JP2008196807A - 溶解炉用原料押込装置及びそれを組み込んだ溶解炉システム - Google Patents

Abstract

【課題】確実且つ迅速に原材料（非鉄金属切粉等）を溶解できる溶解炉用原料押込装置及び溶解炉システムを提供する。
【解決手段】下端を溶解炉中の溶湯１０３内に挿入状態に沈め、上方から溶解対象としての非鉄金属切粉等の原材料ＲＭを前記溶湯中に押し込むことにより前記原材料を溶解させるようにした溶解炉用原料押込装置１０１Ａであって、耐熱材製の筒状の溶解部とその上方に取り付けられた押込部１２３であって、前記溶解部と連通する容器部１２４と、前記容器部内に縦の軸線の回りに回転可能に挿入されたスクリュー部１２７とを有し、スクリュー部は前記縦の軸線に沿った軸とそれに取り付けられた羽根１２７Ｂとを備えており、回転により前記羽根が前記容器部に供給された前記原材料を下方に押し下げるものとして構成されている、押込部と前記押込部における前記スクリュー部を回転駆動可能な駆動部１２８と、を備えるものとして構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶解炉用原料押込装置及びそれを組み込んだ溶解炉システムに関する。

アルミニウム等の見掛けの比重の極めて小さい非鉄金属切粉等を溶解する場合、溶解炉中の溶湯上に原材料を投入すると、原材料は溶湯の表面に浮上してしまい、溶解がスムーズに行われない。このため現在は、先ず、小型の渦室を溶解炉の脇に設け、溶解炉と渦室との間で溶湯の流入、流出を可能にする。この状態で、渦室内の溶湯に、例えばメカニカルポンプ、電磁ポンプあるいは電磁撹拌装置を使って渦を発生させる。表面に浮上した状態の原材料としての切粉等を溶湯中に渦力で引き込み、切粉等を溶湯と強制的に接触させ、溶解速度を上げる方式がある。

しかしながら、このような、浮上した原材料を渦中に引き込み、迅速に溶解する方式の実施には
（１）強大な渦が必要である。
（２）十分な湯量の循環が必要である。
という２点が不可欠の条件とされる。これらの条件を実際の装置で同時に満足させるのは実現的に困難が伴うだけでなく、現在においては容量に最大２トン／ｈｏｕｒという上限があると言われている。

さらに、このような装置はメンテナンス、ランニングコスト面でも大きな経費を必要とするという問題もある。

このように、従来の技術では十分な湯量の溶湯の循環が困難であり、且つ渦の引き込み力を利用するため湯量の変動に対して渦の発生状況が変わり、溶解能力に変動が生じるのも避けられないと言う欠点もあった。

また、電磁式装置（電磁ポンプあるいは電磁撹拌装置等）の場合ランニングコストやメンテナンス費が大きい。このため、財力のあまり大きくない事業主が使用するには実際上極めて困難性がある。

さらに、渦を発生させることにより溶湯と大気との接触面積、接触時間が増え、結果として溶湯に酸化物の発生を増大させ、製品歩の留りが大幅に下がり、生産効率が著しく下がるという欠点もあった。

本発明はこうした点に鑑みてなされた溶解炉及びそれを組み込んだ溶解炉システムを提供することを目的とする。

本発明は、
下端を溶解炉中の溶湯内に挿入状態に沈め、上方から溶解対象としての非鉄金属切粉等の原材料を前記溶湯中に押し込むことにより前記原材料を溶解させるようにした溶解炉用原料押込装置であって、
前記溶湯中に挿入状態に沈められる下端部分と、前記溶湯には挿入されない上端部分とを有する、耐熱材製の、筒状の溶解部と、
前記溶解部の上方に取り付けられた押込部であって、前記溶解部と連通する容器部と、前記容器部内に縦の軸線の回りに回転可能に挿入されたスクリュー部と、を有し、前記スクリュー部は前記縦の軸線に沿った軸とそれに取り付けられた羽根とを備えており、回転により前記羽根が、前記容器部に供給された前記原材料を下方に押し下げるものとして構成されている、押込部と、
前記押込部における前記スクリュー部を回転駆動可能な駆動部と、
を備えることを特徴とする、溶解炉用原料押込装置
として構成される。

