小并不限定于像铝切屑2这样的大小。例如,像铝合金的微粉末那样大小不足1mm之物、或像铝合金制的部件的切断片那样大小超出10cm之物也都包括在本发明的被熔化物中。
金属熔液3是指通过熔化铝切屑2而得到的液体。
另外,本发明所涉及的金属熔液只要是由与被熔化物实质上相同的材料(在合金的情况下为实质上相同的组成)构成的液体即可。即,熔化开始时供投入被熔化物的金属熔液(初始金属熔液)可以通过不同于熔化被熔化物的方法(例如,熔化由与被熔化物实质上相同的材料构成的锭块的方法)生成。
主体10将金属熔液3的温度保持在比凝固温度高的温度。
主体10具备构造体11、耐火/隔热件12、以及燃烧器13。
构造体11为大致长方体的箱状的部件。
耐火/隔热件12是由陶瓷等构成的部件,通过固定在构造体11的内周面而覆盖构造体11的内周面。
在构造体11的内部,作为由耐火/隔热件12包围的空间形成有保持室14,在构造体11的后表面下部形成有连通路径15。金属熔液3贮存于保持室14的下半部。
燃烧器13设置在构造体11的前方的内周面上部,用于使保持室14的内部的空气、乃至贮存于保持室14的下半部的金属熔液3(与该空气接触的金属熔液3)升温。
虽然本实施方式利用燃烧器13使金属熔液3的温度升温,但本发明并不限定于此,亦可使用其他的热源(例如电加热器等)使金属熔液升温。
投入槽20是熔化炉100中的投入铝切屑2的部分。
投入槽20被固定于主体10的后端部。投入槽20具备底板21以及侧壁22。
底板21是投入槽20中的、从构造体11的后端部向后方延伸设置的俯视呈大致长方形状的板状的部分。
侧壁22是投入槽20中的、沿着底板21的左端部、后端部以及右端部竖立设置的板状的部分。侧壁22的左前端部以及右前端部分别延伸设置到构造体11的后表面左端部以及后表面右端部。
在投入槽20中,以底板21、侧壁22以及构造体11的后表面包围的空间形成投入室23。金属熔液3贮存于投入室23的下半部。
保持室14与投入室23通过连通路径15连通,金属熔液3能够通过连通路径15在保持室14与投入室23之间移动。
投入槽20的上表面开口,铝切屑2被从该开口部分投入到投入室23(严格来说,在俯视观察的情况下,被投入到由后述的第一金属熔液整流部件170、第二金属熔液整流部件180以及侧壁22包围的部分)。投入到投入室23的铝切屑2与贮存在投入室23的下半部的金属熔液3接触而升温,并在达到熔点以上的温度时熔化。
在本实施方式中,由于金属熔液3贮存于组合内周面被耐火/隔热件12覆盖的构造体11以及投入槽20而成的部件中,因此“内周面被耐火/隔热件12覆盖的构造体11”以及“投入槽20”均相当于本发明所涉及的熔化槽的一个实施方式。
搅拌装置150是本发明所涉及的搅拌装置的第一实施方式,是通过对投入铝切屑2后的金属熔液3(贮存于投入室23的下半部的金属熔液3)进行搅拌来促进铝切屑2的熔化的装置。
如图1、图2以及图3所示,搅拌装置150具备:移动磁场产生装置160、第一金属熔液整流部件170、以及第二金属熔液整流部件180。
移动磁场产生装置160是本发明所涉及的移动磁场装置的一个实施方式,是用于在投入槽20的内部产生(α)沿着后侧的侧壁22向下移动的磁场、以及(β)沿着后侧的侧壁22向上移动的磁场的装置。
如图1所示,移动磁场产生装置160被配置在投入槽20的外部(在本实施方式中为投入槽20的后方)。
移动磁场产生装置160具备:永久磁铁161、161,支承部件162,马达163,液面位置检测装置164,升降装置165,以及控制装置166。
永久磁铁161、161是本发明所涉及的永久磁铁的一个实施方式,如图1以及图2所示,与后侧的侧壁22对置。
“永久磁铁”是指即便不从外部供给磁场或电流也能在比较长的期间保持作为磁铁的性质的物体。
作为本发明所涉及的永久磁铁的具体例,可列举出铝镍钴磁铁、KS钢、MK钢、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、钕磁铁等。
在本实施方式中,从产生强磁力的观点出发,用钕磁铁构成永久磁铁161、161。
在本实施方式中,移动磁场产生装置160具备两个永久磁铁161、161,但本发明并不限定于此,本发明所涉及的移动磁场产生装置所具备的永久磁铁的个数既可为一个,亦可为多个。
支承部件162是本发明所涉及的支承部件的一个实施方式,是用于支承永久磁铁161、161的部件。
本实施方式的支承部件162为大致圆盘形状的部件,且以盘面与后侧的侧壁22平行的方式配置。永久磁铁161、161在与后侧的侧壁22对置的支承部件162的盘面中夹着该盘面的中心被固定在到该盘面的中心为相等距离的位置。
马达163是本发明所涉及的马达的一个实施方式,是用于驱动支承部件162、乃至固定于支承部件162的永久磁铁161、161旋转的部件。
马达163的旋转轴163a被固定于支承部件162。旋转轴163a的轴线与被固定于旋转轴163a的支承部件162的中心线(通过支承部件162的一对盘面的中心的线)共线。
本实施方式的马达163为电气式马达,但本发明所涉及的马达并不限定于此,例如亦可是由流体压驱动着旋转的马达(例如液压马达、气动马达等)。
当对马达163供给电力时,旋转轴163a、固定于旋转轴163a的支承部件162、以及固定于支承部件162的永久磁铁161、161一体地旋转(在本实施方式中,永久磁铁161、161在后视图中绕逆时针方向旋转)。
结果,如图3所示,在后侧的侧壁22中的、与支承部件162的左半部分对置的部分所对应的投入槽20的内部产生沿着后侧的侧壁22大致向下移动的磁场,在后侧的侧壁22中的、与支承部件162的右半部对置的部分(即,与向下移动的磁场离开规定距离的位置)所对应的投入槽20的内部产生沿着后侧的侧壁22大致向上移动的磁场。
这样,当在投入槽20的内部产生沿着侧壁22大致向下移动的磁场时,在贮存于投入槽20的金属熔液3中的作用有该磁场的部分产生大致向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
并且,当在投入槽20的内部产生沿着侧壁22大致向上移动的磁场时,在贮存于投入槽20的金属熔液3中的作用有该磁场的部分产生大致向上的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
结果,在金属熔液3中,产生以大致平行于金属熔液3的液面的轴(在本实施方式的情况下为马达163的旋转轴163a)为中心循环的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
当将铝切屑2投入到产生有这样的流动的金属熔液3中时,铝切屑2乘着金属熔液3的流动(金属熔液流)而移动,在产生大致向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)的位置潜入到金属熔液3的内部(浸渍于金属熔液3),从金属熔液3受热而熔化。
并且,通过铝切屑2熔化,铝切屑2熔化的位置附近的金属熔液3的温度降低,但由于利用金属熔液3的流动(金属熔液流)对金属熔液3进行搅拌,故金属熔液3的温度大致保持均匀。
进一步,通过产生大致向上的金属熔液3的流动(金属熔液流),能够使温度比较高的金属熔液3移动至金属熔液3的投入铝切屑2的液面附近,即便在将铝切屑2大量并且连续地投入到金属熔液3中的情况下,也能够高效地熔化铝切屑2。
液面位置检测装置164是本发明所涉及的液面位置检测装置的一个实施方式,是用于检测金属熔液3的液面的位置的装置。
如图1所示,液面位置检测装置164被配置于投入槽20的上方,进而配置在贮存于投入室23的金属熔液的液面的上方,向金属熔液3的液面发送(照射)超声波,并接收被金属熔液3的液面反射后的超声波,根据超声波的速度以及从向金属熔液3的液面发送超声波起至接收到反射后的超声波为止的时间算出从液面位置检测装置164到金属熔液3的液面的距离,由此来检测金属熔液3的液面的位置(高度)。
另外,本发明所涉及的液面位置检测装置并不限定于像本实施方式的液面位置检测装置164那样使用超声波检测金属熔液的液面的位置的结构,亦可是用其他的方法检测金属熔液的液面的位置的结构。
升降装置165是本发明所涉及的升降装置的一个实施方式,将马达163支承为能够上升以及下降。
如图1所示,升降装置165具备:底座部件165a、支柱部件165b、顶部部件165c、滚珠丝杠165d、伺服马达165e、以及滑动部件165f。
底座部件165a是构成升降装置165的下部的板状的部件。底座部件165a被固定于地板、地面或其他构造物等。
支柱部件165b是大致圆柱形状的部件。支柱部件165b的一端部(下端部)被固定于底座部件165a。支柱部件165b的长边方向与上下方向一致。
顶部部件165c是构成升降装置165的上部的板状的部件。顶部部件165c被固定于支柱部件165b的另一端部(上端部)。
滚珠丝杠165d是在外周面形成有外螺纹的大致圆柱形状的部件。滚珠丝杠165d的上端部以及下端部分别由顶部部件165c以及底座部件165a枢轴支承为能够旋转。
伺服马达165e是能够调整其旋转轴的旋转方向以及旋转量(旋转角度)的电气式的马达。伺服马达165e被固定于顶部部件165c。伺服马达165e的旋转轴被固定于滚珠丝杠165d的上端部。
滑动部件165f为板状的部件。在滑动部件165f形成有贯通上下的板面的贯通孔,支柱部件165b以能够滑动的方式贯通安装于该贯通孔中。并且,在滑动部件165f形成有贯通上下的板面的螺纹孔,滚珠丝杠165d螺合安装在该螺纹孔中。
马达163被固定在滑动部件165f的上方的板面(上表面)。
当对伺服马达165e供给电力时,伺服马达165e的旋转轴以及滚珠丝杠165d一体地旋转,与滚珠丝杠165d螺合的滑动部件165f沿着支柱部件165b在上下方向移动(滑动)。
通过调整伺服马达165e的旋转轴的旋转方向以及旋转量(旋转角度),能够调整组合滑动部件165f、马达163、支承部件162以及永久磁铁161、161而成的组件的升降量(调整上下方向的移动量)。
控制装置166为本发明所涉及的控制装置的一个实施方式,通过根据由液面位置检测装置164检测出的金属熔液3的液面的位置对升降装置165发送使马达163上升或者下降的信号(以下称作“控制信号”。),由此控制马达163相对于金属熔液3的液面的在上下方向的相对位置。
控制装置166能够收纳各种的程序等,能够展开这些程序等,能够按照这些程序等进行规定的运算,能够存储该运算的结果等,能够将该运算的结果等输出到外部。
实质上,控制装置166既可是用总线将CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)、ROM(Read-Only Memory,只读存储器)、RAM(Random Access Memory,随机存储器)、HDD(Hard Disk Drive,硬盘)等相互连接的结构,或者亦可是由单芯片LSI(Large Scale Integration;大规模集成电路)等构成的结构。
虽然本实施方式的控制装置166为专用品,但也可以通过在市售的个人计算机、或工作站等适当地收纳程序等而实现。
控制装置166与液面位置检测装置164连接,能够取得由液面位置检测装置164检测出的与金属熔液3的液面的位置相关的信息(信号)。
控制装置166与升降装置165、更详细为伺服马达165e连接,能够从伺服马达165e取得与伺服马达165e的旋转量(旋转角度)相关的信息,进而取得与马达163的旋转轴163a的位置(高度)相关的信息(信号)。
并且,控制装置166能够对伺服马达165e发送用于指示伺服马达165e的旋转轴的旋转方向、旋转速度以及旋转量(旋转角度)的信号(相当于控制信号)。
控制装置166根据利用液面位置检测装置164检测出的“与金属熔液3的液面的位置相关的信息”、以及从伺服马达165e取得的“与马达163的旋转轴163a的位置相关的信息”算出马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置。
控制装置166预先存储“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”,并对“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”与“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”进行比较。
作为上述比较的结果,当“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”包含于“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”(“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”在“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”的下限值以上且在上限值以下)的情况下,控制装置166不对伺服马达165e发送控制信号,保持马达163的旋转轴163a的位置(高度)。
并且,作为上述比较的结果,当“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”未包含于“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”(“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”比“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”的下限值更小、或者比上限值更大)的情况下,控制装置166对伺服马达165e发送控制信号,调整马达163的旋转轴163a的位置(高度)。
更具体地说,在“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”比“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”的下限值更小的情况下,控制装置166对伺服马达165e发送用于使马达163的旋转轴163a的位置(高度)上升的控制信号。
