CN1409080A - 金属熔炼炉及配料熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属熔炼、具备配料装置的熔炼炉，及配料熔炼方法。该金属熔炼炉，能够熔炼合金料A得到金属熔液A的连续式熔炼炉，具有能够熔炼2种以上的纯金属料并得到金属熔液A的配料功能。并提供一种配料熔炼方法，该方法能够使用熔炼炉，熔炼合金料A和/或2种以上纯金属料、得到金属熔液A的配料熔炼方法，包括：求出熔炼炉出熔液量Q_Out的第1工序，设定合金料A的投入量Q_INA、进行熔炼、得到金属熔液Y_A的第2工序，算出包括在纯金属料组X_n中的主原料的纯金属料X₁的投入量Q_IN1、在金属熔液Y_A中熔炼、得到金属熔液Y₁的第3工序，和算出至少1种以上的添加原料的纯金属料的各投入量Q_INm、在金属熔液Y₁中熔炼、得到金属熔液A的第4工序。

Description

金属熔炼炉及配料熔炼方法

技术领域

本发明涉及用于金属熔炼、具备配料装置的熔炼炉。更详细地说，是涉及具有能够配合一定的纯金属料得到与熔炼标准料所得的所希望的金属熔液同组成的金属熔液的功能、除了标准料和与标准料大致同组成的回炉料(包括废金属料)外还能将一定的纯金属料作为原料、并且可以将这些料中的任意料作为原料使用的金属熔炼炉，以及配料熔炼方法。

背景技术

所有的制品都有较好的形状，为了得到这样的形状，可进行以下加工：将流体倒入模具固化的流体成型加工、将粘性体加热使其降低粘度后冷却固化的粘性体成型加工、将粉末装入模具压缩的粉体成型加工、对固体加力使其塑性变形的固体成型加工等。其中，熔炼固体金属成为流体，再倒入金属模固化的流体成型加工已被广泛使用，作为铸造法或压铸法而被公知。

一般在流体成型加工中多使用金属料作为原料，将金属料熔炼成称为金属熔液的流体，再倒入金属模成型。此时，大多要求作为原料的金属熔液有一定的标准组成。这是因为，金属熔液组成的变化可能使金属熔液的流动性下降，从而在成型加工品的形状上产生缺陷，或者使成型加工品的机械性能不佳。

例如作为制品，举例用铸造法铸造铝轮的情况，作为原料的金属料，多使用按照AA标准的A356铝合金。所谓A356铝合金，是在Al(铝)中含Si(硅)6.5～7.5质量％、Mg(镁)0.30～0.45质量％、Ti(钛)0.20质量％以下的合金，由于构成为这样的组成，能够赋予成型加工得到的制品优良的机械性能和良好的耐腐蚀性，此外，由于铸造性优良，所以容易实现各种设计和美观要求，适宜作为处于严格使用状况下的铝轮原料用的合金料。

在使用这样的符合标准的合金料(标准料)作为原料的范围内，能够赋予成型的制品所期望的性能，难以产生问题。

另外，例如用铸造法制作制品时，在铸造工序中，在制品形状成型空间的型腔中成型的部分，作为内浇口成型制品，附带着不必要的部分而构成成型品，但该不必要部分在完成制品前被除去，可以作为原料再利用。或者在检查中认定为不合格的制品，变为废金属料，也可以作为原料再利用。由于它们与标准料有大致相同的组成，所以能直接构成原料，通过利用包括废金属料在内的回炉料，能够削减原料费，谋求制品成本的降低。

可是，由于最近考虑到抑制废料的排出会对环境更为有利，或者是因为需要者要求进一步降低成本，希望除了上述回炉料外，能将较低成本的、有一定组成的标准料之外的料作为原料使用。

例如，如果将纯金属料作为原料使用，与购入符合标准的合金料作为原料相比较，可以谋求使原料费用降低相当一部分成本。更详细地说，在制作铝轮制品时，如果将高纯Al作为主原料以代替上述A356铝合金，并用Si、Mg、Ti作为添加原料进行配料熔炼得到所希望的金属熔液，就能进一步谋求低成本化。

由于各种纯金属料优选高纯度的，所以在纯金属料中，也可以采用某些符合一定标准的料，但即便在这种情况下，通常，也是因为具有一定组成的标准料更廉价。如果能够进而在该纯金属料或标准料中使用切屑，则能进一步谋求低成本化，同时废物被再利用，是最为理想的。

然而，在连续熔炼炉中，主原料投入量一般不是一定的，由于无法捕捉由熔炼热源熔炼的主原料的量，因此，要混入的添加原料的量也难以把握，要进行配料熔炼并稳定地得到有一定组成的金属熔液是困难的。因而主要将金属锭等定型的标准料作为原料使用。

