JPH0429464B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属材料の溶解・鋳造システムに係
り、特に金属地金及びスクラツプを含む所定の金
属材料を溶解して金属溶湯と為し、これを鋳造装
置に供給して、所望の鋳造を行なうようにしたシ
ステムに関するものである。

従来から、圧延、押出し等の各種の加工に供さ
れる、アルミニウム若しくはその合金などの金属
鋳塊を得るために、溶解材料としてブロツク状の
金属地金他に、回転屑等のスクラツプ、更には中
間合金などを溶解炉に一括して装入して、それら
を溶解せしめた後、得られた金属溶湯を所定の鋳
造装置に導き、所望の鋳造を行なつている。この
ため、かかる溶解炉に対する溶解材料（金属材
料）の装入に時間と工数がかかつており、特に大
型の溶解炉であつて、溶解されるべき金属材料を
横方向から装入するサイドチヤージ方式のものに
おいて、典型的に認められている。また、このよ
うな溶解炉にあつては、溶解速度を上げると酸化
ロスを促進するため、その溶解温度を抑制してお
り、これによつて溶解時間が長くなるという問題
が内在している。

そして、このような事情により、金属材料を溶
解せしめる溶解炉と、そのような溶解炉で形成さ
れた金属溶湯を収容、保持し、必要な時期に鋳造
装置に対して該金属溶湯を供給する保持炉とを備
えた大型複式炉においては、溶解サイクルが保持
炉サイクルに比べて長く、アンバランスとなり、
設備効率が悪い等という問題があつた。また、そ
のような炉にあつては、装入−溶解がバツチ式の
ために、熱効率が悪く、材料を予め溶解炉の燃焼
排ガスで予熱することが、作業上困難でもあつた
のである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、ブロツク状の金属地金及びスクラツプ等を
含む所定の金属材料、特にアルミニウム若しくは
その合金材料を燃焼式の溶解炉にて溶解せしめて
鋳造するに当たり、かかる金属材料の装入時間の
短縮やその作業の省力化を図り、また総合的な熱
効率の向上を達成すると共に、溶解サイクルを短
縮せしめて、保持炉サイクルにマツチングさせ
て、生産能力の向上を図り得るようにした金属材
料の溶解・鋳造システムを提供することにある。

そして、このような目的を達成するために、本
発明にあつては、前述した如き金属地金及びスク
ラツプを含む所定の金属材料を溶解して金属溶湯
と為し、これを鋳造装置に供給して所望の鋳造を
行なうようにした溶解・鋳造システムにおいて、
(a)垂直方向に延びる筒状の溶解室と、該溶解室の
上部に接続された水平方向に延びる予熱煙道と、
該溶解室の下部に設けられた燃焼加熱装置とを備
え、前記金属地金の所定割合のものを積層形態に
おいて該予熱煙道内を溶解室上部投入口に向つて
移動せしめ、該溶解室から導かれる排ガスにて予
熱せしめるようにする一方、該予熱煙道内にて予
熱された金属地金を上部投入口より該溶解室内に
投入して、溶解室下部の燃焼加熱装置による加熱
によつて、該金属地金を連続的に漸次溶解せしめ
るようにした竪型溶解手段と、(b)該竪型溶解手段
の溶解室下部から取り出される、前記金属地金を
溶解して得られる金属溶湯を収容、保持する第一
の保持手段と、(c)該第一の保持手段に保持された
金属溶湯の所定量の供給を受ける一方、前記竪型
溶解手段にて溶解される金属地金分以外の残余の
金属材料の溶解を行なう主溶解手段と、(d)該主溶
解手段に接続され、それから導かれる金属溶湯を
収容し、貯溜する第二の保持手段と、(e)該第二の
保持手段から導かれる金属溶湯を受けて、それよ
り所定の金属鋳塊を鋳造する鋳造装置とを、含む
ように構成したのである。

