JPS6223234B2 - - 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、溶湯中は
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もあつた。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
種多様化した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、材料の溶解能力と熱効率を高めるこ
とができて大幅なコスト低減を図ることができ、
また多種少量の材料の溶解にも比較的少ない費用
で使用でき、しかも汲出溶湯の品質向上をも図り
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について説明す
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、炉殻を補強形成する
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３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、２は溶湯ａを蓄え得るように形
成された保持室、３は被溶解材料としてのアルミ
材Ａを溶解する為の溶解室、４は上記アルミ材Ａ
を予熱する為の予熱室で、保持室２と溶解室３
間、保持室２と予熱室４間及び溶解室３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。上記保持室２の床面２ａは第
４図に示すように後述の汲出室に向けて低くなる
ように傾斜状態に形成され、後記する汲出室側の
内側面２ｂは円弧状の曲面に形成されている。ま
た溶解室３の床面３ａは保持室２の床面２ａより
も高くなるように形成され、床面３ａと床面２ａ
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。この予熱室４の床面４ａ
は溶解室３の床面３ａと同じか、これより高くな
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１
０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パー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Ａ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
ーナーは第５図１に示す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、また第５図２に示すようにバーナーフレ
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１５や後述の保持バー
ナーには送風機、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。１
６は上記溶解室３と予熱室４間の隔壁７に設けら
れた連通孔で、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を内に流
入して予熱室４の下方に置かれる材料Ａ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隔壁７の最
下部に設けられている。１７は上記保持室２の壁
部２ｃに具備された保持バーナーで、保持室２に
蓄えられる溶湯ａの上面が冷却するのを防止して
保温し得るように保持室２の後記する汲出室側の
内側面２ｂに向けて横向きに配設されている。こ
の保持バーナー１７は上記溶解バーナー１５と同
じくHMBガスバーナーによつて構成され、この
HMBガスバーナーの長いガスフレームが矢印で
示すように保持室２内の溶湯ａ上面の上方を保持
室２の内側面２ｂに沿つて延びるようになつてい
る。また上記保持バーナー１７は保持室２内の溶
湯ａの温度を一定に保つ為に後述の汲出室に設け
られた熱電対から成る温度計（図示省略）の指示
によつて点火、消火が自動的に行われるようにな
つている。なお保持バーナー１７もHMBガスバ
ーナーに限定されるものでない。１８は上記保持
室２と溶解室３間の隔壁５に設けられた連通孔
で、溶解室３から保持室２に向けて溶湯が流れ得
るように隔壁５の最下部に形成され、またこの連
通孔１８は上記保持バーナー１７の加熱ガス保持
室２から溶解室３内に向けて流入させる際通過さ
せ得るように形成されている。上記連通孔１８は
保持バーナー１７を備えた側壁２ｃの近くに設け
られ、保持バーナー１７の加熱ガスが保持室２内
を略一周して充分に加熱した後この連通孔１８か
ら溶解室３内に向かうようになつている。１９は
上記保持室２に隣接させた状態に設けられた汲出
室で、上方が汲出口２０として開放されている汲
出室壁２１によつて構成され、上記保持室２とは
炉体１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
２０ａ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、保持室２
と汲出室１９を連通させている。この連通孔２３
は保持室２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
保持室２の側壁２ｄに設けられた作業口、２５は
溶解室３の側壁３ｃに設けられた作業口、２６は
予熱室４の側壁４ｂ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
２４〜２６には作業扉２７〜２９が開閉自在に蝶
着され、通常はハンドル２７ａ〜２９ａを掛止具
３０〜３２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Ａ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と保持バーナー１７に
点火して溶解室３と保持室２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１
６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、また保持バーナー１
７の加熱ガスは保持室２内を一巡した後連通孔１
８から溶解室３内に入り、その後連通孔１６及び
予熱室４を通つて排気口１３から外に排出させ
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Ａ（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を閉じる。上記のようにアルミ材Ａを
予熱室４内に投入しても、予熱室４の内面とアル
ミ材Ａ間やアルミ材Ａ相互間には隙間が有り、上
記両バーナー１５，１７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Ａ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Ａ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内に流れ込
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及び保持バーナー１
７の加熱ガス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を通つて保持室２内に流れ込む。
この場合、上記連通孔１８には保持バーナー１７
の加熱ガスが保持室２から溶解室３に向けて通過
しているので、上記のように溶融アルミが連通孔
１８を流下する間もこの溶融アルミは保持バーナ
ー１７の加熱ガスで加熱され、この加熱された溶
融アルミが保持室２内に流れ込む。この保持室２
内に流れ込んだ溶融アルミは溶湯ａとして保持室
２に下部に第４図に示すように蓄えられ、またそ
の一部は連通孔２３を通つて汲出室１９内に流れ
込む。この保持室２に蓄えられた溶湯ａは常態に
おいては上記汲出室１９との連通孔２３を塞ぐ。
従つて、保持室２内の保持バーナー１７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。また保持室２
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。また保持室２内
の保持バーナー１７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（例えば炉周辺部で約70〜75フオン）でき
る。次に、上記保持室２内に蓄えられた溶湯ａは
保持バーナー１７の加熱ガスによつて加熱、保温
される。この場合保持バーナー１７としてHMB
ガスバーナーを採用しているので、バーナーフレ
ームの温度を約1100℃と低くでき、これにより溶
湯ａのメタルロスや炉材の損傷を少なくでき、ま
た溶湯ａと中へのガス混入も少なくできて自動車
重要保安部品等の鋳造にも安心して利用できる。
またバーナーフレームの温度が低く、しかも溶湯
への熱伝達が効果的に行われる為、保持室内雰囲
気温度を非常に低くすることができ、熱効率を高
めることができる。上記保持室２内の溶湯ａの保
持温度は汲出室１９の温度計により保持バーナー
１７がON、OFFされることによつてコントロー
ルされる。この場合、上記したように保持室２内
に流れ込む溶融アルミが溶解バーナー１５や保持
バーナー１７の加熱ガスによつて昇温されている
ので、保持室２内の溶湯ａに溶解室３から溶融ア
ルミが流れ込んでも、その溶湯ａの保持温度の変
動を極めて小さくすることができ、図面のもので
は最高保持温度780℃±５℃の湯温コントロール
が可能となつた。