另外，切屑是指机加工产生的切屑，是易氧化、熔炼回收率也差的料。

但是，可以设置间歇处理熔炼炉，在这种间歇处理熔炼炉中用各种纯金属料作为原料进行配料熔炼，可作为得到所希望的与标准料相当的金属熔液的手段，但由于间歇处理熔炼炉熔炼效率差，操作时在所运用的方法中损耗也多，处理费用高，因此即使能减低原料费，也难以得到总成本减低的效果。仅仅是取代了标准料的提供者，而结果大致相等，并不能解决问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述现有技术的课题，其目的在于，提供一种除了能够以现有技术的标准料和回炉料作为原料进行熔炼外，还能够以纯金属料作为原料、经配料熔炼得到所希望组成的金属熔液，而且还能够收入与纯金属料和标准料有相当组成的切屑作为原料进行配料熔炼的金属熔炼炉，以及配料熔炼方法。本发明的另一目的在于，藉此能够向后步工序的铸造装置、压铸装置等成型加工装置，供给低成本而且质量稳定的金属熔液，从而能够以更低的成本生产无缺陷的、机械性能优良的例如铸造制品、压铸制品等成型加工制品。

在以上基础上，对连续熔炼炉的结构和配料熔炼方法进行了更详细的深入研究，结果发现，采用以下手段就能达成上述目的。

即，按照本发明，提供了一种金属熔炼炉，其特征在于，是能够熔炼合金料A得到金属熔液A的连续式熔炼炉，具有能够熔炼包括在多种纯金属料构成的纯金属料组X_n中的至少2种以上的纯金属料并得到上述金属熔液A的配料功能。

优选的是，具有该配料功能的装置包括：求出熔炼炉出熔液量Q_OUt的第1装置，设定合金料A的投入量Q_INA、进行熔炼、得到金属熔液Y_A的第2装置，算出包括在纯金属料组X_n中的主原料的纯金属料X₁的投入量Q_IN1、在金属熔液Y_A中熔炼、得到金属熔液Y₁的第3装置，和算出包括在由纯金属料组X_n的构成要素的至少1种以上的添加原料构成的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm、在金属熔液Y₁中熔炼、得到金属熔液A的第4装置。Q_INA也可以为0。另外，Q_INl和Q_INm也可以为0。

另外，此时第3装置中的纯金属料X₁的投入量Q_INl可以由下式(1)表示：

Q_INl＝Q_OUt-Q_INA    ......  (1)

此外，包括在第4装置的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm，在该纯金属料的含有比为P_m(质量％)时，可以由下式(2)表示：

Q_INm＝Q_INl×P_m/100  ......  (2)

在本发明的金属熔炼炉中，优选的是，具备包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料熔炼的搅拌装置。

另外，在合金料A和/或包括在纯金属料组X_n中的至少2种以上纯金属料中，优选含有切屑。而且，具备该切屑的熔炼搅拌装置对有效熔炼是必须的。

本发明的金属熔炼炉适用于主主要原料是由铝、锌、镁的任何一种构成的轻金属的金属熔液A的熔炼。更适用于其主主要原料是铝，含硅4～24质量％、含镁0.3～0.5质量％、含钛0.05～0.25质量％的金属熔液A的熔炼。

本发明的金属熔炼炉，优选具备熔炼的金属熔液A的组成分析装置。

另外，优选的是，本发明的金属熔炼炉是具备能够熔炼合金料A得到金属熔液A及熔炼纯金属料X₁得到金属熔液Y₁的熔炼室，能够在金属熔液Y₁中熔炼包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料得到金属熔液A的保温室，和能够将合金料A及纯金属料X₁装入熔炼室的塔状导入部的塔型熔炼炉，熔炼室和/或保温室的散热结构使废热经塔状导入部排出，藉此能够预热合金料A或纯金属料X₁。

另外，在本发明的金属熔炼炉中，可以将与合金料A大致同组成的回炉料作为原料使用，或与合金料A并用，以代替合金料A、。

在本发明中，优选的是，具备能够对于定型原料和不定型原料分别对应的至少2种原料投入机。

另外，按照本发明，提供了一种配料熔炼方法，它是能够使用熔炼炉，熔炼合金料A和/或包括在由多种纯金属料构成的纯金属料组Xn中的至少2种以上纯金属料、得到金属熔液A的配料熔炼方法，其特征在于，包括以下班工序，即，求出熔炼炉出熔液量Q_OUt的第1工序，设定合金料A的投入量Q_INA、进行熔炼、得到金属熔液Y_A的第2工序，算出包括在纯金属料组X_n中的主主要原料的纯金属料X₁的投入量Q_IN1、在金属熔液Y_A中熔炼、得到金属熔液Y₁的第3工序，和算出包括在由纯金属料组X_n的构成要素的至少1种以上的添加原料构成的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm、在金属熔液Y₁中熔炼、得到金属熔液A的第4工序。

