JPS59226128A - 溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良式れた屑再生装置、％に、再循環式溶解
装置において金属屑全迅速かつ効果的に溶解する方法お
よび装置に関する。

増大する努力は、特に軽金属分野において金属屑を再生
する一層安価な方法を見出すことに払われている。この
努力は、これ等の金属の原材料源の枯渇に就での国家的
および国際的な関心のために払われている。

金属屑の再生装置は、通常、該金属全装造する確立した
製造装置に少くとも対抗可能であることを必要と込れる
。対抗巧能であるには、該再生装置は、効率的でなけれ
ばならす、これは、該装置が成る種類ないし特定の種類
の金属屑を再生する如（構成されるのを屡々必要とし得
る。軽金属の分野、特にアルミニウムにゴｄいて遭遇す
る金属屑の種類に関しては、該種類が製造工程の非常に
早期に発生する屑から使用された製品、例えは金属容器
によって生じる屑までの範囲にわたり得ることを認めね
ばならない。アルミニウムの製造において早期に発生す
る屑は、例えば表面６１ｊつによる小片である。これ等
の小片は、圧延またはタラツドのためのアルミニウムイ
ンゴットの表面の準備、または屡々大ぎな凹凸が除去さ
れるような成る目的によって生じる。このとぎに除去さ
れる小片は、インゴットの全体の金属の６％全も構成可
能であり、従って、明らかに、再生可能な金属の著しい
量に達し得る。再生するのに有オリな使用した金属容器
の代表的な屑は、金属飲料缶等である。該缶の再生は、
資源′ｆｆ：ｍ約すると共に、一層清潔な環境を与える
のに役立つ。

これ等の２つの型式の屑（ま、再生の見地から異なる問
題を提供する様に屡々児做烙れる。例えば、容器ないし
缶の屑は、通常、比較的小さい粒子から押潰された缶ま
で寸法において及び得る金属のピッ）　ｊ６よび片全包
含する。屡々、該缶は、溶剤を使用する塗料除去の目的
のために穿孔された孔を有し得る。該芽孔芒牡だ孔は、
缶の塊を通る溶剤の流れを扶助するが、鋸歯状端縁音生
じ、これは、押潰烙れた缶の一般に非均等な形状２よび
寸法と共に、該層を比較的非流動性にする。その上、該
層は、溶解媒体に対しむしろ浮かぶ傾向があり、該層を
強制的に沈める特別な装置が必要である。この型式の屑
を取扱う特別な型式の装置は、米国特許第３，８７３，
３０５号に開示さ肛、これでは、回転する横は、この型
式の屑全溶解媒体中に強制的に沈める。該特許に記載ち
れる装置では、付加的な装置が溶融した俗解媒体を再循
環するのに必要である。

米国特許第４，１２８，４１５号は、屑を再生する他の
装置を示し、これでは、溶・解媒体は、金属屑が溶解さ
れるペイへ吸い上げられる。更に、米国特許第３．９　
ｑ　７，３３６号は、溶解媒体と、金属屑とがペイに導
入され、該層が細流インペラを使用して強制的に沈めら
れる装置を開示する。

表面割りによる小片、または例えばやすり屑および切削
屑または犬ぎな片でも流動性と特徴づけられる屑に関し
ては、これ等は、上述の容器屑の４求に沈めるのに困難
さを呈し得る。しかしながら、該流動性情が該金属を製
造する確立芒れた製造装置に比し金属源として再溶解装
＃全運転する誘因を与える如（最も効率的な態様で溶解
されて再生されることは、絶対的である。

上述の容器および飲料缶が実々作られるアルミニウムの
様な著しく酸化可能な金属では、効率的な溶解のために
最大の熱伝４を与える再溶解装置ケ得ることは、主要で
ある。また、浴融金属の酸化全最小限にする如（溶解媒
体の表面に最小の撹乱を伴い址属屑が沈められることは
、主要である。

酸比ば、アルミニウムの様な著しく酸化可能な金属を再
生する大抵の装置に固有な問題の浮き滓の形成に導く。

該浮き滓は、金属ば、化物、例えは八７２０３と、該阪
比物に捕捉８れる浴融金属とを営む。浮き滓は、望まし
くなく、従って、七扛に喪失する浴融金属のためだけで
はなく刀口熱用ペイで絶縁体として作用することで問題
を生じ得るため、低減されねばならない。即ち、加熱−
゛用ベイの浴融媒体の表面に熱を放出する燃焼ユニット
が使用されるとぎ、該媒体の表面に浮遊する滓は、溶融
媒体ケ加熱するのを困難にする。また、該浮遊する滓は
、熱を拒絶することにより、装置全過熱させることで装
置の有用寿命を著しく短縮し得る。

本発明は、溶融する溶解媒体を再循環して、再循環式溶
解装置において金属屑を再生する極めて効率的な方法を
提供する。該方法は、上述の型式の流動性抜たは非流動
性の屑のいずれをも再生するのに好適である。

本発明の目的は、金属屑を溶解する再循環装置全提供す
ることである。

本発明の他の目的は、アルミニウム屑の溶解装置を提供
することである。

不発明の更に他の目的は、金属屑が流入する軸方向流れ
と、流出する半径方向流れとを有するインペラを弁して
取入れられる金属屑の溶解装置を提供することである。

本発明の別の目的は、金属屑を溶解するのに好適な装置
において溶融金属または浴融する溶解媒体を再循環する
装置を提供することである。

これ等の目的と、その他の目的とは、本明細書を精査す
ることによって明瞭になる。

溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する改良された方法は
、上部と下部とを有するノ・ウジング内に溶融する溶解
媒体の物体を供給し、該下部が、該ハウジングを弁して
溶融する溶解媒体を圧送するインペラと協働するのに適
することを包含する。

金属屑の供給は、ノ１ウジングの上部に加えられてもよ
い。溶融する溶解媒体の供給は、ノ・ウジングの上部に
導かれる。金属屑の溶解は、下部に位置するインペラの
作用により該ノ・ウゾング内に下方へ金属屑および溶融
する溶解媒体を取入れることによって開始または実施さ
れてもよ（、該インペラは、中心に開口部を肩する平坦
なリング部材と、該リング部材からはソ円形の円板部材
まで延びる　１プレー団とを備えている。溶解媒体は、
リング部材の開口部を軸方向・＼進入し、該ブレードの
使用によって半径方向へそれから推進烙れる。該インペ
ラは、少くとも該リング部材が溶解媒体を上部から該イ
ンペラ全ブトして移動する様に）・ウジングの円筒形壁
部分またはその他の壁部分と協働すると共に、ノ・ウジ
ング内の溶融する溶解媒体の上部への再循環を殆んど防
止する如く、下部に設置される。

特に第１図を参照すると、本発明の再循環式溶解装置３
００図式的な図が示される。該再循環式溶解装置では、
溶解媒体は、加熱用ペイないし高温チャンバ３２から導
管３４を経て圧送、屑装入、ベイ３６へ循環、される。

ペイ３６では、溶融する溶解媒体、例えば溶融金属また
は溶融アルミニウムは、該ペイ内に位置するポンプのイ
ンペ２の作用によって該ペイに吸込まれ、屑は、該イン
ペラの作用で該ペイに取入れられる。溶融する溶解媒体
と、取入れられる屑とは、例えば装置から放出されるか
、または保持用炉４２に送られる以前に浮き滓ないしド
ロスの処理または除去のため、該ペイから浮き滓ペイ４
０へ放出ないし推進される。

溶融金属は、屑が追加される比率に相応する比率で装置
から除去可能なことが認められる。

溶融アルミニウムの様な溶融媒体は、高温ペイ３２内に
位置する燃焼ユニットの様なバーナー、または溶融金属
に浸漬される誘導ヒータまたは抵抗ヒータの様な電気ヒ
ータの使用によって加熱されてもよい。

