JPWO2006132309A1 - 坩堝式連続溶解炉 - Google Patents

Abstract

被溶解材の溶解量を容易に制御することができる坩堝式連続溶解炉を提供することを目的とする。被溶解材ａを収容し、上部に排気口３４が形成された予熱タワー３１と、予熱タワー３１の下方に設置されており、予熱タワー３１から被溶解材ａの供給を受ける溶解用坩堝７１を備えた溶解用坩堝炉１１と、溶解用坩堝７１を加熱する加熱バーナー３とを備え、溶解用坩堝炉７１は、加熱バーナー３の燃焼ガスを予熱タワー３１内部に導入する導入部を備え、溶解用坩堝７１は、被溶解材ａの溶湯ｂを排出する溶湯排出口７４を側壁に備える坩堝式連続溶解炉１であって、加熱バーナー３よりも上方に配置され、被溶解材ａを予熱する予熱バーナー４を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、アルミニウム、銅、亜鉛等の非鉄金属溶解用の坩堝式連続溶解炉に関する。

従来の溶解用坩堝炉による非鉄金属溶解炉は、円筒形に築炉された炉の中に１個の溶解用坩堝を配置し、その溶解用坩堝を加熱バーナーにより加熱する「バッチ型」のものが主流であったが、本出願人は「連続溶解型」の溶解保持炉を提案している（例えば、特許文献１参照）。

図８に示すように、特許文献１に記載された連続溶解型の溶解保持炉は、被溶解材ａの予熱タワー１００と、予熱タワー１００の直下に設置された溶解用坩堝炉１０１と、溶解用坩堝炉１０１に並置された保持用坩堝炉１０２とを備えている。予熱タワー１００は、溶解用坩堝炉１０１に設置されているレール１０９上を移動できる構成になっている。溶解用坩堝炉１０１は、溶解用坩堝１０４及び加熱バーナー１０５を備えており、保持用坩堝炉１０２は、保持用坩堝１０７及び保持用バーナー１０５Ａを備えている。

連続溶解型の溶解保持炉１２０の通常運転時には、加熱バーナー１０５から溶解用坩堝室１０３内に供給された燃焼ガスは、溶解用坩堝１０４を加熱し、予熱タワー１００内に導入されて固体状の被溶解材ａと接触することにより被溶解材ａを予熱した後、排気口１００Ａから排出される。溶解用坩堝１０４の加熱により生成された溶湯ｂは、保持用坩堝炉１０２の保持用坩堝１０７に供給される。

一方、保持用バーナー１０５Ａから保持用坩堝室１０６内に供給された燃焼ガスは、保持用坩堝１０７を加熱して溶湯ｂを保温し、溶解用坩堝室１０３内に導入されて加熱バーナー１０５の燃焼ガスと合流することにより、被溶解材ａの予熱源として利用される。
特開２０００−１３０９４８号公報

このような連続溶解型の溶解保持炉１２０において、被溶解材ａの溶解量を増大させるためには、加熱バーナー１０５の燃焼量を増大する方法や、保持用バーナー１０５Ａの燃焼量を増大する方法が考えられる。しかし、加熱バーナー１０５の燃焼量を増大させると、溶解用坩堝１０４が局部的に過熱されたり、溶解用坩堝１０４の上下方向の温度較差が大きくなる結果、溶解用坩堝１０４に割れや損傷が生じる原因となる。一方、保持用バーナー１０５Ａの燃焼量は、被溶解材ａの種類や溶湯の保持量、鋳造温度、鋳造頻度等の操業条件に応じて制御しなければならないので、保持用バーナー１０５Ａの燃焼量の調整可能な範囲が自ずと限定されることになる。このような理由から、従来の溶解炉においては、加熱バーナー１０５及び保持用バーナー１０５Ａを制御して被溶解材ａの溶解量を制御することは困難であった。

そこで、本発明は、被溶解材の溶解量を容易に制御することができる坩堝式連続溶解炉を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、被溶解材を収容し、上部に排気口が形成された予熱タワーと、前記予熱タワーの下方に設置されており、該予熱タワーから被溶解材の供給を受ける溶解用坩堝を備えた溶解用坩堝炉と、前記溶解用坩堝を加熱する加熱バーナーとを備え、前記溶解用坩堝炉は、前記加熱バーナーの燃焼ガスを前記予熱タワー内部に導入する導入部を備え、前記溶解用坩堝は、被溶解材の溶湯を排出する溶湯排出口を側壁に備える坩堝式連続溶解炉であって、前記加熱バーナーよりも上方に配置され、前記被溶解材を予熱する予熱バーナーを備えることを特徴とする坩堝式連続溶解炉により達成される。

