JP6547690B2

JP6547690B2 - ダイカスト戻し材の溶解方法

Info

Publication number: JP6547690B2
Application number: JP2016116902A
Authority: JP
Inventors: 大輔則武; 慎一鷲頭; 岡田　裕二; 裕二岡田; 雄吾堤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: JP2017222890A

Description

本発明はダイカスト戻し材の溶解方法に関する。

鋳造機から回収した戻し材（又は、返り材）を溶解させて溶湯をつくり、鋳造機に供給することが行われている。特許文献１には、マグネシウム系戻し材を溶解させて得た溶湯を減圧下に保持し、溶湯中から発生するガスと共に溶湯中の酸化物、離型剤等の異物を浮上させ、これらを分離して、マグネシウム系戻し材を清浄化し、鋳造原料として再生利用することが記載されている。

特開２０００−２２６６２２号公報

特許文献１にも記載されているように、鋳造機で溶湯を鋳込むときに、潤滑剤（例えば、プランジャーチップ潤滑剤）、離型剤などを使用するために、戻し材にもこれらが付着していることがある。そして、潤滑剤、離型剤などの異物が付着した戻し材を再生利用するためにそのまま溶解すると、これらの異物が溶湯中に溶け込み、ガス量・介在物量が増加し、大量のドロス（又は、酸化物）が生じることがある。溶湯に含まれるドロスが鋳造機に供給されてしまうと、鋳物製品に、例えば、ピンホール欠陥、焼付き欠陥、介在物欠陥などが生じて、製品不良につながる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、戻し材に付着した潤滑剤、離型剤など異物を容易に除去することができるダイカスト戻し材の溶解方法を提供することを目的とする。

本発明に係るダイカスト戻し材の溶解方法は、鋳造機から回収した戻し材を純酸素バーナにより過酸化状態で加熱して表面を燃焼させ、表面を燃焼させた戻し材を更に加熱して溶解させるものである。

本発明により、戻し材に付着した潤滑剤、離型剤などの異物を容易に除去することができるダイカスト戻し材の溶解方法を提供することができる。

実施の形態に係る鋳造装置１の部分概略構成図である。実施の形態に係る予熱機２０の概略構成を説明するための図である。実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法の効果を説明するための図である。

以下、図面を参照して本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法について説明する。
まず、本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法を行う鋳造装置について、説明する。

図１は、本実施の形態に係る鋳造装置１の部分概略構成図である。鋳造装置１を上から視たもの（平面視したもの）で、ダイカスト戻し材の溶解方法と直接関係のない部分（図１に示した部分よりも図上側に対応する部分）については、図示を省略した。
鋳造装置１は、搬送機１０、予熱機２０、溶解保持炉３０、給湯機（ラドル）４０、鋳造機（ダイカストマシン）５０などを備える。

搬送機１０は、搬送アーム（又は、ロボットハンド）１１を備えており、戻し材運搬機５が鋳造機５０から回収して経路６により運搬してきた、例えば、アルミ合金でできた戻し材３を搬送アーム１１で把持して、予熱機２０に供給する。戻し材３は、マグネシウム合金、亜鉛合金であっても良い。

予熱機２０は、戻し材３及びインゴット（又は、新材、新塊）（図示せず）に溶解前の加熱をする。このとき、予熱機２０は、純酸素バーナを用いて、過酸化状態で、戻し材及びインゴットをその溶融温度付近の約４５０℃にまで昇温させる。これにより、戻し材の表面に付着していた潤滑剤、離型剤などの異物は燃焼して、二酸化炭素（ＣＯ_２）になる。そして、加熱された戻し材３及びインゴットは、搬送アーム１１により、溶解保持炉３０に供給される。

溶解保持炉３０は、加熱された戻し材３及びインゴットを更に加熱して液中溶解させ、保持する。
給湯機４０は、溶解保持炉３０から鋳造機５０に、溶湯を供給する。
鋳造機５０は、供給された溶湯を用いて鋳造する。

次に、本実施の形態に係る戻し材３の加熱方法について、具体的に説明する。
図２は、本実施の形態に係る予熱機２０の概略構成を説明するための図である。図２（ａ）は、予熱機２０の透視断面図を示す。図２（ｂ）は、純酸素バーナ２２ａ、２２ｂの火口と戻し材３との位置関係を示す図で、図２（ａ）の矢印の方向で予熱機２０と戻し材３とを視たときの図である。

