JP6656731B2 - 金属溶解装置及びこれに使用するフィルター - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金等の金属材料を溶解する金属溶解装置に関し、更に詳しくは金属溶解装置及びこれに使用するフィルターに関するものである。

ところで、この種の装置は、金属材料の溶解時に、酸化皮膜や金属間化合物等の不純物（スラグ）が発生するのを避けられない。この不純物は、溶解した金属（溶湯）の品質を低下させ、ひいては鋳造品の品質にも悪影響を与えるものである。

そこで、従来、この種の装置は、例えば特許文献１に記載されているように、坩堝にフィルター板が設けられ、このフィルター板によって、純度の高い溶湯を製造できるよう形成されていた。

しかしながら、従来装置は、フィルター板が坩堝の中を仕切るよう、坩堝の底に、単に起立状に設けられているのに過ぎなかった。
そのため、従来のこの種の装置を使用すると、フィルター板で溶湯の流れが妨げられ、溶湯の製造効率が低下し易い、という問題があった。

またこの種の問題を解消するため、例えばフィルター板の目を粗め（粗孔）にすると、溶湯の通過速度は上がるものの、濾過性能が低下し、溶湯の品質が低下するのを避けられなかった。

また従来、例えば、フィルターを箱形に形成し、濾過面積を大きくして、溶湯の濾過速度と濾過性能の低下を防止するアイデアも知られている。
しかし、この場合は、坩堝の容積が箱形のフィルターによって狭小化するため、これによると、溶湯の取出し作業、汲出し作業がし難くなる、という問題があった。

またこの種の問題を解消するため、例えば箱形のフィルターを大きくすると、その分、装置（炉）が大型化し、設置スペースが広く必要になった。
従って、この種の装置は、溶湯中の不純物を効率良く除去でき、しかも溶湯の流れ（溶湯の流動性）を良好に維持でき、品質の良い溶湯を効率良く製造できるよう形成されているのが望ましい。

特開２００７−２８５６７９号公報

本発明は、このような従来の問題に鑑み、提案されたものである。
従って本発明の解決しようとする技術的課題は、溶湯中の不純物を除去するためのフィルターが溶湯の取出し部に設けられている金属溶解装置において、溶湯の濾過性能を低下させることなく、品質の良い溶湯を効率良く製造できるよう形成した金属溶解装置及びこれに使用するフィルターを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、次のような技術的手段を採る。
即ち本発明は、図１等に示されるように、溶湯４中の不純物を除去するためのフィルター７が溶湯４の取出し部６に設けられている金属溶解装置であって、上記のフィルター７が、垂下状のフィルター板７ａと、この垂下状のフィルター板７ａの板厚方向に離されて取出し部６の底面６ａから起立されている起立状のフィルター板７ｂとで形成され、上記の垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１が、溶湯４の取出し部６の底面６ａから離されていると共に、起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１より下方に位置決めされ、上記の起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１が、溶湯４の液面より下方に位置決めされ、また上記のフィルター７は、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂが連結されて一体状に形成されていると共に、起立状のフィルター板７ｂの下端が取出し部６の底面６ａにあてられて溶湯４の取出し部６に着脱自在に形成されていることを特徴とする（請求項１）。

また本発明の装置に使用するフィルター７としては、垂下状のフィルター板７ａと、この垂下状のフィルター板７ａの板厚方向に離されて取出し部６の底面６ａから起立されている起立状のフィルター板７ｂとで形成され、上記の垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１が、溶湯４の取出し部６の底面６ａから離されていると共に、起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１より下方に位置決めされ、上記の起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１が、溶湯４の液面より下方に位置決めされ、また垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂが連結されて一体状に形成されていると共に、起立状のフィルター板７ｂの下端が取出し部６の底面６ａにあてられて溶湯４の取出し部６に着脱自在に形成されていることを特徴とするものがある（請求項２）。