この坩堝式連続溶解炉において、前記予熱バーナーは、前記溶解用坩堝炉の内部において、前記溶解用坩堝の前記溶湯排出口よりも上方に燃焼ガスを噴射するように配置されていることが好ましい。

或いは、前記予熱バーナーは、前記予熱タワーに設けられていることが好ましい。

また、上記坩堝式連続溶解炉は、前記溶解用坩堝の内部に配置された鉄鍋を更に備え、前記鉄鍋は、溶湯が流出する溶湯流出孔を備えており、前記溶解用坩堝との間に隙間を有するように配置されていることが好ましい。

また、前記鉄鍋は、比重が高い金属を貯留する貯留部を最底部に備えることが好ましい。

また、前記導入部は、導入される燃焼ガスを下方に向けて案内することが好ましい。例えば、前記溶解用坩堝炉の炉蓋下面に、前記溶解用坩堝の内部に向けて突出するガイド部を備えることにより、前記導入部を、前記溶解用坩堝と前記ガイド部との間隙により構成することができる。

或いは、前記溶解用坩堝炉の炉蓋下面と前記溶解用坩堝の上端との間に挟持される円筒状の坩堝中継ぎを更に備えることにより、前記導入部を、前記坩堝中継ぎに形成された複数の孔により構成することもできる。

更に、前記導入部を、前記溶解用坩堝の側壁における前記溶湯排出口よりも上方に形成された複数の孔により構成することもできる。

また、坩堝式連続溶解炉は前記溶湯排出口に連結された移送部を更に備えており、前記移送部は、熱伝導性が良好な材質からなることが好ましい。

更に、以上の各坩堝式連続溶解炉において、前記溶解用坩堝が黒鉛坩堝であることが好ましい。

以上の各坩堝式連続溶解炉は、前記溶解用坩堝炉に並置された保持用坩堝炉を更に備えることができる。この場合、前記保持用坩堝炉は、前記溶湯排出口から排出された溶湯を保持する保持用坩堝と、前記保持用坩堝に保持された溶湯を保温する保持用バーナーとを備えることが好ましく、前記溶解用坩堝炉と前記保持用坩堝炉とは連通部を介して連通され、前記保持用バーナーの燃焼ガスが、前記溶解用坩堝炉に導入されるように構成されていることが好ましい。

本発明の坩堝式連続溶解炉によれば、被溶解材の溶解量を容易に制御することができる。

本発明の一実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。 坩堝中継ぎの側面断面図である。 坩堝中継ぎの他の実施形態の側面図である。 他の実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。 さらに他の実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。 さらに他の実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。 本発明の他の実施形態に係る連続型溶解保持炉の概略構成図である。 従来の連続溶解型の溶解保持炉の正面断面図である。 従来の直火焚式集中溶解炉の正面断面図である。 さらに他の実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。 さらに他の実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の要部を示す縦断面図である。

符号の説明

ａ 被溶解材
ｂ 溶湯
１ 坩堝式連続溶解炉
２ 連続型溶解保持炉
３ 加熱バーナー
４ 予熱バーナー
５ 保持用バーナー
１１ 溶解用坩堝炉
１２ 溶解用坩堝室
１４ 炉蓋
１５ ガイド部
３１ 予熱タワー
３３ 開閉蓋
３４ 排気口
５１ 保持用坩堝炉
５２ 保持用坩堝室
７０ 円筒部材
７１ 溶解用坩堝
７３ 坩堝中継ぎ
７６ 保持用坩堝
８１ 連通部

