JP3987374B2 - Metal melting heating device - Google Patents
Metal melting heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3987374B2 JP3987374B2 JP2002127182A JP2002127182A JP3987374B2 JP 3987374 B2 JP3987374 B2 JP 3987374B2 JP 2002127182 A JP2002127182 A JP 2002127182A JP 2002127182 A JP2002127182 A JP 2002127182A JP 3987374 B2 JP3987374 B2 JP 3987374B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- metal
- container
- lid
- storage container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料を誘導加熱により加熱、溶解する金属溶解加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ダイカストマシン等の鋳造装置の分野では、固体状態の金属を加熱溶解して溶解金属(金属溶湯)とし、この金属溶湯を鋳造装置に供給する必要がある。金属を加熱溶解する方法として、誘導加熱を用いて金属を溶解して金属溶湯とし、この金属溶湯を鋳造装置に供給する技術が知られている。誘導加熱は、電磁誘導により鋳造に用いる金属に電流を誘導して、そのオーム損によって当該金属を加熱する加熱方法である。
一方、溶解された金属材料は、通常、周囲よりも非常に温度が高く、鋳造装置に供給するときの取り扱いが難しい。たとえば、溶解した金属材料をひしゃくでくみ出して鋳造装置に供給する方法では、金属材料が凝固、酸化する可能性がある。
他の方法として、たとえば、特開2001−239354号公報は、射出装置のシリンダに対して設けられた円筒状の容器において誘導加熱により金属を溶解して金属溶湯とし、この金属溶湯をダイカストマシンに供給する給湯装置を開示している。
上記の給湯装置は、当該円筒状容器の下部に形成された金属溶湯をシリンダに排出するための開口と、この開口を開閉する蓋とを備えている。蓋をスライドさせて開口を開くことにより、円筒状容器で溶解された金属溶湯は、重力によりシリンダ内に流入する。
この給湯装置は、溶解した必要量の金属溶湯を空気に接触させずに射出装置に供給することができ、金属溶湯の品質を維持することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の刊行物に開示されたような給湯装置においては、より短時間で金属材料を溶解し、また、溶解した金属溶湯をより有効に加熱するための改良が望まれている。
【0004】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、必要量の金属材料を容器内でより有効に加熱、溶解して金属溶湯とし、また、溶解済みの金属溶湯をより有効に加熱することのできる金属溶解加熱装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属溶解加熱装置は、固体状態の金属材料を加熱、溶解し、あるいは、溶解された金属材料を加熱する金属溶解加熱装置であって、底部に開口を有し、金属材料を収容する収容容器と、前記開口を閉塞する蓋と、前記蓋を前記収容容器に対して移動させ、前記開口を開閉する駆動手段と、前記収容容器内の金属材料への電流の誘導により当該金属材料を加熱する誘導加熱用コイルとを有し、前記蓋は、前記第1開口の閉塞時に前記収容容器の下端面に当接する端面に前記第1開口に連通する第2開口が形成され、当該第2開口が前記収容容器に当接する側ほど縮径するように内周面に第1テーパ面が形成された筒状部材と、前記第2開口に嵌合する板状に形成され、外周面に前記第1テーパ面に対向して当接する第2テーパ面が形成され、前記第1開口の閉塞時に前記第1開口及び前記第2開口を介して前記収容容器内へ露出して前記金属材料を下方から支持する接触部材と、前記第1開口の閉塞時に前記接触部材を下方から支持する弾性部材と、前記第1開口の閉塞時に前記弾性部材及び前記筒状部材を下方から支持する支持部材とを有する。
【0006】
本発明では、収容容器内の溶解金属に誘導電流が流れると、この誘導電流によって溶解金属が加熱される。収容容器の底部の開口は、蓋によって閉塞されているが、蓋の形成材料を非強磁性体の材料で形成することにより、誘導加熱用コイルの発生する磁界により蓋が加熱されることが抑制され、誘導加熱の際のエネルギーロスが抑制される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第1実施形態
図1は、本発明の一実施形態に係る金属溶解加熱装置の断面図である。
図1に示す金属溶解加熱装置1は、溶解加熱部2と、材料供給機構部51とを有する。
【0008】
材料供給機構部51は、ホッパ55と、シリンダ52と、スクリュー53とを有する。
ホッパ55は、円錐状の外形を有し、内部に金属材料Mを収容可能となっている。ホッパ55は、下端部にシリンダ52内に連通する供給口55aを有している。
ホッパ55内に供給された金属材料Mは、自重により供給口55aを通じてシリンダ52内に供給される。
ホッパ55に蓄積される金属材料Mは、たとえば、アルミニウム合金等の金属を球状や細長い粒状としたものである。
【0009】
シリンダ52は、円筒状の部材からなり、外周の一部にホッパ55の供給口55aに連通する連通孔52aが形成されている。
このシリンダ52の先端部側は、後述する収容容器3の上端部に連結されており、シリンダ52の内部と収容容器3の内部とは連通している。
【0010】
スクリュー53は、シリンダ52の内部に回転可能に設けられている。このスクリュー53の一端は、シリンダ52の一端側に固定されたモータ54の出力軸54aが連結されている。
モータ54の回転によってスクリュー53を所定の方向に回転させるとホッパ55からシリンダ52内に供給された金属材料Mは、図1に示す矢印Jの向きに搬送され、シリンダ52の先端部から収容容器3内に落下する。金属材料Mの収容容器3への搬送量(供給量)は、スクリュー53の回転量に応じて決定される。
【0011】
溶解加熱部2は、後述するダイカストマシンのスリーブ70の給湯口70hの上方に配置された収容容器3と、収容容器3の周囲に配置された誘導加熱用コイル10と、開閉機構21とを有する。
【0012】
開閉機構21は、蓋22と、シリンダ装置23とを有する。
蓋22は、収容容器3の底部(下端部)の開口3dに対向配置されることにより、この開口3dを閉鎖可能な板状部材である。
シリンダ装置23は、先端部が蓋22に連結されたピストンロッド24を備えており、このピストンロッド24を、たとえば、圧縮空気や油圧の力によって矢印D1およびD2の方向に伸縮させる。ピストンロッド24のD1およびD2方向へのスライドにより、収容容器3の下端部の開口3dが蓋22によって開閉される。
【0013】
図2は、鋳造装置としてのダイカストマシンの一例の要部構成を示す断面図である。
図2に示すように、ダイカストマシン60は、固定金型90と、固定金型に対して開閉可能に設けられた移動金型80と、固定金型90に設けられた円筒状部材からなるスリーブ70と、プランジャロッド73の先端部に固定されスリーブ70の内周に嵌合するプランジャチップ72とを有する。
スリーブ70は、型締された固定金型90と移動金型80との間に形成されるキャビティCaと連通している。
【0014】
固定金型90と移動金型80とが図示しない型締機構により型締された状態で、スリーブ70に形成された給湯口70hを通じてスリーブ70内に所定量の金属溶湯(溶解金属)MLが供給される。
その後、スリーブ70内の金属溶湯MLはプランジャチップ72の駆動によって、固定金型90と移動金型80との間に形成されたキャビティCaに射出、充填される。
キャビティCaに充填された金属溶湯MLが凝固したのち、移動金型80を開き、移動金型80に設けられた押出ピン91によってキャビティCa内の鋳造品を押し出す。
【0015】
図3は収容容器3および誘導加熱用コイル10の構造を示す図であって、(a)は収容容器3の上面図であり、(b)は(a)に示すA−A線方向の断面図である。
図3に示すように、収容容器3は、金属材料Mを収容可能な収容空間3aをもつ円筒状の部材からなる。この収容容器3の形成材料は、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼や、銅あるいは銅合金等の強磁性体ではない金属や、電気絶縁性のセラミック等の絶縁体の材料を用いる。なお、これらの材料を非強磁性体とする。このような非強磁性体の材料を用いる理由は、誘導加熱の際に収容容器3に磁束が集中するのを防止し、また、誘導加熱用コイル10によって収容容器3に収容された金属材料Mにより大きな電磁力を作用させるためである。
