JP5996038B1 - 炉底酸化物排除機能付溶解保持炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 アルミニウム鋳物を製造する時に使用される溶解保持炉に於いて溶解時生成されるアルミニウム酸化物が溶解保持炉から給湯先の鋳造機にそのまま給湯されるという課題が有った。【解決手段】 溶解時生成されるアルミニウム酸化物のような酸化物を間接加熱で低減し、酸化物を低減した溶湯を静かに溶解保持炉内に滴下して、フィルターを用いずに滴下する炉底に適切な勾配と適切な高さのへの字配置の土手部の溶湯の自然な流れによって酸化物を下り勾配の最下部の滓溜め用トレイを設けて綺麗な溶湯を炉蓋中央の汲み上げ口から取り出せる溶解保持炉を提供する。【選択図】 図３

Description

本発明は、炉底酸化物排除機能付溶解保持炉に関する。

アルミニウム鋳物を製造する方式として、０．５気圧程度の比較的低い圧力で鋳型に設けたキャビティに下方からアルミニウム溶湯を充填し、所望の形に成形し、上型と下型に分離して脱型する方式の低圧アルミニウム鋳造装置や鋳型上部の湯口から溶湯を注いで溶湯凝固後金型を左右に分離して脱型する重力鋳造装置等が知られている。これらの鋳造装置において重要なのは、保持炉内の溶湯の清浄度であり、水素ガスや酸化物を多く含んだ溶湯では、良い鋳造品ができない。アルミニウム溶湯中の水素は、凝固時に水素溶解度が急に減少する為に鋳物に気泡となって現れ、酸化物は鋳物中に介在物として現れ、いずれも鋳物の機械的強度を著しく低下させる。

特許文献１には、溶融金属中のガス気泡をより細かく分断し、不純物をこの気泡に取り込んで除去することが記載されている。

特許文献２には、加熱バーナーの排熱を利用して金属を予熱しながら直接的に金属を加熱して溶解する熱効率良い溶解炉が記載されている。しかし、湯の清浄度をいかに確保するかが記載されていない。

特許第３２４１５２３号公報 特開２０１２−８８０２７号公報

特許文献１に記載されている方法ではアルミニウム地金の溶解中に生成されるアルミニウム酸化物のような酸化物を除去することが出来ない。

特許文献２には、加熱バーナーの排熱で地金を予熱しながら直接的に加熱して地金を溶解する熱効率の良い溶解炉が記載されているが、金属溶解炉にあっては、地金や鋳塊等の溶解材料を直接加熱しているので、直接加熱に伴って生成された生成物が溶湯に混在することになって製品の高い品質保持を困難にする恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みアルミニウム材料を坩堝に投入して間接加熱を行い、間接化熱といえども坩堝の筒厚さを薄くし熱伝導率の良い坩堝材を用いて熱交換効率を向上させて、直火による酸化物の発生を極力おさえて溶解した溶湯を保持炉へ静かに供給し、且つ取り扱いを簡便にする溶解炉を備え、その溶解炉に連なる保持炉内部においてはアルミニウム溶解時に生成されるアルミニウム酸化物を含む酸化物を効果的に除去して、アルミニウム鋳物に混入することのないような溶解保持炉を提供することを目的とする。

本発明は、アルミニウムの溶解保持炉において、
供給されたアルミニウムインゴット（地金）を間接加熱するガスバーナーが設けられ、供給されたアルミニウムインゴットをガスバーナーで間接加熱溶解して形成されたアルミニウム溶湯を保持炉側に供給するアルミニウム溶解供給装置が設けられ、
該アルミニウム溶解供給装置は、ホルダー孔を備えたホルダーと、ホルダー孔に空隙を形成し装着されるマグカップ状坩堝が装填され、そのマグカップ状坩堝には該空隙内に向けて突出する突起部と底部に保持炉に連通する連通孔を有し、該空隙に火焔が導入され、供給されたアルミニウムインゴットを加熱し溶解してアルミニウムの溶融状態を形成し、
アルミニウムの溶解保持炉の炉底は、アルミニウム溶融供給装置側を上流側とし、反対側を下流側として上流側から下流側に向けて下り傾斜する傾斜面とし、炉蓋中央の溶湯汲み出し口の炉底傾斜面に、上流側から下流側に向けて漸次Ｖ字型に広がり、傾斜面からの高さが５０ｍｍ以上で１００ｍｍ未満の高さを持つ土手が設けられたことを
特徴とする溶解保持炉を提供する。

