JPS6219673B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアルミ等の金属を連続溶解保持する
金属溶解保持炉に関するもので、手許炉の溶湯補
給システムとして利用し得るものである。

従来、手許炉の溶湯補給システムとしては、ル
ツボ炉を用いて連続溶解するものと、集中溶解炉
から溶湯を保持炉専用の手許炉へトリベ等で運搬
し、配湯するものとが知られている。ところが、
前者のルツボ炉利用のものにあつては、溶湯中へ
冷材料を直接差し込んで溶解するようにしている
ので、湯温調節の関係上定期的に少量の材料を投
入しなければならず、溶解能力と熱効率が低いと
いう問題があり、しかもルツボ炉のメインテナン
スに多くの費用がかかり、メインテナンスコスト
が大きいという問題があつた。また後者の集中溶
解方式のものにあつては、溶解量の変動が大きい
とトータルコストの面で大きな損失となる為、常
に大量の溶解量を確保する必要があり、材質が多
種多様化して来たアルミ等の材料の溶解に使用し
難い問題があり、しかも配湯過程において溶湯温
度が低下する為必然的に集中溶解炉からの出湯温
度をその低下分だけ高くしなければならない省エ
ネルギー上の問題があつた。

そこで、本発明は上記問題点を解決するように
したもので、多種少量の材料を溶解する場合でも
材料の溶解能力と熱効率を著しく高めることがで
きて大幅なコスト低減を図ることができ、また保
持溶湯の上部と底部の湯温差を小さくできて汲出
溶湯の品質向上を図り得るようにした金属溶解保
持炉を提供しようとするものである。