このように、本発明にあつては、溶解されるべ
き金属材料を構成する地金の所定割合を別途に連
続、集中的に予熱、溶解せしめる一方、それ以外
の材料は、従来通り、主溶解手段にて一括装入し
て溶解せしめられるように為したものであつて、
この地金集中溶解手段の付設によつて、当該部分
における金属材料の投入が自動化でき、また溶解
時の燃焼排ガスにより予熱が自動的に行なわれ得
て、連続して溶解することができることとなつた
のであり、更には必要に応じて、得られた金属溶
湯を主溶解手段へ所定量、必要時期に送湯するこ
とができることとなり、以て溶解炉全体として、
装入時間の短縮とその作業の省力化、予熱及び連
続溶解による総合的な熱効率の向上、また溶解サ
イクルを短縮せしめて、保持炉サイクルとのマツ
チングを行ない、生産能力の向上が図れる等の優
れた効果を奏し得たのである。

以下、図面を参照しつつ、本発明を更に具体的
に明らかにすることとする。

まず、第１図は、本発明に従う一つの系統図を
示すものであつて、そこにおいて、２は連続溶解
装置であつて、竪型溶解手段としての筒状の溶解
室４と、この溶解室４の下部に連接された第一の
保持手段としての保持室６と、該溶解室４の上部
に設けられた水平方向の予熱煙道８とを有してい
る。また、１０はバーナ等の燃焼加熱装置を備え
た主溶解手段としての主溶解炉であり、前記連続
溶解装置２にて溶解して得られる金属溶湯が、送
湯樋１２を通じて導き入れられるようになつてお
り、更にこの金属溶湯に加えて、前記主溶解炉１
０にて溶解して得られる金属溶湯が、送湯樋１４
を通じて、第二の保持手段としての保持炉１６に
導かれ、そこで脱ガス、除滓等の従来と同様な処
理が施された後、鋳込み樋１８を通じて連続鋳造
装置２０に供給されて、常法に従つて、目的とす
る鋳塊２２が連続的に形成せしめられ得るように
なつている。

ところで、このような溶解・鋳造操作におい
て、溶解せしめられる金属材料の内訳は、平均的
にみて、一般に金属地金：40〜70％、中間合金：
０〜10％、回転屑：30〜50％、その他：０〜10％
であるところから、本発明にあつては、このうち
の地金の所定割合、例えば20〜50％の地金分を、
上記連続溶解装置２にて連続、集中的に予熱、溶
解せしめるようにしたのである。

一方、かかる連続溶解装置２にて溶解せしめら
れる地金２４分を除く、他の金属材料２６、即ち
残余の地金分、中間合金、回転屑等の溶解材料
は、上記連続溶解装置２にて溶解せしめられる地
金分を除くと80〜50％となつて、かかる主溶解炉
における材料装入時間が短縮され得ることは勿
論、その溶解時間が効果的に減少せしめられ得る
のであり、また溶解時の酸化ロスの発生も、上記
連続溶解装置にあつては、排ガスを利用した材料
予熱による低温溶解のため、また主溶解炉にあつ
ては、連続溶解装置から供給された金属溶湯に主
溶解炉内の高温酸化し易い材料を浸漬すること等
によつて、溶解炉全体について効果的に抑制せし
め得ることとなつたのである。

また、かかる金属地金２４の所定割合を溶解せ
しめる連続溶解装置２にあつては、その溶解室４
内に金属地金２４からなるバンドル２８の１〜３
個分が充填層状に投入されており、その下部に設
けられたバーナ等の燃焼加熱装置による加熱によ
つて、その下部から連続的に溶解せしめられるよ
うになつている。このため、バーナ焚量は殆ど一
定とすることができ、またその燃焼排ガスが金属
地金２４の充填層の間隙を通つて上方に導かれる
ことにより、該金属地金２４はより一層加熱、溶
解せしめられ易い状態となるのである。なお、溶
解室４の炉床は、一般にドライハースになつてお
り、既に高温に予熱された地金２４が、高速対流
バーナ等の装置により、小さな炉床面積のなか
で、比較的低い溶解温度で、高速に、高効率、且
つ高歩留りで、連続して溶解され得るのであり、
その溶解能力としては、例えば２〜６トン／時間
程度と為すことが可能である。

