JP2013119642A - アルミ溶解炉の溶解原料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶解室に落下供給されるアルミ溶解原料をアルミ溶湯中に効率的に分散して溶解させることができ、溶解効率性と経済性に優れたアルミ溶解炉の溶解原料供給装置を提供する。
【解決手段】アルミ溶湯が攪拌溶解される溶解室の上方からアルミ溶解原料１０９を連続投入する供給装置であって、アルミ溶湯を攪拌溶解する溶解室２１と、溶解室の上方からアルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部１５と、溶解室の上方で、処理済原料供給部の投下口１５ａの下方に配置された分散部３２と、分散部に設けられた溶解原料通過部３１と、分散部を溶解室の上方に支持する分散部支持部３３と、を備えていることを特徴とするアルミ溶解炉の溶解原料供給装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、アルミニウム部材やアルミニウム合金部材を旋盤などで機械加工する際に発生するアルミ屑を、アルミ溶解炉へ分散供給して溶解するための溶解原料供給装置に関する。

従来、アルミニウム部材やアルミニウム合金部材などの切削屑やスクラップ等を溶解してインゴットなどにリサイクルして製品化することが行われている。
この際、アルミ切削屑やスクラップの溶解歩留まりを高め、品質を均一化するためには溶解炉中においてアルミ溶湯を十分に攪拌する必要がある。
そのため、溶解炉中のアルミ溶湯を攪拌羽根などで直接攪拌したり、あるいは、炉底下に配置した電磁誘導装置や溶湯攪拌装置によって攪拌したりすることによりアルミ溶湯の攪拌を行っていた。
このような溶解炉として、例えば、特許文献１（特開２００３−３２９３６７号公報）には、切削粉などのアルミニウム合金の処理材（溶解原料）を渦巻で溶解する溶解炉において、炉体１０１に連絡路１０２を介して円筒状の材料投入部（溶解室）１０３を起立して設け、溶解室１０３の外側に複数の移動磁界発生装置１０４を上下に設けたアルミニウム溶解炉が記載されている。

特開２００３−３２９３６７号公報

しかしながら、上記従来のアルミニウム溶解炉においては、図８（ａ）の縦断面図に説明するように、溶解原料供給部など介して溶解室１０３に供給される溶解原料１０９は溶解原料供給部の投下口１０８から溶湯面上に落下するようになっている。
そのため、図８（ｂ）に示すように、溶解室１０３の内部に形成される渦流の中心１０７に次から次へと落下して、アルミ溶湯面上に蓄積して未溶解部１０９ａとなり、溶解能率を悪化させてしまうという問題があった。

本発明は前記従来の課題を解決するためになされたものであり、溶解室に落下供給されるアルミ溶解原料（切削片や切粉）をアルミ溶湯中に効率的に分散して溶解させることができ、溶解効率性と経済性に優れたアルミ溶解炉の溶解原料供給装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、
アルミ溶湯が攪拌溶解される溶解室の上方からアルミ溶解原料を連続投入する供給装置であって、アルミ溶湯を攪拌溶解する溶解室と、前記溶解室の上方からアルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部と、前記溶解室の上方で、前記処理済原料供給部の投下口の下方に配置された分散部と、前記分散部に設けられた溶解原料通過部と、前記分散部を前記溶解室の上方に支持する分散部支持部と、を備えていることを特徴とする。

（２）本発明のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、前記（１）において、前記分散部支持部により可動可能に支持された前記分散部を振動又は回転させる分散部駆動部が設けられていることを特徴とする。

（３）本発明のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、前記（１）又は（２）において、前記分散部を打撃するハンマーが設けられていることを特徴とする。

本発明のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、アルミ溶湯を攪拌溶解する溶解室と、前記溶解室の上方からアルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部と、前記溶解室の上方で、前記処理済原料供給部の投下口の下方に配置された分散部と、前記分散部に設けられた溶解原料通過部と、前記分散部を前記溶解室の上方に支持する分散部支持部と、を備えているので、処理済原料供給部の投下口から投下された溶解原料は分散部に突接して、分散部の直下のみならず分散部の周縁にも落下して、溶解原料を溶解炉の溶湯面全体に分散して供給させることができる。
このような分散部の作用によって、アルミ溶湯中に効率的に溶解原料を分散して溶解させることができ、溶解効率性と経済性とに優れたアルミ溶解炉の溶解原料供給装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るアルミ溶解炉の溶解原料供給装置を含むアルミ溶解システム全体の平面構成図である。 図１に示す溶解炉及び保持炉部分の平面図である。 図２に示す溶解炉及び保持炉部分の縦断面図である。 実施形態に係る溶解原料供給装置の模式的平面図であり、（ａ）は支持部を複数設けた場合であり、（ｂ）は支持部を単数設けた場合である。 実施形態に係る溶解原料供給装置の模式的断面説明図である。 他の実施形態に係る溶解原料供給装置の模式的平面図である。 特許文献１のアルミニウム溶解炉を説明する概略縦断面図である。 図７の溶解炉への原料供給状態を説明する概略縦断面図である。

