JP2518992B2 - 軽合金チップの溶解方法と溶解炉 - Google Patents

軽合金チップの溶解方法と溶解炉

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JP2518992B2
JP2518992B2 JP4124821A JP12482192A JP2518992B2 JP 2518992 B2 JP2518992 B2 JP 2518992B2 JP 4124821 A JP4124821 A JP 4124821A JP 12482192 A JP12482192 A JP 12482192A JP 2518992 B2 JP2518992 B2 JP 2518992B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スクラップとして発
生した軽合金チップを再生するための軽合金チップの溶
解方法と溶解炉に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、省資源の見地から切削等の加工に
おいてスクラップとして発生する軽合金チップを溶解し
て再生し利用しようとする試みがなされている。
【0003】この軽合金チップの再生をおこなうための
溶解方式(溶解手法)は、反射炉方式とルツボ方式等が
ある。
【0004】上記反射炉方式は、炉中の溶湯表面に加熱
バーナーの炎を吹きつけて加熱するとともに溶湯中に軽
合金チップを投入することによりおこなわれる。そし
て、この反射炉方式を実施する場合には、図8に図示す
るように、溶湯の攪拌を促進して溶湯の温度を均一にす
るため、加熱バーナー5で溶湯表面Sを加熱する加熱室
20側方に、上方から延設された駆動軸4により溶湯内に
浸漬した攪拌羽根3を回転させて攪拌する攪拌部21を設
けた溶解炉A′が用いられる。
【0005】また、上記ルツボ方式は、図9に図示する
ように、溶湯を入れた溶解炉本体1′の底面を下方から
加熱バーナー5で加熱するとともに炉中に軽合金チップ
を投入することによりおこなわれる。そして、このルツ
ボ方式を実施する場合には、溶湯の攪拌を促進して溶湯
の温度を均一にするため、上方から延設された駆動軸4
で回転させられる攪拌羽根3を溶湯内に設けた溶解炉が
用いられる。
【0006】また、上記方式の他に、図示しないが、溶
湯内に浸漬したセラミック管内部に加熱バーナーを配設
した方式のもの(本明細書において、浸漬バーナー方式
という)がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記反
射炉方式の場合には、軽合金チップを溶湯内に投入する
際に加熱バーナーの炎が該軽合金チップに当たることに
よって該軽合金チップが酸化されメタルロスが生じて、
その結果歩留りを低下させる。また、軽合金チップの投
入量が一時的に増加すると、加熱室から離間した攪拌部
の温度低下を来し、その結果溶湯の粘性が増加して、攪
拌羽根の寿命が短くなる。
【0008】また、上記ルツボ方式の場合には、軽合金
チップが炎に直接接触することがないためメタルロスが
生じないため歩留りは良いものの、溶湯を間接的に加熱
するため燃費が悪くなる。また、高温で底面が加熱され
るためルツボ自体の寿命が短く、ルツボの交換頻度が高
くなる。
【0009】さらに、上記浸漬バーナー方式の場合に
は、加熱バーナーの炎噴射口が溶湯内に浸漬して設けら
れているため、燃費は良いものの、溶湯内に浸漬してい
るセラミック管の各部の温度差が大きいことに起因し
て、該セラミック管が比較的短時間で交換する必要があ
る。
【0010】本発明は上記現況に鑑みおこなわれたもの
で、歩留り及び燃費がよく、且つ炉の寿命を長くするこ
とができる軽合金チップの溶解方法と溶解炉を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる軽合金チ
ップの溶解方法は、炉内の溶湯中に軽合金チップを投入
するとともに、溶湯表面を加熱バーナーで加熱して軽合
金チップを溶解する溶解方法において、炉上方から下端