【0016】
収容容器3の下端部の開口3dは、図3に示すように、蓋22によって閉鎖される。このとき、収容容器3の下端面3eに対向する蓋22の当接面22sは、下端面3eに接触するように配置されるが、下端面3eと当接面22sとの間には隙間が形成される可能性がある。
【0017】
誘導加熱用コイル10は、収容容器3の周囲に当該収容容器3の中心軸Oと同心上に配置されている。
この誘導加熱用コイル10の中心軸Oに沿った下端側は、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの接触位置近傍に位置している。
また、誘導加熱用コイル10の中心軸Oに沿った上端側の直径d1は最大となっており、下端側の直径d2は最小となっており、誘導加熱用コイル10の直径は上端側から下端側に向けて直径が次第に縮小している。
【0018】
誘導加熱用コイル10には、たとえば、数十kHz程度の高周波電流が供給される。誘導加熱用コイル10に高周波電流が供給されると磁界が発生する。この磁界が収容容器3内の金属材料Mに電流を誘導する。金属材料Mに電流が流れると、オーム損によって金属材料Mが加熱され溶解する。これにより、金属材料Mは金属溶湯MLとなる。
金属材料Mが金属溶湯MLになったのち、金属溶湯MLに流れる誘導電流と誘導加熱用コイル10の発生する磁界との電磁誘導作用によって、金属溶湯MLには電磁力が作用する。この電磁力は、主に、収容容器3の中心に向かう力である。
【0019】
ここで、上記形状の誘導加熱用コイル10によって溶解された金属溶湯MLに作用する力について図4を参照して説明する。
図4は、金属溶湯MLに流れる誘導電流と誘導加熱用コイル10の発生する磁界との電磁誘導作用によって金属溶湯MLに作用する電磁力Fと金属溶湯MLの液圧Pとを示すグラフである。
収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの接触位置を基準高さh0とすると、液体となった収容容器3の金属溶湯MLに作用する液圧は、基準高さh0 で最大となり、収容容器3の上側に向かうにしたがって小さくなる。
【0020】
一方、誘導加熱用コイル10は上記の形状を有しているため、誘導加熱用コイル10の内周側に発生する磁界の磁束密度は、誘導加熱用コイル10の下端側で最大となり、上端側に向かって磁束密度は低下する。
このため、誘導加熱用コイル10によって金属溶湯MLに対して収容容器3の中心軸方向に作用する電磁力Fは、誘導加熱用コイル10の形状により、基準高さh0 付近で最大となり、収容容器3の上側に向かうにしたがって小さくなる。
【0021】
したがって、収容容器3の金属溶湯MLは、たとえば、図3に示すような形状となる。
図3に示す金属溶湯MLの形状は、下端から上端までの直径がほぼ等しい円筒形に近い形になり、収容容器3の下端側で当該収容容器3の内周面と金属溶湯MLとが離隔した形状となっている。
すなわち、収容容器3内の金属溶湯MLには、高さを比較的低く抑えつつ収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間からの漏出が阻止される力が作用した状態となっている。
このため、蓋22で開口3dが閉鎖された状態の収容容器3から金属溶湯MLが自重によって漏出するのを防ぐことができる。
【0022】
ここで、図5は、誘導加熱用コイルの形状を考慮せずに、収容容器3の外周に中心軸Oに沿った全域に直径dが一定の誘導加熱用コイル300を配置した場合の収容容器3内の金属溶湯MLの状態の一例を示す断面図である。
図5に示すように、誘導加熱用コイル300の直径dが一定であると、金属溶湯MLに対して収容容器3の中心軸方向に作用する電磁力Fは、たとえば、図6に示すように、中心軸方向に沿って略一定の値となる。
一方、液体となった収容容器3の金属溶湯MLに作用する液圧Pは、基準高さh0 で最大となり、収容容器3の上側に向かうにしたがって小さくなる。
したがって、電磁力Fと液圧Pとの関係により、金属溶湯MLは、図5に示すように、高さが高く末広がりの形状となってしまい、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間から金属溶湯MLが漏出する可能性があり、これを阻止するためにはより強い電磁力を作用させる必要がある。
【0023】
上記のように、誘導加熱用コイル10の形状を適切な形状とすることにより、比較的小さな電磁力で、蓋22により開口3dが閉鎖された状態の収容容器3から金属溶湯MLが自重によって漏出するのを防ぐことができる。また、誘導加熱用コイル10の形状だけでなく、誘導加熱用コイル10の形状および誘導加熱用コイル10の収容容器3に対する配置、あるいは、誘導加熱用コイル10の収容容器3に対する配置を適切に選択することにより蓋22で開口3dが閉鎖された状態の収容容器3から金属溶湯MLが自重によって漏出するのを防ぐことができる。
なお、誘導加熱用コイル10の形状や配置を決定するには、誘導加熱用コイル10の発生する磁界の強さ、収容容器3内に供給される金属材料Mの量、誘導加熱用コイル10の中心軸Oに沿った高さH等の間の相互関係を考慮する必要がある。
【0024】
ここで、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間からの金属溶湯MLの漏出を防ぐことが可能な誘導加熱用コイルの他の例を図7を参照して説明する。
図7(a)に示す誘導加熱用コイル10Aは、上記した誘導加熱用コイル10と同様に収容容器3の外周に配置されている。また、誘導加熱用コイル10Aは直径dが上端から下端まで全て等しく形成され、誘導加熱用コイル10Aの下端部は、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとが当接する位置近傍に配置されている。
この誘導加熱用コイル10Aの中心軸Oに沿った方向の高さHは、収容容器3内の金属溶湯MLの下方にのみ電磁力が作用するように所定の値に制限されている。すなわち、誘導加熱用コイル10Aは、収容容器3内の金属溶湯MLの量との関係で、収容容器3内の金属溶湯MLの下側領域にのみ中心軸Oに向かう電磁力が集中して作用するように配置されている。これにより金属溶湯MLの高さが抑えられ、下側領域の液圧が低くなって比較的低い電磁力で釣り合う。
このように、誘導加熱用コイル10Aの高さHを収容容器3内の金属溶湯MLの量との関係で制限することにより、図7(a)に示すように、収容容器3の下端側で当該収容容器3の内周面と金属溶湯MLとが離隔した形状とすることができ、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間からの金属溶湯MLの漏出を防ぐことが可能となる。
【0025】
図7(b)に示す誘導加熱用コイル10Bは、図7(a)に示した誘導加熱用コイル10Aと同様の形状および配置を有しているが、誘導加熱用コイル10Bの下端部は、収容容器3の下端面3eよりもさらに下方に配置されている。
このように、誘導加熱用コイル10Bの下端部を収容容器3の下端面3eよりもさらに下方に配置することにより、誘導加熱用コイル10Aと比較して収容容器3の下端位置での中心軸Oに向かう電磁力を高めることができる。この結果、誘導加熱用コイル10Aと比較して、収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間からの金属溶湯MLの漏出を一層確実に防ぐことが可能となる。
【0026】
図8は、上記した収容容器3の他の形態例を示す図であって、(a)は正面図であり、(b)は(a)におけるC−C線方向の断面図である。
収容容器3が鉄のような強磁性材料で形成されている場合に、上記した誘導加熱用コイル10によって発生される磁界によって収容容器3の周方向に渦電流が発生し、収容容器3が加熱される可能性が発生する。
このため、図8に示す収容容器3Aは、一部に中心軸Oに沿って、一条の切欠3kが形成されている。この切欠3kを形成することにより、誘導加熱の際に発生する収容容器3Aの周方向の電流の経路が遮断され、収容容器3Aが加熱するのを防ぐことができる。
また、切欠3kには、たとえば、セラミック等の絶縁部材Isが埋め込まれている。これにより、収容容器3Aの内部に大気が侵入するのを防ぐことができ、収容容器3A内を非酸化雰囲気とすることができる。なお、収容容器3Aの内部に大気が侵入しても問題のない場合には、絶縁部材Isを設けない構成とすることも可能である。
【0027】
収容容器3の加熱を防ぐ他の方法としては、図3(a)に示す収容容器3の厚さThを調整することが考えられる。
収容容器3に発生する渦電流の浸透深さδは、収容容器3の抵抗ρ〔Ω・cm〕、収容容器3の透磁率μ、誘導加熱用コイル10に印加する電流の周波数f〔Hz〕から所定の関係式により求めることができる。
収容容器3の厚さThを渦電流の浸透深さδよりも薄くすることにより、収容容器3の加熱を防ぐことができる。
【0028】
