JP3595879B1 - 溶湯運搬容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶湯内の不純物を除去しつつ速やかに溶湯を移送することができ、且つ安全性の高い溶湯運搬容器を提供する。
【解決手段】 溶湯の収納空間Ｓを有する容器本体１と、容器本体１の下部に接続された移送管２とを備え、収容空間Ｓの内部を加圧することにより、移送管２を介して容器本体１内の溶湯を移送することができるように溶湯運搬容器１０を構成し、移送管２を、収容空間Ｓよりも上方に頂部Ｔが位置する曲管とし、容器本体１との接続部となる溶湯引き込み口１ｃと頂部Ｔとの間に着脱可能な分離部Ｄを設け、該分離部Ｄにフィルタ３を介装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶湯運搬容器に関し、より詳細にはフィルタを介して溶湯を移送する溶湯運搬容器に関する。

アルミニウムなどの溶湯においては、空気等と接触する溶湯表面に酸化物等の反応性不純物が直ぐに生成され、振動や攪拌によって溶湯に溶け込んでしまう。また、溶湯充填前の容器本体内には異物が付着残留している場合があり、これらも溶湯充填時に溶湯に溶け込んでしまう。これらの不純物は鋳造品質劣化の原因となるため、容器本体内の溶湯は、フィルタを通して鋳造装置の保持炉などの外部容器に移送される場合が多い。

例えば、特許文献１には、貯留した溶湯表面より上方に設けられた流出口を有する供給ノズルと、該供給ノズル内に設けられたフィルタと、該フィルタを加熱する加熱装置とを備え、炉体の傾動により溶湯が上記フィルタを介して移送される溶解炉が記載されている。
特開平９−２３４５５８号公報

しかしながら、上記溶解炉では、溶湯は、炉体傾動時に溶湯自体の荷重を受けてフィルタを通過するので、溶湯移送につれて上記荷重が減少し流速が低下してしまうため、溶湯移送に時間が掛かるという問題があった。また、炉体傾動時には空気と接触する溶湯表面の面積が増すため、この過程で多くの酸化物等が生成されてしまうという問題があった。

さらに、炉体の傾動自体は熟練を要する危険な作業であり、大掛かりな傾動用設備を必要とするので、出張配湯など、傾動用設備が設けられていない外部容器への溶湯移送への適用は困難であった。

上記のような問題点に鑑み、本発明者等は、鋭意研究の結果、容器本体内の溶湯を圧縮空気で加圧して取り出すことができる加圧式溶湯運搬容器を発明している（特願２００２−３８１２８１号参照）。そして、上記加圧式溶湯運搬容器から外部容器への溶湯の注ぎ口となる延伸注湯管先端の延伸注湯口にフィルタを取り付け、該フィルタを介した溶湯移送を試みた。

しかしながら、上記方法ではフィルタが取り付けられた延伸注湯管先端に溶湯が残留し易く、溶湯移送が完了し、延伸注湯管を外部容器から引き抜いた後も、溶湯が滴下し続けることがあった。このような溶湯の滴下は、作業上危険であるだけでなく、火災の原因ともなり得る。また、滴下が収まるまでの作業が停滞する、床などの作業環境が損傷を受けるなどの問題もあった。

さらに、フィルタ回りに残留した溶湯が固まるとフィルタの取り外しが困難となるため、溶湯移送完了後は可能な限り早く、フィルタを取り外すことが望ましい。しかしながら、延伸注湯管先端に溶湯が残留しているか否かを外側から判断することは困難であり、このフィルタ取り外し作業も危険が伴うものであった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、溶湯内の不純物を除去しつつ速やかに溶湯を移送することができ、且つ安全性の高い溶湯運搬容器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る溶湯運搬容器は、溶湯の収納空間を有する容器本体と、該容器本体の下部に形成された接続部に接続された移送管とを備え、前記収容空間の内部を加圧することにより、前記移送管を介して前記容器本体内の溶湯を移送することができる溶湯運搬容器であって、前記移送管は、前記収容空間よりも上方に頂部が位置する曲管であり、前記接続部と前記頂部との間に着脱可能な分離部を有しており、前記分離部にフィルタが介在されていることを特徴とする（発明１）。

ここで、前記フィルタは、セラミック繊維からなる単層のフィルタであることが望ましい（発明２）。

また、前記フィルタは、セラミック繊維からなる主フィルタと、セラミック繊維からなり前記主フィルタよりも目が粗い目詰まり防止フィルタとを積層してなり、前記目詰まり防止フィルタが前記容器本体側に位置するように前記分離部において挟持されることが望ましい（発明３）。

