JP2008215628A - 金属溶湯保持炉の構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属溶湯を所定温度で保持するに際して、メタルロスの発生を抑制して燃焼効率を向上させるとともに、作業効率もよい金属溶湯保持炉の新規な構造を提案する。
【解決手段】溶解した金属溶湯Mを保温する保持炉10内に配置される保持バーナー15の前側に、耐火物よりなり、先端部に排ガス口21を複数設けた燃焼筒部材20を配置して、前記燃焼筒部材20の内部でバーナー15を燃焼させ前記排ガス口21を介してバーナーフレームを分散放出して前記金属溶湯Mを加熱するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】溶解した金属溶湯Mを保温する保持炉10内に配置される保持バーナー15の前側に、耐火物よりなり、先端部に排ガス口21を複数設けた燃焼筒部材20を配置して、前記燃焼筒部材20の内部でバーナー15を燃焼させ前記排ガス口21を介してバーナーフレームを分散放出して前記金属溶湯Mを加熱するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
この発明は、アルミ等の金属溶湯を所定温度に保温するための金属溶湯保持炉の構造に関する。
アルミ鋳造用の金属材料を加熱溶解して得られた金属溶湯を一旦蓄積し保温するために、例えば図10及び図11に示すように、金属溶湯Mを加熱して所定温度に保温する保持バーナー115を備えた金属溶湯保持炉110が用いられる。図示した金属溶湯保持炉110は金属溶解炉150が一体に有するもので、上部が材料投入口161として形成され下部に傾斜炉床部163を有する予熱煙道162内に金属材料を挿入して、前記予熱煙道162下部に向けて配設された溶解バーナー155によって前記金属材料を加熱溶解する溶解部160を有する(例えば、特許文献1参照)。
図において、符号111は金属溶湯保持炉110の炉体、112は金属溶湯保持炉110の作業点検口、113はその扉、130は溶湯汲出部、131は金属溶湯保持炉110と溶湯汲出部130との連通口、151は溶解部160を構成する炉壁、152は燃焼部160の作業点検口、153はその扉、154は金属溶湯保持炉110と溶解部160との連通開口、165は煙道162から溶解部160内に下部が開放された溶解材料保持部材、166は溶解材料保持部材165の溶解バーナー155側の下端に形成された切欠部、167は溶解材料保持部材165の上端部に形成されたフランジ部、170は溶解部160に形成された金属溶湯Mの貯湯部、172は貯湯部170の作業点検口、173はその扉、180は金属溶湯保持炉110と貯湯部170との間に配設された隔壁部、181は隔壁部180下部に形成された溶湯連通部、182は隔壁部180上部に形成された排ガス流通部である。
ところで、従来の金属溶湯保持炉110の構造では、図示のように炉体111の天井(又は側壁)に配置された保持バーナー115によって炉内の金属溶湯Mを加熱保温するのであるが、この際に保持バーナー115のバーナーフレームの先端が金属溶湯Mの表面に直接当たるように構成するのが一般であった。しかしながら、このような構造では、保持バーナー115のバーナーフレームが金属溶湯Mの表面を直撃することによって、金属溶湯Mの表面に生成される薄い酸化膜を破り、さらにそこに形成された新たな酸化膜を次々と破壊しまた生成するという際限のない繰り返しがなされてメタルロスが増加するという問題があった。
また、保持バーナー115のバーナーフレームが金属溶湯Mの表面を直撃する構造にあっては、フラックス処理等を行う際に金属溶湯Mが飛散して保持バーナー115の内外部分に付着して正常な燃焼を妨げたり保持バーナー115の取り替えが必要になったり、あるいは飛散した金属溶湯Mが炉体111の天井や側壁に付着して清掃作業が困難になる等の作業効率の低下を招くという問題もあった。
