JPS594631B2 - アルミニウム溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉内を積極的に無酸素状態にして酸化アルミ
ニウムの生成を防止できると共に熱効率を顕著に高めた
アルミニウム溶融炉に関する。

従来のアルミニウム溶融炉は炉内に燃焼装置により重油
を噴射燃焼させその輻射熱でアルミニウム地金を溶融し
、次いで湯口からの溶融アルミニウムの取出しに伴って
断続的に炉内に供給されるアルミニウム地金を重油の燃
焼の輻射熱と溶融アルミニウムの伝熱とで溶融する構造
であり、燃焼火炎が溶融アルミニウムに直接接触するこ
ととなる為、約２．５係の酸化アルミニウムが生成され
ることとなっており、従って例えば月産１００ＣＤンの
炉では２５トンもの酸化アルミニウムが生成されてしま
いその廃棄を余儀なくされ美大な費用の損失をみすみす
蒙っている。

他方、最近開発されているアルミニウム溶融炉には、炉
内に伝熱線を設けこの伝熱線の輻射熱と溶融アルミニウ
ムの伝熱とでアルミニウム地金を溶融する電気炉がある
が、これはアルミニウム地金を炉内の当初の空気中の酸
素分だけ酸化し尽した後は無酸素状態でアルミニウム地
金を溶融できるので酸化アルミニウムの生成量が非常に
少なく約０．３％に抑えられたとして業界に注目されて
いるが、電力消費が非常に太きいという欠点がありラン
ニングコストの面を考えろと設備することに難点瀘ある
。

また、従来のアルミニウム溶融炉は一般に排ガスを予熱
に利用する構成でないので熱効率が２０チ程度にしか上
らない。

他の用途の炉においても排ガスを予熱に利用すると熱効
率を４０係程度に高められ燃料消費量を半分にすること
ができるのでアルミニウム溶融炉においても予熱構造と
することが強く要望されている。

本発明は、炉内に放熱管を設けてこの管内でガス燃焼を
行わせると共にアルミニウムと反応しないガスを抽入し
て炉内を積極的に無酸素状態としてアルミニウムを溶融
して酸化アルミニウムの生成量を従来炉の約２．５％か
ら電気炉の０．３％に近づけるように大幅に低減できる
ガス燃焼式とすると共にアルミ供給筒を予熱室としだ熱
効率が高いアルミニウム溶融炉を提供するものである。

以下に、本発明のアルミニウム溶融炉の実施例を図面を
参照して説明する。

ケーシング１に耐熱レンガあるいはセラミックファイバ
２をライニングして炉本体３が形成されている。

この炉本体３は炉床４が炉後部のアルミ供給筒５側が高
く炉前部の湯口６側が低く設けられ、また炉内７の輻射
熱をアルミ供給筒５に逃げないように遮断する下り壁８
が設けられ、炉本体３の後壁と炉床４とが曲率半径の大
きい滑らかな曲面で結ばれており、上記湯口６には湯栓
９が施されている。

上記アルミ供給筒５より炉床４に落込まれるアルミニウ
ム地金を無酸素状態で溶融する為に、燃焼装置１０によ
り管内にガスを噴射され燃焼する輻射熱で炉内に供給さ
れるアルミニウム地金を溶融し得、排ガスが上記アルミ
供給筒５に導かれる放熱管１１が設けられている。

この放熱管１１は１０００℃位でも十分耐え得る高温耐
熱性の材料から図示の如き直管又はＵ字状もしくは蛇行
状等の曲管とされ必要とされる熱容量に応じて１本又は
２本以上設けられている。

上記燃焼装置１０は各放熱管１１の炉外の一端に取付け
られ、ガス管１２Ａ及び元栓１２Ｂを介して図示しない
ボンベ１３あるいはタンク室等のガス供給源に接続され
ている。

また各放熱管１１の他端も炉外に突出しており、この端
部が排ガスヘッダー１４に接続され、この排ガスヘッダ
ー１４の端部がアルミ供給筒５に接続されているから上
述の如く各放熱管１１からの排ガスがアルミ供給筒５に
導かれるように成っている。