本発明は、上述された溶解保持炉において、土手の高さが、への字形をなし、上流側先端部が最も高く、電磁ポンプの吸い込み口に向けて次第に低く形成されることを特徴とする溶解保持炉を提供する。

本発明によれば、炉壁から５０ｍｍ〜１００ｍｍの間の溶湯には、酸化物が多く存在するので、それを避けるための土手を効果的に配置して、更に適切な勾配で最下部の炉底に酸化物を溜めることが出来る。本発明を利用した溶解保持炉に浸漬型電磁ポンプを取り付けた場合を主に説明をするが、本発明は浸漬型電磁ポンプを付けずに炉蓋中央の開口部を溶湯汲み出し口として、その溶湯汲み出し口からラドルで湯を汲み上げて鋳型に注入する重力鋳造に利用することもできる。

このように、炉蓋中央の溶湯汲み出し口に取り付けられた浸漬型電磁ポンプの吸い込み口近傍の炉底傾斜面の上流側傾斜面に、上流側から下流側の電磁ポンプの吸い込み口に向けてこの吸い込み口口径以上の外側にＶ字型に漸次広がりを持つ土手が設けられたことで、アルミニウム溶解時に生成される溶湯中のアルミニウム酸化物を主に含む酸化物を効果的に偏流させて、アルミニウム鋳造物に混入することのないようにすることが出来る。

本発明の実施例である溶解保持炉１を備えた低圧アルミニウム鋳造装置の形態を示す図。 アルミニウム溶解供給装置の詳細な形態を示す図。 酸化物の流れ方向調整手段の形態並びに溶湯供給手段３との関係を示す図。 溶湯供給手段の詳細を示す図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例である溶解保持炉１を備えた低圧アルミニウム鋳造装置の形態を示す図である。

図１において、低圧アルミニウム鋳造装置１００は、溶解保持炉１と鋳造装置２と鋳型に溶湯を供給する溶湯供給手段（溶湯供給装置）３とから構成される。

溶解保持炉１は、内部に溶解したアルミニウム溶湯を保持して保持炉として機能する溶湯室１２が形成された溶解保持炉本体１１、溶解保持炉本体１１の上面を覆うメンテナンス蓋１３から形成される。溶解保持炉本体１１は、セラミックス材で形成される。メンテナンス蓋１３は、溶解保持炉本体１１の上面に載置される鋼製の下板１４、その上側に設けられる断熱材部１６および最上部に設けられる上板１５から構成され、メンテナンス蓋１３の中央部に大きな貫通穴１７が形成される。メンテナンス蓋１３を開放すると溶解保持炉内をメンテナンス操作することができる。この場合のメンテナンスとは、溶解保持炉底面に溜まったり、側面に付着したりする酸化物を除去するなどの操作をさす。メンテナンス蓋１３の下面には巻回したヒーター４を設置しておくことができる。

溶解保持炉１には、側方上部に排ガスを排出させるためのセラミックス製の煙突２１が設置される。煙突内に記した矢印は、排煙方向を示す。煙突２１の下端部に、アルミニウム溶解供給装置２０が設けられる。アルミニウム溶解供給装置２０は、投入されたアルミニウムインゴットを加熱して溶解して溶融状態のアルミニウム溶湯を形成し、アルミニウム溶湯を溶解保持炉内に供給する。この実施例では、アルミニウムは溶解された状態でも同一の物質を指している。

溶解保持炉底面は、アルミニウム溶解供給装置側から反対側に向けて下り勾配の傾斜面とする。溶解保持炉底面は、図示するように溶湯室１２の底面をいう。本実施例の場合、溶解保持炉底面である傾斜面は、図において右下向き傾斜面３１および左下向き傾斜面３２からなり、右下向き傾斜面３１は、急激勾配面３３およびなだらかな勾配の面３４から形成され、急激勾配面３３は、アルミニウム溶解供給装置２０の溶湯出口側に合わせて、直下に設けられる。急激勾配面３３にすることで、アルミニウム溶解供給装置２０から出る溶湯が炉底での湯流れを作り溶湯に含まれる酸化物を炉の最下部に集まりやすくことが出来る。なだらかな勾配の面３４の勾配は、酸化物を舞い上げず落として行く為の物であり、図で右方に向けて下がる傾斜角度を１３度以内とし湯流れがほとんど止まる３度以上とする。勾配面におけるアルミニウム酸化物落下を促進するには、７度以上が望ましいが１３度以上にすると流れが速すぎて酸化物が舞い上がってしまう。右下向き傾斜面３１および左下向き傾斜面３２の接続部に窪んだトレイ（溜め）３５が形成される。本実施例では、右下向き傾斜面３１が２段の腰折れ形状とされているがこの形状に限定されない。左下向き傾斜面３２がトレイ３５に直結した状態で形成されることによって、トレイ３５に溜った酸化物を鋼鉄製熊手等によって炉外に排出する作業が簡素化され、効率のよい操作がなされることになる。

