JP4302233B2 - ビスケット溶解分離方法およびビスケット溶解分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビスケット溶解分離方法およびビスケット溶解分離装置に関する。より詳細には、自動車の車輪を構成するアルミニウム製（アルミニウム合金製を含む。以下、同じ。）ホイールを鋳造機で製造するに際し、その鋳造機の湯口に形成される通称ビスケットと呼ばれるスクラップを溶解して、そのビスケット内に埋設されている不純物濾過用の金網と分離する溶解分離方法および溶解分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪を構成し、タイヤが取付けられる部分であるホイールは、軽量である等の理由でアルミニウム製のものが多く使用されている。このアルミニウム製のホイールＷは、図４に示すように、通常、高圧鋳造機の成形金型７内に溶融状態のアルミニウム（アルミニウム合金）を、湯口７ａから注入することによって製造される。
【０００３】
この際、成形金型７の湯口７ａには、溶融アルミニウムに含まれている塵等の不純物が金型７内へ侵入するのを防止するために金網Ｎが取付けられている。従って、ホイールＷの製造完了後、湯口７ａには金網Ｎを埋設したビスケットＢと呼ばれるスクラップが形成されて残存する。
このビスケットＢは当然ながらアルミニウム製であるので、溶融して再度ホイールＷの材料として使用することができる。しかし、このビスケットＢ内には、図５に示すように、不純物除去のための金網Ｎが埋設された状態で残っているため、アルミニウム材Ａを再使用するためにはこの金網Ｎを取除く必要がある。
【０００４】
従来、このビスケットＢのアルミニウム材Ａと金網Ｎとを分離するために、図６に示すように、ビスケットＢを反射炉８内に入れ、バーナー９の放射熱によってアルミニウム材Ａを溶解した後、アルミニウムより融点が高く、未だ原形をとどめている金網Ｎを反射炉から取り出すという手段が採られていた。また、同様に、ビスケットＢの金網Ｎが埋設されている部分を切断して、その切断部分のみを反射炉８内で、バーナー９の放射熱によってアルミニウム材Ａを溶解して金網Ｎと分離する手段も採られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術においては、反射炉内という気体中で溶解するので、その反射炉内の温度変化が比較的激しく、よって一時的に必要以上に高温となったり、また、バーナーの放射熱が直接ビスケットＢに当るといった事態も発生していた。その結果、アルミニウム材が溶解するのみでなく、必要以上の高温が金網Ｎにも作用し、金網Ｎの鉄分等が溶解されたアルミニウムに混入するといった問題が発生する。このアルミニウム材Ａは、再使用するものであるため、鉄分等のいわゆる不純物が混入していては、品質に優れたアルミニウム製のホイールＷを製造することができない。
【０００６】
また、ビスケットＢを反射炉内で溶解するという工程は厄介であるため、ホイールＷの製造ラインで溶解分離することが困難であり、よって専門業者に委託する必要があった。このことが、ホイールＷの生産性を向上させる上での大きな問題になっていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、金網の鉄分等の不純物が混入することなく、ビスケットのアルミニウム材と金網とを分離することのできるビスケット溶解分離方法およびビスケット溶解分離装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のビスケット溶解分離方法は、鋳造機の成形金型（７）の湯口（７ａ）に不純物濾過用の金網（Ｎ）を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口（７ａ）から注入することによって自動車のホイール（Ｗ）を製造する工程において、ホイール（Ｗ）製造後にその湯口（７ａ）に形成されるアルミニウム材（Ａ）中に金網（Ｎ）が埋設されたビスケット（Ｂ）を、金網（Ｎ）の融点より低温のアルミニウム溶湯（Ｈ）に浸漬し、アルミニウム材（Ａ）のみを溶解した後、金網（Ｎ）をアルミニウム溶湯（Ｈ）から取り出して、アルミニウム材（Ａ）と金網（Ｎ）とを分離してなることを特徴とする。
なお、ここで言う「アルミニウム」には、アルミニウムを主な材料とする「アルミニウム合金」を含む。
【０００９】
