JP2006010214A

JP2006010214A - 溶解炉

Info

Publication number: JP2006010214A
Application number: JP2004188137A
Authority: JP
Inventors: Chikashi Miyamoto; 宮本千佳司
Original assignee: Miyamoto Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Miyamoto Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】炉体と連絡路で通じる材料投入部に移動磁界発生装置を設置し溶湯に渦巻きを起して溶解能力を向上させる溶解炉において、渦巻きの凹みや炉体バーナの影響を受けない溶湯のレベル検知手段を有する溶解炉を提供する。
【解決手段】溶湯を保持する炉体１に第一連絡路２を介して材料溶解室３を連通して設け、材料溶解室の上方に材料供給装置６を有し、材料溶解室の周囲に移動磁界発生装置７を設けてある溶解炉において、炉体に第二連絡路４を介してレベル検知室５を連通して設け、第二連絡路４には、天井から仕切壁１１を溶湯のレベル変動範囲の最低高に達する高さまで垂下し、溶湯の液面高さを検出するレベル検知手段８をレベル検知室５側に有することを特徴とする溶解炉。レベル検知室に溶湯面の清掃手段を設け、レベル検知手段８の検出結果が検知不能である場合に清掃手段が駆動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金の処理材（切削粉、飲料缶、破砕材や長尺材など）を溶解する溶解炉に関する。

従来の溶解炉としては、炉体に連絡路を介して材料投入部を設け、材料投入部の外側に移動磁界発生装置を昇降可能に設け、移動磁界発生装置によって材料投入部内の溶湯に渦巻きを起こし、その渦巻きに処理材を投入するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−３２９３６７号公報

また、材料投入部は円筒状であって、通常、レジスターと言われる突片がその外周側から内向きに突出している。
特開平６−１７１６４号公報

ところで、特許文献１中に記載はないが、この種の溶解炉では従来、処理材の単位時間当たりの投入量を一定にして運転していた。

ところが、溶解能力は材料投入部の溶湯量の増加に伴って向上するものであり、それにも関わらず、処理材の単位時間当たりの投入量を一定にすることは、通常、溶解能力よりも少ない量を運転開始直後から継続して投入することになり、この場合は、生産コストが悪化する。かといって、運転を開始した直後に溶解能力を超える処理材を材料投入部に投入すると、材料投入部から処理材がオーバーフローすることになる。従って、材料投入部の溶湯量の変動を把握できれば、それに伴って投入量を調整することが出来る。

そこで、本発明者は材料投入部の溶湯量の増大を把握するべく、溶湯の液面高さを検出しようとした。ところが、材料投入部は溶湯が渦巻き状に回転し、中央部は凹み、周囲が高くなっているので、そのレベルを正確に検出することはできなかった。しかも、材料投入部には通常、レジスターが設けてあるので、レジスターに溶湯が衝突して飛沫となることからも、材料投入部で溶湯レベルを検出することは困難であった。かといって、アルミニウムを保持する炉体内にレベル検出手段を設けることは、焼損の観点から困難であった。つまり、炉体には溶湯状態を保持すべくバーナーが焚かれており、内部が高温になっており、その熱風によってレベル検出手段が焼損するのである。

また、材料投入部の溶湯量が増えた場合に、材料投入部のどの位置に処理材を投入すれば、最も効率良く溶解できるのかは従来分かっておらず、それゆえ、処理材の投入箇所が一定個所である場合には、溶解能力よりも投入量が少なくなる。

さらに、材料投入部の溶湯量の変動に伴って、材料投入部内の溶湯と移動磁界発生装置との位置関係が変動することになり、移動磁界発生装置で発生させる渦巻きの効率が悪化していた。

本発明は上記実情を考慮したもので、その目的とするところは、処理材の投入量、投入位置又は移動磁界発生装置の位置等を調整する際の目安となる、溶湯量の増大を検出することができる溶解炉を提供することである。

請求項１の発明は、アルミニウムの溶湯を保持する炉体に第一連絡路を介して材料溶解室を連通して設け、材料溶解室の上方に材料供給装置を有し、材料溶解室の周囲に移動磁界発生装置を設けてある溶解炉を前提とする。