接收到该控制信号后的伺服马达165e被驱动着朝使马达163的旋转轴163a的位置(高度)上升的方向旋转。
并且,在“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的算出结果”比“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”的上限值更大的情况下,控制装置166对伺服马达165e发送用于使马达163的旋转轴163a的位置(高度)下降的控制信号。
接收到该控制信号后的伺服马达165e被驱动着朝使马达163的旋转轴163a的位置(高度)下降的方向旋转。
在本实施方式中,以马达163的旋转轴163a的位置比金属熔液3的液面的位置低规定距离的方式确定“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”。换言之,控制装置166对升降装置165发送控制信号,以将马达163的旋转轴163a的位置保持在比由液面位置检测装置164检测出的金属熔液3的液面的位置低规定距离的位置。
通过以这种方式构成,即便是在贮存于熔化炉100的金属熔液3的量(体积)发生变动而导致金属熔液3的液面的位置(高度)变动的情况下(例如从熔化炉100取出规定量的金属熔液3的情况下等),移动的磁场的轨迹中的、“磁场的移动方向大致向下的部分”以及“磁场的移动方向大致向上的部分”的大部分始终与贮存于投入槽20的金属熔液3的侧面对置,能够更高效地使移动磁场作用于金属熔液3。
另外,对于“马达163的旋转轴163a相对于金属熔液3的液面的相对位置的允许范围”的具体值,可在综合考虑金属熔液3(铝切屑2)的组成(材料)、金属熔液3的温度、金属熔液3的量(体积)、投入槽20的形状(投入室23的形状)、永久磁铁161、161的磁力、以及马达163的旋转速度(永久磁铁161、161的旋转速度)等各种要素的基础上进行设定。
第一金属熔液整流部件170是本发明所涉及的第一金属熔液整流部件的一个实施方式,是通过对金属熔液3的流动进行整流来促进铝切屑2的熔化的部件。
本实施方式的第一金属熔液整流部件170是至少表面由陶瓷等耐火件料形成的板状的部件,且具有第一金属熔液整流面171。另外,第一金属熔液整流部件170的内部亦可采用金属等耐热材料。
第一金属熔液整流部件170被配置在投入槽20的内部(投入室23的内部)、并且被配置在与由移动磁场产生装置160产生的“沿着投入槽20的侧壁22向下移动的磁场”对应的位置(在本实施方式中为投入槽20的内部的比大致向下移动的磁场稍微偏向左侧的位置),第一金属熔液整流部件170的后端部被固定于投入槽20的后侧的侧壁22。
第一金属熔液整流部件170被固定于投入槽20的后侧的侧壁22,且该第一金属熔液整流部件170的上端部被配置在比金属熔液3的液面更靠上方的位置,在第一金属熔液整流部件170的下端部与投入槽20的底板21之间形成有规定的大小的间隙。因此,俯视图中位于第一金属熔液整流部件170的左侧的金属熔液3与位于第一金属熔液整流部件170的右侧的金属熔液3通过形成于第一金属熔液整流部件170的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙相连(能够相互移动)。
并且,配置于投入槽20的内部的第一金属熔液整流部件170的第一金属熔液整流面171朝向右侧方向,并且与投入槽20的侧壁22以及水平面大致垂直。
如图4以及图5所示,利用移动磁场(沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向下移动的磁场、以及沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向上移动的磁场)产生的金属熔液3的流动在金属熔液3的液面附近大致向左(严格来说为左前方),且当到达第一金属熔液整流部件170的第一金属熔液整流面171时被修正成沿着第一金属熔液整流面171向下。
即,通过配置第一金属熔液整流部件170,能够将金属熔液3的液面附近的流动从大致向左变更为大致向下。
因此,与未配置第一金属熔液整流部件170的情况相比较,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
第一金属熔液整流面171具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。第一金属熔液整流面171具有这样的形状,会具有以下的优点。
即,金属熔液3的液面附近处的金属熔液3的流动严格来说并不是完全向左、即并非在俯视图中与后侧的侧壁22平行的方向,而是成为逐渐远离后侧的侧壁22的方向(在本实施方式中为左前方)。
通过将第一金属熔液整流面171的形状形成为在俯视图中呈中央部凹陷的形状,能够将金属熔液3的液面附近处的金属熔液3的流动修正成在俯视图中接近投入槽20的后侧的侧壁22的方向并变更成向下的方向,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
第二金属熔液整流部件180是本发明所涉及的第二金属熔液整流部件的一个实施方式,是通过对金属熔液3的流动进行整流而促进铝切屑2的熔化的部件。
本实施方式的第二金属熔液整流部件180是至少表面由陶瓷等耐火件料形成的部件,具有第二金属熔液整流面181。另外,第二金属熔液整流部件180的内部亦可采用金属等耐热材料。
第二金属熔液整流部件180被配置在投入槽20的内部(投入室23的内部)、并且被配置在隔着投入槽20的后侧的侧壁22位于移动磁场产生装置160的相反侧的位置,第二金属熔液整流部件180的左端部被固定于第一金属熔液整流部件170的前端部,第二金属熔液整流部件180的右端部被固定于投入槽20的右侧的侧壁22。
被固定在投入槽20的右侧的侧壁22的第二金属熔液整流部件180的上端部被配置在比金属熔液3的液面更靠上方的位置,在第二金属熔液整流部件180的下端部与投入槽20的底板21之间形成有规定的大小的间隙。因此,俯视图中位于第二金属熔液整流部件180的前侧的金属熔液3与位于第二金属熔液整流部件180的后侧的金属熔液3通过形成于第二金属熔液整流部件180的下端部与投入槽20的底板21之间形成的间隙相连(能够相互移动)。
并且,配置于投入槽20的内部的第二金属熔液整流部件180的第二金属熔液整流面181朝向后方(与投入槽20的后侧的侧壁22对置),并且与投入槽20的后侧的侧壁22大致平行。
如图4以及图5所示,利用移动磁场(沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向下移动的磁场、以及沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向上移动的磁场)产生的金属熔液3的流动在金属熔液3的液面附近朝向左前方,但当该金属熔液3的流动到达第二金属熔液整流部件180的第二金属熔液整流面181时被修正成沿着第二金属熔液整流面181向左(在俯视图中为与后侧的侧壁22平行的方向)。
因此,与未配置第二金属熔液整流部件180的情况相比较,能够更强地产生金属熔液3的向左的流动,进而能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
如上所述,搅拌装置150是通过对投入了铝切屑2的金属熔液3进行搅拌来促进铝切屑2的熔化的装置,且该搅拌装置150具备移动磁场产生装置160,该移动磁场产生装置160被配置在贮存金属熔液3的投入槽20的外部,用于在投入槽20的内部产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场。
通过以这种方式构成,投入到金属熔液3的铝切屑2会乘着由沿着后侧的侧壁22向下移动的磁场产生的向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)而浸渍于金属熔液3,因此能够促进铝切屑2的熔化(高效地熔化铝切屑2)。
并且,搅拌装置150能够在无需对现有的熔化装置进行大的改造等的状态下附设于现有的熔化装置,能够简便地应用于现有的熔化装置。
在本实施方式中,将移动磁场产生装置160配置在与投入槽20的后侧的侧壁22对置的位置,但本发明所涉及的搅拌装置并不限定于此。
例如,如图10所示,亦可将移动磁场产生装置160配置在与投入槽20的左侧的侧壁22对置的位置,或者虽然并未图示、亦可将移动磁场产生装置160配置在与右侧的侧壁22对置的位置。
并且,搅拌装置150的移动磁场产生装置160,除了形成沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场外,还在投入槽20的内部、在与该向下移动的磁场离开规定距离的位置形成有沿着投入槽20的后侧的侧壁22向上移动的磁场。
通过以这种方式构成,能够将温度较高的金属熔液3供给至投入了铝切屑2的金属熔液3的液面附近,能够促进铝切屑2的熔化(高效地熔化铝切屑2)。
并且,搅拌装置150的移动磁场产生装置160具备:与投入槽20的后侧的侧壁22对置的永久磁铁161、161;用于支承永久磁铁161、161的支承部件162;以及用于驱动支承部件162旋转的马达163。
通过以这种方式构成,能够凭借简单且电力消耗小的构造产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场。
并且,搅拌装置150的移动磁场产生装置160具备:用于检测金属熔液3的液面的位置的液面位置检测装置164;用于将马达163支承为能够上升和下降的升降装置165;以及控制装置166,控制装置166根据由液面位置检测装置164检测的金属熔液3的液面的位置对升降装置165发送使马达163上升或者下降的信号,由此对马达163相对于金属熔液3的液面的上下方向的相对位置进行控制。
通过以这种方式构成,能够更高效地使根据金属熔液3的液面的位置移动的磁场作用于金属熔液3。
并且,搅拌装置150的移动磁场产生装置160的控制装置166对升降装置165发送使马达163上升或者下降的信号,以将马达163的旋转轴163a的位置保持在比由液面位置检测装置164检测出的金属熔液3的液面的位置低规定距离的位置。
通过以这种方式构成,即便是在金属熔液3的液面的位置(高度)变动的情况下,移动的磁场的轨迹中、“磁场的移动方向大致向下的部分”以及“磁场的移动方向大致向上的部分”的大部分始终与贮存于投入槽20的金属熔液3的侧面对置,能够更高效地使移动的磁场作用于金属熔液3。
在本实施方式中,移动磁场产生装置160具备液面位置检测装置164、升降装置165、以及控制装置166,但在熔化炉100的装置结构或者熔化炉100的运用上,在金属熔液3的液面的位置(高度)实质上并不变动(不变动、或者变动量小至可以忽略)的情况下,能够省略液面位置检测装置164、升降装置165、以及控制装置166。
在省略液面位置检测装置164、升降装置165、以及控制装置166的情况下,从更高效地使移动的磁场作用于金属熔液3的观点出发,优选以使马达163的旋转轴163a被配置在比金属熔液3的液面低规定距离的位置的方式固定马达163。
并且,搅拌装置150具备第一金属熔液整流部件170,该第一金属熔液整流部件170被配置在投入槽20的内部、并且被配置在与由移动磁场产生装置160产生的沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场对应的位置,且具有与投入槽20的后侧的侧壁22以及水平面垂直的第一金属熔液整流面171。
通过以这种方式构成,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动,进而能够促进铝切屑2的熔化(高效地熔化铝切屑2)。
并且,搅拌装置150的第一金属熔液整流部件170的第一金属熔液整流面171具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
通过以这种方式构成,能够将金属熔液3的液面附近处的金属熔液3的流动修正成在俯视图中接近投入槽20的后侧的侧壁22的方向、并变更成向下的方向,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
本实施方式的第一金属熔液整流面171由曲面构成,但本发明所涉及的第一金属熔液整流面的形状并不限定于此。
例如,亦可如图6(a)以及(b)所示的第一金属熔液整流面171那样为“组合多个平面”的结构,或者亦可如图6(c)所示的第一金属熔液整流面171那样为“组合多个曲面与平面”的结构。
并且,搅拌装置150具备第二金属熔液整流部件180,该第二金属熔液整流部件180被配置在投入槽20的内部、并且被配置在隔着投入槽20的后侧的侧壁22位于移动磁场产生装置160的相反侧的位置,且具有与投入槽20的后侧的侧壁22平行的第二金属熔液整流面181。
通过以这种方式构成,能够更强地产生金属熔液3的向左的流动(在俯视图中为与投入槽20的后侧的侧壁22平行的方向的流动),进而能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
虽然本实施方式的搅拌装置150形成为具备第一金属熔液整流部件170以及第二金属熔液整流部件180的结构,但是,例如根据投入槽20的形状不同,能够省略第一金属熔液整流部件170以及第二金属熔液整流部件180中的任一方或者双方。
在本实施方式的情况下,当投入槽20在左右方向较小时,投入槽20的右侧以及左侧的侧壁22能够起到与第一金属熔液整流部件170同样的功能,能够省略第一金属熔液整流部件170。
并且,当投入槽20在前后方向较小时,主体10的构造体11的后表面能够起到与第二金属熔液整流部件180同样的功能,能够省略第二金属熔液整流部件180。
并且,如图3所示,通过将投入槽20的底板21与侧壁22之间的拐角部分成形为圆角,能够促进金属熔液3的向上的流动。
虽然本实施方式的第一金属熔液整流部件170以及第二金属熔液整流部件180形成为被固定于投入槽20的结构,但亦可根据金属熔液3的液面的位置(高度)进行升降。