特許第3860135号公報
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、金属溶湯を所定温度で保持するに際して、メタルロスの発生を抑制して燃焼効率を向上させるとともに、作業効率もよい金属溶湯保持炉の新規な構造を提案するものである。
すなわち、請求項1の発明は、溶解した金属溶湯を保温する保持炉内に配置される保持バーナーの前側に、耐火物よりなり、先端部に排ガス口を複数設けた燃焼筒部材を配置して、前記燃焼筒部材の内部でバーナーを燃焼させ前記排ガス口を介してバーナーフレームを分散放出して前記金属溶湯を加熱するようにしたことを特徴とする金属溶湯保持炉の構造に係る。
請求項2の発明は、前記燃焼筒部材の複数の排ガス口が筒部材先端に放射状に形成されている請求項1に記載の金属溶湯保持炉の構造に係る。
請求項3の発明は、前記燃焼筒部材が炉上部から垂直に吊下げ配置されている請求項1又は2に記載の金属溶湯保持炉の構造に係る。
請求項4の発明は、前記保持炉が金属材料を溶解する溶解部に隣接して配設されている請求項1に記載の金属溶湯保持炉の構造に係る。
請求項5の発明は、前記溶解部に溶解した溶湯を一旦貯める貯湯部を有する請求項4に記載の金属溶湯保持炉の構造に係る。
請求項1の発明によれば、溶解した金属溶湯を保温する保持炉内に配置される保持バーナーの前側に、耐火物よりなり、先端部に排ガス口を複数設けた燃焼筒部材を配置して、前記燃焼筒部材の内部でバーナーを燃焼させ前記排ガス口を介してバーナーフレームを分散放出して前記金属溶湯を加熱するようにしたため、メタルロスの発生を大幅に減少させて燃費も低減することができ、保持バーナーの正常な燃焼や保持炉内の清掃等の作業効率を向上させることができる。
請求項2の発明によれば、請求項1において、前記燃焼筒部材の複数の排ガス口が筒部材先端に放射状に形成されているため、バーナーフレームを炉内部にまんべんなく分散放出させることができる。
請求項3の発明によれば、請求項1又は2において、前記燃焼筒部材が炉上部から垂直に吊下げ配置されているため、該燃焼筒部材の取り付けや交換等の作業が容易となる。
請求項4の発明によれば、請求項1において、前記保持炉が金属材料を溶解する溶解部に隣接して配設されているため、公知の金属溶解炉に適用することができる。
請求項5の発明によれば、請求項4において、前記溶解部に溶解した溶湯を一旦貯める貯湯部を有するため、金属溶湯保持炉内の金属溶湯の清浄度を高めることができ、金属溶湯保持炉の金属溶湯を高品質に保つことができる。
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例を示す金属溶湯保持炉の全体概略横断面図、図2は図1の金属溶湯保持炉のA−A線で切断した状態の断面図、図3は図1の金属溶湯保持炉のB−B線で切断した状態の断面図、図4は燃焼筒部材の断面図と上面図、図5は本発明の金属溶湯保持炉を用いた金属溶解炉の全体概略横断面図、図6は図5の金属溶解炉の全体概略縦断面図、図7は図5の金属溶解炉の金属溶湯保持炉の構造を表す要部断面図、図8は図5の金属溶解炉の溶解部の要部断面図、図9は図5の金属溶解炉の貯湯部の要部断面図他である。
図1は本発明の一実施例を示す金属溶湯保持炉の全体概略横断面図、図2は図1の金属溶湯保持炉のA−A線で切断した状態の断面図、図3は図1の金属溶湯保持炉のB−B線で切断した状態の断面図、図4は燃焼筒部材の断面図と上面図、図5は本発明の金属溶湯保持炉を用いた金属溶解炉の全体概略横断面図、図6は図5の金属溶解炉の全体概略縦断面図、図7は図5の金属溶解炉の金属溶湯保持炉の構造を表す要部断面図、図8は図5の金属溶解炉の溶解部の要部断面図、図9は図5の金属溶解炉の貯湯部の要部断面図他である。