そして、炉体に第二連絡路を介してレベル検知室を連通して設け、第二連絡路には、天井から仕切壁を溶湯のレベル変動範囲の最低高に達する高さまで垂下し、溶湯の液面高さを検出するレベル検知手段をレベル検知室側に有することを特徴とする。

このようにすれば、材料供給装置に投入量調整手段が設けてある場合には、レベル検知手段の検出結果を受けた投入量調整手段がその検出結果に基づいて投入量を調整することができる（液面レベルの上昇に伴って溶解能力が比例的に上昇する場合は、投入量を増やせる）。

また、投入量調整手段だけでなく、移動磁界発生装置を高さ調整手段によって昇降可能に設けてある場合には、レベル検知手段の検出結果を受けた高さ調整手段がその検出結果に基づいて移動磁界発生装置を上昇させて、溶解能力を向上させつつ、その能力向上に見合った分だけ投入量調整手段によって投入量を増やすことができる。

さらに、別の手法としては、投入量調整手段だけでなく、材料溶解室の周囲から、高さ方向に延びるレジスターを内向きに突出し、材料供給装置に投入位置調整手段を設けてある場合には、レベル検知手段の検出結果を受けた投入位置調整手段が液面高さの上昇に伴って材料供給装置の投入口の位置を、レジスターに向かって近づく方向に移動することによって、レジスターによる飛沫によって効果的に処理材を溶解して、溶解能力を向上することができ、その能力向上に見合った分だけ投入量調整手段によって投入量を増やすことができる

溶解時間が長時間になると、溶湯が酸化し、検出不能となる事態も想定される。このような事態を防ぐには、請求項２の発明のように、レベル検知室に溶湯面の清掃手段を設け、レベル検知手段の検出結果が検出不能である場合に清掃手段が駆動することが望ましい。

本発明は、炉体と材料溶解室の二部屋から溶解炉が構成されるという従来の考えを打破し、炉体に連通するレベル検知室を、材料溶解室とは別に設けるという新規な思想に基づくものであり、それによってレベル検知室の溶湯の液面が波立たず、その上、レベル検知室の液面高さを利用して材料溶解室の溶湯量の増大を検出できるので、従来までは困難であった材料溶解室の溶湯量の変動を検出できるようになる。また、仕切壁を溶湯のレベル変動範囲の最低高に達する高さまで垂下してあるので、炉体内の熱風がレベル検知室には到達せず、レベル検知手段の焼損を防ぐことが出来る。

また、請求項２の発明であれば、検出不能状態が継続することを避けられる。

本発明の溶解炉は図１に示すように、アルミニウムの溶湯を保持する炉体１の下部に第一連絡路２を設け、第一連絡路２の先には材料溶解室３を、上面を開放して設け、炉体１には材料溶解室３の反対側に第二連絡路４を設け、第二連絡路４の先にはレベル検知室５を設けてある。材料溶解室３の上方に材料供給装置６を配置すると共に、材料溶解室３の周囲に移動磁界発生装置７を昇降可能に設け、レベル検知室５の上方にはレベル検知手段８を配置してある。

炉体１は、第一、第二連絡路２、４を除いて、上下・前後・左右の全面が囲まれた部屋であって、バーナーによって室内を高温に保持している。そして、第一連絡路２は、その内部の上面９を材料溶解室３側から炉体１側に向かって徐々に高くなる傾斜を付けてある。これによって、材料溶解室３から炉体１に向かう溶湯に、溶解が不十分な処理材の塊が含まれていても、その処理材は第一連絡路２の上面９にとどまることなく炉体１に向かい、それによって、第一連絡路２の詰まりを防止することができる。また、第一連絡路２は図１、図２に示すように、その下部を幅全域に亘って連通すると共に、その上部の幅中央部に隔壁２ａを設けて前後に二つの流路２ｂ、２ｃを別々に形成し、その二つの流路２ｂ、２ｃを利用して炉体１と材料溶解室３の間で溶湯を循環するものとしてある。