また、請求項２に記載のビスケット溶解分離装置は、鋳造機の成形金型（７）の湯口（７ａ）に不純物濾過用の金網（Ｎ）を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口（７ａ）から注入することによって自動車のホイール（Ｗ）を製造する工程において、ホイール（Ｗ）製造後にその湯口（７ａ）に形成されるアルミニウム材（Ａ）中に金網（Ｎ）が埋設されたビスケット（Ｂ）からアルミニウム材（Ａ）と金網（Ｎ）とを分離する装置であって、バーナー（２）で溶融状態に維持されるアルミニウム溶湯（Ｈ）を貯える貯蔵槽（１）と、その貯蔵槽（１）に連通し、金網（Ｎ）の融点より低温のアルミニウム溶湯（Ｈ）を貯える溶解槽（３）と、ビスケット（Ｂ）を収納して下降し、そのビスケット（Ｂ）を溶解槽（３）のアルミニウム溶湯（Ｈ）に浸漬し、ビスケット（Ｂ）の金網（Ｎ）を残してアルミニウム材（Ａ）が溶解した後に上昇して溶解槽（３）から離脱する、アルミニウムより融点の高い材料製の昇降かご（４）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、請求項３に記載のビスケット溶解分離装置は、鋳造機の成形金型（７）の湯口（７ａ）に不純物濾過用の金網（Ｎ）を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口（７ａ）から注入することによって自動車のホイール（Ｗ）を製造する工程において、ホイール（Ｗ）製造後にその湯口（７ａ）に形成されるアルミニウム材（Ａ）中に金網（Ｎ）が埋設されたビスケット（Ｂ）からアルミニウム材（Ａ）と金網（Ｎ）とを分離する装置であって、バーナー（２）で溶融状態に維持されるアルミニウム溶湯（Ｈ）を貯える貯蔵槽（１）と、その貯蔵槽（１）に連通し、金網（Ｎ）の融点より低温のアルミニウム溶湯（Ｈ）を貯える溶解槽（３）と、その溶解槽（３）に設けられた、アルミニウム溶湯を電磁力を利用して循環させる電磁溶湯搬送装置（Ｙ）と、ビスケット（Ｂ）を収納して下降し、そのビスケット（Ｂ）を電磁溶湯搬送装置（Ｙ）によって循環させられた溶解槽（３）のアルミニウム溶湯（Ｈ）の流れの中に浸漬し、ビスケット（Ｂ）の金網（Ｎ）を残してアルミニウム材（Ａ）が溶解した後に上昇して溶解槽（３）から離脱する、アルミニウムより融点の高い材料製の昇降かご（４）と、を備えることを特徴とする。
なお、請求項１乃至３に記載の「アルミニウム」には、アルミニウムを主な材料とする「アルミニウム合金」を含む。
【００１１】
なお、カッコ内の記号は、図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【００１２】
本発明の請求項１に記載のビスケット溶解分離方法および請求項２，３に記載のビスケットの溶解分離装置によれば、共に、ビスケットを金網の融点より低温のアルミニウム溶湯に浸漬することとしているので、ビスケットのアルミニウム材と金網とを、金網の鉄分等を溶解したアルミニウム材に混入させることなく分離することができる。
【００１３】
すなわち、ビスケットが浸漬されるアルミニウム溶湯は液状であるため、従来技術の反射炉内の気体と比較して急激な温度変化をしない。よって、適切な温度に設定されたアルミニウム溶湯にビスケットを浸漬すると、アルミニウム材のみが溶解して、金網の鉄分は溶解し難い。また、バーナーの放射熱が直接このビスケットに当ることもないので、金網がその放射熱によって大きな作用を受けるといったこともない。
従って、アルミニウム溶湯に浸漬されたビスケットは、そのアルミニウム材のみがアルミニウム溶湯によって溶解される。溶解後、金網をアルミニウム溶湯から取出すことによって、溶解後のアルミニウム材中に鉄分を混入させることなく、アルミニウム材と金網とを分離することができる。
【００１４】
また、ビスケットをアルミニウム溶湯に浸漬してアルミニウム材と金網とを分離するこの溶解分離方法及び溶解分離装置は、従来の反射炉内でバーナーによって分離する手段と比較してその実施が容易であるため、ホイールの生産ラインに加えることができる。
【００１５】
特に請求項３に記載のビスケットの溶解分離装置によれば、溶解槽に設けられた電磁溶湯搬送装置によって循環させられたアルミニウム溶湯の流れにビスケットを浸漬するので、アルミニウム材と金網との分離が素早く行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して、本発明のビスケット溶解分離方法を達成するための一手段である、本発明のビスケット溶解分離装置の実施形態について説明する。図１は、ビスケット溶解分離装置を示す縦断面図であり、図２は同装置の平面図である。