予熱機２０は、筐体２１の一方の側面に上下の２段の純酸素バーナ２２ａが設置され、他方の側面に上中下の３段の純酸素バーナ２２ｂが設置されている。そして、搬送機１０（図１参照）の搬送アーム１１が、例えば、エンジンブロックの戻し材３を純酸素バーナ２２ａ、２２ｂの間に移動させて固定し、純酸素バーナ２２ａ、２２ｂにより戻し材３を加熱する。加熱時間は短時間でも良い。

予熱機２０の固定具２３により固定された戻し材３に対して、筐体２１の一方の側面の２段４箇所のバーナが、他方の側面の３段５箇所のバーナがそれぞれ戻し材３の表裏面から効率よく戻し材３を加熱することができる。

なお、純酸素バーナ２２の配置は図２に示したものに限られず、戻し材３の大きさや形状により、適宜変更しても良い。また、戻し材３と純酸素バーナ２２ａ、２２ｂとの間隔は、例えば、４０〜５０ｍｍ程度にすれば良い。

純酸素バーナ２２は、通常の使用方法において、酸素比（一定量の燃料に対して量論比の何倍の酸素が供給されたかを表す量）を２．０〜２．３とするのが理想とされているが、本実施の形態では、純酸素バーナ２２を過酸素状態（例えば、酸素比２．３〜３．０）で使用することにより、潤滑剤などの異物をＣ０２化し、煤の発生を抑えることができる。

なお、予熱機２０は、インゴット（図示せず）も同様に固定して加熱する。予熱機２０は、戻し材３とインゴットとを同時に加熱することもできる。

また、本実施の形態においては、純酸素バーナによる加熱に代えて、電熱器による間接加熱、ＴＩＧ（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接、通電/誘導加熱などを用いることもできるが、電熱器による間接加熱では吸収率が著しく悪く非効率であること、ＴＩＧ溶接では熱エネルギーが局所的に集中するために、戻し材が部分的に溶解して酸化物を生成してしまうこと、通電/誘導加熱では戻し材の異形性から均一な加熱が困難であることに注意する必要がある。

最後に、本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法の効果について説明する。
図３は、本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法の効果を説明するための図である。横軸は、全溶湯に対する戻し材の割合、すなわち、戻し材混入率（％）を示し、縦軸は、溶湯の比重（ｇ／ｃｍ^３）を示している。また、実線は、本実施の形態に係る溶湯の比重を示し、破線は、加熱処理をしない場合、すなわち、戻し材に潤滑剤などの異物が付着したまま溶解させた溶湯の比重を示す。

図３に示すように、加熱処理をしない場合には、戻し材混入率が５％を超える前に溶湯が不良となっているが、本実施の形態に係る溶解方法では、溶湯中のガス量・介在物量を低減して、比重減を抑制することができるので、戻し材混入率が３０％を超えるまで、溶湯が良品になっている。

このように、本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法は、溶湯の品質を低下させることなく、大量の戻し材３を容易に再生利用することができる。
なお、本実施の形態に係るダイカスト戻し材の溶解方法を、ダイカスト戻し材の溶解装置、ダイカスト戻し材の清浄方法、清浄装置として構成しても良い。

以上、説明したように、本実施の形態１に係るダイカスト戻し材３の溶解方法は、鋳造機５０から回収した戻し材３を純酸素バーナ２２により過酸化状態で加熱して表面を燃焼させ、前記表面を燃焼させた戻し材３を更に加熱して溶解させるものである。

このような構成により戻し材に付着した潤滑剤、離型剤などの異物を容易に除去することができ、溶湯の品質を低下させることなく、大量の戻し材３を容易に再生利用することができる。

１鋳造装置
３戻し材
１０搬送機
１１搬送アーム
２０予熱機
２２純酸素バーナ
３０溶解保持炉
４０給湯機
５０鋳造機

Claims

ダイカスト戻し材の溶解方法であって、
鋳造機から回収した戻し材を純酸素バーナにより過酸化状態で加熱して表面を燃焼させ、前記表面を燃焼させた戻し材を更に加熱して溶解させる
ことを特徴とするダイカスト戻し材の溶解方法。