材料溶解室３は、上面が開口した平面視円形状の部屋であって、その外周の一部には、内向きに突出するレジスター１０が上下方向に沿って形成され、レジスター１０の下端を第一連絡路２の高さ中間部まで垂下してある。

第二連絡路４は、レベル検知室５側の上部から仕切壁１１を垂下し、局部的に溶湯の通過面積を狭めている。仕切壁１１の下端は、移動磁界発生装置７を駆動するために必要な溶湯の最低高（溶湯レベルの変動範囲の最低高）に合わせてある。

レベル検知室５は、その上方にはレベル検知手段としてのレベルセンサ８を、図示しないフレームを介して支持してある。レベルセンサ８は、非接触形式（例えばレーザー式）のものを用いる。また、図３、４に示すようにレベル検知室５の上面には蓋１２を開閉可能に設け、蓋１２が閉鎖した状態ではレベルセンサ８の下方に検知用の抜穴１３が設けてあって、レベルセンサ８と溶湯の間に障害物がないようにしてある。

溶湯面の清掃手段１４は制御部付きの装置であって、図３〜図５に示すように蓋１２を開閉することによって、蓋１２から垂下するヘラ板１５を往復させ、レベルセンサ８の検出箇所よりも幅広い領域について溶湯面を清掃するものである。ヘラ板１５は、その下端を仕切壁１１と合わせてある。また、蓋１２を開閉する構造は、シリンダー機構を用いたもので、レベル検知室５の上面の開口部Ｋの両側にレール１６を沿わせ、蓋１２の両側に付けたローラ１７をレール１６上に載せ、図示しないフレームによってシリンダー１８を支持し、そのシリンダー１８に沿って往復動するピストンロッド１９の先部を蓋１２に連結したものである。そして、レベルセンサ８からの検出信号を制御部で受け、検出信号がエラーとなったとき、即ち、溶湯面が汚れて正常な検出が不能となったときは、シリンダー１８を駆動して、蓋１２を往復動させて汚れを除去し、液面高さの検出精度を常に良好に保持する。一方、検出信号が正常な場合は、蓋１２を閉鎖した状態を保持する。

材料供給装置６は、図示しないフレームによって支持されており、図１に示すようにホッパー２０の底部に投入量調整手段２１を配置してある。投入量調整手段２１は、制御部付きの装置であって、ホッパー２０にスクリューコンベア２２を回転可能に収容し、モーター２３によってスクリューコンベア２２を回転させる。そして、レベルセンサ８の検出信号を受けた制御部が液面高さの上昇に伴って、図示しないインバータを介してモーター２３の回転数を上げることによって、ホッパー２０から排出される処理材の投入量を増やす。なお、図１では、ホッパー２０の投入口側は、真下に垂下しており、レジスター１０の反対側に処理材を投入する構造となっている。

ホッパー２０の投入口側の別の例は図６、７に示すように、投入位置調整手段２４を設けたものである。投入位置調整手段２４は制御部付きの装置であって、ホッパー２０から垂下する第一パイプ２５に対して第二パイプ２６を、第一パイプ２５を中心として回転可能に連結し、第二パイプ２６の出口（投入口）２７が材料溶解室３の中心を支点として回転する軌跡を描くものである。さらに詳しく言えば、平面視円形をなす材料溶解室３の中心の真上に第一パイプ２５の出口２８を有し、第一パイプ２５の下端部に第二パイプ２６の上端部を回転可能に連結するために、第一パイプ２５の下端部に上フランジ２９を外向きに突出すると共に、その上フランジ２９の先部を上方に屈曲し、一方、第二パイプ２６の入口側には下フランジ３０を外向きに突出し、下フランジ３０の先部で第一パイプ２５の上フランジ２９の先部を内外上面の三方から覆って、第二パイプ２６を吊り下げてある。第二パイプ２６は曲がっており、平面視してその入口３１が材料溶解室３の中心にあるのに対して、その出口（投入口）２７が材料溶解室３の中心から外れた箇所でかつレジスター１０よりも内側に配置され、処理材を真下に投入するために第二パイプ２６の下端部を垂下する形状としてある。また、第二パイプ２６を回転する構造は、図示しないフレームで支持されたモーター３２の出力軸に歯車からなる減速機構３３を連結し、第二パイプ２６の入口側に付いた鍔状の外歯車３４と減速機構３３の歯車に、ベルト３５を掛けた構造である。そして、レベルセンサ８からの検出信号を受けた制御部がモーター３２を駆動して、液面高さが最低高（処理材投入直前）のときは、レジスター１０から最も遠い箇所（レジスター１０の反対側に）に第二パイプ２６の出口（投入口）２７を合わせる。これは、レジスターによる飛沫の量が少ないので、処理材を溶湯の渦巻による遠心力で溶かすためである。また、液面の上昇に伴ってレジスター１０による飛沫の量が多くなるので、制御部がモーター３２を駆動して、出口（投入口）２７をレジスター１０に近づけていく。

