JP7325196B2 - Metal melting and melting state confirmation system - Google Patents

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本発明の実施形態は、溶融炉に投入された金属の溶融及び溶解状態を確認するシステムに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a system for checking the melting and melting state of metal charged into a melting furnace.

ベリリウム銅合金は、高強度及び高導電率を有するため、自動車部品、電気部品、又は電子部品の材料として多用されている。例えば、ベリリウム銅合金は、コネクタ、スイッチ、リレー及び電線等に使用されている。このベリリウム銅合金は、酸化ベリリウムを炭素等の還元剤とともに溶融炉に投入して精錬し、更にベリリウムと銅を溶融炉に投入して溶融及び溶解し、その後、鋳造、均質化処理、熱間加工、冷間加工、溶体化処理、時効熱処理、仕上げ冷間加工をこの順で経ることで製造される。 Beryllium-copper alloys are widely used as materials for automobile parts, electrical parts, or electronic parts due to their high strength and high electrical conductivity. For example, beryllium-copper alloys are used in connectors, switches, relays, wires, and the like. This beryllium-copper alloy is produced by putting beryllium oxide into a melting furnace together with a reducing agent such as carbon and refining it, then putting beryllium and copper into a melting furnace to melt and melt, and then casting, homogenizing, and hot working. It is manufactured through working, cold working, solution treatment, aging heat treatment, and finishing cold working in this order.

ベリリウムの精錬工程及び合金の製造工程では、溶融炉にこれら金属材料を投入し、バーナーで加熱したり、電流を流してジュール発熱を利用したりして、投入した金属材料を溶融及び溶解する。典型的には、溶融炉の蓋を外し、または蓋に設けられた小口の投入口を解放し、作業者が手作業で金属材料を運搬及び投入している。また、ベリリウムの溶融状態は、作業者が手作業で棒体を溶融炉に差し入れ、棒体に付着したベリリウムを写真撮影することで、写真に基づく色や粘性の観点から見極められる。 In the refining process of beryllium and the manufacturing process of alloys, these metal materials are put into a melting furnace, heated with a burner, or run with an electric current to utilize Joule heat to melt and dissolve the put-in metal materials. Typically, an operator removes the cover of the melting furnace or opens a small inlet provided in the cover, and manually carries and charges the metal material. In addition, the molten state of beryllium can be determined from the viewpoint of color and viscosity based on a photograph by manually inserting a rod into a melting furnace and taking a photograph of the beryllium adhering to the rod.

特開2015-190708号公報JP 2015-190708 A

ベリリウムは毒性が強い。従って、ベリリウムの粉末やベリリウムが含まれる蒸気を吸引してしまうと、作業者に重大な健康被害が懸念される。また、溶融炉は例えば2200℃近辺まで加熱されており、作業者がやけどを負う危険性もある。そこで、作業員は防護服に着替えて溶融炉に近づく。そして、溶融炉近辺で作業できる時間は例えば15分等の短い時間に限定されていた。そのため、溶融及び溶解状態の確認効率は非常に悪いものがあった。 Beryllium is highly toxic. Therefore, inhalation of beryllium powder or beryllium-containing vapor may pose serious health hazards to workers. In addition, the melting furnace is heated to, for example, around 2200° C., and there is a risk of burns to workers. Therefore, the workers change into protective clothing and approach the melting furnace. In addition, the working time in the vicinity of the melting furnace was limited to a short time such as 15 minutes. Therefore, the confirmation efficiency of the melted and dissolved states was very poor.

溶融炉を用いた金属の溶融はベリリウム又は銅に限られず、各種金属の溶融のために用いられる。そして、ベリリウムが顕著ではあるが、他の金属の溶融工程においても、金属粉末や蒸気を吸引してしまうこと、また高温度に曝されることは健康上問題である。 Melting of metals using a melting furnace is not limited to beryllium or copper, but is used for melting of various metals. And in the melting process of other metals, most notably beryllium, inhalation of metal powders and vapors and exposure to high temperatures is a health concern.

本実施形態は、上記課題を解決すべく、作業者の健康被害の虞を低下させ、且つ効率良く溶融及び溶解状態を確認できる金属溶融及び溶解状態確認システムを提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, the present embodiment aims to provide a metal melting and dissolution confirmation system that can efficiently confirm the melting and dissolution conditions while reducing the risk of health hazards to workers.

上記目的を達成するために、本実施形態の金属溶融及び溶解状態確認システムは、溶融炉内の金属の溶融及び溶解状態を確認する金属溶融及び溶解状態確認システムであって、前記溶融炉内に投入される前記金属に差し込むための棒体と、前記金属に差し込まれた状態で、前記棒体を動かすための攪拌駆動部と、前記金属の攪拌に応じて前記棒体に生じるトルクを検出するためのトルクセンサと、を備える。 In order to achieve the above object, the metal melting and melting state confirmation system of the present embodiment is a metal melting and melting state confirmation system for confirming the melting and melting state of metal in the melting furnace. A rod for inserting into the metal to be thrown in, a stirring driving part for moving the rod while it is inserted into the metal, and a torque generated in the rod according to stirring of the metal is detected. and a torque sensor for

棒体を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving device having a rod; FIG. 棒体の移動装置を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving device having a rod moving device; カメラと放射温度計を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving apparatus having a camera and a radiation thermometer; FIG. プライヤと箱体を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving device having pliers and a box; FIG. 開蓋部と材料保持部を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving device having an open lid and a material holder; 採取管を有する溶融及び溶解装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a melting and dissolving device with a sampling tube; FIG.

本実施形態に係る溶融及び溶解装置1、及びこの溶融及び溶解装置1が備える金属溶融及び溶解状態確認システム3を図面に参照しつつ詳細に説明する。図1に示す溶融及び溶解装置1は、金属材料の溶融及び溶解の程度を監視しつつ、金属材料を溶融及び溶解させる。この溶融及び溶解装置1は、溶融炉2と金属溶融及び溶解状態確認システム3とを備えている。溶融炉2は、金属材料が投入され、金属材料を加熱して溶融及び溶解させる。金属溶融及び溶解状態確認システム3は、溶融炉2内の金属材料を取り出すことなく、溶融炉2に封じたまま溶融及び溶解の程度を確認する。具体的には、金属溶融及び溶解状態確認システム3は、溶融炉2内の投入金属28を攪拌し、攪拌時に投入金属28から受ける抵抗に基づいて、投入金属28の粘度を確認する。 A melting and dissolving apparatus 1 according to the present embodiment and a metal melting and melting state confirmation system 3 provided in the melting and dissolving apparatus 1 will be described in detail with reference to the drawings. A melting and dissolving apparatus 1 shown in FIG. 1 melts and melts a metal material while monitoring the degree of melting and dissolution of the metal material. This melting and dissolving apparatus 1 comprises a melting furnace 2 and a metal melting and melting state confirmation system 3 . The melting furnace 2 is charged with a metal material, heats the metal material, and melts and dissolves the metal material. The metal melting and dissolution state confirmation system 3 confirms the degree of melting and dissolution while the metal material is sealed in the melting furnace 2 without taking out the metal material from the melting furnace 2 . Specifically, the metal melting and dissolution confirmation system 3 agitates the charged metal 28 in the melting furnace 2 and confirms the viscosity of the charged metal 28 based on the resistance received from the charged metal 28 during stirring.