溶解媒体は、装入金属に同様な成分の溶融金属でもよく
、溶融塩でもよい。浴融塩が使用され、＼ば、塩と金属
の分離は、溶解された金属の除去金谷易にするために通
常必要である。溶融アルミニウムが溶解媒体であるとぎ
、加熱用ペイ３２を去る代表的な温度は、約７６０℃（
１４００’Ｆ）でもよ（、この温度は、７１８．３℃か
ら８　（Ｊ　１．７℃（１３２５°Ｆから１４７５Ｔ］
の範囲でもよいが、高い温度の場合には、浮き滓を形成
する傾向が強くなる。加熱用ペイ３２に再進入する代表
的な温度は、約６７６．７℃から７０４．４℃（１２５
０下から１５００’Ｆ）または凝固の惧れなしに更に少
し低くてもよい。これは、装入物全溶解する熱を与える
如（溶解用ペイを横切って約５５．６℃（１００°Ｆ）
の温度降下を提供する。同、この温度降下は、装入比率
と、循環比率とに幾分依存する。例えば、装入比率と、
循環比率とは、温度降下が１１．１℃（２０°Ｆ）に過
ぎない様に定められてもよい。

第２図を参照すると、本発明の再循環式装置の他の図式
的な図が示される。この実施例では、溶解媒体は、ポン
プペイ５４内のインペラの作用によって高温チャンバ５
０から管路５２全経て循環される。溶解媒体は、浮き滓
除去ペイ５６へ放出された後、管路５８ケ経て低温チャ
ンバ６０へ送られてもよく、該チャンバ６０では、溶解
すべき屑が装入さ牡る。溶融金属は、所要により、屑の
装入の比率に相応する比率で６２から除去烙れてもよい
。低温チャンバ６０は、壁６４によって高温チャンバ５
０から分離もれてもよい（第６図参照）。

核種は、低温ペイから高温ペイへ溶融金属を流通する開
口部６６を有してもよい。屑が油の様な被覆を有する型
式のものであれば、該被覆から生じるヒユームは、開口
部６８を介して高温ペイへ流通ないし除去されてもよく
、高温ペイから一該ヒュームは、チャ、ン耳ルア０を通
り処理または燃焼される如く装置から除去感れる。高温
チャンバ＋’４上述の様に加熱されてもよい。

第４図を参照すると、溶融する溶解媒体７４に取入れら
れる金属屑１２の装入を可能にするペイ３６（第１図タ
ーの垂直断面図が示でれる。即ち、インペラ７３は、溶
融する溶解媒体全高温ペイから圧送、屑装入ペイを弁し
て浮き滓除去ペイへ送った後、高温ペイまたは保持用炉
へ循環する如く作用する。インペラ７３は、溶融金璃お
よび溶解すべき屑がその中に軸方向へ下方に取入れられ
て、それから半径方向へ排出ないし推進されるのを必要
とする形状を萌している。溶解媒体および装入物がイン
ペラ内で方向を変えれば、大きな溶解効率を生じ得る。

従って、第４図では、溶融する溶解媒体は、ペイ３２か
らペイ３６全弁して吸引され、開口部８８を弁（７浮ぎ
滓ペイ４０へ推進されることが認められる。

溶融する溶解媒体が効率的に循環てれるには、インペラ
１３がペイ３６の下部７６に正確に設置されることが重
要である。即ち、インペラ７３が軸方向で下方へ溶融す
る溶解媒体を吸引して浮ぎ滓ペイ４θへ移動する如く、
沼解媒体は、インペラ７３全通過した後、ペイ３６の上
部１８へ再循環するのを許容されてはならない。かなり
な量の溶解媒体が下部７６から上部１８へ戻るのを許容
することは、悪影響を受ける圧送作用ないし再循環作用
を生じることが認めらｎる。１かなりな釦とは、インペ
ラと下部７６の壁部分８０との間の１次合部を通ってま
たはまわりで不可避に漏出し得るよりも多い量全意味す
る。インペラは、開放したペイに単に設置され＼ば、循
環４ａＷｌｒとしてよりもむしろ混合機として作用する
−ことが認められる。

側壁８０における下部〕・ウゾングは、溶融する溶解媒
体全圧送する様にインペラ７３に吠合して協働する如く
はソ円形でもよい。しかしながら、側壁８０は、上部へ
漏出する温間金属の量を最小限にする様にその中に設置
されるインペラ７３と協働する如く成形される円形以外
の開口部を与える様に成形されてもよい。

第４図では、インペラ７３は、Ｉｌｉ［１１８２に支持
されることが認められる。更に、インペラ７３は、側壁
８０との間を漏出し得る溶融する溶解媒体の量を阻止ま
たは最小限にする如（少（とも側壁８０における下部ハ
ウジング１６とインペラの上部との間に設けられる公差
を伴い下部１６内に装着されることが認められる。従っ
て、運転の際、インペラ１３と、再循環する溶解媒体と
は、ペイ３６内の溶解媒体全連続的に減らして補充し、
この減らす比率は、溶解媒体および屑が該ペイに追加さ
れる比率に相応する。

インペ２と、この作用に好適であるのが判明した下部１
６内のインペラの位置とは、第４図、第５図、第６図に
示される。更に、第４図では、溶解媒体は、開口部８６
を弁してペイ３６に導かれることが認められ、開口部８
６は、不発明の目的のため、溶解媒体のレベル８４の下
方ではあるがインペラ１３より上に設置さｎてもよい。

その上、インペラ７３かも半径方向へ材料ｔｌ−１７１
’出する目的のため、チャンネルまたは開口部８８は、
例えは第４図に示す如く下部７６に設けられねばならな
℃）。

第４図、第６図により、インペラ１３は、上部の平坦な
円形リング部材９０と、平坦な円形円板部材９２と金石
することが認められる。プレード９４ば、リング部材９
０と円板部材９２との間で中心ハブ９６からはソ半径方
向へ延びる。ハブ９６は、インペラを＠８２に結合ない
し装着する装置を提供する。インペラ？、３　ｖｃ頼合
される軸により、リング部材９０は、プレード９４を有
する開口部９８を提供ないし限定し、溶融金属ないし溶
解媒体は、開口部９８を弁して吸引された後、開口部８
８へ半径方向へ排出される。

ハウジングの上部へ再循環し得る溶解媒体の量を制限す
る如く上部リング部材９０が側壁８ｕと協働するのを可
能にする装置は、部材９０に付加されてもよいことが認
められる。即ち、例えばリング部材９０が側壁８０に重
なるとぎ、側壁の重なりは、円形でもよく、・・ウシン
グ内の溶融材料の再循環を許容しない成るその他の形状
でもよいことが認められる。

本発明の好ましい側面では、ペイ３６の壁８１は、溶融
する溶解媒体のインペラ７３’に通る流れ’ｔ”容易に
する如く第５図に示す様な形状を有してもよい。即ち、
ベイ３６は、上部に進入して下部を去る溶融金属に螺旋
形の流れパターン全与える様に構成される。従って、第
５図では、溶融金属は、１貝１ｊ部１０１，１０２を有
するチャンイ、ル１００に沿って上部に進入する。イン
ペラ１３は、下部７６に設置され、円形壁部分８０内に
置かれることが認められる。壁１０１は、側部１０２に
出会うまで縮小していく半径ｆ弔するものと述べてもよ
い円形パターンにおいて連続する。この形状は、溶融す
る溶解媒体をインペラをヅ卜して方向づける有効さにお
いて有用である。溶解媒体がインペラ全通過するとぎ、
側部１０５，１０６に有する出口１０４へ開口するチャ
ン坏ルないし導管が使用逼れ、該側部１０６がはソ円形
で、側部１０５にはソ平行になるゴで増大する直径を有
する円として述べ侍′ることは、好ましい。

運転の際、この装置は、１００　ｒｐｍから１４０ｒｐ
ｍにおいて溶融金属ないし浴融媒体を４５６・６トン／
時（ｉｏｏ万１ｂ／時）まで圧送可能である。

この圧送の比率は、約５０．８ｍ（２０”）の直径と、
高石が約１５．２４ｃｒｎ（６１）のプレードとを有す
るインペラによって達成可能である。リング部材９０の
パンげ＆ま、巾が約１２．７ｃｍ（５”）でもよい。

この装置では、ベイ３６の構造材料は、溶融アルミニウ
ムまたは浴融塩による浸食ないし腐食に好適に抵抗性の
任意の材料でもよい。該材料は、炭化硅素または溶融ア
ルミニウムに通常使用される任意のその他の耐火物質を
含む。インペラに関しては、寸法が、溶融金属全圧送す
るのに通常便用さルる例えば／−ルなし等のボンダに比
較したとぎ、比較的不正確でもよいため、インペラおよ
び軸は、鋳造芒れてもよい。この代りに、構造材料が黒
鉛であれば、インペジ組立体は、機械加工可能である。

好葉しくは、インペラ１３は、釦硅酸亜鉛のフリットヲ
有する耐火材料から製作される。特に好適な硼硅酸即鉛
のフリットは、本国特許第４，０８８，５０２号に記載
され、参考のためにこ＼に記載する。