また、前記フィルタは、セラミック繊維からなる主フィルタと、レジン含浸セラミック繊維又は金属ワイヤーからなり前記主フィルタよりも目が粗い補強フィルタとを積層してなり、前記主フィルタが前記容器本体側に位置するように前記分離部において挟持されることが望ましい（発明４）。

発明１によれば、前記収容空間の内部を加圧することにより、前記移送管の前記分離部に介在された前記フィルタを介して前記容器本体内の溶湯を移送することができる。したがって、溶湯内の不純物を除去しつつ速やかに溶湯を移送することができる。

また、前記フィルタは、前記接続部と前記頂部との間の前記分離部に介在するので、溶湯移送完了後に、前記フィルタ周辺に残留した溶湯は、速やかに前記接続部側へと流れ去る。したがって、容器湯面より上の移送管内に溶湯が残留せず、前記フィルタを容易且つ安全に取り外すことができる。

発明２によれば、セラミック繊維を適用することにより、耐熱性に優れ、溶湯の濾過に適したフィルタを、安価に実現することができる。

発明３によれば、上記の効果に加え、溶湯が前記フィルタを通過する際、目の粗い前記目詰まり防止フィルタでサイズの大きい不純物を捕捉し、目の細かい前記主フィルタでサイズの小さい不純物を捕捉することができる。これにより、サイズの大きい不純物が目の細かい前記主フィルタで捕捉されるのを防ぐことができ、前記主フィルタの寿命を長くすることができる。

発明４によれば、溶湯が前記フィルタを通過する際、目の細かい前記主フィルタで不純物を捕捉し、該主フィルタより目が粗く強固な前記補強フィルタで前記主フィルタを支持することができる。これにより、溶湯の流圧が強い場合においても、溶湯内の不純物を除去しつつ、前記フィルタが溶湯の流圧により破損してしまうのを防ぐことができる。

また、セラミック繊維、及びレジン含浸セラミック繊維を適用する場合、耐熱性に優れ、溶湯の濾過に適したフィルタを、安価に実現することができる。

以下、本発明に係る実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明をする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶湯運搬容器の縦断面図であり、図２は、図１に示した溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。

図示のように、本発明の第１の実施形態に係る溶湯運搬容器１０は、アルミニウムの溶湯の収納空間Ｓを有する容器本体１と、容器本体１の下部に接続された移送管２と、移送管２の分離部Ｄに介装されたフィルタ３とを備えており、外部に設置されたコンプレッサ等の加圧部（図示せず）から、圧縮空気などの流体が、容器本体１の上部に設けられた圧縮空気導入部４のポーラス状部材４１を介して収容空間Ｓの内部に導入されるようになっている。

容器本体１は、鉄皮ケース１ａに断熱材及びキャスタブル耐火材料の耐火層１ｂを内張して形成されており、容器本体１の下部には溶湯引き込み口１ｃが形成されている。

移送管２は、収容空間Ｓよりも上方に頂部Ｔが位置する曲管であり、容器本体１の溶湯引き込み口１ｃに連結され、水平線に対して約７０度の角度で斜め上方に突設された第１移送管２１と、略逆Ｕ字状に形成されて頂部Ｔを含み、第１移送管２１の上端に着脱可能な第２移送管２２とを備えている。また、移送管２は、容器本体１との接続部となる溶湯引き込み口１ｃと上記頂部Ｔとの間に着脱可能な分離部Ｄを有しており、該分離部Ｄにはフィルタ３が介在されている。

第１移送管２１は、金属管２１ａの管内に耐火層２１ｂを内張し、さらに該耐火層２１ｂの内側に挿入された耐火チューブ２１ｃを備えて形成されており、第２移送管２２は、金属管２２ａに珪酸カルシウム耐火材からなる耐火層２２ｂを内張して形成されている。分離部Ｄの第１移送管２１側には、フランジ２１ｅ及び金属製、例えば鋳鉄製の接続ノズル２１ｄが設けられており、フランジ２１ｅの外周縁の２箇所には１８０度の間隔で、フランジ２１ｅの径方向に窪んだ溝２１ｅ１が形成されている。第２移送管２２分離部Ｄには、上記接続ノズル２１ｄと勘合する金属製、例えば鋳鉄製のフランジ２２ｃが設けられており、同様に上記フランジ２１ｅの溝２１ｅ１と対応するフランジ２２ｃの外周縁の２箇所には、同様の溝２２ｃ１が形成されている。フランジ２１ｅ及び接続ノズル２１ｄとフランジ２２ｃとの間には、フィルタ３が挟持されている。第１移送管２１と第２移送管２２とは、フランジ２１ｅとフランジ２２ｃとの間を接続する緊締手段５によって強固に接続されている。

