JP2009056475A

JP2009056475A - コンビネーション溶解システム

Info

Publication number: JP2009056475A
Application number: JP2007224547A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kikura; 正明木倉
Original assignee: HOKURIKU TECHNO KK
Current assignee: HOKURIKU TECHNO KK
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】異種合金溶解、多品種小ロット化、比較的大量な溶湯の安定した連続供給、及び高品質な溶湯の供給を実現し得るコンビネーション溶解システムの提供。
【解決手段】溶解室及び保持室を備える連続溶解保持炉と、複数の処理炉を搭載し単数又は複数のダイカストステーションを備えるターンテーブルとで構成され、前記連続溶解保持炉は、その傾斜を以って内部の全ての溶湯を排出できる傾動手段及び排出口を備えるコンビネーション溶解システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶解室と保持室からなる連続溶解保持炉、及び当該連続溶解保持炉を備え、移動テーブルに載せられた複数の保持炉を経てダイカストマシンに溶湯を供給するコンビネーション溶解システムに関する。

昨今アルミ鋳造の生産拠点が海外へ移されるケースが増加するなかで、高品質・高性能が求められる部分の鋳造は未だ国内で鋳造・管理されており、国内におけるアルミ溶湯に求められる品質の要求は高まってきている。加えて、製品の多品種小ロット化も進み、異種合金溶解が可能な設備のニーズも高まっている。

従来、溶湯の品質を高める際には、連続溶解保持炉の内部に溶湯処理室を設け、バブリング等の処理を行うか、坩堝炉をターンテーブル式にして処理を行なう等の方法で行なわれてきた。一方、多品種小ロット化への対応は、ダイカストマシン毎に多品種溶解を行なう場合には、ダイカストマシン毎に溶解能力のある連続溶解保持炉、又は坩堝式溶解保持炉を設置する手法が採られてきた。

連続溶解保持炉から直接供給される溶湯は、たとえ内部に処理室を設けたとしても、当該連続溶解保持炉の溶解室から湯道を経て大量の未処理の溶湯が連続して処理室へ供給されるので、完全な処理（原材料を溶かして得られた溶湯を、目的にあった高い品質に仕上げる処理）は不可能である。また、タップホールによる出湯が余儀なくされるとめに全量出湯はできず、異種合金溶解はできない。

連続溶解保持炉から時間差供給される未処理の溶湯に対して坩堝炉で処理を行う手法を採れば、坩堝内の溶湯全てを完全に処理することができることから、ターンテーブル式坩堝炉を採用し、複数の坩堝炉を回転移動させ、一方で出湯をし、他方で溶解・処理を行なえるシステムを以って連続的に高品質な溶湯が供給できることとなる。

しかしながら、坩堝炉は、材料の投入を連続して自動的に行なえず、先ずインゴットを十分に予熱してから徐々に溶湯内に手作業で投入していくと言う非常に非効率、且つ危険な作業が伴うと言う問題がある。また、ターンテーブル式坩堝炉を採用のみでは、材料投入、溶解、保持、処理、鋳造と続くプロセスのなかで、一度に連続して供給できる溶湯の量は限られてしまうと言う問題がある。

例えば、下記特許文献１の様に、複数の保持炉を並べて設置し、転傾炉を介して溶湯を配給する手法も紹介されているが、処理炉個々の位置が固定されているために、各処理炉から固定されている一つのダイカストマシンへ連続して溶湯を供給することが困難であるという問題がある。

特許第３９０３３２１号公報特開２００１−２８７０２１号公報特許第２６９２３６７号公報特許第３０５５２４３号公報特開平１１−３２００７９号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、異種合金溶解、多品種小ロット化、比較的大量な溶湯の安定した連続供給、及び高品質な溶湯の供給を実現し得るコンビネーション溶解システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明によるコンビネーション溶解システムは、溶解室及び保持室を備える連続溶解保持炉と、複数の処理炉を搭載し単数又は複数のダイカストステーションを備えるターンテーブルとで構成され、前記連続溶解保持炉は、その傾斜を以って内部の全ての溶湯を排出できる傾動手段及び排出口を備えることを特徴とする。