在本发明的配料熔炼方法中，第3工序中的纯金属料X₁的投入量Q_IN1可以由Q_INl＝Q_OUt-Q_INA表示，此外，第4工序中的包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm，在该纯金属料的含有比为P_m(质量％)时，可以由Q_INm＝Q_INl×P_m/100表示。

在本发明的配料熔炼方法中，优选包括在第4工序之后，进行金属熔液A的组成分析的第5工序。

附图说明

图1是是表示本发明的金属熔炼炉一个实施例的图，是熔炼炉本体的水平剖面图。

图2是是表示本发明的金属熔炼炉一个实施例的图，是表示图1所示熔炼炉本体的BB剖面的垂直剖面图。

图3是表示本发明的金属熔炼炉一个实施例的图，是表示图1所示熔炼炉本体的AA剖面的垂直剖面图。

图4是表示用包括本发明的金属熔炼炉的铸造法的金属制品制造工艺一例的方框流程图

图5是表示本发明的金属熔炼炉总体结构一例的方框流程图。

具体实施方式

以下，对于本发明的金属熔炼炉和配料熔炼方法，具体说明其实施方式，但本发明的解释并不限定于这些，在不超出本发明的范围的限度内，可以基于本领域技术人员的知识施加种种变更、修正、改良。

例如，在本说明书中，将铝合金料A356取作标准料即合金料A的代表例，揭示了构成该A356的Al、Si、Mg、Ti作为包括在由多种纯金属料构成的纯金属料组X_n中的至少2种以上的纯金属料的一例，将包括在纯金属料组X_n中的主要原料的纯金属料X₁记载为A_l、将纯金属料组的构成要素的包括在由添加原料构成的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料记载为Si、Mg、Ti，但本发明在根本上是能够熔炼合金料得到金属熔液的连续式熔炼炉，是涉及具备配料功能、能够熔炼一定的纯金属料得到所希望的金属熔液的金属熔炼炉及配料熔炼方法；当然，作为标准材料的金属，也可以是A356合金以外的铝合金，或铝合金以外的其它轻金属例如钛或镁、锌等的合金，不作限定。也可选定纯金属料使其组合为合金的组成，不受限定。

本发明的金属熔炼炉，不仅是能熔炼符合一定标准的合金料、而且是能用纯金属料作为原料进行配料熔炼、得到所希望组成的金属熔液并供给后步工序的一般铸造装置或压铸装置等成型加工装置的熔炼炉。本发明的金属熔炼炉将以下装置作为主要的构成装置：装入标准料或回炉料或者纯金属料在内的主原料并进行熔炼的熔炼室，保温熔炼室中得到的金属熔液并按必要熔炼添加原料或切屑的保温室。

此外，在本说明书中，纯金属料指的是杂质总量在一定比例以下的金属。而且在单说标准料时，仅指预先将多种金属以一定比例配合的合金料。

本发明的金属熔炼炉有以下特征：一方面是连续式熔炼炉，一方面具备由例如2种以上的纯金属料，得到相当于熔炼所希望的合金料所得到的金属熔液的组成的金属熔液的配料功能。另外还有以下特征：能混合存在地进行合金料的熔炼和2种以上纯金属料的熔炼。由于具备这一特征，可以谋求原料费的进一步削减，不仅能赋予经本发明的金属熔炼炉制作的金属制品以成本竞争力，而且只要是成分清楚，就容易有效利用例如切屑等废料，能够减低废料排出并放置的机会，防止环境恶化。

以下根据附图对本发明的金属熔炼炉进行详细说明。

本发明的金属熔炼炉，是在完成金属熔炼、纯净化、保温、模具成型工序的金属制品铸造法的制造工艺中位于初期阶段、包括配料的金属熔炼处理中使用的装置。

图5是表示本发明的金属熔炼炉总体结构一例的方框流程图。如图5所示，金属熔炼炉11，优选由熔炼炉本体10，附带的4系统原料给料器和出金属熔液的金属熔液3的组成分析装置20构成。而且，4系统原料给料器优选由2种主原料给料器31、32，添加原料给料器33和切屑原料给料器34构成。

首先对原料给料器进行说明。

主原料给料器31具备原料传送带61和密封容器式原料投入机62，是将定型料25投入熔炼炉本体10的设备。原料传送带61是准备投入熔炼炉本体的定型料而待机的传送机，顺次将定型料25预先交给密封容器式原料投入机62。在原料传送带61之后，优选设置自动计量装置，在预先交给之前计量定型料25。这是为了能够与配料无关地进行投入料量的管理。密封容器式原料投入机62把持、载置由原料传送带61受取的定型料25，使其移动到熔炼炉本体10的装入口，平稳地投入熔炼炉本体10内。主原料给料器31在投入主原料时，不应引起冲击，以免损伤熔炼炉本体10的内面。