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る坩堝式連続溶解炉の概略構成図である。

図１に示すように、この坩堝式連続溶解炉１は、被溶解材ａを収容する予熱タワー３１及び予熱タワー３１の下方に設けられた溶解用坩堝炉１１を備えている。

円筒状の予熱タワー３１は、排気口３４が形成された開閉蓋３３を上部に備えている。開閉蓋３３には、排気口３４を通過する燃焼ガスの温度を検知する熱電対３５が取り付けられている。開閉蓋３３の開閉は、駆動装置を備えた自動開閉機構（図示せず）により行うことができる。また、予熱タワー３１は、下部に台車３６が取り付けられており、溶解用坩堝炉１１に設置されたレール３９上を移動可能に構成されている。

被溶解材ａとしては、アルミニウム、亜鉛、銅合金、鉛等の非鉄金属インゴットの他、リターン材、切粉、空き缶、サッシ等のスクラップ材やそれらを加圧加工して減容化したもの、及び、鉄、鉛、ゴム、プラスチック等の部品類が付いた非金属材等が挙げられる。

溶解用坩堝炉１１は、溶解用坩堝室１２を備えており、上部が炉蓋１４により構成されている。溶解用坩堝室１２は、軽量断熱材で形成された円筒状の空間からなり、炉蓋１４の開口部を介して予熱タワー３１の内部と連通している。溶解用坩堝室１２の上部には、溶解用坩堝炉１１の内壁面を切り欠いてなる環状の凹部１６が設けられている。また、溶解用坩堝炉１１は、坩堝台７２に載置された溶解用坩堝７１と、側壁にそれぞれ取り付けられた加熱バーナー３及び予熱バーナー４とを備えている。

溶解用坩堝７１は、本実施形態では、耐久性や耐酸化性、耐熱性等に優れた黒鉛坩堝であり、被溶解材ａの溶湯ｂを排出する溶湯排出口７４を備えている。溶解用坩堝７１の口径は、予熱タワー３１及び炉蓋１４の開口部の内径よりも大きく形成されている。溶解用坩堝７１の材質は、被溶解材ａが融点の低い亜鉛等の場合には、熱伝導性、耐熱性、強度およびコストに優れた鉄や鋳鉄等であってもよい。溶湯排出口７４から排出された溶湯ｂは、溶湯排出口７４に連結された移送部７５を介して外部に連続的に供給することができる。移送部７５は、熱伝導性が良好な材質から形成されており、鉄、鋳鉄、ステンレス等の金属製であることが好ましく、その他、黒鉛坩堝と同様の耐火材、アルミナや炭化珪素等の耐火セラミックス材等から形成されていてもよい。また、移送部７５に、セラミック質のコーティング剤を塗布してもよい。

加熱バーナー３は、燃焼ガスが坩堝台７２の周囲を旋回するように、溶解用坩堝炉１１の側壁下部に設置されている。一方、予熱バーナー４は、燃焼ガスが溶解用坩堝７１における溶湯排出口７４よりも上方に噴射されて、溶解用坩堝７１の周囲を旋回するように、溶解用坩堝炉１１の側壁上部に設置されている。本実施形態においては、予熱バーナー４が溶解用坩堝７１の外壁面と近接して溶解用坩堝室１２の内圧が過度に上昇しないように、予熱バーナー４が溶解用坩堝室１２の凹部１６に設けられている。

また、炉蓋１４の下面と溶解用坩堝７１の上端との間には、クッション材及び耐熱性接着剤（いずれも図示せず）を介して、耐火物からなる円筒状の坩堝中継ぎ７３が挟持されており、両者の間が密封されている。坩堝中継ぎ７３の側壁には、燃焼ガスの通気孔７３ａが形成されている。

図２に示すように、この通気孔７３ａは、溶解用坩堝７１に導入される燃焼ガスが下方に向けて案内されるように、複数の傾斜孔からなる。通気孔７３ａは、被溶解材ａが局部的に過熱されて酸化されないように、又、細かい被溶解材ａが溶解用坩堝７１の外部にこぼれ落ちないように、直径が小さいものを多数形成するのが好ましい。また、通気孔７３ａは、被溶解材ａの上下方向の温度較差を解消するために坩堝中継ぎ７３の軸方向に分散させて形成することが好ましい。また、通気孔７３ａは、燃焼ガスが溶解用坩堝７１内にくまなく導入されるように坩堝中継ぎ７３の円周方向に分散させて形成することが好ましい。また、通気孔７３ａは、傾斜孔の代わりに、水平孔や、水平孔と傾斜孔とを組み合わせて配置したものであってもよく、孔の径や数は用途に応じて変更可能である。例えば、坩堝中継ぎ７３の上部には傾斜孔を形成し、下部には水平孔を形成することができる。これにより、被溶解材ａを効率良く予熱でき、溶湯ｂの酸化を防止することができる。また、通気孔７３ａの形状は、円形に限らず、角形等であってもよい。通気孔７３ａの形成方法も特に限定はなく、例えば、図３に示すように、円筒部材７０の一端に角形の溝７９を複数形成し、この円筒部材７０を積み重ねることにより、通気孔７３ａを有する坩堝中継ぎ７３を構成してもよい。