溶融炉2に投入される金属材料は、特に限定されないが、溶融温度が高いために溶融炉2の間近に接近することが危険であり、また有毒な金属蒸気が発生し易く溶融炉2の間近に接近することが危険であるものが好適である。例えば、金属材料として、ベリリウムと銅の混合、べリリアとも呼ばれる酸化ベリリウム、又はベリリウム等が好適である。酸化ベリリウムは炭素等の還元剤とともに溶融炉2に投入され、溶融炉2内で還元されて金属ベリリウムとなる。金属ベリリウムは銅ナゲットを溶融して得た溶融銅に溶解し、これにより溶融合金が得られる。尚、溶融及び溶解の途中、溶融金属中に酸化ベリリウムが溶融している状態もある。 The metal material to be put into the melting furnace 2 is not particularly limited. Those that are dangerous to approach are preferred. For example, a mixture of beryllium and copper, beryllium oxide also called beryllia, beryllium, or the like is suitable as the metal material. Beryllium oxide is introduced into the melting furnace 2 together with a reducing agent such as carbon, and is reduced in the melting furnace 2 to become metallic beryllium. Metal beryllium is dissolved in molten copper obtained by melting a copper nugget, thereby obtaining a molten alloy. It should be noted that beryllium oxide may be melted in the molten metal during melting and dissolution.

溶融炉2による金属材料の加熱方式についても公知のものであれば特に限定されない。例えば溶融炉2は誘導電気炉であり、金属材料に2次電流を生じさせ、ジュール発熱を利用して溶融及び溶解させる。この溶融炉2は、炉内温度を上回る融点を有し、また炉内温度では内部の金属材料と反応し難い材料により成る。一例として、溶融炉2は、酸化ベリリウムを投入する場合にはタングステン製又はセラミック製である。 The method of heating the metal material by the melting furnace 2 is not particularly limited as long as it is known. For example, the melting furnace 2 is an induction electric furnace, which generates a secondary current in the metal material and uses Joule heat to melt and dissolve the metal material. The melting furnace 2 has a melting point higher than the temperature inside the furnace and is made of a material that hardly reacts with the metal material inside at the temperature inside the furnace. As an example, the melting furnace 2 is made of tungsten or ceramic when charging with beryllium oxide.

溶融炉2は、上面開口及び有底の釜状の器であるルツボ21と、ルツボ21の開口を封止する大蓋22とを備える。ルツボ21と大蓋22との間には、ルツボ21からの伝熱を抑制する断熱材23が介在している。大蓋22は、金属材料の初回投入時に外される。 The melting furnace 2 includes a crucible 21 which is a cauldron-shaped container with an upper opening and a bottom, and a large lid 22 for sealing the opening of the crucible 21 . A heat insulating material 23 for suppressing heat transfer from the crucible 21 is interposed between the crucible 21 and the large lid 22 . The large lid 22 is removed when the metal material is first introduced.

大蓋22には、材料投入口24とツール挿入口25が貫設されている。材料投入口24とツール挿入口25は、大蓋22を貫き、ルツボ21の内部空間に接する内表面から、この内表面とは反対側の炉外である外表面へ大蓋22を貫き、炉内外を連通させている。材料投入口24は金属材料を追加投入する際、または一度取り出した金属材料を再投入する際に使用できる。ツール挿入口25は、金属溶融及び溶解状態確認システム3によって用いられる。 A material input port 24 and a tool insertion port 25 are provided through the large lid 22 . The material input port 24 and the tool insertion port 25 pass through the large lid 22, from the inner surface in contact with the inner space of the crucible 21 to the outer surface outside the furnace on the opposite side of the inner surface. It communicates inside and outside. The material input port 24 can be used when additional metal material is input, or when metal material once taken out is input again. The tool insertion port 25 is used by the metal melting and melt confirmation system 3 .

尚、材料投入口24とツール挿入口25とは共通であってもよい。但し、金属蒸気の蒸散防止をより確実にするため、材料投入口24に比べてツール挿入口25は小径であることが望ましく、材料投入口24とツール挿入口25とは別々であることが望ましい。 Incidentally, the material input port 24 and the tool insertion port 25 may be common. However, in order to more reliably prevent transpiration of the metal vapor, it is desirable that the diameter of the tool insertion port 25 is smaller than that of the material input port 24, and that the material input port 24 and the tool insertion port 25 are separate. .

材料投入口24は、金属蒸気の飛散防止のためにキャップ26で封止される。キャップ26は、リング状の取っ手261を有する。キャップ26は、取っ手261に力を加えられて大蓋22から引き抜かれる。このキャップ26とルツボ21との接触点のうち、ルツボ21の内部空間と接触しない部分にも断熱材23を介在させておく。 The material inlet 24 is sealed with a cap 26 to prevent metal vapor from scattering. The cap 26 has a ring-shaped handle 261 . The cap 26 is pulled out from the large lid 22 by applying force to the handle 261 . A heat insulating material 23 is also interposed in a portion of the contact point between the cap 26 and the crucible 21 that does not contact the inner space of the crucible 21 .

また、キャップ26及び後述の支持台32がルツボ21の内部空間と接触することを阻止し、高温にキャップ26及び支持台32を直接曝されないようにするために、ルツボ21の内部に炉内断熱材27を配置するようにしてもよい。炉内断熱材27は、溶融炉2内に配置され、断熱材23とは別の断熱材であり、炉内温度に直接曝される。この炉内断熱材27は、材料投入口24及びツール挿入口25を塞ぐように配置され、炉内温度を超える耐熱性を有する。例えば、炉内断熱材27は、材料投入口24及びツール挿入口25の内部、又は投入金属28より上の空間に配置される。 Furnace insulation is provided inside the crucible 21 in order to prevent the cap 26 and a support base 32, which will be described later, from coming into contact with the inner space of the crucible 21 and to prevent the cap 26 and the support base 32 from being directly exposed to high temperatures. A material 27 may be placed. The in-furnace heat insulating material 27 is arranged in the melting furnace 2, is a heat insulating material different from the heat insulating material 23, and is directly exposed to the temperature in the furnace. The in-furnace heat insulating material 27 is arranged so as to block the material inlet 24 and the tool insertion opening 25, and has heat resistance exceeding the in-furnace temperature. For example, the in-furnace insulation 27 is placed inside the material input port 24 and the tool insertion port 25 or in the space above the input metal 28 .

金属溶融及び溶解状態確認システム3は棒体31を備えている。この棒体31は、投入金属28の深部に到達できる程度の長さを有する。棒体31は、ツール挿入口25を介して溶融炉2内の投入金属28に差し入れられ、攪拌動作を行う。攪拌動作は、規則的又は不規則な揺動、回転又はこれらの組み合わせである。 The metal melting and molten state confirmation system 3 has a rod 31 . This rod 31 has a length that allows it to reach deep into the cast metal 28 . The rod 31 is inserted into the charged metal 28 in the melting furnace 2 through the tool insertion port 25 to perform a stirring operation. The stirring motion is regular or irregular rocking, rotating, or a combination thereof.

棒体31は攪拌時に投入金属28から抵抗を受ける。投入金属28の溶融及び溶解過程では、まず投入金属28の粘度が高まっていくために抵抗が増していき、それから投入金属28が溶融及び溶解しきったときに粘度が急激に下がって抵抗が急激に落ち込む。金属溶融及び溶解状態確認システム3は、この抵抗の変遷を棒体31に生じるトルクの変遷に基づいて監視している。 The rod 31 receives resistance from the input metal 28 during stirring. In the melting and dissolving process of the injected metal 28, the viscosity of the injected metal 28 increases first, so that the resistance increases. depressed. The metal melting and dissolution confirmation system 3 monitors this change in resistance based on the change in torque generated in the rod 31 .

この棒体31には、周面から突き出す板状のフィン311が設けられていることが望ましい。フィン311によって棒体31が受ける抵抗力が明瞭化される。フィン311は、板面が棒体31の軸と平行になるように軸に沿って配置されていてもよいし、板面が棒体31の軸と斜交するように配置されていてもよい。また、フィン311は、一枚のみならず、複数枚設置されていてもよいし、複数枚のフィン311の向きや高さは多様であってもよい。 It is desirable that the bar 31 is provided with plate-like fins 311 protruding from the peripheral surface. The resistance force that the rod 31 receives from the fins 311 is clarified. The fins 311 may be arranged along the axis so that the plate surface is parallel to the axis of the rod 31, or may be arranged so that the plate surface crosses the axis of the rod 31 obliquely. . Moreover, the fin 311 is not limited to one, and a plurality of fins 311 may be installed, and the orientations and heights of the plurality of fins 311 may vary.