図1〜図3に示すように、本発明の一実施例に係る金属溶湯保持炉10は、溶解した金属溶湯Mを所定温度に保温するためのものであって、保持バーナー15と、燃焼筒部材20とを有する。図において、符号11は当該金属溶湯保持炉10を構成する炉壁、12は該炉壁11に形成された作業点検口、13はその扉、30は溶湯汲出部、31は当該金属溶湯保持炉10と溶湯汲出部30との連通口、35は溶湯投入部、36は当該金属溶湯保持炉10と溶湯投入部35との連通口である。
保持バーナー15は、噴射されるバーナーフレームの燃焼熱よって金属溶湯Mを所定温度に保温するためのものであって、当該保持炉10内に配置される。実施例の保持バーナー15としては、公知の部材が使用され、炉壁11上部の略中央部分に配置される。
燃焼筒部材20は、保持バーナー15の前側に配置された耐火物よりなる部材であって、図2〜図4に示すように、先端部に排ガス口21が複数設けられ、内部で前記保持バーナー15を燃焼させ排ガス口21を介してバーナーフレームを分散放出して金属溶湯Mを加熱するように構成される。このように、保持バーナー15のバーナーフレームを分散放出させることにより、前記バーナーフレームを金属溶湯Mに直撃させることなく加熱することが可能となる。特に、この燃焼筒部材20では、図示しかつ請求項2の発明として規定したように、前記複数の排ガス口21を筒部材先端に放射状に形成することが好ましく、これにより、バーナーフレームを炉10内部にまんべんなく分散放出させることができる。実施例の燃焼筒部材20は、黒鉛(C)と炭化珪素(SiC)とを主成分とする厚さ35mm程度の耐火物からなる釣り鐘形状の部材であり、直径60mmの貫通孔として形成された排ガス口21が筒部材先端に放射状に等間隔で6個形成されている。なお、図示しないが、排ガス口21は、燃焼筒部材20の筒部材先端に放射状に形成することに加えて、筒部材先端の略中央位置に形成しても構わない。この場合、放射状に形成された排ガス口21によってバーナーフレームが分散されるので、バーナーフレームを保持バーナー15の前側方向に放出させても金属溶湯Mへの直撃を抑制することができる。
また、この燃焼筒部材20は、図2,3に図示しかつ請求項3の発明として規定したように、炉10上部から垂直に吊下げ配置するように構成される。実施例の燃焼筒部材20は、図4に示すように、開口部22にフランジ部23が形成されており、図2及び図3に示すように、前記フランジ部23が炉壁11上部に形成された貫通孔である筒部材配置部14端縁を覆うように配置され、保持バーナー15を燃焼筒部材20内部に配置して保持するバーナー保持部材16によって前記燃焼筒部材20の開口部22がフランジ部23とともに覆われて固定されている。このように、燃焼筒部材20を吊下げ配置とすれば、該燃焼筒部材20の取り付けや交換等の作業が容易となる。
上記の如く構成された金属溶湯保持炉10の構造にあっては、燃焼筒部材20の排ガス口21を介して保持バーナー15のバーナーフレームを分散放出して金属溶湯Mを加熱するものであるから、前記バーナーフレームの金属溶湯Mへの直撃を抑制することができる。そのため、金属溶湯M表面の酸化膜が破られて新たな酸化膜が生成されることがなくなり、メタルロスの発生を大幅に減少させることができ、それに伴って燃費も低減することができる。実施例では、従来に比して、メタルロスが約20〜30%減少し、燃費が約10〜20%減少した。
さらに、当該保持炉10の構造では、保持バーナー15の前側に燃焼筒部材20が配置されるため、フラックス処理等を行った場合でも、金属溶湯Mが保持バーナー15や炉壁11内の天井部分等に付着することを防止することができ、保持バーナー15の正常な燃焼や保持炉10内の清掃等の作業効率を向上させることができる。
また、当該金属溶解保持炉10の構造は、図5〜図9に図示しかつ請求項4の発明として規定したように、金属材料を溶解する溶解部60に隣接して配設することによって、公知の金属溶解炉50に適用することもできる。なお、この実施例において、図1〜図4と同一符号は同一の構成を表すものとして、その説明を省略する。