アルミニウム溶解供給装置２０で形成されたアルミニウム溶湯は、急激勾配面３３からなだらかな勾配の面３４に沿って流下する。ここで、５は流下したアルミニウム溶湯の湯面である。

図２は、アルミニウム溶解供給装置２０の詳細な形態を示す図である。図２（ａ）は、基本形態を示し、図２（ｂ）は、変形例を示す。

図２において、アルミニウム溶解供給装置２０は、ガスバーナー式アルミニウム溶解手段として機能し、セラミックス製でほぼケース状をなすホルダー２２、マグカップ状坩堝２３および加熱用のガスバーナー２４から構成される。

マグカップ状坩堝２３は、マグカップ状をなし、製作が容易であり、一つの独立体として形成され、典型的には熱伝導の優れ且つ溶湯や酸化物が付着しにくい黒鉛または窒化ホウ素（BN）を主体材料として構成される。一つの独立体として形成されるので、坩堝筒体の厚みを薄いものにすると、熱交換効率を向上させることが出来る。また、独立体であるので、使用するに当たっては、これを適宜加熱部に組み込み、所定の使用後に簡便に取り外すことができるし、メンテナンスにも便利である。

ホルダー２２には、上下方向に形成されたホルダー孔２５が形成される。ホルダー孔２５は、丸形状部に形成され、マグカップ状坩堝２３を収納することが出来る。本実施例の場合、ホルダー２２は、２つ併設されている。

ホルダー２２の側方面（図では手前側面）には、ホルダー孔２５と連通して火焔導入孔２６が形成される。

ホルダー２２に設けたホルダー孔２５には、セラミックス製のマグカップ状坩堝２３が装着され、保持される。マグカップ状坩堝２３は、内部空洞で、上面の空いた円形状部２７と上部において突出した形状の突起部２８と下端面に形成されたアルミニウム溶湯の導出口３０から形成される。突起部２８は、本例の場合、３つ形成してあるが、その数は、３つに限定されない。

マグカップ状坩堝２３をホルダー孔２５に装着した時に、マグカップ状坩堝の外表面とホルダー孔２５の内面との間には空隙２９が形成される。図では、装着状態が左側に、装着前が右側に示してあり、ホルダー孔２５の外周部が空隙２９となる。
マグカップ状坩堝２３がホルダー孔２５に装着されると、突起部２８は、ホルダー孔２５の内面に接触し、係合が形成される。係合されることで、マグカップ状坩堝２３は、ホルダー孔２５内に装着される。この装着によって、マグカップ状坩堝２３の外面とホルダー孔２５の内面との間には、空隙ができ、火焔の通過する空隙通路が形成される。マグカップ状坩堝２３とホルダー孔２５との係合は緩いものであり、マグカップ状坩堝２３は、ホルダー孔２５内を回転可能である。
ガスバーナー２４からの火焔が、火焔導入孔２６から空隙通路の下方部に導入される。火焔は、空隙流路の下端部から上端部へと流過する。火焔が空隙２９を流過する形態であるので、火焔が直接アルミニウムインゴットに接触することがない。間接加熱で、投入されたアルミニウムインゴット４１を効率的に溶解する。火焔が火焔導入孔２６に導入される形態とは、ガスバーナーの先端部が火焔導入孔２６に入り込む形態ばかりでなく、火焔のみが火焔導入孔２６に導入される形態の双方を含む。

このように形成されたホルダー孔２５は、ホルダー２２内に並列して２セット設けられ、これに伴ってマグカップ状坩堝２３も２セット準備される。ガスバーナー２４は、１セット設置されればよい。

並列された２セットの内、図示の左側のホルダー孔２５が煙突２１に合うように配置されている。

ホルダー２２は、マグカップ状坩堝２３を装着した状態で、図の矢印で示すように左右移動可能である。

ホルダー２２を左方向に移動すると、左側のホルダー孔２５は、煙突２１との芯が外され、外部に露出される。この状態になると、ホルダー孔２５に装着されたマグカップ状坩堝２３の上方から小形のアルミニウムインゴット４１をインゴット投入装置４２によって投入可能とされる。アルミニウムインゴット４１がマグカップ状坩堝２３に所定量投入されるとホルダー２２は元の位置に復帰される。右側のホルダー孔についても同様に操作され、並列したセットを設けることでより連続した運転が可能になる。