本発明は、好適実施例について説明されたが、本特許請
求の範囲は、本発明の精神に属するその他の実施例をも
包含する如（意図される０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の循環装置の図式的な全体平面図、第２
図は循環式溶解装置の高温チャンバおよび凹部チャンバ
の平面図、第６図は本発明の圧送、屑装入ぺ・イの垂直
ａｔ面図、第４図は溶融金属の入１コおよび出口のチャ
ンネルを示す圧送用ベイの垂直断面図、第５図は本発明
の圧送用ベイの上部平面図、第６図は第４図のインペラ
の斜視図全示す。 ３２・・・刀０熱用ペイ ３６・・圧送、屑装入ペイ ５０・・高温チャンバ ５４・・・ボンダ０ベイ ６０・・・低温チャンバ ７２・・・金属屑 ７３・・インペラ １４・・溶ｎ「媒体 ７６・・・下部 １８・・上部 ８０内円形壁部分 ８２・・・軸 ８１・・・壁 ９０・・・円形リング部材 ９２・・・円板部材 ９４・・・プレード ９６・・・中心ハブ ９８・・・開口部 １０６・・・はｙ円形の側部 代理人　　浅　村　　　皓 手続補正書（睦） 昭和５９年４月２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第４８９５１　　　号２°発ｎＪＪ（
７）名８；　　　溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する
方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日イ」 昭和　　年　　月　　日 ８、補正の内容　　別紙のとおり 明細書の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）（ａ）上部と下部とヲ有するノ１ウゾング内に溶
   融する溶解媒体の物体を供給し。 （１））　　該ハウジングに金属屑の供給を加え・（Ｃ
   ）該ハウジングの上部に浴融する＠解媒体の供給を導き
   。 ＜ｄ）　　前記下部に設ｗ逼れるインペラの作用によっ
   て該ハウジング内に下方へ金属屑および溶融する溶解媒
   体を取入れることで金属屑の溶解を開始する手順を備え
   　該インペラが、その中心に円形開ロ部ヲ有する平坦な
   部材と、該部材からはソ円形の円板部材まで延びるブレ
   ードとを備え、前記屑および溶解媒体が、該部材の開口
   部に軸方向へ進入して、該ブレードの使用によって牛後
   方向へそれから推進され、少くとも該部材が前記インペ
   ラを弁し前記上部から該屑および溶解媒体を移動すると
   共に、該上部への前記ノ・ウジング内の溶融する溶解媒
   体の再循環を殆んど防止する様に前記下部と協働する如
   （、該インペ２が、該下部に設置されることを特徴とす
   る溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する方法。 （２）前記金属屑が、アルミニウムまたはアルミニウム
   合金であることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （３）前記溶解媒体が、浴融塩および溶融金檎から選択
   されることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （４）前記溶解媒体が、溶融アルミニウムを含むことを
   特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （５）前記下部が、はソ円節形の壁部分を有することを
   特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （６）前記インペラが、その中心に開口部を有する平坦
   なリング部材と、該リング部材からはソ円形の円板部材
   まで延びるブレードとを備え、前記屑および溶解媒体が
   、該リング部材の開口部を棚方向へ進入し、該ブレード
   の使用によって半径方向へそれから推進され、少（とも
   該リング部材が前記上部から前記インペラをヅｒして該
   層および溶解媒体を移動すると共に、該上部への前記）
   ・ウゾング内の溶融する溶解媒体の再循環を殆んど防止
   する様に円筒形壁部分と協働する如く、該インペラが、
   該壁部分内に設置されることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項または第５項に記載の方法。 （７）少（とも加熱用ペイと、圧送用ペイとをＭする再
   循環装置において屑を浴解し。 （ａＪ　　土部と下部と金有する該圧送用ベイの〕・ウ
   ジングに浴融する溶解媒体の物体を供給し、該上部およ
   び下部の両者が、はソ円筒形の壁部分を有し。 （ｂ）　　Ｍｉ前記ハウジングに対しはド切線の方向へ
   該上部内に溶融する溶解媒体を流し。 （Ｃ１前記下部に位置する前記インペラの作用によって
   該ハウジング内に下方へ浴融する溶解媒体ｒ取入れ、該
   インペラが、その中心に開口部を有る平坦なリング部材
   と、該リング部材からはｙ円形の円板部材まで延びるブ
   レードとを備え、該溶解媒体が、該リング部材の開口部
   に軸方向へ進入し、該デレー−の使用によって半径方向
   へそれから推進され。 （ＣＬ）　　はｙ螺旋状の流れパターンが前記ハウジン
   グを介して設定される如く前記インペラを出た後に前記
   下部から離れる様に俗解媒体を流し、少くとも前記リン
   グ部材が該インペラを弁し前記上部から俗解媒体全移動
   すると共に、該上部への該ハウジング内の溶融する溶解
   媒体の再循環を殆んど防止するように該下部の壁部分と
   協働する如（、該インペラが、該下部に設置さｎる手順
   を備えること全特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （８）再循環装置において金属屑全迅速し。 （ａ）　　７Ｊｆｌ熱用ペイと、上部と下部とヲ有する
   圧送用ベイと、屑装入用ペイとを設け。 （１））　　供給層の溶解を開始する如く該装入用ペイ
   に供給する様に屑を装入し。 ＣＯ）　　前記加熱用ペイから前記圧送用ペイ全弁して
   該屑装入用ペイへ、更に該〃１熱用ペイに戻る如作用で
   再循環ちれ、該インペラが、その中心に開口部を有する
   平坦なリング部材と、該リング部材から中心ハブに！す
   るはｙ円形の円板部材まで延びかつ該ハブからはソ半径
   方向へ延びるブレードとを備え、前記俗解媒体が、該リ
   ング部材の開口部に軸方向に進入し、該デレーｒの使用
   によって半径方向へ七れから推進され、少（とも該リン
   グ部材が俗解媒体を前記上部から前記インペラを弁して
   移動すると共に、前記ハウジング内の溶融する俗解媒体
   の該上部への再循環金殆んど防止する様に前記円筒形壁
   部分と協働する如（、該インペラが、該壁部分内に設置
   畑れ、該リング部材を貫通して延びる軸に前記ハブにお
   いて固定される手順を備えることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。