所谓定型料25，是将例如棒状锭料单件组合成为一定形状的料体，通常应当是适合于一定标准的合金料8，或者是作为用于配料的主原料的纯金属料1。

主原料给料器32具备升降式原料投入机63，是将不定型料26投入熔炼炉本体的设备。升降式原料投入机63由升降机将装入不定型料26的箱或笼提升到熔炼炉本体10的装入口，投入熔炼炉本体10内。提升方式不限，采用油压式、钢缆式均可。

主原料的形状不作限定，可以投入检查不合格的制品，即，废金属料6、或铸造时在制品型腔外成型并在剪切工序中除去的无用料5等回炉料2。非锭体的不定型的但适合一定标准的合金料8、或者作为配料用的主原料的纯金属料1，也可以用该主原料给料器32投入熔炼炉本体10内。

添加原料给料器33具备料斗64和定量给料器65，是将微量金属料9投入熔炼炉本体10的设备。一定量的微量金属料9在料斗64中待机，由定量给料器65计量对应于主原料的必要量，加入熔炼炉本体10的搅拌室53。料斗64和定量给料器65的方式不作限定。例如，可以采用研钵底状的倒立圆锥体、装备在底部开口部的料斗64用振动给料器给料，或在具有一定容量的容器中具备测力传感器、在给料中进行减算直到设定量、能够计量和投入的定量给料器65。

微量金属料9，通常是与主原料不同的纯金属料12的小片或小块，例如是在主原料中用纯金属料1时，为使熔炼得到的金属熔液有所希望的组成而添加其必要量的料。

切屑原料给料器34具备料斗66和定量给料器67，是将切屑4投入熔炼炉本体10的设备。一定量的切屑4在料斗66中待机，由定量给料器67计量投入量，加入熔炼炉本体10的搅拌室54。料斗66和定量给料器67的方式等不作限定，可以采用与上述料斗64和定量给料器65同样的方式。

切屑4是机加工的切屑，通常应该用适合于一定标准的合金料。虽然能获得的量有限，但如果使用，则可以减小材料损耗，使原料费大为削减。

在本发明的金属熔炼炉11中，具备上述4系统原料给料器31～34，可以分别独立地任意运行。因而，对于一个金属熔炼炉11，只要由主原料给料器31、32同时投入的原料组成是同样的，就能单独或同时实施以适合一定标准的合金料8作为原料的一般熔炼，以一定的2种以上纯金属料1、12作为原料的配料熔炼，和以切屑作为原料的熔炼。

也就是说，能够将金属锭等定型合金料8、不定型回炉料2、切屑4等所有的料，不论形状作为原料投入，可以以最适宜的手段对应原料的形状。由于能够由4系统原料给料器31～34同时向熔炼炉本体10供给原料，所以能进行主原料、添加原料的配料熔炼，此时，即使在主原料或添加原料的任一种中含切屑4，也可以进行配料熔炼。另外，在同时运行主原料给料器31、32时，优选投入的主原料的组成是同样的。同时运行主原料给料器31、32但投入的主原料的组成不同时，必须另外设置计量装置，求出各个主原料的投入量。

接着，除了图5外还参照图1～图3，对熔炼炉本体进行说明。

图1是表示本发明的金属熔炼炉一个实施例的图，是熔炼炉本体10的水平剖面图。另外，图2是表示图1所示熔炼炉本体10的BB剖面的垂直剖面图，图3是表示图1所示熔炼炉本体10的AA剖面的垂直剖面图。

熔炼炉本体10由塔状导入部55，连接塔状导入部55的熔炼室51，及连接熔炼室51的保温室52构成。在保温室52中，为了促进微量金属9和切屑4的熔炼，防止熔炼不良，优选设置搅拌室53、54。

如果由塔状导入部55投入定型原料25或不定型原料26即主原料，则通过熔炼热源、例如通过图2所示的熔炼烧嘴71在熔炼室51中进行熔炼，再例如因重力流入保温室，与按必要经搅拌室53投入的添加原料的微量金属料9、或者与经搅拌室54投入的主原料或作为添加原料的切屑4混合，得到所希望的金属熔液3。金属熔液3在保温室52中由保温热源、例如由图3所示的保温烧嘴72保持一定的温度，滞留一定时间后，由图1所示的出熔液口56放出熔液到下步工序。

塔状导入部55和熔炼室51的形状、大小不作限定，但优选的是，其结构要能依次将主原料投入塔状导入部55、在熔炼室51中由熔炼热源熔炼。在图2和图3所示的例中，作为主原料，例如组成合金料8的金属锭的定型料25堆积在熔炼室51和塔状导入部55中。主原料由靠近熔炼热源的熔炼烧嘴71的下部被熔炼，流入到保温室52。这样，使塔状导入部55和熔炼室51一体化，塔状导入部55只要是能接收最大外形的主原料，优选做成较细长的塔状。这是因为材料的预热带增长能够更有效地回收废热。从而能将金属熔炼炉11的设置面积做得较小。