ホルダー２２が元に位置に復帰されると、ガスバーナー２４から火焔が上述したようにして空隙２９に導入される。導入された火焔は、空隙内を空隙２９に沿って上方に流れ、その間に熱を内部のマグカップ状坩堝２３に伝える。マグカップ状坩堝２３に熱を伝達した排ガスは煙突２１から排出される。マグカップ状坩堝内のアルミニウムインゴット４１は、加熱され溶解され、導出口３０から溶解炉１へと導出される。左側のマグカップ状坩堝２３についての溶解が終了すると、ホルダー２２の移動操作がなされ、右側のホルダー孔が煙突の芯に合され火焔が右側のマグカップ状坩堝２３に当たり溶解が終了すると、右側のマグカップ状坩堝について移動操作がなされ、連続してのアルミニウムインゴットの溶解がなされる。

上述した例では、図２に示すようにマグカップ状坩堝の外面を円滑面で形成しているが、この例に限定されず、例えば図２（ｂ）に示すように、外面に上方に向けて巻回するようにした一条のあるいは複状の低い高さの突起９９を設けるようにしてもよく、燃焼ガスが流れやすく、熱交換効率が向上する形態とすることができる。

このようにマグカップ状坩堝２３を用いてのアルミニウムインゴット４１の加熱、溶解によれば、アルミニウムインゴット４１の加熱、溶解がマグカップ状坩堝２３を介して間接的に行われることになって、直接的に加熱、溶解したアルミニウムのように、火焔に含まれる水分が直接アルミニウムと反応しあるいは燃料のCH₄、C₂H₈等が燃焼時にアルミニウムと反応してアルミニウム中に水素が取り込まれて、鋳造後製品に巣となって現れことによる強度低下の、危険性を予め取り除くことができることになる。

このようにして水素のアルミニウム溶湯中への溶け込みが防止され、また火焔による直接加熱、溶解に起因して生成されるアルミニウム酸化物やアルミニウムを主体とする酸化物の量を軽減することができる。しかしながら、アルミニウム酸化物を主体する酸化物の量を軽減しても、完全になくすことは出来ない。また、酸化物は、溶解保持炉の炉面から入る水分や酸素等の結合によっても生じる。

本実施例のアルミニウムを溶融し保持する溶解保持炉は、供給されたアルミニウムインゴットを間接加熱するガスバーナーが設けられ、ガスバーナーによる間接加熱でアルミニウム溶湯を形成し、そのアルミニウム溶湯を保持炉内に供給するアルミニウム溶解供給装置が設けられる。該アルミニウム溶解供給装置がホルダー孔を備えたホルダーとホルダー孔に空隙を設けて装着されるマグカップ状坩堝とを備え、そのマグカップ状坩堝には該空隙に向けて突出する突起部が形成され、底部に溶解保持炉に連通する連通孔を有し、該空隙に火焔を導入して直火による酸化物生成や水素取り込みを無くし、供給されたアルミニウムインゴットを加熱溶解してアルミニウム溶湯を形成する。この溶湯は、マグカップ状坩堝底部の連通口から静かに溶解保持炉に滴下する。

上述された溶解保持炉のアルミニウム溶解供給装置のホルダーには、並行配置の一対のマグカップ状坩堝がホルダー孔に装着されてホルダー孔との空隙が火焔流路の加熱部として形成され、ホルダーは水平方向に平行移動可能で、いずれか一方の加熱部に火焔が導入されることを特徴とする溶解保持炉を提供する。

加熱によって生成された酸化物は、溶解炉にアルミニウム溶湯に混在して流過する。このアルミニウム溶湯に混在して流過した酸化物は、流れ方向調整手段によって溶湯供給手段３の溶湯供給管８３（図４参照）に吸い込まれることが防止される。以下、詳細に説明する。

溶解保持炉１は、溶解保持炉底面３１が、アルミニウム溶解供給装置２０側から反対側に向けて傾斜する傾斜面３３、３４とし、この傾斜面に沿って流れる酸化物を含んだアルミニウム溶湯が電磁ポンプの吸い込み口８９方向に向かう途中で、その流れを電磁ポンプの吸い込み口８９方向から偏向させる流れ方向調整手段５０、およびこの酸化物を含んだアルミニウム溶湯が行きつく先で最も深い位置の炉底に、傾斜面を流れた酸化物を収納するトレイ３５が設けられた構造となっている。