以下本願の実施例を示す図面ついて説明する。
１は覆部１ａを有する炉体で、強固な耐火物で構
築された炉壁や、この炉壁の外側を被覆して熱放
散を防止する断熱材や、炉穀を補強形成する鉄板
等の炉材にて構成されている。この炉体１の平面
形状は作業スペースの関係上第２図に示すように
極めてコンパクトに形成されている。上記炉体１
内において、２Ａ，２Ｂは溶湯ａを蓄え得るよう
に形成された第１、第２保持室、３は被溶解材料
としてのアルミ材Ｇを溶解する為の溶解室、４は
上記アルミ材Ｇを予熱する為の予熱室で、第１保
持室２Ａと第２保持室２Ｂ間、第１保持室２Ａと
溶解室３間、保持室２と予熱室４間は夫々伝熱性
の隔壁５，６，７によつて相互に区画されてい
る。上記第１、第２保持室２Ａ，２Ｂの底面２
Aa，２Baは第３図に示すように後述する汲出室
の床面と略同じ高さに形成されているが、これら
の床面２Aa，２Baは上記汲出室に向けて低くな
るように傾斜状態に形成しても良い。また溶解室
３の床面３ａは第１保持室２Ａの床面２Aaより
も高くなるように形成され、床面３ａと床面２
Aa間に段差が形成されている。また上記予熱室
４はタワー状に高く形成され、その上部には材料
投入口９が形成されている。上記溶解室３の床面
３ａは予熱室４に向けて高くなるように傾斜状態
に形成され、予熱室４の床面４ａは溶解室３の床
面３ａより高くなるように形成されている。予熱
室４の上下長さは作業性を考えた上でできる限り
高くした方が熱交換効率の点で好ましい。次に、
１０は上記材料投入口９の両外側に位置するよう
に炉体１に固定された一対の案内レール、１１は
材料投入口９を開閉する為の板状の投入口蓋で、
これの両側に夫々取付けられた一対の車輪１２が
上記案内レール１０上に回転自在に載せられてい
る。この投入口蓋１１の下面は材料投入口９の上
端と略同じ高さに位置され、投入口蓋１１の移動
によつて材料投入口９を開閉し得るようになつて
いる。上記投入口蓋１１には排気口１３が形成さ
れ、投入口蓋１１上に乗載される排気量調整ダン
バー１４によつて開閉し得るようになつている。
１５は上記溶解室３の壁部３ｂに具備された溶解
バーナーで、溶解室３に置かれる材料Ｇを加熱し
得るように予熱室４側に向けて横向きに配設され
ている。この溶解バーナー１５はHMBガスバー
ナーによつて構成されている。なお本願にあつて
はHMBガスバーナーに限定されるものでない。
このHMBガスバーナーは従来の高速バーナーに
比べて低温、低速で、しかも赤色焔で燃焼する特
徴があり、バーナーフレームの長さが従来の高速
バーナーに比べて25割程度長くなり、このバーナ
ーフレームが矢印で示すように予熱室４の下部に
向けて延びるようになつている。このHMBガス
バーナーのフレーム温度はバーナーフレームのど
の部分を測定しても約1100℃と低温であり、炉内
雰囲気温度も低くなる。またHMBガスバーナー
のバーナーフレームは多量の赤外線を含んでお
り、炉材も多くの赤外線を出すので、アルミの吸
熱効果が非常に良くなり、溶解保持の為の燃費を
低減することができる。なお上記溶解バーナー１
５には送風機、圧力計等の燃焼に要する燃焼ユニ
ツトが付設されていることは言う迄もない。１６
は上記溶解室３と予熱室４を連通ささせる連通孔
で、上記溶解バーナー１５の加熱ガス（バーナー
フレームも含む）が予熱室４内に流入して予熱室
４の下方に置かれる材料Ｇを溶解可能に設けられ
ている。またこの連通孔１６は予熱室４下部で溶
解された溶湯が予熱室４内に溜まることなく溶解
室３内に流れ込むように設けられている。１８は
上記第１保持室２Ａと溶解室３間の隔壁６に設け
られた連通孔で、溶解室３から第１保持室２Ａに
向けて溶湯が流れ得るように隔壁６の最下部に形
成されている。上記連通孔１８は上記溶解バーナ
ー１５の加熱ガスが溶解室３から第１保持室２Ａ
にこの連通孔１８を通して流入し得るように形成
されている。１９は上記第２保持室２Ｂに隣接さ
せた状態に設けられた汲出室で、上方が汲出口２
０として開放されている汲出室壁２１によつて構
成され、上記第２保持室２Ｂとは炉体の一部から
成る隔壁２２によつて区画されている。上記汲出
室壁２１は上記炉体１と一体に構成され、かつそ
の炉体１と同じく断熱構造に構成されている。上
記汲出室１９の汲出口２０は蓋によつて塞ぎ得る
ようになつている。２３は上記隔壁２２に設けら
れた連通孔で、第２保持室２Ｂと汲出室１９を連
通させている。３２は上記隔壁５に設けられた連
通孔で、第１保持室２Ａと第２保持室２Ｂを連通
させている。上記連通孔２３，３２は第２保持室
２Ｂ内に蓄えられる溶湯ａの常態での上面よりも
下方位置に設けられている。次に、２４は第２保
持室２Ｂの上壁に形成された嵌挿孔、２５は上記
嵌挿孔２４から第２保持室２Ｂ内に嵌挿された浸
漬ヒーターで、その基部が上記第２保持室２Ｂの
上壁に取外し自在に取付けられ、その先端部は第
２保持室２Ｂ内に蓄えられる溶湯内に浸漬するよ
うに第２保持室２Ｂ内に突出されている。この浸
漬ヒーター２５は第３図に示すように第１保持室
２Ａと第２保持室２Ｂ間の連通孔３２と、第２保
持室２Ｂと汲出室１９間の連通孔２３とを結ぶ通
路に３本配設されている。上記浸漬ヒーター２５
において、２６は試験管状の保護管で、外周は炭
化珪素緻密層やメタル付着防止層で覆われてい
る。２７は保護管２６の下部に嵌込まれた下部絶
縁スペーサー、２８は保護管２６の上部に嵌着さ
れた上部絶縁スペーサー、２９は上記両スペーサ
ー２７，２８間に支持されたヒーター、３０，３
１はヒーター２９に通電する為のコードである。
次に、３３は第１保持室２Ａの側壁に設けられた
作業口、３４は第２保持室２Ｂの側壁に設けられ
た作業口、３５は溶解室３の側壁に設けられた作
業口、３６は予熱室４の側壁に形成された作業口
で、夫々各室の全域の点検、監視、清掃を容易に
行えるように充分な大きさに形成されている。上
記作業口３３〜３６には作業扉３７〜４０が夫々
開閉自在に蝶着され、通常はハンドルを周知の如
く掛止具に係止することによつて密閉されてい
る。