棒体31は、ツール挿入口25の上端開口に設置された支持台32に設置される。支持台32は、ツール挿入口25と同径の栓部321と、栓部321よりも大径で円盤状の頭部322とにより構成される。栓部321がツール挿入口25に挿入され、頭部322の周囲が大蓋22に密着することで、支持台32が安定的に設置されるとともに、金属蒸気の炉外への飛散が抑制される。 The rod 31 is installed on a support base 32 installed at the upper end opening of the tool insertion opening 25 . The support base 32 is composed of a plug portion 321 having the same diameter as the tool insertion port 25 and a disc-shaped head portion 322 having a larger diameter than the plug portion 321 . The plug portion 321 is inserted into the tool insertion port 25, and the periphery of the head portion 322 is brought into close contact with the large lid 22, so that the support base 32 is stably installed and metal vapor is prevented from scattering out of the furnace. be.

また、支持台32には、栓部321と頭部322を貫く大径孔部323が貫設されている。棒体31は、大径孔部323を通るように支持台32に固定される。但し、大径孔部323は、棒体31よりも大径であり、棒体31の動きを阻害しない。頭部322は、頭頂部が一段掘り下げられており、大径孔部323よりも更に大口径で円柱状の座面空間324が形成されている。一方、棒体31には、座面空間324と同径のフランジ312が半径方向に拡がるように設置されている。フランジ312を座面空間324に嵌め込むことにより、棒体31は、動作可能な状態で溶融炉2に差し込まれる。 Further, the support base 32 is provided with a large-diameter hole portion 323 penetrating through the plug portion 321 and the head portion 322 . The rod 31 is fixed to the support base 32 so as to pass through the large-diameter hole 323 . However, the large-diameter hole portion 323 has a larger diameter than the rod 31 and does not hinder the movement of the rod 31 . The top of the head 322 is dug down one step, and a cylindrical seat surface space 324 having a larger diameter than the large diameter hole 323 is formed. On the other hand, a flange 312 having the same diameter as the seat surface space 324 is installed on the rod 31 so as to expand in the radial direction. By fitting the flange 312 into the seat space 324 , the rod 31 is operably inserted into the melting furnace 2 .

この棒体31を動作させ、また棒体31に生じるトルクを検出するために、金属溶融及び溶解状態確認システム3は攪拌駆動部33及びトルクセンサ34が備えられる。また、金属溶融及び溶解状態確認システム3は、攪拌駆動部33を制御するコントローラ35と、溶融及び溶解の程度を表示する監視装置36とを備えている。 In order to operate the rod 31 and to detect the torque generated in the rod 31, the metal melting and melting state confirmation system 3 is provided with a stirring drive section 33 and a torque sensor 34. As shown in FIG. Further, the metal melting and dissolving state confirmation system 3 includes a controller 35 that controls the stirring drive section 33 and a monitoring device 36 that displays the degree of melting and dissolution.

攪拌駆動部33は、棒体31を投入金属28内で動作させる。この攪拌駆動部33は、例えば、棒体31を軸回転させる回転モータである。攪拌駆動部33は、モータ軸と同軸になるように棒体31を軸支し、棒体31を軸回転させる。軸回転の場合、フィン311が投入金属28から受ける抵抗によって棒体31にトルクが発生する。 The stirring drive unit 33 moves the rod 31 inside the injection metal 28 . The stirring drive unit 33 is, for example, a rotary motor that rotates the rod 31 about its axis. The stirring drive unit 33 supports the rod 31 so as to be coaxial with the motor shaft, and rotates the rod 31 about its axis. In the case of axial rotation, torque is generated in the rod 31 due to the resistance that the fins 311 receive from the injection metal 28 .

棒体31の攪拌運動の態様は、投入金属28を攪拌できれば軸回転に限らない。例えば、攪拌駆動部33のモータ軸に対して、角度を付けて棒体31を接続する。このとき、棒体31は、モータ軸の先端を中心とした円錐を描くように円弧運動をする。また、攪拌駆動部33のモータ軸に対して、軸の位置をずらして、但し軸は平行に延びるようにして棒体31を接続する。このとき、棒体31には、モータ軸を軸とした円柱を描くように運動する。このような棒体31の各種攪拌運動の態様では、各種デカルト座標におけるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向、ヨー、ピッチ及びロールのトルクもかかり得る。 The mode of the stirring motion of the rod 31 is not limited to axial rotation as long as the charged metal 28 can be stirred. For example, the rod 31 is connected at an angle to the motor shaft of the stirring drive unit 33 . At this time, the rod body 31 moves in an arc so as to draw a cone centered on the tip of the motor shaft. Further, the rod body 31 is connected to the motor shaft of the stirring drive unit 33 so that the shaft position is shifted, but the shaft extends in parallel. At this time, the rod body 31 moves so as to draw a column about the motor shaft. Such various agitation motion modes of the rod 31 may also exert X-, Y- and Z-axis, yaw, pitch and roll torques in various Cartesian coordinates.

また、攪拌駆動部33は、ソレノイドモータ等の軸方向に進行及び退入するリニアモータとしてもよく、棒体31は軸方向に進退するように揺動し、軸に沿ったトルクが発生する。フィン311は、軸方向と直交する面を有するように配置したり、軸方向と斜交する面を有するように配置したりすればよい。 The stirring drive unit 33 may be a linear motor such as a solenoid motor that advances and retreats in the axial direction. The fins 311 may be arranged so as to have surfaces orthogonal to the axial direction, or arranged so as to have surfaces oblique to the axial direction.

トルクセンサ34は、棒体31にかかるトルクを検出する。即ち、トルクセンサ34は、攪拌駆動部33と棒体31との間に介在し、攪拌駆動部33と棒体31の位相差等の動作相違量を検出する。このトルクセンサ34はこの動作相違量をトルクに換算し、トルク値を含む信号を生成して監視装置36に出力する。棒体31にかかり得る方向のトルクを検出できるように、例えば6軸センサであることが望ましい。このトルクセンサ34は、回転式、非回転式、歪ゲージ式、磁歪式、静電容量方式等のように、公知の何れも用いることができる。 The torque sensor 34 detects torque applied to the rod 31 . That is, the torque sensor 34 is interposed between the stirring drive section 33 and the rod 31 and detects the amount of operation difference such as the phase difference between the stirring drive section 33 and the rod 31 . The torque sensor 34 converts this operation difference amount into torque, generates a signal containing the torque value, and outputs the signal to the monitoring device 36 . A six-axis sensor, for example, is desirable so that it can detect the torque in the directions that can be applied to the rod 31 . The torque sensor 34 can be of any known type, such as rotary type, non-rotating type, strain gauge type, magnetostrictive type, capacitance type, and the like.

コントローラ35は、攪拌駆動部33にパルス信号等の駆動信号を与えるドライバ回路である。監視装置36は、所謂コンピュータであり、トルクを視覚的に表示するようモニタ361を有する。この監視装置36は、トルクを数値表示し、またはトルクを時系列で並べてグラフ表示する。グラフ表示であると、投入金属28の粘度の変化過程を把握し易くなり、溶融及び溶解完了のタイミングを予測し易くなる。また、監視装置36は、急激に粘度が失われる直前の最大粘度に応じたトルクを予め記憶しておき、グラフに表示させてもよい。 The controller 35 is a driver circuit that gives a driving signal such as a pulse signal to the stirring driving section 33 . The monitoring device 36 is a so-called computer and has a monitor 361 to visually display the torque. This monitoring device 36 numerically displays the torque, or displays the torque in chronological order in a graph. Graph display makes it easier to grasp the change process of the viscosity of the injected metal 28, and makes it easier to predict the timing of melting and the completion of melting. Further, the monitoring device 36 may store in advance the torque corresponding to the maximum viscosity immediately before the viscosity is suddenly lost, and display it in a graph.