そして、このような溶解室４の上部には、通
常、水平方向に延びる予熱煙道８が設けられてお
り、この予熱煙道８内を金属地金２４のバンドル
２８が順次移動せしめられるのであり、溶解室４
内の金属地金２４充填層内を通つた、溶解時の燃
焼排ガスが、かかる予熱煙道８内に導き入れられ
ることにより、更に金属地金２４の予熱が自動的
に行なわれることとなり、これによつてその熱効
率は更に向上せしめられ得るのである。

なお、このような連続溶解装置２の更に具体的
な構造が第２図及び第３図に示されており、本発
明にあつては、そのような例示の構造が好適に採
用されるものである。

すなわち、それらの図において、連続溶解装置
２は、上方に位置して、水平方向に延びる予熱煙
道８と、該予熱煙道８の前方端部において、その
床部に開口する垂直方向下方に延びる筒状の溶解
室４と、該溶解室４の下端部に連接されて、水平
方向に延びる保持室６とを有している。そして、
予熱煙道８の入口部には、昇降可能にチヤージ扉
３０が設けられ、シリンダ３２による昇降作動に
よつて、かかる予熱煙道８の入口部が開閉せしめ
られるようになつている一方、かかる入口部に近
接して、予熱煙道８の側壁部の下部に、排ガスを
排出するための排出口３４が設けられている。

また、溶解室４は、第３図に明瞭に示されるよ
うに、細長な開口部（横断面形状）とされたシヤ
フト部３６を有し、且つ該シヤフト部３６の下部
には、落下せしめられた金属地金２４の積層ブロ
ツク状バンドル２８を溶解せしめるための、高速
対流バーナの如きバーナ装置３８が、相対向する
両側壁部に設けられており、それらの下方に傾斜
したバーナ口４０から、該バーナ装置３８の燃焼
炎ないしは燃焼排ガスが、落下せしめられたバン
ドル２８を構成する金属地金２４に接触せしめら
れるようになつている。

なお、保持室６には、前記溶解室４にて溶解し
て得られた金属溶湯４２が導かれて、収容、保持
されることとなり、そしてかかる保持室６には、
そのような保持された金属溶湯４２を保温するた
めのバーナ装置４４が設けられている。

一方、このような連続溶解装置２の予熱煙道８
の入口側に近接して、材料装入装置４６が設けら
れている。この材料装入装置４６は、スラツトコ
ンベヤ４８と、整列装置５０と、吊上げ装置５２
と、レール５４に案内されて予熱煙道８の入口部
に接近し得る台車５６と、プツシヤ５８とを有し
ている。

そして、このような材料装入装置４６にあつて
は、前記連続溶解装置２に装入される材料、即ち
所定の金属地金２４の積層されたバンドル２８
は、フオークリフト又はその他の適当な方法にて
スラツトコンベヤ４８上に載置され、そして該ス
ラツトコンベヤ４８にて、吊上げ装置５２による
吊上げ位置まで搬送せしめられる。この吊上げ位
置に停止したバンドル２８は、その搬送中におい
て惹起された荷崩れ等の矯正等を行なうために、
整列装置５０にて整列せしめられる。次いで、こ
の整列させられたバンドル２８は、降下した吊上
げ装置５２によつて吊り上げられ、そして台車５
６上に載置せしめられ、その後、予熱煙道８の入
口部に該台車５６が接近せしめられて、チヤージ
扉３０の開放下において、プツシヤ５８にて突き
出されることにより、かかる金属地金２４の積層
されたバンドル２８が予熱煙道８内に装入せしめ
られるのである。

なお、かかる金属地金２４は、アルミニウム若
しくはその合金等からなる、一般にその長手方向
の大部分において略台形形状の横断面を有してい
る、長手のブロツク状物であり、所謂ピツグ
（pig）等と称されているものであり、このような
金属地金２４が水平方向に配列されつつ、複数段
に積み重ねられて、一つのバンドル２８を形成し
ているのである。また、そのような金属地金２４
の形状やバンドル２８の積層構造については、本
願出願人らの先の出願（特願昭59−88984号）に
明らかにされており、本発明にあつても、そのよ
うな地金形状やバンドル積層構造が好適に採用さ
れるものである。