另外，在塔状导入部55中，优选设置光电管开关等，以便能够感知投入的主原料量，从而可把握材料填充的料面。如果主原料量少，则优选能够由主原料给料器31、32自动投入合金料8等。

另外，优选在塔状导入部55的上部设废气口57。这是因为熔炼室51和保温室52的废热也经塔状导入部55排出，该废热将塔状导入部55中顺序等待熔炼的主原料预热，使熔炼所需要的熔炼热源的热发生量减少，能够显现更节能的效果。通过将塔状导入部55做成大容量，与保温室52的容量适应，起到缓冲的作用，即便出熔液量有变动，也能使主原料投入量更均衡。

保温室52的大小不作限定，但由于熔炼室熔炼的金属熔液比保温室的熔液温度低，保温室的熔液又因反复出熔液导致熔液面反复变动，所以必须是能在最短时间内维持保温温度的适度的容量。此外，保温室的形状不作限定，但其结构优选底面大致为平面、侧面为垂直面，并尽可能使水平剖面的形状为四边形等简单的形状。这是因为，只要深度方向断面积大致不变，熔液液面的面积是已知的，则通过在保温室52中安装液面计计测保温室52内液面高度的变动，就能由液面面积×液面高度的变动差，容易地算出出熔液量。由于金属熔液和熔液面上部都是高温，所以液面计优选采用由激光传感器等构成的非接触型的。

熔炼热源和保温热源不限定于烧嘴，例如在熔炼热源中也可以使用电阻、电感应、电弧等电气系热源，或者激光、电子束等电子系的加热方法。

另外，在保温热源中，也可以使用加热器。此时，由于可以对金属熔液直接传热，为了使效率更高，优选使用浸渍加热器。

另外，产生热的燃料也不作限定，不论是液体、固体、气体。使用任何燃料或任何热源，都不是将常温主原料例如合金料8直接熔炼，而是优选如上所述利用废热进行预热，以便极力抑制热损失而降低制造成本，因此较佳。

在搅拌室53、54中，分别具备搅拌装置。在搅拌室53中，搅拌能提高投入的微量金属料9的熔炼速度，从而能实现出熔液的熔液3的组成的早期稳定。另外，在搅拌室54中，搅拌能加速将切屑卷入金属熔液内，一面防止氧化损失，一面能促进切屑4的熔炼。

设置在搅拌室53、54中的搅拌装置不作限定，但为了防止金属熔液3的氧化，优选用惰性气体吹气搅拌，或者如图1所示，在搅拌室53、54的大致中心位置安装例如有薄叶轮的马达驱动的搅拌器73、74进行回转搅拌。或者优选用电磁感应等高速卷入机构。

以下参照图5，对组成分析装置进行说明。

采用组成分析装置20，能够进行配料熔炼后的金属熔液3及由保温室52放出的金属熔液3的组成分析。为进行质量管理，优选将组成分析装置20配备在保温室52以后和将金属熔液送到下步工序前之间。例如，在保温室52的出熔液口56之前对金属熔液3取样，求出构成金属的成分的比例，就可以监视测定金属熔液3是否有质量问题。如果有问题就发出警报，停止放出金属熔液3，进而优选的是，在成为问题前，向保温室52内仅投入必要量的作为主原料的纯金属料或微量金属料，自动再调节使其达到所希望的成分比例。

只要具备了组成分析装置、进行放出熔液3的质量监视，就不仅能将一定组成的合金料8和纯金属料1、12作为原料，而且易于将其它工厂产生的所谓废金属料6和无用料5等切屑料作为原料进行再循环。不用说，此时应优选调查废金属料6和无用料5的发生源，以明确原来的材料种类，但假定即使未预想到的料混入，也能由组成分析装置20防止金属熔液3质量变得不稳定。作为组成分析装置20，例如可以使用光谱分析装置。

接着，说明包括本发明的金属熔炼炉11的金属制品制造工艺的一例。

图4是表示用铸造法的金属制品制造工艺一例的方框流程图，金属熔炼炉11设置在制造工艺的最初阶段。图4所示的制造工艺41，除了金属熔炼炉11之外，至少还具备：保持金属熔炼炉得到的金属熔液3的温度并进行贮留的保温炉13，用铸造法将金属熔液3进行成型加工的铸造装置14，除去不构成铸造品制品的无用部分的剪切装置18，和使制品的机械性能提高的热处理装置19。另外，优选还具有确认出厂前制品有无缺陷的检查装置21。

金属熔炼炉11之后紧邻保温炉13，通常具备加热器，对金属熔液3进行保温，直到送给铸造装置14。

铸造装置14是将金属熔液3注入铸型，凝固后得到铸造品的装置。在铸造装置14中，由于尽早结束金属熔液3的凝固能提高生产率，所以在铸型中使用热传导率较高的材料。

所得到的铸造品，一般在冷却后用剪切装置分离成预制品和无用料5。然后用热处理装置19对预制品施加热处理，以谋求机械特性的提高，成为最终的金属制品7。由剪切装置18分离的无用料5返回金属熔炼炉11，再作为原料利用。另外，最终的金属制品7在检查装置21中发现有缺陷的，也作为废金属料6返回金属熔炼炉11，再作为原料利用。虽未图示但当然的是，在剪切装置18和检查装置21以外产生的无用料和废金属料，也可以由金属熔炼炉11接收，再作为原料使用。

