JP2016161139A

JP2016161139A - 非鉄金属溶解炉

Info

Publication number: JP2016161139A
Application number: JP2015036955A
Authority: JP
Inventors: 透豊島; Toru Toyoshima
Original assignee: Aruka Eng Kk; ARUKA ENGINEERING KK
Current assignee: Aruka Eng Kk; ARUKA ENGINEERING KK
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: JP6284160B2

Abstract

【課題】構造が簡易で設備費も廉価であり、安全性と溶解熱効率に優れる非鉄金属溶解炉を提供する。【解決手段】非鉄金属を溶解するタワー型の溶解炉であり、溶解室２０の上側前寄りに設けた予熱タワー１０の接続口２３と溶解室２０の後側下寄りに設けた溶解出口２４とを床面が一定横幅Ｆの略Ｌ形移動路２５によって結び、移動路２５の前半部を形成する急斜面２６と溶解出口に連なり移動路の後半部を形成する低斜面２７とを接続部２８を介して接続し、且つ急斜面と低斜面の横幅Ｆとを予熱タワーの内径Ｅと等しくし、接続部に対し移動路を介して対向する下向傾斜天井部２９に溶解バーナー２１を複数個設置している。【選択図】図１

Description

本発明はアルミニウム合金、亜鉛、マグネシウム等の非鉄金属を対象としたタワー型の非鉄金属溶解炉に関するものである。

従来からアルミニウム合金などを溶解するタワー型の非鉄金属溶解炉が多く創案されている。このような従来の非鉄金属溶解炉の一例を図６および図７に示す。これ等の従来の非鉄金属溶解炉は次のようにして使用される。

まず、排気口付属のタワー蓋７２を開いた状態でタワー７１の上部から溶解材料（非鉄金属）を、順次投入する。投入された溶解材料はタワー７１を通過して溶解室７３へ降下する。溶解室７３へ降下した溶解材料は、溶解バーナー７４の火炎（直火）によって溶解状態または半溶解状態となって保持室７５へ流下する。保持室７５へ流下した溶解材料は保持バーナー７６によって昇温されて溶解状態（溶湯）となり、出湯口７７を通過して炉外へ供給される。

なお、この非鉄金属溶解炉７０は、溶解室７３と保持室７５の間部分にサイドバーナー７８を設けており、当該サイドバーナー７８によって溶解材料を昇温させて溶解状態とし、円滑に保持室７５に流下させている。

こうした構成の非鉄金属溶解炉７０は、定期的にその内部を掃除する必要がある。その際、溶解材料の投入を停止して溶解室７３を空状態とし、保持室７５の下流端部に設けた扉付開口部７９からデレッキを挿入して人的に行うが、保持室７５が大きいためデレッキが溶解室７３の上流側まで届かないことがある。

そのため、溶解室７３に溶け落としバーナー８０と扉付掃除口８１を設け、溶け落としバーナー８０を燃焼させることにより、溶解室７３に付着している溶解材料を溶かして流下させ、また、掃除口８１からデレッキを挿入して溶解材料をスケール、ノロ、カスなどと共に保持室７５に送り込んだ後、それらを保持室７５の開口部７９から挿入したデレッキによって炉外に排出している。

特開２０００−１４６４４７号公報特開２００２−３１０５７１号公報

上記した従来の非鉄金属溶解炉７０は、次のような解決すべき問題がある。
（甲）溶解室７３と保持室７５との間部分にサイドバーナー７８を設けているので、溶解炉７０の構造が複雑となり、設備費も嵩む。

（乙）溶解室７３から保持室７５へ至る移動路の炉床（湯路）に半溶解状態の溶解材料などが滞留してしまうため、サイドバーナー７８の炉内側タイルを閉塞してしまう。そのため、サイドバーナー７８の炉内側バーナータイルが異常に高温となり、当該サイドバーナー７８の燃焼ガスが炉外へバックファイヤーしてしまう。

こうした事態を防止するために、定期的に（約４時間毎）にサイドバーナー７８の本体を取り外して、バーナータイルと炉内の炉床（湯路）を、デレッキ等を使用して人的に掃除する必要がある。この作業は高温下で行われるため極めて重労働である。