そして、このような所定の金属地金２４のバン
ドル２８が、第２図において、プツシヤ５８の突
出し作用にて予熱煙道８内に押し込まれると、先
に該予熱煙道８内に装入されていたバンドル２８
は、該予熱煙道８の床面を前方へ摺動せしめられ
て、かかるプツシヤ５８の突出し作用による押込
み量分だけ前方に移動せしめられることとなるの
である。なお、このプツシヤ５８によるバンドル
２８の押込み操作による投入は、自動的に為され
て得て、その投入タイミングは必要溶解速度に合
わせて決定されることとなる。そして、このよう
にして予熱煙道８内に、順次、自動装入せしめら
れるバンドル２８によつて、最も前方に位置する
バンドル２８は、予熱煙道８の前方端部に至る。
また、この予熱煙道８内を、その入口部から溶解
室４が開口する前方端部まで移動せしめられる間
に、バンドル２８は、溶解室４から導かれた高温
の排ガスの流通によつて効果的に予熱せしめられ
るようになる。

なお、この実施例では、予熱煙道８の床面６０
は、その前方端部に設けられた溶解室４の開口部
分に向かつて下方に傾斜せしめられており、これ
によつてバンドル２８の前方への押動が容易とな
るように配慮されており、またかかる予熱煙道８
の横断面は略矩形の内面形状とされて、外形が矩
形のバンドル２８の周囲を排ガスが均等に通過し
得るように構成されると共に、入口部の下部に設
けられた排出口３４の存在によつて、熱い排ガス
の熱エネルギーをバンドル２８の予熱に有効に利
用し得るように配慮されている。

また、このように予熱煙道８内を前方に押動さ
れる間に予熱されたバンドル２８は、その前方端
部から溶解室４、具体的には細長な矩形ないしは
楕円形状の開口部６２のシヤフト部３６内に落下
せしめられるが、その落下させられるバンドル２
８は、その後方に位置するバンドル２８による押
動作用によつて、予熱煙道８の端部から前方に押
し出されるようになり、これによつて実質的に横
転せしめられた形態にて落下させられることとな
る。

そして、このような横転した状態におけるバン
ドル２８の落下によつて、それを構成する金属地
金２４がバラバラの状態で溶解室４内に分散、位
置せしめられることにより、下部のバーナ装置３
８による溶解操作を好適に実施することができる
のである。

このように溶解室４内において金属地金２４を
溶解することによつて得られる金属溶湯４２は、
該溶解室４の傾斜した炉床上を流れて、直ちに保
持室６内に流入せしめられ、そこでその所定量が
プールされることとなる。この保持室６内におい
ては、プールされた金属溶湯４２はバーナ装置４
４にて加熱され、所定の温度に温度調節され、そ
して主溶解炉１０のタイミングに合わせて、送湯
樋１２を通じて主溶解炉１０に供給されるのであ
る。この主溶解炉１０に対する送湯量、送湯タイ
ミングの調整機能を、かかる保持室６が果たして
いることとなる。

このように、連続溶解装置２にて溶解されるべ
き金属材料のうち、金属地金の所定割合のもの
（例えば金属材料全体に対して20〜50％の地金分）
が溶解せしめられる結果、主溶解炉１０に装入せ
しめられる残余の金属材料２６は、それだけ（例
えば50〜80％に）減少することとなるのである。
この主溶解炉１０における溶解操作はバツチ式の
稼働であり、溶解材料２６の材質も種々変わる
が、大きな熱投入の必要な金属地金２４量が減少
せしめられていることにより、材料装入作業の省
力化、装入時間の短縮に加えて、溶解時間の効果
的な短縮が為され得るのであり、また長時間の大
きな熱投入に起因する酸化ロスの発生も効果的に
抑制され得るのである。なお、金属地金２４が集
中的に溶解せしめられる連続溶解装置２では、か
かる主溶解炉１０のバツチ式溶解操作にかかわり
なく、連続的、自動的に溶解が行なわれているの
である。

そして、このように、連続溶解装置２におい
て、装入材料のうち、所定割合の金属地金２４分
が集中的に溶解せしめられることにより、溶解炉
全体としては、(1)装入作業の省力と装入時間の短
縮、(2)排ガスによる材料予熱により、熱効率の向
上、(3)排ガスによる材料予熱により、低温溶解が
でき、溶解歩留りが向上、(4)溶解能力の増大と溶
解時間の短縮、(5)保持炉サイクルとのマツチング
により、生産能力、生産性の向上等が、効果的に
達成され得たのである。

