JPWO2013161087A1 - Metal melting furnace and molten metal generation method in metal melting furnace - Google Patents
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Abstract
第1炉壁120を有するとともに溶湯を保温可能とするヒーター180を有し、坩堝110の開口側外壁面が所定量だけ露出するように坩堝110を収納可能な溶湯保温装置100と、第2炉壁210を有し、溶湯保温装置100に載置された状態においては坩堝110の開口側外壁面を、第2炉壁210の内壁面が開口側外壁面の外周に沿って圧接状態で支持することにより坩堝110を固定する坩堝固定リング200と、第3炉壁310を有し、当該第3炉壁310の内径が坩堝110の開口側上端部の外径と同じかわずかに大きい内径を有する補助リング300と、第4炉壁400を有するとともに第4炉壁400で囲まれる空間内に、坩堝110内の被溶解金属を直火で溶解するためのバーナー440を有する燃焼装置400と備える。これにより、メンテナンス性の向上及び高寿命化を図ることができ、かつ、溶解効率の向上と溶湯の生産性向上を図ることができる。A molten metal heat retaining device 100 having a first furnace wall 120 and a heater 180 capable of keeping the molten metal warm, and capable of storing the crucible 110 such that a predetermined amount of the outer wall surface on the opening side of the crucible 110 is exposed, and a second furnace In the state which has the wall 210 and was mounted in the molten metal heat retention apparatus 100, the inner wall surface of the opening side of the crucible 110 supports the inner wall surface of the 2nd furnace wall 210 in a press-contact state along the outer periphery of the outer wall surface of the opening side. Thus, the crucible fixing ring 200 for fixing the crucible 110 and the third furnace wall 310 are provided, and the inner diameter of the third furnace wall 310 is the same as or slightly larger than the outer diameter of the upper end of the opening side of the crucible 110. A combustion apparatus 400 having an auxiliary ring 300 and a burner 440 for melting the metal to be melted in the crucible 110 by direct fire in a space having the fourth furnace wall 400 and surrounded by the fourth furnace wall 400. . Thereby, improvement of maintenance property and lifetime improvement can be achieved, and improvement of melting efficiency and productivity of molten metal can be achieved.
Description
本発明は、金属溶解炉及び金属溶解炉における溶湯生成方法に関する。 The present invention relates to a metal melting furnace and a molten metal generation method in the metal melting furnace.
地球温暖化防止の観点から二酸化炭素の排出削減を促進する技術は様々な分野で提案されている。金属を溶解して溶湯を生成する金属溶解炉においても、ガスなどの化石燃料の使用を極力抑えるために、電気エネルギーを併用するいわゆるハイブリッド型の金属溶解炉が存在する(例えば、特許文献1参照。)。 From the viewpoint of preventing global warming, technologies for promoting the reduction of carbon dioxide emissions have been proposed in various fields. Even in a metal melting furnace that melts a metal to produce a molten metal, there is a so-called hybrid type metal melting furnace that uses electric energy in order to suppress the use of fossil fuels such as gas as much as possible (see, for example, Patent Document 1). .)
特許文献1に開示されている金属溶解炉は、金属の溶解には熱効率の高いガスバーナーを用い、溶解によって生成された溶湯の保温には電気ヒーターを用いるハイブリッド型の金属溶解炉である。 The metal melting furnace disclosed in Patent Literature 1 is a hybrid type metal melting furnace that uses a gas burner with high thermal efficiency for melting metal and uses an electric heater to keep the molten metal generated by melting.