前記処理炉として、その坩堝を取り囲む壁面に加熱手段からの熱流を下から上へ螺旋状に案内する案内溝が刻設された案内機構を具備する坩堝炉を用いることによって、坩堝の加熱に際して加熱手段の熱流を有効に用いることができる。

前記連続溶解保持炉、及び処理炉の加熱手段として、熱交換式バーナーを用いることによって、坩堝の周囲に存在する熱流通空間を経た排気熱をバーナーの火力を以って再燃焼し二酸化炭素の発生量を減少させると共に、バーナーとの熱交換を以って燃料消費量の削減を実現することができる。

本発明によるコンビネーション溶解システムによれば、材料投入機より自動投入されたインゴットは、連続溶解保持炉の溶解質で溶解されて保持室に流れ込み、処理がなされるまでに一定の温度にまでそこで昇温・保持され、当該連続溶解保持炉の傾動を以って、全ての溶湯をターンテーブルで回転移送される複数の処理炉に次々と分割供給することができる。

各処理炉に供給された溶湯は、当該処理炉においても温度が維持されると共に、当該ターンテーブルの回転に伴って処理炉毎に溶湯が供給されつつ短時間で高い質での処理が施される。この様に所定の処理を終えた溶湯は、単数又は複数のステーションに設定された大規模或いは小規模の所定のダイカストマシンへ、ターンテーブルの回転を以って速やかに供給され、当該供給に至るまで溶湯の温度が昇降ばらつき無く維持され、徹底された温度管理を伴う一連の溶湯供給工程を以って、高い品質の溶湯が安定的に、且つ連続的に行われることとなる。

また、坩堝炉を用いることによって熱流を有効活用でき、熱交換式バーナーを用いることによって、環境保護、或いは省エネルギー対策となる。

以下、本発明によるコンビネーション溶解システムの実施の形態を図面に基づき説明する。
図に示すコンビネーション溶解システムは、耐火断熱層を炉壁として有する溶解室１及び保持室２を備える連続溶解保持炉（以下、保持炉３と記す。）と、複数の処理炉４を搭載し単数又は複数のダイカストステーション５を備えるターンテーブル式処理部６と、前記溶解室１へインゴットを自動投入する材料投入装置７とで構成される。

前記溶解室１及び保持室２の上位内部に、各々加熱手段８を備え、当該加熱手段８として、例えば、各炉内の雰囲気（炉気）として存在した排気が、バーナーの燃焼ガス流通路１９及び燃焼用エア流通路１０に沿って通過し当該燃焼ガス及び燃焼用エアと熱交換を行なう熱交換式バーナーが用いられている（図６参照）。ただし、前記保持炉３に用いられる加熱手段８ｂにあっては、例えば金属溶湯内に浸漬された筒体と、この筒体内に存する熱源とで構成されたものを用いる場合もある（図示省略）。

前記溶解室１は、前記材料投入装置７で投入されたインゴットを収容して溶解し、その溶湯は、湯道１１を流れて前記保持室２に貯留される。前記溶解室１に設けられた加熱手段８ａを制御することによってインゴットの溶解温度が適正に調整され、前記保持室２においては、制御された前記加熱手段８ｂによって溶湯の温度が適正に維持される。

当該例においては、前記材料投入装置７の側に前記溶解室１を備え、当該溶解室１は上に開口し、当該開口部はホッパー１２を備え、当該ホッパー１２に材料投入装置からのインゴットが投入されることとなる。前記保持室２は、当該溶解室１と隣接して存在し、当該保持室２は、当該溶解室１に対して材料投入装置７とは反対の側に溶湯の排出口１３を備える。

