JP2013019604A - ガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム溶湯への加熱及びアルミニウム溶湯の高温状態の維持に適し、更に、炉に収容されているアルミニウム溶湯の酸化防止に適したアルミニウム溶解保持炉を提案する。
【解決手段】上部側が閉鎖されているアルミニウム溶湯室と、前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯内に浸漬され、ガス燃焼バーナーからの燃焼炎が吹き込まれる耐熱性チューブからなるガスバーナー式浸漬型ヒーターとを備えていて、前記耐熱性チューブからの排気が、前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯の液面に対向する耐熱隔壁を備えている排気通路を介して前記アルミニウム溶湯室の外部へ排気されていくガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉。
【選択図】図２

Description

この発明は、アルミニウム溶解保持炉に関し、特に、アルミニウム溶湯への加熱及びアルミニウム溶湯の高温状態の維持に適し、更に、炉に収容されているアルミニウム溶湯の酸化防止に適したアルミニウム溶解保持炉に関する。

今日、自動車をはじめ、家電、建材等で使われている数多くのアルミニウム部品は、アルミニウム鋳造で作られている。

鋳造用アルミニウムの溶解保持炉には、坩堝炉、ガス燃焼バーナーによる反射炉型溶解保持炉などがある（例えば、特許文献１、２）。坩堝炉は溶解に要する時間、エネルギー効率、酸化物の生成に起因する溶湯品質などの面で改善すべき点がある。ガス燃焼バーナーによる反射炉型溶解保持炉は坩堝炉に比較するとエネルギー効率、熱効率がよくなるが、アルミニウムに直接火炎を当てて溶解及び溶湯温度保持を図る場合には、酸化物が増え、アルミニウムのロスも増加するという問題があった。酸化物が発生した場合、溶湯品質が低下し、鋳造製品の品質低下、不良率の低下の要因となる。

特開２００２−３５７３８６号公報 特開２０１０−２３０２３７号公報

この発明は、アルミニウム溶湯への加熱及びアルミニウム溶湯の高温状態の維持に適し、更に、炉に収容されているアルミニウム溶湯の酸化防止に適したアルミニウム溶解保持炉を提案することを目的にしている。

請求項１記載の発明は、
上部側が閉鎖されているアルミニウム溶湯室と、
前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯内に浸漬され、ガス燃焼バーナーからの燃焼炎が吹き込まれる耐熱性チューブからなるガスバーナー式浸漬型ヒーターとを備えていて、
前記耐熱性チューブからの排気が、前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯の液面に対向する耐熱隔壁を備えている排気通路を介して前記アルミニウム溶湯室の外部へ排気されていく
ことを特徴とするガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉
である。

請求項２記載の発明は、
前記耐熱隔壁によって前記アルミニウム溶湯室の内部空間と隔離されていて、前記アルミニウム溶湯室に配備されている排気筒に連続する加熱室が前記排気通路によって形成されることを特徴とする請求項１記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉
である。

請求項３記載の発明は、
前記アルミニウム溶湯室内の前記アルミニウム溶湯が、前記アルミニウム溶湯内に浸漬されている前記ガスバーナー式浸漬型ヒーターの前記耐熱性チューブを介して間接加熱されると共に、
前記アルミニウム溶湯室内の前記アルミニウム溶湯の液面が、対向している前記耐熱隔壁からの輻射熱で輻射加熱される
ことを特徴とする請求項１又は２記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉
である。

請求項４記載の発明は、
前記耐熱性チューブ及び、前記耐熱隔壁は、それぞれ、耐火物をセラミック繊維で強化して一体成形した繊維強化耐火物成形品である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉
である。

本発明によれば、アルミニウム溶湯への加熱及びアルミニウム溶湯の高温状態の維持に適し、更に、炉に収容されているアルミニウム溶湯の酸化防止に適したアルミニウム溶解保持炉を提供することができる。

本発明のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉一例を表す平面図。 図１のＡ−Ａ断面概略図。 図１のＢ−Ｂ断面概略図。 図１のＣ−Ｃ断面概略図。 図１のＤ−Ｄ断面概略図。

以下、添付図面を参照しながら、本発明のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉の一例を説明する。

本発明のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉１は、アルミニウム溶湯室とこれに配備されているガスバーナー式浸漬型ヒーター３とを備えている。