また、本発明は、このような溶解炉用原料押込装置を溶解炉に組み込んだ溶解炉システムとして構成される。

図１は、撹拌装置１０１と押込装置（溶解炉用原料押込装置）１０１Ａと溶解炉１０２とを有する溶解炉システム１００の全体構成を平面的に示すものである。この溶解炉システム１００は、本発明者の発明にかかる特開２００６−１７７６１２号に示される装置を改変したものである。即ち、溶解炉１０２は、押込装置１０１Ａに投入された原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭとしてのアルミニウムスクラップを溶解して溶湯１０３として収納するものとして構成されている。この溶解炉１０２の４辺の側壁のうちの１辺に溶湯出口１０４と溶湯入口１０５を開口している。これらの溶湯出口１０４と溶湯入口１０５をほぼＵ字状に湾曲した耐火物製（あるいは耐熱物製）の溶湯通路部材１０７で連通させ、溶湯通路１０７Ａを構成する。この溶湯通路１０７Ａにより、溶解炉１０２中の溶湯１０３は溶湯出口１０４から出て、溶湯入口１０５から溶解炉１０２に戻るように入り込む循環可能に構成されている。この溶湯入口１０５には、追って詳しく述べるが、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを溶湯１０３に浮かせることなくその中に強制的に押し込んで溶解させるための前記押込装置１０１Ａが設けられている。

上記Ｕ字状の溶湯通路部材１０７の内側、つまりこの部材１０７と溶解炉１０２との間に、前記撹拌装置１０１が、前記通路部材１０７の湾曲した内側面に沿うものとして、配置されている。この撹拌装置１０１の、後に詳しく述べる動作によって、溶解炉１０２中の溶湯は、図中に矢印Ａで示すように、溶湯出口１０４から出て、溶湯通路１０７Ａを通って、溶湯入力１０５から溶解炉１０２に環流する動作を連続的に行う。

これにより、溶解炉１０２中において、溶湯１０３の撹拌が矢印Ｂに沿って行われる。

上記撹拌装置１０１の詳細は図２に示される。この装置１０１は、概略的には、磁石を回転させることによりそれから出ている磁力線（磁場）を回転させ、電磁力により溶湯通路部材１０７中の溶湯を強制的に矢印Ａの向きに流通させるものである。さらに、その際に発生する熱を有効に冷却するための空冷の機構を備えるものとして構成されている。

以下に、撹拌装置１０１についてより詳しく説明する。

図２において、ステンレス等の非磁性部材製のケースとしての外筒１は上蓋２を備えている。この外筒１の内部には回転磁石体４がほぼ垂直な軸Ｌのまわりに回転可能に軸支されている。つまり、外筒１の底面内側には下側軸受５が取り付けられている。また、上蓋２の外面には上側軸受６が取り付けられている。一方、これらの軸受５，６に軸支される前記回転磁石体４は、上下に隔てた上支持板としての上鏡板８と下支持板としての下鏡板９を有し、これらの間に、４本の永久磁石の磁石体１１，１１，……が固定されている。これらの磁石体１１の数は４に限定されるものではなく、その他の任意の複数、例えば、６等にすることもできる。上鏡板８を取り除いた図としての図３からわかるように、これらの磁石体１１，１１，……はほぼ９０°間隔で配置されている。各磁石体１１は、内側と外側がＮ，Ｓの磁極とされたものである、９０°おきに、極性が逆となるように磁石体１１，１１，……が交互に配置されている。これにより、図３に示すように、磁力線ＭＬが走ることになる。この磁力線ＭＬは、図１の設置状態にあっては、通路部材１０７中の溶湯を貫通するのは当然である。さらに、前記上及び下鏡板８，９には、これを回転させるための上下の回転軸としての上中空シャフト１３、下中空シャフト１４が貫通状態に固定されている。つまり、上中空シャフト１３は、上蓋２の送風用の開口２ｂを貫通している。これらの上及び下中空シャフト１３，１４が、前記上及び下側軸受６，５に回転可能に軸受けされている。