このような溶融及び溶解装置1では、大蓋22を開いて金属材料を投入し、大蓋22でルツボ21を閉じると、棒体31を投入金属28に到達するまでツール挿入口25から差し込み、棒体31を支持台32に設置する。そして、炉内の投入金属28に電流を流し、投入金属28を加熱する。コントローラ35は、少なくとも溶融及び溶解完了予定時刻前から間欠的又は連続的に攪拌駆動部33を駆動させ、棒体31を投入金属28内で動かして攪拌棒として機能させる。 In such a melting and melting apparatus 1, when the large lid 22 is opened and the metal material is charged, and the crucible 21 is closed with the large lid 22, the rod 31 is inserted from the tool insertion opening 25 until it reaches the charged metal 28, A rod 31 is installed on a support base 32 . Then, an electric current is passed through the charged metal 28 in the furnace to heat the charged metal 28 . The controller 35 intermittently or continuously drives the stirring drive unit 33 at least before the scheduled completion time of melting and dissolution, and moves the rod body 31 within the cast metal 28 to function as a stirring rod.

トルクセンサ34は、棒体31に発生するトルクを検出し、監視装置36に信号出力する。監視装置36は、トルクセンサ34が検出した結果を表示する。作業者は、溶融炉2から十分に離れた安全地域にて、監視装置36が表示するトルクを確認する。作業者は、このトルクの変化によって、投入金属28の溶融及び溶解の程度を確認できる。 The torque sensor 34 detects torque generated in the rod 31 and outputs a signal to the monitoring device 36 . A monitoring device 36 displays the results detected by the torque sensor 34 . The operator checks the torque displayed by the monitoring device 36 in a safe area sufficiently distant from the melting furnace 2 . The operator can confirm the degree of melting and dissolution of the input metal 28 from this change in torque.

このように、棒体31は攪拌駆動部33によって駆動され、作業者が溶融炉2の間近で棒体31を手作業で動かすわけではない。また、棒体31に生じるトルクを検出するトルクセンサ34を有するので、作業者が棒体31を把持してトルクを感じ取るわけではない。即ち、作業者は溶融炉2の間近で溶融及び溶解状態を確認する必要がない。 In this way, the rod 31 is driven by the stirring drive unit 33 and the operator does not manually move the rod 31 near the melting furnace 2 . Moreover, since the torque sensor 34 for detecting the torque generated in the rod 31 is provided, the operator does not grip the rod 31 to feel the torque. In other words, the operator does not need to check the melting and melting state near the melting furnace 2 .

従って、作業者は高温に曝されることはなく、また金属蒸気を浴びることはなく、作業者の健康被害を阻止できる。また、粘度を機械的に得て溶融及び溶解状態を確認するので、作業者の勘に頼る必要はなく、金属の溶融及び溶解判定にバラツキがなくなるため、高品質の溶融金属を得ることができる。更に、作業者が防護服を着たり脱いだりする等の溶融及び溶解状態の確認作業に対する準備作業がないので、溶融及び溶解状態の確認作業が効率的になる。 Therefore, workers are not exposed to high temperatures and are not exposed to metal vapor, thereby preventing health hazards to workers. In addition, since the viscosity is obtained mechanically to check the melting and dissolving states, there is no need to rely on the intuition of the operator, and there is no variation in determination of melting and dissolution of the metal, so high-quality molten metal can be obtained. . Furthermore, since there is no preparatory work for confirming the melted and dissolved states, such as putting on and taking off protective clothing, the work for confirming the melted and dissolved states becomes efficient.

尚、棒体31は大蓋22に常設してもよいし、金属材料を投入して大蓋22を閉じた後に設置されてもよい。そして、棒体31は作業者によって設置されてもよいし、自動的に設置されてもよい。図2は、棒体31を自動的に設置する金属溶融及び溶解状態確認システム3を示す模式図である。 The rod 31 may be permanently installed in the large lid 22, or may be installed after the large lid 22 is closed after the metal material is put. The rod 31 may be installed by an operator or may be installed automatically. FIG. 2 is a schematic diagram showing a metal melting and melting state confirmation system 3 that automatically installs a rod 31. As shown in FIG.

図2に示すように、溶融炉2上には、ツール挿入口25の直上を横切る横フレーム41が架設されている。横フレーム41には、ツール挿入口25に向けて延びる昇降用ボールネジ機構42が設置されている。昇降用ボールネジ機構42には、スライダ421が設置されており、このスライダ421は、棒体31、トルクセンサ34及び攪拌駆動部33を一列に積み重ねて一体的に構成されたツール37を固定するブラケットを兼ねる。昇降用ボールネジ機構42は、コントローラ35と信号線により接続され、下降を示す駆動信号を受けると、ツール37をツール挿入口25に向けて下降させ、上昇を示す駆動信号を受けると、ツール37をツール挿入口25から引き上げる。 As shown in FIG. 2 , a horizontal frame 41 is installed across the melting furnace 2 just above the tool insertion opening 25 . A lifting ball screw mechanism 42 extending toward the tool insertion opening 25 is installed on the horizontal frame 41 . A slider 421 is installed in the lifting ball screw mechanism 42. The slider 421 is a bracket for fixing the tool 37 integrally constructed by stacking the rod 31, the torque sensor 34 and the stirring drive unit 33 in a row. Also serves as The elevating ball screw mechanism 42 is connected to the controller 35 by a signal line, and lowers the tool 37 toward the tool insertion opening 25 when it receives a drive signal indicating descent, and moves the tool 37 when it receives a drive signal indicating descent. Pull up from the tool insertion opening 25 .

即ち、横フレーム41及び昇降用ボールネジ機構42は、棒体31を溶融炉2に対して昇降させる移動装置4の一例である。この移動装置4により、棒体31を投入金属28に挿入する作業も作業員を退避させた状態で実行できる。そのため、作業員が棒体31を設置する際に、金属材料の粉体が舞い上がり、作業員が粉体を吸引して健康被害を受ける事態を防止できる。 That is, the horizontal frame 41 and the lifting ball screw mechanism 42 are an example of the moving device 4 for lifting the rod 31 with respect to the melting furnace 2 . With this moving device 4, the work of inserting the rod 31 into the injection metal 28 can also be performed in a state in which the worker is evacuated. Therefore, when the worker installs the rod 31, it is possible to prevent the powder of the metal material from being blown up and the worker to inhale the powder and suffer from health hazards.

ここで、金属材料の微小粒子も粒界が見えなくなるまで溶融及び溶解させる場合もある。粘度監視では、投入金属28の大方が溶融及び溶解していることは確認できるが、微小粒子の溶融及び溶解をより確実に確認するためには、更に作業者による目視や投入金属28の温度測定も併用するとよい。また、炭素による酸化ベリリウムの還元反応が進行中であり、未反応の炭素が残っている場合、溶融ベリリウム銅合金の温度が低下して固まると分相が起こり、金属と酸化物とが分離する。そのため、より確実に溶融及び溶解を確認するためには、投入金属28の一部を引き上げて固化させ、分相の有無を観察するようにしてもよい。 Here, in some cases, fine particles of the metal material are also melted and melted until the grain boundaries become invisible. Viscosity monitoring can confirm that most of the injected metal 28 is melted and dissolved. should also be used together. In addition, when the reduction reaction of beryllium oxide by carbon is in progress and unreacted carbon remains, phase separation occurs when the temperature of the molten beryllium-copper alloy decreases and solidifies, separating the metal and the oxide. . Therefore, in order to confirm melting and dissolution more reliably, part of the input metal 28 may be pulled up and solidified to observe the presence or absence of phase separation.