図３は、酸化物の流れ方向調整手段の形態並びに溶湯供給手段３との関係を示す図である。

図３において、酸化物の流れ方向調整手段５０は、炉底傾斜面に対して“へ”の字状をなし（図１参照）、溶湯供給手段の電磁ポンプの吸い込み口８９（図１参照）の口径以上の位置に土手５１が形成される。土手５１は、図に示す例では、全体に亘って同一高さ（図１参照）に形成されているが、傾斜面上部に位置する土手Ｔが高く形成され、傾斜面下部の端部に行くほどその高さが低いものとされてもよい。傾斜面上部に位置する土手部Ｔは、電磁ポンプの吸い込み口８９（図１）の最上流端Ｄから流れ方向上流側に向けて引かれた一点鎖線Ｓ上に位置される。酸化物が乗り越えないために土手５１の高さは、傾斜面から見て電磁ポンプの吸い込み口８９の入口の位置Ｅより高く図１のように横から見て電磁ポンプの吸い込み口８９が隠れるように配置されるのが良い。若干高ければよい。若干とは、数ｃｍである。土手５１の起立方向は、酸化物が乗り越えないために前部が底面から直角方向から重力と同じ垂直方向になるようにすることが望ましい。この土手５１は、溶解保持炉本体１１を成形するときに一体的に成形される。また、土手５１のＴ部から下流方向両側に伸びる土手部の角度は、６０度以内とするのがよい。６０度以上にすると流れが悪く遅くなる。角度を狭まることで流れて抵抗を少なくすることが出来るが、小さくするに従って土手中央部を前方に設けなければならないことになる。

土手５１は、溶解保持炉本体１１に一体成形され、溶解保持炉底面から突出した形状となる。本例にあっては、土手５１を形成する各側面は平面状としてあるが、曲面であってもよいし、平面と曲面を組み合わせてものであってもよい。電磁ポンプ保護胴８２と同一曲率の曲面であってもよい。

土手５１は、Ｔ部から中央部へ延びる稜線がアルミニウム溶解供給装置２０から見て外方にＶ字型に拡がった形態とされる。土手の最外端９２、９３は、Ｔ部から出発し横からみて電磁ポンプ保護胴８２の最上流端Ｄを越え電磁ポンプ保護胴８２の直径Ｌの距離までの最下流端（図１参照）まで延在していることが望ましい。 電磁ポンプ保護胴８２の横面に位置するようにしても効果がある。アルミニウム合金の種類によっては酸化物の出来方や比重が異なり、酸化物５２を土手５０によって十分に偏向させている場合、下流点まで延在させなくてもよい。

このように、電磁ポンプの吸い込み口８９の上流側に位置する傾斜面に、上流側から下流側に向けて漸次広がり、傾斜面からの高さが電磁ポンプの吸い込み口位置以上の高さを持つ土手が酸化物の流れ方向調整装置として設けられる。この土手５１の高さは、典型的には、電磁ポンプの吸い込み口に向けてこの吸い込み口以上の高さを維持しながら“へ”の字状に漸次低くなってゆくのもよい。この状態が、土手の最外端９２、９３を通り、線Ｓに平行な線Ｒまで維持される。土手５１は、階段状に数段に分けて設置されてもいいし、分割型にして全体で一つの形態が形成されるようにしてもよい。

電磁ポンプの吸い込み口の上流側に位置する傾斜面から、電磁ポンプの吸い込み口に近接して、上流側から下流側に向けて漸次広がり、傾斜面からの高さが電磁ポンプの吸い込み口位置以上の高さを持つ土手が設けられたことで、アルミニウム鋳造物を製造する時に混入されるアルミニウム酸化物を主体とする酸化物５２を、溶湯中の酸化物の流れを利用して機械的に効果的に偏向させ、アルミニウム鋳造物に混入することのないようにすることが出来る。

以上の実施例では、浸漬型電磁ポンプに応用した例を示したが、他の形式の電磁ポンプや機械式のポンプでも吸い込み口が同じような位置に設置されれば、溶湯中の酸化物を吸い込むことはなく、本案は酸化物吸い込みを防止することができる。更に、浸漬型電磁ポンプを設けず、浸漬型電磁ポンプの保護胴の位置に存在する溶湯をラドルで掬い上げて金型に給湯する場合でも、本特許案は酸化物混入防止に有効に働く。ただし、ラドルは溶湯表面の酸化物を掬い上げてしまうので、あくまでも溶湯中に吸い口があるものだけが酸化物混入を確実に低減できる。