図示の実施形態では、アルミニウム溶湯室は、アルミニウム溶湯供給室２ａと、アルミニウム溶湯保持室２ｂと、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃとからで構成されている（図１）。そして、これらの上部が蓋体２１によって閉鎖されていることにより、図示の実施形態では、アルミニウム溶湯室の上部側が閉鎖されている。なお、以下の説明において、アルミニウム溶湯供給室２ａ、アルミニウム溶湯保持室２ｂ、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃを総称して単に「アルミニウム溶湯室」と表すことがある。

図示の実施形態では、アルミニウム溶湯室の外部からアルミニウム溶湯供給室２ａに供給されたアルミニウム溶湯６が、流路１４を介して矢印１１で示すようにアルミニウム溶湯保持室２ｂに流動する。アルミニウム溶湯６は、アルミニウム溶湯保持室２ｂ内で加熱され、アルミニウム溶湯保持室２ｂ内を矢印１２で示すように流動し、流路１５を介して矢印１３で示すようにアルミニウム溶湯汲み出し室２ｃに流動する。そして、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃからアルミニウム溶湯室の外部に汲み出される。

ガスバーナー式浸漬型ヒーター３は、図示の実施形態では、アルミニウム溶湯保持室２ｂに収容されているアルミニウム溶湯６内に浸漬されている耐熱性チューブ５と、耐熱性チューブ５内に燃焼炎を吹き込むガス燃焼バーナー４とを備えている。

ガス燃焼バーナー４から耐熱性チューブ５内に燃焼炎２３が吹き込まれ、耐熱性チューブ５を介してアルミニウム溶湯保持室２ｂ内のアルミニウム溶湯６が間接加熱され、７００℃〜８００℃程度の高温に加熱、保持される。

耐熱性チューブ５内に吹き込まれた燃焼炎２３の排ガスは、矢印１６のように耐熱性チューブ５内を流動して排気通路８内に入り、矢印１７、１８、１９で示すように、排気通路８内を流動し、アルミニウム溶湯室に配備されている排気筒１０を介して、矢印２０で示すように、アルミニウム溶湯室の外部に排気されていく。

排気通路８は、アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯６の液面に対向する耐熱隔壁７を備えている。耐熱隔壁７は、排気通路８内を通過していく排ガスによって加熱されるので、アルミニウム溶湯室内のアルミニウム溶湯６の液面は、対向している耐熱隔壁７からの輻射熱で加熱される。すなわち、耐熱隔壁７によってアルミニウム溶湯室の内部空間と隔離されていて排気筒１０に連続する排気通路８によって加熱室９が形成され、加熱室９を形成していて排ガスによって加熱されている耐熱隔壁７からの輻射熱でアルミニウム溶湯室内のアルミニウム溶湯６の液面が輻射加熱される。

このように、本発明のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉１ではアルミニウム溶湯室内に収容、保持されているアルミニウム溶湯６は、ガス燃焼バーナー４から内部に燃焼炎２３が吹き込まれる耐熱性チューブ５を介した間接加熱と、耐熱性チューブ５を流動してきて、排気通路８、加熱室９内に流入する排ガスによって加熱された耐熱隔壁７によるアルミニウム溶湯６の液面に対する輻射加熱によって加熱され、高温に維持される。

この結果、本発明のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉１は、アルミニウム溶湯６への加熱及びアルミニウム溶湯６の高温（７００℃〜８００℃程度）状態の維持に優れた効果を発揮することができる。また、加熱の方式が前述した間接加熱と、輻射加熱であるので、加熱の際に、アルミニウム溶湯室内に収容されているアルミニウム溶湯６が酸化されることがない。

耐熱性チューブ５、耐熱隔壁７は、耐火物をセラミック繊維で強化して成形した繊維強化耐火物成形品であり、例えば、特許４０２２６６「繊維強化複合耐火物成形体」及び特開２００９−２５６１３２「炭化ケイ素系繊維分散強化複合耐火物成形体」において使用されているＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を用いて成形した繊維分散強化耐火物である。

前記のＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を添加水量５％（質量）でミキサーにて混練し（混練時間：４分）、これを、耐熱性チューブ５、耐熱隔壁７を成形するそれぞれの型枠に充填し、振動を加えながら成形し、その後、６００℃で４時間、乾燥炉で乾燥させて、耐熱性チューブ５、耐熱隔壁７を成形する。