が溶湯内に浸漬するよう炉の平面中央部位に設けられた
耐熱性のストーク内方に軽合金チップを投入し、該スト
ーク下方に設けた攪拌羽根で表面の溶湯を下方に導くと
ともに、上記ストークの外方の溶湯表面を加熱バーナー
で加熱して溶解することを特徴とする。
【0012】また、本発明にかかる軽合金チップの溶解
炉は、炉内の溶湯中に軽合金チップを投入するととも
に、溶湯表面を加熱バーナーで加熱して軽合金チップを
溶解するよう構成された軽合金チップの溶解炉におい
て、炉上方から下端が溶湯内に浸漬するよう耐熱性のス
トークを炉の平面中央部位に配設し、上記ストーク内方
に軽合金チップ投入口を設けるとともに、該ストーク下
方に表面の溶湯を下方に導く攪拌羽根を設け、且つ、
トークの外方に炎噴射口が溶湯表面を向くよう加熱バー
ナーを配設したことを特徴とする。
【0013】
【作用】しかして、本発明にかかる軽合金チップの溶解
方法及び溶解炉によれば、炉内において、溶湯は下端が
溶湯内に浸漬したストークの外方において加熱バーナー
により加熱されるとともに、軽合金チップはストークの
内方に投入されるため、溶湯内に投入される軽合金チッ
プは加熱バーナーの炎に直接ふれることはないので、歩
留りが向上するとともに高い燃費を得ることができる。
また、溶解炉自体を加熱することがないので炉の耐久性
も向上する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0015】図1は本発明の実施例にかかる軽合金チッ
プ(本実施例の場合アルミニュームのチップ;以下、ア
ルミチップという)の溶解炉の構成を示す一部断面した
平面図、図2は図1の正断面図、図3は図1の側面図で
ある。
【0016】図1〜図3において、Aは溶解炉、1は基
部が平面視円形に形成された溶解炉本体、2は内方がア
ルミチップ投入口2bとなったストーク(筒体)、3は攪
拌羽根、4は攪拌羽根3を回転させるための駆動軸、5
は加熱バーナー、6は溶解炉本体を傾けて取鍋10(図4
参照)に排出するための溶湯排出口、7は杓状のもので
外部に汲み出すための溶湯汲み出し口である。
【0017】図1に図示するように、本実施例では、上
記ストーク2は溶解炉本体1の基部(平面視において炉
の円形部分をいう)中央に同芯状に配設され、その下端
は図2に図示するように溶解作業中において溶湯内に浸
漬するよう配設されている。従って、このストーク2は
耐熱材料で形成されるとともに、上方から溶解炉本体1
中央に形成されたストーク装着穴に装着した状態で係合
するよう鍔部2aが形成されている。
【0018】そして、上記ストーク2の中心には図1に
図示するように上記攪拌羽根3が同芯状に、且つ図2に
図示するように該攪拌羽根3の上端が上記ストーク2の
下端よりやや下方に位置するよう、且つ攪拌羽根3の上
端が溶湯表面Sより50〜150mm下方、望ましくは100mm
程度下方に位置するよう配設されている。そして、この
攪拌羽根3は、所定の回転数(この実施例の場合概ね10
0 〜350rpm) において、溶湯の攪拌によって形成される
渦の半径が上記ストーク2の径に等しくなるよう設定さ
れるととにも、この攪拌羽根3が所定の回転をすること
により溶湯が該攪拌羽根3の周囲において上方から下方
に行くような流れが形成されるよう該攪拌羽根3のピッ
チが構成されている。そして、上記回転は、上述の駆動
軸4を介してその上端の原動機(電動機等)でおこなわ
れるよう構成されている。
【0019】図1あるいは図2に図示するように、上記
溶解炉本体1の壁面1aの、高さ的にストーク2のほぼ中
程の位置には、加熱バーナー5を配設するための開口部
が形成され、この開口部には、炎噴射口5aが溶湯表面S
側に向くよう上記加熱バーナー5が配設されている。従
って、この加熱バーナー5は、ストーク2外方に位置す
ることとなる。また、この加熱バーナー5は、本実施例
では、炎の長さが上記ストーク5の外周域を回る程度に
長い炎を噴射する性能のものが使用されている。
【0020】また、上記溶湯排出口6と溶湯汲み出し口
7は、図1に図示するように、溶解炉本体1の、上記ス