このように、本実施例によれば、溶解保持炉の底面は、アルミニウム溶融供給装置側を上流側とし、反対側を下流側として上流側から下流側に向けて下り傾斜する傾斜面とし、炉蓋中央の溶湯汲み出し口の炉底傾斜面に、上流側から下流側に向けて漸次広がり、傾斜面からの高さが５０ｍｍ以上で１００ｍｍ未満の高さを持つ土手が設けられる溶解保持炉が提供される。

炉壁から５０ｍｍ〜１００ｍｍの間の溶湯には、酸化物が多く存在するので、それを避けるために土手をもうけ、更に適切な勾配で最下部の炉底に酸化物を溜めることが出来る。

また、本実施例によれば、上述された溶解保持炉の底面の土手は、への字形をなし、上流側先端部が最も高く、次第に低く形成される溶解保持炉が提供される。

図２に示されるアルミニウム溶解供給装置２０との関係で、土手は、上流側に設けられたホルダーのホルダー孔とホルダー孔に設置されたマグカップ状坩堝によって形成された空隙を加熱空間とした酸化物生成低減手段と組み合わされた本案は、酸化物が電磁ポンプで吸引駆動されることを回避することに有効となる。

このような土手５１を備えた酸化物の流れ方向調整手段５０は、傾斜面に沿って流れるアルミニウム溶湯の電磁ポンプの吸い込み口８９方向に向かう流れを途中で電磁ポンプの吸い込み口８９方向から電磁ポンプの吸い込み口８９口径以上に偏向させる。流れの偏向で流路を変更させられた酸化物は、傾斜面３４を流下してトレイ３５に収集される。トレイに収集された酸化物は、掻き出しに最適な傾斜面３２を利用してメンテナンス時に外部に取り出される。

溶解保持炉１は、油圧昇降兼移動装置５９によって矢印５６の方向に昇降可能とされる。また、溶解保持炉１は、油圧昇降兼移動装置５９によって矢印方向５７、すなわち水平方向に移動可能とされる。油圧昇降兼移動装置５９には、公知の通常形態のものを使用すればよい。

このように、溶解保持炉は、溶解保持炉底面が、アルミニウム溶解供給装置側から反対側に向けて下り傾斜する傾斜面とされ、傾斜面の途中に、酸化物を含んで傾斜面に沿って流れるアルミニウム溶湯の汲み上げ方向に向かう流れを汲み上げ方向から偏向させる酸化物流れ方向調整手段、およびアルミニウム溶解供給装置側の反対側に、傾斜面を流れ落ちたアルミニウム酸化物を収納するトレイが設けられる。

溶解保持炉底面は、溶融アルミニウム供給装置側を上流側とし、反対側を下流側として上流側から下流側に向けて傾斜する傾斜面を持ち、電磁ポンプの吸い込み口の上流側に位置する傾斜面に、酸化物流れ方向調整手段の典型的例として、上流側から下流側に向けて漸次広がり、傾斜面からの高さが電磁ポンプの吸い込み口位置以上の高さを持つ土手が設けられる。

図１において、鋳型装置２は、上型６１と下型６２とからなる鋳型６０を備えて成り、鋳型６０の中にキャビティ（図示せず）が形成される。この下型６２に設けたキャビティに通じる溶湯アルミニウムを導入する導入口からアルミニウム溶融金属をキャビティに充填して鋳造品を成型した後、脱型機構によって上型６１と下型６２とに分離される。このように下からアルミニウム溶融金属を低圧で金型のキャビティに注入し上型と下型とに分離して脱型する方式は、低圧アルミニウム鋳造と呼ばれている。上型６１は、連結手段によってスライド板６５に連結保持されており、スライド板６５の昇降に伴って上型６１も昇降する。この上型６１が下降し、下型６２と重ね合わされると鋳型６０にキャビティが形成される。この逆に鋳型６０が閉じた状態から上型６１が上昇し、上型６１が下型６２から離れると上型６１と下型６２が分離し、キャビティ（鋳物空間）ではなくなり凹みのある上下型に戻る。上型６１が上昇した時、ピンユニット６３の押しピン６６の先端がキャビティの中に入り込んで、成型された鋳造物を上型６１から分離する。鋳型６０のこの操作機構はよく知られている。

ピストン・シリンダー機構７０が備えられ、横連結部材７１、縦連結部材７２さらに他の横連結部材７３に連結される。横連結部材７３は、所定位置以下には下がらないようにストッパー（図示なし）が付いているが、縦連結部材７２上を上下にスライドできるように成っている。この縦連結部材７２の下部に固定足５５が付いて床上に固定されている。