并且,熔化炉100是通过向贮存于投入槽20的金属熔液3中投入铝切屑2来熔化铝切屑2的熔化装置,其具备搅拌装置150。
通过以这种方式构成,投入到金属熔液3中的铝切屑2乘着由沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场所产生的向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)而浸渍于金属熔液3,因此能够高效地熔化铝切屑2。
虽然在本实施方式中将搅拌装置150配置在投入槽20的后方,但亦可将搅拌装置150配置在投入槽20的左侧方或投入槽20的右侧方。
以下,使用图7以及图8对作为本发明所涉及的熔化装置的第二实施方式的熔化炉200进行说明。
另外,在以下的说明中,为了便于说明,对熔化炉200的结构中的、与图1所示的熔化炉100相同的结构标注相同的部件编号并省略说明。
如图7所示,熔化炉200具备:主体10、投入槽20以及搅拌装置250。
搅拌装置250是本发明所涉及的搅拌装置的第二实施方式,是通过对投入了铝切屑2的金属熔液3(贮存于投入室23的下半部的金属熔液3)搅拌而促进铝切屑2的熔化的装置。
如图7以及图8所示,搅拌装置250具备:移动磁场产生装置260、第一金属熔液整流部件270、以及第二金属熔液整流部件280。
移动磁场产生装置260是本发明所涉及的移动磁场装置的一个实施方式,是在投入槽20的内部产生(α)沿着后侧的侧壁22向下移动的磁场以及(β)沿着后侧的侧壁22向上移动的磁场的装置。
移动磁场产生装置260具备:电磁线圈261、261…,以及电力供给装置262。
电磁线圈261、261…是本发明所涉及的多个电磁线圈的一个实施方式,通过被通电而在周围产生磁场。
电磁线圈261、261…沿着投入槽20的后侧的侧壁22被配置成大致环状。
电力供给装置262是本发明所涉及的电力供给装置的一个实施方式,对电磁线圈261、261…依次(在本实施方式的情况下为在后视图中绕逆时针方向)供给电力。
通过电力供给装置262对电磁线圈261、261…依次供给在后视图中绕逆时针方向的电力,被供给电力的电磁线圈261依次被励磁。
结果,在投入槽20的内部产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22呈大致环状(与电磁线圈261、261…的配置同样)地移动的磁场。该磁场中的从后面观察的左半部成为沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向下移动的磁场,从后面观察的右半部成为沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向上移动的磁场。
另外,由于第一金属熔液整流部件270以及第二金属熔液整流部件280的结构与图1所示的第一金属熔液整流部件170以及第二金属熔液整流部件180的结构大致相同,因此省略说明。
如上所述,熔化炉200的搅拌装置250具备:沿着投入槽20的后侧的侧壁22配置的电磁线圈261、261…;以及对电磁线圈261、261…依次供给电力的电力供给装置262。
通过以这种方式构成,能够产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场。
并且,电磁线圈261、261…的配置能够适当地变更,因此,移动磁场的轨迹的形状并不现定于如图1所示的搅拌装置150那样的圆形,能够根据投入槽20的形状等形成为直线状、椭圆形状等各种形状。
以下,使用图9对本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式进行说明。
本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式是使用熔化炉100(参照图1)熔化铝切屑2的方法,具备投入工序S1100以及搅拌工序S1200。
投入工序S1100是将铝切屑2投入到贮存于投入槽20的金属熔液3的工序。
一旦投入工序S1100结束,则过渡至搅拌工序S1200。
搅拌工序S1200是通过在投入槽20的内部产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场来搅拌金属熔液3的工序。
在搅拌工序S1200中,当对搅拌装置150的马达163供给电力时,旋转轴163a、固定于旋转轴163a的支承部件162、以及固定于支承部件162的永久磁铁161、161一体地旋转。通过永久磁铁161、161旋转,在投入槽20的内部产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向下移动的磁场、以及在从该大致向下移动的磁场离开规定距离的位置沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向上移动的磁场。通过该磁场作用于金属熔液3,在金属熔液3产生大致向下的金属熔液3的流动。在投入工序S1100中,投入金属熔液3的铝切屑2乘着该流动(金属熔液流)移动,潜入到金属熔液3的内部(浸渍于金属熔液3),从金属熔液3受热而熔化。
如上所述,本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式具备:将铝切屑2投入到贮存于投入槽20的金属熔液3中的投入工序S1100;以及通过在投入槽20的内部产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场来搅拌金属熔液3的搅拌工序S1200。
通过以这种方式构成,投入到金属熔液3的铝切屑2乘着由沿着侧壁22向下移动的磁场产生的向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)而浸渍于金属熔液3,因此能够高效地熔化铝切屑2。
并且,在本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式中,在搅拌工序S1200中,在投入槽20的内部、在从沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向下移动的磁场离开规定距离的位置产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22大致向上移动的磁场。
通过以这种方式构成,能够将温度比较高的金属熔液3供给至投入了铝切屑2的金属熔液3的液面附近,能够高效地熔化铝切屑2。
并且,对于本发明的熔化方法的一个实施方式,在搅拌工序S1200中,通过使用移动磁场产生装置160产生沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场,该移动磁场产生装置160具备:与投入槽20的后侧的侧壁22对置的永久磁铁161、161;用于支承永久磁铁161、161的支承部件162;以及用于驱动支承部件162旋转的马达163,并且,该移动磁场产生装置160配置在投入槽20的外部。
通过以这种方式构成,能够凭借简单且电力消耗小的构造产生沿着投入槽20的侧壁22向下移动的磁场。
另外,在本发明所涉及的熔化方法的搅拌工序中,用于产生沿着熔化槽的侧壁向下移动的磁场的装置并不限定于本实施方式的移动磁场产生装置160,例如还可使用如图7以及图8所示的移动磁场产生装置260那样的装置。
并且,对于本发明的熔化方法的一个实施方式,在搅拌工序S1200中,将具有与投入槽20的后侧的侧壁22以及水平面垂直的第一金属熔液整流面171的第一金属熔液整流部件170配置在投入槽20的内部、并且配置在与沿着投入槽20的后侧的侧壁22向下移动的磁场对应的位置。
通过以这种方式构成,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动,进而能够高效地熔化铝切屑2。
并且,对于本发明的熔化方法的一个实施方式,在搅拌工序S1200中配置于投入槽20的内部的第一金属熔液整流部件170的第一金属熔液整流面171具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
通过以这种方式构成,能够将金属熔液3的液面附近处的金属熔液3的流动修正成在俯视图中接近投入槽20的后侧的侧壁22的方向、并变更成向下的方向,能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
并且,对于本发明所涉及的熔化方法的一个实施方式,在搅拌工序S1200中,将具有与投入槽20的后侧的侧壁22平行的第二金属熔液整流面181的第二金属熔液整流部件180配置在投入槽20的内部、并且配置在隔着投入槽20的后侧的侧壁22位于移动磁场产生装置160的相反侧的位置。
通过以这种方式构成,能够更强地产生金属熔液3的向左的流动(在俯视图中为与投入槽20的后侧的侧壁22平行的方向的流动),进而能够更强地产生金属熔液3的向下的流动。
虽然在本实施方式中在投入工序S1100结束后过渡至搅拌工序S1200,但本发明并不限定于此。
即,亦可并行执行(同时执行)投入工序与搅拌工序。
以下,使用图11~图15对作为本发明所涉及的熔化装置的第三实施方式的熔化炉300进行说明。熔化炉300是通过熔化铝切屑2而生成金属熔液3的装置。
另外,在以下的说明中,为了便于说明,对构成熔化炉300的部件中的具有与图1所示的熔化炉100基本相同的构造的部件标注相同的部件编号并省略说明。
如图11所示,熔化炉300具备:主体10、投入槽20、以及搅拌装置350。
搅拌装置350是本发明所涉及的搅拌装置的第三实施方式,是通过对投入了铝切屑2后的金属熔液3(贮存于投入室23的下半部的金属熔液3)进行搅拌来促进铝切屑2的熔化的装置。
如图11所示,搅拌装置350具备:移动磁场产生装置360、以及投入/浮游分隔部件370。
移动磁场产生装置360是本发明所涉及的移动磁场装置的一个实施方式,是在投入槽20的内部产生(α)沿着后侧的侧壁22向下移动的磁场、以及(β)沿着后侧的侧壁22向上移动的磁场的装置。
如图11所示,移动磁场产生装置360被配置于投入槽20的外部(在本实施方式中为投入槽20的后方)。
移动磁场产生装置360具备:永久磁铁361、361;支承部件362;具有旋转轴363a的马达363;以及固定部件364。
在构成移动磁场产生装置360的部件中,关于永久磁铁361、361、支承部件362、以及具有旋转轴363a的马达363,基本的构造都与图1的永久磁铁161、161、支承部件162、以及具有旋转轴163a的马达163大致相同,因此省略说明。
固定部件364是用于将马达363相对于投入槽20固定在规定的位置的部件。
固定部件364被固定于未图示的构造体等。
图11、图12以及图13所示的投入/浮游分隔部件370是本发明所涉及的投入/浮游分隔部件的一个实施方式。
投入/浮游分隔部件370是至少表面由陶瓷等耐火件料形成的板状部件。另外,投入/浮游分隔部件370的内部亦可采用金属等耐热材料。
投入/浮游分隔部件370被配置于投入槽20的内部(投入室23的内部)。更详细地说,投入/浮游分隔部件370被配置在隔着投入槽20的后侧的侧壁22位于移动磁场产生装置360的相反侧的位置。
如图12所示,投入/浮游分隔部件370的左端部被固定在投入槽20的左侧的侧壁22的前后方向的中途部,投入/浮游分隔部件370的右端部被固定在投入槽20的右侧的侧壁22的前后方向的中途部。
结果,投入/浮游分隔部件370将投入槽20的内部的空间划分(分隔)成投入/熔化室24以及浮游物回收室25两个空间。
投入/熔化室24是由投入/浮游分隔部件370划分的两个空间中的靠近移动磁场产生装置360的空间。
投入/熔化室24是用于将铝切屑2投入到金属熔液3的空间。铝切屑2从金属熔液3的液面的与投入/熔化室24对应的部分被投入到金属熔液3的内部。
浮游物回收室25是由投入/浮游分隔部件370划分的两个空间中的远离移动磁场产生装置360的空间,是刚好设置在熔化槽中的投入/熔化室24与保持室14的中间的空间(中间室)。
浮游物回收室25是用于回收因铝切屑2的熔化(通过将铝切屑2投入到金属熔液3而使其熔化)产生的熔渣(slag)4(参照图14以及图15)的空间。
熔渣4是指:在投入到金属熔液3的铝切屑2中混入的各种异物、铝切屑2的表面的附着物(油分、涂料、可燃物等)氧化后的物体、铝切屑2的表面氧化后的物体、非金属夹杂物、或上述物体的混合物(集合物)等,且密度(严格来说为体积密度)比金属熔液3小因而能够浮于金属熔液3的物体。熔渣4是本发明所涉及的浮游物的一个实施方式。
如图11以及图13所示,投入/浮游分隔部件370的上端部被配置在比金属熔液3的液面更靠上方的位置。
并且,在投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间形成有规定的大小(图13中的L1)的间隙,投入/熔化室24以及浮游物回收室25在这些空间的下部相互连通。
投入/浮游分隔部件370用于限制金属熔液3在靠近其液面的部分(金属熔液3的挨着液面的部分)在投入/熔化室24与浮游物回收室25之间相互移动(金属熔液3在靠近其液面的部分无法在投入/熔化室24与浮游物回收室25之间相互移动)。
并且,投入/浮游分隔部件370允许金属熔液3在远离其液面的部分(挨着底板21的部分)在投入/熔化室24与浮游物回收室25之间(通过投入/浮游分隔部件370与底板21之间的间隙)相互移动。
另外,形成构造体11的后表面的部分配置于本实施方式的熔化槽(组合构造体11以及投入槽20而成的构造)的内部。
形成构造体11的后表面的部分被配置在比投入/浮游分隔部件370更远离移动磁场产生装置360的位置。
形成构造体11的后表面的部分将“本实施方式的熔化槽的内部的空间中的比投入/浮游分隔部件370更远离移动磁场产生装置360的部分”划分(分隔)成浮游物回收室25以及保持室14两个空间。
在形成构造体11的后表面的部分的下端部的下方(构造体11的后表面下部)形成有连通路径15,浮游物回收室25以及保持室14在这些空间的下部相互连通。
浮游物回收室25是以形成构造体11的后表面的部分为边界划分的两个空间中的靠近移动磁场产生装置360的空间。