上記構成の金属溶解加熱装置1において、収容容器3内で金属材料Mを加熱、溶解し、所定の温度にしたのちに、図9に示すように、蓋22をD1の向きにスライドさせると、収容容器3dの開口3dから金属溶湯MLが自重により落下し、ダイカストマシンのスリーブ70に給湯口70hを通じて供給される。
【0029】
以上のように、本実施形態によれば、収容容器3内の金属材料Mを誘導加熱によって金属溶湯MLとしたとき、金属材料Mを誘導加熱するとともに、金属溶湯MLの収容容器3の下端面3eと蓋22の当接面22sとの間からの漏出を阻止する力を当該金属溶湯MLに作用させる磁界を発生可能に誘導加熱用コイル10の形状および/または配置を決定することにより、収容容器3の開閉機構21を何ら改変することなく、金属溶湯MLの漏出を防止することができる。
【0030】
なお、上述した実施形態では、誘導加熱用コイル10について複数の形態を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上述の複数の形態を組み合わせた形態とすることもできるし、他の形態を採用することも可能である。
【0031】
第2実施形態
図10は、本発明の第2の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。なお、図10において、第1の実施形態に係る金属溶解加熱装置1と同一の構成部分については同一の符号を使用している。
上述した第1の実施形態では、本発明の金属材料供給手段として固体状態の金属材料を供給する材料供給機構部51を例に挙げて説明したが、本実施形態に係る金属溶解加熱装置200では、収容容器3に固体状態の金属材料ではなく、液体状態の金属材料である金属溶湯MLが供給され、他の構成部分については上述した第1の実施形態と全く同様である。
図10において、溶解炉401は、たとえば、アルミニウムを溶解した金属溶湯MLを収容している。
通常、溶解炉401では、アルミニウムを750℃程度までしか昇温することができない。しかしながら、アルミニウムを、たとえば、800℃程度の非常に高温の状態でダイカストマシンに供給したい場合もある。
【0032】
このような場合に、図示しない搬送機構により保持されたラドル400によって溶解炉401内のアルミニウムの金属溶湯MLを所定量汲み上げ、これを搬送して収容容器3に供給する。
収容容器3では、上述した実施形態と同様に、アルミニウムの金属溶湯MLの溶湯を誘導加熱により加熱し、昇温する。
このように、本実施形態の構成とすることにより、たとえば、溶解炉401では昇温不可能な温度まで金属溶湯MLを昇温してダイカストマシン等の鋳造装置に供給することが可能となる。
【0033】
なお、本実施形態に係る金属溶解加熱装置200は、上述した収容容器3、誘導加熱用コイル10の種々の変形例を適用可能である。
【0034】
第3実施形態
図11は、本発明のさらに他の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。なお、図11において、第1の実施形態に係る金属溶解加熱装置1と同一の構成部分については同一の符号を使用している。
第1および第2の実施形態においては、収容容器3へ粒状の金属材料や金属溶湯を供給する場合について説明したが、本実施形態では収容容器3へインゴットやビレット等の固体状態の金属を供給する場合について説明する。
【0035】
図11に示す金属溶解加熱装置301は、開閉機構21Bを有しており、この開閉機構21Bは、蓋22Bと、この蓋22Bを矢印E1およびE2で示す鉛直方向に昇降させる昇降用シリンダ25とを有する。
蓋22Bは、昇降用シリンダ25のピストンロッド26と連結されているとともに、ピストンロッド26に対して軸27を中心に矢印R1およびR2の向きに旋回可能となっている。
【0036】
図12は、金属溶解加熱装置301において収容容器3へインゴットIGを収容する前の状態を示す図である。
蓋22Bを矢印E2の向きに下降させ、水平状態に保たれた蓋22B上にインゴットIGを載置する。
この状態から、蓋22Bを矢印E1の向きに上昇させると、図11に示したように、蓋22Bは収容容器3の下端面3eに当接し、収容容器3の開口3dは閉鎖される。
【0037】
図11に示した状態において、誘導加熱によりインゴットIGを加熱、溶解し、その後、図13に示すように、蓋22Bを矢印R1の向きに旋回させて、収容容器3の開口3dを開放することにより、金属溶湯MLをスリーブ70内に供給する。
このように、本実施形態の金属溶解加熱装置301では、開閉機構21Bが収容容器3の開口3dの開閉を行うとともに、インゴットIGを収容容器3内に供給する金属材料供給手段の役割を果たしている。
本実施形態の金属溶解加熱装置301によれば、大量の金属溶湯を保持しておく必要がないため、ダイカストマシンへの金属溶湯の供給を安全に行うことができ、かつ、作業環境を向上させることができる。
なお、本実施形態に係る金属溶解加熱装置301は、上述した収容容器3、誘導加熱用コイル10の種々の変形例を適用可能である。
【0038】
第4実施形態
図14〜図17は、本発明のさらに他の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。
上述した各実施形態では、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に隙間が形成されたとしても、収容容器3内の金属溶湯MLがこの隙間から漏出するのを防ぐ技術について説明した。
一方、収容容器3内において誘導加熱により金属材料を溶解する際には、金属の酸化を抑制する観点からは収容容器3内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
しかしながら、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に形成される隙間が大きいほど、雰囲気の置換に長時間を要するとともに多くの不活性ガスを必要とする。
また、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に形成される隙間が大きいと、誘導加熱によって収容容器3内の金属材料を溶解中に、停電等の原因により誘導加熱が停止すると、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に形成される隙間から金属溶湯が漏出する可能性がある。
このため、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に形成される隙間をできる限り小さくすることが好ましい。
本実施形態では、蓋22と収容容器3の下端面3eとの間に形成される隙間を縮小させることができる構成について説明する。
【0039】
図14に示す金属溶解加熱装置500は、開閉機構21Cのみ上述した第1の実施形態に係る金属溶解加熱装置1と異なり、他の構成は同一である。
図14において、開閉機構21Cは、蓋22Cと、この蓋22Cを軸27を中心に旋回させるアクチュエータ30とを有する。
アクチュエータ30は、たとえば、電動モータおよび伝達機構によって構成される。
【0040】
アクチュエータ30を駆動して、蓋22Cを矢印R2の向きに旋回させると、蓋22Cの当接面22Csは、収容容器3の下端面3eに当接する。
蓋22Cの当接面22Csが収容容器3の下端面3eに当接した状態において、アクチュエータ30の出力を一定に保って、蓋22Cの当接面22Csを収容容器3の下端面3eに所定の力fで押しつけることにより、当接面22Csと下端面3eとの間に形成される隙間を縮小させることができる。
【0041】
図15は、別の構成の開閉機構を備える金属溶解加熱装置を示す図である。なお、図15に示す金属溶解加熱装置501は、図14に示した金属溶解加熱装置500と開閉機構以外の構成は同一である。また、図14に示した金属溶解加熱装置500と同一構成部分については同一の符号を使用している。
【0042】
図15に示す開閉機構21Dは、蓋22Dと、この蓋22Dを軸27を中心に旋回させるアクチュエータ30と、くさび部材32と、シリンダ装置29と、ガイド部材31とを有する。
【0043】
蓋22Dは、当接面22Dsとは反対側に、当接面22Dsに対して所定の角度で傾斜した傾斜面22Daを備えている。
【0044】
くさび部材32は、ガイド部材31によって矢印D1およびD2で示す水平方向に移動可能に支持されている。このくさび部材32は、ガイド部材31によって支持された面とは反対側の面に、蓋22Dの傾斜面22Daと相対し傾斜面22Daと同じ角度で傾斜する傾斜面32aを備えている。
【0045】
ガイド部材31は、図示しないが、収容容器3の下方の両側に平行に配置され、収容容器3の開口3dから排出される金属溶湯MLのスリーブ70への供給経路を妨げないようになっている。
【0046】
シリンダ装置29は、矢印D1およびD2の向きに伸縮するピストンロッド28を備えており、このピストンロッド28の先端部はくさび部材32と連結されている。シリンダ装置29は、ピストンロッド28を矢印D1およびD2の向きに伸縮することにより、くさび部材32を矢印D1およびD2の向きに移動させる。