こうして、ＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を用いて成形した繊維分散強化耐火物からなる耐熱性チューブ５は、従来一般のセラミックスに比べ、耐熱衝撃性に優れ、クラックが発生しにくいため、ガスバーナーの炎の変動による局部的な急激な温度変化に対しても異常なく、優れた耐久性を発揮できる。また、熱伝導性が良く、１３００℃の耐熱性とアルミニウム溶湯に対して優れた耐食性を有しているため、アルミニウム溶湯加熱チューブとして最適である。耐熱性チューブ５は、前述したように熱伝導性が良く、その上、断面が円柱状であってアルミニウム溶湯６に対する伝熱面積が大きいので、効率よくアルミニウム溶湯６を加熱することができるが、上述したように、所定形状の型枠内に材料を充填して成形できるので、所望の形状の耐熱性チューブ５を準備することができる。

また、上述したように、ＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を用いて成形した繊維分散強化耐火物からなる耐熱隔壁７は、前述したように、良好な熱伝導性を備えていることから、排出筒１０に向けて排気通路８、加熱室９内を流動する排ガスによって加熱された輻射熱によってアルミニウム溶湯室内のアルミニウム溶湯６の液面を輻射加熱することに適している。

アルミニウム溶湯供給室２ａ、アルミニウム溶湯保持室２ｂ、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃの側壁２２ａ、底面２２ｂ、仕切り壁２２ｃ、２２ｄも上述した耐熱性チューブ５、耐熱隔壁７と同じく、ＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を用いて成形した繊維分散強化耐火物製とすることができる。この場合、前記のように型枠を用いて所定の形状、構造に一体成形することができるので、側壁２２ａ、底面２２ｂ、仕切り壁２２ｃ、２２ｄを備えているアルミニウム溶湯室（アルミニウム溶湯供給室２ａ、アルミニウム溶湯保持室２ｂ、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃ）を、ＳｉＣ繊維分散不定形耐火組成物を用いて一体成形した繊維分散強化耐火物とすることができる。

以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。

例えば、図示の実施形態では、排気通路８、加熱室９を形成している耐熱隔壁７は、アルミニウム溶湯供給室２ａ内に収容されているアルミニウム溶湯６の液面の所定の領域及び、アルミニウム溶湯保持室２ｂ内に収容されているアルミニウム溶湯６の液面の所定の領域に対向する位置に形成されていた。これに替えて、アルミニウム溶湯室（アルミニウム溶湯供給室２ａ、アルミニウム溶湯保持室２ｂ、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃ）の全領域の上部空間を耐熱隔壁７で形成し、このアルミニウム溶湯室の全領域に亘る耐熱隔壁７と蓋体２１との間に形成される空間部が、排気通路８かつ加熱室９となって、排気筒１０に連通する構造にすることもできる。このようにすれば、アルミニウム溶湯供給室２ａ、アルミニウム溶湯保持室２ｂ、アルミニウム溶湯汲み出し室２ｃにそれぞれ収容されているアルミニウム溶湯６の液面はいずれも耐熱隔壁７からの輻射熱で加熱されることになる。

１ ガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉
２ａ アルミニウム溶湯供給室
２ｂ アルミニウム溶湯保持室
２ｃ アルミニウム溶湯汲み出し室
３ ガスバーナー式浸漬型ヒーター
４ ガス燃焼バーナー
５ 耐熱性チューブ
６ アルミニウム溶湯
７ 耐熱隔壁
８ 排気通路
９ 加熱室
１０ 排気筒

Claims (4)

1. 上部側が閉鎖されているアルミニウム溶湯室と、
   前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯内に浸漬され、ガス燃焼バーナーからの燃焼炎が吹き込まれる耐熱性チューブからなるガスバーナー式浸漬型ヒーターとを備えていて、
   前記耐熱性チューブからの排気が、前記アルミニウム溶湯室内に保持されているアルミニウム溶湯の液面に対向する耐熱隔壁を備えている排気通路を介して前記アルミニウム溶湯室の外部へ排気されていく
   ことを特徴とするガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉。
2. 前記耐熱隔壁によって前記アルミニウム溶湯室の内部空間と隔離されていて、前記アルミニウム溶湯室に配備されている排気筒に連続する加熱室が前記排気通路によって形成されることを特徴とする請求項１記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉。
3. 前記アルミニウム溶湯室内の前記アルミニウム溶湯が、前記アルミニウム溶湯内に浸漬されている前記ガスバーナー式浸漬型ヒーターの前記耐熱性チューブを介して間接加熱されると共に、
   前記アルミニウム溶湯室内の前記アルミニウム溶湯の液面が、対向している前記耐熱隔壁からの輻射熱で輻射加熱される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉。
4. 前記耐熱性チューブ及び、前記耐熱隔壁は、それぞれ、耐火物をセラミック繊維で強化して一体成形した繊維強化耐火物成形品である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のガスバーナー式アルミニウム溶解保持炉。

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