JP2575264B2

JP2575264B2 - 溶解炉および溶解設備

Info

Publication number: JP2575264B2
Application number: JP4107429A
Authority: JP
Inventors: 誠朗徳永; 輝彦吉嶺
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH06288678A

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等に使用される溶解
炉と該溶解炉を利用した溶解設備に関する。

【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・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
溶解炉には、溶湯の表面を直接加熱バーナーで加熱する
反射炉方式, 電磁誘導を利用して溶解する電磁誘導炉,
低周波を利用して溶解する低周波誘導炉, ルツボの底面
より加熱バーナーで加熱するルツボ炉等の種々の方式の
炉がある。

【０００４】そして、上記各方式の炉は、溶解のための
燃費、歩留り、設備のイニシアルコストあるいはランニ
ングコスト等の点においてそれぞれ一長一短があり、溶
解能力, 立地条件又は用途等に合わせて、上記いずれか
の方式の溶解炉が使用されているのが現状である。

【０００５】ところで、切削等の加工で発生した軽合金
チップを再生する場合に、経済的にその再生が成り立つ
か否かは、溶解そのものの効率を表す「燃費」及び「歩
留り」が高いことは勿論、溶解炉の前後の工程 (作業)
、即ち、軽合金チップの溶解炉への供給、あるいは溶
解炉で溶解した溶湯の出湯等の再生処理全体を通した総
合的な効率の高さが求められる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の溶解
炉は、図８に図示するように、炉の下側部に設けられた
開閉自在な出湯口６′からその下方に置いた取鍋（図示
せず）内に溶湯を取り出して、別途離れた場所の鋳込み
場まで搬送され、そこで所望の鋳型に鋳込むかあるいは
中間製品であるインゴットに鋳込まれる。また、別の形
態として、溶解炉の出湯口の下方に鋳型への配湯路を形
成して溶湯を直接鋳型へ流し込む等の処理がなされてい
た。

【０００７】上記いずれの場合にも、その定められた形
態の処理しかできず、かかる場合には、溶解炉での再生
処理後の形態が特定されてしまってフレキシビリティが
なくなり、また、溶解設備全体の効率が低くなる。

【０００８】本発明は、上述のような現況に鑑みおこな
われたもので、溶解炉での再生処理後の形態が自在な溶
解炉および該溶解炉を用いた溶解設備を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
にかかる溶解炉は、炉内の溶湯中に軽合金チップを投入
するとともに、付設した加熱手段で溶湯を加熱するよう
構成され、溶解炉の外周部に、該溶解炉を傾斜させて溶
湯を取り出す溶湯排出口と、杓等の汲み出し容器で外部
に汲み出すことができるよう上面が開放された溶湯汲み
出し口とをそれぞれ別の位置に形成した溶解炉におい
て、上記溶湯排出口と溶湯汲み出し口とを、上記基部か
ら平面視において両側に突出するようストークを挟んで
対向した外周部に配設したことを特徴とする。

【００１０】本願請求項２記載の発明にかかる溶解設備
は、供給された原料の軽合金チップに前処理を施して供
給すると、付設した加熱手段で溶湯を加熱するよう構成
されるとともに、外周部に、傾斜させて溶湯を取り出す
溶湯排出口と、杓等の汲み出し容器で外部に汲み出すこ
とができるよう上面が開放された溶湯汲み出し口とをそ
れぞれ別の位置に形成した溶解炉を用いて、上記軽合金
チップを溶解させて再生する溶解設備において、上記溶
湯排出口と溶湯汲み出し口とを上記基部から平面視にお
いて両側に突出するようストークを挟んで対向した外周
部に配設してなる溶解炉を備えるとともに、上記ストー
ク内に先端が至る軽合金チップ搬送手段を配設し、さら
に、上記溶湯排出口側に該溶解炉を傾斜させる炉体傾斜
手段を備え、上記溶解炉の溶湯排出口下方に取鍋配置部
若しくは鋳型への配湯路が設けられ、上記溶解炉の溶湯
汲み出し口近傍に、先端に杓等の汲み出し容器を有しこ
の容器を該溶湯汲み出し口から所定の鋳型まで搬送する
作動腕を備えた汲み出しロボットを配置したことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】しかして、本願請求項１記載の発明にかかる溶
解炉によれば、必要に応じて、例えば、離れた鋳込み場
で溶湯が必要な場合には、溶解炉を傾斜させて溶湯排出
口から取鍋へ取り出すことができ、また、炉の近傍で鋳
込むときには、溶解炉をそのままにして溶湯汲み出し口
から杓等の汲み出し容器を用いて汲み出すことができ
る。そして、上述のように溶湯排出口から溶湯を取り出
すときに溶解炉を傾斜させても、溶湯汲み出し口は溶解
炉の対向する外周部に位置して形成されているため、溶
湯が溶湯汲み出し口から無用に流出することはない。