因みに、かくの如き効果は、第４図に示される
従来方式による金属材料の溶解・鋳造サイクル
と、第５図に示される本発明に従う溶解・鋳造サ
イクルとを比較すれば、自ずから明らかとなると
ころである。なお、第５図に示される、本発明に
従うサイクルにあつては、溶解される金属材料の
30％に相当する地金分が連続溶解装置２において
集中的に溶解せしめられ、また何れの方式におい
ても、溶解量は60トンとされている。

かかる第４図及び第５図を比較すれば容易に理
解されるように、本発明に従う方式によれば、主
溶解炉１０における材料の装入時間並びに溶解時
間が著しく短縮され、その結果、保持炉１６のア
イドル時間が短くなつて、溶解・鋳造サイクル全
体としては、従来方式が６〜８時間／チヤージ前
後の場合、本発明に従う方式にあつては約20％短
縮され、また熱効率に関しても、従来方式に対し
て、本発明方式では約７〜10％改善されたのであ
る。

以上、一つの具体例について、本発明を詳細に
説明してきたが、本発明は、かかる例示の具体例
並びにそれに付随した説明にのみ限定して解釈さ
れるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、本
発明には種々なる変更、修正、改良等を加え得る
ことは言うまでもないところであり、本発明は、
そのような実施形態のものをも含むことを、意図
しているものである。

また、本発明は、特にアルミニウム若しくはそ
の合金からなる地金を含む金属材料の溶解のため
に開発されたものであるが、その他の金属からな
る溶解材料の溶解・鋳造操作にも適用することは
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一具体例を示す系統図であ
り、第２図は本発明において好適に用いられる連
続溶解装置を示す要部断面正面略図であり、第３
図は第２図の装置の−断面略図であり、第４
図及び第５図はそれぞれ従来方式及び本発明方式
の一例を示す溶解・鋳造サイクルの説明図であ
る。 ２：連続溶解装置、４：溶解室、６：保持室、
８：予熱煙道、１０：主溶解炉、１２，１４：送
湯樋、１６：保持炉、１８：鋳込み樋、２０：連
続鋳造装置、２２：鋳塊、２４：金属地金、２
６：残余の金属材料、２８：バンドル、３８：バ
ーナ装置、４２：金属溶湯、４６：材料装入装
置、４８：スラツトコンベヤ、５０：整列装置、
５２：吊上げ装置、５４：レール、５６：台車、
５８：プツシヤ、６０：床面、６２：開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブロツク状の金属地金及びスクラツプを含む
   所定の金属材料を溶解して金属溶湯と為し、これ
   を鋳造装置に供給して所望の鋳造を行なうように
   した溶解・鋳造システムにして、 垂直方向に延びる筒状の溶解室と、該溶解室の
   上部に接続された水平方向に延びる予熱煙道と、
   該溶解室の下部に設けられた燃焼加熱装置とを備
   え、前記金属地金の所定割合のものを積層形態に
   おいて該予熱煙道内を溶解室上部投入口に向つて
   移動せしめ、該溶解室から導かれる排ガスにて予
   熱せしめるようにする一方、該予熱煙道内にて予
   熱された金属地金を上部投入口より該溶解室内に
   投入して、溶解室下部の燃焼加熱装置による加熱
   によつて、該金属地金を連続的に漸次溶解せしめ
   るようにした竪型溶解手段と、 該竪型溶解手段の溶解室下部から取り出され
   る、前記金属地金を溶解して得られる金属溶湯を
   収容、保持する第一の保持手段と、 該第一の保持手段に保持された金属溶湯の所定
   量の供給を受ける一方、前記竪型溶解手段にて溶
   解される金属地金分以外の残余の金属材料の溶解
   を行なう主溶解手段と、 該主溶解手段に接続され、それから導かれる金
   属溶湯を収容し、貯溜する第二の保持手段と、 該第二の保持手段から導かれる金属溶湯を受け
   て、それより所定の金属鋳塊を鋳造する鋳造装置
   とを、 含むことを特徴とする金属材料の溶解・鋳造シス
   テム。