【００１７】
本発明の実施形態に係るビスケット溶解分離装置は、鋳造機の成形金型７の湯口７ａに不純物濾過用の金網Ｎを取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口７ａから注入することによって自動車のホイールＷを製造する工程において、ホイールＷ製造後にその湯口７ａに形成されるアルミニウム材中に金網Ｎが埋設されたビスケットＢからアルミニウム材Ａと金網Ｎとを分離する装置であって、貯蔵槽１、溶解槽３および昇降かご４を具備する。
【００１８】
貯蔵槽１は、稼働中は、バーナー２で常に溶融状態に維持されるアルミニウム溶湯Ｈを貯える。このバーナー２は貯蔵槽１の後壁１ｃに二つ設けられ、貯蔵槽１内のアルミニウム溶湯Ｈを直接加熱することによって、効率的に溶融状態を維持している。
【００１９】
溶解槽３は、貯蔵槽１と、両者間の隔壁１ａにアルミニウム溶湯Ｈが通過できる通路１ｂで連通しており、金網Ｎの融点より低温に保たれたアルミニウム溶湯Ｈを貯えている。溶解槽３内のアルミニウム溶湯Ｈは、貯蔵槽１内のアルミニウム溶湯Ｈと通路１ｂによって連通しているので、両槽１、３内のアルミニウム溶湯Ｈは温度変化に応じて自由に通路１ｂを通って対流する。従って、溶解槽３内のアルミニウム溶湯Ｈは、稼働中は常に溶融状態を維持することができる。
【００２０】
昇降かご４は、ビスケットＢを収納して下降し、そのビスケットＢを溶解槽３のアルミニウム溶湯Ｈに浸漬し、ビスケットＢの金網Ｎを残してアルミニウム材Ａが溶解した後に上昇して溶解槽３から離脱するものである。この昇降かご４は、アルミニウムより融点の高い材料（例えば、鉄、シリコンカーバイト、アルミナ、ファインセラミック等）で構成されているので、アルミニウム溶湯Ｈによって溶解することはない。なお、この昇降かご４は、ワイヤー５によって保持されて昇降動自在であり、また、レール６に沿って水平移動自在に設定されている。
【００２１】
なお、溶解槽３と貯蔵槽１との間には隔壁１ａが形成されているので、貯蔵層に設けられているバーナー２の放射熱が昇降かご４内のビスケットＢに直接作用することがない。よって、ビスケットＢの金網Ｎがバーナー２の放射熱によってその鉄分等を放出するといった問題は発生しない。
【００２２】
本実施形態に係るビスケット溶解分離装置は、次のように作動する。まず、昇降かご４にビスケットＢを入れる。次に、昇降かご４を吊り上げてレール６に沿って水平移動させた後、下降して溶解槽３内のアルミニウム溶湯Ｈに浸漬する。一定時間が経過してビスケットＢのアルミニウム材Ａが溶解した後、昇降かご４を引き上げて中に残存している金網Ｎを取出す。これによって、ビスケットＢのアルミニウム材Ａと金網Ｎとが確実に分離される。
【００２３】
ここで、溶解槽３内のアルミニウム溶湯Ｈは、通常、８３０℃に維持される。ちなみに、アルミニウムの融点は約６６０℃で、鉄の融点は約１５３０℃である。従って、このアルミニウム溶湯ＨによってビスケットＢのアルミニウム材Ａは溶解し、逆に金網Ｎは溶解せず原形を維持する。
また、溶解分離の対象となるビスケットＢは、通常、小径部分（図４における上端部分）が８０φ以下、太径部分（図４の下端部分）が１２０φ以下、また高さが１８０ｍｍ以下で重量が約２．０〜２．５ｋｇである。こうしたビスケットＢは、８３０℃のアルミニウム溶湯Ｈに約２０秒浸漬されることで、アルミニウム材Ａと金網Ｎとに分離することができる。
【００２４】
図３に、本発明の他の実施形態に係るビスケット溶解分離装置を示す。これは、図２に示したビスケット溶解分離装置の溶解槽３に、アルミニウム溶湯Ｈを電磁力を利用して循環させる電磁溶湯搬送装置Ｙを設けたものである。
これによれば、電磁溶湯搬送装置Ｙによって循環させられたアルミニウム溶湯Ｈの流れにビスケットＢを浸漬するので、アルミニウム材Ａと金網Ｎとの分離が素早く行われる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の請求項１および請求項２，３に記載の発明によれば、共に、ビスケットを金網Ｎの融点より低温のアルミニウム溶湯に浸漬し、アルミニウム材が溶解した後に金網をアルミニウム溶湯から取出すこととしているので、ビスケットのアルミニウム材と金網とを、金網の鉄分等をアルミニウム材に混入させることなく分離することができる。これにより、ビスケットのアルミニウム材をホイールの原料として再使用することができ、経済的である。