【0047】
アクチュエータ30を駆動して、蓋22Dを矢印R2の向きに旋回させると、蓋22Dの当接面22Dsは、収容容器3の下端面3eに当接する。
この状態から、くさび部材32を矢印D1の方向に移動させていくと、くさび部材32の傾斜面32aと蓋22Dの傾斜面22Daとは当接する。さらに、くさび部材32を矢印D1の方向に前進させ、くさび部材32を力f2で押圧する。
くさび部材32を押圧する力f2は、蓋22Dを収容容器3の下端面3eに向けて押しつける力f3に変換される。このとき、力f3は、くさび効果によって力f2よりも増幅されている。
これにより、大きな力で蓋22Dを収容容器3の下端面3eに向けて押しつけることができ、当接面22Dsと下端面3eとの間に形成される隙間を縮小させることができる。すなわち、図14に示した開閉機構の構成では、アクチュエータ30に大きな力を発生させる必要があるが、本例では、シリンダ装置29の出力をくさび効果によって大きな力に変換することができるため、アクチュエータ30に大きな力を発生させる必要がない。
【0048】
図16は、さらに別の開閉機構を有する金属溶解加熱装置を示す図である。なお、図16に示す金属溶解加熱装置502は、図14に示した金属溶解加熱装置500と開閉機構以外の構成は同一である。
図16に示す開閉機構21Eは、蓋22Eと、シリンダ装置23と、ガイド部材35とを有する。
【0049】
蓋22Eは、ガイド部材35によって矢印D1およびD2で示す水平方向に移動可能に支持されている。
蓋22Eの当接面22Esは、収容容器3の中心軸Oに直交しておらず、中心軸Oに直交する平面に対して所定角度で傾斜している。
【0050】
一方、収容容器3の下端面3eは、収容容器3の中心軸Oに直交しておらず、中心軸Oに直交する平面に対して所定角度で傾斜している。
【0051】
シリンダ装置23は、ピストンロッド24を矢印D1およびD2の向きに伸縮することにより、蓋22を矢印D1およびD2の向きに移動させる。
【0052】
ガイド部材35は、図示しないが、収容容器3の下方の両側に平行に配置され、収容容器3の開口3dから排出される金属溶湯MLのスリーブ70への供給経路を妨げないようになっている。
【0053】
シリンダ装置23によって、蓋22Eを矢印D2の向きに移動させると、蓋22Eの当接面22Esは収容容器3の下端面3eに当接し、収容容器3の開口3dが蓋22Eによって閉じられる。
この状態からさらに、蓋22Eを矢印D2の向きに力f2で押圧すると、下端面3eと当接面22Esとのくさび効果により、力f2が蓋22Eを収容容器3の下端面3eに向けて押しつける力f3に変換される。力f3は力f2よりも増幅されている。これにより、大きな力で蓋22Eを収容容器3の下端面3eに向けて押しつけることができ、当接面22Esと下端面3eとの間に形成される隙間を縮小させることができる。
【0054】
本例では、収容容器3の開口3dに対して蓋22Eを開閉するアクチュエータであるシリンダ装置23の駆動力を利用して、当接面22Esと下端面3eとの間に形成される隙間を縮小させるため、蓋22Eを収容容器3に向けて押圧するためのアクチュエータを別に設ける必要がない。
【0055】
図17は、さらに別の構成の開閉機構を有する金属溶解加熱装置を示す図である。なお、図17に示す金属溶解加熱装置503は、図14に示した金属溶解加熱装置500と開閉機構以外の構成は同一である。
図17に示す開閉機構21Fは、蓋22Fと、シリンダ装置38とを有する。シリンダ装置38は、矢印G1およびG2の向きに伸縮するピストンロッド39を備えており、このピストンロッド39の先端部は蓋22Fに固定されている。
ピストンロッド39の伸縮方向G1およびG2は、収容容器3の下端面3eに平行となっておらず、下端面3eに対して所定角度θで傾斜している。
【0056】
蓋22Fは、当接面22Fsが収容容器3の下端面3eに平行となるように、ピストンロッド39に固定されている。
【0057】
ピストンロッド39を伸ばして、蓋22Fの当接面22Fsを収容容器3の下端面3eに当接させ、さらに当接面22Fsを下端面3eに押しつけると、くさび効果により、蓋22Fはシリンダ装置38の出力よりも大きな力で収容容器3の下端面3eに押しつけられる。
【0058】
なお、図14〜図17に示した金属溶解加熱装置500〜503は、金属材料供給手段として材料供給機構51を備える場合について説明したが、金属溶解加熱装置500〜503に第2の実施形態において説明した金属材料供給手段を適用することも可能である。
また、本実施形態に係る金属溶解加熱装置500〜503は、上述した収容容器3および誘導加熱用コイル10の種々の変形例を適用可能である。
【0059】
第5実施形態
図18は、本発明のさらに他の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す断面図である。なお、図18において、上述した実施形態と同一の構成部分については同一の符号を使用している。また、収容容器3および誘導加熱用コイル10の構成については、上述した実施形態と同様である。
【0060】
上述した各実施形態に係る金属溶解加熱装置において、蓋22には誘導加熱用コイル10の発生する磁束が通過する。蓋22の形成材料が、たとえば、鉄等の強磁性材料の場合には、磁束の通過によって蓋22に渦電流が発生し、蓋22が加熱される。すなわち、誘導加熱に用いられるエネルギーの一部が蓋22の加熱に用いられるため、エネルギーロスとなる。
また、蓋22の渦電流による加熱が継続すると、蓋22の温度が上昇しすぎて破損する可能性もある。
本実施形態では、蓋22によるエネルギーロスを防ぎ、蓋22の加熱を防ぐことができる構成について説明する。
【0061】
図18において、開閉機構21Gは、本発明の別部材としての接触部材601と、弾性部材602と、フランジ部材603と、筒状部材604と、保持部材605と、アクチュエータ610とを有する。
接触部材601、弾性部材602、フランジ部材603、筒状部材604および保持部材605によって本発明の蓋が構成されている。
【0062】
アクチュエータ610は、保持部材605を矢印R1およびR2の向きに旋回させる。
【0063】
接触部材601は、収容容器3内の金属溶湯MLに直接触れる位置に配置される円板状の部材である。この接触部材601の外周面は、所定角度で傾斜するテーパ面601tとなっている。
【0064】
筒状部材604は、円筒状の部材からなり、上端側の内周面が接触部材601のテーパ面601tを支持するためのテーパ面604tとなっている。この筒状部材604は、保持部材605に形成された円形孔605aに外周が嵌合している。
【0065】
フランジ部材603は、筒状部材604の内周に挿入された突出部603aを備え、外周部がボルト608によって保持部材605に締結されている。このフランジ部材603の突出部603aの上面は、弾性部材602を介して接触部材601の下面側を支持する支持面603bとなっている。
【0066】
弾性部材602は、円形状の部材からなり、接触部材601の下面とフランジ部材603の支持面603bとの間に挟み込まれている。この弾性部材602は、接触部材601の下面とフランジ部材603の支持面603bとによって圧縮する力が作用した場合には、弾性変形可能な材料で形成されている。具体的には、バルクファイバペーパ等で形成されている。
【0067】
保持部材605は、筒状部材604が嵌め込まれた円形孔605aの外周で誘導加熱用コイル10の発生する磁界によって生じる誘導電流の電流経路を遮断するように図示しない切欠が形成されている。
【0068】
本実施形態では、誘導加熱の際の渦電流による蓋の加熱を防ぐために、蓋の材料を鉄のような強磁性体ではなく、オーステナイト系ステンレス鋼や銅等の強磁性体ではない金属あるいはセラミックのような絶縁体(これらを非強磁性体とする)の材料で形成する。
具体的には、保持部材605の形成材料を、たとえば、銅とし、接触部材601、フランジ部材603および筒状部材604の形成材料を、たとえば、セラミック材料とする。
【0069】
また、接触部材601は、金属溶湯MLに直接触れるため、短時間で大きな熱量が伝達される。このため、接触部材601を、特に、高温で安定、かつ、熱衝撃に対して強靱な材料で形成する。具体的には、たとえば、窒化珪素(Si3 N4 )、サイアロン(Si3 N4 −Al2 O3 )、窒化ホウ素(BN)、チタン酸アルミニウム(TiO2 −Al2 O3 )等のセラミック材料が挙げられる。
【0070】
さらに、接触部材601は、当該接触部材601の内部で温度差が大きくなると熱応力によって破損する可能性があるため、接触部材601の熱容量をできるだけ小さくすることが好ましい。このため、接触部材601は板状とし、厚さを、当該接触部材601の形成材料の熱伝導率と熱による内部応力に対する靱性を考慮して決定する。具体的には、アルミニウムやマグネシウム等の金属を溶解し、セラミック材料を接触部材601の形成材料に用いた場合、アルミニウムやマグネシウムの溶解温度は約700℃であることを考慮すると、接触部材601の厚さは約3〜8mm程度が好ましい。これを超える厚さであると、接触部材601の金属溶湯MLと接触する側の面と、これと反対側の面との間で大きな温度差が生じ、接触部材601の表面に沿った方向に亀裂が発生して使用することができない。また、あまり薄いと強度的に割れ易いため、上記のように3mm以上であることが好ましい。