図１はアルミ溶解システム全体の平面構成図であり、図２は図１に示す溶解炉及び保持炉部分の平面図であり、図３はその縦断面図である。
図４は実施形態に係るアルミ溶解炉の溶解原料供給装置の模式的平面図であり、図５はその模式的断面説明図である。
図１〜図５に示すように、本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置１０は、アルミ溶湯が攪拌溶解する溶解室２１の上部からアルミ溶解原料１０９を連続投入する溶解原料供給装置であって、アルミ溶湯を攪拌溶解する溶解室２１と、溶解室２１の上方からアルミ溶解原料１０９を供給する処理済原料供給部１５と、溶解室２１の上方で、処理済原料供給部１５の投下口１５ａの下方に配置された分散部３２と、分散部３２に設けられた溶解原料通過部３１と、分散部３２を溶解室２１の上方に支持する分散部支持部３３と、を備えている。

また、処理済原料供給部１５を用いて、溶解室２１の上方からアルミ溶解原料１０９を供給（投下）する場合は、まず、アルミ切粉などのアルミ溶解原料１０９を、溶解室２１の上に設置した、穴あき平板状や椀状などに形成された分散部３２の上に落下させる。
落下したアルミ溶解原料１０９は、分散部３２に設けられた複数の溶解原料通過部３１を通過落下したり、分散部３２の周縁にも分散落下したりすることによって、溶解室２１の溶湯面上に投下される。
このようにして、本発明の溶解原料供給装置１０は、アルミ溶解原料１０９を分散投下することにより、溶解室２１のアルミ溶湯に形成された渦流の中央部に未溶解原料が蓄積することを防止し、アルミ原料の溶解を均一化させることができる。

本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置１０は、アルミ溶解システム全体の一部を構成する装置であり、アルミニウムやアルミニウム合金などの切削屑粉やスクラップ等を溶解してリサイクル製品化するものである。

アルミ溶解システムは、アルミ屑（溶解原料）を受け入れる原料ホッパ１１、原料ホッパ１１から移送される溶解原料を溶解室２１に供給する処理済原料供給部１５、供給された溶解原料を溶解する溶解室２１、溶解室２１と連通してアルミ溶湯を所定温度に保持する保持室２２、保持室２２と連通してアルミ溶湯を脱ガス処理する脱ガス室２３、脱ガス室２３と連通してアルミ溶湯を清浄化するろ過室２４などにより構成される。

原料ホッパ１１は、アルミ溶解原料となるアルミ屑を受け入れるための容器体であり、じょうご形の底部に貯留されたアルミ溶解原料をスクリューコンベアなどの原料供給フィーダ１２を介して取り出すようになっている。
なお、原料供給フィーダ１２はアルミ溶解原料を押し出しながら搬送する装置であり、定量性に優れているので、自動システムの構築に際してその制御性や安定性を高めることができる。

溶解室２１は、耐火材で内張りされた溶解炉体部分であり、連通部２６ａを介して、保持室２２と一体的に構成されている。
溶解室２１には、アルミ溶解原料が、処理済原料供給部１５によって上部から所定の供給速度で供給されるとともに、後段の保持室２２に連通する連通部２６ａを通して溶解したアルミ溶湯の一部が還流されることで供給されるアルミ溶解原料を溶解するようになっている。
なお、処理済原料供給部１５は、アルミ溶解原料をスクリューコンベアなどの搬送装置を用いて、アルミ溶解原料を定量的に搬送することができ、自動システムの構築に際してその制御性や安定性を高めることができる。