他の横連結部材７３は、取付機構７４を介して中央部の貫通孔１７を塞ぐ保持板７５に連結される。保持板７５は、固定されることなく貫通孔１７を塞ぐように載置され、電磁ポンプ保護胴８２を保持する。取付機構７４は、２組以上のばね機構７６から構成され、常に保持板７５を上方に押し上げる。保持板７５は上板１６上に密着される。

図４は、溶湯供給手段３の電磁ポンプ８１の一部詳細を示す図である。

図４において、溶湯供給手段３は、電磁ポンプ８１および電磁ポンプ８１を保持する電磁ポンプ保護胴８２を備え、電磁ポンプ保護胴８２の下方部が溶解保持炉内のアルミニウム溶湯８０に浸漬される。電磁ポンプ保護胴８２の下方部には、電磁ポンプの吸い込み口８９（図１）が形成される。溶湯供給管８３の上方部にノズルが形成される。この電磁ポンプは、浸漬型電磁ポンプと呼ばれる。

溶湯供給手段３は、電磁ポンプ８１の内部の溶湯供給管８３に筒状のコア保護管８６が設けられ内部には鉄製コア（図示せず）が装填され、コア保護管８６の下端部が溶湯供給管８３に係合され、固定（図示せず）される。溶湯供給管８３の内部にセラミックス製のコア保護管８６が中心に位置するように配設され、コア保護管内に鉄製コア（図示せず）が中心に位置するようにして保持され、溶湯供給管８３とコア保護管８６との間に形成される環状流路を、アルミニウム溶湯が流れる。溶湯供給管８３外側には、巻回したコイルヒーター（図示せず）によって加熱され、アルミニウム溶湯の凝固が防止される。

電磁ポンプ８１は、ヨーク８４にコイル８５を巻回した三相交流駆動型の誘導電磁ポンプとして構成され、給湯誘導子として作動し、溶湯供給管８３内の環状流路の溶融アルミニウムを適当な高さ（レベル）に維持保持し且つ金型のキャビティに充填することができる。

電磁ポンプ８１の溶湯の吸い込み駆動は、土手５０の下流側に形成されるアルミニウム酸化物の無い溶湯の淀み部からなされる。

図１において、溶湯供給管８３の上端に、上述したキャビティに通じる導入口に合わさるように形成された溶湯供給口を持ったマウスピース９０が設けられ、このマウスピース９０の上下には下型６２と溶湯供給管８３とのそれぞれの間に断熱性パッキン（図示なし）を挿入し熱絶縁している。マウスピース９０には、溶融アルミニウムが付着しにくいセラミックス例えばボロンナイトライド（BNと呼ばれている）製のセラミックスを使用する。溶融アルミニウムが付着しなければどのようなセラミックスでも構わず、チタン酸アルミニウムでも良い。チタン酸アルミニウムと同様にボロンナイトライドは、アルミニウム溶湯と反応せず、潤滑性にすぐれ、酸化物が付着し蓄積することを防止するのに有効である。チタン酸アルミニウムやボロンナイトライド製セラミックスの外面に巻回されたコイルヒーター(図示せず)が設置され、溶湯の凝固を防止している。

溶湯供給管８３の上方部のノズル周りには、ノズル内のアルミニウム溶湯のレベルを検出するレベルセンサ９１が設置される。このレベルセンサ９１は、ノズル内のアルミニウム溶湯のレベルを検知し、ヨーク８４とコイル８５から構成される給湯誘導子に供給される駆動電力を調整してノズル内のアルミニウム溶湯を所定レベルに制御するのに用いられる。

電磁ポンプ８１に通電する三相交流の駆動電力を増大させると、溶融アルミニウムが溶湯供給管８３、マウスピース９０を通して鋳型装置のキャビティの中に充填され、鋳造物が成形される。

溶解保持炉１の移動について説明する。溶解保持炉１は、十字方向に移動可能とされる。

溶湯室１２からアルミニウム溶湯を空にして、油圧昇降兼移動装置５９が操作され、溶解保持炉１が下降移動される。溶解保持炉１は、その上面において加圧する２組以上のばね機構７６を備えて取付機構７４により保持板７５が固定され且つ保持板７５に電磁ポンプ８１と電磁ポンプ保護胴８２が固定された状態でメンテナンス蓋１３に密着させられているので、油圧昇降兼移動装置５９の下降操作によって下降移動され、保持板７５のメンテナンス蓋１３に対する密着係合が解除される。この状態において、鋳型装置２および溶湯供給手段３は、ピストン・シリンダー機構７０によって保持された状態にある。