【0071】
上記構成の金属溶解加熱装置600において、収容容器3内で誘導加熱により金属材料を溶解すると、接触部材601は金属溶湯MLに直接触れるため非常に高温となり、熱膨張する。
接触部材601の半径方向の熱膨張は、接触部材601が当該接触部材601のテーパ面601tと筒状部材604のテーパ面604tとの相互作用によって下方に移動し、弾性部材602を押しつぶすことによって吸収される。
接触部材601の厚さ方向の熱膨張は、当該接触部材601が弾性部材602をそのまま押しつぶすことによって吸収される。
したがって、接触部材601が熱応力によって破損しにくくなる。
【0072】
以上のように、本実施形態に係る金属溶解加熱装置600によれば、加熱の不要な蓋の材料を適切に選択することにより、誘導加熱の際のエネルギーロスを抑制することができるとともに、蓋の加熱を抑制でき、蓋の寿命を延ばすことができる。
また、蓋を複数の部材で構成し、特に、金属溶湯MLに直接触れる部分を接触部材601で構成し、かつ、この接触部材601の熱膨張を吸収可能な構造とすることにより、最も破損の可能性の高い接触部材601の寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
【0073】
なお、本実施形態では、収容容器3、接触部材601、筒状部材604、フランジ部材603および弾性部材602の水平方向の断面形状は円形としたが、これらの部材の水平方向の断面形状を任意の形状(たとえば、四角形)とし、接触部材601と筒状部材604とが接触する面に勾配を付ける構成としてもよい。
また、本実施形態では、接触部材601の熱膨張を吸収するのに、弾性部材602を用いた。しかし、接触部材601にセラミック材料を用いた場合、熱膨張率はそれほど大きくないため、弾性部材602を用いずに、フランジ部材603の形成材料として用いるセラミック材料に接触部材601の膨張を吸収可能な材料を選択してもよい。
【0074】
また、本実施形態に係る金属溶解加熱装置600は、金属材料を収容容器に供給する金属材料供給手段を備えていないが、金属溶解加熱装置600に、たとえば、第1〜第3の実施形態で説明したような金属材料供給手段を適用した金属溶解加熱装置とすることも可能である。
また、本実施形態に係る金属溶解加熱装置600に対して上述した収容容器3、誘導加熱用コイル10の種々の変形例を適用可能である。
さらに、本実施形態に係る金属溶解加熱装置600の蓋を第4の実施形態で説明した技術を適用して収容容器3の下端面に押しつける構成とすることも可能である。
【0075】
以上、種々の実施形態を挙げて本発明の金属溶解加熱装置を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、本発明の金属溶解加熱装置から金属溶湯の供給を受ける鋳造装置としてダイカストマシンを例に挙げて説明したが、これに限定されない。たとえば、砂型鋳造や重力金型鋳造等の他の鋳造方法を用いる鋳造装置にも適用可能である。
また、上述した実施形態の金属溶解加熱装置が加熱、溶解する金属材料は、主としてアルミニウムの場合について説明したが、収容容器内を不活性ガス雰囲気とすることにより、マグネシウムや、チタンで代表される高融点金属等の加熱、溶解も可能である。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、必要量の金属材料を容器内でより有効に加熱、溶解して金属溶湯とし、また、溶解済みの金属溶湯をより有効に加熱することができる金属溶解加熱装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る金属溶解加熱装置の断面図である。
【図2】鋳造装置としてのダイカストマシンの一例の要部構成を示す断面図である。
【図3】収容容器3および誘導加熱用コイル10の構造を示す図である。
【図4】金属溶湯MLに流れる誘導電流と誘導加熱用コイル10の発生する磁界との電磁誘導作用によって金属溶湯MLに作用する電磁力Fと金属溶湯MLの液圧Pとを示すグラフである。
【図5】誘導加熱用コイルの形状を考慮せずに、収容容器3の外周に中心軸Oに沿った全域に直径dが一定の誘導加熱用コイル300を配置した場合の収容容器3内の金属溶湯MLの状態の一例を示す断面図である。
【図6】図5に示す誘導加熱用コイルの場合の金属溶湯MLに作用する電磁力Fと金属溶湯MLの液圧Pとを示すグラフである。
【図7】本発明の一実施形態に係る誘導加熱用コイルの他の例を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る収容容器3の他の形態例を示す図である。
【図9】収容容器3dの開口3dから金属溶湯MLを自重により落下させてスリーブ70に供給する様子を示す断面図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。
【図11】本発明の第3の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。
【図12】金属溶解加熱装置301において収容容器3へインゴットIGを収容する前の状態を示す図である。
【図13】金属溶解加熱装置301において金属溶湯MLをスリーブ70内に供給する手順を説明するための図である。
【図14】本発明の第4の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す図である。
【図15】別の開閉機構を有する金属溶解加熱装置を示す図である。
【図16】さらに別の開閉機構を有する金属溶解加熱装置を示す図である。
【図17】さらに別の開閉機構を有する金属溶解加熱装置を示す図である。
【図18】本発明の第5の実施形態に係る金属溶解加熱装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1,200,301,500〜503,600…金属溶解加熱装置
2…溶解加熱部
3…収容容器
3a…収容部
3d…開口
3e…下端面
10…誘導加熱用コイル
22…蓋
23…シリンダ装置
51…材料供給機構部
60…ダイカストマシン
70…スリーブ
601…接触部材
602…弾性部材
603…フランジ部材
604…筒状部材
605…保持部材
610…アクチュエータ
M…金属材料
ML…金属溶湯[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal melting and heating apparatus for heating and melting a metal material by induction heating.
[0002]
[Prior art]
In the field of casting apparatuses such as die casting machines, it is necessary to heat and melt a metal in a solid state to form a molten metal (molten metal), and to supply the molten metal to the casting apparatus. As a method for melting metal by heating, a technique is known in which metal is melted by induction heating to form a molten metal, and this molten metal is supplied to a casting apparatus. Induction heating is a heating method in which a current is induced in a metal used for casting by electromagnetic induction, and the metal is heated by its ohmic loss.
On the other hand, the melted metal material is usually much higher in temperature than the surroundings and is difficult to handle when fed to a casting apparatus. For example, in a method in which a molten metal material is drawn out and supplied to a casting apparatus, the metal material may be solidified and oxidized.