以下，举例说明使用本发明金属熔炼炉的、包括配料的种种熔炼方法。

使用图5所示总体结构的金属熔炼炉11，制作例如其组成为含Si7质量％，Mg0.4质量％，Ti0.15质量％的Al合金(相当A356铝合金)的铝轮。其中，在金属熔炼炉11的保温室52中设液面计，能够连续计测液面高度，至少能够检测到液面H(高位)和液面L(低位)。保温室52深度方向的断面形状一定，液面面积是已知的。

此时，例如可供金属熔炼炉11的4系统原料给料器操作的原料如下。

可投入定型料25的主原料给料器31，以A356合金锭、纯Al金属锭作为操作对象。可投入不定型料26的主原料给料器32，以铝轮不合格品(废金属料6)作为操作对象。也可以操作无用料5或非锭A356合金、纯Al金属，但在本例中将其列作对象之外。另外，添加原料给料器33，以作为纯金属料12的微量金属料9的纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块作为操作对象。切屑原料给料器34，以切屑4的A356合金切屑、纯Si切屑、纯Mg切屑、纯Ti切屑作为操作对象。

以下说明第一种情况。

由主原料给料器31投入A356合金锭作为原料进行熔炼。不用其它原料。与一般连续式熔炼炉同样处理。

也可以不对出熔液量Q_OUt进行管理。不取决于出熔液量Q_Out，在保温室52中，一面将液面计结束计测液面H，一面将熔炼烧嘴71点火，开始A356合金锭的熔炼，一旦液面计检知液面H，就停止熔炼烧嘴71。重复上述操作，熔化原料得到金属熔液3，进行放出熔液。

以下说明第二种情况。

由主原料给料器31投入A356合金锭作为原料进行熔炼，由切屑原料给料器34投入A356合金切屑作为原料进行熔炼。不用其它原料。按照情况第一种处理。

也可以不对出熔液量Q_OUt进行管理。不取决于出熔液量Q_Out，在保温室52中，一面将液面计结束计测液面H，一面将熔炼烧嘴71点火，开始A356合金锭的熔炼，一旦液面计检知液面H，就停止熔炼烧嘴71。重复上述操作，熔化原料得到金属熔液3，进行放出熔液。另外，保温室52的液面不满液面H时，将A356合金切屑投入配备在保温室52的搅拌室54中。A356合金切屑与已经滞留在保温室52中由保温烧嘴72维持高温的熔液3搅拌、混合、熔炼。可以独立地实施A356合金锭的投入和A356合金切屑的投入。

以下说明第三种情况。

由主原料给料器31投入纯Al金属锭作为原料进行熔炼，由添加原料给料器33投入纯Mg金属小块、纯Ti金属小块作为原料进行熔炼，由切屑原料给料器34投入纯Si金属小块作为原料进行熔炼。不用其它原料。

必须管理出熔液量Q_Out以进行配料。出熔液量Q_Out由液面面积S和液面高度H、L用以下(3)式求出。

Q_OUt＝S×(H-L)    ......  (3)

在保温室52中，液面计一旦检知液面L，就将熔炼烧嘴71点火，开始纯Al金属锭的熔炼。接着，计量纯Si金属小块，以如下(4)式所示的投入量Q_INSi投入保温室52配备的搅拌室53中，进行熔炼。其中含有比例P_mSi＝7(质量％)。

Q_INSi＝Q_OUt×P_mSi/100    ......  (4)

纯Si金属小块与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。纯Si金属小块的投入，优选伴随纯Al金属锭的熔炼配合金属熔液面高度的上升分多次进行。

并列进行的是，分别计量纯Mg金属小块、纯Ti金属小块，以如下(5)、(6)式分别所示的投入量Q_INMg、Q_INTi投入保温室52配备的搅拌室53中进行熔炼。其中含有比例P_mMg＝0.4(质量％)、P_mTi＝0.15(质量％)。

Q_INMg＝Q_OUt×P_mMg/100  ......  (5)

Q_INTi＝Q_OUt×P_mTi/100  ......  (6)

纯Mg金属小块、纯Ti金属小块与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。纯Mg金属小块、纯Ti金属小块的投入，优选伴随纯Al金属锭的熔炼配合金属熔液面高度的上升分多次进行。

