JP2004257715A

JP2004257715A - 金属溶解保持炉

Info

Publication number: JP2004257715A
Application number: JP2003051870A
Authority: JP
Inventors: Kiyohito Suzuki; 清仁鈴木
Original assignee: NIPPON KOUNETSU KOGYOSHA KK
Current assignee: NIPPON KOUNETSU KOGYOSHA KK
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】高い溶解能力を発揮することができ、燃料原単位が減少しランニングコストを軽減させるとともに、偏析が防止され品質の優れた溶湯を提供できるようにする。
【解決手段】溶湯を貯留し得る湯槽１の内部を仕切壁２，３，７，１０によって区画することによって加熱室４に隣接するようにポンプ室５と溶解室６と保持室８と汲出室９を形成し、溶解室には材料投入口２７を設け、加熱室および保持室には浸漬式熱源３１，３２，３３を設け、ポンプ室には循環ポンプ１７を設け、加熱室と保持室との仕切壁３に開設された流出口１４にセラミックフィルタ１６を設け、加熱室にて浸漬式熱源により加熱された溶湯を循環ポンプの作動により溶解室に強制循環させ該溶解室に投入された金属材料２８を溶解するとともに、該加熱室の溶湯を前記セラミックフィルタを経て前記保持室から前記汲出室に流出させる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ合金等の金属材料を加熱して溶解し、鋳込みに適した状態に保持する金属溶解保持炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特許第２６６２６６３号公報
【特許文献２】
特開平８−８６４３２号公報
【０００３】
上記特許文献１，２に示された溶融金属加熱装置は、セラミックス製の有底筒状の外筒の内部にバーナが設けられ、該外筒を上方より湯槽中に垂直に垂下し溶湯中に浸漬することにより該溶湯を加熱するもので、このような溶湯浸漬式熱源を持つ金属溶解炉は溶湯への伝熱効率がよいことから省エネルギー化が達成される利点を持つものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の上記浸漬式熱源を持つ金属溶解炉は、溶湯の循環が充分に行われないことから、熱源付近の溶湯のみが加熱され、溶解能力，熱効率が未だ充分でないとともに、比重の重い重金属が炉床に溜まる偏析によって品質が損なわれることがあった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決し、溶解能力が高く、品質の優れた溶湯を低コストで得ることができる金属溶解保持炉を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の金属溶解保持炉は、溶湯を貯留し得る湯槽の内部を仕切壁によって区画することによって加熱室に隣接するようにポンプ室と溶解室と保持室と汲出室を形成し、溶解室には材料投入口を設け、加熱室および保持室には浸漬式熱源を設け、ポンプ室には循環ポンプを設け、加熱室と保持室との仕切壁に開設された流出口にセラミックフィルタを設け、加熱室にて浸漬式熱源により加熱された溶湯を循環ポンプの作動により溶解室に強制循環させ該溶解室に投入された金属材料を溶解するとともに、該加熱室の溶湯を前記セラミックフィルタを経て前記保持室から前記汲出室に流出させるようにしたことを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、浸漬式熱源は、セラミックス製の有底筒状の外筒の内部に火炎を吹き出すリジェネバーナを設けてなるものであることを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、流出口は仕切壁の低位置に開設されたものであることを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、ポンプ室に設けられた循環ポンプは加熱室の高位置より溶湯を吸引し溶解室の低位置に該溶融金属を放出させるものであることを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、溶湯を保持室から汲出室に流出させるため該保持室と汲出室との仕切壁に開設された連通口は該仕切壁の低位置に開設されたものであることを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、循環ポンプは、湯槽外に設けたモータによって回転動されるシャフトをポンプ室内に垂下させ、該シャフトの下端部にローターを設けてなる遠心式のものであることを特徴とする。
また本発明は上記金属溶解保持炉において、シャフトを中空管状に形成し、該シャフトを通してポンプ室内の溶湯中に不活性ガスを放出するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に図面に従い本発明の実施の形態を説明する。図１はこの金属溶解保持炉の平面図、図２はそのＡ−Ａ線断面図、図３はＢ−Ｂ線断面図、図４はＣ−Ｃ線断面図、図５は水平断面図である。耐火物により構築された湯槽１は、内部を仕切壁２，３によって区画することによって加熱室４が中央に形成され、該加熱室の該仕切壁２を隔てた隣接部分にはポンプ室５と溶解室６とがさらに仕切壁７を隔てて形成され、該加熱室の該仕切壁３を隔てた隣接部分には保持室８と汲出室９とがさらに仕切壁１０を隔てて形成される。そして仕切壁２には加熱室４とポンプ室５とを連通させる開口１１、および、加熱室４と溶解室６とを連通させる流入口１２が夫々開設され、仕切壁７には放出口１３が開設される。また、仕切壁３には加熱室４と保持室８とを連通させる流出口１４が開設され、仕切壁１０の下方には連通口１５が形成される。なお、流出口１４は図２に示されるように仕切壁３の低位置（底近く）に開設され、該流出口１４にセラミックフィルタ１６が設けられている。また、図３，図４に示されるように、前記開口１１は仕切壁２の高位置に開設され、前記放出口１３は仕切壁７の低位置に開設されている。また、連通口１５は仕切壁１０の下側の低位置に設けられている。