在本实施方式中,保持室14是由形成构造体11的后表面的部分划分的两个空间中的远离移动磁场产生装置360的空间,金属熔液3被从保持室14取出(回收)。
因此,保持室14相当于本发明所涉及的金属熔液回收室的一个实施方式,形成构造体11的后表面的部分相当于本发明所涉及的浮游/金属熔液分隔部件的一个实施方式。
以下,使用图12以及图13对铝切屑2被投入到投入/熔化室24中的金属熔液3的液面时的铝切屑2的动作进行说明。
通过对移动磁场产生装置360的马达363供给电力,支承部件362(进而永久磁铁361、361)从后方观察(从背面观察)绕逆时针方向旋转。
因此,与图3所示的熔化炉100同样,在投入槽20的内部(投入/熔化室24以及浮游物回收室25)的金属熔液3中产生从后方观察绕逆时针方向移动的磁场,伴随着该移动的磁场而在金属熔液3的内部产生“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”。
被投入到投入/熔化室24中的金属熔液3的液面的铝切屑2沿着金属熔液3的内部的流动被卷入到金属熔液3的内部。
被卷入到金属熔液3的内部后的铝切屑2从后方观察绕逆时针方向回转,且在投入/熔化室24中的金属熔液3的内部向前方移动并熔化。
进而,未熔化的铝切屑2通过投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙从投入/熔化室24移动至浮游物回收室25。
在金属熔液3的内部产生的从后方观察绕逆时针方向移动的磁场随着离开永久磁铁361、361的距离变大而削弱。
并且,由于投入/熔化室24与浮游物回收室25被投入/浮游分隔部件370在靠近金属熔液3的液面的部分划分开,因此在投入/熔化室24的内部的金属熔液3中产生的“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”一定程度上被投入/浮游分隔部件370遮挡。
因此,在浮游物回收室25的内部的金属熔液3中产生的“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”比在投入/熔化室24的内部的金属熔液3中产生的“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”弱,虽然某种程度上也为螺旋状,但为大致缓慢地朝向前方的流动。
并且,由于未熔化的铝切屑2的密度与金属熔液3的密度几乎相同,因此未熔化的铝切屑2从金属熔液3受到的浮力与作用于未熔化的铝切屑2的重力(自重)几乎平衡。
因此,通过投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙而移动至浮游物回收室25的内部的未熔化的铝切屑2不会因浮力而大幅地向上方上浮,而是一边缓慢地朝前方移动一边熔化。
进而,未熔化的铝切屑2通过连通路径15从浮游物回收室25移动至保持室14。
由于保持室14与永久磁铁361、361之间的距离比浮游物回收室25与永久磁铁361、361之间的距离更大,因此在投入/熔化室24的内部的金属熔液3中几乎不会产生“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”。
对于被投入到投入/熔化室24中的金属熔液3的液面的铝切屑2中的、未被熔化而移动至保持室14的铝切屑,也从保持室14的内部的金属熔液3受热,都被熔化。
这样,投入到投入/熔化室24中的金属熔液3的液面的铝切屑2在沿着由移动磁场产生装置360在金属熔液3的内部产生的“从后方观察绕逆时针方向的螺旋状的流动”移动的过程中被熔化。
并且,铝切屑2按照投入/熔化室24中的金属熔液3的液面→投入/熔化室24中的金属熔液3的下部→浮游物回收室25中的金属熔液3的下部→保持室14的顺序移动,不会移动到浮游物回收室25中的金属熔液3的液面附近。
以下,使用图14以及图15对铝切屑2被投入到投入/熔化室24中的金属熔液3的液面时产生的熔渣4的动作进行说明。
通过在投入/熔化室24中的金属熔液3的液面投入铝切屑2而产生的熔渣4沿着金属熔液3的内部的流动被卷入到金属熔液3的内部。
被卷入到金属熔液3的内部的熔渣4从后方观察逆时针方向回转,并在投入/熔化室24中的金属熔液3的内部向前方移动。
进而,熔渣4通过投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙从投入/熔化室24移动至浮游物回收室25。
由于熔渣4的密度(严格来说为体积密度)比金属熔液3的密度小,因此熔渣4从金属熔液3受到的浮力比作用于熔渣4的重力(自重)大。
因此,通过投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙移动至浮游物回收室25的内部的熔渣4从在浮游物回收室25的内部的金属熔液3中产生的流动(虽然某种程度上为螺旋状,但为大致缓慢地朝向前方的流动)中脱离,并借助浮力浮上至浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的右半部。
在熔渣4浮上至金属熔液3的液面的状态下,熔渣4从金属熔液3受到的浮力与作用于熔渣4的重力(自重)达到平衡。
因此,浮上至浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的右半部的熔渣4浮于金属熔液3的液面,并沿着在浮游物回收室25中的金属熔液3的内部产生的流动向缓慢地朝浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的左端部移动,并滞留在左端部(参照图14)。
这样,通过在投入/熔化室24中的金属熔液3的液面投入铝切屑2而产生的熔渣4被从铝切屑2分离,并聚集在熔化槽的确定的位置(在本实施方式中为“浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的左端部”)。聚集后的熔渣4可手动或者自动地回收(取出到外部)。
作为手动回收熔渣4的方法的具体例,举出作业者用柄杓之类的器具舀取(捞取)的方法。作为自动回收熔渣4的方法的具体例,举出使用从金属熔液3的液面附近捞取熔渣4的装置的方法。
如上所述,搅拌装置350是通过对投入有铝切屑2后的金属熔液3进行搅拌来促进铝切屑2的熔化的搅拌装置,具备:移动磁场产生装置360,该移动磁场产生装置360被配置在用于贮存金属熔液3的熔化槽的外部(在本实施方式中为投入槽20的外部),用于在熔化槽的内部产生沿着熔化槽的侧壁(在本实施方式中为投入槽20的后侧的侧壁22)向下移动的磁场;以及投入/浮游分隔部件370,该投入/浮游分隔部件370被配置在熔化槽的内部(在本实施方式中为投入槽20的内部),用于将熔化槽的内部的空间划分为在下部相互连通的两个空间(投入/熔化室24以及浮游物回收室25),将由投入/浮游分隔部件370划分的两个空间中的靠近移动磁场产生装置360的空间(在本实施方式中为投入槽20的后半部的空间)设为投入/熔化室24,即熔化槽中用于将铝切屑2投入到金属熔液3的空间,将该两个空间中的远离移动磁场产生装置360的空间(在本实施方式中为投入槽20的前半部的空间)设为浮游物回收室25,即用于回收因铝切屑2的熔化而产生的熔渣4的空间。
以下,与作为现有技术的日本特开平5-255770所记载的废料熔化促进装置(以下称作“现有技术(A)”)以及日本特开平6-49553所记载的熔化处理装置(以下称作“现有技术(B)”)相比较,对以上述方式构成搅拌装置350(具备以上述方式构成的搅拌装置350的熔化炉300)的优点进行说明。
现有技术(A)被设置在熔化炉的开口井部(熔化槽中的上表面开口的部分),主要具备:以上下方向的轴为中心旋转的旋转叶片;用于覆盖该旋转叶片的外壳;以及用于将铝废料投入到旋转叶片与外壳的内周面之间的间隙的滑槽(chute)。在外壳的下表面形成有可吸引金属熔液的开口部,在外壳的侧面形成有可流出金属熔液的开口部,滑槽连接在外壳的上表面。
投入到滑槽中的铝废料滑落至旋转叶片与外壳的内周面之间的间隙,浸渍于金属熔液并被旋转叶片搅拌。结果,铝废料被熔化并从形成于外壳的侧面的开口部移动至熔化炉的内部。
但是,在现有技术(A)中存在下述问题:由于利用旋转叶片使熔化槽的金属熔液产生从开口井部朝向主炉内部的强的流动,因此浮游物乘着该流动移动至主炉内部,浮游物混入主炉内部的金属熔液,使得主炉内部的金属熔液的质量降低。
并且,在长时间保持主炉内部的金属熔液中混入有浮游物的状态的情况下,会引起如下的问题:会引发由浮游物自身的热量导致的自身连续氧化反应,周围的清洁的金属熔液氧化而产生电气灰(新的浮游物)。
作为消除这样的问题的方法,考虑在开口井部与主炉之间设置开闭门,并重复由以下(a1)~(a3)的三个工序构成的循环的方法。
(a1)关闭开闭门,使旋转叶片旋转,由此熔化铝废料。
(a2)回收浮于开口井部处的金属熔液的液面的浮游物。
(a3)打开开闭门,使开口井部处的金属熔液以及主炉内部的金属熔液混合。
但是,在上述方法中,由于如下的原因,会导致生产率(单位时间内的熔化量)降低,即:无法同时进行铝废料的熔化与主炉中的金属熔液的加热(成为分批作业);以及因将铝废料投入到开口井部的金属熔液中而导致该金属熔液的温度降低从而使得熔化速度降低。
并且,还具有在打开开闭门时主炉内部的热散发至外部,从而能量成本增大的问题。
并且,在为了提高热效率而加厚开闭门以免使主炉的热量逃逸的情况下,开闭门的重量加重相应的量,因此存在装置大型化、设备成本增大、以及开闭门开闭时所需的能耗增大的问题。
进一步,在现有技术(A)的结构中,在(a2)的工序中,由于浮游物广泛分布于开口井部的整体,因此回收浮游物的作业变得繁琐(回收浮游物的作业所需要的时间以及劳力增大),这也成为使生产率降低的原因。
现有技术(B)是通过将前端工具(棒状的部件)从熔化炉的开口井部浸渍于金属熔液,并前后上下移动该前端工具(不断移动运动)来搅拌金属熔液。
但是,在现有技术(B)中,前端工具(棒状的部件)顶住浮游物将其破碎而使之浸渍于金属熔液中,因此微细的浮游物均匀地混入到金属熔液中,金属熔液的质量降低(浮游物作为杂质混入到金属熔液的浓度上升)。
作为消除上述问题的方法,考虑与在先前的现有技术(A)的说明中列举的方法相同的方法,但是,在这种情况下也会产生与现有技术(A)同样的问题(生产率降低,装置大型化,设备成本增大,伴随着开闭门的开闭的能耗增大,浮游物回收作业繁琐)。
与此相对,搅拌装置350能够将熔渣4聚集在浮游物回收室25的确定的位置(浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的左端部)而将其回收,回收熔渣4的作业变得容易(无需在投入槽20中的金属熔液3的整个液面回收熔渣4)。
并且,搅拌装置350能够防止熔渣4混入保持室14的内部的金属熔液中,有助于提高保持室14的内部的金属熔液的质量。
并且,搅拌装置350无需设置对投入槽20(开口井部)与主体10(主炉)之间进行分隔的开闭式的门,形成为能够容易地设置于现有的熔化炉的结构,因此能够抑制导入时的设备成本。
并且,由于搅拌装置350在彼此不同的位置(投入/熔化室24、浮游物回收室25、以及保持室14)进行将铝切屑2投入到金属熔液3而进行熔化(搅拌金属熔液3)的作业、回收熔渣4的作业、以及使投入槽20的内部的金属熔液与主体10的内部的金属熔液(保持室14的内部的金属熔液)混合的作业,因此能够同时进行上述作业,进而通过进行连续操业有助于提高生产率。
在本实施方式中,投入/浮游分隔部件370为板状的部件,投入/浮游分隔部件370的板面与移动磁场产生装置360的马达363的旋转轴363a的轴线方向、即由移动磁场产生装置360产生的螺旋状的金属熔液3的流动的宏观(macro)的行进方向(前后方向)垂直,但本发明并不限定于此。
即,只要能够将熔渣4回收至浮游物回收室25即可,浮游物回收室25的板面亦可从与由移动磁场产生装置360产生的螺旋状的金属熔液3的流动的宏观的行进方向垂直的状态稍稍倾斜。
在本实施方式中,形成构造体11的后表面的部分相当于本发明所涉及的浮游/金属熔液分隔部件的一个实施方式,本发明并不限定于此。
例如,如图16以及图17所示,亦可形成为具备浮游/金属熔液分隔部件380的结构,该浮游/金属熔液分隔部件380被配置在熔化槽的内部(在图16以及图17中为投入槽20的内部)、并且被配置在比投入/浮游分隔部件370更远离移动磁场产生装置360的位置。
浮游/金属熔液分隔部件380是用于在熔化槽的内部的空间中将比投入/浮游分隔部件370更远离移动磁场产生装置360的部分划分成在下部相互连通的两个空间的部件。
在图16以及图17所示的实施方式中,浮游物回收室25是由浮游/金属熔液分隔部件380划分的两个空间中的靠近移动磁场产生装置360的空间。
并且,保持室14是由浮游/金属熔液分隔部件380划分的两个空间中的远离移动磁场产生装置360的空间,兼做用于从熔化槽回收金属熔液3的空间即“金属熔液回收室”。
另外,在图16以及图17所示的实施方式中,将投入槽20的内部中的比浮游/金属熔液分隔部件380更远离移动磁场产生装置360的部分与保持室14组合在一起而成的结构相当于金属熔液回收室。
与投入/浮游分隔部件370同样,图16以及图17所示的浮游/金属熔液分隔部件380是至少表面由陶瓷等耐火件料形成的板状的部件。
优选综合考虑如下所示的各种要素将投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙L1以及连通路径15的高度L2(参照图13),或者投入/浮游分隔部件370的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙L1以及浮游/金属熔液分隔部件380的下端部与投入槽20的底板21之间的间隙L3(参照图17)设定为合适的大小。
即,从通过防止熔渣朝向保持室14移动而高效地将熔渣4回收至浮游物回收室25的观点出发,优选将间隙L1以及高度L2(或者是间隙L1以及间隙L3)尽量设定得小。