坩堝中継ぎ７３の材質は、黒鉛坩堝と同じ材質や、耐酸化性や耐摩耗性に優れた炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４），サイアロン（Ｓｉ_３Ｎ_４−Ａｌ_２Ｏ_３固溶体）及び溶融石英等の焼成体又は焼結体、更に、経済性の点からはアルミナ−シリカ（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）系耐火物の適用が可能であり、被溶解材ａの種類や操業条件等に応じて選択することができる。

以上のような構成により、本発明に係る坩堝式連続溶解炉１は次のように作動する。

本発明に係る坩堝式連続溶解炉１により被溶解材ａを溶解する場合、まず、溶解用坩堝炉１１の上方が開放されるように予熱タワー３１を移動させ、溶解用坩堝７１内に被溶解材ａを供給した後、予熱タワー３１を溶解用坩堝炉１１の上方に戻して設置する。次に、開閉蓋３３を開いて、所望の量の被溶解材ａを予熱タワー３１に供給した後、加熱バーナー３を作動させて被溶解材ａの溶解を開始する。

加熱バーナー３の作動により噴射された燃焼ガスは、溶解用坩堝７１の下部を加熱し、内部の被溶解材ａを溶解して溶湯ｂにする。溶解用坩堝７１が熱伝導性の良好な黒鉛坩堝や鉄製容器等なので、被溶解材ａを容易に溶解することができる。噴射された燃焼ガスは、溶解用坩堝室１２を旋回上昇した後、通気孔７３ａを通過し、溶解用坩堝７１及び予熱タワー３１の内部を経て排気口３４から炉外へ排出される。この間に、燃焼ガスは、被溶解材ａの溶解を容易にするために、溶湯ｂに浸漬する前の被溶解材ａを予熱する。加熱バーナー３の燃焼量は、被溶解材ａの溶解量に応じて調節される。例えば、被溶解材ａの溶解量を増大させたい時は、加熱バーナー３の燃焼量を増大させる。この時、加熱バーナー３の燃焼量が急激に増大すると、溶解用坩堝７１に上下方向の温度較差が生じて、溶解用坩堝７１の損傷原因となるので、これを防止するために、上方にある予熱バーナー４の燃焼量も併せて調節される。

予熱バーナー４の作動により噴射された燃焼ガスは、溶解用坩堝７１の上部を加熱して溶解用坩堝７１の上下方向の温度較差を解消する。また、この燃焼ガスは、加熱バーナー３からの燃焼ガスと合流して、被溶解材ａを予熱する。予熱バーナー４の燃焼量は、被溶解材ａが溶湯ｂの湯面より上方で溶解せず、また、被溶解材ａの急激な酸化が進行しない程度に制御されることが好ましい。

加熱バーナー３及び予熱バーナー４からの燃焼ガスが通気孔７３ａを通過する際、傾斜に沿って溶解用坩堝７１内の下方に案内されるので、溶湯面付近の被溶解材ａも効率良く予熱できる。また、燃焼ガスがスムーズに流れるように通気孔７３ａが円周方向にも上下方向にも複数形成されているので、予熱タワー３１及び溶解用坩堝７１内の被溶解材ａのうち溶湯面より上方部分を幅広く均一に予熱することができ、又、溶解用坩堝室１２内の圧力が過度に上昇することがない。