前記上蓋２上にはこの回転磁石体４を回転駆動するための駆動モータ１５が固定されている。このモータ１５の駆動軸１５ａには駆動側スプロケット１６が取り付けられ、前記上中空シャフト１３には従動側スプロケット１７が取り付けられている。これらの一対のスプロケット１５，１６間には動力伝達用のチエーン１８が巻き掛けられている。これにより、前記駆動モータ１５の駆動力によって、回転磁石体４が回転させられる。

さらに前記上蓋２上にはブロワー１９が取り付けられている。このブロワー１９の吐出口１９ａは前記上中空シャフト１３に、カップリング２２を介して、連通状態に固定されている。このカップリング２２は、図中下側の回転する中空シャフト１３と、図中上側のブロワー１９の静止状態の吐出口１９ａとを、連通状態に支持している。これにより、ブロワー１９からの風は、磁石体１１，１１，……の間を横向きに通り抜けると共に、下鏡板９に穿けた通風孔９ａ，９ａ，……及び下中空シャフト１４を下向きに流れる。さらに、これらの風は、上向きに流れを変え、上蓋２に穿けた排風孔２ａ，２ａ，……及び排風チューブ２０，２０，……から外気に放出する。このような流れの過程において電磁力（渦電流）に基づいて外筒１に発生する熱が冷却されることとなる。なお、外筒１は、耐熱樹脂で構成することもできる。この場合には、ジュール熱による自己発熱はしないが、ブロワー１９による冷却は、溶湯等からの輻射熱の冷却に有効に作用することになる。

これにより、前述のように、図１に示す、溶解炉システム１００においては、攪拌装置１０１によって溶湯通路１０７Ａ中のアルミニウム溶湯が矢印Ａのように強制的に循環し、これに伴って、溶解炉１０２中の溶湯１０３も矢印Ｂに示すように循環し、攪拌される。而して、この攪拌装置１０１においては、図２に示すように、ブロワー１９からの風を内部に強制的に送り込むようにしている。これにより、磁石体１１，１１、・・・の回転に伴い渦電流により外筒１に発生するジュール熱は、上記ブロワー１９からの風によって冷却されることとなる。

なお、上述の実施例では、回転磁石体４として、上下２枚の鏡板８，９の間に４本の永久磁石の磁石体１１，１１……を立てた状態に固定した例を示したが、この構造に限るものでないのは明らかである。即ち、図３に示すように又はそれに準じて磁力線が発生するような構造の磁石構造物であればよい。

次に、図１における押込装置１０１Ａについて詳しく説明する。

この押込装置１０１Ａは、上述のように、投入する原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを確実に溶湯中に沈めて、高効率で原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを溶解するためのものである。

つまり、下端を溶湯中に沈め、上方から供給する原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭをスクリューで強制的に下方に送って、溶湯中に送り込むものである。より詳しくは、下端を溶解炉中の溶湯内に挿入状態に沈め、上方から溶解対象としての非鉄金属切粉等の原材料を前記溶湯中に押し込むことにより前記原材料を溶解させるようにしたものである。

この押込装置１０１Ａは、図１からわかるように、溶解炉１０２における前記溶湯出口１０５に連通状態に設けた押込装置収納空間１０５Ａに設けられている。具体的には、後述の図４（ａ）からわかるように、溶解炉１０２に対して架台１１０によって支持させることにより、押込装置収納空間１０５Ａに設けられる。この状態において、押込装置１０１Ａの上部を溶解炉１０２の蓋１１１の上方に位置させ、下部をその蓋１１１を貫通して溶湯１０３内に挿入した状態とする。