As another method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-239354 discloses that a metal is melted by induction heating in a cylindrical container provided for a cylinder of an injection device, and this molten metal is used as a die casting machine. A hot water supply apparatus to be supplied is disclosed.
The hot water supply apparatus includes an opening for discharging the molten metal formed in the lower portion of the cylindrical container to the cylinder, and a lid for opening and closing the opening. By opening the opening by sliding the lid, the molten metal melted in the cylindrical container flows into the cylinder by gravity.
This hot water supply apparatus can supply the molten metal in a required amount to the injection apparatus without contacting the air, and can maintain the quality of the molten metal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the hot water supply apparatus as disclosed in the above-mentioned publication, an improvement for melting the metal material in a shorter time and heating the molten metal more effectively is desired.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to more effectively heat and melt a required amount of a metal material in a container to obtain a molten metal, An object of the present invention is to provide a metal melting heating apparatus capable of heating more effectively.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The metal melting and heating apparatus of the present invention is a metal melting and heating apparatus that heats and melts a metal material in a solid state, or heats a melted metal material, and has an opening at the bottom to accommodate the metal material. A container, a lid that closes the opening, a drive unit that moves the lid relative to the container, and opens and closes the opening, and induction of electric current to the metal material in the container. An induction heating coil for heating, and the lid isA second opening communicating with the first opening is formed on an end surface that contacts the lower end surface of the storage container when the first opening is closed, and the diameter of the second opening decreases toward the side that contacts the storage container. A cylindrical member having a first taper surface formed on the inner peripheral surface thereof, and a second taper surface formed in a plate shape that fits into the second opening and in contact with the outer surface facing the first taper surface. A contact member that is exposed to the inside of the receiving container through the first opening and the second opening and supports the metal material from below when the first opening is closed, and when the first opening is closed. An elastic member that supports the contact member from below; and a support member that supports the elastic member and the cylindrical member from below when the first opening is closed..
[0006]
In the present invention, when an induced current flows through the molten metal in the container, the molten metal is heated by the induced current. The opening at the bottom of the container is closed by the lid, but the lid is made of a non-ferromagnetic material to prevent the lid from being heated by the magnetic field generated by the induction heating coil. Thus, energy loss during induction heating is suppressed.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First embodiment
FIG. 1 is a cross-sectional view of a metal melting and heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
A metal melting and heating apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a melting and
[0008]
The
The
The metal material M supplied into the
The metal material M stored in the
[0009]
The
The tip end side of the
[0010]
The
When the
[0011]
The melting and
[0012]
The opening /
The
The
[0013]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main configuration of an example of a die casting machine as a casting apparatus.
