JPS5963486A - 金属溶解炉用原料予熱装置 - 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】 この発明は、金属片や塊、特にＵ−アルミニウムおよび
アルミニウム合金等非鉄金属のスクラップ溶解炉用の原
料予熱装置に関する。

一般のアルミニウムおよびアルミニウム合金スクラップ
やアルミニウム・鋳造工場でのリターン利などの溶解に
おいては、るつ／Ｙ炉、反射炉、誘導炉あるいは回転炉
等の溶解炉に冷材をそのま＼投入している例が多いが、
こうした却糾にみえる溶解作業にも多くの問題がある。

金属溶解炉からの粉塵はドロス分、燃焼滓その他を含み
、溶解物や燃料に起因するものであり、公害面から粉塵
捕集対策は必要なことであるが、製品歩留りにも影響す
る。市場スクラップ、たとえばアルミニウムスクラップ
には表面酸化物、腐食生成物のほかプラスチック被覆物
、塗装品など底面処理品のほか、切削油、グリース宿の
油脂伺着物も多く、場合によっては組立関連部門からの
混入品もあり、ドロスおよびそれからの粉塵発生増加の
原因にもなっている。

さらに、スクラップ付着物または混入汚染物、特にプラ
スチック品には加熱によって有害ガスを放出するものも
多く、集塵装置のほか排ガス浄化装置をも必要とするこ
とがある。

また一方、金属溶解に際し、使用燃料からの発生熱珀の
大部分は直接大気への放散、あるいは空気等キャリアガ
スと共に排風装部によって大気中に放出される。最近、
省エネルギーの観点から排熱利用の気運が高甘りつ＼あ
るが、その熱回ｊ（又装置の多くは比較的規模が大きく
、また回収熱の利用が別部門で行なわれるなどの問題が
ある。

排熱を利用した原料予熱法としては比較的規模の太きい
ものとして、トンネル型装置やロータリーキルンを利用
したものがあるが、これらに１、熱回収効率が悪い、空
気洩れあるいは混入空気が多く、原料が酸化しやすい。

またこれらの条件改善の有無に拘らず、設備費が高いと
いう欠点がある。簡便に反射炉式溶解炉の煙道の立上り
部を原料装入通路兼予熱帯として利用する装置も考案さ
れているが、原料予熱の際には同部分に常に原料を充填
保持しておく必要があり、従って溶ｗｒ量とのバランス
をとれるように、常に伸続的またはそれに近い作業を行
なう必要がある。寸だ、この予熱装Ｖ１では溶解炉から
の熱ガスが高温の場合でもそのせ才子熱帯へ通すもので
あるから、熱ガス通路のみが局部的に過熱されることが
多く、原料が溶解あるいは半溶解の状態となり、熱ガス
の吹き抜けを生じ、有効伝熱面積の減少、熱回収率の急
速低下がみら）１、また局部的過熱による金属の酸化損
失も多い。

本発明ｔよ、以上のような功、況に鑑み、金属溶解炉特
にアルミニウムスクラップ等溶解炉の排ガスを積極的に
利用し、溶解原料を予熱し、溶解炉での溶解燃料の節約
を図ると共に、原料スクラップに付着あるいは混合され
たオイル、プラスチック等汚染物を溶解炉投入以前に焼
却除去することを可能とし、有害ガス浄化などの対象と
なる４１１ガスｈ１を低減させると共に溶解歩留りを向
」ユさせ得、しかも装置としては比較的簡便なものと（
７て多くの種類の溶解炉に適用可能なものとしまたもの
である１、 水元りｌｉｄ、金属溶解炉用の移動層式原オ・；予熱装
置ｉ’ｒであって、本体の上部に原料投入ダンパーおよ
び排ガス出１１を有し、本体の下部に原料排出ダンパー
および熱ガス入［］を有し、本体下部ないし中間部に表
面に多数の突起を有する排出ロールからなる原料排出機
構を設け、排出ロールの回転にょシ本体上部の原料投入
ダンパーより装入された原料を落下せしめるようになし
、寸た前記熱ガス入口より熱ガスを導入し、本体内の装
入原料を予熱したのち前記排ガス出口より排出せしめる
ようになした原料予熱装置であり、また溶解炉からの熱
ガスが熱交換器を紅て予熱装置に供給されるように熱交
換器分設けたガス系路、あるい←ｊ、予熱装置からの排
ガスの一部を溶解炉からの熱ガスに戻して熱ガスの温度
を調節できるように弁とファンを有するダク）を設けた
ガス系路、あるいはまた、溶解炉からの熱ガス金熱交換
器を経由せしめると共に、予熱装置からの排ガスの一部
を熱交換器からの熱ガスに戻すよう弁とファンを有する
ダクトをも設けたガス系路を付属させた原料予熱装置で
ある。