即ち、図3に示すように、金属溶融及び溶解状態確認システム3は、ツール37の移動装置4を備え、更にカメラ51及び放射温度計52を備えるようにしてもよい。カメラ51は、金属の融点以上を捉えることができるサーモグラフィカメラであることが望ましい。放射温度計52は、計測対象の物体から放射される赤外線や可視光線の強度を測定する。カメラ51及び放射温度計52は、ツール挿入口25の軸線上、且つ溶融炉2の上方の空間Sを視野に収めるように設置される。カメラ51及び放射温度計52は、信号線で監視装置36に接続されている。カメラ51が得た映像信号及び放射温度計52の計測信号は、監視装置36に出力され、モニタ361に表示される。 That is, as shown in FIG. 3, the metal melting and molten state confirmation system 3 may be provided with a moving device 4 for the tool 37 and further with a camera 51 and a radiation thermometer 52 . The camera 51 is desirably a thermographic camera capable of capturing the melting point of metal or higher. The radiation thermometer 52 measures the intensity of infrared rays and visible rays radiated from the object to be measured. The camera 51 and the radiation thermometer 52 are installed so as to include the space S above the melting furnace 2 on the axis of the tool insertion port 25 . The camera 51 and radiation thermometer 52 are connected to the monitoring device 36 via signal lines. The video signal obtained by the camera 51 and the measurement signal of the radiation thermometer 52 are output to the monitoring device 36 and displayed on the monitor 361 .

図3に示すように、移動装置4は、トルクセンサ34が検出するトルクが急減を示した後、棒体31を引き抜く。即ち、監視装置36は、トルクの急減を検出する。例えばトルクの変化率を算出し、トルクの変化率が所定値以上であると、トルクの急減と判定する。そして、監視装置3は、トルクの急減を契機に、ツール37の引き上げ指示信号をコントローラ35に出力する。コントローラ35は、引き上げ信号を受信すると、棒体31が溶融炉2から脱するまで、移動装置4を駆動させる。 As shown in FIG. 3, the moving device 4 pulls out the rod 31 after the torque detected by the torque sensor 34 shows a sudden decrease. That is, the monitoring device 36 detects a rapid decrease in torque. For example, the torque change rate is calculated, and if the torque change rate is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the torque has suddenly decreased. Then, the monitoring device 3 outputs an instruction signal for pulling up the tool 37 to the controller 35 when the torque suddenly decreases. Upon receiving the pull-up signal, the controller 35 drives the moving device 4 until the rod 31 is removed from the melting furnace 2 .

尚、監視装置36には、タッチパネル、キーボード又はマウス等の操作部362を接続しておくようにしてもよい。そして、作業者がモニタ361でトルクの急減を認識して操作部362を操作すると、監視装置36は、この操作に応答して引き上げ指示信号を出力するようにしてもよい。 An operating unit 362 such as a touch panel, keyboard, or mouse may be connected to the monitoring device 36 . Then, when the operator recognizes a sudden decrease in torque on the monitor 361 and operates the operation unit 362, the monitoring device 36 may output a pull-up instruction signal in response to this operation.

棒体31を投入金属28内に差し込んでから、溶融炉2から引き抜くと、棒体31の周面には金属付着物313が付いている。金属付着物313は、投入金属28の金属材料を由来とする。棒体31は、金属付着物313が空間Sに入るまで引き上げられる。カメラ51は、金属付着物313を撮像し、また放射温度計52は、金属付着物313の温度を計測する。即ち、この時点で棒体31は、投入金属28内の金属採取棒として機能する。 When the rod 31 is inserted into the charged metal 28 and pulled out from the melting furnace 2, the peripheral surface of the rod 31 is covered with metal deposits 313. - 特許庁Metal deposit 313 originates from the metal material of input metal 28 . The rod 31 is pulled up until the metal deposit 313 enters the space S. The camera 51 images the metal deposit 313 and the radiation thermometer 52 measures the temperature of the metal deposit 313 . That is, at this point rod 31 functions as a metal extraction rod within input metal 28 .

作業者は、監視装置36のモニタ361を通じて金属付着物313の状態を確認し、また金属付着物313の温度を確認する。具体的には、金属付着物313に大きな粒子が残存しているか、粉末の跡が残っていないか、金属材料とともに投入した還元剤が残っていないか確認する。また、金属付着物313の全てが融点以上の熱を発しているか確認する。これにより、金属付着物313を通じて投入金属28の細かい状態も把握することができる。従って、安全に金属材料の溶融及び溶解の程度を確認できる上に、更に高精度な溶融及び溶解状態の確認作業が行えることになり、高品質な溶融金属を製造できる。 The operator checks the state of the metal deposits 313 and the temperature of the metal deposits 313 through the monitor 361 of the monitoring device 36 . Specifically, it is checked whether large particles remain in the metal deposit 313, whether traces of powder remain, and whether the reducing agent injected together with the metal material remains. In addition, it is confirmed whether or not all of the metal deposits 313 emit heat equal to or higher than the melting point. As a result, the detailed state of the input metal 28 can also be grasped through the metal deposit 313 . Therefore, it is possible to safely check the degree of melting and dissolution of the metal material, and to carry out the work of checking the melting and dissolution states with higher accuracy, so that high-quality molten metal can be produced.

更なる高精度な溶融及び溶解状態の確認のためには、金属付着物313を採取して詳細な分析を行うようにしてもよい。即ち、この金属溶融及び溶解状態確認システム3に、棒体31に付着している金属付着物313を収集する構成を搭載させることもできる。 In order to confirm the melting and dissolution state with higher accuracy, the metal deposit 313 may be sampled and analyzed in detail. That is, the system 3 for confirming the state of metal melting and dissolution can be equipped with a configuration for collecting the metal deposits 313 adhering to the rod 31 .

図4に示すように、この金属溶融及び溶解状態確認システム3は、横フレーム41に平行移動用ボールネジ機構43を備えている。この平行移動用ボールネジ機構43は、横フレーム41に沿って延びている。この平行移動用ボールネジ機構43のスライダ431には、昇降用ボールネジ機構42が設置されている。平行移動用ボールネジ機構43によって、移動装置4は、棒体31の昇降に加えて、溶融炉2から離れた領域へ棒体31を平行移動可能となっている。また、この金属溶融及び溶解状態確認システム3は、溶融炉2から離れた位置に、プライヤ53と上面開口の箱体54を備えている。箱体54はプライヤ53の直下に配置されている。 As shown in FIG. 4, the system 3 for confirming the metal melting and molten state includes a parallel movement ball screw mechanism 43 on a lateral frame 41 . The translation ball screw mechanism 43 extends along the horizontal frame 41 . A lifting ball screw mechanism 42 is installed on the slider 431 of the parallel movement ball screw mechanism 43 . The parallel movement ball screw mechanism 43 allows the moving device 4 to move the rod 31 parallel to a region away from the melting furnace 2 in addition to lifting and lowering the rod 31 . Further, this metal melting and melting state confirmation system 3 is equipped with pliers 53 and a box body 54 with an upper opening at a position away from the melting furnace 2 . The box 54 is arranged directly below the pliers 53 .

移動装置4は、棒体31を溶融炉2から引き上げた後、プライヤ53に棒体31を位置させる。棒体31を引き上げる高さは、プライヤ53と金属付着物313の位置が一致する高さである。プライヤ53は、くわえ部を狭めて棒体31を掴む。そうすると、金属付着物313がプライヤ53によって擦られて剥げ落ち、箱体54内に落ちる。箱体54は溶融炉2から離れているので、作業者は安全に箱体54を回収し、箱体54内の金属付着物313を詳細分析できる。例えば金属付着物313を酸処理し、酸処理結果から溶融及び溶解状態を判断できる。 After pulling up the rod 31 from the melting furnace 2 , the moving device 4 positions the rod 31 on the pliers 53 . The height at which the rod 31 is lifted is the height at which the pliers 53 and the metal deposit 313 are aligned. The pliers 53 grip the rod 31 by narrowing the grip portion. Then, the metal deposit 313 is scraped off by the pliers 53 and falls into the box 54 . Since the box 54 is separated from the melting furnace 2, the operator can safely retrieve the box 54 and analyze the metal deposits 313 inside the box 54 in detail. For example, the metal deposit 313 can be acid treated, and the melted and dissolved states can be determined from the acid treatment results.