As shown in FIG. 2, the
The
[0014]
A predetermined amount of molten metal (molten metal) ML is supplied into the
Thereafter, the molten metal ML in the
After the molten metal ML filled in the cavity Ca is solidified, the moving
[0015]
3A and 3B are diagrams showing the structures of the
As shown in FIG. 3, the
[0016]
As shown in FIG. 3, the
[0017]
The
The lower end side of the
Further, the diameter d1 on the upper end side along the central axis O of the
[0018]
The
After the metal material M becomes the molten metal ML, an electromagnetic force acts on the molten metal ML by an electromagnetic induction effect of an induction current flowing in the molten metal ML and a magnetic field generated by the
[0019]
Here, the force which acts on the molten metal ML melted by the
FIG. 4 is a graph showing the electromagnetic force F acting on the molten metal ML and the fluid pressure P of the molten metal ML by the electromagnetic induction effect of the induction current flowing in the molten metal ML and the magnetic field generated by the
The contact position between the
[0020]
On the other hand, since the
For this reason, the electromagnetic force F acting on the molten metal ML in the direction of the central axis of the
[0021]
Therefore, the molten metal ML of the
The shape of the molten metal ML shown in FIG. 3 is a shape close to a cylindrical shape having substantially the same diameter from the lower end to the upper end, and the inner peripheral surface of the receiving
That is, the molten metal ML in the
For this reason, it is possible to prevent the molten metal ML from leaking out due to its own weight from the
[0022]
Here, FIG. 5 shows a container in the case where the
As shown in FIG. 5, when the diameter d of the
On the other hand, the hydraulic pressure P acting on the molten metal ML of the
Therefore, due to the relationship between the electromagnetic force F and the hydraulic pressure P, the molten metal ML has a high height and a divergent shape as shown in FIG. There is a possibility that the molten metal ML leaks from between the
[0023]
As described above, when the shape of the
In order to determine the shape and arrangement of the
[0024]
Here, another example of the induction heating coil capable of preventing leakage of the molten metal ML from between the
The
The height H of the induction heating coil 10A in the direction along the central axis O is limited to a predetermined value so that the electromagnetic force acts only below the molten metal ML in the
Thus, by limiting the height H of the induction heating coil 10A in relation to the amount of the molten metal ML in the
[0025]
The induction heating coil 10B shown in FIG. 7 (b) has the same shape and arrangement as the induction heating coil 10A shown in FIG. 7 (a), but the lower end of the induction heating coil 10B is The
In this way, by arranging the lower end portion of the induction heating coil 10B further below the
[0026]
FIG. 8 is a view showing another example of the above-described
When the
For this reason, the
In addition, an insulating member Is such as ceramic is embedded in the notch 3k. Thereby, air can be prevented from entering the interior of the
[0027]
As another method for preventing the
The penetration depth δ of the eddy current generated in the
By making the thickness Th of the
[0028]
In the metal melting and heating apparatus 1 having the above-described configuration, after the metal material M is heated and melted in the
[0029]
As described above, according to the present embodiment, when the metal material M in the
[0030]
In the above-described embodiment, the
[0031]
Second embodiment
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 10, the same code | symbol is used about the component same as the metal melting heating apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment.
In the first embodiment described above, the
In FIG. 10, the
Usually, in the
[0032]
In such a case, a predetermined amount of aluminum molten metal ML in the
In the
As described above, with the configuration of the present embodiment, for example, the temperature of the molten metal ML can be raised to a temperature that cannot be raised in the
[0033]
In addition, the metal melt |
[0034]
Third embodiment
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to still another embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 11, the same code | symbol is used about the component same as the metal melting heating apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment.
In the first and second embodiments, the case where a granular metal material or molten metal is supplied to the
[0035]
The metal melting and
The
[0036]
FIG. 12 is a view showing a state before the ingot IG is stored in the
The
From this state, when the
[0037]
In the state shown in FIG. 11, the ingot IG is heated and melted by induction heating, and then the
As described above, in the metal melting and
According to the metal melting and
Note that various modifications of the
[0038]
Fourth embodiment
14-17 is a figure which shows the structure of the metal melt | dissolution heating apparatus which concerns on further another embodiment of this invention.
In each of the above-described embodiments, even when a gap is formed between the
On the other hand, when the metal material is dissolved in the
However, the larger the gap formed between the
Further, when the gap formed between the
For this reason, it is preferable to make the clearance gap formed between the lid | cover 22 and the
This embodiment demonstrates the structure which can reduce the clearance gap formed between the lid | cover 22 and the
[0039]
The metal melting and
In FIG. 14, the opening /
The
[0040]
When the
In a state where the contact surface 22Cs of the lid 22C is in contact with the
[0041]
FIG. 15 is a diagram illustrating a metal melting and heating apparatus including an opening / closing mechanism having another configuration. The metal melting and
[0042]
The opening / closing mechanism 21D shown in FIG. 15 includes a
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
Although not shown, the
[0046]
The
[0047]
When the
If the
The force f2 that presses the
Accordingly, the
[0048]
FIG. 16 is a diagram showing a metal melting and heating apparatus having still another opening / closing mechanism. The metal melting and
The opening /
[0049]
The
The contact surface 22Es of the
[0050]
On the other hand, the
[0051]
The
[0052]
Although not shown, the
[0053]
When the
When the
[0054]
In this example, the gap formed between the contact surface 22Es and the
[0055]
FIG. 17 is a diagram showing a metal melting and heating apparatus having an opening / closing mechanism of still another configuration. The metal melting and
The opening /
The expansion / contraction directions G1 and G2 of the
[0056]
The
[0057]
When the
[0058]
In addition, although the metal melting | dissolving heating apparatus 500-503 shown in FIGS. 14-17 demonstrated the case where the
In addition, the metal
[0059]
Fifth embodiment
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 18, the same reference numerals are used for the same components as those in the above-described embodiment. Further, the configuration of the
[0060]
In the metal melting and heating apparatus according to each embodiment described above, the magnetic flux generated by the
Moreover, if the heating by the eddy current of the
This embodiment demonstrates the structure which can prevent the energy loss by the lid | cover 22 and can prevent the lid | cover 22 from being heated.
[0061]
18, the opening / closing mechanism 21G includes a
The
[0062]
Actuator 610 rotates holding
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
The
[0067]
The holding
[0068]
In this embodiment, in order to prevent the lid from being heated by eddy current during induction heating, the lid material is not a ferromagnetic material such as iron, but a metal or ceramic that is not a ferromagnetic material such as austenitic stainless steel or copper. It is formed with the material of the insulators (these are made nonferromagnetic).
Specifically, the forming material of the holding
[0069]
Further, since the
[0070]
Furthermore, since the
[0071]
In the metal melting and
The thermal expansion in the radial direction of the
The thermal expansion in the thickness direction of the
Therefore, the
[0072]
As described above, according to the metal melting and
Further, the lid is composed of a plurality of members, and in particular, the portion that directly touches the molten metal ML is composed of the
[0073]
In this embodiment, the horizontal cross-sectional shapes of the
In the present embodiment, the
[0074]
In addition, the metal melting and
Various modifications of the
Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which the lid of the metal melting and
[0075]
As mentioned above, although the metal melting | dissolving heating apparatus of this invention was demonstrated giving various embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above.
In the embodiment described above, the die casting machine has been described as an example of the casting apparatus that receives the supply of the molten metal from the metal melting and heating apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a casting apparatus using other casting methods such as sand mold casting and gravity mold casting.
Moreover, although the metal material heated and melted by the metal melting and heating apparatus of the above-described embodiment has been described mainly in the case of aluminum, it is typified by magnesium or titanium by setting the inside of the container to an inert gas atmosphere. Heating and melting of refractory metals and the like are also possible.
[0076]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal melting heating apparatus which can heat and melt | dissolve a required amount of metal materials more effectively in a container to make a molten metal, and can more effectively heat a molten metal is provided. The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a metal melting and heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main configuration of an example of a die casting machine as a casting apparatus.