当該保持炉３は、その傾斜を以って内部の全ての溶湯を前記排出口１３から排出できる傾動手段１４を備える。当該傾動手段１４の傾動軸１５は、溶湯の排出の邪魔とならない様に、また、排出口１３の位置が安定する様に、当該排出口１３の近隣でベース１６に設定し、傾動力を発生する駆動手段としての油圧シリンダで当該保持炉３の底とベース１６とを連結する。

当該油圧シリンダが収縮することによって保持炉３は定常位置に支持され、当該油圧シリンダが伸びることによって前記傾動軸１５を支点として当該保持炉３が傾斜し、当該傾斜角度に応じて保持室２に貯留された溶湯を排出することができる。また、当該ベース１６における前記排出口１３の下位に、前記排出口１３から注がれた溶湯を処理炉４へ送る配湯樋１７を旋回自在に設け、旋回手段１８の自動制御で配湯樋１７の向きを調整することで処理炉４への配湯の便宜ともなる。

当該例において前記ターンテーブル９に搭載された各処理炉４は、坩堝式保持炉（坩堝炉：例えば、図５参照。）であって、その坩堝を取り囲む壁面２０に、熱流（図５の点線参照。）を下から上へ螺旋状に誘導する案内溝２１が刻設された案内機構を具備し、前記案内溝２１の下端部に沿って火炎を放射し熱流を形成する加熱手段８を備えたものである（例えば、特開２００５−５２８４５号公報における出湯室Ｄ等を参照。）。前記坩堝炉は、上向きに開口しており、前記保持炉３の排出口１３の下位に配置された配湯樋１７を経て、当該開口部（注湯口）２３へ前記保持炉３からの溶湯が注がれることとなる。

当該構成によって、前記加熱手段８からの熱流が前記案内溝２１に沿って螺旋状に下側から上側へ上昇し、坩堝２２に貯留された溶湯を坩堝２２の壁を介して間接的に効率よく加熱し、坩堝２２に貯留された溶湯を適正な温度に維持すると共に、バブリング装置や制波装置等（以下、処理手段２４と記す。）をクレーン等で処理炉４の内部に対して挿脱可能に付設し、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを溶湯に吹き込む処理を行なう等により、水素ガス等の溶湯の質を低下させるガスを浮上・排出し、処理炉４の個々について良質な溶湯形成（溶湯処理）を行なう。

当該例においては、ターンテーブル９は二つの処理炉４，４を１８０度間隔で搭載し、前記保持炉３から溶湯を得る一つの注湯ステーション２５と、前記処理炉４からダイカストマシン２６へ溶湯を供給する一つのダイカストステーション５を１８０度間隔で備える。ステーションとは、ターンテーブル９に搭載された処理炉４，４が止まる予め設定された位置を指し、注湯ステーション２５には前記保持炉３の側から延びた配湯樋１７が存在し、ダイカストステーション５には、そのキャビティーへ供給するための溶湯をダイカストマシン２６へ取り込む給湯管２７が存在する。

前記注湯ステーション２５が複数存在することによって、複数の保持炉３から単数又は複数の処理炉４へ溶湯を供給することができ、前記ダイカストステーション５が複数存在することによって、複数のダイカストマシン２６へ単種類又は複数種類の溶湯を供給することができる。

ターンテーブル９は、原則として円盤状の基体であって、その中心軸を以って回転手段２８から伝達手段（スプロケットやベルト等）を介して与えられた駆動力で回転し、当該ターンテーブル９に搭載された処理炉４が旋回する。ターンテーブル９の回転角度をセンサ等（図示省略）で検出し、ロック機構でその回転を制限又は解除することによって、ターンテーブル９の意図せぬ回転を防止でき、事故防止に寄与する。