并且,从通过使金属熔液3容易在投入/熔化室24与浮游物回收室25之间以及浮游物回收室25与保持室14之间移动而将金属熔液3的温度保持为恒定的观点出发,或者,从防止未熔化的铝切屑2勾挂于投入/熔化室24和浮游物回收室25、或者浮游物回收室25与保持室14之间的移动路径的观点出发,优选将间隙L1以及高度L2(或者是间隙L1以及间隙L3)设定得大。
通过将投入/浮游分隔部件370(以及浮游/金属熔液分隔部件380)固定成能够相对于投入槽20的右侧以及左侧的侧壁22在上下方向移动,能够根据作业条件等变更(调整)间隙L1(以及间隙L3)。
如图18所示,亦可构成为:通过将投入/浮游分隔部件370形成为由第一板材371以及第二板材372构成的俯视呈L字形的(板状的)部件,将浮游物回收室25形成为由主室25a以及与主室25a的一端部连结的副室25b构成的俯视呈L字形,浮上至浮游物回收室25的主室25a中的金属熔液3的液面的熔渣4乘着金属熔液3的液面附近的流动在主室25a从右向左移动,并聚集于向后方折弯的先前的副室25b(主室25a中的金属熔液3的液面的流动从主室25a的另一端部朝向一端部(与副室25b连结的一方的端部)的结构)。
通过以这种方式构成,能够将浮游物回收室25设定得更大,回收熔渣4的作业变得容易。
并且,由于熔渣4所聚集的位置即副室25b被配置在比主室25a更远离保持室14的位置,因此能够防止熔渣4混入到保持室14的金属熔液3中,进而有助于提高保持室14的金属熔液3的质量。
并且,如图19所示,搅拌装置350亦可形成为具备熔剂喷射装置391以及浮游物回收装置392的结构。
熔剂喷射装置391是用于向金属熔液3供给熔剂的装置。
在此,“熔剂”是指通过作用于金属熔液3的内部的杂质等而生成熔渣4的物质。
在图19所示的实施方式中,熔剂喷射装置391通过朝浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的右端部供给熔剂而将浮游于金属熔液3中的熔渣4分离、除去(降低杂质、异物的混入浓度)。
并且,能够分离熔渣4与卷入到熔渣4中的铝成分,能够提高熔化有效利用率(可回收的铝的量)。
浮游物回收装置392是用于回收浮游于金属熔液3的液面的熔渣4的装置。
在图19所示的实施方式中,浮游物回收装置392具备用于捞取熔渣4的工具392a,工具392a被配置在浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的左端部、即熔渣4最终聚集的位置。
通过以这种方式构成,浮游物回收装置392无需对投入槽20中的金属熔液3的整个液面进行扫描来捞取熔渣4,仅通过在确定的位置(在图19所示的实施方式中为浮游物回收室25中的金属熔液3的液面的左端部)进行捞取即可高效地回收熔渣4,能够简化浮游物回收装置392的装置结构。
并且,浮游物回收装置392在进行回收熔渣4的作业过程中不会与构成搅拌装置350的其他装置、或者构成熔化炉300的其他部件等发生干涉,因此能够连续地进行回收熔渣4的作业(与其他作业同时并行地进行),有助于提高金属熔液3的质量、有助于回收熔渣4的作业的省力化。
以下,使用图20至图34对作为本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式的熔化炉400、以及使用熔化炉400熔化铝切屑2的熔化方法进行说明。
如图20所示,熔化炉400是通过熔化铝切屑2而生成金属熔液3的装置,具备:主体10、投入槽20、移动磁场产生装置460、以及移动磁场产生装置470。
主体10用于将金属熔液3的温度保持在比凝固温度高的温度。
主体10具备:构造体11、耐火/隔热件12、以及燃烧器13。
构造体11是本发明所涉及的外板的一个实施方式,是组合由金属材料构成的板状的部件(例如钢板)而成的大致长方体的箱状的部件。
耐火/隔热件12是由陶瓷等形成的部件,通过被固定于构造体11的内周面(构成构造体11的板状的部件的内侧的板面)而覆盖构造体11的内周面。
在构造体11的内部形成有由耐火/隔热件12包围的空间即保持室14,在构造体11的后表面下部形成有连通路径15。金属熔液3被贮存于保持室14的下半部。
燃烧器13被设置在构造体11的前方的内周面上部,用于使保持室14的内部的空气、进而使贮存于保持室14的下半部的金属熔液3(与该空气接触的金属熔液3)升温。
投入槽20是熔化炉400中的投入铝切屑2的部分。
投入槽20被固定于主体10的后端部。投入槽20具备底板21以及侧壁22。
底板21是投入槽20中的、从构造体11的后端部向后方延伸设置的俯视呈大致长方形状的板状的部分。
本实施方式的底板21具备外板21a以及耐火件21b。
外板21a是本发明所涉及的外板的一个实施方式,是用于形成底板21的外半部(在本实施方式中为下半部)的部件。本实施方式的外板21a是由金属材料构成的板状的部件(例如钢板)。
耐火件21b是由陶瓷等形成的部件,通过被固定在外板21a的内侧的板面(在本实施方式中为上侧的板面)而覆盖外板21a的内侧的板面。
侧壁22是投入槽20中的、沿着底板21的左端部、后端部以及右端部竖立设置的板状的部分。侧壁22的左前端部以及右前端部分别延伸设置到构造体11的后表面左端部以及后表面右端部。
本实施方式的侧壁22具备:外板22a以及耐火件22b。
外板22a是本发明所涉及的外板的一个实施方式,是用于形成侧壁22的外半部(在侧壁22中的沿着底板21的后端部竖立设置的部分的情况下为后半部)的部件。本实施方式的外板22a是由金属材料构成的板状的部件(例如钢板)。
耐火件22b是由陶瓷等形成的部件,通过被固定于外板22a的内侧的板面(在与侧壁22中的沿着底板21的后端部竖立设置的部分对应的外板22a的情况下为前侧的板面)而覆盖外板22a的内侧的板面。
在投入槽20中,以底板21、侧壁22以及构造体11的后表面包围的空间形成投入室23。金属熔液3贮存在投入室23的下半部。
保持室14与投入室23通过连通路径15连通,金属熔液3能够通过连通路径15在保持室14与投入室23之间移动。
投入槽20的上表面开口,铝切屑2被从该开口部分投入到投入室23。投入到投入室23的铝切屑2与贮存在投入室23的下半部的金属熔液3接触而升温,并在达到熔点以上的温度时熔化。
在本实施方式中,由于金属熔液3贮存在组合内周面被耐火/隔热件12覆盖的构造体11以及投入槽20而成的部件中,因此“内周面被耐火/隔热件12覆盖的构造体11”以及“投入槽20”均相当于本发明所涉及的熔化槽的一个实施方式。
移动磁场产生装置460是本发明所涉及的移动磁场产生装置的一个实施方式,是通过在投入槽20的内部产生沿着后侧的侧壁22(后侧的外板22a)移动的磁场来对投入了铝切屑2的金属熔液3(贮存于投入室23的下半部的金属熔液3)进行搅拌,进而促进铝切屑2的熔化的装置。
如图20所示,移动磁场产生装置460被配置在投入槽20的外部,更详细地说被配置在投入槽20的后方。
移动磁场产生装置460具备:永久磁铁461a、461b、支承部件462、马达463、以及固定部件464。
永久磁铁461a、461b是本发明所涉及的永久磁铁的一个实施方式,如图20以及图21所示,与后侧的侧壁22(后侧的外板22a的外侧的板面)对置。
在本实施方式中,从产生强磁力的观点出发,以钕磁铁构成永久磁铁461a、461b。
在本实施方式中,移动磁场产生装置460具备两个永久磁铁461a、461b,但是本发明并不限定于此,本发明所涉及的移动磁场产生装置所具备的永久磁铁的个数既可为一个,亦可为多个。
支承部件462是本发明所涉及的支承部件的一个实施方式,用于支承永久磁铁461a、461b。
本实施方式的支承部件462是大致圆盘形状的部件。永久磁铁461a、461b被固定在支承部件462的与后侧的侧壁22对置的盘面。
马达463是本发明所涉及的马达的一个实施方式,用于驱动支承部件462旋转、进而驱动被固定于支承部件462的永久磁铁461a、461b旋转。
马达463的旋转轴463a是本发明所涉及的旋转轴的一个实施方式,且被固定于支承部件462。旋转轴463a的轴线与被固定于旋转轴463a的支承部件462的中心线(通过支承部件462的一对盘面的中心的线)共线。
本实施方式的马达463为电气式马达,但是本发明所涉及的马达并不限定于此,例如亦可是由流体压驱动着旋转的马达(例如液压马达、气动马达等)。
固定部件464是用于将马达463固定在位于投入槽20的后方的位置的部件。固定部件464被固定在未图示的构造体等。
当马达463被固定于固定部件464时,马达463的旋转轴463a与后侧的侧壁22(后侧的外板22a的外侧的板面)垂直。并且,当马达463被固定于固定部件464时,支承部件462的盘面与后侧的侧壁22(后侧的外板22a的外侧的板面)平行。
当对马达463供给电力时,旋转轴463a、固定于旋转轴463a的支承部件462、以及固定于支承部件462的永久磁铁461a、461b被驱动着以旋转轴463a为中心一体地旋转(在本实施方式中,永久磁铁461a、461b在后视图中绕逆时针方向旋转)。
结果,在后侧的侧壁22中的与支承部件462的左半部对置的部分所对应的投入槽20的内部产生沿着后侧的侧壁22大致向下移动的磁场,在与支承部件462的右半部对置的部分(即,从向下移动的磁场离开规定距离的位置)所对应的投入槽20的内部产生沿着后侧的侧壁22大致向上移动的磁场。换言之,在投入槽20的内部中的与永久磁铁461a、461b对置的部分产生在后视图中绕逆时针方向移动的磁场。
通过在投入槽20的内部产生沿着侧壁22大致向下移动的磁场,在贮存于投入槽20的金属熔液3中的作用有该磁场的部分产生大致向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
并且,通过在投入槽20的内部产生沿着侧壁22大致向上移动的磁场,在贮存于投入槽20的金属熔液3中的作用有该磁场的部分产生大致向上的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
结果,在金属熔液3中产生以大致与金属熔液3的液面平行的轴(在本实施方式的情况下为马达463的旋转轴463a)为中心循环的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
通过将铝切屑2投入到产生这样的流动的金属熔液3中,铝切屑2乘着金属熔液3的流动(金属熔液流)移动,在产生大致向下的金属熔液3的流动(金属熔液流)的位置潜入到金属熔液3的内部(浸渍于金属熔液3),并从金属熔液3受热而熔化。
并且,通过铝切屑2熔化,铝切屑2熔化的位置附近的金属熔液3的温度降低,但由于利用金属熔液3的流动(金属熔液流)对金属熔液3进行搅拌,因此金属熔液3的温度大致保持均匀。
进一步,通过产生大致向上的金属熔液3的流动(金属熔液流),能够使温度比较高的金属熔液3移动至金属熔液3的投入铝切屑2的液面附近,即便在将铝切屑2大量并且连续地投入到金属熔液3中的情况下,也能够高效地熔化铝切屑2。
移动磁场产生装置470是通过在主体10的内部产生沿着形成构造体11的下表面的板状的部件移动的磁场而对贮存于保持室14的下半部的金属熔液3进行搅拌、从而使金属熔液3的温度均匀的装置。
如图20所示,移动磁场产生装置470被配置在主体10的外部,更详细地说被配置在主体10的下方。
移动磁场产生装置470具备:永久磁铁471a、471b、支承部件472、马达473、以及固定部件474。
永久磁铁471a、471b与形成构造体11的下表面的板状的部件对置。
在本实施方式中,从产生强磁力的观点出发,以钕磁铁构成永久磁铁471a、471b。
支承部件472用于支承永久磁铁471a、471b。
本实施方式的支承部件472是大致圆盘形状的部件。永久磁铁471a、471b被固定在支承部件462的与形成构造体11的下表面的板状部件对置的盘面。
马达473用于驱动支承部件472旋转、进而驱动被固定于支承部件472的永久磁铁471a、471b旋转。
马达473的旋转轴473a被固定于支承部件472。旋转轴473a的轴线与被固定于旋转轴473a的支承部件472的中心线(通过支承部件472的一对盘面的中心的线)共线。
固定部件474是用于将马达473固定在位于形成构造体11的下表面的板状部件的下方的位置的部件。固定部件474被固定在未图示的构造体等。
当马达473被固定于固定部件474时,马达473的旋转轴473a与形成构造体11的下表面的板状的部件的下侧的板面垂直。并且,当马达473被固定于固定部件474时,支承部件472的盘面与形成构造体11的下表面的板状的部件的下侧的板面平行。
当对马达473供给电力时,旋转轴473a、固定于旋转轴473a的支承部件472、以及固定于支承部件472的永久磁铁471a、471b被驱动着以旋转轴473a为中心一体地旋转(在本实施方式中,永久磁铁471a、471b在仰视图中绕逆时针方向旋转)。
结果,在主体10的内部的与永久磁铁471a、471b对置的部分产生在仰视图中绕逆时针方向移动的磁场,在金属熔液3中产生以大致与金属熔液3的液面垂直的轴(在本实施方式的情况下为马达473的旋转轴473a)为中心循环的涡流状的金属熔液3的流动(金属熔液流)。
因此,金属熔液3在主体10的内部(保持室14)被搅拌,金属熔液3中的被燃烧器13加热的部分与其他部分混合,金属熔液3的温度大体均匀。
以下,使用图20至图22对被固定于支承部件462的永久磁铁461a、461b的配置,永久磁铁461a、461b的极性、以及通过永久磁铁461a、461b的旋转而在后侧的外板22a诱发的感应电流C进行说明。
如图20至图22所示,永久磁铁461a、461b在与后侧的侧壁22(后侧的外板22a的外侧的板面)对置的支承部件462的盘面中夹着该盘面的中心被固定在从该盘面的中心离开相等距离的位置。
如图22所示,永久磁铁461a的前表面(与后侧的外板22a的外侧的板面对置的面)被磁化为N极,永久磁铁461a的后表面(与支承部件462的盘面抵接的面)被磁化为S极。
并且,永久磁铁461b的前表面(与后侧的外板22a的外侧的板面对置的面)被磁化为S极,永久磁铁461b的后表面(与支承部件462的盘面抵接的面)被磁化为N极。
因此,从旋转轴463a的轴线方向(在本实施方式中为前后方向)观察,永久磁铁461a的N极以及永久磁铁461b的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