一方、溶解された溶湯ｂは、溶解用坩堝７１の被溶解材ａが溶解されるに従い、溶湯排出口７４から連続的に排出され、移送部７５を経て図示しない保持用坩堝炉やレンガ式保持炉、搬送取鍋等に供給される。この時、移送部７５を通過する溶湯ｂは、移送部７５により保温される。このように、溶湯ｂが連続的に排出されるので、溶解用坩堝７１内の溶湯面の高さは一定に保たれている。また、加熱バーナー３から噴射された燃焼ガスエネルギーの大部分は被溶解材ａの溶解に消費され、溶湯ｂの温度上昇にはほとんど消費されないので、溶湯ｂの温度は、被溶解材ａの融点よりも僅かに上の低温度に維持でき、酸化物の発生を防止できる。更に移送部７５が熱伝導性の良好な材質であるので、移送部７５上にある溶湯ｂを容易に保温することができる。

被溶解材ａの溶解が進むにつれて、予熱タワー３１内の被溶解材ａは徐々に下降してゆき、溶解用坩堝７１内の溶湯ｂに浸漬する。このように予熱タワー３１内における被溶解材ａの量が徐々に減少すると、燃焼ガスエネルギーが予熱のために消費されなくなるので、予熱タワー３１内における燃焼ガスの温度が上昇する。燃焼ガスの温度が設定範囲（例えば、５００℃）を超えると、熱電対３５がこれを感知して被溶解材ａの投入指示を出し、図示しない自動開閉機構が開閉蓋３３を開くと共に加熱バーナー３及び予熱バーナー４を停止させる。その後、予熱タワー３１の開口部から被溶解材ａを自動投入し、投入が完了すると開閉蓋３３が閉じられ、加熱バーナー３及び予熱バーナー４が再び作動する。

以上のような坩堝式連続溶解炉１では、加熱バーナー３及び予熱バーナー４の燃焼量を制御することにより、被溶解材ａの溶解量を容易に制御することができる。またこれにより、溶解用坩堝７１の上下方向の温度較差が解消されるので、損傷を確実に防止することができる。さらに、２つのバーナーを制御することにより、上記従来のような保持用バーナーからの燃焼ガスの供給が無くても多量溶解が可能となる。

以上、本発明の一実施形態について記述したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、予熱バーナー４は溶解用坩堝炉１１に取り付けられていたが、供給された被溶解材ａが効率良く予熱されるのであれば、特に取り付け位置を限定するものではない。一例として、図４に示すように、予熱タワー３１に取り付けられた構成であってもよい。このような構成によると、燃焼ガスが被溶解材ａに向けて直接噴射されるので、被溶解材ａを効率良く予熱でき、溶解量を容易に制御することができる。この場合、予熱タワー３１内を上昇してゆく燃焼ガスを効率良く利用するために、予熱バーナー４は予熱タワー３１の下部に取り付けられることが好ましい。

坩堝式連続溶解炉１は、予熱バーナー４が予熱タワー３１に取り付けられている場合、図１０に示すように、溶解用坩堝７１の内部に配置された鉄鍋６１を備える構成であってもよい。鉄鍋６１は、溶解用坩堝７１との間に隙間を有するように配置されており、溶湯が流出する溶湯流出孔６３が複数形成され、上端部には、周縁部から外方へ張り出すフランジ６２が設けられている。溶解用坩堝７１と鉄鍋６１との隙間は、溶解用坩堝７１の内周面全体にわたって存在することが好ましい。鉄鍋６１の内側には鉄鍋６１の内周面に沿うように鉄網６６が配置されている。また、溶解用坩堝炉１１の側壁の内周面には、内方へ張り出して鉄鍋６１を保持する保持部６４が設けられており、保持部６４には、燃焼ガスが通過するガス通過孔６７が形成されている。また、保持部６４は、断面がコの字状の係合部６５を備えており、この係合部６５にフランジ６２が係合することにより鉄鍋６１が保持される。このような構成によれば、予熱タワー３１内に供給された被溶解材ａは、鉄鍋６１に落下して、鉄鍋６１内で溶解される。溶解された被溶解材ａは溶湯ｂとなり、溶湯流出孔６３から鉄鍋６１の外部へ流出し、溶湯排口７４から排出される。この時、鉄鍋６１が溶解用坩堝７１の内周面との間に隙間を有するように溶解用坩堝７１の内部に配置されているので、供給された被溶解材ａが溶解用坩堝７１に直接落下せず、鉄鍋６１に落下する。これにより、溶解用坩堝７１に落下の衝撃が伝わるのを防止することができ、溶解用坩堝７１の損傷を防止することができる。特に、被溶解材ａの供給量が増加した場合や、被溶解材ａが大型化した場合には、落下の衝撃が大きくなるので効果的である。また、鉄鍋６１の内側に鉄網６６が配置されているので、被溶解材ａに含まれる金属のうち溶融しない金属を鉄網６６により溶湯ｂから容易に回収することができる。