次に上記構成の金属溶解保持炉を用いてアルミ
材Ｇを溶解保持する場合の使用例について説明す
る。先ず溶解バーナー１５に点火して溶解室３を
加熱、保温すると共に浸漬ヒーター２５に通電し
て第２保持室２Ｂ内を加熱、保温する。この溶解
バーナー１５の加熱ガスは連通孔１６から予熱室
４内に入り、この予熱室４内を通つて排気口１３
から排出され、また溶解バーナー１５による熱は
連通孔１８を通して第１保持室２Ａに伝えられ
る。この状態において、投入口蓋１１を横移動さ
せて材料投入口９を開き、この材料投入口９から
アルミ材Ｇ（冷材）を予熱室４内に略満杯状態に
なるように投入し、その後再び材料投入口９を投
入口蓋１１で閉じる。上記のようにアルミ材Ｇを
予熱室４内に投入しても、予熱室４の内面とアル
ミ材Ｇ間やアルミ材Ｇ相互間には隙間があり、上
記両バーナー１５の加熱ガスは予熱室４内の上記
各隙間を通つて外に排出される。従つて、予熱室
４内に投入されたアルミ材Ｇは上記加熱ガスとの
間で熱交換されて加熱され、加熱ガスはその熱交
換によつて温度低下して排出され、熱エネルギー
の有効利用が図られる。上記予熱室４内の下部に
投入されたアルミ材Ｇは溶解バーナー１５の加熱
ガス（バーナーフレーム）によつて加熱されて溶
解され、この溶解された溶融、半固溶状態のアル
ミが連通孔１６から溶解室３内に履れ込む。この
溶解室３内に流れ込んだ溶融、半固溶のアルミは
この溶解室３内を流下する間に溶解バーナー１５
のバーナーフレームによつて加熱されて溶融され
ると共に昇温される。その後この溶解室３内の溶
融アルミは連通孔１８を通つて第１保持室２Ａ内
に流れ込む。この場合、第１保持室２Ａには溶解
室３で溶解されたアルミ合金の溶湯と一緒にこの
アルミ合金が酸化された酸化物（アカ）も流入す
る。この第１保持室２Ａに流れ込んだ溶融アルミ
は隔壁５の連通孔３２を通つて第２保持室２Ｂに
流れ込み、その後隔壁２２の連通孔２３を通つて
汲出室１９に流れ込む。そして第１保持室２Ａに
流れ込んだ溶融アルミは第３図に示すように第１
保持室２Ａ、第２保持室２Ｂ及び汲出室１９内に
溶湯ａとして蓄えられる。このようにして第２保
持室２Ｂ内に蓄えられた溶湯ａはこの溶湯ａ内に
つかる浸漬ヒーター２５によつて加熱され、所望
の設定温度に保持される。

この場合、上記浸漬ヒーター２５は溶湯ａ内に
浸漬した状態で溶湯ａを加熱するので、加熱体で
ある保護管２６と溶湯ａの接触による溶湯ａの受
熱面積が大きくなり、熱効率を極めて良くでき
る。また、上記のように浸漬ヒーター２５による
加熱である為、第２保持室２Ｂ内の雰囲気温度を
比較的低くでき、これにより極めて硬い物質であ
るαアルミナの発生を防止でき、炉内壁を清潔に
できて炉内壁の清掃を容易化できる。また上記の
ように第２保持室２Ｂ内の溶湯ａの加熱は、この
溶湯ａ内に浸漬した浸漬ヒーター２５によつて行
うようにしたので、溶湯ａの湯面付近のみならず
炉底部付近をも加熱することができ、これにより
炉底部付近の湯温と湯面付近の湯温との温度差を
小さくできて湯温制御の精度を向上させることが
できる。また上記浸漬ヒーター２５は連通孔３２
と連通孔２３間の溶湯ａの流路に配設されている
ので、汲出室１９に向かう溶湯温度を溶湯全体に
亘つて均一にできる。上記第２保持室２Ｂ内の溶
湯ａの保持温度は汲出室１９の温度計により浸漬
ヒーター２５がON，OFFされることによつてコ
ントロールされる。

また隔壁５の連通孔３２は常態における溶湯上
面より下方に設けられているので、第１保持室２
Ａ内の燃焼ガス（溶解バーナー１５によるガス）
が第２保持室２Ｂに噴き出すのを防止でき、これ
により第２保持室２Ｂ内の溶湯ａの酸化を防止で
きる。また第２保持室２Ｂ内の溶湯ａを浸漬ヒー
ター２５によつて加熱するようにしたので、バー
ナーによつて加熱する場合のような燃焼音や排ガ
スを無くすことができ、これにより炉全体を低騒
音にし得ると共に排ガスを少なくできる。

