JP2005076972A - 溶解保持炉制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶湯の保持量を少なくすることができる溶解保持炉制御装置を提供すること
【解決手段】 金属材料２３を溶解バーナ２１により溶解して溶湯５０とする溶解室２０と、溶解室２０に連通し、溶解室２０から流入した溶湯５０を保持バーナ３１によって所定温度に調整・保持する保持室３０と、保持室３０に連通し、溶湯５０を鋳造機へ汲み出す汲出室４０とにより構成される溶解保持炉制御装置１００であって、汲出室４０は溶湯５０の湯面高さを検出する湯面高さ検出器４３を有し、当該湯面高さ検出器４３からの湯面高さ信号に基づいて、溶解バーナ２１の出力を制御する溶解バーナ制御部６１を備える。
このように、湯面高さに応じて溶解室２０から保持室３０へ供給される溶湯５０の量を制御することができるので、溶湯５０がオーバーフローしないように制御することができる。すなわち、保持室３０において保持できる溶湯５０の保持量を少なくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋳造機へ供給するために、金属材料を溶解し、溶湯として保持する溶解保持炉制御装置に関するものである。

従来、ダイカストマシン等の鋳造機へ溶湯を供給するために、金属材料を溶解し、溶湯として保持する溶解保持炉がある。

この溶解保持炉は、投入された金属材料を溶解バーナにより溶解して溶湯とする溶解室と、当該溶解室に連通し、溶解室から流入した溶湯を保持バーナによって所定温度に調整し保持する保持室と、当該保持室に連通し、溶湯を鋳造機へ汲み出す汲出室とにより構成される。

しかしながら、上述の溶解保持炉の場合、汲出室の湯面高さは特に制御されておらず、溶解バーナの出力や金属材料の投入量タイミングは作業者によって判断されている。従って、溶解室内に充填された金属材料が全て溶解して溶湯となっても、汲出室から溶湯がオーバーフローしないように、保持室（及び汲出室）が大きく（保持室における溶湯を保持できる量に余裕をもたせて）設けられている。この場合、装置の設置スペースが広く必要となり、またエネルギー効率も悪化する。

本発明は上記問題点に鑑み、溶湯の保持量を少なくすることができる溶解保持炉制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載の溶解保持炉制御装置は、投入された金属材料を第１の加熱手段により溶解して溶湯とする溶解室と、溶解室に連通し、溶解室から流入した溶湯を第２の加熱手段によって所定温度に調整し保持する保持室と、保持室に連通し、溶湯を鋳造機へ汲み出す汲出室とにより構成される。そして、汲出室は溶湯の湯面高さを検出する湯面高さ検出器を有し、当該湯面高さ検出器からの湯面高さ信号に基づいて、第１の加熱手段の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする。

このように、本発明の溶解保持炉制御装置は、湯面高さによって、制御部が金属材料を溶解する第１の加熱手段の出力を制御するので、湯面高さに応じて溶解室から保持室へ供給される溶湯の量を制御することができる。従って、保持室において保持できる溶湯の保持量を少なくすることができる。すなわち、保持室を含めた装置全体も小型化できるので、設置性が向上される。また、保持室も小さく、当該保持室内の溶湯も少ないので、エネルギー効率が向上される。

具体的には、請求項２に記載のように、所定高さ域よりも湯面高さが高ければ、制御部は第１の加熱手段の出力が低く若しくは出力停止となるように制御し、所定高さ域よりも湯面高さが低ければ、制御部は第1の加熱手段の出力が高くなるように制御することが好ましい。

これにより、溶湯のオーバーフローを防止でき、また、汲出室から鋳造機へ溶湯を供給できる湯面高さを確保（すなわち鋳造機への溶湯供給）することができる。

また、請求項３に記載のように、汲出室は、当該汲出室における溶湯の温度を検出する溶湯温度検出器を有し、湯面高さが所定高さ域にある場合、制御部は、当該溶湯温度検出器からの溶湯温度信号に基づいて、所定温度域よりも溶湯温度が高ければ第１の加熱手段の出力が高くなるように制御し、所定温度域よりも溶湯温度が低ければ第1の加熱手段の出力が低くなるように制御することが好ましい。

溶解室で溶解された溶湯は、第２の加熱手段により昇温された保持室内の溶湯よりも溶湯温度が低いので、保持室へ流入した際に、保持室内の溶湯の温度制御性に影響を与える。特に、保持室における保持量が少ないと、その影響が大きくなる。そこで、湯面高さが所定高さ域にある場合、溶湯温度が高ければ、第１の加熱手段の出力を高くし、多くの低温溶湯を保持室へ流入させて、保持室の溶湯の温度を下げる。逆に溶湯温度が低い場合には、第１の加熱手段の出力を低くし、低温溶湯を保持室内へ流入させないか若しくは流入する低温溶湯の量を少なくして、保持室の溶湯の温度を上げる。これにより、保持室内の溶湯の温度ばらつきを小さくすることができるので、鋳造機にて製造される製品の品質のばらつきを小さくすることができる。

