JPH0359359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプシリンダによる金属溶湯の吸引
と吐出を反復して行う金属溶湯撹拌装置特には金
属酸化物の排出機構を備える金属溶湯撹拌装置に
関する。

アルミニウム、銅、亜鉛などの金属溶融炉で
は、溶湯を撹拌しない場合、溶融時間が長くな
り、しかも加熱すべき温度が高くなるうえ、酸化
物の発生量が多くなるなどの諸欠点が生じ、低品
質、コスト高の要因となることが知られている。
したがつて、酸化現像を抑制し高品質の製品を得
るためには、加熱温度を低くし、かつ、溶融に要
する時間を短縮することが要求され、上記溶湯を
撹拌することが大いに役立つ。アルミニウムの場
合、撹拌によつて酸化物の発生量、溶融時間とも
に約10％減少することが認められる。しかし酸化
物の残り90％の発生は除去出来ないのが現状であ
る。

このような溶湯撹拌作業を、ポンプリンダによ
り溶融炉内の溶湯を吸引し、吐出する方式で行う
方法と装置については、例えば特開昭55−99582
号の公報に開示がある。しかし、この開示された
方式のものは、ポンプシリンダ上下移動させて溶
湯を炉内溶湯表面付近より吸引し、溶湯底部付近
に吐出して上下撹拌を行うもので、この上下撹拌
とも相俟つて溶湯の吸引時、溶融炉内の金属酸化
物をも吸引するので、吸引した溶湯の吐出毎に、
高圧の不活性ガスの使用を必要としており、経済
的ではないし、溶湯の品質を低下させる可能性が
あるという問題がある。又、有効な撹拌作業をお
こなう機械的撹拌方法の周知例としては、第１図
に示すものがある。溶湯炉１の側壁下部に溶融炉
の内底面と垂直な方向に開口面を有し、この開口
面に続く部分を溶融炉の内底面に平行にした湾曲
形状の連通孔２を内設した耐火物による中間体３
を設け、該中間体３内に内壁を耐火材料で内張し
た金属製のポンプシリンダ４を取付ける。このポ
ンプシリンダ４は、図示のように、溶融炉外で起
立する上方部外周をヒータ４ａで囲繞させて加熱
し、吸引・吐出溶湯の温度低下を防止するように
してある。又、上記連通孔２を介して該ポンプシ
リンダ４と溶融炉１の内底部とを連通せしめると
ともに、中間に外気と真空圧との自動切換弁５、
大きい異物を除去するサイクロン６、フイルター
７などを介在した通気管８により上記ポンプシリ
ンダ４の上部と真空源としての真空ブロワー９と
を接続せしめるようにしてある。なお、１５はポ
ンプシリンダ４から通気管８へ出入口で、また、
１６は真空計、１７は安全弁、１８は弁、そして
１９は消音器で、それぞれ通気管８に介在する。
該真空ブロワー９はモータ１０によつて作動し、
前記ポンプシリンダ４を真空圧に作動せしめて溶
湯をポンプシリンダ４内に吸引導入し、一定時間
経過後に自動切換弁５に切換えて外気を導入す
る。真空圧による吸引力の抜いて外気を導入する
ので、ポンプシリンダ４内に吸い上げられた溶湯
は自重で溶融炉１内に吐き出されることにより、
滞留した溶湯に対流が生じ溶融炉１内は撹拌され
る。

上記装置を用いて溶湯を撹拌する方法において
は、金属冷材の溶解にしたがつて溶湯１１の表面
ならびに冷材と接する部分で溶湯の酸化が進行
し、金属酸化物は溶湯より軽いため溶融炉１内お
よびポンプシリンダ４内溶湯１１の表面に金属酸
化物１２，１２′の層を形成する。特にポンプシ
リンダ４内の金属酸化物１２′は中間体３、ポン
プシリンダ４の管内壁に埋積、付着、凝固して管
を狭窄し溶湯の吸引、吐出を妨げ、効果的な溶湯
の撹拌を不可能にする。この金属酸化物はまた、
溶湯の熱伝導を妨げ、凝固を促進す。したがつて
溶融を終了して出湯した後、炉の内底部および湾
曲形状の連通孔２内部の管底に残留した金属酸化
物１３，１３′を出来るだけかき取る作業を実施
する。しかし前記連通孔２からポンプシリンダ側
への湾曲部の底部に残つた金属酸化物１３′につ
いてはかき取ることが出来ない。