【０００８】
溶解室６は固形状の金属材料２８を投入できるように上面を開放状として材料投入口２７が形成されている。また、ポンプ室５には遠心式の循環ポンプ１７が設けられる。即ち、該循環ポンプ１７はポンプ室内底部に厚底板１８を固設し、該厚底板に上面が該ポンプ室内に開放された円筒状空隙１９を形成し、該空隙１９には円周方向に延びる排出路２０を形成し該排出路２０を前記放出口１３を介して溶解室６と連通させている。そして、湯槽外に設けた可変速モータ２１によって回転動される中空管状のシャフト２２をポンプ室５内に垂下し、該シャフトの下端部に円筒状でその筒壁に定間隔でスリット孔２３が形成されたローター２４を固設し、該ローターを前記円筒状空隙１９内にて回転自在なるように支持している。なお、２５はシャフト２２に設けられたロータリージョイントで、該ロータリージョイントに不活性ガス供給源（図示省略）に繋がる給ガスホース２６を連結し、該ロータリージョイントを介して該シャフト２２内にアルゴン，窒素等の不活性ガスを供給することで、該不活性ガスが該シャフト２２の下端部から該ポンプ室内の溶湯中に細かい気泡となって放出されるようにしている。
【０００９】
また、３１，３２は加熱室４に設けられた浸漬式熱源、３３は保持室８に設けられた浸漬式熱源である。これらの浸漬式熱源は、セラミックス製の有底筒状の外筒３４を該各室内に垂直に垂下し、該外筒の内部に火炎が吹き出すように該外筒の上端部にリジェネバーナ３５を設けてなる。このリジェネバーナは、周知のように、排ガスの熱によって燃焼用空気が予熱されるように構成され、熱効率を向上させることを可能にしたものである。なお、３６は加熱室４の溶湯の温度を計測し、浸漬式熱源３１，３２の発熱量を制御するために設けられた温度センサ、３７は保持室８の溶湯の温度を計測し、浸漬式熱源３３の発熱量を制御するために設けられた温度センサである。
【００１０】
なお、汲出室９は溶湯を汲み出すためのレードル（図示せず）が挿入できるように上面が開放されている。また、３８は点検口、３９はドレンである。
【００１１】
このように構成した金属溶解保持炉では、加熱室４中の溶湯に浸漬式熱源３１，３２の外筒３４が浸漬していることから、該溶湯にその熱が効率よく伝達される。そして、ローター２４をモータ２１によって回転させることにより、ポンプ室５内の溶湯が該ローター２４の遠心力によって円筒状空隙１９に吸引されることから、加熱室４の溶湯は矢印で示したように開口１１からポンプ室５内に移動し、さらに排出路２０を通し放出口１３より溶解室６にその溶湯が循環する。このため、該溶解室６に投入された金属材料２８に熱い溶湯が接触し、該金属材料を溶解させる。そしてその溶湯はさらに流入口１２より加熱室４に流入する。要するに、浸漬式熱源３１，３２により加熱された溶湯は、矢印で示したように、ポンプ室５を通って溶解室６に戻るという回路を強制循環させることにより、浸漬式熱源３１，３２の熱を溶湯を媒介とする対流熱伝達により溶解室６の金属材料を溶解させる。また、このように常に溶湯を循環させることにより、比重差に起因する偏析の発生が防止され、金属成分の均一化、均質化が達成される。また、ポンプ室５では溶湯中に不活性ガスが細かい気泡となって放出されることで、溶湯中の水素ガス，酸化物等が脱ガス処理され、溶湯の品質が確保される。なお、溶湯の循環速度は可変速モータ２１によって自在に調節し得る。また、加熱室４の溶湯温度は、温度センサ３６により検出され、浸漬式熱源３１，３２の発熱量にフィードバックされて自動調節される。
【００１２】
そして、加熱室４の溶湯は順にセラミックフィルタ１６を透過し流出口１４より保持室８に流入し、浸漬式熱源３３により溶融状態なるように温度保持される。該保持室８の溶湯温度は、温度センサ３７により検出され、浸漬式熱源３３の発熱量にフィードバックされて自動調節される。なお、該流出口１４は低位置に開設されているとともにセラミックフィルタ１６が設けられていることから、酸化物や介在物等の比重の低い異物が保持室８に流入することが防止される。また、連通口１５についても低位置に開設されていることから汲出室９へこれらの異物が流入することが防止される。そして、汲出室９から溶湯が汲み出されるに従い保持室８の溶湯は該汲出室９に流入する。そして、溶解室６に金属材料２８を適時投入することにより、該汲出室９の溶湯のレベルは略々一定に保たれる。
【００１３】
【発明の効果】
このように本発明に係る金属溶解保持炉は、溶湯を貯留し得る湯槽の内部を仕切壁によって区画することによって加熱室に隣接するようにポンプ室と溶解室と保持室と汲出室を形成し、溶解室には材料投入口を設け、加熱室および保持室には浸漬式熱源を設け、ポンプ室には循環ポンプを設け、加熱室と保持室との仕切壁に開設された流出口にセラミックフィルタを設け、加熱室にて浸漬式熱源により加熱された溶湯を循環ポンプの作動により溶解室に強制循環させ該溶解室に投入された金属材料を溶解するとともに、該加熱室の溶湯を前記セラミックフィルタを経て前記保持室から前記汲出室に流出させるようにしたので、浸漬式熱源の熱を溶湯の循環により金属材料に効率よく対流熱伝達することができ高い溶解能力を発揮することができる。このため、燃料原単位が減少しランニングコストが大幅に軽減されるとともに、偏析が防止され品質の優れた溶湯を提供できるなど顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す金属溶解保持炉の平面図。
【図２】図１の金属溶解保持炉のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の金属溶解保持炉のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】図１の金属溶解保持炉のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】図１の金属溶解保持炉の水平断面図。
【符号の説明】
１湯槽
２，３，７，１０仕切壁
４加熱室
５ポンプ室
６溶解室
８保持室
９汲出室
１１開口
１２流入口
１３放出口
１４流出口
１５連通口
１６セラミックフィルタ
１７循環ポンプ
２１モータ
２２シャフト
２４ローター
２５ロータリージョイント
２６給ガスホース
２７材料投入口
２８金属材料
３１，３２，３３浸漬式熱源
３４外筒
３５リジェネバーナ
３６，３７温度センサ