より詳しくは、押込装置１０１Ａは、図４（ａ）、（ｂ）に示される。図４（ａ）は押込装置１０１Ａの全体を示し、（ｂ）は実際の使用状態の一部を示す。

押込装置１０１Ａは、前記溶湯１０３内に挿入されるほぼ円筒状の急速溶解部（溶解部）１２１を有する。この急速溶解部１２１の下側は、溶湯１０３中に挿入状態に沈められる下端部分となっており、上側は、溶湯１０３には挿入されない上端部分となっている。この急速溶解部１２１は、耐火特性の高い材質、例えば高アルミナ材、窒化硅素、炭素化合物等で構成されている。この急速溶解部１２１は、上端にフランジ１２１Ａを有する。この急速溶解部１２１の下端は図４（ａ）では単なる円筒状としてあるが、溶湯１０３の浸入を許容すべく、図５（ａ）に示すように、側面に複数の穴１２１Ｂを穿設してもよい。この穴１２１Ｂは、直径をφ２０−３０mm穴１２１Ｂの間隔を２０−３０mmとすることができる。また、図５（ｂ）に示すように、側面の一部を切り欠いた切り欠き部１２１Ｃを設けるようにしてもよい。穴１２１Ｂ及び切り欠き部１２１Ｃの急速溶解部１２１における位置関係は、図５（ａ）、（ｂ）に示す通り、上下方向には、上から２：１とした下側に設けることができる。また、切り欠き部１２１Ｃは、径方向厚さの３分の１を切り欠くことができる。このような、穴１２１Ｂ及び切り欠き部１２１Ｃを設けることにより、溶湯１０３を浸入させて、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭと溶湯１０３との接触をこの部分において確実に行わせて、より十分に溶けた状態で原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを溶湯１０３中に送り込むことができる。これらの穴１２１Ｂ及び切り欠き部１２１Ｃを設ける位置や切り欠き量は適宜改変することもできる。

前記急速溶解部１２１の上方には、図４（ａ）に示すように、加圧押込部（押込部）１２３が設けられている。加圧押込部１２３は一般に用いられる構造用の鋼等で構成でき、かならずしも前記急速溶解部１２１のような耐火特性の高い材質、例えば窒化硅素等で構成する必要はない。加圧押込部１２３は、投入された原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを次第に加圧しながら急速溶解部１２１に送るためのものであり、筒状の原材料受容器（容器部）１２４を有する。この原材料受容器１２４は、上下両端にフランジ１２４Ａ，１２４Ｂを有する。下側のフランジ１２４Ａは前記急速溶解部１２１のフランジ１２１Ａにボルト等で固定されている。この原材料受容器１２４はその側面に斜めに上向きとなったほぼ筒状の原料投入案内体１２５が取り付けられている。これにより、例えば、ベルトコンベアで搬送された原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは、この原料投入案内体１２５から原材料受容器１２４に投入されることとなる。

原材料受容器１２４内部には、投入される原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを下方へ加圧押込みをするスクリュー部材（スクリュー部）１２７が上方から回転駆動可能につり下げられた状態に挿入されている。このスクリュー部材１２７は、軸１２７Ａとそれに取り付けられた羽根１２７Ｂとを備える。この羽根１２７Ｂは軸１２７Ａに螺旋状に任意サイクルだけ巻回されている。このスクリュー部材１２７の回転により、前記原材料受容器１２４に前記原材料投入案内体１２４を介して投入された原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは下方へ圧送されることとなる。

その一例が図４（ｂ）に示される。この図において、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは下方へ圧送される。この圧送により、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは次第に押し潰されて小さくなりながら下方へ送られる。而して、急速溶解部１２１の下側の開口からは溶湯１０３が入り込んできている。よって、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは、急速溶解部１２１内の溶湯１０３と混じり熔解しつつ、次第に溶湯１０３中に押し出されることになる。