図示の金属溶解炉50は、アルミ鋳造用のアルミ溶湯を溶解して保持するいわゆる手許溶解炉であって、溶解部60上部に材料投入口(兼排気口)61及び煙道62を有するとともに下部に傾斜炉床63が形成され、前記材料投入口61に溶解材料を挿入して、溶解部60下部に向けて配設された溶解バーナー55によって前記溶解材料を金属溶湯Mとして加熱溶解し、前記金属溶湯Mを前記傾斜炉床63から金属溶湯保持炉10に導入しするように構成されたものである。このような溶解炉のタイプは一般に乾燥炉床溶解炉(dry hearth furnace)と呼ばれている。図において、符号51は溶解部60を構成する炉壁、52は該炉壁51に形成された作業点検口、53はその扉、54は金属溶湯保持炉10と溶解部60との連通開口である。
この金属溶解炉50では、煙道62から溶解部60内に下部が開放された溶解材料保持部材65が炉壁51と接触しないように溶解部60の略中央位置に配設される。溶解材料保持部材65を配設することによって、溶解部60内に残留付着する未溶解材料の除去、清掃という煩雑かつ困難な作業を軽減し、未溶解材料が炉壁51に固着したことによる該炉壁51の損傷を防止して耐久性を高めることができ、さらに、溶解材料保持部材65内に収容された溶解材料全体が該保持部材65の内部と外部の両側から加熱されて予熱効率が向上するため、生産性を高めることができる。
また、溶解材料保持部材65の形状構成としては、少なくとも金属材料を内部に保持できる構成であればよく、例えば、筒状スリーブ体より構成してもよい。さらに、図示のように、溶解バーナー55側の下端に切欠部66を形成して、金属材料に溶解バーナー55のバーナーフレームを直撃させるとともに、溶解材料保持部材65をバーナーフレームの直撃から保護して耐久力を高めるようにしてもよい。そして、図示のように、上端部にフランジ部67を設けて材料投入口61の開口端縁を覆うようにすれば、材料投入が容易でしかも材料投入時に該投入口61を材料との接触や損傷から保護することができ、実施例のような溶解材料保持部材65の吊下取付あるいは交換も簡単であり、さらに、溶解部60の材料投入口61と溶解材料保持部材65の開口との間に生ずる隙間の管理も容易となる。
溶解材料保持部材65の材質としては、該保持部材65外部からの加熱も可能とするものであり、900℃以上の高温にさらされ、金属材料が投入される部分であるから、熱伝導率がよく耐熱性に優れるとともに耐衝撃性があるものが望ましい。実施例では、外面側に酸化防止及び耐久性向上のためにアルミナ(Al2O3)を塗布した厚さ10mm程度のステンレス材(耐熱鋳鋼)を円筒状に形成したスリーブ体を使用した。なお、溶解材料保持部材65は、これに限らず、アルミナの他に炭化硅素(SiC)や黒鉛混合物を使用してもよいし、円筒状スリーブ体の他に多孔材もしくは網状材もしくは桟材のいずれかによって形成してもよい。
また、上記金属溶解炉50の溶解部60は、図示しかつ請求項5の発明として規定したように、溶解した金属溶湯Mを一旦貯める貯湯部70を有することが好ましく勧められる。実施例の貯湯部70は、金属溶湯保持炉10と溶解部60の傾斜炉床63との間に隔壁部80を設けて配設され、前記傾斜炉床63を流下する溶解物を直接金属溶湯保持炉10に流入させず、一旦蓄積して前記隔壁部80下部に形成された溶湯連通部81を介して金属溶湯保持炉10へ流入させるように構成されている。該貯湯部70を配設することにより、溶解材料の溶解に伴って発生する各種金属の酸化物等の不純物を金属溶湯M中に拡散する前に金属溶湯M表面に集積することができ、該不純物の排出を容易に行うことが可能となる。したがって、クリーンな金属溶湯Mのみを隔壁部80下部の溶湯連通部81から金属溶湯保持炉10へ流入させることができ、その結果、金属溶湯保持炉10内の金属溶湯Mの清浄度を高めることができ、汲出部30から金型等に供給される溶湯を高品質に保つことができる。なお、図において、符号72は貯湯部70の作業点検口、73はその扉、82は隔壁部80の上部に形成された金属溶湯保持炉10からの排ガス流通部である。