上記排ガスヘッダー１４は本発明の必須の構成要件でな
い。

例えば、燃焼装置１０が図示の湯口６と同じ側に来るよ
うに各放熱管１１を方向を変えて配設すると共に炉本体
３の下り壁８に孔を設けた変形した構成とすれば、この
孔を通して各放熱管１１からの排ガスを直接にアルミ供
給筒５に導くことができるから排ガスヘッダー１４は必
要的でない。

排ガスヘッダー１４等には放熱防止の為断熱材１５が被
覆されている。

上記燃焼装置１０は放熱管１１をアルミニウムの融点６
６０°Ｇより高い７００℃から１０００℃位の範囲で調
整可能に加熱し得る容量とされている。

炉内７を積極的に無酸素状態として酸化アルミニウム生
成を低減する為に、高温でもアルミニウムと反応しない
ガスを炉内７に供給し得る不活性ガス供給装置１６が設
けられている。

このガスには費用の点から窒素ガスを選定することが好
ましい。

この装置１６は例えば図示の如く窒素ボンベ１７に減圧
弁１８、元栓１９及び流量計２０を取付けた構成で十分
であり、ガスは炉壁に埋込んだ不活性ガス供給用パイプ
２１から炉内７に抽入できる構成とされている。

アルミ供給筒５を予熱室とする為には排ガスヘッダー１
４からの排ガスがアルミニウムの融点６６０°Ｃよりも
はるかに高くそのままでは予熱に利用できないから排ガ
スを５５０℃位に冷却し得る排ガス冷却装置２２が設け
られている。

この装置２２はアルミニウム地金及び溶融アルミニウム
に悪影響を及ぼさない限りいかなる構成でも良いが、図
示の如く冷風を送風するブロワ−を採用するのが簡便で
ある。

このブロワ−２２は冷風を排ガスと十分に混合できる限
りいかなる位置から排ガスに混合させるように設けても
良く、例えばアルミ供給筒５に送風しても良いが、図示
の如く排ガスヘッダー１４のベント部より騒音の発生防
止を確保しつつ設けられた冷風送風口２２Ａより送風す
る構成とすることで冷風と排ガスとの十分な混合を図っ
ている。

アルミ供給筒５を予熱室とする為に地金をストックし得
かつ地金を所望時に炉床４に落し込み得る棚装置２４が
設けられている。

この棚装置２４はアルミ供給筒５内の排ガス人口２３よ
りも上方に設けられ、例えばシャフト２５に棚板２６を
取付け、この棚板２６をシャフト２５の炉外の端部に固
定した開閉レバー２７をストッパ２８の係止から解除し
て半転させることにより地金Ｍを載置した実線位置から
矢印２９の如く開けて地金を落し込める構成とされてい
る。

またこの棚装置２４は棚板２６に載置された地金の回り
に５５０℃位の排ガスを十分に流通させる為に、棚板２
６が格子状、網状、あるいは多孔状等の排ガスを流通し
得る形状に形成されている。

棚板２６による通気抵抗が余りに大きいと排ガスが筒内
を極めて上昇し難くなり炉内が異常高圧となってガス燃
焼が不完全に行われるので、この点からも棚板２６は地
金を載置し得る役目を持たせて最大限に隙間のある格子
状等にすることが好ましい。

棚装置２４は熱効率を高める点から見て１段でも差し支
えないがアルミ供給筒５における排ガスの予熱としての
利用をより高効率とする為に上記の棚装置２４を図示の
如く通気抵抗を考慮しつつできるだけ多段に設けるのが
良い。

また、最上段の棚装置２４に所定量毎の地金を供給する
為にパケットコンベアが設置されているものとする。

次に、上述のように構成されたアルミニウム溶融炉の作
用を説明する。

先ず、炉内７に所定量のアルミニウム地金その他アルミ
ニウム屑（以下、アルミニウム地金という。

）を供給する。この供給は図示しないパケットコンベア
で最上段の棚装置２４に地金を供給し、次々に下段側の
棚装置に落し込んでいくことにより行う。

炉内７への最初の地金の供給を終える時には各段の棚装
置２４にも地金をストックする。

次いで、又はこれに先行して燃焼装置１０により放熱管
１１の管内でガスを噴射燃焼すると共に不活性ガス供給
装置１６により炉内７にアルミニウムに反応しないガス
として例えば窒素ガスを供給する。