前記スクリュー部材１２７は、上述のように、原材料受容器１２４の上方からにつり下げられた状態で前記原材料受容器１２４内に回転駆動可能に挿入されている。即ち、原材料受容器１２４の上方には、軸受１２６と、電動機からなる駆動装置（駆動部）１２８と、が設けられている。この駆動装置１２８の回転力がカップリング（図示せず）を介して前記スクリュー部材１２７に伝達されるように構成されている。

この軸受１２６は、図６からわかるように、やや肉厚な筒状の軸受筐体１２６Ａ内に一対の球軸受１２６Ｂ、１２６Ｂを押え輪１２６Ｅで保持固定したものである。この球軸受１２６Ｂは、軸１２７Ａを所定の位置に保持して滑らかに回転させるためのものである。前記軸受筐体１２６Ａの両端にはフランジ１２６Ｃ、１２６Ｄが形成されている。ケース１２６における上側のフランジ１２６Ｄの上方に駆動装置１２８が設けられ、この駆動装置１２８の駆動軸１２８Ａがカップリング（図示せず）により前記軸１２７Ａと連結されている。

上記のような構成に基づき、図４（ａ）において、この駆動装置１２８が自己の駆動軸１２８Ａを駆動させると、その回転力がカップリングを介して、前記スクリュー部材１２７の軸１２７Ａに伝達される。この軸１２７Ａの回転とともにスクリュー部材１２７の羽根１２７Ｂが回転して、前記原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを、上述のように、急速溶解部１２１から溶湯１０３へ順次押し出す。このとき、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭは、図４（ｂ）に示すように、溶湯１０３の表面に浮上することなく、急速溶解部１２１中で溶湯１０３と接触して確実に溶解しながら溶湯１０３中に押し出されることとなる。

図７は押込装置の別の実施例である。

この図７に示す押込装置１０１Ｂの、図４（ａ）の押込装置１０１Ａとの違いは、図４（ａ）の加圧押込部１２３よりも容量の大きな加圧押込部１２３ａを採用したところにある。つまり、図７においては、図４（ａ）の原料受容器１２４に代わり、それよりも大容量のホッパー状の原料受容器（原材料貯留ホッパー）１２４Ａを用いている。このホッパー１２４Ａは、別体の、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを収納すべき上側の容器部分１２４Ａ１と下側の細い筒状部分１２４Ａ２とをボルトで連結したものとして構成されている。

その他の構成は、図４（ａ）の押込装置１０１Ａとほぼ同じである。よって、同等部材に同一の符号を付して説明は省略する。また、図７の急速溶解部１２１も、図５（ａ）、（ｂ）のように構成できるのも明らかである。

図８は、図７の装置の一使用状態を例示するものである。同図８において、ＢＣはベルトコンベアであり、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを搬送して、原材料投入案内体１２５に導くものである。原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭの圧縮、溶解の過程は同図のａ−ｅの部分として示される。即ち、ａの部分は投入されたままの状態で貯留する貯留領域、ｂの部分はスクリュー部材１２７で押される強制的加圧押込領域、ｃの部分は圧縮された圧縮領域、ｄの部分は未溶解の原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭが溶湯１０３と接触して溶解し、先に溶解した溶湯と混合状態にある混合領域、ｅの部分は十分に溶解が進んだ溶解領域である。

この図８からも分かるように、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを溶湯１０３の表面に浮かび上がることなく、迅速確実に溶解する。

図９は、押込装置１０１Ａ（１０１Ｂ）を、異なるタイプの溶解炉１０２Ａに適用した溶解炉システム１００Ａを示す。

この溶解炉システム１００Ａは、溶湯１０３を駆動するのに周知のリニア式の電磁攪拌機１４２を用いた例を示す。即ち、溶解炉１０２Ａを、大容量のメインバス１４０ａと溶解用の小容量の環状のサブバス１４０ｂを備えるものとなし、それらを溶湯通路１４１ａ，１４１ｂで連通させる。さらにサブバス１４０ｂの中央に前記押込装置１０１Ａ（１０１Ｂ）を設けている。前記サブバス１４０ｂの外周部分にリニア式の前記電磁攪拌機１４２を設けている。