請求項４に記載のように、溶解室は、金属材料の投入量を検出するための材料検出器を有し、湯面高さが所定高さ域にある場合、制御部は、当該材料検出器からの材料充填状態信号に基づいて、所定量よりも投入量が多ければ第１の加熱手段の出力が高くなるように制御し、所定量よりも投入量が少なければ第１の加熱手段の出力が低くなるように制御することが好ましい。

請求項３同様、湯面高さが所定高さ域にある場合、溶解室内に充填された金属材料の充填状態に応じて第１の加熱手段の出力を制御することにより、溶解室内に投入・充填されている金属材料を効率良く予熱することができる。従って、エネルギー効率を向上することができる。

請求項５に記載のように、汲出室内の溶湯を使用して鋳造機にて製品を生産する生産計画に関するデータを保持する生産計画端末を有し、材料検出器からの材料充填信号と生産計画端末からの生産計画データに基づいて、制御部は、溶解室への金属材料の投入タイミングを制御することが好ましい。

この場合、生産に必要な量だけ、所定のタイミングで自動的に溶解室へ投入することができる。

請求項６に記載のように、生産計画データとして、生産指示信号と清掃指示信号を含み、清掃指示信号が与えられた場合、制御部は、金属材料を溶解室に投入せず、当該溶解室内の投入済み材料を溶かしきるように、投入タイミングを制御することが好ましい。

このように、生産計画データとして、生産計画端末から制御部に各指示信号を与えることにより、生産状況に応じて、金属材料を溶解室に投入することができる。

清掃指示信号は、例えば請求項７に記載のように、清掃指示信号が前回与えられた後からの経過時間及び清掃指示信号が前回与えられた後からの鋳造機の生産量の少なくとも一方に基づいて、定期的に制御部に与えられると良い。

溶解室内は、金属材料の溶解により生じた酸化物が内壁に堆積し閉塞していくため、溶解室内の金属材料を全て溶かしきって室内を空にし、定期的に酸化物を除去する必要がある。従って、清掃指示信号が定期的に制御部に与えられることにより、好ましい溶解室の状態を確保することができる。

尚、清掃指示信号は制御部に手動で与えられても良い。請求項８に記載のように、手動操作による生産指示信号若しくは清掃指示信号に基づいて、制御部は、溶解室への金属材料の投入タイミングを制御し、清掃指示信号が与えられた場合、制御部は、金属材料を溶解室に投入せず、当該溶解室内の投入済み材料を溶かしきるように、投入タイミングを制御しても良い。

請求項９に記載のように、溶解室は、当該溶解室内の温度を検出する室内温度検出器を有し、湯面高さが所定高さ域にある場合、制御部は、当該室内温度検出器からの室内温度信号に基づいて、所定温度域よりも室内温度が高ければ第１の加熱手段の出力が低くなるように制御し、所定温度よりも室内温度が低ければ第１の加熱手段の出力が高くなるように制御すると良い。

溶解室内における金属材料は、第１の加熱手段の熱とともに、保持室からの廃熱（第２の加熱手段の熱による）によっても溶解が起こる。従って、請求項３同様、湯面高さが所定高さ域にある場合、溶解室内の温度に応じて第１の加熱手段の出力を制御することにより、保持室からの廃熱による金属材料の溶解も考慮して必要な溶湯量を保持室へ供給することができる。

従来、溶解保持炉制御装置は、溶湯高さ及び溶湯温度により第２の加熱手段の出力を制御するだけで、鋳造機の動作状態は独立に制御していた。そのため、鋳造機が稼動停止状態にあっても、溶解保持炉側が認識せず、いつでも鋳造が可能なように溶湯は高温に保持され、溶解バーナも手動停止しない限り出力した状態であった。

しかしながら、請求項１０に記載のように、制御部が、溶湯の供給先である鋳造機の稼動状態信号に基づいて、第１の加熱手段の出力を制御することにより、エネルギーコストを削減することができる。

尚、制御部は、請求項１１に記載のように、鋳造機の稼動停止信号を受けた際、鋳造機の稼動信号時を受けているときの第１の加熱手段の出力よりも、第１の加熱手段の出力を低くするか若しくは出力を停止しても良いし、請求項１２に記載のように、稼動停止信号を受けてから所定時間経過後、第１の加熱手段の出力を停止しても良い。

これにより、鋳造機が稼動停止状態にある場合において、溶湯のオーバーフローを防止することができる。

請求項１３に記載のように、湯面高さが所定高さ域よりも高い状態において、保持室からの廃熱によって溶解室内の金属材料が溶解し、さらに湯面高さが上昇した場合、汲出室から溶湯が溢れ出ないように、制御部は、湯面高さ信号に基づいて、第２の加熱手段の出力を制御することが好ましい。