【００１２】また、本願請求項２記載の発明にかかる溶
解設備によれば、供給ホッパーから供給された軽合金チ
ップが前処理された後に溶解炉で溶解されて溶湯にな
り、この溶湯は、必要に応じて、溶解炉を炉体傾斜手段
を用いて傾けて溶湯排出口から取鍋配置部に配置された
取鍋に、若しくは配湯路を介して鋳型へ取り出すことが
でき、または、溶解炉をそのままにした状態（傾斜させ
ない状態）で、溶湯汲み出し口から杓等の汲み出し容器
を有する汲み出しロボットによって、所望の鋳型へ取り
出すことが、殆ど人手を介さずにできる。

【００１３】

【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。

【００１４】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）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。

【００１５】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）に排出するため先端及び上方が開放したくちばし
状の溶湯排出口、７は杓状の汲み出し容器で外部に汲み
出すための上面が開放状態になった溶湯汲み出し口であ
る。

【００１６】図１に図示するように、上記溶湯排出口６
と溶湯汲み出し口７は、溶解炉本体１の外周部の対向す
る位置、つまり上記ストーク２を隔てて溶解炉本体１の
外周部に対向して形成されている。

【００１７】また、この実施例の溶解炉Ａは、図示しな
い公知の機構からなる炉体傾斜装置、例えば、一方が基
台側に他方が溶解炉Ａ側に枢着された油圧シリンダとこ
の油圧シリンダから離間した部位（図２において溶解炉
Ａの左端）に形成された傾斜中心軸からなる炉体傾斜装
置を介して、図２に二点鎖線Ｌで示すように、左端の傾
斜中心軸（図示せず）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。

【００１８】そして、この実施例にかかる溶解炉Ａで
は、溶解炉本体１の基部中央に上記ストーク２が同芯状
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。この
ストーク２は耐熱材料で形成されるとともに、鍔部2aが
溶解炉本体１中央のストーク装着穴に係合して装着され
るよう形成されている。

【００１９】また、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100
〜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を介して図示しないそ
の上端の原動機（電動機等）によっておこなわれるよう
構成されている。また、この駆動軸４は、図示しない攪
拌羽根３の昇降装置によって、溶湯の液位に応じて攪拌
羽根３の溶湯内における上下方向の位置を調節すること
ができるよう構成されている。

【００２０】また、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形成された開口部には、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２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。なお、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
る排出口９（図２参照）が形成されている。

【００２１】そして、この溶解炉Ａ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、溶解炉Ａへアルミチップを供給し溶解炉Ａから
の溶湯を処理するため、原料供給ホッパーＢ、スクレー
パコンベヤＣ、クラッシャＤ、遠心分離機Ｅ、スクリュ
ーコンベヤＦ、チャンバーＧ、ロータリーキルンＨ、ス
クレーパコンベヤＩ、供給シュートＭ、汲み出しロボッ
トＪ、インゴットコンベヤＫが有機的に配設されてい
る。