前記電磁攪拌機１４２によって溶湯１０３は溶湯通路１４１ａ，サブバス１４０ｂ、溶湯通路１４１ｂを矢印Ａ２に沿って流れ、これに伴って、メインバス１４０ａにおいても矢印Ｂ２に沿って溶湯１０３が流れる。

このような構成の溶解炉システム１００Ａにおいても、図１の溶解炉システム１００と同様に、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを適切に溶解することができる。

この図９の溶解炉１０２Ａを変形したものとすることができる。即ち、図９において、電磁攪拌機１４２を取り除き、代わりに、溶湯通路１４１ａ，１４１ｂの両方またはいずれか一方に、公知のメカニカルポンプを設けることもできる。これにより、前記メカニカルポンプにより、メインバス１４０ａからの溶湯１０３がサブバス１４０ｂに引き込まれ且つ押し出され、サブバス１４０ｂ内に図示の溶湯１０３の回転が生じ、この溶湯１０３中に原材料（非鉄金属切粉等）が押込装置１０１Ａにより押し込まれる。

押込装置１０１Ａ、１０１Ｂを適用する溶解炉としては上記以外の種々のものを採用することもできる。図１０は攪拌装置付溶解炉に適用した溶解炉システム１００Ｃを示す。この攪拌装置付溶解炉は、本発明の発明者の発明にかかるもので、特開平１０−１４６６５０号として公開されている。よって、ここではこの攪拌装置付溶解炉については詳しい説明は省略するが、簡単には以下の通りである。即ち、図１０において、フレーム２１０によって炉本体２２０が支持されている。このフレーム２１０によって、炉本体２２０の下方に移動磁界発生装置２４０が支持されている。この移動磁界発生装置２４０は図１１から分かるように、マグネットベース２３１によって複数の永久磁石２３２を支持したものである。この移動磁界発生装置２４０はモータ２４３によって回転駆動される。この炉本体２２０の上方に前記押込装置１０１Ａ（１０１Ｂ）が設けられている。

このような構成により、攪拌装置付溶解炉２２０においては、周囲が盛り上がるような状態で回転する溶湯２０３中に前記押込装置１０１Ａ（１０１Ｂ）によって先に説明したようなメカニズムで原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭが押し込まれ、確実且つ迅速に溶解させることができる。

次に、本発明の装置における溶解作用を、先にも簡単に述べたが、本発明に至る経緯とともに詳しく再度説明する。
アルミニウム切粉等は、見掛比重が０．１ｔ／ｍ^３〜０．７ｔ／ｍ^３と極めて小さい。一方アルミニウム溶湯は７５０℃〜８００℃で２．３〜２．４０．７ｔ／ｍ^３である。このためアルミニウム切粉を溶湯上に供給すると溶湯表面に浮かんでしまい、溶解が進行しない。この状態でアルミニウムの切粉をバーナで加熱すると、アルミニウムはその多くが、溶解することなく、蒸発したり酸化物となってしまい、製品歩留り及び品質を著しく低下させる。製品歩留り及び品質を高いもの維持するためには、溶解時できるだけ空気と触れさせないで迅速に処理することが重要である。

そこで、溶湯に渦を生じさせ、溶湯表面に浮かんだアルミニウム切粉を溶湯中に引き込む方法を本発明者が過去に実施した。しかしこの方法では、溶湯渦の出来具合により、溶解速度が大きく変動してしまう欠点があった。

そこで、本発明者は、上述のように、押込装置１０１Ａ、１０１Ｂの下端部分を溶湯中に浸漬する方法を考えつくに至った。これにより、以下のように動作する。即ち、原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを例えば供給コンベアに連続的に供給する。ここで、押込装置１０１Ａ、１０１Ｂを運転すると、アルミニウム切粉は下方に押し下げられる。即ち、図８において、ａ部は原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭをそのまま溜める貯留部（貯留領域）、ｂ部は原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭを強制的に押し込む強制的加圧押込部（強制的加圧押込領域）である。