図11は、特許文献1に開示されている金属溶解炉900を説明するために示す図である。特許文献1に開示されている金属溶解炉900(以下では、単に「金属溶解炉900」という場合もある。)は、本発明の出願人によって出願されたものであって、図11に示すように、溶湯保温装置910と、燃焼装置930とを有している。溶湯保温装置910は、坩堝911と、坩堝911を収納する坩堝収納筐体912とを有している。
FIG. 11 is a diagram for explaining a
坩堝収納筐体912は、耐熱性部材でなる耐熱壁913と断熱性部材でなる断熱壁914とによる2重壁構造となっている。また、耐熱壁913の内壁面には、当該内壁面を一周するように帯状のヒーター(電気ヒーターとする。)915が複数本設けられている。
The
また、坩堝収納筐体912の上端部には、蓋体916が、坩堝911における開口部側の端部の外周を取り囲むように設けられている。この蓋体916は、保温室917の密閉性を保持する機能を有する。このような蓋体916を設けることによって、保温室917の保温効果を高めることができるとともに、燃焼装置930のバーナー934が作動している際に、バーナー934による燃焼熱及び燃焼ガスが保温室917に流入するのを防止することができる。
In addition, a
燃焼装置930は、燃焼装置筐体931と、燃焼装置筐体931の上端部に設けられたバーナー934とを有し、当該燃焼装置930は、溶湯保温装置910に対して着脱自在となっている。
The
燃焼装置筐体931は、耐熱性部材でなる耐熱壁932と断熱性部材でなる断熱壁933とによる2重壁構造を有している。そして、燃焼装置930が溶湯保温装置910に装着された状態(図11に示す状態)となると、耐熱壁932と坩堝911の開口部と間には燃焼室935が形成される。
The
バーナー934は、坩堝110内に入れられたアルミニウムなどの被溶解金属950を直火で溶解するものであり、化石燃料として例えばLPG(液化プロパンガス)を燃料供給パイプ936から取り込むとともに燃焼に必要な空気を空気取り込み口937から取り込んでノズル938から火炎を発射する。
The
また、燃焼装置筐体931と坩堝収納筐体912との間には断熱材でなる耐熱性シール材940が設けられる。この耐熱性シール材940は、燃焼装置930を溶湯保温装置910に装着した状態としたときに、燃焼装置930を坩堝収納筐体912に設けられている蓋体916に密着させるためのものである。
Further, a heat-
このような耐熱性シール材940を設けることによって、燃焼装置930の燃焼室935の密閉性を高めることができる。これにより、バーナー934の燃焼熱を外部に逃さないようにすることができるので、被溶解金属950を溶解する際の熱効率を高めることができる。また、バーナー934の燃焼熱及び燃焼ガスが保温室917に流入するのを防止する効果をより高めることができる。
By providing such a heat-
このように構成された金属溶解炉900は、被溶解金属950の溶解には熱効率の高いバーナー934を用い、生成された溶湯の保温には電気ヒーター915を用いたハイブリッド型の金属溶解炉であるため、ガスバーナーだけを用いて溶解と保温とを行う金属溶解炉に比べれば二酸化炭素の排出量を大幅に削減することができる。また、金属溶解炉900は、「坩堝」を用いたいわゆる坩堝式溶解炉である。坩堝式溶解炉は、連続式溶解炉とは異なり、坩堝の中に被溶解金属を入れて、坩堝を加熱することによって溶湯を生成するものである。このため、連続式溶解炉のような大量生産向きではないが、不純物除去装置などによる不純物除去作業を適切に行うことができ、高品質、多品種、少量生産に適した金属溶解炉である。
The
また、金属溶解炉900は、ガスだけを用いた金属溶解炉に比べて、溶解効率が高いという特徴もある。すなわち、ガスだけを用いた金属溶解炉は、被溶解金属950を溶解する際の溶解初期においては、ガスの炎が各被溶解金属950の隙間に入り込んで行き、被溶解金属950は効率よく溶解して行くが、溶解が進んで溶湯が生成された状態となったときには、ガスの炎は溶湯の表面にしか当たらないこととなり、坩堝911の内部には熱が伝わりにくくなってしまうという課題がある。
The
これに対して、金属溶解炉900は、坩堝911を電気ヒーター915によって加熱しているため、溶解効率が高いものとなる。これは、電気ヒーター915が溶湯を一定温度に保持するという機能だけでなく、溶解を早める機能をも有しているからである。また、坩堝911を保温するための熱源として電気ヒーター915を用いることにより、高精度な温度制御が可能となり、溶湯の温度を常に適切に保持できるという効果がある。
In contrast, the
上記したように、金属溶解炉900は、優れた特徴を有するものであるが、さらなる改善を行うことによって、より優れた金属溶解炉とすることができる。
As described above, the