【００２２】即ち、上記原料供給ホッパーＢはチップ状
のアルミ原料（アルミチップ）を投入するための装置
で、図４あるいは図５に図示するように、上部が漏斗状
に形成され、漏斗状の底部には上記スクレーパコンベヤ
Ｃの側にアルミチップを排出するスクリューコンベヤＢ
₁が配置されている。また、上記スクレーパコンベヤＣ
は、基端が上記原料供給ホッパーＢのスクリューコンベ
ヤＢ₁の先端に接続されるとともに、先端が上記クラッ
シャＤの供給部Ｄ₁に接続されて、アルミチップを原料
供給ホッパーＢからクラッシャＤに搬送するよう構成さ
れている。そして、上記クラッシャＤは、周知の破砕機
構を具備して上部の上記供給部Ｄ₁から供給された様々
な大きさのアルミチップを所定の大きさのチップに砕い
て下部の排出部Ｄ₂から、上記遠心分離機Ｅの供給口Ｅ
₁に排出するよう構成されている。また、遠心分離機Ｅ
は、上記所定の大きさに砕かれたアルミチップの周部に
付着する水・油を分離除去して、下方に設けられたシュ
ートＥ₂からその下方のスクリューコンベヤＦの供給口
Ｆ₁に排出するよう構成されている。そして、図４ある
いは図６に図示するように、上記スクリューコンベヤＦ
の先端はチャンバーＧを貫通してロータリキルンＨ内に
延設されている。また、ロータリキルンＨの先端には、
噴射口が基端側を向くような状態で加熱バーナーＨ₁が
配設され、且つ、このロータリキルンＨには、先端側で
低くなった傾斜状に回転ドラムＨ₂が横設され、上記ア
ルミチップが、このロータリキルンＨの回転ドラムＨ₂
内を基端から先端まで熱風の中を通過するよう構成され
ている。また、上記ロータリキルンＨの先端下部には、
アルミチップを排出する排出口Ｈ₃が、スクレーパコン
ベヤＩの供給口Ｉ₁の上方に位置して形成されている。
また、上記スクレーパコンベヤＩは、図４あるいは図７
に図示するように、基端に位置する上記供給口Ｉ₁と、
この基端側から立ち上がった先端に排出口Ｉ₂を具備
し、この排出口Ｉ₂が供給シュートＭのホッパー部分Ｍ
₁上方に位置するよう構成されている。また、供給シュ
ートコンベヤＭは、上位に上記ホッパーＭ₁を備えると
とにも、該ホッパーＭ₁から溶解炉Ａのストーク２内方
に先端が到るシュートＭ₂を具備している。

【００２３】また、図４に図示するように、溶解炉Ａの
近傍位置には、先端に配設された杓状の汲み出し容器Ｊ
₂を溶解炉Ａの溶湯汲み出し口７位置からインゴットコ
ンベヤＫの基端位置まで移動させる作業腕Ｊ₁（一点鎖
線参照）を備え、溶湯を溶解炉Ａからインゴットコンベ
ヤＫの鋳型ｋ内に汲み出す、汲み出しロボットＪが配設
されている。そして、上記インゴットコンベヤＫには、
搬送面にインゴット用の鋳型ｋが並設されるとともに、
上記汲み出しロボットＪの注ぎ動作に同期してタクト運
転されるよう構成されている。

【００２４】また、溶解炉Ａの溶湯排出口６の下方位置
には、本実施例の場合、上方に取鍋10を配置する取鍋配
置部（取鍋10が配置される部位) が形成されている。

【００２５】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および溶解設備はアルミチップの溶
解処理において以下のように作用する。

【００２６】即ち、図４〜図７に図示するように、上記
供給ホッパーＢにアルミチップを投入すれば、スクレー
パコンベヤＣによって該供給ホッパーＢから上記クラッ
シャＤに搬送され、ここで所望の大きさのチップに砕か
れ、次にクラッシャＤ下方の遠心分離機Ｅでアルミチッ
プに付着している油あるいは水分等が除去される。そし
て、このように油あるいは水分等が除去されたアルミチ
ップは、遠心分離機ＥのシュートＥ₂からスクリューコ
ンベヤＦ側に排出され、該スクリューコンベヤＦによっ
てチャンバーＧを通過してロータリキルンＨ内に搬入さ
れ、このロータリキルンＨにおいてアルミチップは乾燥
と予熱がおこなわれる。そして、このように溶解に必要
な処理がなされたアルミチップは、スクレーパコンベヤ
Ｉによって供給シュートＭまで搬送され、この供給シュ
ートＭによって溶解炉Ａのストーク２内方に供給され
る。

【００２７】そして、溶解炉Ａのストーク２の下方部位
では、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溶湯の流れが形成されてい
るため、上記供給されたアルミチップは表面に浮遊する
ことなく溶湯内に速やかに引き込まれる。そして、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によって加熱されることによ
って、所望の溶解がおこなわれる。この溶解炉Ａでは、
アルミチップは、ストーク２内に供給され加熱バーナー
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、上述のように所定の状態に溶解さ
れたアルミチップは、インゴットを製造しようとすると
きには、図４に図示するように、上記溶湯汲み出し口７
から汲み出しロボットＪにより汲み出され、この汲み出
しロボットＪの注ぎ動作に同期してタクト運転されてい
るインゴットコンベヤＫの鋳型ｋに順次注がれ、所望の
アルミインゴットが出来上がる。