箱体54に落とされた分析済みの金属付着物313は、材料投入口24のキャップ26を外して再度溶融炉2内へ戻すようにしてもよい。このとき、作業者が溶融炉2へ近づかなくともよいように、移動装置4を利用できる。即ち、図5に示すように、横フレーム41には、ツール37の他に、フック62が取り付けられた移動装置61、及び開閉可能なシャッタ73を底面に有する籠72が取り付けられた移動装置71が架設される。フック62と当該フック62が取り付けられた移動装置61は開蓋部6となり、籠72と当該籠72が取り付けられた移動装置71は材料保持部7となる。 The analyzed metal deposits 313 dropped into the box 54 may be returned to the melting furnace 2 after removing the cap 26 of the material inlet 24 . At this time, the moving device 4 can be used so that the operator does not have to approach the melting furnace 2 . That is, as shown in FIG. 5, in addition to the tool 37, the horizontal frame 41 has a moving device 61 with a hook 62 attached thereto, and a moving device 71 with a basket 72 having a shutter 73 that can be opened and closed on the bottom surface. is erected. The hook 62 and the moving device 61 to which the hook 62 is attached serve as the opening lid portion 6 , and the basket 72 and the moving device 71 to which the basket 72 is attached serve as the material holding portion 7 .

開蓋部6は、フック62をキャップ26の取っ手261に引っ掛けて上昇し、キャップ26を材料投入口24から引き抜く。そして、フック62を材料投入口24の直上から退避させて、材料保持部7を材料投入口24の直上へ位置させる。籠72には、箱体54に落とされた金属付着物313を入れておく。材料保持部7は、シャッタ73を動作させて底面を開口させる。そうすると、籠72内の金属付着物313が材料投入口24を通じて溶融炉2内へ落下する。金属付着物313を溶融炉2内へ戻した後は、材料保持部7を材料投入口24の直上から退避させ、開蓋部6を材料投入口24の直上に戻し、キャップ26を材料投入口24へ降ろす。 The lid-opening part 6 is lifted by hooking the hook 62 on the handle 261 of the cap 26, and the cap 26 is pulled out from the material inlet 24.例文帳に追加Then, the hook 62 is retracted from right above the material inlet 24 to position the material holding portion 7 right above the material inlet 24 . In the cage 72, the metal deposit 313 dropped on the box 54 is put. The material holding part 7 operates the shutter 73 to open the bottom surface. Then, the metal deposits 313 in the basket 72 fall into the melting furnace 2 through the material inlet 24 . After the metal deposit 313 is returned into the melting furnace 2, the material holding part 7 is retracted from directly above the material inlet 24, the open lid part 6 is returned to directly above the material inlet 24, and the cap 26 is closed. Down to 24.

尚、横フレーム41に架設された移動装置4は一機のみとし、ツール37、フック62及び籠72を付け替えるようにしてもよい。溶解工程は十分な時間があるため、移動装置4を溶融炉2から離れた位置に移動させ、作業員がツール37、フック62及び籠72を安全に付け替えることができる。 It should be noted that only one moving device 4 may be installed on the horizontal frame 41, and the tool 37, the hook 62 and the cage 72 may be replaced. Since the melting process has sufficient time, the moving device 4 can be moved to a position away from the melting furnace 2 and the operator can safely replace the tool 37, hook 62 and basket 72.

詳細分析のうちの一部は、金属付着物313を剥がし採ることなく、棒体31に付着させたままで実行されてもよい。例えば、金属付着物313から蒸散する金属蒸気をクロマトグラフィーの原理を用いて分析する場合、金属付着物313を棒体31から剥がし採る必要はない。 Part of the detailed analysis may be performed while the metal deposit 313 remains attached to the rod 31 without being peeled off. For example, when the metal vapor that evaporates from the metal deposit 313 is analyzed using the principle of chromatography, it is not necessary to remove the metal deposit 313 from the rod 31 .

図6に示すように、この金属溶融及び溶解状態確認システム3は、溶融炉2から離れた位置に採取管55を備えている。採取管55は、上部開口及び有底であり、金属付着物313が付着されている領域を収容可能な口径及び長さを有する。胴部途中には分岐口551が開口している。分岐口551には、ホースが接続され、ホースは外部機器であるガスクロマトグラフ100に接続されている。 As shown in FIG. 6 , this metal melting and melting state confirmation system 3 has a sampling pipe 55 at a position remote from the melting furnace 2 . The collection tube 55 has a top opening and a bottom, and has a diameter and length that can accommodate the area where the metal deposits 313 are attached. A branch port 551 is opened in the middle of the body. A hose is connected to the branch port 551, and the hose is connected to the gas chromatograph 100, which is an external device.

移動装置4は、棒体31を溶融炉2から引き上げた後、採取管55の直上に棒体31を位置させ、棒体31を下降させて採取管55に挿入する。棒体31を採取管55に挿入させた状態で、金属付着物313からのガスがガスクロマトグラフ100に到るまで待機する。ガスクロマトグラフ100に金属蒸気が到達すると、ガスクロマトグラフィの原理を用いて溶融及び溶解状態を分析可能となる。 After pulling up the rod 31 from the melting furnace 2 , the moving device 4 positions the rod 31 right above the sampling tube 55 and lowers the rod 31 to insert it into the sampling tube 55 . With the rod 31 inserted into the sampling tube 55 , wait until the gas from the metal deposit 313 reaches the gas chromatograph 100 . Once the metal vapor reaches the gas chromatograph 100, it can be analyzed for molten and dissolved states using the principles of gas chromatography.

以上のように、この金属溶融及び溶解状態確認システム3は、溶融炉2内の投入金属28に差し込むための棒体31を備えるようにした。そして、攪拌駆動部33を備えることにより、棒体31を投入金属28に差し込まれた状態で攪拌運動させ、トルクセンサ34を備えることにより、投入金属28の攪拌に応じて棒体31に生じるトルクを検出する。これにより、溶融炉2に封じたまま溶融及び溶解の程度を確認できるので、作業者の安全が確保される。 As described above, the metal melting and molten state confirmation system 3 is provided with the rod 31 to be inserted into the input metal 28 in the melting furnace 2 . By providing the stirring drive unit 33, the rod 31 is stirred while being inserted into the input metal 28, and by providing the torque sensor 34, the torque generated in the rod 31 according to the stirring of the input metal 28 is detected. to detect As a result, the degree of melting and dissolution can be checked while being sealed in the melting furnace 2, so that the safety of the operator is ensured.

棒体31に棒周面から突出するフィン311を取り付けておくことで、トルク変化が明瞭化し、溶融及び溶解の程度がより分かり易くなる。従って、溶融金属の品質を高めることができる。尚、フィン311を取り付け、またプライヤ53を備えるようにする場合、プライヤ53は、金属付着物313が存在し、且つフィン311と接触しない位置を掴み、金属付着物313を剥がし落とすようにすればよい。 By attaching the fins 311 protruding from the peripheral surface of the rod 31 to the rod 31, the torque change becomes clearer and the degree of melting and dissolution becomes easier to understand. Therefore, the quality of molten metal can be improved. When the fins 311 are attached and the pliers 53 are provided, the pliers 53 should be grasped at a position where the metal deposits 313 are present and not in contact with the fins 311, and the metal deposits 313 should be peeled off. good.

また、棒体31を溶融炉2へ向けて昇降させる移動装置4を備えることもできる。これにより、溶融及び溶解状態を確認する準備のために作業者が溶融炉2に行く必要がなくなる。従って、金属粉末を吸引してしまう事態を回避でき、溶融及び溶解状態を確認する準備段階でも作業者の安全を確保できる。 Further, a moving device 4 for moving the rod 31 up and down toward the melting furnace 2 may be provided. This eliminates the need for the operator to go to the melting furnace 2 to prepare for melting and checking the melted state. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the metal powder is sucked in, and to ensure the safety of the operator even in the preparation stage for confirming the melting and dissolution states.