トーク2を隔てて対抗する位置に形成されている。
【0021】また、この溶解炉本体1の壁面1aには、図
1に図示するように、溶解中の溶湯表面Sに溜まる不純
物(ノロ)を外部に排出するための不純物取出口8が上
記溶湯排出口6を挟んで二箇所設けられている。さら
に、この溶解炉本体1の下部には溶湯を全て排出すると
き使用する排湯口9が形成されている。
【0022】また、この実施例の溶解炉Aは、図2に二
点鎖線Lで示すように、左下端を中心に溶解炉本体1が
左側に角度θだけ傾斜可能なように構成されている。
【0023】ところで、この溶解炉Aの周囲には、図4
の平面配置図および図4のI−I矢視図である図5、II
−II矢視図である図6、III −III 矢視図である図7に
図示するように、アルミチップを供給し溶湯を処理する
ための他の機器が配設されている。即ち、上記ストーク
2内へアルミチップを供給するために、チップ状のアル
ミ原料を投入する原料供給ホッパーB、この供給ホッパ
ーBから所定の大きさのチップに加工するクラッシャD
に搬送するスクレーパコンベヤC、上記クラッシャDの
下方に配設され、所望の大きさに加工されたアルミチッ
プに付着した液分を除去する遠心分離機E、チャンバー
Gにアルミチップを供給するスクリューコンベヤF、ア
ルミチップを乾燥するロータリーキルンH、上記ストー
ク2内方にアルミチップを供給するスクレーパコンベヤ
Iと供給シュートMが配置されている。また、上記溶湯
汲み出し口7の近傍に配置され図示しない作業腕により
溶湯を鋳型k内に汲み出す汲み出しロボットJ、インゴ
ットにするための鋳型kが搬送面に並設されたインゴッ
トコンベヤKが配設されている。さらに、上記溶湯排出
口6下方には、溶湯を鋳造場に搬送するための容器であ
る取鍋10が配設されている。また、溶湯の液位に応じて
攪拌羽根3の上下方向の位置を調節するための攪拌羽根
3昇降装置(図示せず)が上記駆動軸4に連結されてい
る。
【0024】しかして、上述のように構成された本実施
例にかかる溶解炉Aはアルミチップの溶解において以下
のように作用する。
【0025】即ち、上記供給ホッパーBから投入された
アルミチップは、上記クラッシャD,遠心分離機E,ロ
ータリキルンH等により、一定の大きさ以下で且つ余分
な液分等を除去する等の処理がなされて、スクレーパコ
ンベヤIと供給シュートMにより溶解炉Aのストーク2
内に供給される。この溶解炉本体1のストーク2部分の
溶湯は攪拌羽根3によって、図2の矢印Rに図示するよ
うに、上方から下方に向けた流れが形成されているた
め、上記アルミチップは表面に浮遊することなく速やか
に溶湯内に引き込まれる。また、この際、溶湯内に空気
を引き込むこともない。
【0026】そして、上述の投入されたアルミチップを
含んだ溶湯は、溶解炉本体1のストーク2外方の周囲に
対流(図2の矢印R参照)に沿って運ばれ、ここで上記
加熱バーナー5によって溶湯表面Sが加熱され、所望の
溶解を継続しておこなうための熱が供給される。
【0027】従って、上述のようにストーク2内に供給
されるアルミチップは、加熱バーナー5の炎と直接触れ
合うことがないため、酸化することがなく、このため、
高い歩留りと燃費が得られることとなる。
【0028】そして、上述のように溶解されたアルミチ
ップは、溶湯の状態で、上記溶湯排出口6あるいは溶湯
汲み出し口7から溶解炉A外部に取り出される。
【0029】そして、上記溶湯汲み出し口7から汲み出
される際には、汲み出しロボットJにより自動的に上記
鋳型kへ汲み出され、また、上記溶湯排出口6からは、
溶解炉本体1を油圧シリンダ等の周知の昇降傾斜装置に
よって傾斜させることにより、該溶湯排出口6下方に配
置した取鍋10に取り出される。
【0030】本実施例にかかる溶解炉Aは、上述のよう
に、基部が円形に形成されその中央に同芯状にストーク
2が配設され、且つストーク2の中心に攪拌羽根3が同
芯状に配設されているため、上記ストーク2内に投入さ
れたアルミチップは溶湯内を下方に引き込まれ溶湯内の
底部をストーク2の外方側に流れ、このストーク2外方
の部分で上昇してここで加熱バーナー5により加熱され