図２に示すように本実施形態では、緊締手段５は、引き型トグルクランプ５１を備え、該引き型トグルクランプ５１は第１移送管２１の外側に形成されたブラケット５２に取り付けられている。引き型トグルクランプ５１は、ハンドル５１１を備え、該ハンドル５１１の基端部はブラケット５２にピンＰにより枢着され、ハンドル５１１の中間部にはピンＰにより連結リンク５１２の基端部が枢着され、連結リンク５１２の前端部には引っ掛け部５１３が設けられている。

図２は引き型トグルクランプ５１により第２移送管２２が第１移送管２１に緊締された状態を示し、上述のようにフィルタ３を挟持するように第２移送管２２を第１移送管２１に接続し、フランジ２１ｅ，２２ｃ同士を重ねた状態で、引っ掛け部５１３でフランジ２２ｃを引っ掛けてロックする。これにより、第２移送管２２の第１移送管２１への緊締が完了する。他方、ロックを解除する場合には、２点鎖線のようにハンドル５１１を上方に回動させて引っ掛け部５１３を上方に押し出す。また、再度ロックする場合には、連結リンク５１２をフランジ２２ｃの溝２２ｃ１内に位置させた後にハンドル５１１を下方に回動させて引っ掛け部５１３を下降させる。本実施形態ではトグルクランプを用いているが、他の緊締手段を用いることもできる。

本実施形態では、フィルタ３は、セラミック繊維からなる単層のフィルタであり、縦横に織り込まれたセラミック繊維で構成され、隣接する繊維間の間隔は約３ｍｍとなっているが、適宜変更可能である。本実施形態のように、セラミック繊維を適用することによって、耐熱性に優れ、溶湯の濾過に適したフィルタを、安価に実現することができる。

本実施形態に係る溶湯運搬容器１０によれば、収容空間Ｓの内部を加圧することにより、容器本体１内の溶湯を移送管２の分離部Ｄに介在されたフィルタ３を介して移送管２から押し出すことができる。したがって、溶湯内の不純物を除去しつつ速やかに容器本体１内の溶湯を移送することができる。

また、フィルタ３は、容器本体１との接続部となる溶湯引き込み口１ｃと頂部Ｔとの間の分離部Ｄに介在されているので、溶湯移送完了後に、フィルタ３周辺に残留した溶湯は、速やかに溶湯引き込み口１ｃ側へと流れ去る。したがって、溶湯移送完了後には、フィルタ３周辺に殆ど溶湯が残留しないので、溶湯が滴下することがなく、さらに速やかに冷却される。これにより、短い冷却時間で、フィルタ３を容易且つ安全に取り外すことができる。また、溶湯は、耐熱金属性のフランジ２１ｅ、２２ｃ及び接続ノズル２１ｄより、セラミック繊維からなるフィルタ３により吸着し易い。したがって、溶湯はフィルタ３周囲に吸着するので、フィルタ３取り外しが容易となるだけでなく、フランジ２１ｅ、２２ｃ及び接続ノズル２１ｄのメンテナンスが容易となる。

また、移送中、溶湯の一部が移送管２によって定義された流路を外れて、フィルタ３の外側部分に浸み出し得る。しかしながら、本実施形態においては、フィルタ３の外側部分に浸み出した溶湯を速やかに冷却及び凝固させ得るように、第１移送管２１と第２移送管２２とが近接してフィルタ３を挟持している。これにより、浸み出した溶湯は第１移送管２１及び第２移送管２２によって速やかに冷却されて凝固し、フィルタ３内に次に浸み出してくる溶湯を防ぐ壁を形成する。したがって、溶湯が分離部Ｄから漏れてしまうことがない。本実施形態では、上記効果を得るため、フィルタ３の厚みを約０．４ｍｍ〜約１ｍｍとしている。このようにフィルタの厚みは、薄く形成されていることが望ましいが、溶湯の漏れが発生しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態に係る溶湯運搬容器は、特に、溶湯の濾過品質に対する要求が高くない場合に好適である。また、例えば、同一工場内で溶解した溶湯を溶湯運搬容器に給湯し、直ぐに外部容器に移送する場合のように溶湯移送までの時間が短い場合には、濾過品質に対する要求が高い場合にも適用することができる。このような場合には、ノロと呼ばれるガラス状の不純物や酸化物等の発生が少なく、フィルタ３は殆ど目詰まりしないので、要求された濾過品質に合わせて十分にフィルタ３の目を細かくすることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。フィルタ３Ａ以外の構成要素は先の第１の実施形態に示したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、フィルタ３Ａは、セラミック繊維からなる主フィルタ３Ａｂと、セラミック繊維からなり主フィルタ３Ａｂよりも目が粗い目詰まり防止フィルタ３Ａａとを積層してなり、目詰まり防止フィルタ３Ａａが容器本体１側に位置するように分離部Ｄにおいて挟持されている。