また、図３の縦断面図に示すように、溶解室２１の下方にはアルミ溶湯に渦流を発生させ攪拌するための溶湯攪拌装置２７が配置されており、貯留するアルミ溶湯に渦流を生成させるようになっている。
このようにして、溶解室２１内で発生したアルミ溶湯の渦流により付勢されたアルミ溶湯が、仕切板２６の連通部２６ａを通って保持室２２の下部に供給されるとともに、保持室２２の上部でガスバーナによって加熱され高温になったアルミ溶湯が仕切板２６の連通部２６ａを通って溶解室２１の上部に還流されるようになっている。

保持室２２は、略箱型状に形成された耐火物構造体であって、その天井部や側壁部にガスバーナなどの加熱装置を備え、連通する溶解室２１から供給されるアルミ溶湯を加熱して、このアルミ溶湯を後段の脱ガス室２３に流動させるようになっている。
保持室２２に備える加熱装置（ガスバーナ）はガス燃料を空気中の酸素と混合して燃焼させる燃焼装置であり、温度センサからの信号を受けて溶湯温度を制御できるようになっている。

脱ガス室２３は、耐火材で内張りされた炉体部を備え、保持室２２から供給されるアルミ溶湯を炭化珪素質やアルミナ質などのセラミックス製回転子２３ａにより攪拌しながら脱ガス処理を行なう装置である。

ろ過室２４は、略箱型状の耐火物製炉体を備えて脱ガス室２３と連通部を介して一体的に構成されており、脱ガス処理された脱ガス室２３内のアルミ溶湯をセラミックフィルタを通してろ過して、アルミ溶湯中の介在物を除去して貯留する。
ろ過室２４では、溶湯成分が均一化されるとともに、セラミックフィルタで清浄化されたアルミ溶湯が、その出側に設けられた出湯部２４ａからインゴットケースなどに出湯されるようになっている。

さらに、本実施形態に係るアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、図４に示すように、処理済原料供給部１５から落下供給される溶解原料を溶解室２１の溶湯面上に分散させた状態で投入させるための分散部３２と、分散部３２を溶解室２１の上部に支持するため、溶解室２１の上部に、溶解室２１の中心方向に突出して設けられた分散部支持部３３などを有している。

分散部３２は、円盤状や、その中央部が上方に突出したお椀型の形状を有し、アルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部１５の投下口直下に、溶解室２１の上部に分散部支持部３３を介して配置されている。
なお、分散部３２は、その内部に溶解原料通過部３１が単数個又は複数個貫通開口して形成されており、処理済原料供給部１５から落下供給される溶解原料が溶解原料通過部３１を通過できるようになっている。
分散部３２のサイズとしては、例えば、その底部直径が約１５０〜３００ｍｍ、厚さ約５〜１５ｍｍ、その底中央部から突出した高さが約５０〜１００ｍｍのものが挙げられる。
溶解原料通過部３１は、貫通孔の直径が約１５〜２５ｍｍの円形断面を有し、分散部３２の表面に互いに略等間隔となるように配置されていることが好ましい。

分散部支持部３３は、図４（ａ）に示すように、溶解室２１の壁部上方の４箇所からそれぞれ内側方向に（溶解室２１の中心に向かって）突出して配置されている耐火性の板状材とすることが好ましい。
なお、分散部支持部３３は、図４（ｂ）に示すように、溶解室２１の壁部上方の１箇所から内側方向に突出して配置されるようにすることもできる（分散部を方持ちする形態）。

分散部３２や分散部支持部３３の材質は、例えば、スチールなどの金属、シリカアルミナ質などのセラミックなどを素材として形成されることが望ましい。

また、本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、図６に示すように、分散部３２ａを、お椀状や円錐状ではなく、分散部支持部３３側から溶解室２１の中央に向かって突出させた棒状のものとすることもできる。
これによって、処理済原料供給部１５を介して溶解室２１のアルミ溶湯面上に投下するアルミ溶解原料１０９を分散部３２ａに落とすとともに、分散部３２の間に設けられた溶解原料通過部３１ａを通って溶解室２１の溶湯面上に投下させることができる。

さらに本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置においては、溶解室２１の周縁に設けられた分散部支持部３３により可動自在に支持された分散部３２を、上下又は水平方向に振動させる分散部駆動部（図示はしない）を設けることもできる。
例えば、分散部３２に振動を付与する振動子や振動モータ、電動モータによるギア回転機構などからなる分散部駆動部を介して所定の振動数や回転数で駆動させることが可能である。
これによって、分散部に投下される溶解原料の堆積や凝集状態を解除して、処理済原料供給部１５から投下される溶解原料を常時安定して溶解室２１の溶湯面上に均一に分散させて投下させることができる。