第１の加熱手段の出力を制御しても、湯面高さが所定高さ域よりも高い状態からさらに上昇した場合には、第２の加熱手段の出力を制御（具体的には出力を低くする）ことにより、汲出室からの溶湯のオーバーフローを防止することができる。

また、請求項１４に記載のように、保持室が当該保持室外へ保持室内の廃熱を排気可能な排気ダンパを有し、湯面高さが所定高さ域よりも高い状態において、保持室から廃熱によって溶解室内の金属材料が溶解し、さらに湯面高さが上昇した場合、汲出室から溶湯が溢れ出ないように、制御部は、湯面高さ信号に基づいて、排気ダンパの開閉制御を行っても良い。

この場合も、制御部が湯面高さ信号に基づいて、排気ダンパの開閉制御を実施することにより、金属材料を溶解させる保持室内の廃熱を排気することができ、汲出室からの溶湯のオーバーフローを防止することができる。尚、制御部は、排気ダンパの開閉制御と第２の加熱手段の出力制御をあわせて実施することもできる。

また、金属材料としては、特に限定されるものではない。例えば、請求項１５に記載のように、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の塊を用いることができ、本発明の溶解保持炉制御装置はアルミダイカスト用の溶解保持炉制御装置として適している。

また、第１の加熱手段及び第２の加熱手段は、夫々金属材料及び当該金属材料を溶解してなる溶湯を加熱できるものであれば特に限定されるものではない。例えば電気ヒータであっても良い。しかしながら、請求項１６に記載のように、第１の加熱手段及び第２の加熱手段がガスバーナであると、電気ヒータよりも一般的に応答性が良いので、本発明の制御に好適である。また、電気ヒータよりもエネルギーコストを低く抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の溶解保持炉制御装置における溶解保持炉の概略構造を示す断面図である。

図１に示すように、溶解保持炉１０は、金属材料が投入され、当該金属材料を溶解して溶湯とする溶解室２０と、溶解室２０に連通し、溶解された溶湯を所定温度に保温・保持する保持室３０と、保持室３０に連通し、図示されない鋳造機に供給するために溶湯を汲み出す汲出室４０とにより構成される。尚、溶解室２０、保持室３０、及び汲出室４０は、例えばセラミック耐火物と断熱材を用いて形成されている。

溶解室２０は、第１の加熱手段として直火式の溶解バーナ２１を備えており、投入口からバケット２２により投入された金属材料２３を、溶解バーナ２１により溶解させ、溶湯５０として、当該溶解室２０に連通する保持室３０に導入するようになっている。尚、第１の加熱手段は、直下式のガスバーナである溶解バーナ２１に限定されるものではなく、電気式ヒータであっても良い。しかしながら、コストの点及び応答性の点から直下式のガスバーナである溶解バーナ２１を用いることが好ましい。

ここで、金属材料２３としては、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、アルミダイカスト製品の製造に用いられるアルミニウム若しくはアルミニウム合金のインゴットを用いるものとする。それ以外にも、金属材料２３として亜鉛やマグネシウム等を用いることができる。

また、溶解室２０には、溶解室２０への金属材料２３の投入量を検出する材料検出器２４と、溶解室２０内の室内温度を検出する室内温度検出器２５が所定位置に設置されている。尚、図１において材料検出器２４は１つであるが、複数配置されても良い。

保持室３０は、上部に第２の加熱手段として直火式の保持バーナ３１を備えており、当該保持室３０内の下部に貯留された溶湯５０を、保持バーナ３１により加熱して、所定温度に昇温調整し高温（例えば７５０℃）保持する。尚、保持バーナ３１は、後述する溶湯温度検出器からの溶湯温度信号に基づいて、保持バーナ３１の出力を制御し、保持室３０内の溶湯５０の温度を調整する。また、第２の加熱手段は、直火式のガスバーナである保持バーナ３１に限定されるものではなく、電気式ヒータであっても良い。しかしながら、コストの点及び応答性の点から直火式のガスバーナである保持バーナ３１を用いることが好ましい。

また、保持室３０には、例えば上部壁面に保持室３０内の廃熱を排気可能な排気ダンパ３２が設置されている。

保持室３０と汲出室４０との間には、隔壁３３が設けられ、当該隔壁３３に設けられた連通孔を介して、保持室３０内の溶湯５０が汲出室４０に導入される。

汲出室４０は、溶湯５０を汲み出すために上方が開放された溶湯汲出口４１を有しており、当該溶湯汲出口４１から図示されないラドル等の溶湯汲出手段が汲出室４０の外部に溶湯５０を汲み出し、鋳造機に供給されて、金属鋳造品が製造される。