移動磁界発生装置７は、リニアモータに三相交流を印加して移動磁界を発生させ、その移動磁界が材料溶解室３内のアルミニウム溶湯に作用して誘導電流を流し、それによってアルミニウム溶湯に渦巻力を発生させ撹拌するものである。そして、移動磁界発生装置７の昇降手段は、制御部付きの装置であって、その昇降構造は特に限定されず、図１では、移動磁界発生装置の底にボールネジ３６を回転可能に取り付けてあり、このボールネジ３６を図示しないモーターで回転させることによって、ボールネジ３６と共に移動磁界発生装置７を昇降させる。なお、ボールネジ３６の代わりにパンダグラフ、シリンダー機構等を用いても良い。そして、レベルセンサ８からの検出信号を受けた制御部が、液面高さの上昇に伴って、渦巻きを最も効率良く発生することの出来る高さに移動磁界発生装置７を上昇させる。ここで渦巻きを最も効率良く発生する場合の移動磁界発生装置７と、液面高さの関係は、材料溶解室３の液面高さの中間点に、移動磁界発生装置７の全高の中間点を合わせることを目的として、レベル検知手段８から得られる検出高さの中間点に、移動磁界発生装置７の全高の中間点を合わせる関係である。また、長時間溶解すると、第一連絡路２や材料溶解室３にアルミニウム酸化物が徐々に付着していって大型化し、溶解能力が低下するので、それを防ぐために渦巻きの回転方向を定期的に自動反転させる。そうすると、処理材の適切な投入位置も変わるので、渦巻きの回転方向を変更する信号を制御部が受けた場合には、第二パイプ２６を回転させ、出口（投入口）２７を移動させる。

本発明の溶解炉を示す縦断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。（イ）（ロ）（ハ）図は液面の清掃具合を段階を追って示す縦断面図である。（イ）（ロ）図は液面の清掃具合を段階を追って示す平面図である。清掃装置を示す説明図である。処理材の投入箇所の軌跡を示す平面図である。投入位置調整手段を示す説明図である。

符号の説明

１炉体
２第一連絡路
３材料溶解室
４第二連絡路
５レベル検知室
６材料供給装置
７移動磁界発生装置
８レベル検知手段（レベルセンサ）
１１仕切壁
１４清掃手段

Claims

溶湯を保持する炉体（１）に第一連絡路（２）を介して材料溶解室（３）を連通して設け、材料溶解室（３）の上方に材料供給装置（６）を有し、材料溶解室（３）の周囲に移動磁界発生装置（７）を設けてある溶解炉において、
炉体（１）に第二連絡路（４）を介してレベル検知室（５）を連通して設け、第二連絡路（４）には、天井から仕切壁（１１）を溶湯のレベル変動範囲の最低高に達する高さまで垂下し、溶湯の液面高さを検出するレベル検知手段（８）をレベル検知室（５）側に有することを特徴とする溶解炉。
レベル検知室（５）に溶湯面の清掃手段（１４）を設け、レベル検知手段（８）の検出結果が検出不能である場合に清掃手段（１４）が駆動することを特徴とする請求項１記載の溶解炉。