本発明の装置及びフィルターは、このように形成されているから、垂下状のフィルター板と起立状のフィルター板によって、溶湯の液面レベルに対応して溶湯中の不純物を除去できる。

また本発明の装置並びにフィルターは、垂下状のフィルター板と起立状のフィルター板の間を介して溶湯を流すことができる。
従って、本発明の場合は、フィルターで溶湯の流れを妨げる割合が小さくなり、温度保持室（炉内）と取出し部（汲出し口）の液面の差を小さくできる。
その結果、これによれば、溶湯の流れが良好になり、品質の良い溶湯を効率良く製造できる。

また本発明の装置並びにフィルターによると、フィルターの配設が簡単になり、フィルターを取り外して掃除を楽にでき、メンテナンスが容易になる。

本発明装置及びフィルターの好適な一実施形態を示し、図２のＩ−Ｉ線における要部断面図である。 同上装置等の要部平面図である。 同上装置等の要部拡大縦断面図である。 同上装置等の作用を説明するための要部拡大縦断面図である。 同上装置等の他の実施形態を示す要部平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 同上装置等の他の実施形態を示す要部平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 同上装置等の他の実施形態を示す要部平面図である。 図９のＸ−Ｘ線における断面図である。 同上装置等の他の実施形態を示す要部平面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。 同上装置等の更に他の実施形態を示し、図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における要部断面図である。 図１３に示す装置等の要部平面図である。

以下、本発明を実施するための好適な一実施形態を添付図面に従って説明する。
この実施形態の本発明装置は、ダイカスト鋳造用に関し、図１、図２等において、１はアルミニウム合金等の金属材料であり、２はこの金属材料１の投入口である。また３は、投入された金属材料１の溶解室である。

溶解室３で得られた溶湯４は、温度保持室５で温度の低下が防止され、この温度保持室５から取出し部６（汲出し口）に入る。本発明の金属溶解装置は、この取出し部６に、溶湯４中の不純物を除去するためのフィルター７が設けられている。

フィルター７は、垂下状のフィルター板７ａと、この垂下状のフィルター板７ａの板厚方向に離されて取出し部６の底面６ａから起立されている起立状のフィルター板７ｂとで形成されている。この実施形態の場合、垂下状のフィルター板７ａは、取出し部６の流入口６ａの側に配置されている。

またこの実施形態の本発明装置は、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂが連結部材８を介して平行状に連結され、一体状に形成されている。連結部材８は、垂下状のフィルター板７ａの下部と、起立状のフィルター板７ｂの上部を連結するよう、各フィルター板７ａ、７ｂを正面から見て左右方向の両側に配置されている。

フィルター７は、連結部材８の厚み分だけ、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂが離されている。そして、この間隔ｄ１（図４参照）が、溶湯４の流路として機能するよう形成されている。なお、間隔ｄ１は、この実施形態では４０ｍｍに選定されている。

またフィルター７は、図１等に示されるように、起立状のフィルター板７ｂの下端が取出し部６の底面６ａにあてられて着脱自在に設けられている。具体的には、垂下状のフィルター板７ａの上部が、取付用のカバー９を介して装置本体１０としての炉の外壁に、ボルト１１で着脱可能に取り付けられている。

またフィルター７は、垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１が、起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１より下方に位置決めされている。垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１と、起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１との間隔ｄ２（図４参照）は、この実施形態では１００ｍｍに選定されている。

なお、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂは、多孔質のセラミックスで形成されている。また各フィルター板７ａ、７ｂの板厚は、この実施形態では２０ｍｍに選定されている。

また図２において、１２は溶解用バーナーであり、１３は温度保持用バーナーである。また１４（図３参照）は溶湯４を汲出し、鋳型等の次段に供給するための給湯装置である。

次に、本発明装置の作用を説明する。
先ず投入口２から投入されたアルミニウム合金等の金属材料１は、溶解室３で溶解され、この溶解室３から溶湯４が温度保持室５に流入する。次に、溶湯４は、温度保持室５で加熱されて所定温度に保持され、溶湯４の取出し部６に流入する。