主フィルタ３Ａｂ及び目詰まり防止フィルタ３Ａａは、上記実施形態と同様に縦横に織り込まれたセラミック繊維で構成されている。隣接する繊維間の間隔は、主フィルタ３Ａｂでは約１ｍｍ〜約２ｍｍとし、目詰まり防止フィルタ３Ａａでは約３ｍｍとしているが、目詰まり防止フィルタ３Ａａの目が主フィルタ３Ａｂよりも目が粗い条件下で適宜変更可能である。

このように構成された第２の実施形態に係る溶湯運搬容器によれば、上記第１の実施形態での効果に加え、溶湯がフィルタ３Ａを通過する際、目の粗い目詰まり防止フィルタ３Ａａでサイズの大きい不純物を捕捉し、目の細かい主フィルタ３Ａｂでサイズの小さい不純物を捕捉することができる。これにより、サイズの大きい不純物が目の細かい主フィルタ３Ａｂで捕捉されるのを防ぐことができ、主フィルタ３Ａｂの寿命を長くすることができる。

本実施形態に係る溶湯運搬容器は、主フィルタ３Ａｂの寿命を長くなるので、特に溶湯の濾過品質に対する要求が高い場合に好適である。また、目詰まり防止フィルタ３Ａａが発生したサイズの大きい不純物を選択的に捕捉するので、溶湯運搬容器への給湯から外部容器への移送までの時間が比較的長い場合にも適用することができる。

図４は、本発明の第３の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。フィルタ３Ｂ以外の構成要素は先の第１の実施形態に示したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、フィルタ３Ｂは、セラミック繊維からなる主フィルタ３Ｂｂと、レジン含浸セラミック繊維からなり主フィルタ３Ｂｂよりも目が粗い補強フィルタ３Ｂｃとを積層して構成され、主フィルタ３Ｂｂが容器本体１側に位置するように、上記分離部Ｄにおいて挟持されている。本実施形態では、主フィルタ３Ｂｂ及び補強フィルタ３Ｂｃを縦横に織り込まれたセラミック繊維で構成し、隣接する繊維間の間隔を主フィルタ３Ｂｂでは約１ｍｍ〜約２ｍｍ、補強フィルタ３Ｂｃでは約３ｍｍとしているが、補強フィルタ３Ｂｃの目が主フィルタ３Ｂｂよりも目が粗い条件下で適宜変更可能である。上記と同様に、セラミック繊維、及びレジン含浸セラミック繊維の適用によって、耐熱性に優れ、溶湯の濾過に適したフィルタを、安価に実現することができる。尚、他の実施の形態では、補強フィルタ３Ｂｃを金属ワイヤーで構成された網状、或いはフレーム状のフィルタとしても良い。金属ワイヤーの金属としてはステンレスなど、アルミニウムより十分に高い融点を有する金属を使用する。

上述した第１又は第２の実施形態では、溶湯の濾過品質に対する要求が高い場合などには、フィルタ３、３Ａの目の間隔を細かくすることとなる。しかし、溶湯移送時、フィルタ３、３Ａには、緊締手段５による挟み込み時の圧縮応力に加え、溶湯の流圧による引っ張り応力が加わっておりフィルタ３、３Ａの強度が不足している場合には、分離部Ｄの開口形状に沿って裂けてしまう。特に、溶湯の移送開始時には、通常、移送管２内の溶湯表面に酸化物等が生成されており、該酸化物等が圧送されてくるため、フィルタ３、３Ａには大きな負荷が掛かる。

これに対し、本実施形態に係る溶湯運搬容器によれば、溶湯がフィルタ３Ｂを通過する際、目の細かい主フィルタ３Ｂｂで不純物を捕捉し、該主フィルタ３Ｂｂより目が粗く強固な補強フィルタ３Ｂｃで主フィルタ３Ｂｂを支持するので、上記負荷に耐え得るものとすることができる。これにより、溶湯の流圧が強い場合においても、溶湯内の不純物を除去しつつ、前記フィルタが溶湯の流圧により破損してしまうのを防ぐことができる。