【００２９】また、取鍋10に取り出そうとするときに
は、図示しない炉体傾斜装置を作動させて溶解炉Ａを図
２の二点鎖線で示すように角度θの範囲内で傾けること
によって、溶湯排出口６からその下方の取鍋10に取り出
すことができる。

【００３０】上述のように、本実施例にかかる溶解炉に
よれば、インゴットを製造するために鋳型ｋに取り出す
ときにも、取鍋10に取り出すときにも、必要に応じて、
汲み出しロボットＪあるいは溶解炉の上記炉体傾斜装置
を作動させることにより、溶湯汲み出し口７あるいは溶
湯排出口６から溶湯を選択的に取り出すことができる。
このため、非常にフレキシビリティを有する溶解炉とな
る。さらに、この溶解炉は、上述のようにストーク内方
に投入されたアルミチップを溶解するため、溶解炉内で
は極めて効率的な熱伝達と各部位の溶湯の温度を均一に
する溶湯の対流が生じ、この結果、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を
おこなうことができる。

【００３１】また、本実施例にかかる溶解設備によれ
ば、アルミチップを供給ホッパーに単に投入するだけ
で、後は人手を介することなく、溶解処理に適したアル
ミチップとなって溶解炉に一定量づつ供給することがで
きるため、アルミインゴット用の溶湯としてあるいは取
鍋に溶湯の状態で取り出すことができる。この結果、本
溶解設備は、多くの人手を必要とすることなく、単位時
間当たり大量のアルミチップを処理することができ、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
得られることより、効率の高い設備となる。

【００３２】ところで、上記実施例において、溶解炉が
鋳型から近い場合には、取鍋配置部に代えて鋳型に連通
する配湯路を形成してもよい。

【００３３】また、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。

【００３４】

【発明の効果】しかして、本願請求項１記載の発明にか
かるアルミチップの溶解炉によれば、直接インゴット用
の鋳型に流し込んだり又は取鍋に溶湯として取り出すこ
とができるフレキシビリティの高い溶解炉を提供するこ
とができる。

【００３５】また、本願請求項２記載の発明の溶解設備
によれば上述のように設備全体として高い効率の溶解設
備を提供することができるため、従来コスト的に難しか
った、スクラップとしての軽合金チップの再生がより容
易になり、省資源が叫ばれている今日、省資源化に寄与
する。

【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。

【符号の説明】

Ａ…溶解炉６…溶湯排出口７…溶湯汲み出し口Ｊ…汲み出しロボットＪ₁…作動腕

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、付設した加熱手段で溶湯を加熱するよう構成さ
れ、溶解炉の外周部に、該溶解炉を傾斜させて溶湯を取
り出す溶湯排出口と、杓等の汲み出し容器で外部に汲み
出すことができるよう上面が開放された溶湯汲み出し口
とをそれぞれ別の位置に形成した溶解炉において、上記溶湯排出口と溶湯汲み出し口とを、上記基部から平
面視において両側に突出するようストークを挟んで対向
した外周部に配設したことを特徴とする溶解炉。
【請求項２】供給された原料の軽合金チップに前処理を
施し、付設した加熱手段で溶湯を加熱するよう構成され
るとともに、外周部に、傾斜させて溶湯を取り出す溶湯
排出口と、杓等の汲み出し容器で外部に汲み出すことが
できるよう上面が開放された溶湯汲み出し口とをそれぞ
れ別の位置に形成した溶解炉を用いて、上記軽合金チッ
プを溶解させて再生する溶解設備において、上記溶湯排出口と溶湯汲み出し口とを上記基部から平面
視において両側に突出するようストークを挟んで対向し
た外周部に配設してなる溶解炉を備えるとともに、上記ストーク内に先端が至る軽合金チップ搬送手段を配
設し、さらに、上記溶湯排出口側に該溶解炉を傾斜させる炉体
傾斜手段を備え、上記溶解炉の溶湯排出口下方に取鍋配置部若しくは鋳型
への配湯路が設けられ、上記溶解炉の溶湯汲み出し口近
傍に、先端に杓等の汲み出し容器を有しこの容器を該溶
湯汲み出し口から所定の鋳型まで搬送する作動腕を備え
た汲み出しロボットを配置したことを特徴とする溶解設
備。