而して、本発明の場合、取出し部６のフィルター７は、上記の通り、垂下状のフィルター板７ａと、この垂下状のフィルター板７ａから離されて取出し部６の底面６ａに起立されている起立状のフィルター板７ｂとで形成されている。そして、この実施形態では垂下状のフィルター板７ａが、取出し部６の流入口６ａの側に設けられている。

そのため、図４に示されるように、溶湯４は、先ず垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１と取出し部６の底面６ａとの間を流れ、次に各フィルター板７ａ、７ｂの間を上昇する。この上昇過程において、溶湯４は、流圧で矢印方向に押し流されながら流れ、起立状のフィルター板７ｂで不純物１５が除去される。そして、溶湯４は、起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１を超えて取出し部６に入る。

また温度保持室５（図１等参照）において、溶湯４の液面が上昇し、垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１より上がると、溶湯４は、図４に矢印で示されるように、垂下状のフィルター板７ａで濾過される。そして、濾過済みの清浄な溶湯４が、取出し部６から給湯装置１４（図３参照）で汲み出され、鋳造工程に送られる。なお、同図において、１５は、各フィルター板７ａ、７ｂの片面に付着する不純物を示す。
本発明の場合は、このように垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂによって、溶湯４の液面レベルに対応して溶湯４中の不純物１５を除去できる。

以上の処において、本発明の場合、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂの間隔ｄ１（図４参照）や、垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１と起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１との間隔ｄ２（図４参照）は、取出し部６や坩堝１６（図１３等参照）の広狭、溶解する金属材料１の種類の違いなどにより、適宜選定されるので良い。

本発明の場合、間隔ｄ１、ｄ２は、溶湯４の円滑な流れを確保でき、しかも濾過効果を高く得られる範囲に選定される。通常、間隔ｄ１は４０〜７０ｍｍ、間隔ｄ２は７０〜１３０ｍｍ程度に選定されるのが好ましい。

また垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂは、上例では平行状に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

即ち、本発明は、例えば起立状のフィルター板７ｂが、垂下状のフィルター板７ａの側に、フィルター板７ｂの上部が近づけられて傾斜状に配置されているのでも良い。
なぜなら、これによると、溶湯４が、各フィルター板７ａ、７ｂの間を上方に流れる際、起立状のフィルター板７ｂの抵抗作用でフィルター板７ｂに不純物が付着し易くなり、その分、濾過率をアップできるからである。

また本発明は、垂下状のフィルター板７ａ及び起立状のフィルター板７ｂが、一枚板で形成されるのに代え、図５〜図８に示されるように、複数の板が耐熱材接合方法等で継ぎ足されて形成されているのでも良い。

図５、図６の事例は、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂとも、各フィルター板７ａ、７ｂを正面から見て左右方向に２枚の板を継ぎ足して連結し、一枚板状に形成している事例である。また図７、図８の実施形態は、垂下状のフィルター板７ａが上下方向に継ぎ足されている事例である。

フィルター７が、このように形成される場合は、フィルター板の端材を活用でき、また取出し部６の寸法（汲出し口寸法）の変化に対応し易くなるものである。
また各フィルター板７ａ、７ｂが上下方向に継ぎ足される場合は、目の違うフィルター板を上下方向に継ぎ足すことにより、不純物の性質や種類に応じて溶湯４を濾過できる、という利点がある。

また上例では、垂下状のフィルター板７ａが取出し部６の流入口６ａの側に設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。
即ち、本発明は、図９、図１０に示されるように、各フィルター板７ａ、７ｂが上例とは逆に配置され、起立状のフィルター板７ｂが、温度保持室５の側に配置されているのでも良い。

この場合は、起立状のフィルター板７ｂで、先ず不純物中の沈殿し易い重質成分を除去できる。従って、これによると、この種の不純物によって溶湯４の流れが支障を来たすことを防止でき、また中間層の比較的清浄な溶湯４が流れ易くなるため、その分、溶湯４を効率良く製造できるものである。