第１図は、本発明の原料予熱４ξ１ｔの実施例を示す断
面図である１、 第１図において、予熱装（２）１は竪型で空塔形式とす
るが、丸部型でも、多角筒型でもよい。図のように本発
明の基本的な構成を逸脱しない範囲内で適宜本体の胴径
を変え、あるいは本体壁に局部的に凹凸部分を設けるこ
とは任意になし得る。

本体２は鋼板製で、好ましくは煉瓦、キャスタブル耐火
材等で耐火断熱性ライニング３ｆ：施す。

本体の上部、好１しくに頂部には原料投入ダンパー４を
設け、原料投入時以外には閉じておく。また排ガス出「
」５も」二部に設ける。該排ガス出口は装入された原料
６を加熱したあとの排ガスを排出する出口であって、処
理原料の性状や加熱条件を配慮した適切な排ガス処理装
置や集塵装置（図示せず）を連結せしめるようにする。

本体２の下部、好ましくは下端部に初出ダンパー７を設
け、それを開くことによって内部の予熱済みの原料を、
たとえばシュートを経て溶解炉に投入できるようにする
１、たｙし、有機物がイ」着あるいは混合している原料
を予熱処理する場合には、生成する焼却灰等を分離でき
るよう前記排出ダンパー７からの原料を一旦スクリーン
等分離装ａｔ経て、コンベアー等運搬具を利用して溶解
炉に投入できるようにすることが好凍しい。該ダンハー
フは本体内ガス流に空気を吸引し、原料を不必要に酸化
するととを防ぐため、常態としては閉じてお、く。

本体２の下部には熱ガス入Ｌｌ　８　ｆ、（ｌ−設ける
。この熱ガス人口８は、溶）’１７１ｉ炉からの熱ガス
を、たとえば反射炉のような炉内ガスを、るつぼ炉のよ
うな炉では、るつは加熱ガスを外部吸引した熱ガスを適
当なダクト９を経由させて本体２に吹き込１せる個所で
ある。熱ガスとしては溶解炉以外の外部発生熱ガスを利
用することもあ！ｌｌ得る。。

第１図では、熱ガス入１コ８を本体Ｆ部側面の凹所１０
に開［」させである。この凹所、１０ハ後述する原料排
出機構、すなわち排出ロール１１の側部に設けられ、該
ロールの保守管理に便ならしめるたυのものであって、
扉１２けその作業用入口となる。この凹所１０を設ける
こと、および熱ガス入口８オとの凹所１０に開口させる
ことｔ」、任意であるが、熱ガス人口８は熱ガスが初出
ロール１１で本体２内に支えられている装入原料６を効
率的に加熱する目的により、実質的に該口＝−ルの側部
またｄ、その下部の本体側面に開口させるものとする。

原料排出機構としての排出ロール１１−１木休２の下部
ないし中間部に設けられる。このｖト出ロール１１は本
体内部の装入原料を保持するよう本体の中央部に横置さ
せ、そのロール軸の両端部を本体ないし本体外部で支承
し、同じく本体外部に設置した減速モルタ−（図示せず
）によって回転可能とする。この場合排出ロール１１に
よって原料が保持されてこぼれ落ちないのは、ロール面
」二における原料の安息角とロール面の滑り抵抗に基づ
くものであるから、排出ロール１１−１上部の本体内径
に対応して十分な大きさを要するとともに、該ロールの
回転によって原料が動かされた際落下し得るようロール
回転方向側に本体とロール間に十分な隙間を有するよう
になさしめる。なお、押１出ロール】１の背部からは原
料が落下せぬよう、ロールと背後の本体の壁との隙間は
十分小さくすることが望才しい。