例えば、金属溶解炉900は、図11に示すように、大きく分けると、坩堝911を有する溶湯保温装置910と、バーナー934を有する燃焼装置930との2つ構造体からなり、これら溶湯保温装置910と燃焼装置930とが分割可能となっており、溶湯保温装置910に燃焼装置930を載置した状態で、坩堝911内の被溶解金属950を溶解させる構造となっている。
For example, as shown in FIG. 11, the
また、このような構造の金属溶解炉900においては、燃焼装置930の重量が、坩堝911にも加わっている構造となっている。このような構造であると、坩堝911を損傷させてしまう場合もあり得る。すなわち、坩堝911は、黒鉛を圧縮焼成したいわゆる焼き物であるのが一般的であるため、損傷しやすいものであり、坩堝911に大きな重量が直接加わらないような構造とすることが好ましい。
In the
また、金属溶解炉900においては、燃焼装置930は高温にさらされる箇所であるため、当該燃焼装置930は十分な耐熱構造となっているが、燃焼装置930においても、溶解前の被溶解金属950の上端部(坩堝911からはみ出ている部分)には、バーナー934の炎が直接当たる。このため、燃焼装置930においてバーナー934のノズル938周辺は、特に高温となりやすく、熱による破損が進み易い個所であり、破損が進んだ状態となると、部分的に補修が必要となる場合もある。
Further, in the
金属溶解炉900においては、溶湯保温装置910と燃焼装置930とは分割可能となっているが、燃焼装置930は1つの構造体である。このため、仮に、燃焼装置930のごく狭い範囲が熱によって破損した場合でも、燃焼装置930全体を取り外して補修したり、状況によっては、燃焼装置930全体を新規に作り直さなければならない場合もある。燃焼装置930全体を作り直すとなると、多くの日数や費用を要し、その間、操業停止となるといった事態にもなり兼ねない。
In the
また、金属溶解炉900が、上記したように、坩堝911を有する溶湯保温装置910とバーナー934を有する燃焼装置930との2つの構成要素からなっているため、溶解を行う際の溶解準備工程においては、燃焼装置930を溶湯保温装置910から取り外した状態として、坩堝911内に被溶解金属950を収納することとなる。
Further, as described above, since the
このとき、溶湯の生産効率を高くするために、1回の溶解作業において、より多くの溶湯を生成しようとすると、被溶解金属950を坩堝911の上部開口部からはみ出るほど収納するのが一般的である。このとき、被溶解金属950の垂直方向(z軸に沿った方向)へのはみ出しは、ある程度許容されるが、水平方向(xy平面に沿った方向)へのはみ出しは大きく規制される。
At this time, in order to increase the production efficiency of the molten metal, in order to generate more molten metal in one melting operation, the
これは、坩堝911に被溶解金属950を収納した状態で、燃焼装置930を溶湯保温装置910に載置しようとする際に、仮に、被溶解金属950が坩堝911の開口部から水平方向(xy平面に沿った方向)に所定量以上、はみ出していると、はみ出している部分が邪魔となって、燃焼装置930を溶湯保温装置910に載置できなくなってしまうからである。
This is because when the
したがって、被溶解金属950を坩堝911に収納する作業は、「燃焼装置930が溶湯保温装置910に載置できるように被溶解金属950を坩堝911に収納する」ということを常に念頭において、被溶解金属950を坩堝911に収納する必要がある。このため、被溶解金属950を収納する際の作業業性が悪く、結局は、被溶解金属950の収納量を坩堝911の容量に対して少なめにせざるを得ないといった課題がある。このため、坩堝911の容量を十分に生かすことできず、溶湯の生産性の低下につながってしまうこととなる。
Therefore, the operation of storing the
そこで本発明は、メンテナンス性の向上及び高寿命化を図るとともに、溶解効率の向上と溶湯の生産性向上を図ることができる金属溶解炉及び金属溶解炉における溶湯生成方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a metal melting furnace and a method for generating a molten metal in the metal melting furnace that can improve maintenance efficiency and extend the life, improve melting efficiency and improve molten metal productivity. To do.