る。この結果、極めて効率的な熱伝達と、溶湯全体の温
度を均一にする対流が生じる。このため、非常に円滑に
且つ少ない熱エネルギーでもって、アルミチップの溶解
作業がおこなわれる。
【0031】さらに、本実施例にかかる溶解炉Aを含む
その周辺の設備によれば、単に供給ホッパーBにアルミ
チップを供給するだけで溶解処理に適したアルミチップ
となって溶解炉Aに一定量づつ供給することができるた
め、非常に少ない人手でもって、単位時間当たり大量の
アルミチップを溶解することができ、しかも必要とする
熱エネルギーは少なく且つ高い歩留りが得られる。
【0032】ところで、本実施例では専らアルミチップ
の場合について説明したが、他の軽合金のチップの場合
にも同様に実施できることは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】しかして、本発明にかかるアルミチップ
の溶解方法及び溶解炉によれば、上述のように軽合金チ
ップの溶解がおこなわれるため、極めて効率よく軽合金
チップを溶解することが可能となる。
【0034】このため、従来採算性のため利用できなか
ったスクラップの軽合金チップをも再生することがで
き、省資源化に寄与することとなる。
【0035】また、溶解炉も加熱バーナーで直接加熱さ
れることがないため、また炉内の溶湯の温度を均一にす
ることができるため、該溶解炉の寿命を従来のものに比
べれば延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例にかかる軽合金チップの溶解
炉の構成を示す一部断面した平面図である。
【図2】 図1の軽合金チップの溶解炉の構成を示す正
断面図である。
【図3】 図1の軽合金チップの溶解炉の構成を示す側
面図である。
【図4】 図1の溶解炉とその周辺の装置を表した平面
配置図である。
【図5】 図4のI−I矢視図である。
【図6】 図4のII−II矢視図である。
【図7】 図4のIII −III 矢視図である。
【図8】 従来の反射炉方式の溶解炉の構成を示す正断
面図である。
【図9】 従来のルツボ方式の溶解炉の構成を示す正断
面図である。
【符号の説明】
A…溶解炉 S…溶湯表面 1…溶解炉本体 2…ストーク 2b…チップ投入口 5…加熱バーナー 5a…炎噴射口
フロントページの続き (72)発明者 徳永 誠朗 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 吉嶺 輝彦 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 昭60−78284(JP,A) 特公 昭63−14055(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炉内の溶湯中に軽合金チップを投入すると
    ともに、溶湯表面を加熱バーナーで加熱して軽合金チッ
    プを溶解する溶解方法において、 炉上方から下端が溶湯内に浸漬するよう炉の平面中央部
    位に設けられた耐熱性のストーク内方に軽合金チップを
    投入し、該ストーク下方に設けた攪拌羽根で表面の溶湯
    を下方に導くとともに、上記ストークの外方の溶湯表面
    を加熱バーナーで加熱して溶解することを特徴とする軽
    合金チップの溶解方法。
  2. 【請求項2】炉内の溶湯中に軽合金チップを投入すると
    ともに、溶湯表面を加熱バーナーで加熱して軽合金チッ
    プを溶解するよう構成された軽合金チップの溶解炉にお
    いて、 炉上方から下端が溶湯内に浸漬するよう耐熱性のストー
    クを炉の平面中央部位に配設し、上記ストーク内方に軽
    合金チップ投入口を設けるとともに、該ストーク下方に
    表面の溶湯を下方に導く攪拌羽根を設け、且つ、ストー
    クの外方に炎噴射口が溶湯表面を向くよう加熱バーナー
    を配設したことを特徴とする軽合金チップの溶解炉。
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