如图23所示,在永久磁铁461a、461b的周围形成有:从永久磁铁461a的前表面的N极朝向永久磁铁461b的前表面的S极的磁场、以及从永久磁铁461b的后表面的N极朝向永久磁铁461a的后表面的S极的磁场(参照图23中的黑箭头)。
因此,当配置有永久磁铁461a、461b的支承部件462旋转时,根据右手定则,会在配置于由这些磁场所包围的空间中的金属材料即后侧的外板22a上诱发感应电流C。
如图34所示,假设在后侧的外板22a为仅由金属材料形成的板状的部件的情况下,当配置有永久磁铁461a、461b的支承部件462旋转时,将在后侧的外板22a上沿着与外板22a的板面平行并且与连结永久磁铁461a、461b而成的线30垂直的方向流过感应电流C,外板22a借助外板22a的电阻而发热,外板22a的温度上升。
并且,如图34中的(a)以及(b)所示,虽然感应电流C流动的方向会伴随着配置有永久磁铁461a、461b的支承部件462的旋转而变化,但在后侧的外板22a中,在由永久磁铁461a、461b夹着的位置、即与支承部件462的旋转中心(旋转轴463a)对置的位置(以下称作“外板22a的中心位置”)始终流过有感应电流C。
因此,外板22a的中心位置的发热量比周围的发热量更大,外板22a的中心位置的温度比周围的温度更高。
如图24以及图25所示,在本实施方式中,通过在后侧的外板22a的外侧的板面中与永久磁铁461a、461b对置的部分(更严格来说,是后侧的外板22a的外侧的板面中的从旋转轴463a的轴线方向观察由永久磁铁461a、461b的旋转轨迹包围的部分,相当于图25中以双点划线包围的部分)形成电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485,减轻如图34所示那样的“因感应电流C始终流过(集中于)外板22a的中心位置而导致的后侧的外板22a的发热(异常过热)”。
以下,使用图24以及图25对电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的详细结构进行说明。
电阻槽481是本发明所涉及的电阻带的一个实施方式。
本实施方式的电阻槽481是从后侧的外板22a的内侧的板面(前侧的板面)贯通到外侧的板面(后侧的板面)的槽。
在外板22a中形成有电阻槽481的部分实质上是空洞,因此电阻槽481中通常填充有空气。
因此,电阻槽481(严格来说为外板22a中的形成有电阻槽481的部分)的电阻比由金属材料形成的外板22a的其他部分(外板22a中的未形成电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的部分)的电阻更大。
如图25所示,电阻槽481的中途部(在本实施方式中为电阻槽481的中央部)被配置在外板22a的中心位置。
并且,电阻槽481的两端部被配置在从外板22a的中心位置离开的位置(在本实施方式中为后侧的外板22a的外侧的板面中的从旋转轴463a的轴线方向观察由永久磁铁461a、461b的旋转轨迹包围的部分的左端部以及右端部)。
因此,在本实施方式中,电阻槽481具有通过外板22a的中心位置而向左右延伸的形状。
并且,如图25所示,电阻槽481具有中途无断开处的形状,即从电阻槽481的左端部经过中央部直到右端部都相连的形状。
副电阻槽482、483、484、485是本发明所涉及的副电阻带的一个实施方式。
本实施方式的副电阻槽482、483、484、485都是从后侧的外板22a的内侧的板面(前侧的板面)贯通到外侧的板面(后侧的板面)的槽。
由于外板22a中形成有电阻槽481的部分实质上是空洞,因此在副电阻槽482、483、484、485中通常填充有空气。
因此,副电阻槽482、483、484、485(严格来说,外板22a中形成有副电阻槽482、483、484、485的部分)的电阻比由金属材料形成的外板22a的其他部分(外板22a中未形成电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的部分)的电阻更大。
如图25所示,副电阻槽482在后侧的外板22a中被配置在与永久磁铁461a、461b对置的部分中的比电阻槽481高规定的距离的位置。
副电阻槽483在后侧的外板22a中被配置在与永久磁铁461a、461b对置的部分中的比副电阻槽482高规定的距离的位置。
副电阻槽484在后侧的外板22a中被配置在与永久磁铁461a、461b对置的部分中的比电阻槽481低规定的距离的位置。
副电阻槽485在后侧的外板22a中被配置在与永久磁铁461a、461b对置的部分中的比副电阻槽484低规定的距离的位置。
在本实施方式中,副电阻槽482、483、484、485均具有向左右较长地延伸的形状,副电阻槽482、副电阻槽483、副电阻槽484、以及副电阻槽485均被从电阻槽481分离(电阻槽481、副电阻槽482、副电阻槽483、副电阻槽484、以及副电阻槽485相互不相连)。
以下,使用图25对电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485减轻后侧的外板22a的发热(异常过热)的原理进行说明。
后侧的外板22a中的与永久磁铁461a、461b对置的部分由电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485划分为“比副电阻槽483还靠上方的部分”、“由副电阻槽483以及副电阻槽482夹着的部分”、“由副电阻槽482以及电阻槽481夹着的部分”、“由电阻槽481以及副电阻槽484夹着的部分”、“由副电阻槽484以及副电阻槽485夹着的部分”、以及“比副电阻槽485还靠下方的部分”共计6个部分。
电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485具有比构成后侧的外板22a的金属材料还大的电阻,因此阻碍电流跨越上述六个相邻部分而流动(或者,跨越相邻部分而流动的电流值变小)。
因此,当配置有永久磁铁461a、461b的支承部件462如图25所示与形成有电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的后侧的外板22a对置并旋转时,在由电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485划分的每一部分都会诱发感应电流C、C…,因此,各感应电流C的电流值比感应电流C从由永久磁铁461a、461b的旋转轨迹包围的部分的一端侧到另一端侧通过外板22a的中心位置连续流动的情况(参照图34)下的电流值小。
并且,由于电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485阻碍电流跨越相邻部分而流动,因此,在由电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485划分的每一部分诱发并且朝向外板22a的中心位置流动的感应电流C在到达电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的附近的时刻改变其方向,并沿着电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的长边方向(在本实施方式中为左右方向)流动。
因此,避免了感应电流C集中在外板22a的中心位置,减轻了外板22a的中心位置处的发热。
以下,使用图26至图30对表示电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485减轻后侧的外板22a的发热(异常过热)的实验的结果进行说明。
如图26的(a)至(e)所示,当进行实验时,准备所形成的槽的形态(槽的数目、长度、配置等)不同的五种外板22a。
在图26的(a)所示的外板22a的外侧的板面中,在与永久磁铁461a、461b对置的部分(图26的(a)中以双点划线包围的部分)未形成任何槽。
在图26的(b)所示的外板22a的外侧的板面中,在与永久磁铁461a、461b对置的部分(图26的(b)中以双点划线包围的部分)形成有多个槽486、486…、多个槽487、487…、多个槽488、488…、以及多个槽489、489…。
多个槽486、486…隔开规定的间隔配置在以外板22a的中心位置为中心的圆的圆周上。多个槽486、486…相互独立(相邻的槽486、486并不相连)。
多个槽487、487…隔开规定的间隔配置在以外板22a的中心位置为中心并且具有比与多个槽486、486…对应的圆的直径更大直径的圆的圆周上。多个槽487、487…相互独立。
多个槽488、488…隔开规定的间隔配置在以外板22a的中心位置为中心并且具有比与多个槽487、487…对应的圆的直径更大直径的圆的圆周上。多个槽488、488…相互独立。
多个槽499、499…隔开规定的间隔配置在以外板22a的中心位置为中心并且具有比与多个槽488、488…对应的圆的直径更大直径的圆的圆周上。多个槽489、489…相互独立。
在图26的(c)所示的外板22a的外侧的板面中,在与永久磁铁461a、461b对置的部分(图26的(c)中以双点划线包围的部分)形成有两个槽490、491。
两个槽490、491为沿左右延伸的形状的槽,且夹着外板22a的中心位置隔开规定的间隔配置。
在图26的(d)所示的外板22a的外侧的板面中,在与永久磁铁461a、461b对置的部分(图26的(d)中以双点划线包围的部分)形成有电阻槽481。
在图26的(e)所示的外板22a的外侧的板面中,在与永久磁铁461a、461b对置的部分(图26的(e)中以双点划线包围的部分)形成有电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485。
图26的(e)所示的电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485与图20至图25所示的熔化炉400(本发明所涉及的熔化装置的第四实施方式)对应。
图26的(a)、(b)以及(c)相当于“比较例(并不是本发明的一个实施方式)”。图26的(d)以及(e)相当于“本发明的一个实施方式”。
将图20至图25所示的熔化炉400的投入槽20的外板22a依次更换成图26的(a)至(e)所示的外板22a,并针对各个情况测定熔化铝切屑2时的外板22a的温度。
更详细地说,通过在图26的(a)以及(e)所示的从外板22a的中心位置到与永久磁铁461a、461b对置的部分的上端部的总计五个部位(参照图26的(a)以及(e)中的(i)~(v))设置温度传感器(热电偶)来测定各外板22a的温度。
并且,通过在图26的(b)、(c)以及(d)所示的外板22a的中心位置(参照图26的(b)、(c)以及(d)中的(i))设置温度传感器(热电偶)来测定各外板22a的温度。
图27示出图26的(a)至(e)的外板22a的中心位置的上升温度。在此,“外板22a的中心位置的上升温度”是指,测定开始时(配置有永久磁铁461a、461b的支承部件462开始旋转的时刻)外板22a的中心位置的温度的测定值(T1)与温度饱和时(外板22a的温度达到恒定的时刻)外板22a的中心位置的温度的测定值(T2)之差(=T2-T1)。
如图27所示,相当于本发明的一个实施方式的图26的(d)以及(e)的外板22a的中心位置的上升温度比相当于比较例的图26的(a)、(b)以及(c)的外板22a的中心位置的上升温度更小。
因此,可见电阻槽481、以及组合电阻槽481和副电阻槽482、483、484、485而成的结构有助于减轻外板22a的中心位置的温度上升。
如图27所示,图26的(b)的外板22a的中心位置的上升温度比图26的(a)的外板22a的中心位置的上升温度稍小。
因此,可见即便是与电阻槽481不同的形态的槽(电阻带),也能够多少地减轻外板22a的中心位置的温度上升。
但是,图26的(c)的外板22a的中心位置的上升温度比图26的(a)的外板22a的中心位置的上升温度还大很多。
槽490、491实质上相当于省略了电阻槽481中的与外板22a的中心位置对应的部分的槽(将电阻槽481在其中途部分割为两个部分)。
在槽490、491的情况下,不仅向外板22a的中心位置笔直地流动过来的感应电流会到达外板22a的中心位置,连流过与该感应电流离开的位置的感应电流也沿着槽490、491改变方向而到达外板22a的中心位置,并通过槽490、491之间流动至外板22a的外侧的板面中由槽490、491划分的两个部分中的相反侧的部分,因此流过外板22a的中心位置的感应电流(的电流值)反而变大。
通过对图26的(a)、(c)以及(d)中的外板22a的中心位置的上升温度进行比较,可见在减轻外板22a的中心位置的温度上升的方面,电阻槽481的中途部被配置于外板22a的中心位置的情况、以及电阻槽481在中途未被切断(未被分割)的情况是有效的。
如图27所示,图26的(e)的外板22a的中心位置的上升温度比图26的(d)的外板22a的中心位置的上升温度还小。
因此,可见在减轻外板22a的中心位置的温度上升的方面,组合电阻槽481与副电阻槽482、483、484、485的情况是有效的。
图28示出图26的(a)以及(e)的各图中的(i)~(v)处的外板22a的上升温度。
如图28所示,在与图26的(a)对应的外板22a的情况下,外板22a的中心位置(i)的上升温度大,越远离外板22a的中心位置(i)则上升温度越小。
另一方面,在与图26的(e)对应的外板22a的情况下,(i)~(v)的上升温度全部几乎相同。
因此,可见通过组合电阻槽481与副电阻槽482、483、484、485,防止了感应电流集中在外板22a的中心位置,进而抑制了外板22a的中心位置的温度上升。
并且,如图28所示,与图26的(e)对应的外板22a的上升温度整体上比与图26的(a)对应的外板22a的上升温度还小。
因此,可见通过组合电阻槽481与副电阻槽482、483、484、485,在由电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485划分的每一部分诱发感应电流,各感应电流(的电流值)变小。