つづいて次の溶融作業工程に入り、金属冷材の
装入、溶融、撹拌の各工程を経て出湯した後、再
び炉内底部に溜まつた金属酸化物１３をかき取
る。しかるに、前述のように、連通孔２から奥の
湾曲部内に金属酸化物は取り除けないため、連通
孔２付近の金属酸化物１３′は更に多く残ること
になる。他方、溶融炉内に冷材を装入する場合、
連通孔２と反応側の投入口から冷材を装入しプツ
シヤーによつて炉内に押しこむため、前記金属酸
化物のかき取りの際、除去もれで残つた金属酸化
物も前記冷材によつてさらに押し出され、連通孔
２から中間体３の内部に押しこまれる結果とな
り、前記かき取ることの出来ない残留金属酸化物
１３′に合体する。

このようにして１サイクルの溶融作業は、冷材
の装入、溶融、撹拌、出場、金属酸化物のかき取
りの各工程によつて終了するが、溶湯の自重によ
る吸引溶湯の吐出では上記連通孔付近の酸化物の
除去は十分ではなく、これを繰り返していく間
に、連通孔２付近に金属酸化物１２′の埋積、凝
着が進行して管径をせばめ、ついに閉塞してポン
プシリンダ４内の溶湯の吸引、吐出を妨げる結果
となる。そこで金属酸化物１２′を除去するため、
従来では溶湯炉１の加熱を止め、ポンプシリンダ
４の上部を開口して連通孔までの金属酸化物１
２′をかき出す作業を必要とした。すなわち、溶
融作業を中止して金属酸化物１２′を取除かねば
ならない不便があつた。

本発明は上記の欠点を解消するためになされた
もので、溶融炉の作業中に発生した金属酸化物に
よつて、金属溶湯を吸引、吐出するポンプシリン
ダの管内および連通孔を狭窄されることがなく、
且つ多量の不活性ガス例えば窒素ガスを使用する
ことなく、溶融炉の連続運転を可能とする経済的
な金属溶湯撹拌装置を提供することを目的とし、
溶融炉の内底面に垂直な方向に開口面を有し、該
開口面に続く連通孔が上記内底面に平行方向をな
すようになし、且つ溶融炉外部に炉出する上方部
外周を加熱可能に構成したポンプシリンダを上記
溶融炉の側壁下部に固定すると共に、上記ポンプ
シリンダの上端部に外気との自動切換弁を介して
真空源に接続する通気管を臨ませて成り、上記溶
融炉内の溶湯を真空吸引し、該溶湯を溶融炉内に
自動吐出させる動作を反復する金属溶融撹拌装置
であつて、上記通気管には、上記ポンプシリンダ
内の溶湯水位が所定位置より低いときにのみ、高
圧不活性ガス源に開口操作されて上記連通孔付近
の金属酸化物を溶湯と共に排出する高圧不活性ガ
ス切換弁と、上記通気管内の高圧不活性ガスを外
気に開放すべく操作される高圧不活性ガスブロー
切換弁とが分岐されて構成することを特徴とする
金属酸化物排出機構を備える金属溶融撹拌装置を
提供する。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。本実施例は第１図に示された従来使用のア
ルミニウム溶湯撹拌装置におけるポンプシリンダ
４の上部出入口１５からの通気管８に、第２図に
示したように、高圧不活性ガス源としての高圧窒
素ガスタンク等に接続する窒素ガス切換弁２０お
よび窒素ガスローブ切換弁２１を分岐して設けて
いる。通常、アルミニウム溶湯撹拌時において、
ポンプシリンダ４内への真空圧による周期的な吸
引、自動切換弁５による外気圧の導入による吐き
出しの作動を繰返す場合、吸引されたアルミニウ
ム溶湯のポンプシリンダ４内の上昇水位は略一定
位置１４である。しかし、前述のように冷材の装
入、溶融、撹拌、出湯など一連の工程を繰返す間
に、連通孔２の内部付近にアルミニウム酸化物１
２′が埋積し、連通孔２を狭窄せしめた場合、撹
拌工程の途中真空圧の吸引によるアルミニウム溶
湯のポンプシリンダ内上昇水位が定位置１４に至
らなくなり、アルミニウム溶湯の吸引量が減つて
撹拌効果が減少する。この状態において、それま
での真空ブロワー９および自動切換弁５の外気導
入によるポンプシリンダ４の吸引、吐出しを中止
して、窒素ガスブロー切換弁２１を切換えて真空
ブロワー９の吸引を停止させ、窒素ガス切換弁２
０を切換えて高圧窒素ガスを導入する。ポンプシ
リンダ４上部より窒素ガスを高圧させることによ
つて、連通孔２付近に埋積し凝着したアルミニウ
ム酸化物１２′はアルミニウム溶湯と共に強制的
に溶融炉１内に排出される。これにより連通孔２
付近の狭窄がなくなり、再びポンプシリンダ４に
よるアルミニウム溶湯の吸引、吐出を再開して撹
拌工程が続行出来るようになる。本溶湯撹拌装置
では、連通孔２は炉内底面に平行な方向に開口
し、アルミニウム溶湯の吸引、吐出は炉内底面に
略平行する面で行われるので、溶湯の液面が連通
孔２を越えた比較的溶湯の少ない溶湯初期段階に
おいても、溶湯表面に付近に浮遊するアルミニウ
ム酸化物１２を吸引する恐れが少なく、従つて溶
湯吐出毎に高圧不活性ガスの使用を繰り返す必要
がない。このような高圧ガスの導入は、ポンプシ
リンダの狭搾を俟たずに溶湯撹拌作業の開始時に
行うようにすれば、作業管理上有利であることは
言うまでもない。なお本実施例はアルミニウムの
溶融炉について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではないし、また、アルミニウム酸化
物排出用として窒素ガスを使用したが、ガス体と
してはこれに限定されるものではなく、不活性ガ
スでありさえすればよい。