而して、押込装置１０１Ａ、１０１Ｂの下端は溶湯中にある。そのため、最初に押し出されたアルミニウム切粉は押込装置１０１Ａ、１０１Ｂ内において、溶湯表面上に浮いた状態で存在し、溶湯から熱を受けゆっくりと溶解をはじめる。この時押込装置の内側溶湯面と外側（メインバス）溶湯表面は一致している。

押込装置１０１Ａ、１０１Ｂから押し出されるアルミ切粉量が多くなると、押込装置１０１Ａ、１０１Ｂ内の溶湯面が炉本体の溶湯面より低くなる。このときのアルミニウム切粉の溶解状態は図６において、ｅ部は完全溶解部（全溶解領域）、ｄ部は溶湯と未溶解物混合部ｃ部は圧縮部（圧縮領域）となっている。

このようにアルミニウム切粉が溶湯中に強制的に空気に触れる機会が少ない状態で供給されるために、酸化物の産生極端に抑えられ、歩留りも大変よい。

一方溶解速度は、供給される熱量の多少に大きく左右される。迅速溶解を行うためには、大量の溶湯を供給する必要がある。本発明者の実験によれば、アルミ切粉を時間当たり３ｔ溶解するには７５０℃以上の溶湯を時間１０００ｔ以上の割合で供給する必要がある。この意味で溶湯供給装置として、本発明者の発明にかかる前述の特開２００６−１７７６１２号の溶解炉に組み込んだ場合には大きな効果が期待される。

また、前記各実施例に示した溶解炉に供給する原材料（非鉄金属切粉等）ＲＭとしては、その効果をより大きくするために以下の処理工程を経たものが良い。
１．破砕処理 ５０ｍｍ以下
２．加熱乾燥処理 ３００℃以上 油分、水分除去
３．磁気送別処理 製品安定のため耐熱仕様
こうすることにより、よりいっそうの歩留り及び溶解速度を大幅に向上させることができる。

このように、本発明の実施例によれば、原材料（切粉）の溶解時にそれが大気と触れ合うのを極力少なくし、製品歩留りを高く維持し、且つ迅速に原材料を溶解可能な、コスト的に安価で且つメンテナンスが容易な、急速溶解炉を提供することができる。

本発明の溶解炉システムの一態様を示す横断面説明図。 図１に用いた攪拌装置の縦断面説明図。 図２に用いた回転磁石体の平面的説明図。 押込装置の一例の一部縦断説明図及びその使用状態の要部説明図。 図４（ａ）の急速溶解部のそれぞれ異なる変形例。 図４（ａ）の軸受の説明図。 押込装置の他の例の一部縦断説明図。 図７の使用状態を示す説明図。 本発明の溶解炉システムの異なる態様を示す横断面説明図。 本発明の溶解炉システムのさらに異なる態様を示す縦断面説明図。 図１０の移動磁界発生装置の平面的説明図。

符号の説明

溶解炉 １０２
溶湯 １０３
原材料（非鉄金属切粉等） ＲＭ
押込装置 １０１Ａ
溶解部 １２１
押込部 １２３
スクリュー部 １２７
軸 １２７Ａ
羽根 １２７Ｂ
駆動部 １２８

Claims (14)