また、汲出室４０には、溶湯の温度を検出する溶湯温度検出器４２と、溶湯５０の湯面高さを検出する湯面高さ検出器４３が所定位置に設置されている。

次に、上記構成の溶解保持炉１０を含む溶解保持炉制御装置について図２及び図３を用いて説明する。図２は、溶解保持炉制御装置の構成を示すブロック図である。図３は、溶解バーナ２１の出力制御の一例を示す制御マップである。

図２に示すように、溶解保持炉制御装置１００は、制御部６０として、溶解バーナ２１の出力を制御する溶解バーナ制御部６１を備えている。そして、当該溶解バーナ制御部６１は、湯面高さ検出器４３からの湯面高さ信号、溶湯温度検出器４２からの溶湯温度信号、材料検出器２４からの材料充填状態信号、室内温度検出器２５からの室内温度信号、及び溶湯５０の供給先である鋳造機の鋳造機製造部１１０からの稼動状態信号に基づいて、溶解バーナ２１の出力を制御する。

具体的には、湯面高さが所定高さ域（Ｍｉｄ）よりも高い場合（Ｈｉ）には、溶湯５０がオーバーフローしないように、溶解バーナ２１の出力を低く（Ｌｏ）するか若しくは出力停止（ＯＦＦ）となるように制御する。逆に、湯面高さが所定高さ域（Ｍｉｄ）よりも低い場合（Ｌｏ）には、汲出室４０から溶湯５０を汲み出すことができる高さまで溶湯５０を増やすように、溶解バーナ２１の出力が高く（Ｈｉ）なるように制御する。尚、溶解バーナ２１の出力は、例えば鋳造機へ溶湯５０を安定供給できるように、金属材料２３を所定量安定して溶解できる出力を基準（Ｍｉｄ）とし、それよりも多くの金属材料２３を溶解する出力をＨｉ（汲出室４０の湯面高さが上昇）、逆にそれよりも溶解量が少ないか若しくは全く溶解されない（汲出室４０の湯面高さが減少）出力をＬｏとする。また、所定の高さ領域は任意で設定されるものであり、例えば、溶湯５０がオーバーフローする心配の無い高さで且つ溶湯５０を汲み出すことのできる高さの範囲である。

このように、本発明の溶解保持炉制御装置１００は、溶湯高さに基づいて溶解バーナ２１の出力を制御する。すなわち、溶湯高さに基づいて、溶解室２０から保持室３０に導入される溶湯５０の量を制御できるので、保持室３０は鋳造機に供給できる程度の量の溶湯５０を保持できれば良く、保持室３０における溶湯５０の保持量を少なくすることができる。従って、溶湯５０の昇温に用いる熱量も少なくてすむのでエネルギーコストを削減できる。また、保持室３０も小さくできるので、装置１００の設置性が向上し、エネルギーロスも減少するのでエネルギー効率も向上する。

尚、溶解バーナ２１の出力制御は、湯面高さ信号とともに鋳造機製造部１１０からの稼動状態信号に基づいて制御されることが好ましい。

例えば、鋳造機が鋳造中の場合、汲出室４０から定期的に溶湯５０が所定量汲み出されるので、鋳造機制御部１１０からの稼動信号を受けた溶解バーナ制御部６１は、図３に示すように、湯面高さが所定高さ域よりも高い場合、溶解バーナ２１の出力が低くなるように制御し、湯面高さが所定高さ域よりも低い場合には、溶解バーナ２１の出力が高くなるように制御する。

また、鋳造機のマシントラブル等により短時間の停止となる待機中の場合、溶湯５０は汲出室４０から鋳造機に供給されないので、鋳造機制御部１１０からの稼動停止信号を受けた溶解バーナ制御部６１は、図３に示すように、溶解バーナ２１の出力を湯面高さが高い場合は停止し、それ以外の場合は鋳造中の出力よりも低い出力となるように制御する。

このように、湯面高さ信号とともに鋳造機の稼動状態信号に基づいて、溶解バーナ２１の出力を制御することにより、鋳造機の生産状態に適した溶湯５０の量を保持室３０に保持することができる。また、鋳造機の稼動停止状態において、溶湯５０のオーバーフローを防止することができる。尚、溶解バーナ２１の出力が基準出力よりも低い状態において、金属材料２３が溶解されない場合には、湯面高さが高い場合であっても、溶解バーナ２１を出力停止とせず、基準出力よりも低く制御しても良い。

さらに、稼動停止信号を受けてから所定時間（例えば１時間）が経過しても稼動信号に切り替わらない場合には、上記待機中を長時間停止の保持中として、図３に示すように、湯面高さに関わらず、溶解バーナ制御部６１は溶解バーナ２１の出力が停止となるように制御する。これにより、長時間停止時に、溶解バーナ２１を自動的に出力停止とできるので、エネルギーロスを低減することができる。