また、図１１に示すように、鉄鍋６１の最底部に貯留部６８が構成されるように、溶湯流出孔６３を鉄鍋６１の底部近傍には形成せず、溶湯ｂの液面近傍に形成してもよい。このような構成によれば、貯留部６８に比重が高い金属が貯留されるので、溶湯ｂに含まれる金属の成分を、比重の違いを利用して容易に分離することができる。例えば、鉛のホイールバランサーが付いたアルミホイールを被溶解材ａとして溶融する場合などのように、鉛およびアルミニウムが溶湯ｂに含まれる場合、鉛は比重が高いので溶融した際に貯留部６８に沈澱し、溶湯ｂの液面近傍に形成された溶湯流出孔６３から流出することはないが、アルミニウムは鉛より比重が低いので鉛より上方において溶融しており、溶湯流出孔６３から流出する。このように、鉛を貯留部６８に貯留する一方、アルミニウムを鉄鍋６１の外部へ流出させることにより、鉛とアルミニウムとを分離することができる。同様に、鉄、ステンレスおよび亜鉛なども、それぞれ比重の違いを利用して分離することができる。

また、坩堝式連続溶解炉１は、図５に示すように、予熱バーナー４が溶解用坩堝炉１１と予熱タワー３１の双方に取り付けられた構成であってもよい。このような構成によると、２つの予熱バーナー４からの燃焼ガスにより、被溶解材ａの予熱温度や予熱範囲を拡大できるので、それぞれの燃焼量を個別に制御することで、溶解量を容易に制御することができる。

本実施形態においては、炉蓋１４の下面と溶解用坩堝７１との間に坩堝中継ぎ７３が設置された構成であったが、燃焼ガスが溶解用坩堝７１内の下方に向けてスムーズに流れるような構成であれば、特に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、炉蓋１４の下面に溶解用坩堝７１の内方に向けて突出するように形成されたガイド部１５を設け、このガイド部１５と溶解用坩堝７１との間にある導入部を燃焼ガスが通過するような構成であってもよい。このような構成によると、ガイド部１５に沿って、燃焼ガスが溶解用坩堝７１内の下方に流れるので、溶湯面付近の被溶解材ａを効率良く予熱できる。

また、燃焼ガスの導入部となる通気孔７３ａを溶解用坩堝７１の側壁に形成して、溶解用坩堝７１の上端を炉蓋１４の下面に当接させた構成であってもよい。このような構成によると、通気孔７３ａと溶解用坩堝７１が一体になっているので、燃焼ガスを通気孔７３ａに確実に通過させることができる。この場合、溶湯ｂが溶解用坩堝７１の外部にこぼれ落ちるのを防止するために、通気孔７３ａは、溶解用坩堝７１の側壁に形成された溶湯排出口７４よりも上方に形成されていることが好ましい。

また、溶解用坩堝７１が鉄製である場合、表面にアルマイトコーティングを施してもよい。

また、溶解用坩堝７１における溶湯排出口７４の高さは適宜変更可能である。

また、本実施形態は、被溶解材ａの溶湯ｂを連続的に供給可能である連続溶解炉の一例であるが、本発明に係る坩堝式連続溶解炉１は、図７に示すように、連続型溶解保持炉２としても実施可能である。連続型溶解保持炉２は、坩堝式連続溶解炉１、保持用坩堝炉５１及び連通部８１を備えている。

保持用坩堝炉５１は、坩堝式連続溶解炉１の溶解用坩堝炉１１に並置されており、保持用坩堝室５２を備え、上部が押さえ蓋５４により構成されている。また、保持用坩堝炉５１は、坩堝台７７に載置された保持用坩堝７６と、側壁に取り付けられた保持用バーナー５とを備えている。保持用坩堝７６は、例えば黒鉛坩堝であり、用途に応じて鉄や鋳鉄等にすることもできる。