FIG. 3 is a view showing the structure of the
4 is a graph showing an electromagnetic force F acting on the molten metal ML and a fluid pressure P of the molten metal ML by an electromagnetic induction effect of an induction current flowing through the molten metal ML and a magnetic field generated by the
FIG. 5 shows the inside of the
6 is a graph showing an electromagnetic force F acting on the molten metal ML and a fluid pressure P of the molten metal ML in the case of the induction heating coil shown in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the induction heating coil according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing another example of the
9 is a cross-sectional view showing a state in which the molten metal ML is dropped by its own weight from the
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to a third embodiment of the present invention.
12 is a view showing a state before the ingot IG is stored in the
13 is a diagram for explaining a procedure for supplying molten metal ML into a
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a metal melting and heating apparatus having another opening / closing mechanism.
FIG. 16 is a view showing a metal melting and heating apparatus having still another opening / closing mechanism.
FIG. 17 is a view showing a metal melting and heating apparatus having still another opening / closing mechanism.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a metal melting and heating apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,200,301,500-503,600 ... Metal melting and heating apparatus
2 ... Melting heating section
3 ... Container
3a ... accommodating part
3d ... Opening
3e ... Bottom end
10 ... Induction heating coil
22 ... Lid
23 ... Cylinder device
51 ... Material supply mechanism
60 ... Die casting machine
70 ... Sleeve
601 ... Contact member
602 ... Elastic member
603 ... Flange member
604 ... cylindrical member
605 ... Holding member
610 ... Actuator
M ... Metal material
ML ... molten metal
Claims (8)
底部に第1開口を有し、金属材料を収容する収容容器と、
前記第1開口を閉塞する蓋と、
前記蓋を前記収容容器に対して移動させ、前記第1開口を開閉する駆動手段と、
前記収容容器内の金属材料への電流の誘導により当該金属材料を加熱する誘導加熱用コイルとを有し、
前記蓋は、
前記第1開口の閉塞時に前記収容容器の下端面に当接する端面に前記第1開口に連通する第2開口が形成され、当該第2開口が前記収容容器に当接する側ほど縮径するように内周面に第1テーパ面が形成された筒状部材と、
前記第2開口に嵌合する板状に形成され、外周面に前記第1テーパ面に対向して当接する第2テーパ面が形成され、前記第1開口の閉塞時に前記第1開口及び前記第2開口を介して前記収容容器内へ露出して前記金属材料を下方から支持する接触部材と、
前記第1開口の閉塞時に前記接触部材を下方から支持する弾性部材と、
前記第1開口の閉塞時に前記弾性部材及び前記筒状部材を下方から支持する支持部材と
を有する金属溶解加熱装置。A metal melting heating apparatus for heating and melting a solid metal material or heating a melted metal material,
A container having a first opening at the bottom and containing a metal material;
A lid that closes the first opening;
Driving means for moving the lid with respect to the container and opening and closing the first opening;
An induction heating coil for heating the metal material by induction of a current to the metal material in the container;
The lid,
A second opening communicating with the first opening is formed on an end surface that contacts the lower end surface of the storage container when the first opening is closed, and the diameter of the second opening is reduced toward the side that contacts the storage container. A cylindrical member having a first tapered surface formed on the inner peripheral surface;
A second tapered surface is formed on the outer peripheral surface so as to be in contact with the first tapered surface so as to be opposed to the first tapered surface. When the first opening is closed, the first opening and the first opening are formed. A contact member that is exposed into the receiving container through two openings and supports the metal material from below;
An elastic member that supports the contact member from below when the first opening is closed;
A support member for supporting the elastic member and the cylindrical member from below when the first opening is closed;
A metal melting and heating apparatus.
請求項1に記載の金属溶解加熱装置。The metal dissolution heating apparatus according to claim 1.
前記筒状部材は、前記第1開口の閉塞時に前記第2開口側の部分が前記誘導加熱用コイルの下端側部分に挿入可能な大きさに形成され、The cylindrical member is formed in such a size that a portion on the second opening side can be inserted into a lower end side portion of the induction heating coil when the first opening is closed,
前記駆動手段は、水平な軸回りに前記蓋を旋回させて前記第1開口を開閉するThe drive means opens and closes the first opening by turning the lid around a horizontal axis.
請求項1又は2に記載の金属溶解加熱装置。The metal dissolution heating apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属溶解加熱装置。 Before SL contact member, metal melting heating apparatus according to claim 1, which is an insulator.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属溶解加熱装置。The contact member is a metal dissolution heating apparatus according to claim 1 is the thickness of 3 to 8 mm.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属溶解加熱装置。The metal melting heating apparatus according to claim 1, wherein a material for forming the contact member is any one of silicon nitride, ceramic, sialon, boron nitride, and aluminum titanate.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属溶解加熱装置。The first opening, the metal dissolution heating apparatus according to claim 1 which is disposed in a position for supplying the molten metal to the hot water outlet of the casting apparatus.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属溶解加熱装置。Metal melting heating apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a metal material feeding means for feeding the metal material in the container.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127182A JP3987374B2 (en) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Metal melting heating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127182A JP3987374B2 (en) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Metal melting heating device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003320445A JP2003320445A (en) | 2003-11-11 |
JP3987374B2 true JP3987374B2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=29541369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002127182A Expired - Lifetime JP3987374B2 (en) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | Metal melting heating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3987374B2 (en) |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002127182A patent/JP3987374B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003320445A (en) | 2003-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2731787B2 (en) | Induction heating apparatus and method | |
EP2207638B1 (en) | Semi-liquid metal processing and sensing device and method of using same | |
JP3987373B2 (en) | Metal melting heating device | |
GB2040196A (en) | Hot chamber diecasting | |
US6308767B1 (en) | Liquid metal bath furnace and casting method | |
EP1983285B1 (en) | Channel Electric Inductor Assembly | |
KR20160038004A (en) | Forming a metal component | |
JP2004507361A (en) | Method and apparatus for on-demand production of semi-solid material for casting | |
JP3987374B2 (en) | Metal melting heating device | |
US9574826B2 (en) | Crucible and dual frequency control method for semi-liquid metal processing | |
JP6820185B2 (en) | Dissolution supply device for metal materials and decompression casting device using it | |
JP2003320447A (en) | Apparatus for heating and melting metal | |
JP2004060946A (en) | Waste melting apparatus and waste melting method | |
JP4139868B2 (en) | High pressure casting method and die casting apparatus for refractory metal | |
JP2016107333A (en) | Nonferrous metal melting furnace, nonferrous metal melting method and nonferrous metal melting equipment | |
JP4268834B2 (en) | Molten metal feeder | |
KR930004477B1 (en) | Induction melting of metals without a crucible | |
JPH08117947A (en) | Method for heating and transporting half molten metal | |
JP3563041B2 (en) | Miscellaneous solid waste volume reduction method and high-frequency induction furnace for melting miscellaneous solid waste | |
JP3974815B2 (en) | Casting apparatus, molten metal supply apparatus, and molten metal supply method | |
JPH05309470A (en) | Low pressure casting apparatus | |
JPH11104804A (en) | Method for adjusting material | |
JP4086506B2 (en) | Preform pressure casting method, preform pressure casting apparatus | |
JP2826863B2 (en) | Rapid melting method and equipment for aluminum ingot by supplying cold material | |
JP5042672B2 (en) | Hollow member and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050411 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070112 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070626 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3987374 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110720 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120720 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130720 Year of fee payment: 6 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |