JPH0899167A - ダイカストマシンに給湯する連続溶解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重油などを直接加熱する反射型溶解炉は、発
生する排ガスや粉じんが職場環境を悪化し、設置スペー
ス、エネルギー消費が大きく、運転再開時の立ち上げ時
間が長く、ドロスやＨ₂などを吸収してドロス巻き込み
や気孔の発生など欠陥を生じ易い。これらの欠点を解消
して、自動制御や省力化に適応しやすく、環境衛生の点
から好ましいクリーンな溶解炉を開発する。 【構成】 耐火材料で被覆され、誘導加熱用の傾斜巻き
コイル１４により装入材料が誘導加熱される溶解室１２
と、前方に向かって浅くされた底壁１３ｄを有する保温
室１３との、それぞれの空間が連通穴１１ａにより合体
され支持フレーム８により一体に保持されて、傾動装置
により前後に傾動可能にされて、被溶解材料の供給と出
湯が連続して行えるよう構成されたダイカストマシンに
給湯する連続溶解炉である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイカストマシン（ダ
イキャストマシンとも呼ぶ）に溶湯を供給する溶解炉に
関し、特にアルミニウム、亜鉛や錫やその合金など比較
的低融点の金属を鋳造するダイカストマシン１台ごとに
対応して設けられ、誘導加熱溶解方式により、溶解→保
温→出湯（バッチ式汲み取り）を１基の溶解炉で連続的
に行うことの可能な小形溶解炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト鋳造法は、主としてアルミニ
ウム、亜鉛、錫などの金属や合金の溶湯をダイと呼ばれ
る再使用可能な金型に高圧力で注入して、寸法精度がよ
く、再現性がよい製品を高速度で生産できる点から、自
動車などの車両、航空機、電気機器、建築金物など多く
の分野で使用されている。また、近年に至り射出圧力も
著しく増大され、大面積の製品も精度よく鋳造でき、一
方小形部品では１回のショットで多量に生産できる点か
ら需要が増大している。このようなダイカストマシン
（以下マシンと略称する）に溶融金属材料としての溶湯
を供給する溶解設備として、図８を参照して代表的にア
ルミニウムおよびその合金を使用するマシンと、それに
付帯する溶解設備について述べる。従来は複数、通常数
十台のマシン５ａ₁〜５ａ_n全体に対して１基の重油燃焼
式の反射溶解炉１が配置され、この溶解炉１で溶解され
所定の温度に上昇された溶湯を別の保持炉２に移し、こ
の溶湯を取鍋２ａで汲み取り、台車３に載せて各マシン
まで移送し各マシンの近くに配置された手許炉４ａ₁〜
４ａ_nに移して、各マシンに対応するロボット６ａ₁〜６
ａ_nにより溶湯が各手許炉から各マシンのスリーブ内に
注入され、所定の高圧力でダイの内孔にショットされ
る。

【０００３】近年ではマシンの大型化、生産数量の増
大、あるいは溶解を含め自動制御や、ロボットを利用し
た省力化が図られるとともに、溶解炉も誘導溶解炉、電
気抵抗溶解炉などの電気的加熱手段が採用されるように
なったが、依然として主流は燃料燃焼型の重油またはガ
ス燃焼反射炉が占めている。また、図９に示すようにマ
シン１台に対し１基の溶解炉を設置し、全体としてはｎ
基の手許炉４ａ〜４ｎが配置された、いわゆる１：１対
応タイプの溶解炉も出現しているが、依然としてガス炉
または重油炉が多く、次に示すような欠点が認められ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の直接加熱の反射
型溶解炉１は、かなり大量のアルミニウムを溶解できる
ので費用が掛からない溶解設備と考えられていたが、ガ
スまたは重油などを燃料とする反射型溶解炉であるため
悪臭のある排ガスや粉じんなどが発生して職場環境上好
ましくない点と、設置スペースが大きく、さらに溶解作
業を休止（シャットダウン）し、次の作業を再開するた
めの立ち上がりに時間が掛かるなどの欠点があるため、
従来に比べてさらに、自動制御や省力化に適応しやす
く、環境衛生の点から好ましいクリーンな溶解炉の開発
が要望されていた。また、火焔や燃焼生成物が、固体状
態の未溶融の装入材としてのアルミニウムや溶湯表面に
接触することにより溶解が達成されるので、酸化アルミ
ニウムを主体とするドロスの発生や、加熱温度に比例し
て増加する燃焼雰囲気中の水分からのＨ₂などのガス吸
収が多くなり、溶湯が凝固するのに伴い鋳物製品中に取
り込まれるので、ドロス巻き込みや気孔の発生などの欠
陥を生ずるので燃焼雰囲気の制御に厳重な注意を必要と
していた。

【０００５】これらの解決すべき課題は次のように要約
できる。 １）溶解環境を改善する必要があること。 ２）設置スペースを効率よくコンパクトにできること。 ３）省エネルギー化を一層徹底すること。 ４）運転休止後の立ち上がり時間を短縮することと、溶
解電力容量を一層低減すること。 ５）ドロス巻き込みやＨ₂ガスの吸収に起因する鋳物中
の気孔など欠陥の発生を低減して製品の材質を改善する
こと。 ６）溶解すべき材料の種類の変更に容易に対応できるこ
と。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要望に
応えるため、次の性能要目に合致し得る比較的小型の誘
導加熱溶解炉を提供して課題を解決したものである。 １）１台のダイカストマシンに対し一基の溶解炉で対応
できる小形でコンパクトな溶解炉であること。 ２）一つの溶解炉で、溶解→保温→出湯（バッチ式汲み
取り）が継続的に可能なこと。 ３）材料の有効利用のためインゴット、母合金などの新
材５０重量部に対し、湯道、湯口、不良品、バリなどの
リターンスクラップを５０重量部を配合し溶解できるこ
と。 ４）溶解材の種類の変更が容易に可能であることと、運
転の休止と再開が容易に可能なこと。 ５）溶湯温度が安定すること。 ６）職場環境に良好なクリーンな溶解作業が可能なこ
と。

【０００７】上記の性能要目に合致するための本発明の
全体的な目的は、溶湯の汲み出しと溶解を同時進行で行
うことが可能で職場環境をクリーンに保つことの可能な
誘導加熱方式の溶解炉を提供するものである。この目的
を達成するための構成要件は下記に要約される。 １）挿入材料（被溶解材）を溶解する溶解室と、得られ
た溶湯を所定の温度に保持する保温室とを、一つの溶解
炉内に一体に設け、両室の間を耐火材料製の仕切り壁で
区分し、仕切り壁には溶湯が両室の間を流動できる連通
穴を明け、これらを支持フレームで支持する。 ２）溶解室の部分を後方、保温室の部分を前方とした場
合、誘導溶解コイルは溶解室後端から溶解室前方に下に
向かって傾斜して巻回する傾斜巻きとし、冷材だけから
溶湯を得る初期溶解時には溶湯が保温室内に流入しない
よう炉体を後方に傾動して溶解する。 ３）装入材の全部が溶落し、さらに所定の温度に達した
段階で溶解炉を水平位置に戻し、溶湯は連通穴を通過し
て保温室内に流入しダイカストマシンへ給湯できる態勢
になる。 ４）誘導溶解コイルの撹拌作用によって生ずる溶解室内
の溶湯の流れ、ドロス（スラグ、ノロとも呼ぶ）の流
動、保温室への溶湯の流れなどの適正化の点などから誘
導コイルを傾斜巻きする方式を採用した。 ５）保温室内の溶湯の汲み出しには従来のダイカストマ
シンに採用されている汲み取りカップ付きのロボットア
ームを使用して行なう。 ６）マシンの作業で多量に発生する湯道、湯口、バリな
どのリターンスクラップを再溶解することができ、注湯
に伴って生ずる不足分を補給しながら溶解する連続溶解
が可能であること。 ７）被溶解材の種類の変更が容易であり、運転の休止、
再開が容易な構造であること。 ８）溶湯温度が安定すること。 ９）炉体から排煙や粉塵などの発生が極力少ないこと。

【０００８】

【作用】溶解室と保温室とが一つの溶解炉内に一体に設
けられ、両室の間が耐火材料製の仕切り壁で区分され、
仕切り壁には連通穴が明けられて溶湯が通過して流動で
き、誘導加熱用のコイルは前方に下に向かって傾斜した
傾斜巻きコイルに構成し、初期溶解時には上記傾斜巻き
コイルが水平になるよう炉体を後方に傾動して、溶湯が
保温室内に流入しないようにして溶解室内で溶解され
る。装入材の全部が溶落し、次いで所定の温度に達した
段階で溶解炉を水平位置に戻し、溶湯を連通穴を通過し
て保温室内に流入させ、マシンへ給湯できる態勢にな
り、保温室内の溶湯の汲み出しは従来のマシンに採用さ
れている汲み取りカップ付きのロボットアームを使用し
て行なうことが可能になる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の実施例として連続溶解炉１０
の全体を示す側断面図であり、この連続溶解炉１０は形
鋼などで組み立てられた支持フレーム８により保持さ
れ、図中の符号１２は、耐火材料によりほぼ底付き円筒
状に形成された溶解室である。１３は耐火材料により形
成された保温室であり、図４の平面図で見ると、横断方
向の辺１３ｅが長辺で、それに直角な辺１３ｆが短辺を
なしている四辺形であるが、側面図である図１で見る
と、その底壁１３ｄは溶解室１２から遠い側（図で左
側）は、上部からやや下がった位置から溶解室１２に向
かって右下がりに傾斜し、溶解室１２の前部（左側）側
壁１２ａのほぼ中間部分１２ｅと合体されている。従っ
て、保温室１３は、上部の四角柱状の空間の部分と、こ
れに連続する三角柱状（プリズム形）の空間の部分とが
合体して形成された空間部であり、前記の溶解室１２と
保温室１３との間には仕切り壁１１が設けられ、仕切り
壁１１の前記の溶解室１２と保温室１３の底壁１３ｄと
の合体位置に相当する側壁１２ａの中間部分１２ｅに
は、底壁１３ｄに平行に、所定の高さＨと幅Ｂを有する
連通穴１１ａが明けられ、溶解室１２内の溶湯はこの連
通穴１１ａを通過して保温室１３内に流入出来る。な
お、前記の溶解室と保温室の耐火材料の外側には多孔質
の耐熱材料が配置され断熱されている。

【００１０】溶解室１２の容積は保温室１３の容積の３
〜４倍に設定されている。図６に示す仕切り壁１１ｃ
は、溶解室１２と保温室１３との間の炉壁に設けられた
溝１１ｂに挿入され上下スライド可能にされ、その下部
と底壁１３ｄとの間が寸法可変の連通穴を画定する。こ
のように、仕切り壁１１ｃを差し替え交換可能にしてお
くと便利である。保温室１３の溶湯の液面下には溶湯温
度センサ１３ｂが浸漬され、保温室１３内の溶湯の液面
を設定値の上限と下限の範位内に保つための、上位レベ
ルセンサ１３ａと下位レベルセンサ１３ａ′とが取り付
けられている。図１において、溶解室１２の後部側壁１
２ｂの上から３分の１の位置から、上下方向の巻回幅が
後部側壁１２ｂの高さの３分の１で前部側壁１２ａの下
端に向かって前下がりに傾斜する誘導加熱用の傾斜巻き
コイル１４が巻回され、水平面に対する傾斜角度は約３
０度である。図３は炉体が傾動している状態を示す概略
側面図であり、架台１６ｄ上に取付けられた炉体支承材
１６ｃの上端の炉体支承ピン１６ｂに支承され、連続溶
解炉１０は炉体を傾動させる傾動機構１６のギヤードモ
ータ１６ａ（図４参照）により、実線で示す正常位置か
ら後方に約３０度の１０′の位置まで、前方には符号１
０″で示すように約１１０度傾動される。

【００１１】前方への傾動は、装置の停止（シャットダ
ウン）や溶解材料の種類を変えるときに、溶解炉内に残
存している溶湯全量を排出するために行う。図５は、傾
動機構を含めた連続溶解炉１０と、制御装置を収容した
電源パネル２１とをキャスター１９により移動可能にさ
れた一台の移動台車１８上に載置した移動式溶解炉ユニ
ット２０で、マシンのライン上を移動し溶湯を任意の位
置で供給するのに便利である。同図において、溶解炉の
下方には移動時に溶解炉からこぼれる溶湯を受ける受け
皿１７が備えられ、符号２１ａは傾斜巻コイルに電力を
供給するリード線である。図７は、保温室１３内に適切
な注湯温度に保たれている溶湯をロボット３０のアーム
３１の先端のカップ３２で汲み取り、マシン５ａ₁の注
湯樋（スリーブ）２３に注湯する状態を示す模式図であ
る。カップの上部には小孔２４が明けられ、この小孔２
４の位置によりマシン５ａ₁のダイに注入すべき溶湯の
量、つまりショット量が決められる。

【００１２】本発明の連続溶解炉の溶解および注湯作業
について述べる。重量でアルミニウムインゴットなどの
新材５０部と、アルミニウムダイカスト鋳物の湯道、湯
口、バリなどのリターンスクラップ５０部とを、図示し
ない材料投入装置により図１の連続溶解炉１０の溶解室
１２内に装入する。製品が合金の場合は該当する合金元
素を含む母合金を使用して配合量を調整する。材料装入
が終わると、誘導加熱用の傾斜巻きコイル１４に通電し
て溶解を始め、装入された材料の温度が上昇し溶融温度
に達すると装入材は流動し始めるので、流動を始める少
し前に、図３の１０から１０′に示す位置へと図２に示
すように炉体を後方に約３０度傾動し傾斜巻きコイル１
４が水平になるようにして溶解を進める。このようにす
るのは、保温室には誘導加熱用のコイルが巻かれていな
いので、溶湯の温度が低い間は溶湯が保温室に入って凝
固することを防止するためである。溶解室１２内の溶湯
の温度が十分上昇し、保温室１３内に流入させても注湯
温度に維持出来る温度に達したならば、傾動装置１６に
より炉体を図３で実線で示す正常位置１０に戻す。図１
に示したように溶湯は、仕切り壁１１の連通穴１１ａを
通過して保温室１３内に流入する。溶湯温度センサ１３
ｂにより保温室１３内の溶湯の温度を検知し、図７に示
すロボット３０のアーム３１の先端のカップ３２により
溶湯を汲み取り、マシンの注湯樋（スリーブ）２３に注
湯するまでの温度降下を見込んだ温度を制御し注湯温度
を所定の値に保つ。

【００１３】上記の注湯に伴う保温室１３内の溶湯の液
面レベルの低下は、下位レベルセンサ１３ａ′により検
知され、材料投入装置により被溶解材が追加される。本
発明のダイカストマシンに給湯する連続溶解炉の構成
は、代表例としてアルミニウムあるいはその合金に適用
する場合で説明したが、１０００℃未満の融点を有する
比較的低融点の金属および合金にダイカストに対して適
用しても、十分同じ効果が得られる。

【００１４】

【発明の効果】本発明の連続溶解炉は、次のような優れ
た効果を有する。 （１）溶解室と保温室とが耐火材料製の仕切り壁で区分
され、仕切り壁には連通穴が明けられ溶湯が通過して流
動でき、前方に下に向かう誘導加熱用の傾斜巻きコイル
と炉体を前後に傾動する傾動装置により、初期溶解時に
は傾斜巻きコイルが水平になるよう炉体を後傾して溶解
し、溶湯が所定の温度に達した段階で溶解炉を水平位置
に戻し、溶湯を保温室内に流入させ、マシンへ給湯でき
る態勢にし、さらに、溶湯残量の排出時には溶解炉を前
傾させるようにしたから、本発明のダイカストマシンに
給湯する連続溶解炉によれば、設置スペースやエネルギ
ー消費量を少なくなる。 （２）また、運転休止後の立ち上がり時間を短縮して溶
解すべき材料の種類の変更に迅速かつ容易に対応可能と
なった。 （３）さらに、誘導加熱式としたことにより溶解環境を
クリーンな環境に改善するとともに、製品中のドロス巻
き込みや気泡など欠陥の発生を低減して品質を改善し
た。 （４）また、仕切り壁をスライド式とした場合には、連
通穴の設定変更や仕切り壁の劣化に伴い、交換が容易と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例として連続溶解炉の全体を示す
側断面図である。

【図２】連続溶解炉の炉体を後方に約３０度傾斜した状
態の概略側面図である。

【図３】連続溶解炉の炉体が前後に傾動している状態を
示す概略側面図である。

【図４】連続溶解炉とその傾動機構を示す平面図であ
る。

【図５】本発明の実施例として移動式溶解炉ユニットを
示す概略側面図である。

【図６】連続溶解炉の仕切り壁の取付構造を示す平面図
である。

【図７】ロボットが保温室内の溶湯を注湯樋に注湯する
状態を示す模式図である。

【図８】従来の技術によるダイカストマシンの溶解設備
を示す模式図である。

【図９】従来の技術によるダイカストマシンの溶解設備
を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 溶解炉 １１、１１ｃ 仕切り壁 １１ａ 連通穴 １１ｂ 溝 １２ 溶解室 １２ａ 前部側壁 １２ｂ 後部側壁 １３ 保温室 １３ｄ 底壁 １４ 傾斜巻きコイル １６ 炉体傾動装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイカストマシンに給湯するためダイカ
   ストマシン１台毎に配置される溶解炉として：溶解室
   と、この溶解室の前方に溶解室の前部側壁の上端から中
   間部までの範囲に設けられた保温室と；この保温室と前
   記溶解室との間を区画するとともに、前記溶解室と前記
   保温室との間の溶湯の移動を可能にする連通穴を有する
   仕切り壁と；前記溶解室の後部側壁から前記保温室の下
   側で前部側壁に向かって前下がりに傾斜して巻回された
   誘導加熱用の傾斜巻きコイルと；この傾斜巻きコイルと
   前記溶解室と前記保温室とを含む炉体全体を正常な注湯
   位置から初期溶解での後方傾動位置と、被溶解材料の種
   類の変更や炉体の休止などのため内部の溶湯残量を排出
   するための前方傾動位置との間での傾動を可能にする炉
   体傾動装置と；を含んで成るダイカストマシンに給湯す
   る連続溶解炉。
2. 【請求項２】 前記保温室は、それぞれの内部が連続し
   て形成された、四角柱の上部中空室と、プリズム形で三
   角柱の下部中空室とから成り；前記下部中空室はその底
   壁が前記上部中空室の下端から前記溶解室の前記側壁の
   中間の前記傾斜巻きコイルの上端よりやや上方に向かっ
   て後方下がりに傾斜している請求項１記載のダイカスト
   マシンに給湯する連続溶解炉。
3. 【請求項３】 溶解、保温、汲み出しによる出湯が連続
   して可能にされた請求項１または２記載のダイカストマ
   シンに給湯する連続溶解炉。
4. 【請求項４】 前記仕切り壁が前記溶解室と前記保温室
   の中間の側壁に設けられた一対の溝に上下にスライド可
   能に挿入され、その下端と前記保温室の底壁との間が前
   記連通孔として画定されるようになっている請求項１な
   いし３のいずれかに記載のダイカストマシンに給湯する
   連続溶解炉。
5. 【請求項５】 前記溶解室と前記保温室を構成する炉体
   は焼成耐火材で構成され、支持フレームと前記炉体との
   間が保温材で支持支承されている請求項１ないし４のい
   ずれかに記載のダイカストマシンに給湯する連続溶解
   炉。
6. 【請求項６】 前記溶解室で溶解される被溶解材が、ア
   ルミニウムあるいはその合金である請求項１ないし５の
   いずれかに記載のダイカストマシンに給湯する連続溶解
   炉。