Claims

溶湯を貯留し得る湯槽の内部を仕切壁によって区画することによって加熱室に隣接するようにポンプ室と溶解室と保持室と汲出室を形成し、溶解室には材料投入口を設け、加熱室および保持室には浸漬式熱源を設け、ポンプ室には循環ポンプを設け、加熱室と保持室との仕切壁に開設された流出口にセラミックフィルタを設け、加熱室にて浸漬式熱源により加熱された溶湯を循環ポンプの作動により溶解室に強制循環させ該溶解室に投入された金属材料を溶解するとともに、該加熱室の溶湯を前記セラミックフィルタを経て前記保持室から前記汲出室に流出させるようにしたことを特徴とする金属溶解保持炉。
請求項１に記載の浸漬式熱源は、セラミックス製の有底筒状の外筒の内部に火炎を吹き出すリジェネバーナを設けてなるものである金属溶解保持炉。
請求項１に記載の流出口は仕切壁の低位置に開設されたものである金属溶解保持炉。
ポンプ室に設けられた循環ポンプは加熱室の高位置より溶湯を吸引し溶解室の低位置に該溶融金属を放出させるものである請求項１〜３のいずれかに記載の金属溶解保持炉。
溶湯を保持室から汲出室に流出させるため該保持室と汲出室との仕切壁に開設された連通口は該仕切壁の低位置に開設されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の金属溶解保持炉。
循環ポンプは、湯槽外に設けたモータによって回転動されるシャフトをポンプ室内に垂下させ、該シャフトの下端部にローターを設けてなる遠心式のものである請求項１〜５のいずれかに記載の金属溶解保持炉。
シャフトを中空管状に形成し、該シャフトを通してポンプ室内の溶湯中に不活性ガスを放出するようにした請求項６に記載の金属溶解保持炉。