更にまた上記第２保持室２Ｂに蓄えられた溶湯
ａは常態においては上記第１保持室２Ａとの連通
孔３２と、汲出室１８との連通孔２３を塞ぐ。従
つて、第１保持室２Ａ内の加熱ガスが汲出口２０
から外部に噴き出すのを防止でき、作業者は排ガ
スの影響を受けることなく溶湯の汲出し作業を行
うことができる。また第１保持室２Ａの溶湯ａの
上面に生じるアカが汲出室１９に流出することを
防止でき、汲出室１９から汲出す溶湯の品質を良
くすることができ、これにより鋳造品の成形不良
の発生を低くできる。また溶解バーナー１５によ
る騒音が汲出口２０から直接外部に漏れるのを防
止でき、作業騒音を極めて低くできる。

次に、上記溶解バーナー１５によつてアルミ材
Ｇを溶解する場合、溶解バーナー１５にHMBガ
スバーナーを採用しているので、メタルロスや炉
材の損傷を防止でき、またバーナーフレームの温
度が低くしかもバーナーフレームが至近距離から
アルミ材Ｇに当たらないようにしているので、硬
質のαアルミナの生成を少なくでき、これにより
溶湯の品質を良くし得るはもちろんのこと、アカ
取り作業を簡単にかつ短時間に行うことができ
る。また上記のように予熱室４で加熱したアルミ
材Ｇを溶解バーナー１５で溶解するようにし、し
かもHMBガスバーナーの採用によつてアルミ材
Ｇの吸熱効果を高めているので、溶解効率を極め
て高くすることができ、燃費を低くできてランニ
ングコストを下げることができる。上記材料投入
口９からのアルミ材Ｇの投入は短い時間の間隔で
連続投入することが好ましく、またこの投入は手
動又はコンベアー等による自動投入の何れで行つ
ても良い。

以上のようにこの発明にあつては、覆部を有す
る炉体１の内部には溶湯を蓄え得るようにした第
１と第２の２つの保持室２Ａ，２Ｂと、材料を溶
解する為の溶解室３とを相互に隔壁５，６で区画
した状態に備えさせると共にその炉体１には材料
投入口９を有しかつ材料投入口９から投入される
材料を予熱する為の予熱室４を備えさせ、上記溶
解室３の壁部には溶解室に置かれる材料を加熱可
能にした溶解バーナー１５を具備させると共に上
記溶解室３と予熱室４間は上記溶解バーナー１５
の加熱ガスが予熱室４内に流入して予熱室４の下
方に置かれる材料を溶解し得るように互いに連通
させ、上記溶解室３と第１保持室２Ａ間には溶解
室３の床面が第１保持室の床面よりも高くなるよ
うに段差を設けると共に溶解室３と第１保持室２
Ａ間の隔壁６には溶解室３から第１保持室２Ａに
向けて溶湯が流れ得るようにした連通孔１８を設
け、上記第１保持室２Ａと第２保持室２Ｂとはこ
の中に蓄えられる溶湯の常態での上面よりも下方
位置に設けられた連通孔３２によつて連通させ、
上記第２保持室２Ｂ内には第２保持室２Ｂ内に蓄
えられる溶湯に浸漬してその溶湯を保温可能にし
た浸漬ヒーター２５を配設し、更に上記第２保持
室２Ｂに隣接させて上方が開放された汲出室１９
を設けると共にその汲出室１９と第２保持室２Ｂ
とは第２保持室２Ｂに蓄えられる溶湯の常態での
上面よりも下方位置に設けられた連通孔２３によ
つて連通させたものであるから、 (イ) アルミ等の材料を溶解してその材料の溶湯を
鋳造に利用したい場合には、材料を材料投入口
９に投入することによつてその材料を溶解バー
ナー１５で溶解してその溶湯を第１、第２保持
室２Ａ，２Ｂに流入させることができ、この第
２保持室２Ｂの溶湯を必要時に汲出室１９から
汲出して鋳造に利用でき、手許炉として有効に
使用できる。