【００２６】
また、本発明の請求項１および請求項２，３に記載の発明によれば、共に、従来の反射炉内でバーナーによって分離する手段と比較して実施が容易であるため、ホイールの生産ラインに加えることができる。よって、生産性が向上する。
【００２７】
特に請求項３に記載のビスケットの溶解分離装置によれば、溶解槽に設けられた電磁溶湯搬送装置によって循環させられたアルミニウム溶湯の流れにビスケットを浸漬するので、アルミニウム材と金網との分離が素早く行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るビスケット溶解分離装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すビスケット溶解分離装置の平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るビスケット溶解分離装置の平面図である。
【図４】成形金型とその湯口によって成形されるホイールとビスケットを示す部分断面図である。
【図５】図４に示すビスケットの斜視図である。
【図６】従来技術の反射炉を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 貯蔵槽
１ａ 隔壁
１ｂ 通路
１ｃ 後壁
２ バーナー
３ 溶解槽
４ 昇降かご
５ ワイヤー
６ レール
７ 成形金型
７ａ 湯口
８ 反射炉
９ バーナー
Ｈ アルミニウム溶湯
Ｗ ホイール
Ｂ ビスケット
Ａ アルミニウム材
Ｎ 金網
Ｙ 電磁溶湯搬送装置

Claims (3)

1. 鋳造機の成形金型の湯口に不純物濾過用の金網を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口から注入することによって自動車のホイールを製造する工程において、ホイール製造後にその湯口に形成されるアルミニウム材中に前記金網が埋設されたビスケットを、金網の融点より低温のアルミニウム溶湯に浸漬し、アルミニウム材のみを溶解した後、金網をアルミニウム溶湯から取り出して、アルミニウム材と金網とを分離してなることを特徴とするビスケット溶解分離方法。
2. 鋳造機の成形金型の湯口に不純物濾過用の金網を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口から注入することによって自動車のホイールを製造する工程において、ホイール製造後にその湯口に形成されるアルミニウム材中に金網が埋設されたビスケットからアルミニウム材と金網とを分離する装置であって、
   バーナーで溶融状態に維持されるアルミニウム溶湯を貯える貯蔵槽と、
   前記貯蔵槽に連通し、金網の融点より低温のアルミニウム溶湯を貯える溶解槽と、
   前記ビスケットを収納して下降し、該ビスケットを前記溶解槽のアルミニウム溶湯に浸漬し、該ビスケットの金網を残してアルミニウム材が溶解した後に上昇して前記溶解槽から離脱する、アルミニウムより融点の高い材料製の昇降かごと、を備えることを特徴とするビスケット溶解分離装置。
3. 鋳造機の成形金型の湯口に不純物濾過用の金網を取付け、溶融状態のアルミニウムをその湯口から注入することによって自動車のホイールを製造する工程において、ホイール製造後にその湯口に形成されるアルミニウム材中に金網が埋設されたビスケットからアルミニウム材と金網とを分離する装置であって、
   バーナーで溶融状態に維持されるアルミニウム溶湯を貯える貯蔵槽と、
   前記貯蔵槽に連通し、金網の融点より低温のアルミニウム溶湯を貯える溶解槽と、
   該溶解槽に設けられた、アルミニウム溶湯を電磁力を利用して循環させる電磁溶湯搬送装置と、
   前記ビスケットを収納して下降し、該ビスケットを前記電磁溶湯搬送装置によって循環させられた前記溶解槽のアルミニウム溶湯の流れの中に浸漬し、該ビスケットの金網を残してアルミニウム材が溶解した後に上昇して前記溶解槽から離脱する、アルミニウムより融点の高い材料製の昇降かごと、を備えることを特徴とするビスケット溶解分離装置。

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