この貯湯部70は、広さを比較的小さくすることが不純物の排出処理上好ましく、実施例では金属溶湯保持炉10の長さaが500mm(幅1000mm)とすると貯湯部70の長さbは200mm(幅1000mm)で、保持炉10の半分以下の広さとなっている。また、不純物の中で重金属の酸化物は長期間のうちに金属溶湯M中を沈降して貯湯部70の底面に堆積することがあるため、隔壁部80下部の溶湯連通部81を貯湯部70底面より高い位置に形成することが好ましく、実施例では、溶湯連通部81の下辺が貯湯部70の底面より100mm高く形成されている。
また、隔壁部80上部の排ガス流通部82は、金属溶湯保持炉10からの排ガスを有効に利用するために炉全体を流通させるものである。金属溶湯保持炉10に配置された保持バーナー15の熱は該保持炉10内の金属溶湯Mを一定温度に保温した後、排ガスとして隔壁部80の流通部82を通って貯湯部70及び溶解部60内を流通して排気口を兼ねる材料投入口61より外部へ排出される。実施例の排ガス流通部82は縦85mm、横230mmの長方形に形成されているが、適宜の形状及び大きさに設計される。必要ならば隔壁部80上部すべてを開放空間とし排ガス流通部82としてもよい。なお、排ガス流通部82は金属溶湯Mの湯面よりも高い位置に形成されることはいうまでもない。
このように、溶湯保持部60に隔壁部81を設けて溶湯処理部80を配設することにより、溶湯保持部60への不純物の流入を大幅に減少することができ、不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。例えば、溶湯処理部80における定期的な不純物の書き出しを励行すれば、不純物が溶湯保持部60に流入することはほとんど回避され、該溶湯保持部60におけるフラックス処理がほとんど不要となる。また、長期間のうちに溶湯処理部80の底面に堆積した不純物は数ヶ月毎に行われる炉の清掃時に除去すればよい。
なお、本発明の金属溶解炉は、上記実施例で述べた構成に限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
10 金属溶湯保持炉
15 保持バーナー
20 燃焼筒部材
21 排ガス口
30 溶湯汲出部
35 溶湯投入部
M 金属溶湯
15 保持バーナー
20 燃焼筒部材
21 排ガス口
30 溶湯汲出部
35 溶湯投入部
M 金属溶湯
Claims (5)
- 溶解した金属溶湯を保温する保持炉内に配置される保持バーナーの前側に、耐火物よりなり、先端部に排ガス口を複数設けた燃焼筒部材を配置して、前記燃焼筒部材の内部でバーナーを燃焼させ前記排ガス口を介してバーナーフレームを分散放出して前記金属溶湯を加熱するようにしたことを特徴とする金属溶湯保持炉の構造。
- 前記燃焼筒部材の複数の排ガス口が筒部材先端に放射状に形成されている請求項1に記載の金属溶湯保持炉の構造。
- 前記燃焼筒部材が炉上部から垂直に吊下げ配置されている請求項1又は2に記載の金属溶湯保持炉の構造。
- 前記保持炉が金属材料を溶解する溶解部に隣接して配設されている請求項1に記載の金属溶湯保持炉の構造。
- 前記溶解部に溶解した溶湯を一旦貯める貯湯部を有する請求項4に記載の金属溶湯保持炉の構造。
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JP2007049180A JP2008215628A (ja) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | 金属溶湯保持炉の構造 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-02-28 JP JP2007049180A patent/JP2008215628A/ja active Pending
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