また、溶解バーナ２１の出力制御は、湯面高さ信号とともに溶湯温度信号に基づいて制御されても良い。

湯面高さが所定の高さ領域よりも高い或いは低い場合は、設備の稼動に関与するので、湯面高さに従って溶解バーナ２１の出力を制御する。湯面高さが所定の高さ領域にある場合において、溶湯温度が所定の温度領域（Ｍｉｄ）よりも高い（Ｈｉ）場合には、溶解バーナ制御部６１は、図３に示すように、溶解バーナ２１の出力が高くなるように制御する。逆に、溶湯温度が所定の温度領域よりも低い（Ｌｏ）場合には、溶解バーナ制御部６１は、図３に示すように、溶解バーナ２１の出力が低くなるように制御する。尚、所定の温度領域は任意で設定されるものであり、例えば、鋳造機にて製造される製品の品質が安定する温度域を所定温度域として設定しても良い。

溶解室２０で溶解された溶湯５０は、保持バーナ３１により昇温された保持室３０内の溶湯５０よりも溶湯温度が低いので、溶解室２０から保持室３０へ流入した際に、保持室３０内の溶湯５０の温度制御性に影響を与える。特に、保持室３０における溶湯５０の保持量が少ないと、その影響が大きくなる。

そこで、湯面高さが所定高さ域にある場合、溶湯温度が高ければ、溶解バーナ２１の出力を高くし、多くの低温溶湯を保持室３０へ流入させて、保持室３０内の溶湯５０の温度を下げる。逆に溶湯温度が低い場合には、溶解バーナ２１の出力を低くし、保持室３０内へ低温溶湯を流入させないか若しくは流入する低温溶湯の量を少なくして、保持室３０内の溶湯５０の温度を上げる。これにより、保持室３０内の溶湯５０の温度ばらつきを小さくすることができるので、鋳造機にて製造される製品の品質のばらつきを小さくすることができる。

また、溶解バーナ２１の出力制御は、湯面高さ信号とともに材料充填状態信号に基づいて制御されても良い。

湯面高さが所定の高さ領域よりも高い或いは低い場合は、設備の稼動に関与するので、湯面高さに従って溶解バーナ２１の出力を制御する。湯面高さが所定の高さ領域にある場合において、溶解室２０における金属材料２３の投入量が所定量（Ｍｉｄ）よりも多（Ｈｉ）ければ、溶解バーナ制御部６１は、溶解バーナ２１の出力が高くなるように制御する。逆に、所定量（Ｍｉｄ）よりも少な（Ｌｏ）ければ、溶解バーナ制御部６１は、図３に示すように、溶解バーナ２１の出力が低くなるように制御する。尚、所定量は任意で設定されるものであり、保持室３０への溶湯５０の供給が途切れない投入量に対応した溶解室２０の所定の高さとして設定しても良い。

溶解室２０内に投入された金属材料２３は、お互いが接触した状態で溶解室２０内に充填されている。従って、溶解バーナ２１の熱は、溶解バーナ２１の炎にさらされている金属材料２３を溶解するだけでなく、熱伝導により当該金属材料２３の上部にある金属材料２３を予熱する。従って、充填率の高い（所定量より多い投入量）場合、溶解バーナ２１の出力を高くし、充填率の低い（所定量よりも少ない投入量）場合、溶解バーナ２１の出力を低く制御する。この場合、金属材料２３の充填状態に応じた出力で燃焼するので、エネルギー効率が向上される。また、金属材料２３の充填状態に関わらず、金属材料２３の予熱状態が安定する。

また、溶解バーナ２１の出力制御は、湯面高さ信号とともに溶解室２０の室内温度信号に基づいて制御されても良い。

湯面高さが所定の高さ領域よりも高い或いは低い場合は、設備の稼動に関与するので、湯面高さに従って溶解バーナ２１の出力を制御する。湯面高さが所定の高さ領域にある場合において、溶解室２０における室内温度が所定温度域よりも高（Ｈｉ）ければ、溶解バーナ制御部６１は、溶解バーナ２１の出力が低くなるように制御する。逆に、所定温度域よりも温度が低（Ｌｏ）ければ、図３に示すように、溶解バーナ制御部６１は溶解バーナ２１の出力が高くなるように制御する。尚、所定温度域は任意で設定されるものである。

尚、溶解バーナ制御部６１は、少なくとも湯面高さ信号に基づいて溶解バーナ２１の出力を制御するものである。従って、湯面高さ信号とともに溶解バーナ２１出力の制御因子となるものは、上述した溶湯温度信号、稼動状態信号、材料充填状態信号、及び室内温度信号の内の１つだけでなく、複数（全てを含む）であっても良い。その一例として、湯面高さ信号、溶湯温度信号、及び材料充填状態信号に基づいて制御される例を図３に示す。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態における溶解保持炉制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。