(ロ) しかも上記のように材料投入口９から投入し
た材料の溶湯を第１保持室２Ａに流入させるよ
うにしたものであつても、その材料投入口９か
ら投入した材料を溶解してその溶湯を第１保持
室２Ａに流入させる迄の間にその溶湯を溶解バ
ーナー１５で昇温させることができて溶湯流入
による第１保持室２Ａ内の溶湯の温度変化を小
さくすることができ、これにより材料の溶解能
力が第１保持室２Ａの湯温に制限されるのを防
止できて溶解能力を高めることができる。

またこの発明にあつては、上記のように溶解
バーナー１５の加熱ガスが夫々予熱室４内を通
つて排出されるようにしたので、上記(イ)、(ロ)の
効果を有するその上に、 (ハ) 材料投入口９から予熱室４に投入した材料を
溶解に先立つて溶解バーナー１５の排ガスによ
つて加熱することができ、これにより単位重量
当たりの材料の溶解に要する溶解バーナー１５
のガス使用量を少なくできて燃費の大幅向上を
図ることができる。

さらにまたこの発明にあつては、上記のよう
に第２保持室２Ｂ内の溶湯をこの溶湯内に浸漬
する浸漬ヒーター２５によつて加熱するように
したので、 (ニ) 第２保持室２Ｂ内の溶湯を受熱面積を簡単に
大きくすることができて熱効率の向上を図り得
ると共に、第２保持室内の雰囲気温度を比較的
低くできて硬い金属酸化物の発生を防止でき、
その上、それに伴つて炉内壁の清掃を容易化で
きる。

また上記のように浸漬ヒーター２５によつて
加熱するようにしたので、 (ホ) 第２保持室２Ｂの溶湯を表面付近のみならず
低温になり易い炉底部近辺においても加熱する
ことができ、これにより第２保持室２Ｂの溶湯
の上下温度の均一化を図ることができる。

また第１保持室２Ａと第２保持室２Ｂ及び第
２保持室２Ｂと汲出室１９とを第２保持室２Ｂ
内の溶湯上面より下方の連通孔３２，２３によ
つて夫々連通させたので、 (ヘ) 汲出室１９から溶湯を汲出す場合に溶解バー
ナーの排ガスが汲出室１９から外部へ噴出する
のを防止できて汲出室１９付近の作業環境を良
好に保ち得ると共に、第１保持室２Ａ内のアカ
が汲出室１９に流出するのを防止できて汲出室
１９の溶湯の品質向上を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は正
面図、第２図は−線断面図、第３図は−
線断面図、第４図は一部を切欠いて示す右側面
図。 １……炉体、２Ａ……第１保持室、２Ｂ……第
２保持室、３……溶解室、４……予熱室、５，
６，７……隔壁、９……材料投入口、１５……溶
解バーナー、１６……連通孔、１８……連通孔、
１９……汲出室、２３……連通孔、２５……浸漬
ヒーター、３２……連通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 覆部を有する炉体の内部には溶湯を蓄え得る
   ようにした第１と第２の２つの保持室と、材料を
   溶解する為の溶解室とを相互に隔壁で区画した状
   態に備えさせると共にその炉体には材料投入口を
   有しかつ材料投入口から投入される材料を予熱す
   る為の予熱室を備えさせ、上記溶解室の壁部には
   溶解室に置かれる材料を加熱可能にした溶解バー
   ナーを具備させると共に上記溶解室と予熱室とは
   上記溶解バーナーの加熱ガスが予熱室内に流入し
   て予熱室の下方に置かれる材料を溶解し得るよう
   に互いに連通させ、上記溶解室と第１保持室間に
   は溶解室の床面が第１保持室の床面よりも高くな
   るように段差を設けると共に溶解室と第１保持室
   間の隔壁には溶解室から第１保持室に向けて溶湯
   が流れ得るようにした連通孔を設け、上記第１保
   持室と第２保持室とはこの中に蓄えられる溶湯の
   常態での上面よりも下方位置に設けられた連通孔
   によつて連通させ、上記第２保持室内には第２保
   持室内に蓄えられる溶湯に浸漬してその溶湯を保
   温可能にした浸漬ヒーターを配設し、更に上記第
   ２保持室に隣接させて上方が開放された汲出室を
   設けると共にその汲出室と第２保持室とは第２保
   持室に蓄えられる溶湯の常態での上面よりも下方
   位置に設けられた連通孔によつて連通させてある
   ことを特徴とする金属溶解保持炉。