尚、当該例における前記材料投入装置７は、動力で巻き取られるワイヤ２９に連結されたバケット３０を前後の揚送ガイド３１に沿って昇降させる揚送手段３２を具備し、前記溶解室１の上位に位置する材料の投入位置に至った際に、後方の揚送ガイド３１ｂの軌道が鉛直方向を向き、前方の揚送ガイド３１ａの軌道が前方向を向くことによって、バケット３０の首振り運動（首下げ運動）を発生させ、バケット３０の内部に存在するインゴットを溶解室のホッパー１２へ落下させるものである。

本発明によるコンビネーション溶解システムは以上の如く構成され、前記材料投入装置７によって保持炉３の溶解室１に投入されたインゴットは、溶けて同保持炉３の保持室２へ流れ込み、投入されたインゴット全ての溶湯が、前記保持室２に貯留され、同時に保温される。

前記保持室２に貯留された全ての溶湯は、当該保持炉３から、ターンテーブルの回転を以って注湯ステーション２５に送られた複数（二つ）の処理炉（坩堝炉）４，４に順次分割供給され、各処理炉４において順次或いは同時に十分な溶湯処理が行なわれる。十分に溶湯処理を終えた各処理炉４の溶湯は、ターンテーブル９の回転を以ってダイカストステーション５に順次送られ、前記給湯管２７を以ってダイカストマシンに取り込まれ、ターンテーブル９の回転を以って連続的に成形に供されることとなる。

尚、上記溶湯処理及び処理後の溶湯のダイカストマシン２６への供給の際にも、処理炉４へ溶湯を供給し空となった保持炉３には、更に新たなインゴットが供給され前記処理を繰り返す事となる。

また、一のターンテーブル９について複数の注湯ステーション２５を設けた場合には、種類の異なる前記保持炉３を、ターンテーブル９の周囲に複数設置することができるので、異種金属の溶湯を、ターンテーブル９に搭載された処理炉４に適宜供給できることとなり、大量の溶湯の連続供給にも耐え、且つ多品種少量生産の要請に応えるものとなる。

本発明によるコンビネーション溶解システムを用いれば、高品質なダイカスト製品の多品種少量生産に対して機動的に対応できる。

本発明によるコンビネーション溶解システム（注湯ステーション部分）の一例を示す平面図である。本発明によるコンビネーション溶解システム（ダイカストステーション部分）の一例を示す平面図である。本発明によるコンビネーション溶解システムの一例を示す側面図である。本発明によるコンビネーション溶解システムの一例を示す図３におけるＡ−Ａ矢視側面図である。本発明によるコンビネーション溶解システムにおける処理炉の一例を示す断面図である。本発明によるコンビネーション溶解システムに用いる加熱手段の一例を示す断面図である。

符号の説明

１溶解室，２保持室，３保持炉，４処理炉，５ダイカストステーション，
６ターンテーブル式処理部，７材料投入装置，
８加熱手段，９ターンテーブル，１０燃焼用エア流通路，１１湯道，
１２ホッパー，１３排出口，１４傾動手段，１５傾動軸，１６ベース，
１７配湯樋，１８旋回手段，１９燃焼ガス流通路，
２０壁面，２１案内溝，２２坩堝，２３注湯口，２４処理手段，
２５注湯ステーション，２６ダイカストマシン，２７給湯管，２８回転手段，
２９ワイヤ，３０バケット，３１揚送ガイド，３２揚送手段，

Claims

溶解室及び保持室を備える連続溶解保持炉と、複数の処理炉を搭載し単数又は複数のダイカストステーションを備えるターンテーブルとで構成され、
前記連続溶解保持炉は、その傾斜を以って内部の全ての溶湯を排出できる傾動手段及び排出口を備えるコンビネーション溶解システム。
前記処理炉として、その坩堝を取り囲む壁面に加熱手段からの熱流を下から上へ螺旋状に案内する案内溝が刻設された案内機構を具備する坩堝炉を用いた前記請求項１に記載のコンビネーション溶解システム。
前記連続溶解保持炉、及び処理炉の加熱手段として、熱交換式バーナーを用いた前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載のコンビネーション溶解システム。