液面计一旦检知液面H，就停止熔炼烧嘴71。重复此操作，使原料配料熔炼，得到金属熔液3。用组成分析装置20检查得到的金属熔液3的组成，如果没有问题，则开始出熔液为好。如果有问题，适宜的做法是，发出警报，同时仅投入必要量的作为主原料的纯Al金属锭，或作为添加原料的纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块，进行自动再调节，使其达到所希望的成分比例。

以下说明第四种情况。

由主原料给料器31投入纯Al金属锭作为原料进行熔炼，由添加原料给料器33投入纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块作为原料进行熔炼，由切屑原料给料器34投入A356合金切屑作为原料进行熔炼。不用其它原料。

必须管理出熔液量Q_Out以进行配料。出熔液量Q_Out由液面面积S和液面高度，用上述(3)式求出。

在保温室52中，液面计一旦检知液面L，就将熔炼烧嘴71点火，开始纯Al金属锭的熔炼。接着计量A356合金切屑，投入保温室52配备的搅拌室53中，进行熔炼。A356合金切屑与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。将A356合金切屑的投入量取为Q_INA。A356合金切屑的投入可以与纯Al金属锭的熔炼独立进行。若A356合金切屑的量超过出熔液量Q_OUt，则可采用下述对策，即，仅熔炼A356合金切屑使其与出熔液量Q_OUt相当。

接着，由上述(1)式求出纯Al金属料的投入量Q_INl，然后分别计量纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块，以如下(7)、(8)、(9)式分别所示的投入量Q_INsi、Q_INMg、Q_INTi投入保温室52配备的搅拌室53中进行熔炼。

Q_INSi＝Q_INL×P_mSi/100  ......  (7)

Q_INMg＝Q_INl×P_mMg/100  ......  (8)

Q_INTi＝Q_INl×P_mTi/100  ......  (9)

纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块的投入，优选伴随纯Al金属锭、A356合金切屑的熔炼，配合金属熔液面高度的上升分多次进行。

液面计一旦检知液面H，就停止熔炼烧嘴71。在液面为H的时刻，结束适合组成的配料，得到金属熔液3。关于所得的金属熔液3的组成分析和分析结果的对应情况，按照第三种情况的内容。

以下说明第五种情况。

由主原料给料器32投入Al轮不合格品作为原料进行熔炼，由添加原料给料器33投入纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块作为原料进行熔炼，由切屑原料给料器34投入纯Al金属切屑作为原料进行熔炼。不用其它原料。

最好管理出熔液量Q_Out以进行配料。出熔液量Q_Out由液面面积S和液面高度，用上述(3)式求出。

在保温室52中，一面结束液面计计测液面H，一面将熔炼烧嘴71点火，开始Al轮不合格品的熔炼。接着计量纯Al金属切屑，投入保温室52配备的搅拌室54中，进行熔炼。将纯Al金属切屑的投入量取为Q_INl。纯Al金属切屑与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。纯Al金属切屑的投入可以与铝轮不合格品的熔炼独立进行。若铝轮不合格品的量超过出熔液量Q_OUt，则可采用使如下对策，即，仅熔炼铝轮不合格品使其与出熔液量Q_OUt相当。

接着，分别计量纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块，以上述(7)、(8)、(9)式分别所示的投入量Q_INSi、Q_INMg、Q_INTi投入保温室52配备的搅拌室53中进行熔炼。

纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块与由保温烧嘴72维持高温的已经处于保温室52中的熔液搅拌、混合、熔炼。纯Al金属切屑和纯Si金属小块、纯Mg金属小块、纯Ti金属小块的投入，优选分别分多次进行。

液面计一旦检知液面H，就停止熔炼烧嘴71。在液面为H的时刻，结束适合组成的配料，得到金属熔液3。关于所得的金属熔液3的组成分析和分析结果的对应情况，按照第三种情况的内容。

如上所述，在一台金属熔炼炉中，为了得到所希望的金属熔液，可以单独或同时实施将符合一定标准的合金料作为原料的一般熔炼，将一定的2种以上的纯金属料作为原料的配料熔炼，和将切屑作为原料的熔炼。当然并不限定于上述情况第一～第五种情况。

以下对构成本发明的设备的材料进行说明。

金属熔液的温度，例如在将铝系合金作为原料的场合，由于是保持在达720℃左右的高温，所以要特别留意腐蚀性为好。

在与金属熔液接触的炉体内面，优选使用定型耐火材料或不定型耐火材料等。在金属熔炼炉中设置的设备类例如烧嘴或搅拌器中，可以使用陶瓷或石墨等。在不直接接触金属熔液的原料给料器等中，可以使用铁板，但优选施加有耐热性、耐蚀性的涂覆。

如以上说明的那样，按照本发明的金属熔炼炉和配料熔炼方法，除了能够以与现有技术相同的标准料和回炉料作为原料进行熔炼得到金属熔液之外，还能够用纯金属料作为原料进行配料熔炼，得到所希望组成的熔液。另外，即使接收、利用与纯金属料或标准料相当组成的切屑作为原料，也能得到所希望组成的金属熔液。