すると、放熱管１１が７００℃から１０００℃位の範囲
で調整加熱されその放熱により無酸素状態で地金を溶融
することになり、酸化アルミニウムの生成を従来炉の場
合の２．５係よりも大幅に低減する。

無酸素状態では０．３％程度に抑えられることは伝熱線
の輻射熱で加熱する電気炉において実証されている。

放熱管１１からの排ガスは排ガスヘッダー１４を介して
アルミ供給筒５に導かれる多段の棚装置２４にストック
されている地金を予熱して熱効率を予熱しない時の倍近
くに高めて図示しない煙突より低温となって排出される
。

排ガス中の酸素分はＣＯ，ＣＯ２となっており排ガス温
度が５５０°Ｃ位であるからアルミ供給筒５にストック
されている地金に対して酸化アルミニウムの生成の関与
にそれほど活発でなく予熱を行い、また炉内７が高圧側
なので排ガスが炉内７に流入することはない。

こうして炉内７に最初に供給される地金は放熱管１１の
輻射熱で無酸素状態で溶融される。

放熱管１１の輻射熱は下り壁８によりアルミ供給筒５に
逃げずに地金の溶融に寄与する。

図示しない覗き窓等により炉内７のアルミニウムの全量
が溶融状態になったことを検知したら湯栓９を外して湯
口６より溶融アルミニウムをトリベ等によって所望量だ
け取出す。

しかる後、予熱ストックされている最下段の棚装置２４
の地金を炉床４に落し込み、最下段の棚装置２４を復帰
したらその上の棚装置にストックされている地金を落し
込み、こうして次々に上段にストックされている地金を
下段に落し込む。

炉床４に落し込まれた地金は放熱管１１０輻射熱と溶融
アルミニウムの伝熱により溶融されるが、この地金は５
５０℃位に予熱されているから融点の６６０℃にまで迅
速に□温められ溶融されることになり、溶融能力は予熱
効率の分だけ高まることになる。

以上の如くして、連続的にアルミニウムの溶融が行われ
る。

以上説明したように、本発明のアルミニウム溶融炉は、
アルミニウム地金を無酸素状態で溶融する為に炉内にア
ルミニウムと反応しないガスを供給し得ろ不活性ガス供
給装置及び火炎と溶融アルミニウムとが接触することが
ない燃焼室として放熱管を設け、またアルミ供給筒を予
熱室とし熱効率を高める為に排ガス冷却装置及び棚装置
を設けた構成であるから、炉内に供給された地金を無酸
素状態で放熱管の輻射熱と溶融アルミニウムの伝熱で連
続的に溶融でき、従来の如く重油の火炎が直接アルミニ
ウムと接触するアルミニウム溶融炉における酸化アルミ
ニウムの生成量的２．５％を大幅に低減でき、美大な損
失を回避できると共に熱効率を予熱しない時の倍近くま
で引上げて燃料費を半分近くに節減でき、従来炉よりも
大幅に小形化できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のアルミニウム溶融炉の実施例に係り、第
１図は縦断側面図、第２図は第１図における■−■断面
図、第３図は第１図における■−■断面図である。 ４・・・アルミ供給筒、７・・・炉内、１０・・・燃焼
装置、１１・・・放熱管、１６・・・不活性ガス供給装
置、２２・・・排１ス冷却装置、２４・・・棚装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼装置により管内にガスを噴射され燃焼する輻射
   熱で炉内に供給されるアルミニウム地金を溶融し得、排
   ガスがアルミ供給筒に導かれる１本又は２本以上の放熱
   管を設けると共にアルミニウムと反応しないガスを炉内
   に供給し得る不活性ガス供給装置を設け、アルミ供給筒
   に導かれる上記排ガスをアルミニウムの融点より低い温
   度に冷却し得る排ガス冷却装置を設けると共にこの冷却
   された排ガスを流通し得アルミニウム地金を載置し得落
   し込み得る棚装置を設けたことを特徴とするアルミニウ
   ム溶融炉。