图29示出图26的(a)以及(e)的(i)处的外板22a的温度的上升幅度。
在此,“外板22a的温度的上升幅度”是指,测定开始时的外板22a的中心位置的温度(T3)与经过时间的外板22a的中心位置的温度(T4)之差(=T4-T3)。
如图29所示,图26的(e)的(i)处的外板22a的温度的上升幅度比图26的(a)的(i)处的外板22a的温度的上升幅度小。
并且,图26的(e)的(i)处的外板22a的温度的上升幅度达到恒定所需的时间比图26的(a)的(i)处的外板22a的温度的上升幅度到达恒定所需的时间短。
图30是对驱动具备与图26的(a)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463旋转时的消耗电力与驱动具备与图26的(e)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463旋转时的消耗电力进行比较的图。
另外,具备与图26的(a)以及(e)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463的旋转速度(转速)相同。
如图30所示,驱动具备与图26的(e)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463旋转时的消耗电力比驱动具备与图26的(a)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463旋转时的消耗电力小大约十分之三。
由于驱动马达463旋转时的消耗电力的一部分被用作在外板22a诱发感应电流的能量,因此,由于在图26的(e)的外板22a中诱发的感应电流(的电流值)比在图26的(a)的外板22a中诱发的感应电流(的电流值)更小,因此认为驱动具备与图26的(e)对应的外板22a的熔化炉400中的马达463旋转时的消耗电力变小。
如上所述,熔化炉400具备:投入槽20,其具有由金属材料构成的外板22a以及覆盖外板22a的内侧的板面的耐火件22b;以及移动磁场产生装置460,其被配置于投入槽20的外板22a的外部,通过在投入槽20的内部产生沿着外板22a移动的磁场而对贮存于投入槽20的金属熔液3进行搅拌,该熔化炉400是通过向贮存于投入槽20的金属熔液3投入铝切屑2来熔化铝切屑2的装置,其中,移动磁场产生装置460具备:与投入槽20的外板22a对置的永久磁铁461a、461b;用于支承永久磁铁461a、461b的支承部件462;以及用于驱动着支承部件462以与外板22a的外侧的板面垂直的旋转轴463a为中心旋转的马达463,在投入槽20的外板22a中、在与永久磁铁461a、461b对置的部分形成有具有比构成投入槽20的外板22a的金属材料的电阻更大的电阻的电阻槽481,电阻槽481的中途部在投入槽20的外板22a中被配置在与旋转轴463a对置的位置,电阻槽481的两端部在投入槽20的外板22a中被配置在从与旋转轴463a对置的位置离开的位置(在本实施方式中为投入槽20的外板22a中的与永久磁铁461a、461b对置的部分的左端部以及右端部)。
并且,从旋转轴463a的轴线方向观察,永久磁铁461a的N极以及永久磁铁461b的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
通过以这种方式构成,能够防止在外板22a诱发的感应电流C在投入槽20的外板22a中集中在与旋转轴463a对置的位置,进而能够减轻投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升。
并且,抑制了投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升,能够使马达463的旋转速度上升相应的量,进而能够增大铝切屑2的熔化效率(单位时间内可熔化的铝切屑2的重量)。
进一步,通过减轻投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升,还具有下述优点:能够防止外板22a变形、无需设置为了防止外板22a的变形而所需要的外板22a的冷却设备等(参照日本特开2008-164249号公报)。
另外,能够减小在外板22a诱发的感应电流C,进而能够减小搅拌金属熔液3所需的能量(在本实施方式中为马达463的消耗电力)。并且,通过减小该能量,能够削减铝切屑2的熔化所耗费的成本。
并且,熔化炉400采用形成于投入槽20的外板22a的槽即电阻槽481作为电阻带。
通过以这种方式构成,具有以下的优点。
即,能够通过对投入槽20的外板22a实施切削加工容易地形成电阻槽481,容易应用到现有的熔化装置等中。
并且,由于电阻槽481的内部实质上为空洞,因此外板22a因温度上升而膨胀时的形变能在电阻槽481中得到缓冲,能够防止外板22a的变形。
并且,在熔化炉400的投入槽20的外板22a中、在与永久磁铁461a、461b对置的部分形成有副电阻槽482、483、484、485,这些副电阻槽具有比构成投入槽20的外板22a的金属材料的电阻更大的电阻、并且从电阻槽481分离配置。
通过以这种方式构成,能够进一步减小在外板22a诱发的感应电流C,能够防止其在投入槽20的外板22a中集中在与旋转轴463a对置的位置。
并且,熔化炉400采用形成于投入槽20的外板22a的槽即副电阻槽482、483、484、485作为副电阻带。
通过以这种方式构成,具有以下的优点。
即,能够通过对投入槽20的外板22a实施切削加工容易地形成副电阻槽482、483、484、485,容易应用到现有的熔化装置等。
并且,由于副电阻槽482、483、484、485的内部实质上为空洞,因此外板22a因温度上升而膨胀时的形变能够在副电阻槽482、483、484、485中得到缓冲,能够防止外板22a的变形。
如上所述,使用熔化炉400的铝切屑2的熔化方法是使用熔化炉400的熔化方法,该熔化炉400具备:投入槽20,其具有由金属材料构成的外板22a以及覆盖外板22a的内侧的板面的耐火件22b;以及移动磁场产生装置460,其被配置于投入槽20的外板22a的外部,通过在投入槽20的内部产生沿着外板22a移动的磁场而对贮存于投入槽20的金属熔液3进行搅拌,该熔化炉400是通过向贮存于投入槽20的金属熔液3投入铝切屑2来熔化铝切屑2的装置,其中,移动磁场产生装置460具备:与投入槽20的外板22a对置的永久磁铁461a、461b;用于支承永久磁铁461a、461b的支承部件462;以及用于驱动着支承部件462以与外板22a的外侧的板面垂直的旋转轴463a为中心旋转的马达463,在投入槽20的外板22a中、在与永久磁铁461a、461b对置的部分形成有具有比构成投入槽20的外板22a的金属材料的电阻更大的电阻的电阻槽481,电阻槽481的中途部在投入槽20的外板22a中被设置在与旋转轴463a对置的位置,电阻槽481的两端部在投入槽20的外板22a中被配置在从与旋转轴463a对置的位置离开的位置(在本实施方式中为投入槽20的外板22a中的与永久磁铁461a、461b对置的部分的左端部以及右端部),并且,从旋转轴463a的轴线方向观察,永久磁铁461a的N极以及永久磁铁461b的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
通过以这种方式构成,能够防止在外板22a诱发的感应电流C在投入槽20的外板22a中集中在与旋转轴463a对置的位置,进而能够减轻在投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升。
并且,抑制了投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升,能够使马达463的旋转速度上升相应的量,进而能够增大铝切屑2的熔化效率(单位时间内可熔化的铝切屑2的重量)。
进一步,通过减轻投入槽20的外板22a中的与旋转轴463a对置的位置的温度上升,还具有下述优点:能够防止外板22a变形、无需设置为了防止外板22a的变形而所需要的外板22a的冷却设备等(参照日本特开2008-164249号公报)。
另外,能够减小在外板22a诱发的感应电流C,进而能够减小搅拌金属熔液3所需的能量(在本实施方式中为马达463的消耗电力)。并且,通过减小该能量,能够削减铝切屑2的熔化所耗费的成本。
并且,对于使用熔化炉400的铝切屑2的熔化方法,采用形成于投入槽20的外板22a的槽即电阻槽481作为电阻带。
通过以这种方式构成,具有以下的优点。
即,能够通过对投入槽20的外板22a实施切削加工容易地形成电阻槽481,容易应用到现有的熔化装置等中。
并且,由于电阻槽481的内部实质上为空洞,因此外板22a因温度上升而膨胀时的形变能在电阻槽481中得到缓冲,能够防止外板22a的变形。
并且,在熔化炉400的投入槽20的外板22a中、在与永久磁铁461a、461b对置的部分形成有副电阻槽482、483、484、485,这些副电阻槽具有比构成投入槽20的外板22a的金属材料的电阻更大的电阻、并且从电阻槽481分离配置。
通过以这种方式构成,能够进一步减小在外板22a诱发的感应电流C,能够防止其在投入槽20的外板22a中集中在与旋转轴463a对置的位置。
并且,对于使用熔化炉400的铝切屑2的熔化方法,采用形成于投入槽20的外板22a的槽即副电阻槽482、483、484、485作为副电阻带。
通过以这种方式构成,具有以下的优点。
即,能够通过对投入槽20的外板22a实施切削加工容易地形成副电阻槽482、483、484、485,容易应用到现有的熔化装置等。
并且,由于副电阻槽482、483、484、485的内部实质上为空洞,因此外板22a因温度上升而膨胀时的形变能够在副电阻槽482、483、484、485中得到缓冲,能够防止外板22a的变形。
在本实施方式中,在投入槽20的外板22a作为电阻带和副电阻带而形成电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485,但是,关于这些槽的宽度、长度及数目等,能够在考虑(1)作为构造体的外板22a的强度、(2)这些槽的施工性(形成的容易度)、(3)搅拌性能(磁场相对于投入槽20的外板22a的内侧的穿透性)等的基础上适当变更。
在本实施方式中,作为电阻带和副电阻带在投入槽20的外板22a形成电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485,但是,本发明所涉及的电阻带以及副电阻带并不限定于此。
作为本发明所涉及的电阻带以及副电阻带的其它的实施方式,可列举出如下的情况:对外板的规定的部分实施热处理(例如焊接)或表面处理(例如喷丸处理)而在实施了这些处理的部分与其周围的部分之间改变作为金属材料的组织(晶粒直径、析出物的分布、位错密度等),由此使实施了这些处理的部分的电阻比其周围的部分的电阻更大的情况;在外板的规定的部分埋入电阻比构成该外板的金属材料的电阻更大的不同种类的材料(包括金属、非金属)的情况;以及通过针对每一部位变更外板的厚度来改变每一部位的电阻的情况;等等。
本实施方式的电阻槽481具有通过外板22a的中心位置朝左右延伸的形状,但是,本发明所涉及的电阻带的形状并不限定于此。
例如,亦可如图31的(a)所示的电阻槽492那样形成为通过外板22a的中心位置(与支承部件462的旋转中心(旋转轴463a)对置的位置)而朝上下延伸的形状。
并且,亦可如图31的(b)所示的电阻槽493那样形成为在外板22a的中心位置弯折的形状。
并且,亦可如图31的(c)所示的电阻槽494那样形成为通过外板22a的中心位置、且在与外板22a的中心位置不同的位置弯折的形状。
并且,亦可如图31的(d)所示的电阻槽495那样形成为以外板22a的中心位置为中心朝不同的三个方向延伸的形状。
并且,亦可如图31的(e)所示的电阻槽496那样形成为以外板22a的中心位置为中心朝不同的四个方向延伸的形状(或者是两条槽在外板22a的中心位置交叉的形状)。
并且,亦可如图31的(f)所示的电阻槽497那样形成为以外板22a的中心位置为中心朝不同的六个方向延伸的形状(或者是三条槽在外板22a的中心位置交叉的形状)。
图31的(a)至(f)所示的槽(电阻槽493、494、495、496、497)满足下述条件:槽的中途部在投入槽20的外板22a中被配置在与旋转轴463a对置的位置、以及槽的端部在投入槽20的外板22a中被配置在从与旋转轴463a对置的位置离开的位置。
如图32所示,亦可在外板22a形成加强用肋22c、22c…。
通过以这种方式构成,即便是在外板22a形成有电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485的情况下,也能保持外板22a的强度。
在本实施方式中,两个永久磁铁461a、461b由支承部件462支承,但是,本发明的永久磁铁的个数以及配置并不限定于此。
例如,如图33的(a)所示,亦可将一端部被磁化为N极且另一端部被磁化为S极的一个永久磁铁465,以从旋转轴463a的轴线方向观察支承部件462的旋转中心(与旋转轴463a对应的部分)被永久磁铁465的一端部(N极)与另一端部(S极)夹着的方式固定于支承部件462。
在该情况下,从旋转轴463a的轴线方向(在本实施方式中为前后方向)观察,永久磁铁465的N极以及永久磁铁465的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
并且,如图33的(b)所示,亦可将永久磁铁466a、466b、466c、466d固定在从与外板22a对置的支承部件462的盘面的中心离开相等距离并且依次错开90°相位的位置。
在此,永久磁铁466a的前表面被磁化为N极,永久磁铁466a的后表面被磁化为S极。永久磁铁466b的前表面被磁化为N极,永久磁铁466b的后表面被磁化为S极。永久磁铁466c的前表面被磁化为S极,永久磁铁466c的后表面被磁化为N极。永久磁铁466d的前表面被磁化为S极,永久磁铁466d的后表面被磁化为N极。