第２の実施の形態における溶解保持炉制御装置１００は、第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、制御部６０が溶解バーナ２１の出力だけでなく、保持バーナ３１の出力と排気ダンパ３２の開閉も制御する点である。

図１に示すように、溶解室２０は保持室３０と連通しており、保持室３０内の廃熱はそれよりも上方の溶解室２０へ排出される。従って、湯面高さが所定高さ域よりも高い場合、溶解バーナ２１の出力を低くなるように制御するか或いは出力停止としても、保持室３０からの廃熱により金属材料２３が溶解し、湯面高さがさらに上昇する場合がある。このような場合、保持バーナ３１の出力を停止する方法がとられているが、長時間保持バーナ３１を停止すると、溶湯５０が固化し、再度溶解させる必要があるため、炉体にストレスが生じ、炉体寿命が低下するという問題がある。

しかしながら、本実施形態の溶解保持炉制御装置１００は、図４に示すように、制御部６０として、溶解バーナ２１の出力を制御する溶解バーナ制御部６１と、保持バーナ３１の出力制御する保持バーナ制御部６２と、排気ダンパ３２の開閉を制御する排気ダンパ制御部６３とを備えている。そして、溶解バーナ制御部６１から保持バーナ制御部６２及び排気ダンパ制御部６３に、溶解バーナ２１の制御状態信号が与えられる。

従って、湯面高さが所定高さ域よりも高い状態において、保持室３０からの廃熱によって溶解室２０内の金属材料２３が溶解し、さらに湯面高さが上昇した場合、保持バーナ制御部６２は、汲出室４０から溶湯５０が溢れ出ないように、湯面高さ信号に基づいて、保持バーナ３１の出力を制御する。具体的には、湯面高さが高く、溶解バーナ２１の出力が低出力である制御状態信号を保持バーナ制御部６２が受けた状態で、湯面高さ検出器４３或いは溶解バーナ制御部６１から湯面高さがさらに上昇した信号を保持バーナ制御部６２が受けると、保持バーナ制御部６２は保持バーナ３１の出力を低下させ、保持室３０から溶解室２０への廃熱量を少なくする。尚、保持バーナ制御部６２は、通常、溶湯温度検出器４２からの溶湯温度信号に基づいて、保持バーナ３１の出力を制御し、保持室３０内の溶湯５０の温度を調整する。

または、排気ダンパ制御部６３は、汲出室４０から溶湯５０が溢れ出ないように、湯面高さ信号に基づいて、排気ダンパ３２の開閉を制御する。具体的には、湯面高さが高く、溶解バーナ２１の出力が低出力である制御状態信号を排気ダンパ制御部６３が受けた状態で、湯面高さ検出器４３或いは溶解バーナ制御部６１から湯面高さがさらに上昇した信号を排気ダンパ制御部６３が受けると、排気ダンパ制御部６３は排気ダンパ３２を開とし、保持室３０内の廃熱を保持室３０外に排気する。

このように、本実施形態の溶解保持炉制御装置１００は、基本的に溶解バーナ２１の出力制御により湯面高さを制御しつつも、補助的に保持バーナ３１の出力制御及び／又は排気ダンパの開閉制御を行って、湯面高さを制御することができる。従って、溶解バーナ２１のみでは湯面高さが制御できない場合であっても、溶湯５０のオーバーフローを防止することができる。また、長時間保持バーナ３１を停止しなくともよいので、溶湯５０の固化による炉体寿命の低下を防止することができる。

尚、本実施形態において、制御部６０として、保持バーナ制御部６２と排気ダンパ制御部６３とを備える例を示したが、どちらか一方のみを備えていれば良い。また、保持バーナ３１の出力制御と排気ダンパ３２の開閉制御は同時に実施されても良い。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態における溶解保持炉制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。

第３の実施の形態における溶解保持炉制御装置１００は、第１及び第２の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第３の実施の形態において、第２の実施の形態と異なる点は、制御部６０が溶解室２０への金属材料２３の投入タイミングも制御する点である。

金属材料２３の溶解により、溶解室２０内には酸化物（例えばアルミ酸化物）が生成する。この酸化物は溶解室内壁に堆積し、それにより溶解室２０内が閉塞していくため、溶解室２０内の金属材料２３を全て溶かしきって溶解室２０内を空にし、定期的に酸化物を除去する清掃作業を実施する必要がある。

そこで、本実施形態における溶解保持炉制御装置１００は、制御部６０として、溶解バーナ制御部６１、保持バーナ制御部６２、排気ダンパ制御部６３とともに、溶解室２０への金属材料２３の投入タイミングを制御する材料投入制御部６４を備えている。また、汲出室４０内の溶湯５０を使用して鋳造機にて製品を生産する生産計画に関するデータを保持する生産計画端末７０を有している。