[1]本発明の金属溶解炉は、被溶解金属が投入されるとともに前記被溶解金属が溶解された溶湯を保温した状態で保持する坩堝を備える金属溶解炉であって、上下方向において所定の高さの有底容器状をなす第1炉壁と、当該第1炉壁の内壁面に設けられて前記溶湯を保温可能とするヒーターとを有し、前記坩堝を当該坩堝の開口側外壁面が前記第1炉壁の上面から所定量だけ露出するように収納する溶湯保温装置と、前記溶湯保温装置に着脱自在に載置可能なリング形状の第2炉壁を有し、前記溶湯保温装置に載置された状態においては、前記第2炉壁の内壁面が前記坩堝の開口側外壁面の外周に沿って圧接状態で支持することにより前記坩堝を固定する坩堝固定リングと、前記坩堝固定リングに着脱自在に載置可能なリング形状の第3炉壁を有し、当該第3炉壁の内径が前記坩堝の開口側端部の外径と同じかわずかに大きい内径を有する補助リングと、前記補助リングに着脱自在に載置可能であって、上下方向において前記第1炉壁の高さよりも低い高さを有し、中央部に所定の空間部を有する第4炉壁と、前記空間部に設けられて前記坩堝に投入された被溶解金属を直火で溶解するためのバーナーとを有する燃焼装置と、をさらに備えることを特徴とする。 [1] A metal melting furnace according to the present invention is a metal melting furnace provided with a crucible for holding a molten metal charged and holding a molten metal in which the molten metal is melted in a state of being kept warm. A first furnace wall in the shape of a bottomed container having a height; and a heater provided on an inner wall surface of the first furnace wall to keep the molten metal warm, the crucible being an opening-side outer wall surface of the crucible Has a molten metal heat retaining device that is stored so as to be exposed from the upper surface of the first furnace wall by a predetermined amount, and a ring-shaped second furnace wall that can be detachably mounted on the molten metal heat retaining device, and the molten metal heat retaining device. A crucible fixing ring for fixing the crucible by supporting an inner wall surface of the second furnace wall in a press-contact state along an outer periphery of an outer wall surface on the opening side of the crucible, and the crucible fixing Ring-shaped third that can be detachably mounted on the ring An auxiliary ring having a wall and an inner diameter of the third furnace wall equal to or slightly larger than the outer diameter of the opening side end of the crucible, and detachably mountable on the auxiliary ring, A fourth furnace wall having a height lower than the height of the first furnace wall in the vertical direction and having a predetermined space in the center, and a metal to be melted provided in the space and introduced into the crucible And a combustion device having a burner for melting the product with an open flame.
本発明の金属溶解炉は、溶湯保温装置、坩堝固定リング、補助リング及び燃焼装置の各構造体を積み重ねた4層構造となっており、かつ、これら各構造体は、それぞれが分離可能な構造となっている。このように、本発明の金属溶解炉は、特許文献1に開示されている金属溶解炉900に比べると、より細分化された構造となっている。このため、仮に、これらの構造体のうちの、ある構造体に補修又は交換する必要が生じた場合における補修又は交換作業をし易くすることができる。
なお、第1炉壁、第2炉壁、第3炉壁及び第4炉壁はそれぞれ耐熱及び断熱性部材で形成されている(詳細は後述の実施形態参照。)。The metal melting furnace of the present invention has a four-layer structure in which each structure of a molten metal heat retaining device, a crucible fixing ring, an auxiliary ring, and a combustion device is stacked, and each of these structures can be separated. It has become. Thus, the metal melting furnace of the present invention has a more fragmented structure as compared to the
In addition, the 1st furnace wall, the 2nd furnace wall, the 3rd furnace wall, and the 4th furnace wall are each formed with the heat-resistant and heat-insulating member (refer embodiment mentioned later for details).
特に、この種の金属溶解炉においては、燃焼装置周辺は、高温に晒されるため、熱による破損が進み易い個所である。本発明の金属溶解炉においては、高温に晒され易い箇所は、燃焼装置と補助リングとの2つの構造体とし、これらを個々に分割可能となっている。このため、熱による破損が進んで、補修又は交換が必要となった場合、補修又は交換が必要な構造体のみを取り出して、補修又は交換を行うことができる。例えば、補助リングが損傷した場合には、補助リングのみを補修又は交換すればよいため、メンテナンス性を向上させることができる。 In particular, in this type of metal melting furnace, the periphery of the combustion apparatus is exposed to high temperatures, and therefore is easily damaged by heat. In the metal melting furnace of the present invention, the portion that is easily exposed to a high temperature has two structures, a combustion device and an auxiliary ring, which can be divided individually. For this reason, when damage due to heat progresses and repair or replacement becomes necessary, only the structure that needs repair or replacement can be taken out and repaired or replaced. For example, when the auxiliary ring is damaged, only the auxiliary ring needs to be repaired or replaced, so that maintainability can be improved.
このように、金属溶解炉を細分化することにより、個々の構造体の代わりを用意しておくことも比較的容易であり、それによって、長期間に渡って操業停止する必要がなくなるため、生産に支障をきたすことが無くなる。 In this way, by subdividing the metal melting furnace, it is relatively easy to prepare substitutes for individual structures, thereby eliminating the need to shut down the operation for a long period of time. Will not cause any trouble.