因此,从旋转轴463a的轴线方向观察,永久磁铁466a的N极以及永久磁铁466c的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
并且,从旋转轴463a的轴线方向观察,永久磁铁466b的N极以及永久磁铁466d的S极被配置在以旋转轴463a为中心相互错开180°相位的位置。
在图33的(a)以及(b)所示的情况下,会在与支承部件462对置的外板22a诱发通过外板22a的中心位置的感应电流。
在本实施方式中,在与移动磁场产生装置460对置的后侧的外板22a形成有电阻槽481以及副电阻槽482、483、484、485,但亦可在形成与移动磁场产生装置470对置的构造体11的下表面的板状的部件形成有同样的电阻槽(电阻带)以及副电阻槽(副电阻带)。
在该情况下,能够防止因移动磁场产生装置470的永久磁铁471a、471b的旋转而在形成构造体11的下表面的板状的部件产生的感应电流集中于与旋转轴473a对置的位置,进而能够抑制形成构造体11的下表面的板状的部件中的与旋转轴473a对置的位置的温度上升。
本实施方式的移动磁场产生装置460、470是利用永久磁铁产生移动磁场的装置,但是,即便是电磁式的移动磁场产生装置,在磁场以规定的中心点为中心呈圆弧状地移动,并且夹着该中心点而呈现出相反的极性的情况下,通过如本实施方式那样在与电磁式的移动磁场产生装置对置的外板形成电阻槽和副电阻带,能够防止在该外板诱发的感应电流集中在该外板中的与该中心点对置的位置。
在日本特开平7-126766号公报以及日本实开平7-28957号公报中公开了通过使卷绕在金属制坩埚的外周面的高频感应线圈中流过高频的交流电流而使得收容在该坩埚中的被熔化物熔化的装置,虽然公开了通过在坩埚上形成多个纵向的狭缝来抑制在坩埚产生的涡电流的主旨,但与本发明极大不同。
这是由于:本发明的目的在于抑制由以与外板垂直的轴为中心旋转并移动的磁场所诱发的感应电流,诱发感应电流的对象物的形状以及磁场的产生方式、进而诱发的感应电流的动作(流动方向以及其变化的方式)也完全不同。
虽然日本特开平6-176916号公报中公开了通过在整磁板的表面形成电阻大的层来抑制在整磁板的表面产生的涡电流,但与本发明极大不同。
这是由于:本发明中,在诱发感应电流的外板形成电阻高的部分(电阻带、副电阻带)与电阻低的部分(其他部分),利用电阻高的部分改变感应电流流动的方向,由此防止感应电流集中在局部(外板的中心位置),其机构以及目的不同。
标号说明:
2铝切屑(被熔化物)
3金属熔液
10主体(熔化槽的一部分)
20投入槽(熔化槽的一部分)
22侧壁
150搅拌装置(第一实施方式)
160移动磁场产生装置(第一实施方式)
Claims (31)
1.一种搅拌装置,通过对投入有被熔化物的金属熔液进行搅拌来促进所述被熔化物的熔化,所述搅拌装置的特征在于,
所述搅拌装置具备移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在贮存所述金属熔液的熔化槽的外部,在所述熔化槽的内部产生沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场。
2.根据权利要求1所述的搅拌装置,其特征在于,
所述移动磁场产生装置在所述熔化槽的内部,且在从所述向下移动的磁场离开规定距离的位置产生沿着所述熔化槽的侧壁向上移动的磁场。
3.根据权利要求1或2所述的搅拌装置,其特征在于,
所述移动磁场产生装置具备:
永久磁铁,该永久磁铁与所述熔化槽的侧壁对置;
支承部件,该支承部件支承所述永久磁铁;以及
马达,该马达驱动所述支承部件旋转。
4.根据权利要求3所述的搅拌装置,其特征在于,
所述马达的旋转轴被配置在比所述金属熔液的液面低规定距离的位置。
5.根据权利要求3所述的搅拌装置,其特征在于,
所述移动磁场产生装置具备:
液面位置检测装置,该液面位置检测装置检测所述金属熔液的液面的位置;
升降装置,该升降装置对所述马达进行支承,使其能够上升及下降;以及
控制装置,该控制装置根据由所述液面位置检测装置检测出的所述金属熔液的液面的位置对所述升降装置发送用于使所述马达上升或者下降的信号,由此对所述马达相对于所述金属熔液的液面的在上下方向的相对位置进行控制。
6.根据权利要求5所述的搅拌装置,其特征在于,
所述控制装置对所述升降装置发送用于使所述马达上升或者下降的信号,以将所述马达的旋转轴的位置保持在比由所述液面位置检测装置检测出的所述金属熔液的液面的位置低规定距离的位置。
7.根据权利要求1或2所述的搅拌装置,其特征在于,
所述移动磁场产生装置具备:
多个电磁线圈,所述多个电磁线圈沿着所述熔化槽的侧壁配置;以及
电力供给装置,该电力供给装置对所述多个电磁线圈依次供给电力。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的搅拌装置,其特征在于,
所述搅拌装置具备第一金属熔液整流部件,该第一金属熔液整流部件被配置在所述熔化槽的内部、并且被配置在与由所述移动磁场产生装置产生的沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场对应的位置,该第一金属熔液整流部件具有与所述熔化槽的侧壁以及水平面垂直的第一金属熔液整流面。
9.根据权利要求8所述的搅拌装置,其特征在于,
所述第一金属熔液整流面具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的搅拌装置,其特征在于,
所述搅拌装置具备第二金属熔液整流部件,该第二金属熔液整流部件被配置在所述熔化槽的内部、并且被配置在夹着所述熔化槽的侧壁位于所述移动磁场产生装置的相反侧的位置,该第二金属熔液整流部件具有与所述熔化槽的侧壁平行的第二金属熔液整流面。
11.一种熔化装置,通过向贮存于熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化所述被熔化物,所述熔化装置的特征在于,
所述熔化装置具备权利要求1至权利要求10中任意一项所述的搅拌装置。
12.一种熔化方法,其特征在于,所述熔化方法具备:
投入工序,将被熔化物投入到贮存于熔化槽的金属熔液中;以及
搅拌工序,通过在所述熔化槽的内部产生沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场来搅拌所述金属熔液。
13.根据权利要求12所述的熔化方法,其特征在于,
在所述搅拌工序中,在所述熔化槽的内部,且在从所述向下移动的磁场离开规定距离的位置产生沿着所述熔化槽的侧壁向上移动的磁场。
14.根据权利要求12或13所述的熔化方法,其特征在于,
在所述搅拌工序中,通过使用移动磁场产生装置来产生沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场,
所述移动磁场产生装置具备:
永久磁铁,该永久磁铁与所述熔化槽的侧壁对置;
支承部件,该支承部件支承所述永久磁铁;以及
马达,该马达驱动所述支承部件旋转,
并且,所述移动磁场产生装置被配置在所述熔化槽的外部。
15.根据权利要求12或13所述的熔化方法,其特征在于,
在所述搅拌工序中,通过使用移动磁场产生装置来产生沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场,
所述移动磁场产生装置具备:
多个电磁线圈,所述多个电磁线圈沿着所述熔化槽的侧壁配置;以及
电力供给装置,该电力供给装置对所述多个电磁线圈依次供给电力,
并且,所述移动磁场产生装置被配置在所述熔化槽的外部。
16.根据权利要求12至15中任意一项所述的熔化方法,其特征在于,
在所述搅拌工序中,将第一金属熔液整流部件配置在所述熔化槽的内部、并且配置在与沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场对应的位置,所述第一金属熔液整流部件具有与所述熔化槽的侧壁以及水平面垂直的第一金属熔液整流面。
17.根据权利要求16所述的熔化方法,其特征在于,
所述第一金属熔液整流面具有在俯视图中呈中央部凹陷的形状。
18.根据权利要求12至17中任意一项所述的熔化方法,其特征在于,
在所述搅拌工序中,将第二金属熔液整流部件配置在所述熔化槽的内部、并且配置在夹着所述熔化槽的侧壁位于所述移动磁场产生装置的相反侧的位置,所述第二金属熔液整流部件具有与所述熔化槽的侧壁平行的第二金属熔液整流面。
19.一种搅拌装置,通过对投入有被熔化物的金属熔液进行搅拌来促进所述被熔化物的熔化,所述搅拌装置的特征在于,
所述搅拌装置具备:
移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在贮存所述金属熔液的熔化槽的外部,在所述熔化槽的内部产生沿着所述熔化槽的侧壁向下移动的磁场;以及
投入/浮游分隔部件,该投入/浮游分隔部件被配置在所述熔化槽的内部,将所述熔化槽的内部的空间划分成在下部相互连通的两个空间,
将由所述投入/浮游分隔部件划分的两个空间中的靠近所述移动磁场产生装置的空间作为投入/熔化室、即所述熔化槽中用于将所述被熔化物投入到所述金属熔液的空间,将由所述投入/浮游分隔部件划分的两个空间中的远离所述移动磁场产生装置的空间作为浮游物回收室、即用于回收通过所述被熔化物的熔化而产生的浮游物的空间。
20.根据权利要求19所述的搅拌装置,其特征在于,
所述搅拌装置具备浮游/金属熔液分隔部件,该浮游/金属熔液分隔部件被配置在所述熔化槽的内部、并且被配置在比所述投入/浮游分隔部件更远离所述移动磁场产生装置的位置,该浮游/金属熔液分隔部件将所述熔化槽的内部的空间中的比所述投入/浮游分隔部件更远离所述移动磁场产生装置的部分划分成在下部相互连通的两个空间,
将由所述浮游/金属熔液分隔部件划分的两个空间中的靠近所述移动磁场产生装置的空间作为所述浮游物回收室,将由所述浮游/金属熔液分隔部件划分的两个空间中的远离所述移动磁场产生装置的空间作为金属熔液回收室、即用于从所述熔化槽回收所述金属熔液的空间。
21.一种熔化装置,通过向贮存于熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化所述被熔化物,所述熔化装置的特征在于,
所述熔化装置具备权利要求19或者权利要求20所述的搅拌装置。
22.一种熔化装置,
所述熔化装置具备:
熔化槽,该熔化槽具有由金属材料构成的外板以及覆盖所述外板的内侧的板面的耐火件;以及
移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在所述熔化槽的外板的外部,通过在所述熔化槽的内部产生沿着所述外板移动的磁场来搅拌贮存于所述熔化槽的金属熔液,
所述熔化装置通过向贮存于所述熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化所述被熔化物,
所述熔化装置的特征在于,
所述移动磁场产生装置具备:
永久磁铁,该永久磁铁与所述熔化槽的外板对置;
支承部件,该支承部件支承所述永久磁铁;以及
马达,该马达驱动所述支承部件以垂直于所述外板的外侧的板面的旋转轴为中心旋转,
在所述熔化槽的外板中的与所述永久磁铁对置的部分形成有电阻带,该电阻带具有比构成所述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,
所述电阻带的中途部被配置在所述熔化槽的外板中的与所述旋转轴对置的位置,
所述电阻带的端部被配置在所述熔化槽的外板中的从与所述旋转轴对置的位置离开的位置。
23.根据权利要求22所述的熔化装置,其特征在于,
从所述旋转轴的轴线方向观察,所述永久磁铁的N极以及S极被配置在以所述旋转轴为中心相互错开180°相位的位置。
24.根据权利要求22或23所述的熔化装置,其特征在于,
所述电阻带是形成于所述熔化槽的外板的槽。
25.根据权利要求22至24中任意一项所述的熔化装置,其特征在于,
在所述熔化槽的外板中的与所述永久磁铁对置的部分形成有副电阻带,该副电阻带具有比构成所述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,并且与所述电阻带分离配置。
26.根据权利要求25所述的熔化装置,其特征在于,
所述副电阻带是形成于所述熔化槽的外板的槽。
27.一种熔化方法,其特征在于,
所述熔化方法是使用如下的熔化装置进行的熔化方法,
所述熔化装置具备:熔化槽,该熔化槽具有由金属材料构成的外板以及覆盖所述外板的内侧的板面的耐火件;以及移动磁场产生装置,该移动磁场产生装置被配置在所述熔化槽的外板的外部,通过在所述熔化槽的内部产生沿着所述外板移动的磁场来搅拌贮存于所述熔化槽的金属熔液,所述熔化装置通过向贮存于所述熔化槽的金属熔液投入被熔化物来熔化所述被熔化物,其中,
所述移动磁场产生装置具备:
永久磁铁,该永久磁铁与所述熔化槽的外板对置;
支承部件,该支承部件支承所述永久磁铁;以及
马达,该马达驱动所述支承部件以垂直于所述外板的外侧的板面的旋转轴为中心旋转,
在所述熔化槽的外板中的与所述永久磁铁对置的部分形成有电阻带,该电阻带具有比构成所述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,
将所述电阻带的中途部配置在所述熔化槽的外板中的与所述旋转轴对置的位置,
将所述电阻带的端部配置在所述熔化槽的外板中的从与所述旋转轴对置的位置离开的位置。
28.根据权利要求27所述的熔化方法,其特征在于,
从所述旋转轴的轴线方向观察,所述永久磁铁的N极以及S极被配置在以所述旋转轴为中心相互错开180°相位的位置。
29.根据权利要求27或28所述的熔化方法,其特征在于,
所述电阻带是形成于所述熔化槽的外板的槽。
30.根据权利要求27至29中任意一项所述的熔化方法,其特征在于,
在所述熔化槽的外板中的与所述永久磁铁对置的部分形成副电阻带,该副电阻带具有比构成所述熔化槽的外板的金属材料的电阻更大的电阻,并且与所述电阻带分离配置。
31.根据权利要求30所述的熔化方法,其特征在于,
所述副电阻带是形成于所述熔化槽的外板的槽。
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