また、本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置においては、分散部３２に打撃を加えるハンマー（図示はしない）を設けることができる。
これによって、分散部に堆積する溶解原料を効果的に落下させながら溶解原料を溶解室の溶湯面上に均一分散させ、さらなる溶解効率の向上を図ることができる。
ハンマーは、分散部の側方に配置して、分散部３２に打撃を与えるように機能させる。
このようにして、処理済原料供給部１５を介して供給されるアルミ溶解原料の種類や形態、供給量、溶解原料堆積状態などの作業条件に応じて、ハンマーの打撃の強さを調整することによって、処理済原料供給部１５から投下される溶解原料の溶解効率を向上させることができる。

以上説明したように、実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置においては、処理済原料供給部１５を介して溶解室２０に投入される溶解原料は、分散部３２上に落とされて、分散部支持部３３により支持された分散部３２の溶解原料通過部３１や分散部の周縁から溶解室２１の溶湯面上に投下される。
溶解室２１にはその底部に貯留されたアルミ溶湯に渦流を発生させることで、投下された溶解原料をアルミ溶湯中に引き込みながら溶解して、溶解室２１に隣接する保持室２３にアルミ溶湯を循環供給する。

このような分散部が設けられていない従来のアルミ溶解炉では、図８（ａ）に示すように処理済原料供給部１０８から落下する溶解原料が投下口１０８ａ直下の範囲内に投入される。
すなわち、図８（ｂ）に示すように、溶解原料１０９は渦流の中心に落下して溶湯に溶け込もうとするが、次から次へと同一場所に落下してくるので、溶湯中に溶け込みにくく、渦流の中心に溶解原料が蓄積して未溶解部１０９ａが形成させる。
これに対して、本実施形態のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置１０では、処理済原料供給部１５から落下した溶解原料は分散部３２に突接し、突接した溶解原料は分散部３２の直下や周縁に分散される。
このようにして、従来は投下口１０８ａの直下にのみ落下させていた溶解原料を、溶解室の溶湯面上の全体に渡って分散させることが可能となり能率の良い溶解を行うことが可能となった。

以上説明したように、本発明のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置は、アルミ溶湯が攪拌溶解される溶解室の上部にアルミ溶解原料を連続投入するアルミ溶解炉の溶解原料供給装置において、アルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部の投下口直下に配置された分散部と、分散部に複数分散して設けられた溶解原料通過部と、分散部を投下口直下の溶解室で支持する分散部支持部とを備えたことを要旨とするものであり、アルミ溶解を行うシステムに広く適用でき、産業上の利用可能性が高い。

１０ アルミ溶解炉の溶解原料供給装置
１１ 原料ホッパ
１２ 原料供給フィーダ
１３ 予備処理部
１５ 処理済原料供給部
１５ａ 投下口
２１ 溶解室
２２ 保持室
２３ 脱ガス室
２３ａ 回転子
２３ｂ 溶湯レベルセンサ
２４ ろ過室
２４ａ 出湯部
２６ 仕切板
２６ａ 連通部
３０ アルミ溶解炉の溶解原料供給装置
３１、３１ａ 溶解原料通過部
３２、３２ａ 分散部
３３ 分散部支持部
１０８ 処理済原料供給部
１０８ａ 投下口
１０９ アルミ溶解原料
１０９ａ 未溶解部

Claims (3)

1. アルミ溶湯が攪拌溶解される溶解室の上方からアルミ溶解原料を連続投入する供給装置であって、
   アルミ溶湯を攪拌溶解する溶解室と、
   前記溶解室の上方からアルミ溶解原料を供給する処理済原料供給部と、
   前記溶解室の上方で、前記処理済原料供給部の投下口の下方に配置された分散部と、
   前記分散部に設けられた溶解原料通過部と、
   前記分散部を前記溶解室の上方に支持する分散部支持部と、
   を備えていることを特徴とするアルミ溶解炉の溶解原料供給装置。
2. 前記分散部支持部により可動可能に支持された前記分散部を振動又は回転させる分散部駆動部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置。
3. 前記分散部を打撃するハンマーが、さらに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミ溶解炉の溶解原料供給装置。