なお、この状態を放置すると、バックファイヤーによる火災が発生するなどの安全上の問題が生じる。また、溶解材料がアルミ合金の場合、炉を構成する耐火物が浸蝕されてコランダム化し膨張拡大し、炉を破壊してしまうという極めて重大な問題が発生する。

（丙）溶解室７３に溶け落としバーナー８０と掃除口８１を設けているので、溶解炉７０の構造が複雑となり設備費も嵩む。また、掃除口８１という大きな開口部分が形成されるので、溶解熱効率が低下する。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、構造が簡易で設備費も廉価であり、安全性と溶解熱効率に優れる非鉄金属溶解炉を提供することを課題とする。

図１乃至図５を参照して説明する。請求項１の発明に係る非鉄金属溶解炉は、溶解室２０の上側前寄りに設けた予熱タワー１０の接続口２３と溶解室２０の後側下寄りに設けた溶解出口２４とを床面が一定幅Ｆの略Ｌ形移動路２５によって結び、タワー接続口２３に臨み移動路２５の前半部を形成する急斜面２６を溶解出口２４に連なり移動路２５の後半部を形成する低斜面２７とを接続部２８を介して接続し、接続部２８に対し移動路２５を介して対向する下向傾斜天井部２９に溶解バーナー２１を複数個設置し、溶解室２０には他のバーナー及び掃除口を設けていないことを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る非鉄金属溶解炉は、溶解室２０の上側前寄りに設けた予熱タワー１０の接続口２３と溶解室２０の後側下寄りに設けた溶解出口２４とを床面が一定幅Ｆの略Ｌ形移動路２５によって結び、タワー接続口２３に臨んで移動路２５の前半部を形成する急斜面２６と溶解出口２４に連なり移動路２５の後半部を形成する低斜面２７とを接続部２８を介して接続し、且つ急斜面２６と低斜面２７の横幅とを予熱タワーの内径Ｅと等しくし、接続部２８に対し移動路２５を介して対向する下向傾斜天井部２９に溶解バーナー２１を複数個設置し、且つ前記溶解出口２４に接続した保持室３０を、その上流端と下流端との距離Ｄ１が側端間の距離Ｄ２よりも短い平面略楕円形状とし、而も溶解室２０には他のバーナー及び掃除口を設けていないことを特徴とするものである。

請求項１に記載の非鉄金属溶解炉１は、予熱タワー１０と溶解室２０と保持室３０を備えるものにおいて、溶解室２０に複数のバーナーをそれぞれ異なる角度で設置したので、火炎の噴射角度を自在に調整することによって溶解室２０の溶解材料の全てを万遍なく均等に溶解することができる。これにより、全ての溶解材料を溶解室２０に滞留させることなく保持室３０へ流下させることができる。その結果、従来必要としていたサイドバーナーを不要とすることができ、設備の簡素化と低廉化を図ることができる。

また、サイドバーナーを不要とすることができるので、従来必要としていた当該サイドバーナーの定期的な清掃が不要となり、また、バックファイヤーが発生しないので安全性にも優れる。

しかも、溶け落としバーナーと掃除口を不要とするので、さらなる設備の簡素化と低廉化を図ることができる。またさらに、掃除口という開口部分を形成しないので溶解熱効率を高めることができる。

請求項２に記載の非鉄金属溶解炉１は、請求項１に記載の発明と同様の効果を発揮する。また、溶解バーナー２１を傾斜角変更調節可能にしたので、その時の状況に合わせて溶解バーナーの向きを最適状態に設置することが出来る。更に、保持室３０を、その上流端と下流端との距離Ｄ１が側端間の距離Ｄ２をよりも短い平面略楕円形状としたので、下流端に設けた開口部３２から溶解室２０までの距離を、保持室３０の容積を小さくすることなく短くすることができる。

これにより、開口部３２からデレッキを挿入して溶解室２０を容易に掃除することができるので、従来必要としていた溶け落としバーナーと溶解室２０の掃除口を不要とすることができる。その結果、設備の簡素化と低廉化をさらに図ることができる。