排出ロール１１の表面は原料の滑りに対処せしめで突起
面とする。この突起にはいろいろのものが考えられるが
、たとえば鞘２図に示した実施例の突起１３のように縦
側面図で（イ）のような波形、（ロ）のような棒溶接形
、横断面図で（ハ）のような長争形、あるいはに）のよ
う々短条千烏形のものなどが利用できる。このような多
数の突起１３ヲ有する排出ロール１１け静止のとき原料
を引き止め、回転のとき原料を動かし落下せしめる。

この排出ロール１１１−ｊ：高温度の熱ガスと接触する
ものであるが、回転軸を介して空冷または水冷すること
により、鋳鉄その他の鉄鋼材料で十分に実用に例え得る
。

捷た、第３図のように本体２内に本体壁を介して支承し
た軸棒に一端を係止させ排出ロール１１にイ行に自重垂
下させた金属カーテン１４を設けることによりロールの
静止時原料がロールから外れて落下するのを防ぐことも
できる。この場合、金属カーテンは自重垂下した状態で
その裾部分が排出口〜ル１１に接触する程度である。こ
の金属カーテン１４は平板状、波板状あるいは図示のよ
うにモーメントを利かせた断面くの字型の曲板状のもの
などが用いられる１、とのカーテン１４＆Ｊ：１枚板で
も利用できるが、好寸しくけ縦に複数個に分割され、全
体としてずだれ状とする０、排出ロール１１の静上のと
きはとの金属カーテン１４が原料を引き市め、ロール１
１が回転するときは、ロールが原料を動がし、原料でも
っでカーテン１．４　ｆ押し退けて１コールとカーテン
の間から原料を落下ぜ［７める。この金属カーテン１４
を設りることによりロールを比軸的小さくなし得る。こ
の場合の排出ｏ−７１１と金属カーテン１４による閉塞
状況は坪に原料スクラップが同個所で引掛って落下しな
いというイ′一度のラフなものであって、熱ガス人口８
がらの熱ガスが自由に充ｊ珂原料６内を通過して原料と
熱交換しで刊ガス出口５から抽出されるのを妨げるとと
；佳ない捷た金属カーテン１４は典型的には鋳鉄等鉄鋼
月別でつくられ、支承されている軸棒を内部がら空冷ま
たは水冷することにより十分に熱から保ＨＱ）される。

このようにして、本発明の予熱装置け、溶解炉の稼動時
、常態として装置本体に原料を装填保持し、熱ガスを通
気させて熱交換的に原料の予熱を行ない、適宜排出ロー
ルを回転駆動して予熱処理した原料を溶解炉に供給する
ことができる。

なお、類似例として１シ１出ロールに換えてパンコンベ
アー、テーブルフィーダーのような材料移動装置を組み
入れることも癌業者ならば容易になし得る。

特にこの装置は溶解炉と一体に製作設置も可能であるが
、溶解炉とは独立した構造に有しており、既存の溶解炉
に新たに付属させて用いることができるという大きな特
徴を有している。

′−１／こ、木原料予熱装ｆ８はさらに熱交換器を糾み
合わせ、原料予熱用熱カスをγノｄ１度調節した」二で
熱ガス人口８より導入するようにすることが望寸しい。

溶解炉におりるす１ガスの熱は、その寸＼ＩＵ接予熱装
置に導入するには、高温度にすぎる場合が多い。たとえ
ば、アルミニウノ・溶解炉からのＪＶ＋ガス（ハ）、し
ばしば８００　”Ｇ以上となる。３このような高温の熱
ガスを予熱装置Ｎに供給して原イ；トを溶解ないり、半
溶融状態に加熱してから溶解炉に導入するといういわゆ
る急速溶解炉なる装置＠も工夫されているが、このよう
な炉では、ガスに上る原料の酸化が著しく、溶解歩留り
が悪いという問題がある。