また本発明の場合、垂下状のフィルター板７ａと起立状のフィルター板７ｂの枚数と組み合わせは任意であり、図１の事例のように、夫々１枚づつで形成される場合には限られない。
即ち、本発明は、図１１、図１２に示されるように、例えば垂下状のフィルター板７ａを挟んで、起立状のフィルター板７ｂが対向状に配置されているのでも良い。

この実施形態の場合、溶湯４は、先ず、温度保持室５の側に配置されている外側の起立状のフィルター板７ｂで、溶湯４中の重質成分が除去される。そして、溶湯４の液面が外側の起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１を超えると、溶湯４は垂下状のフィルター板７ａとの間を下降する。

その後、溶湯４は、垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１をくぐって内側の起立状のフィルター板７ｂと垂下状のフィルター板７ａとの間を上昇する。そして、その過程において、溶湯４は内側の起立状のフィルター板７ｂによって濾過される。

また溶湯４の液面が、常に、外側の起立状のフィルター板７ｂの上端７ｂ１を超える状態になると、溶湯４は垂下状のフィルター板７ａによっても濾過される。
従って、この本発明によれば、不純物の種類や性質などに応じ、溶湯４の流れを変え、溶湯４の液面レベルにより一層対応して溶湯４を濾過できる。

また本発明の場合、溶湯４の取出し部６は、図１３等に示されるように、坩堝１６で形成され、この坩堝１６にフィルター７が設けられているのでも良い。
図１３等において、連結部材８の構成や、フィルター７の取付構造は、上例と同様であるため、同一部材、同一箇所には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

而して、この実施形態の場合は、坩堝１６の一方側にアルミニウム合金等の金属材料１が投入されると、溶解用バーナー１２で金属材料１が加熱されて溶解する。すると、この溶湯４は、垂下状のフィルター板７ａの下端７ａ１と坩堝１６の底面１６ａとの間から、各フィルター板７ａ、７ｂの間を上昇しながら濾過され、坩堝１６の他方側に流入する。そして、給湯装置１４で汲出され、鋳型等に供給されるものである。

４ 溶湯
６ 取出し部
６ａ 底面
７ フィルター
７ａ 垂下状のフィルター板
７ａ１ 垂下状のフィルター板の下端
７ｂ 起立状のフィルター板
７ｂ１ 起立状のフィルター板の上端

Claims (2)

1. 溶湯中の不純物を除去するためのフィルターが溶湯の取出し部に設けられている金属溶解装置であって、上記のフィルターが、垂下状のフィルター板と、この垂下状のフィルター板の板厚方向に離されて取出し部の底面から起立されている起立状のフィルター板とで形成され、上記の垂下状のフィルター板の下端が、溶湯の取出し部の底面から離されていると共に、起立状のフィルター板の上端より下方に位置決めされ、上記の起立状のフィルター板の上端が、溶湯の液面より下方に位置決めされ、また上記のフィルターは、垂下状のフィルター板と起立状のフィルター板が連結されて一体状に形成されていると共に、起立状のフィルター板の下端が取出し部の底面にあてられて溶湯の取出し部に着脱自在に形成されていることを特徴とする金属溶解装置。
2. 請求項１記載の金属溶解装置に使用するフィルターであって、垂下状のフィルター板と、この垂下状のフィルター板の板厚方向に離されて取出し部の底面から起立されている起立状のフィルター板とで形成され、上記の垂下状のフィルター板の下端が、溶湯の取出し部の底面から離されていると共に、起立状のフィルター板の上端より下方に位置決めされ、上記の起立状のフィルター板の上端が、溶湯の液面より下方に位置決めされ、また垂下状のフィルター板と起立状のフィルター板が連結されて一体状に形成されていると共に、起立状のフィルター板の下端が取出し部の底面にあてられて溶湯の取出し部に着脱自在に形成されていることを特徴とする金属溶解装置に使用するフィルター。

Images