1. 下端を溶解炉中の溶湯内に挿入状態に沈め、上方から溶解対象としての非鉄金属切粉等の原材料を前記溶湯中に押し込むことにより前記原材料を溶解させるようにした溶解炉用原料押込装置であって、
   前記溶湯中に挿入状態に沈められる下端部分と、前記溶湯には挿入されない上端部分とを有する、耐熱材製の、筒状の溶解部と、
   前記溶解部の上方に取り付けられた押込部であって、前記溶解部と連通する容器部と、前記容器部内に縦の軸線の回りに回転可能に挿入されたスクリュー部と、を有し、前記スクリュー部は前記縦の軸線に沿った軸とそれに取り付けられた羽根とを備えており、回転により前記羽根が、前記容器部に供給された前記原材料を下方に押し下げるものとして構成されている、押込部と、
   前記押込部における前記スクリュー部を回転駆動可能な駆動部と、
   を備えることを特徴とする、溶解炉用原料押込装置。
2. 前記駆動部の前記容器部は縦に置かれた円筒状のものとして構成され、前記スクリュー部は前記軸に前記羽根を螺旋状に任意サイクルだけ巻かれたものとして構成され、前記容器内に前記スクリュー部をその羽根の回転により前記原材料が下方へ送られるように挿入したことを特徴とする請求項１に記載の溶解炉用原料押込装置。
3. 前記押込部における前記容器部はその一部に内外を連通する開口を有し、さらに投入された前記原材料を前記開口まで導く原材料投入案内体を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶解炉用原料押込装置。
4. 前記原材料投入案内体は、筒状のものとして構成されたことを特徴とする請求項３に記載の溶解炉用原料押込装置。
5. 前記駆動部は回転駆動される回転駆動軸を有し、前記回転駆動軸と、前記スクリュー部の前記軸と、を回転力が伝達可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の溶解炉用原料押込装置。
6. 前記駆動部の前記回転駆動軸と、前記スクリュー部の前記軸のいずれかが、軸受によって回転可能に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の溶解炉用原料押込装置。
7. 前記溶解部は、前記下端部分の一部に、前記溶解炉中の前記溶湯が内部に浸入するのを許容する複数の孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記溶解部は、下端部分の一部に、前記溶解炉中の前記溶湯が内部に浸入するのを許容する切り欠きを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
9. 前記押込部の前記容器部は、下側の円筒部と、上側のホッパー部と、を有するものとして構成され、前記ホッパー部は投入された前記原材料を一旦蓄積した後に前記円筒部に送るものとして構成され、前記円筒部は前記スクリュー部との協同により前記原材料を下方の前記溶解部に送るものとして構成された、ことを特徴とする請求項１に記載の溶解炉用原料押込装置。
10. 請求項１乃至９の１つに記載の溶解炉用原料押込装置を、非鉄金属切粉等の原材料を溶解するための溶解炉に、組み込んだことを特徴とする溶解炉システム。
11. 前記溶解炉として、溶解炉本体の側壁に溶湯出口と溶湯入り口を開口し、これらを湾曲する溶湯通路で連通し、この溶湯通路の内側に、磁界を回転させて、前記溶湯を、前記溶解炉本体から、前記溶湯出口、前記溶湯通路、前記溶湯入り口を介して、前記溶解炉本体に循環させる、回転磁界発生装置を設けた、ものを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の溶解炉システム。
12. 前記溶解炉として、溶解炉本体の側壁に溶湯出口と溶湯入り口を開口し、これらを連通し、この連通する部分に沿って、移動磁界を発生させて、前記溶湯を、前記溶解炉本体から、前記溶湯出口、前記連通する部分、前記溶湯入り口を介して、前記溶解炉本体に循環させる、リニア式電磁攪拌機を設けた、ものを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の溶解炉システム。
13. 前記溶解炉として、溶解炉本体の側壁に溶湯出口と溶湯入り口を開口し、これらを連通し、前記溶湯出口及び前記溶湯入り口の少なくとも一方にメカニカルポンプを設けて、前記溶湯を、前記溶解炉本体から、前記溶湯出口、前記連通する部分、前記溶湯入り口を介して、前記溶解炉本体に循環させる、ものを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の溶解炉システム。
14. 前記溶解炉として、溶解炉本体の底部外側に、磁界を回転させて前記溶解炉本体中の溶湯を回転させる回転磁界発生装置を設けた、ものを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の溶解炉システム。

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