本実施形態に係る溶湯運搬容器は、上記のように補強フィルタ３Ｂｃが主フィルタ３Ｂｂを支持するので、溶湯運搬容器への給湯から外部容器への移送までの時間が長く、酸化物等が多く生成された溶湯を移送するような場合等にも適用することができる。また、溶湯の流圧が高い場合にも適用することができるので、溶湯運搬容器内に高い圧力を加え、溶湯を高速で移送するような場合にも適用することができる。

図５は、本発明の第４の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。フィルタ３Ｃ以外の構成要素は先の第１の実施形態に示したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、フィルタ３Ｃは、セラミック繊維からなる主フィルタ３Ｃｂと、セラミック繊維からなり主フィルタ３Ｃｂよりも目が粗い目詰まり防止フィルタ３Ｃａと、レジン含浸セラミック繊維からなり主フィルタ３Ｃｂよりも目が粗い補強フィルタ３Ｃｃとを積層して構成され、目詰まり防止フィルタ３Ｃａが容器本体１側に位置するように分離部Ｄにおいて挟持されている。目詰まり防止フィルタ３Ｃａ、主フィルタ３Ｃｂ及び補強フィルタ３Ｃｃの構成は、上記した第２又は第３の実施形態のものと同様である。

このように構成された第４の実施形態に係る溶湯運搬容器によれば、上記第１〜３の実施形態での効果を合わせて得ることができる。

本実施形態に係る溶湯運搬容器は、溶湯の濾過品質に対する要求、溶湯運搬容器への給湯から外部容器への移送までの時間によらず適用することができる。

以上本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記第２の実施形態において主フィルタをレジン含浸セラミック繊維で構成し、強度が高く目の細かいフィルタとしても良い。或いは、上記第３の実施形態のフィルタを逆向きに介装し、上記第２の実施形態記載の溶湯運搬容器を構成しても良い。

また、フィルタは、主フィルタと目詰まり防止フィルタ及び／又は補強フィルタとの機能を併せ持った１枚のフィルタとしてもよく、主フィルタと目詰まり防止フィルタ及び／又は補強フィルタとを含む３枚以上のフィルタを積層したものとしてもよい。また、フィルタの積層においては、フィルタの装着時に積層してもよく、予め積層されたものを用いてもよい。或いは、移送管の分離部に装着可能なカートリッジ型とすることもできる。

本発明の第１の実施形態に係る溶湯運搬容器の縦断面図である。 図１に示した溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る溶湯運搬容器においてフィルタが介装される分離部周辺の縦断面図である。

符号の説明

１ 容器本体
１ｃ 接続部（溶湯引き込み口）
２ 移送管
２１ 第１移送管
２２ 第２移送管
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ フィルタ
３Ａａ、３Ｃａ 目詰まり防止フィルタ
３Ａｂ、３Ｂｂ、３Ｃｂ 主フィルタ
３Ｂｃ、３Ｃｃ 補強フィルタ
５ 緊締手段
１０ 溶湯運搬容器
Ｄ 分離部
Ｓ 収納空間
Ｔ 頂部

Claims (4)

1. 溶湯の収納空間を有する容器本体と、該容器本体の下部に形成された接続部に接続された移送管とを備え、前記収容空間の内部を加圧することにより、前記移送管を介して前記容器本体内の溶湯を移送することができる溶湯運搬容器であって、
   前記移送管は、前記収容空間よりも上方に頂部が位置する曲管であり、前記接続部と前記頂部との間に着脱可能な分離部を有しており、
   前記分離部にフィルタが介在されている溶湯運搬容器。
2. 前記フィルタは、セラミック繊維からなる単層のフィルタである請求項１に記載の溶湯運搬容器。
3. 前記フィルタは、セラミック繊維からなる主フィルタと、セラミック繊維からなり前記主フィルタよりも目が粗い目詰まり防止フィルタとを積層してなり、前記目詰まり防止フィルタが前記容器本体側に位置するように前記分離部において挟持される請求項１に記載の溶湯運搬容器。
4. 前記フィルタは、セラミック繊維からなる主フィルタと、レジン含浸セラミック繊維又は金属ワイヤーからなり前記主フィルタよりも目が粗い補強フィルタとを積層してなり、前記主フィルタが前記容器本体側に位置するように前記分離部において挟持される請求項１に記載の溶湯運搬容器。

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