そして、材料投入制御部６４は、材料検出器２４からの材料充填信号と生産計画端末７０からの生産計画データに基づいて、溶解室２０への金属材料２３の投入タイミングを制御する。

具体的には、例えば生産計画端末７０には、鋳造機制御部１１０からの鋳造機の生産量に基づく生産量情報と、作業者からの生産計画情報が与えられ、当該情報に基づく生産計画データを材料投入制御部６４に与える。この生産計画データとは、生産指示信号と清掃指示信号を含んでいる。

従って、生産指示信号が与えられた場合、材料投入制御部６４は、当該材料投入制御部６４に与えられた材料充填状態信号が、溶解室２０における金属材料２３の投入量が少ない状態を示していれば、所定量よりも投入量が多い状態を示す材料充填状態信号が材料投入制御部６４に与えられるまで、金属材料２３を溶解室２０に投入するように、投入タイミングを制御する。

また、清掃指示信号が与えられた場合、材料投入制御部６４は、材料充填状態信号に関わらず、金属材料２３を溶解室２０に投入せずに、当該溶解室２０内の投入されている投入済みの金属材料２３を溶かしきるよう投入タイミングを制御する。尚、金属材料２３を溶かしている最中は、第１及び第２の実施形態で示した湯面高さ信号等に基づいて、溶解バーナ２１の出力を制御する。

このように、本発明の溶解保持炉制御装置１００は材料投入制御部６４を備えるので、生産計画データと材料充填状態信号とに基づいて、生産状況に応じて金属材料２３を溶解室２０に投入するタイミングを制御することができる。

尚、清掃指示信号は、前回与えられた清掃指示信号からの経過時間及び前回与えられた清掃指示信号からの鋳造機の生産量の少なくとも一方に基づいて、生産計画情報端末７０から材料投入制御部６４に定期的に与えられても良い。このように、清掃指示信号が定期的に与えられれば、定期的に必ず清掃することとなるので、常に溶解保持炉１０を溶解保持に適した状態としておくことができる。

また、本実施形態において、制御部６０が、溶解バーナ制御部６１、保持バーナ制御部６２、排気ダンパ制御部６３、及び材料投入制御部６４を備える例を示した。しかしながら、少なくとも溶解バーナ制御部６１と材料投入制御部６４のみを備えれていれば良い。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、溶解バーナの出力が予め設定された出力制御マップにより決定される例を示した。しかしながら、溶解バーナの出力は、与えられた湯面高さ信号等の各信号に基づいて演算式から算出されても良い。

本実施形態において、鋳造機制御部から溶解バーナ制御部に稼動状態信号が与えられる例を示した。しかしながら、本発明の溶解保持炉制御装置側から鋳造機制御部に信号が与えられ、それに基づいて鋳造機の製造が制御されても良い。例えば、品質的に好ましくない溶湯温度である場合には、鋳造機制御部は汲出室から溶湯を汲み出さず、製品の生産を停止しても良い。また、湯面高さが低い場合には、汲出室から溶湯を汲み出すことができないので、溶湯が所定高さとなるまで生産停止としても良い。

本実施形態において、生産計画端末からの生産計画データと材料充填状態信号に基づいて、材料投入制御部が金属材料の投入タイミングを制御する例を示した。しかしながら、材料投入制御部に手動操作によって生産指示信号若しくは清掃指示信号が与えられ、当該信号と材料充填状態信号とに基づいて、材料投入制御部は溶解室への金属材料の投入タイミングを制御しても良い。

本発明の第１の実施形態における溶解保持炉制御装置の、溶解保持炉部分の概略構造を示す断面図である。 溶解保持炉制御装置の概略構成をしめすブロック図である。 溶解バーナの出力制御の一例を示す制御マップである。 第２の実施形態における溶解保持炉制御装置の概略構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における溶解保持炉制御装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０・・・溶解保持炉
２０・・・溶解室
２１・・・溶解バーナ
２３・・・金属材料
２４・・・材料検出器
２５・・・室内温度検出器
３０・・・保持室
３１・・・保持バーナ
３２・・・排気ダンパ
４０・・・汲出室
４２・・・溶湯温度検出器
４３・・・湯面高さ検出器
６１・・・溶解バーナ制御部
１００・・・溶解保持炉制御装置

Claims (16)