また、サーモグラフィ等の高温物質を撮像可能なカメラ51と、棒体31を溶融炉2の内外に昇降させる移動装置4を更に備えるようにしてもよい。移動装置4は、棒体31を溶融炉2に差し込んだ後、棒体31を溶融炉2から引き上げる。カメラ51は、溶融炉2から棒体31が引き上げられた後、棒体31に付着する金属付着物313を撮像する。これにより、微小粒子のレベルで溶融及び溶解の程度を確認することができ、作業者の安全を確保しつつ、溶融金属の品質をより高めることができる。 Further, a camera 51 capable of imaging a high-temperature substance such as a thermography, and a moving device 4 for moving the rod 31 up and down inside and outside the melting furnace 2 may be further provided. After inserting the rod 31 into the melting furnace 2 , the moving device 4 lifts the rod 31 out of the melting furnace 2 . The camera 51 images the metal deposits 313 adhering to the rod 31 after the rod 31 is pulled up from the melting furnace 2 . As a result, the degree of melting and dissolution can be confirmed at the level of fine particles, and the quality of the molten metal can be further improved while ensuring the safety of workers.

また、放射温度計52と、棒体31を溶融炉2の内外に昇降させる移動装置4とを更に備えるようにしてもよい。移動装置4は、棒体31を溶融炉2に差し込んだ後、棒体31を溶融炉2から引き上げる。放射温度計52は、溶融炉2から棒体31が引き上げられた後、棒体31に付着する金属付着物313の温度を測定する。これにより、投じた金属材料の全てが溶融温度に達しているかを確認することもでき、作業者の安全を確保しつつ、溶融金属の品質をより高めることができる。 Further, a radiation thermometer 52 and a moving device 4 for moving the rod 31 up and down inside and outside the melting furnace 2 may be further provided. After inserting the rod 31 into the melting furnace 2 , the moving device 4 lifts the rod 31 out of the melting furnace 2 . Radiation thermometer 52 measures the temperature of metal deposits 313 adhering to rod 31 after rod 31 is pulled up from melting furnace 2 . As a result, it is possible to confirm whether or not all the thrown metal materials have reached the melting temperature, and it is possible to further improve the quality of the molten metal while ensuring the safety of workers.

また、棒体31を挟み込み可能なプライヤ53と、プライヤ53の下方に配置される上面開口の箱体54と、棒体31を溶融炉2の内外に昇降させると共に、溶融炉2とは異なる位置、例えば当該昇降方向との直交方向に平行移動させる移動装置4とを更に備えるようにしてもよい。移動装置4は、棒体31を溶融炉2に差し込んだ後、棒体31を溶融炉2から引き上げて、更にプライヤ53の配置位置へ棒体31を移動させる。プライヤ53は、棒体31のうちの金属付着物313の領域を挟み込み、金属付着物313を剥がし落とす。箱体54は、プライヤ53の挟み込みによって剥げ落ちた金属付着物313を受け取る。この箱体54内の金属付着物313を更なる詳細分析工程に移すことで、溶融及び溶解状態をより正確に知ることができ、作業者の安全を確保しつつ、溶融金属の品質をより高めることができる。 In addition, a pair of pliers 53 capable of sandwiching the rod 31, a box 54 having an upper surface opening disposed below the pliers 53, and the rod 31 can be moved up and down inside and outside the melting furnace 2, and a position different from the melting furnace 2. For example, a moving device 4 for parallel movement in a direction orthogonal to the elevation direction may be further provided. After inserting the rod 31 into the melting furnace 2 , the moving device 4 lifts the rod 31 out of the melting furnace 2 and moves the rod 31 to the position where the pliers 53 are arranged. Pliers 53 pinch the area of metal deposit 313 of rod 31 and peel off metal deposit 313 . The box 54 receives the metal deposits 313 that have fallen off due to the pinching of the pliers 53 . By moving the metal deposits 313 in the box 54 to a further detailed analysis process, the melting and dissolution states can be more accurately known, and the quality of the molten metal can be further improved while ensuring the safety of the operator. be able to.

また、上部開口、有底及び分岐口551を有し、当該分岐口551にホースを介してガスクロマトグラフ100に接続される採取管55と、棒体31を溶融炉2の内外に昇降させると共に、溶融炉2とは異なる位置、例えば当該昇降方向との直交方向に平行移動させる移動装置4とを更に備えてもよい。移動装置4は、棒体31を溶融炉2に差し込んだ後、棒体31を溶融炉2から引き上げて、更に採取管55に棒体31を挿入する。これにより、溶融及び溶解状態をより正確に知ることができ、作業者の安全を確保しつつ、溶融金属の品質をより高めることができる。 In addition, the sampling pipe 55 having an upper opening, a bottomed and a branch port 551, which is connected to the gas chromatograph 100 via a hose to the branch port 551, and the rod 31 are moved up and down in and out of the melting furnace 2, A position different from the melting furnace 2, for example, a moving device 4 for parallel movement in a direction orthogonal to the elevation direction may be further provided. After inserting the rod 31 into the melting furnace 2 , the moving device 4 lifts the rod 31 out of the melting furnace 2 and inserts the rod 31 into the sampling tube 55 . As a result, it is possible to more accurately know the molten metal and the molten state, and it is possible to further improve the quality of the molten metal while ensuring the safety of the operator.

尚、カメラ51、放射温度計52、プライヤ53と箱体54の組、及びガスクロマトグラフ100に繋がる採取管55は、選択的であり、棒体31に生じるトルクによる溶融及び溶解状態の確認のほか、これらの1以上の手段を組み合わせて用いることができるものである。 The camera 51, the radiation thermometer 52, the pair of pliers 53 and box 54, and the sampling tube 55 connected to the gas chromatograph 100 are optional. , one or more of these means can be used in combination.

また、移動装置4にキャップ26を外すフックを取り付け、移動装置4に金属粉末を溶融炉2内へ投じる籠を取り付けてもよい。これにより、金属材料を溶融炉2に投じる工程においても、作業者は溶融炉2に近づく必要がなくなり、金属粉末を吸引してしまう事態を回避できる。 Alternatively, a hook for removing the cap 26 may be attached to the moving device 4 , and a basket for throwing the metal powder into the melting furnace 2 may be attached to the moving device 4 . As a result, even in the step of throwing the metal material into the melting furnace 2, the operator does not need to approach the melting furnace 2, and the situation of inhaling the metal powder can be avoided.

その他、溶融及び溶解装置1の各種構成は、防塵及び耐熱対策が別途施されていてもよい。例えば、移動装置4やカメラ51にジャケットを装着し、移動装置4に冷却機能を設置するようにしてもよい。また、移動装置4、61及び71の移動機構としてボールネジ機構を用いて説明したが、これに限られるものではなく、リニアモータ機構やベルト駆動機構等、他の公知の駆動機構を用いることができる。 In addition, the various configurations of the melting and dissolving apparatus 1 may be separately provided with dust-proof and heat-resistant measures. For example, a jacket may be attached to the mobile device 4 and the camera 51, and the mobile device 4 may be provided with a cooling function. In addition, although the ball screw mechanism is used as the moving mechanism of the moving devices 4, 61 and 71, it is not limited to this, and other known driving mechanisms such as a linear motor mechanism and a belt driving mechanism can be used. .