油圧昇降兼移動装置５９を下降する前に、上金型６１と下金型６２を連結した後にピストン・シリンダー機構７０を操作してピストンを上昇移動させると上金型固定板６５とピストン連結部材７７が上昇し、シリンダーに連結された横連結部材７１、縦連結部材７２が固定され、横連結部材７３には縦連結部材７２が貫通しスライドする機構が付き且つ所定の位置より下には落ちないようにストッパー（図示なし）が付いているので、横連結部材７３が縦連結部材７２をスライドしながら所定量上昇して、鋳造装置２をと共に取付機構７４によって連結された保持板７５、電磁ポンプ８１、マウスピース９０を上昇させる。この上昇によって、電磁ポンプ８１を含む溶湯供給手段３が、溶解保持炉１の上面から分離された分離状態が形成される。

この状態が形成されると、溶解保持炉１を水平方向に移動することが可能になり、溶解保持炉１に敷設された油圧昇降兼移動装置５９によって水平方向に溶湯供給手段３を越えて、所定のメンテナンス場所まで移動される。

メンテナンス場所では、アルミニウム溶解供給装置２０の保守、酸化物流れ方向調整手段５０を含め傾斜面の保守、トレイ３５のメンテナンスがなされる。その他の保守がなされることもある。また、この分離状態を利用して鋳造装置２、溶湯供給手段３の保守がなされる。

メンテナンスされた溶解保持炉１は、油圧昇降兼移動装置５９によって水平方向に溶湯供給手段３を越えてまた再び元の位置に戻される。この状態で、ピストン・シリンダー機構７０の操作によって溶湯供給手段３、鋳造装置２が下降され、油圧昇降装置５５が操作され、保持板７５のメンテナンス蓋１３に対する密着係合が再び形成される。この状態が形成されれば、電磁ポンプの再起動によってアルミニウム溶湯を鋳造装置２に供給することができる。

１…溶解保持炉、２…鋳型装置、３…溶湯供給手段（溶湯供給装置）、５…溶解保持炉内湯面、１１…溶解保持炉本体、１２…溶湯室、１３…メンテナンス蓋、２０…アルミニウム溶解供給装置、２２…ホルダー、２３…マグカップ状坩堝、２４…ガスバーナー、２５…ホルダー孔、２９…空隙、３１…右傾斜面３１、３２…左傾斜面、３４…なだらかな勾配の面、３５…４１…アルミニウムインゴット、５０…酸化物の流れ方向調整手段、５１…土手、５５…固定足、５９…油圧昇降兼移動装置、６０…鋳型、６１…上型、６２…下型、７０…ピストン・シリンダー機構、７４…取付機構、７５…保持板、８０…アルミニウム溶湯、８１…電磁ポンプ、８２…電磁ポンプ保護胴、８３…溶湯供給管、８９…電磁ポンプの吸い込み口、１００…低圧アルミニウム鋳造装置。

Claims (2)

1. アルミニウムの溶解保持炉において、
   供給されたアルミニウムインゴットを間接加熱するガスバーナーが設けられ、供給されたアルミニウムインゴットをガスバーナーで間接加熱溶解して形成されたアルミニウム溶湯を供給するアルミニウム溶解供給装置が設けられ、
   該アルミニウム溶解供給装置は、ホルダー孔を備えたホルダーと、ホルダー孔に空隙を形成し装着されるマグカップ状坩堝が装填され、そのマグカップ状坩堝には該空隙内に向けて突出する突起部と底部に溶解炉に連通する連通孔を有し、該空隙に火焔が導入され、供給されたアルミニウムインゴットを加熱し溶解してアルミニウム溶融状態を形成し、
   前記溶解保持炉の底面が、アルミニウム溶融供給装置側を上流側とし、反対側を下流側として上流側から下流側に向けて下り傾斜する炉底傾斜面であり、
   該炉底傾斜面に、上流側から下流側に向けて漸次広がり、アルミニウム溶湯中の酸化物の流れを炉蓋中央の溶湯汲み出し口から偏向させる、炉底傾斜面からの高さが５０ｍｍ以上で１００ｍｍ未満の高さを持つ土手が設けられたこと
   を特徴とする溶解保持炉。
2. 請求項１に記載された溶解保持炉において、土手の高さが、への字形をなし、上流側先端部が最も高く、電磁ポンプの吸い込み口に向けて次第に低く形成されることを特徴とする溶解保持炉。

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