本発明は以上の装置で、連通孔付近の金属酸化
物を排出することが出来るので、以下のような優
れた効果を発揮する。前述のように冷材装入から
出湯、炉底酸化物かき取りの各工程の繰返しによ
る溶融炉の稼動中、金属溶湯を出湯する前の撹拌
工程において、吸引された溶湯が所定の上昇水位
を示す毎回の吐出時ではなく、吸引された溶湯の
ポンプシリンダ内水位が低下した時点で、又は撹
拌開始時に、強制的に高圧の不活性ガスをポンプ
シリンダ内に加圧するので、溶融炉とポンプシリ
ンダとの連通孔に付着し埋積した金属酸化物を強
制的に連通孔から溶融炉内に排出できる。したが
つて連通孔の狭窄、閉塞を除去するので、その後
の溶湯真空吸引と溶湯自重吐出の繰返しによる撹
拌工程が続行でき、撹拌効果は大きく、溶融時間
を短縮できる。ポンプシリンダは外周を加熱され
ているので、溶湯が凝固せず、連通孔付近の金属
酸化物の固着が抑制され、高圧不活性ガスによる
排出は比較的容易であり、頻繁な高圧不活性ガス
の使用は必要としない。又、不活性ガスは化合し
ないので溶湯の酸化を防ぐことができ、高品質の
製品を得ることができる。さらに連続して溶融炉
を稼動することが可能で、作業効率が上がり、又
さらにポンプシリンダは溶融炉内の金属酸化物を
吸引する恐れがなく、製品の高品質を維持でき、
金属酸化物の混入によるポンプシリンダ内溶湯の
温度低下が防止され、高圧不活性ガスを溶湯の吐
出毎に使用する必要がないことも併せて、経済的
効果も大きい金属溶融撹拌装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶湯撹拌装置の概略的構成図、
を示し、第２図は本発明実施例を示す説明図であ
る。 １……溶融炉、２……連通孔、３……中間体、
４……ポンプシリンダ、４ａ……ヒータ、５……
自動切換弁、６……サイクロン、７……フイルタ
ー、８……通気管、９……真空ブロワー、１０…
…モーター、１１……アルミニウム溶湯、１２…
…アルミニウム酸化物、１２′……シリンダ内部
のアルミニウム酸化物、１３……溶融炉底部に残
置したアルミニウム酸化物、１３′……シリンダ
内底部に残置したアルミニウ酸化物、１４……通
常運転時の吸引アルミニウム溶湯水位、１５……
ポンプシリンダから通気管への出入口、１６……
真空計、１７……安全弁、１８……弁、１９……
消音器、２０……窒素ガス切換弁、２１……窒素
ガスブロー切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融炉の内底面に垂直な開口面を有し、該開
   口面に続く連通孔が上記内底面に平行方向をなす
   ようになし、且つ溶融炉外部に露出する上方部外
   周を加熱可能に構成したポンプシリンダを上記溶
   融炉の側壁下部に固定すると共に、上記ポンプシ
   リンダの上端部に外気との自動切換弁を介して真
   空源に接続する通気管を臨ませて成り、上記溶融
   炉内の溶湯を真空吸引し、該溶湯を溶融炉内に自
   重吐出させる動作を反復する金属溶融撹拌装置で
   あつて、上記通気管には、上記ポンプシリンダ内
   の溶湯水位が所定位置より低いときにのみ、高圧
   不活性ガス源に開口操作されて上記連通孔付近の
   金属酸化物を溶湯と共に排出する高圧不活性ガス
   切換弁と、上記通気管内の高圧不活性ガスを外気
   に開放すべく操作される高圧不活性ガスブロー切
   換弁とが分岐されて構成することを特徴とする金
   属酸化物排出機構を備える金属溶融撹拌装置。