因而显现出以下优良的效果：一方面能够削减原料费，一方面能将质量稳定的金属熔液供给后步工序的铸造装置、压铸装置等成型加工装置。

Claims (17)

1.一种金属熔炼炉，它是熔炼合金料A得到金属熔液A的连续式熔炼炉，其特征在于，具有能够熔炼包括在由多种纯金属料构成的纯金属料组Xn中的至少2种以上的纯金属料并得到上述金属熔液的配料功能。

2.按照权利要求1所述的金属熔炼炉，其特征在于，具有上述配料功能的装置包括：

求出熔炼炉出熔液量Q_OUt的第1装置，

设定上述合金料A的投入量Q_INA进行熔炼，得到金属熔液Y_A的第2装置，

算出包括在上述纯金属料组X_n中的主原料的纯金属料X₁的投入量Q_INl、在上述金属熔液Y_A中熔炼，得到金属熔液Y₁的第3装置，和

算出包括在由上述纯金属料组X_n的构成要素的至少1种以上的添加原料构成的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm、在金属熔液Y₁中熔炼、得到金属熔液A的第4装置。

3.按照权利要求2所述的金属熔炼炉，其特征在于，上述第3装置中的纯金属料X₁的投入量Q_INl可以由下式表示。

Q_INl＝Q_Out-Q_INA

4.按照权利要求3所述的金属熔炼炉，其特征在于，上述第4装置中的包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm，在该纯金属料的含有比为P_m时，可以由下式表示。

Q_INm＝Q_INl×P_m/100

5.按照权利要求1或2所述的金属熔炼炉，其特征在于，具备包括在上述纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的熔炼的搅拌装置。

6.按照权利要求1或2所述的金属熔炼炉，其特征在于，在上述合金料A和/或包括在上述纯金属料组X_n中的至少2种以上纯金属料中，包括切屑。

7.按照权利要求6所述的金属熔炼炉，其特征在于，具备上述切屑的熔炼的搅拌装置。

8.按照权利要求1所述的金属熔炼炉，其特征在于，上述金属熔液的主成分是由铝、锌、镁中的任何一种构成的轻金属。

9.按照权利要求1～8中任一项所述的金属熔炼炉，其特征在于，上述金属熔液A其主成分是铝，含有硅4～24质量％、镁0.3～0.5质量％、钛0.05～0.25质量％。

10.按照权利要求1～9中任一项所述的金属熔炼炉，其特征在于，具备上述金属熔液A的组成分析装置。

11.按照权利要求2～10中任一项所述的金属熔炼炉，其特征在于，是具备能够熔炼上述合金料A得到金属熔液A及熔炼上述纯金属料X₁得到金属熔液Y₁的熔炼室，能够在金属熔液Y₁中熔炼包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料得到上述金属熔液A的保温室，和能够将上述合金料A及上述纯金属料X₁装入上述熔炼室的塔状导入部的塔型熔炼炉，

上述熔炼室和/或上述保温室的废热，按照经塔状导入部排出那样构成，藉此能够预热上述合金料A或上述纯金属料X₁。

12.按照权利要求1～11中任一项所述的金属熔炼炉，其特征在于，将与上述合金料大致同组成的回炉料作为原料使用，用以代替上述合金料A、或与上述合金料A并用。

13.按照权利要求1～12中任一项所述的金属熔炼炉，其特征在于，至少具备定型原料和不定型原料用的2种原料投入机。

14.一种配料熔炼方法，其特征在于，是能够使用熔炼炉，熔炼合金料A和/或包括在由多种纯金属料构成的纯金属料组Xn中的至少2种以上纯金属料、得到金属熔液A的配料熔炼方法，包括：

求出熔炼炉出熔液量Q_OUt的第1工序，

设定上述合金料A的投入量Q_INA进行熔炼，得到金属熔液Y_A的第2工序，

算出包括在上述纯金属料组X_n中的主原料的纯金属料X₁的投入量Q_INl、在金属熔液Y_A中熔炼，得到金属熔液Y₁的第3工序，和

算出包括在由上述纯金属料组X_n的构成要素的至少1种以上的添加原料构成的纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_Inm，在金属熔液Y₁中熔炼得到金属熔液A的第4工序。

15.按照权利要求14所述的配料熔炼方法，其特征在于，上述第3工序中的纯金属料X₁的投入量Q_INl由下式

Q_INl＝Q_Out-Q_INA

表示。

16.按照权利要求15所述的配料熔炼方法，其特征在于，上述第4工序中的包括在纯金属料组X_m中的1种以上纯金属料的投入量Q_INm，在上述纯金属料的含有比为P_m时，由下式

Q_INm＝Q_INl×P_m/100表示。

17.按照权利要求14～16中任一项所述的配料熔炼方法，其特征在于，在上述第4工序之后，包括进行上述金属熔液A的组成分析的第5工序。

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