1. 投入された金属材料を第１の加熱手段により溶解して溶湯とする溶解室と、
   前記溶解室に連通し、前記溶解室から流入した前記溶湯を第２の加熱手段によって所定温度に調整し保持する保持室と、
   前記保持室に連通し、前記溶湯を鋳造機へ汲み出す汲出室とにより構成される溶解保持炉の制御装置であって、
   前記汲出室は前記溶湯の湯面高さを検出する湯面高さ検出器を有し、当該湯面高さ検出器からの湯面高さ信号に基づいて、前記第１の加熱手段の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする溶解保持炉制御装置。
2. 前記制御部は、所定高さ域よりも湯面高さが高ければ前記第１の加熱手段の出力が低くなるか若しくは出力停止となるように制御し、所定高さ域よりも湯面高さが低ければ前記第1の加熱手段の出力が高くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の溶解保持炉制御装置。
3. 前記汲出室は、当該汲出室における前記溶湯の温度を検出する溶湯温度検出器を有し、前記湯面高さが所定高さ域にある場合、前記制御部は、当該溶湯温度検出器からの溶湯温度信号に基づいて、所定温度域よりも溶湯温度が高ければ前記第１の加熱手段の出力が高くなるように制御し、所定温度域よりも溶湯温度が低ければ前記第1の加熱手段の出力が低くなるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶解保持炉制御装置。
4. 前記溶解室は、前記金属材料の投入量を検出するための材料検出器を有し、前記湯面高さが所定高さ域にある場合、前記制御部は、当該材料検出器からの材料充填状態信号に基づいて、所定量よりも投入量が多ければ前記第１の加熱手段の出力が高くなるように制御し、所定量よりも投入量が少なければ前記第１の加熱手段の出力が低くなるように制御することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
5. 前記汲出室内の溶湯を使用して前記鋳造機にて製品を生産する生産計画に関するデータを保持する生産計画端末を有し、前記材料検出器からの材料充填信号と前記生産計画端末からの生産計画データに基づいて、前記制御部は、前記溶解室への前記金属材料の投入タイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の溶解保持炉制御装置。
6. 前記生産計画データとして、生産指示信号と清掃指示信号を含み、前記清掃指示信号が与えられた場合、前記制御部は、前記金属材料を前記溶解室に投入せず、当該溶解室内の投入済み材料を溶かしきるように、前記投入タイミングを制御することを特徴とする請求項５に記載の溶解保持炉制御装置。
7. 前記清掃指示信号が前回与えられた後からの経過時間及び前記清掃指示信号が前回与えられた後からの前記鋳造機の生産量の少なくとも一方に基づいて、前記清掃指示信号が前記制御部に定期的に与えられることを特徴とする請求項６に記載の溶解保持炉制御装置。
8. 手動操作による生産指示信号若しくは清掃指示信号に基づいて、前記制御部は、前記溶解室への前記金属材料の投入タイミングを制御し、前記清掃指示信号が与えられた場合、前記制御部は、前記金属材料を前記溶解室に投入せず、当該溶解室内の投入済み材料を溶かしきるように、前記投入タイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の溶解保持炉制御装置。
9. 前記溶解室は、当該溶解室内の温度を検出する室内温度検出器を有し、前記湯面高さが所定高さ域にある場合、前記制御部は、当該室内温度検出器からの室内温度信号に基づいて、所定温度域よりも室内温度が高ければ前記第１の加熱手段の出力が低くなるように制御し、所定温度よりも室内温度が低ければ前記第１の加熱手段の出力が高くなるように制御することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
10. 前記制御部は、前記溶湯の供給先である前記鋳造機の稼動状態信号に基づいて、前記第１の加熱手段の出力を制御することを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
11. 前記鋳造機の稼動停止信号を受けた際、前記制御部は、前記鋳造機の稼動信号時の前記第１の加熱手段の出力よりも、前記第１の加熱手段の出力を低くするか若しくは出力を停止することを特徴とする請求項１０に記載の溶解保持炉制御装置。
12. 前記鋳造機の稼動停止信号を受けてから所定時間経過後、前記制御部は前記第１の加熱手段の出力を停止することを特徴とする請求項１０に記載の溶解保持炉制御装置。
13. 前記湯面高さが所定高さ域よりも高い状態において、前記保持室からの廃熱によって前記溶解室内の金属材料が溶解し、さらに前記湯面高さが上昇した場合、前記汲出室から前記溶湯が溢れ出ないように、前記制御部は、前記湯面高さ信号に基づいて、前記第２の加熱手段の出力を制御することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
14. 前記保持室は、当該保持室外へ前記保持室内の廃熱を排気可能な排気ダンパを有し、前記湯面高さが所定高さ域よりも高い状態において、前記保持室からの廃熱によって前記溶解室内の金属材料が溶解し、さらに湯面高さが上昇した場合、前記汲出室から前記溶湯が溢れ出ないように、前記制御部は、前記湯面高さ信号に基づいて、前記排気ダンパの開閉制御を行うことを特徴とする請求項１〜１３いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
15. 前記金属材料は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の塊であること特徴とする請求項１〜１４いずれか１項に記載の溶解保持炉制御装置。
16. 前記第１の加熱手段及び前記第２の加熱手段はガスバーナであることを特徴とする請求項１〜１５いずれか１項に記載の溶解炉制御装置。

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