本発明に係る非鉄金属溶解炉の実施形態を示す要部断面側面図である。図１のＸ−Ｘ矢視図である。図１に示す溶解炉の背面図である。図１に示す溶解炉における複数の溶解バーナーの異なる傾斜を示す側面図である。図１に示す溶解炉における溶解バーナーの旋回を示す側面図である。従来例に係る非鉄金属溶解炉を示す側面図である。図６に示す溶解炉の平面図である。

本発明に係る非鉄金属溶解炉１の一実施形態を、図１乃至図５に示す。この非鉄金属溶解炉１は、アルミニウム合金、銅合金、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、鉛、スズなどの非鉄金属を溶解するタワー型の連続溶解炉であり、予熱タワー１０、溶解室２０および保持室３０を備える。

溶解室２０の上側前寄りに設けた予熱タワー１０の接続口２３と溶解室２０の後側下寄りに設けた溶解出口２４とを床面が一定幅Ｆの略Ｌ形移動路２５によって結び、タワー接続口２３に臨み移動路２５の前半部を形成する急斜面２６と溶解出口２４に連なり移動路２５の後半部を形成する低斜面２７とを水平方向の接続部２８を介して接続し、且つ急斜面２６と低斜面２７の横幅Ｆとを予熱タワー１０の内径Ｅと等しくし、接続部２８に移動路２５を挟んで上方で対向する下向傾斜天井部２９に傾斜角変更調節可能な溶解バーナー２１を設置してある。

予熱タワー１０は垂直方向に配置された略筒状であり、その上端部に投入蓋１１を備える。この投入蓋１１を解放した状態で、その直上に設けた材料投入装置４０から溶解材料が投入される。

溶け落としバーナーが無く且つ掃除口も無い溶解室２０は、予熱タワー１０の下流端（下端）にサイドバーナーを設けることなく連設され、その上壁に複数（三つ）の溶解バーナー２１を備える。この複数の溶解バーナー２１は、それぞれが異なる角度で溶解室の溶解材料が流下する部分に向けて設置される。なお、異なる角度とは、上下方向に異なる角度（図４参照）の他に左右方向に異なる角度（図示せず）を含む。なお、複数の溶解バーナー２１はそれぞれを旋回（回動）調節可能とすることもできる。この旋回は上下方向の旋回（図５参照）と左右方向の旋回（図示せず）を含む。

保持室３０は、溶解室２０の下流端に連設され、その上壁に保持バーナー３１を備える。また、保持室３０の下流端に位置する壁部には開口部３２を設け、その開口部３２を開閉扉３３で開閉する。この開口部３２はデレッキを挿入して掃除作業を行うことができる大きさに設定される。この保持室３０は、その上流端と下流端との距離Ｄ１を側端間の距離Ｄ２をよりも短く設定した平面略楕円形状としている（図２参照）。

本実施形態に係る非鉄金属溶解炉１は、次のように稼働する。まず、アルミ合金などの溶解材料を、材料投入装置４０から予熱タワー１０へ、その投入蓋１１を開けた状態で投入する。予熱タワー１０に投入された溶解材料は、予熱タワー１０の温度で予熱されながらその重力によって溶解室２０に降下し、そこで複数（三つ）の溶解バーナー２１から放射される火炎によって直ちに加熱されて溶解する。溶解バーナー２１の燃焼ガスは、予熱タワー１０を加温した後、排気ダクト５０から炉外へ排気される。

複数の溶解バーナー２１は、それぞれが異なる角度で設置されているので、その角度を自在に調節することにより、投入された溶解材料の全てを万遍なく均等に加熱して溶解することができる。なお、複数のバーナーを旋回可能とすることにより、投入された溶解材料をさらに万遍なく溶解することができる。

溶解室２０で溶解された溶解材料（溶湯）は、その自重によって傾斜状態に配置されている溶解室２０を流化して保持室３０に達する。溶解材料（溶湯）は、この保持室３０において保持バーナー３１でさらに加熱されて昇温される。これにより、完全に溶解されていない溶解材料も溶けて溶湯状態となり、出湯口３４を通過して隣接する前炉６０に達する。ここでの保持バーナー３１の排気ガスも予熱タワー１０を加温し、排気ダクト５０を通過して炉外へ排出される。

なお、出湯口３４の近傍には湯温測定部３５が設けられ、当該湯温測定部３５によって溶解材料（溶湯）の温度が測定され、その温度によって保持バーナー３１の火力が調節される。