次に、上記溶解バーナー１５によつてアルミ材
Ａ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Ａ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Ａ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
Ａ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。また炉体１の
放熱を低く抑えるようにしているので、炉体表面
温度を約50℃←75℃と低くすることができて作業
環境をも良くすることができる。上記材料投入口
９からのアルミ材Ａ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
又はコンベヤー等による自動投入の何れで行つて
も良い。

なお上記実施例の装置の使用における各データ
の一例を示すと次のようになる。

使用燃料 LPGダイリユトガス13000Kcal／m³ 溶解能力 150Kg／Hr 保持容量 500Kg 投入材 インゴツト（５Kg塊）手動投入 溶解効率 56％（490000Kcal／TON） 保持昇温 35000Kcal／Hr 汲出室溶湯度温 750℃±５℃ 保持室内溶湯温度 760℃〜780℃ 保持室内雰囲気温度 850℃〜870℃ 炉体表面温度 50℃〜75℃ 排ガス温度 430℃〜530℃ 騒 音 70〜75ホーン 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保
持室２と、材料を溶解する為の溶解室３と、上方
に材料投入口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とを相互に隔
壁５，６，７で区画した状態に備えさせ、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間の隔壁７には上記溶解バ
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可能にした連
通孔１６を設け、一方、上記保持室２の壁部には
保持室２に蓄えられる溶湯の上面が冷却するのを
防止して保温可能にした保持バーナー１７を具備
させ、更に、上記溶解室３と保持室２間には溶解
室３の床面が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と保持室２間の隔壁
５には溶解室３から保持室２に向けて溶湯が流れ
得るようにした連通孔１８を設け、この連通孔１
８は上記保持バーナー１７の加熱ガスを保持室２
から溶解室３内に向けて流入させる際通過させる
ようにしてあり、更に上記保持室２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と保持室２とは保持室２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保持室２に流入
させることができ、この保持室２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
た材料の溶湯を保持室２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保持室２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保持室
２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保持室の湯温
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と保持バーナー１７の夫々からの加熱
ガスが夫々予熱室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と保持バーナ
ー１７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。

またこの発明にあつては、上記のように保持室
２と汲出室１９とを保持室２の溶湯の上面より下
方の連通孔２３によつて連通させたので、 (ニ) 上記のように保持室２の溶湯を保持バーナー
１７で保温するようにしたものであつても、そ
の溶湯を汲出室１９から汲出す場合に保持バー
ナー１７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、保持室２内のアカが
汲出室１９に流出するのを防止できて汲出室１
９の溶湯の品質向上を図ることができる

【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図は第１図の右側面図、第３図は一部
を省略して示す―線断面図、第４図は一部を
切欠いて示す―線断面図、第５図１，２は高
速バーナーとHMBガスバーナーとのバーナーフ
レームを示す説明図。 １……炉体、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、
１７……保持バーナー、１８……連通孔、１９…
…汲出室、２３……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
   ようにした保持室と、材料を溶解する為の溶解室
   と、上方に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とを相互に
   隔壁で区画した状態に備えさせ、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
   室間の隔壁に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
   溶解可能にした連通孔を設け、一方、上記保持室
   の壁部には保持室に蓄えられる溶湯の上面が冷却
   するのを防止して保温可能にした保持バーナーを
   具備させ、更に、上記溶解室と保持室間には溶解
   室の床面が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保持室間の隔壁には溶
   解室から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、この連通孔は上記保持バーナー
   の加熱ガスを保持室から溶解室内に向けて流入さ
   せる際通過させるようにしてあり、更に上記保持
   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保持室とは保持室に蓄えられ
   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。