本原料予熱装置に付属される熱ガス用ガス系路は第４図
（イ）、（ロ）および（ハ）に示される。

第４図（イ）におけるガス系路は、溶解炉１５の排気ダ
クト１６と熱交換器１７をダクト１９でつなぎ、該熱交
換器と原料予熱装置、１間をダクト９でつないだ糸路で
あって、バーナー１９からの燃焼ガスぐ二次空気を含む
）は溶解炉１５内で原料を加熱浴ブイしたあと、熱ガス
としてダクト１８から熱交換器】７に入り、空気またシ
」、水によって冷却され、ダクト９を経て予熱装［Ｈ↓
内に導入され、その排ガス出「１５よりダク）　２０　
ｆ；Ｃ経て排出される。熱交換に、しり得られた加熱空
気を炉バーナー燃焼用空気として利用することもｎＪ能
であり、必要に応じ温水あるいは水蒸気として利用する
ことも可能である。

第４図（ロ）におけるガス系路は熱ガスの熱的希釈を予
熱装置Ｍからの排ガスをもってするものである。

溶解炉１５からのダクト１８と予熱装置へつながるダク
ト９をつなぎ、これと予熱装置Ｎ、↓からの排ガスダク
ト２０の中間を新たなバイパスダクト２１で結び、該ダ
クト２Ｊに弁２２およびファン２３ヲ設けてなる糸路で
あって、ファン２３は弁２２ヲ開いて回転させることに
より排ガスの一部が予熱装置内の通気折抗に抗して溶解
炉１５から予熱装置１夕大へ向う熱ガス流に戻るように
なさしめるものである。、第４図（ハ）におけるガス系
路は、上記２つのタイプにおける熱交換器とバイパスダ
クトの両者を備え、その併用を可能にするものであって
、溶プ９１１゛炉の稼動状況からぐる熱ガスの温ＩＷ変
動に対処１゛るーヒにも好都合なタイプである１、すな
わち、溶結′炉１５の排気ダクト１６と熱交換器１７を
ダクト】８でつなぎ、該熱交換器と予熱装置ノーをダク
ト９でつなき“、かつ、該ダクト９の中間部と予熱装（
６，の排）ｊスダクト２０の中間部とをダクト２１でつ
なぎ、該ダクト２１に弁２２およびファン２３を設けて
なる糸路であってファン２３ｔ」、弁２２を開き回転さ
せることにより、排ガスの一部が熱交換器からの熱ガス
に戻され、熱ガスの温度調節および・琴囲気調節に利用
されるようにすることができる。

本発明の装置は、溶解しようとする金属の固体状態にお
ける１温を主対象とするものであり、熱エネルギー的に
みて特にアルミニウムおよびアルミニウム合金スクラッ
プの溶解炉用予熱製餡として女了適である。

アルミニウム、の溶融点は６６０“Ｃであるが溶ＷＦ炉
での溶湯温度は通常７３　（１”Ｃ程度である。常温（
２５パＣ）のアルミニウム企溶湯温度７；３０℃とする
にＣ」２、７２　ｋｅａｌ／ｋｇの熱量が必要であるが
、常温から溶融点６６０’（溶解潜熱を含寸ない）１で
に必要な加熱熱月ｄ、１５７　ｋＣａｌ　／　ｋｇであ
り、全熱電の５８％を占めている。

本発明の第１図に示した構造の予熱装僧゛を利用してア
ルミニウムスクラップを予熱した場合の実施例によれば
、アルミニウム溶解炉の排ガスを想定して製した熱ガス
は、熱ガス入１］８において、４００°〜７００℃を示
したが、これを予熱装置本体２内に導き、原料アルミス
クラップ冷材（常温）と熱交換させたのちの排ガス出口
５での排ガス温度は１５Ｑ’−２００℃を示した。これ
により予熱された原料スクラップの温度ハ４５０°〜５
５０℃であっり、。

すなわち、’１０６〜１３０　Ｋｃａｌ　／　ｋｇの熱
量が回収され、３９〜４８％のエネルギーが節約された
ことになる。

取り出された原料を観察したところでは、当初、混合あ
るいは付着していた塩化ビニール屑、コ゛ム屑、付着油
脂等ははゾ完全に分８７Ｃシ取除かれており、また付着
塗料もはソ分解し、灰となっていた０以上のように本発
明は、原料予熱装置内で原料と熱排ガスを直接接触させ
て熱交換をはかるものであるが、上部より下部に原料を
移動させ、必要に応じて熱制御した熱排ガスをこれと自
流に装置べ上部の排ガス出口から排出させるものであっ
て、熱交換の効果が大きく、原料も均一に加熱し刊Ｊ１
継続的操業、間欠的操業の何れにおいても好都合に利用
し得る。

本発明の装置によれば、有機物汚染物もよく分解除去さ
れ、分解反応による発熱の利用も期待できる。従来の溶
解炉のように（＝Ｊ着塗料が溶湯中でｆｔ９．を発生さ
せドロスの生成を促進するという不利益もない。余分な
空気の吸引や導入もなく、また原料の過剰加熱をも抑制
し得、従って原料の酸化が少なく溶解歩留りの低下を防
止し得る。。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の実施例を示す断面図である。 第２図は、本発明の装置の排出ロールの突起の実施例を
それぞれ示す図で、（イ）および（ロ）は縦側面図、（
ハ）および（ニ）は横側面図である。 第３図は、本発明の装置の他の実施例を示す断面図であ
る。 第４図（イ）、（ロ）および（ハ）はそれぞれ本発明の
装置におけるガス系路を示す図である。 ↓・・・・・・原料予熱装置　　２・・・・・・本体　
　３・・・・・・ライニング４・・・・・傷１・１投入
ダンパー　　５・・・・・・刊ノＪス出口　　６・・・
・・原料７・・・・・・排出グンパー　　８・・・・・
熱ガス人口　　９・・・・・・ダクト１０・・・・・・
凹所　　１１・・・・・・排出ロール　　１２・・・・
・扉１３・・・・・・突起　　１４・・・・・・金属カ
ーテン　　１５・・・・・溶解炉　　１６・・・・・炉
排気ダクト１７・・・・・・熱交換器　　１８・・・・
・・ダクト１９・・・・・・バーナー　　２０・・・・
・・ダクト　　２１・・・・・・ダクト　　２２・・・
・・・弁２３・・・・・・ファン 特許出願人　東邦開発エンジニアリング株式会社ネ／　
ｒｉｌ ４ し１八 、イ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
町〔”）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔ″
ノ坏３＋’ａ 一 刻４１込　　　、２゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）溶解炉用の移動層式の原料予熱装置であって、空
   塔式予熱装置本体の」二部に原料投入ダンパーおよび排
   ガス出口を有し、本体の下部に原料Ｕ１出ダンパーおよ
   び熱ガス入口を有し、本体の下１１１；ないし中間部に
   、表面に多数の突起を有する排出ロールからなる原料排
   出機構を設け、前記原料投入ダンパーから本体に装入さ
   れたのち、熱ガス入「１から導入され排ガス出口からυ
   １出されＺ、排ガスによって予熱される原料′！ｉｌ−
   排出口−ルの回転により、前記原料排出ダンパーを軒由
   して溶解炉に投入するようになしたことを特徴とする金
   桐溶解炉用原料予熱装置。 （２）溶解炉と原料予熱装置間に熱交換器を設けたガス
   系路を付属させたことを特徴とする特許請求の範囲１記
   載の原料予熱装置。 （３）原料予熱装置からの排ガスダクトの中間と、溶解
   炉と原料予熱装置間のダクト中間をつなぐダクトを設け
   、該ダクトに弁および原料予熱装置からの排ガスの一部
   を溶解炉浄らの熱ガスに戻すように回転ファンを設けた
   ガス系路を附属させたことを特徴とする特許請求の範囲
   １記載の原料予熱装置。 （４）溶解炉と原料予熱装置間のダクトに熱交換器を設
   け、原料予熱装置からの刊ガスダクト中間と、前記熱交
   換器と原料予熱装置間のダクト中間とをダクトでつなぎ
   、該ダクトに弁と予熱装置からの排ガスの一部を前記熱
   交換器からの熱ガスに戻すように回転するファンを設け
   たガス系路を附属させたこと全特徴とする特許請求の範
   囲１記載の原料予熱装置。