保持用坩堝室５２は、軽量断熱材で形成された円筒状の空間からなり、連通部８１の内部を介して溶解用坩堝室１２に連通されている。

連通部８１は、溶解用坩堝炉１１と保持用坩堝炉５１との間に形成されており、移送部７５を覆うように構成されている。

以上のような構成により、連続型溶解保持炉２は次のように作動する。
坩堝式連続溶解炉１に係る動作は上記と同様なので省略する。

坩堝式連続溶解炉１で溶解された溶湯ｂは、溶解用坩堝７１の排出口７４から排出後、移送部７５を経て保持用坩堝７６に供給される。

保持用バーナー５から噴射された燃焼ガスは、保持用坩堝室５２内を旋回上昇しながら保持用坩堝７６を加熱して、内部の溶湯ｂを保温しつつ連通部８１の内部を通過して溶解用坩堝室１２内に導入される。溶解用坩堝７１内に導入された燃焼ガスは、加熱バーナー３及び予熱バーナー４からの燃焼ガスと合流する。その後、燃焼ガスは溶解用坩堝７１内を上昇して予熱タワー３１内に導入され、排気口３４から炉外へ排出される。その間に、被溶解材ａを予熱する。保持用バーナー５の燃焼量は、被溶解材ａの種類や溶湯ｂの保持量や保持温度に応じて調節される。

このような構成によると、保持用バーナー５からの燃焼ガスが加わるので、各バーナーを個別に制御することにより、溶解量を容易に制御することができる。

この実施形態において、保持用坩堝炉５１は定置式であるが、移動式のものであってもよい。このような構成によると、溶解量や保持量に応じて保持用坩堝炉５１の大きさ変更することができる。

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明が本実施例に限定されるものではない。

図７に示す連続型溶解保持炉２（実施例）、図８に示す従来の連続溶解型の溶解保持炉１２０（比較例１及び２）及び図９に示す直火焚式集中溶解炉２１０（比較例３）により、ダイカスト合金ＡＤＣ１２を溶解した。

実施例並びに比較例１及び２は、同じサイズとしており、予熱タワー３１、１００は５５０ｍｍ（内径）×１０００ｍｍ（高さ）、溶解用坩堝７１、１０４は７１８ｍｍ（口径）×５２０ｍｍ（高さ）、及び保持用坩堝７６、１０７は８５５ｍｍ（口径）×８４５ｍｍ（高さ）のものを使用した。

溶解用坩堝７１の上端に、７１８ｍｍ（内径）×２６０ｍｍ（高さ）の坩堝中継ぎ７３を設置した。坩堝中継ぎ７３の通気孔７３ａは、溶湯面に対して３０°傾斜した直径３０ｍｍの孔であり、坩堝中継ぎ７３の周方向に１６個又は８個形成され、これが高さ方向に交互に５段づつ形成されており、合計１２０個の孔が形成されている。

比較例３の直火焚式集中溶解炉２１０は、予熱タワー２００及び予熱タワー２００の下方に設置される溶解炉２０１を備えており、溶解炉２０１は、溶解室２０２及び貯湯室２０３から成り、２本の加熱バーナー２０５及び２０５Ａと昇温バーナー２０６を備えている。

直火焚式集中溶解炉２１０の作動時には、予熱タワー２００に投入された被溶解材ａが、その下方の溶解室２０２内において２本の加熱バーナー２０５及び２０５Ａからの燃焼ガスにより溶解されて、貯湯室２０３内に供給される。貯湯室２０３内に供給された溶湯ｂは、昇温バーナー２０６からの燃焼ガスにより所望の温度にまで加熱され、取鍋等により汲み出される。

実施例と比較例により、バーナーの燃焼量と溶解量との関係について、比較した。表１に、実施例及び比較例における各バーナーの燃焼量及び各炉の溶解量を示す。

まず、実施例及び比較例１において、各バーナーの燃焼量を表１に示すように設定して溶解を行った。その結果、表１から明らかなように、実施例及び比較例１の溶解量は、それぞれ１ｔ／ｈ及び３００ｋｇ／ｈであり、実施例では比較例１に比べて溶解量を増大させることができた。