本実施形態に係る非鉄金属溶解炉１は、次のような作用効果を発揮する。
（イ）溶解室２０に複数の溶解バーナー２１をそれぞれ異なる角度で設置したので、溶解材料の全てを万遍なく均等に溶解して円滑に保持室３０へ流下させることができる。これにより、サイドバーナーを設ける必要がないので、設備の簡素化と低廉化を図ることができる。また、サイドバーナーによるバックファイヤーが発生しないので安全性に優れる。

なお、複数の溶解バーナー２１のそれぞれを傾斜角変更調節可能で且つ旋回調節可能とすることにより、溶解材料をさらに万遍なく均等に溶解することができる。

（ロ）サイドバーナーを不要とするので、従来必要としていた当該サイドバーナーの定期的な清掃が不要となり、また、バックファイヤーが発生しないので安全性に優れる。

（ハ）保持室３０を平面略楕円形状としたので、下流端に設けた開口部３２から溶解室２０までの距離を、保持室３０の容積を小さくすることなく、短くすることができる。これにより、開口部３２からデレッキを挿入して溶解室２０を容易に掃除することができるので、従来必要としていた溶け落としバーナーと溶解室２０の掃除口を不要とすることができる。その結果、設備の簡素化と低廉化をさらに促進することができる。

（ニ）溶解室２０に掃除口を設けていないので、開口部分を少なくすることができる。これにより、溶解熱効率を高めることができる。

（ホ）移動路２５の床面の幅Ｆが一定なので、設計・製作が容易である。移動路床面の横幅Ｆが一定で、予熱タワー１０の内径Ｅと合致させれば、更に設計・製作が容易になる。

１非鉄金属溶解炉
１０予熱タワー
１１投入蓋
２０溶解室
２１溶解バーナー
２３接続口
２４溶解出口
２５移動路
２６急斜面
２７低斜面
２８接続部
２９下向傾斜天井部
３０保持室
３１保持バーナー
３２開口部
３３開閉扉
３４出湯口
３５湯温測定部
４０材料投入装置
５０排気ダクト
６０前炉
７０非鉄金属溶解炉
７１タワー
７２タワー蓋
７３溶解室
７４溶解バーナー
７５保持室
７６保持バーナー
７７出湯口
７８サイドバーナー
７９開口部
８０溶け落としバーナー
８１掃除口
Ｄ１上流端と下流端との距離
Ｄ２側端間の距離
Ｅ内径
Ｆ横幅

Claims

溶解室（２０）の上側前寄りに設けた予熱タワー（１０）の接続口（２３）と溶解室の後側下寄りに設けた溶解出口（２４）とを床面が一定横幅Ｆの略Ｌ形移動路（２５）によって結び、タワー接続口に臨んで移動路（２５）の前半部を形成する急斜面（２６）と溶解出口に連なり移動路の後半部を形成する低斜面（２７）とを接続部（２８）を介して接続し、接続部に対し移動路を介して対向する下向傾斜天井部（２９）に溶解バーナー（２１）を複数個設置し、溶解室には他のバーナー及び掃除口を設けていないことを特徴とする非鉄金属溶解炉。
溶解室（２０）の上側前寄りに設けた予熱タワー（１０）の接続口（２３）と溶解室の後側下寄りに設けた溶解出口（２４）とを床面が一定横幅（Ｆ）の略Ｌ形移動路（２５）によって結び、タワー接続口（２３）に臨んで移動路（２５）の前半部を形成する急斜面（２６）と溶解出口（２４）に連なり移動路の後半部を形成する低斜面（２７）とを接続部（２８）を介して接続し、且つ急斜面と低斜面の横幅（Ｆ）とを予熱タワーの内径（Ｅ）と等しくし、接続部に対し移動路を介して対向する下向傾斜天井部（２９）に溶解バーナー（２１）を複数個設置し、且つ前記溶解出口に接続した保持室（３０）を、その上流端と下流端との距離（Ｄ１）が側端間の距離（Ｄ２）よりも短い平面略楕円形状とし、而も溶解室には他のバーナー及び掃除口を設けていないことを特徴とすることを特徴とする非鉄金属溶解炉。