以上、本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As described above, the embodiment according to the present invention has been described in this specification, but the embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1 溶融及び溶解装置
2 溶融炉
21 ルツボ
22 大蓋
23 断熱材
24 材料投入口
25 ツール挿入口
26 キャップ
261 取っ手
27 炉内断熱材
28 投入金属
3 金属溶融及び溶解状態確認システム
31 棒体
311 フィン
312 フランジ
313 金属付着物
32 支持台
321 栓部
322 頭部
323 大径孔部
324 座面空間
33 攪拌駆動部
34 トルクセンサ
35 コントローラ
36 監視装置
361 モニタ
362 操作部
37 ツール
4 移動装置
41 横フレーム
42 昇降用ボールネジ機構
421 スライダ
43 平行移動用ボールネジ機構
431 スライダ
51 カメラ
52 放射温度計
53 プライヤ
54 箱体
55 採取管
551 分岐口
6 開蓋部
61 移動装置
62 フック
7 材料保持部
71 移動装置
72 籠
73 シャッタ
100 ガスクロマトグラフ
1 Melting and Dissolving Apparatus 2 Melting Furnace 21 Crucible 22 Large Lid 23 Heat Insulating Material 24 Material Input Port 25 Tool Insertion Port 26 Cap 261 Handle 27 Furnace Heat Insulating Material 28 Input Metal 3 Metal Melting and Melting State Confirmation System 31 Rod 311 Fin 312 Flange 313 Metal deposit 32 Support base 321 Plug 322 Head 323 Large-diameter hole 324 Seat surface space 33 Stirring drive unit 34 Torque sensor 35 Controller 36 Monitoring device 361 Monitor 362 Operation unit 37 Tool 4 Moving device 41 Horizontal frame 42 Lifting Ball screw mechanism 421 for parallel movement Slider 43 Ball screw mechanism for parallel movement 431 Slider 51 Camera 52 Radiation thermometer 53 Pliers 54 Box 55 Sampling tube 551 Branch opening 6 Lid opening 61 Moving device 62 Hook 7 Material holding part 71 Moving device 72 Basket 73 Shutter 100 gas chromatograph

Claims (7)

溶融炉内の金属の溶融及び溶解状態を確認する金属溶融及び溶解状態確認システムであって、
前記溶融炉内に投入された前記金属に差し込むための棒体と、
前記金属に差し込まれた状態で、前記棒体を動かすための攪拌駆動部と、
前記金属の攪拌に応じて前記棒体に生じるトルクを検出するためのトルクセンサと、
を備える金属溶融及び溶解状態確認システム。
A metal melting and melting state confirmation system for checking the melting and melting state of metal in a melting furnace,
a rod for inserting into the metal introduced into the melting furnace;
a stirring drive unit for moving the rod while being inserted into the metal;
a torque sensor for detecting torque generated in the rod in response to stirring of the metal;
A metal melting and melt state confirmation system comprising:
前記棒体を前記溶融炉の内外に昇降させる移動装置を備える、
請求項1記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
A moving device for moving the rod up and down inside and outside the melting furnace,
The metal melting and molten state confirmation system according to claim 1.
高温物質を撮像可能なカメラと、
前記棒体を前記溶融炉の内外に昇降させる移動装置と、
を更に備え、
前記移動装置は、前記棒体を前記溶融炉に差し込んだ後、前記棒体を前記溶融炉から引き上げ、
前記カメラは、前記溶融炉から前記棒体が引き上げられた後、前記棒体に付着する前記金属を撮像する、
請求項1記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
a camera capable of imaging a high-temperature substance;
a moving device for moving the rod into and out of the melting furnace;
further comprising
the moving device, after inserting the rod into the melting furnace, lifts the rod out of the melting furnace;
The camera captures an image of the metal adhering to the rod after the rod is pulled up from the melting furnace.
The metal melting and molten state confirmation system according to claim 1.
放射温度計と、
前記棒体を前記溶融炉の内外に昇降させる移動装置と、
を更に備え、
前記移動装置は、前記棒体を前記溶融炉に差し込んだ後、前記棒体を前記溶融炉から引き上げ、
前記放射温度計は、前記溶融炉から前記棒体が引き上げられた後、前記棒体に付着する前記金属の温度を測定する、
請求項1記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
a radiation thermometer;
a moving device for moving the rod into and out of the melting furnace;
further comprising
the moving device, after inserting the rod into the melting furnace, lifts the rod out of the melting furnace;
The radiation thermometer measures the temperature of the metal adhering to the rod after the rod is pulled up from the melting furnace.
The metal melting and molten state confirmation system according to claim 1.
前記棒体を挟み込み可能なプライヤと、
前記プライヤの下方に配置される上面開口の箱体と、
前記棒体を前記溶融炉の内外に昇降させると共に、前記溶融炉から離れた位置に移動させる移動装置と、
を更に備え、
前記移動装置は、前記棒体を前記溶融炉に差し込んだ後、前記棒体を前記溶融炉から引き上げて、更に前記プライヤの配置位置へ前記棒体を移動させ、
前記プライヤは、前記棒体のうちの前記金属が付着した領域を挟み込み、
前記箱体は、前記プライヤの挟み込みによって剥げ落ちた前記金属を受け取る、
請求項1記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
pliers capable of sandwiching the rod;
a box with an upper opening located below the pliers;
a moving device for moving the rod into and out of the melting furnace and moving it to a position away from the melting furnace;
further comprising
The moving device, after inserting the rod into the melting furnace, lifts the rod out of the melting furnace, and further moves the rod to an arrangement position of the pliers,
The pliers pinch a region of the rod to which the metal is attached,
The box receives the metal that has fallen off due to the nipping of the pliers,
The metal melting and molten state confirmation system according to claim 1.
上部開口、有底及び分岐口を有し、当該分岐口にホースを介してガスクロマトグラフに接続される採取管と、
前記棒体を前記溶融炉の内外に昇降させると共に、前記溶融炉から離れた位置に移動させる移動装置と、
を更に備え、
前記移動装置は、前記棒体を前記溶融炉に差し込んだ後、前記棒体を前記溶融炉から引き上げて、更に前記採取管に前記棒体を挿入する、
請求項1記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
a sampling tube having an upper opening, a bottomed opening and a branch port, the branch port being connected to the gas chromatograph via a hose;
a moving device for moving the rod into and out of the melting furnace and moving it to a position away from the melting furnace;
further comprising
The moving device inserts the rod into the melting furnace, pulls the rod out of the melting furnace, and inserts the rod into the extraction tube.
The metal melting and molten state confirmation system according to claim 1.
前記棒体は、棒周面から突出するフィンを有する、
請求項1乃至6の何れかに記載の金属溶融及び溶解状態確認システム。
The rod body has fins protruding from the rod peripheral surface,
7. The metal melting and molten state confirmation system according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002295822A (en) 2001-03-29 2002-10-09 Osaka Gas Co Ltd Ash melting processing method and melting processing furnace
JP2007077503A (en) 2005-09-13 2007-03-29 Heraeus Electro-Nite Internatl Nv Immersible probe
JP2010236743A (en) 2009-03-31 2010-10-21 Pan Pacific Copper Co Ltd Slag discharge system and slag discharge method
JP2012167868A (en) 2011-02-15 2012-09-06 Tokyo Yogyo Co Ltd Stirring device
JP2018508730A (en) 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy Detection device for judging the operating state of molten metal in the top submerged lansing injection reactor system
US20180245851A1 (en) 2015-09-15 2018-08-30 Outotec (Finland) Oy Method and arrangement for monitoring characteristics of a furnace process in a furnace space and process monitoring unit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2809572B2 (en) * 1993-02-02 1998-10-08 日立造船株式会社 Erosion resistance evaluation equipment for refractories

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002295822A (en) 2001-03-29 2002-10-09 Osaka Gas Co Ltd Ash melting processing method and melting processing furnace
JP2007077503A (en) 2005-09-13 2007-03-29 Heraeus Electro-Nite Internatl Nv Immersible probe
JP2010236743A (en) 2009-03-31 2010-10-21 Pan Pacific Copper Co Ltd Slag discharge system and slag discharge method
JP2012167868A (en) 2011-02-15 2012-09-06 Tokyo Yogyo Co Ltd Stirring device
JP2018508730A (en) 2014-12-24 2018-03-29 オウトテック (フィンランド) オサケ ユキチュアOutotec (Finland) Oy Detection device for judging the operating state of molten metal in the top submerged lansing injection reactor system
US20180245851A1 (en) 2015-09-15 2018-08-30 Outotec (Finland) Oy Method and arrangement for monitoring characteristics of a furnace process in a furnace space and process monitoring unit

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