次に、比較例２において、実施例と同じ溶解量を得ることを目的として、表１に示すように、バーナーの合計燃焼量を実施例と同じに設定して溶解を行った。その結果、溶解中に溶解用坩堝１０４が損傷し、比較例２では実施例と同じ溶解量を得ることができなかった。

次に、比較例３において、溶解量を実施例と同じ１ｔ／ｈに設定して、溶解を行った。また、この時、保持用坩堝７６及び貯湯室２０３における溶湯ｂの貯湯温度も同一とし、７００℃に維持した。その結果、表１から明らかなように、比較例３は実施例に比べて合計燃焼量が大きくなった。

実施例と比較例３については、占有スペースについての比較も行った。表２に、比較例３を１００とした場合の、実施例における高さ（床面から溶解炉の最上部までの高さ）、占有面積（溶解炉の設置面積）、占有体積（溶解炉の高さ×設置面積）及び燃焼量の各値を示す。表２から明らかなように、実施例では、溶解量が同じである比較例３に比べて、省スペース化及び省エネルギー化が図れた。

Claims (12)

1. 被溶解材を収容し、上部に排気口が形成された予熱タワーと、
   前記予熱タワーの下方に設置されており、該予熱タワーから被溶解材の供給を受ける溶解用坩堝を備えた溶解用坩堝炉と、
   前記溶解用坩堝を加熱する加熱バーナーとを備え、
   前記溶解用坩堝炉は、前記加熱バーナーの燃焼ガスを前記予熱タワー内部に導入する導入部を備え、
   前記溶解用坩堝は、被溶解材の溶湯を排出する溶湯排出口を側壁に備える坩堝式連続溶解炉であって、
   前記加熱バーナーよりも上方に配置され、前記被溶解材を予熱する予熱バーナーを備えることを特徴とする坩堝式連続溶解炉。
2. 前記予熱バーナーは、前記溶解用坩堝炉の内部において、前記溶解用坩堝の前記溶湯排出口よりも上方に燃焼ガスを噴射するように配置されている請求項１に記載の坩堝式連続溶解炉。
3. 前記予熱バーナーは、前記予熱タワーに設けられている請求項１に記載の坩堝式連続溶解炉。
4. 前記溶解用坩堝の内部に配置された鉄鍋を更に備え、
   前記鉄鍋は、溶湯が流出する溶湯流出孔を備えており、前記溶解用坩堝との間に隙間を有するように配置されている請求項３に記載の坩堝式連続溶解炉。
5. 前記鉄鍋は、比重が高い金属を貯留する貯留部を最底部に備える請求項４に記載の坩堝式連続溶解炉。
6. 前記導入部は、導入される燃焼ガスを下方に向けて案内する請求項１から３のいずれかに記載の坩堝式連続溶解炉。
7. 前記溶解用坩堝炉の炉蓋下面には、前記溶解用坩堝の内部に向けて突出するガイド部を備えており、
   前記導入部は、前記溶解用坩堝と前記ガイド部との間隙により構成されている請求項６に記載の坩堝式連続溶解炉。
8. 前記溶解用坩堝炉の炉蓋下面と前記溶解用坩堝の上端との間に挟持される円筒状の坩堝中継ぎを更に備え、
   前記導入部は、前記坩堝中継ぎに形成された複数の孔により構成されている請求項６に記載の坩堝式連続溶解炉。
9. 前記導入部は、前記溶解用坩堝の側壁における前記溶湯排出口よりも上方に形成された複数の孔により構成されている請求項６に記載の坩堝式連続溶解炉。
10. 前記溶湯排出口に連結された移送部を更に備えており、
    前記移送部は、熱伝導性が良好な材質からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の坩堝式連続溶解炉。
11. 前記溶解用坩堝が黒鉛坩堝であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の坩堝式連続溶解炉。
12. 前記溶解用坩堝炉に並置された保持用坩堝炉を更に備え、
    前記保持用坩堝炉は、前記溶湯排出口から排出された溶湯を保持する保持用坩堝と、前記保持用坩堝に保持された溶湯を保温する保持用バーナーとを備えており、
    前記溶解用坩堝炉と前記保持用坩堝炉とは連通部を介して連通され、前記保持用バーナーの燃焼ガスが、前記溶解用坩堝炉に導入されるように構成されている請求項１から１１のいずれかに記載の坩堝式連続溶解炉。

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