また、本発明の金属溶解炉は、ハイブリッド型の金属溶解炉である。このため、本発明の金属溶解炉によれば、被溶解金属の溶解を行う際は、バーナーによる直火により被溶解金属の溶解を行い、溶解によって生成された溶湯の保温はヒーターによって行うことができる。また、ヒーターは溶湯を保温するという機能だけでなく、溶解を早める機能をも有しているため、効率のよい溶湯生成を可能としながらも二酸化炭素の排出削減が可能となる。 The metal melting furnace of the present invention is a hybrid type metal melting furnace. For this reason, according to the metal melting furnace of the present invention, when the metal to be melted is melted, the metal to be melted is melted by an open flame with a burner, and the temperature of the molten metal generated by the melting is kept by a heater. it can. In addition, since the heater has not only a function of keeping the molten metal warm, but also a function of accelerating melting, it is possible to reduce carbon dioxide emissions while enabling efficient molten metal generation.
また、本発明の金属溶解炉は、燃焼室と保温室とが同じではなく、それぞれが独立した空間であるので、ヒーターがバーナーの燃焼熱や燃焼ガスに晒されることがなく、燃焼熱や燃焼ガスによるヒーターの劣化を防止することができ、ヒーターの長寿命化が可能となるといった効果も得られる。 Further, in the metal melting furnace of the present invention, the combustion chamber and the storage chamber are not the same, and each is an independent space, so that the heater is not exposed to the combustion heat or combustion gas of the burner, and the combustion heat or combustion Deterioration of the heater due to gas can be prevented, and the effect that the life of the heater can be extended is also obtained.
また、本発明の金属溶解炉においては、補助リングにおける第3炉壁の内径は、坩堝の開口側上端部の外径と同じかわずかに大きい内径を有している。補助リングをこのような構造とすることにより、補助リングを坩堝固定リングに載置した状態としたときに、補助リングの重量が坩堝に加わることがなくなる。すなわち、坩堝固定リングは、坩堝の開口側外壁面を当該開口側外壁面の外周に沿って圧接状態で支持することによって前記坩堝を固定するものであるため、当該坩堝固定リングに補助リングを載置したとしても、補助リングの重量が坩堝に加わることがない。これによって、坩堝に大きな重量が加わることによる坩堝の損傷を防止することができ、坩堝を長寿命とすることができる。
このように、本発明によれば、メンテナンス性の向上及び高寿命化を図るとともに、溶解効率の向上と溶湯の生産性向上を図ることができる金属溶解炉とすることができる。In the metal melting furnace of the present invention, the inner diameter of the third furnace wall in the auxiliary ring is equal to or slightly larger than the outer diameter of the upper end portion on the opening side of the crucible. With the auxiliary ring having such a structure, the weight of the auxiliary ring is not applied to the crucible when the auxiliary ring is placed on the crucible fixing ring. That is, the crucible fixing ring fixes the crucible by supporting the crucible opening-side outer wall surface in a press-contact state along the outer periphery of the opening-side outer wall surface, and thus mounting the auxiliary ring on the crucible fixing ring. Even if it is placed, the weight of the auxiliary ring is not added to the crucible. As a result, the crucible can be prevented from being damaged due to a large weight being applied to the crucible, and the crucible can have a long life.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a metal melting furnace capable of improving maintainability and extending the life, improving melting efficiency and improving molten metal productivity.
[2]本発明の金属溶解炉によれば、前記坩堝固定リングにおける第2炉壁の内壁面と前記坩堝の開口側外壁面との間には、所定の隙間が形成され、当該隙間には耐熱性部材でなる坩堝固定シールが前記坩堝の開口側外壁面を一周するように埋め込まれていることが好ましい。 [2] According to the metal melting furnace of the present invention, a predetermined gap is formed between the inner wall surface of the second furnace wall and the outer wall surface on the opening side of the crucible in the crucible fixing ring. It is preferable that a crucible fixing seal made of a heat-resistant member is embedded so as to go around the outer wall surface on the opening side of the crucible.
このような構造となっているため、坩堝の開口側外壁面は、坩堝固定シールを介して坩堝固定リングにより確実に支持された状態となる。このため、保温室にバーナーの燃焼熱や燃焼ガスが入り込むのを防ぐことができる。それによって、ヒーターがバーナーの燃焼熱や燃焼ガスに晒されることがなくなり、燃焼熱や燃焼ガスによるヒーターの劣化を防止することができ、ヒーターの長寿命化が可能となる。 Due to such a structure, the outer wall surface on the opening side of the crucible is surely supported by the crucible fixing ring via the crucible fixing seal. For this reason, it is possible to prevent the combustion heat and combustion gas of the burner from entering the heat retaining chamber. As a result, the heater is not exposed to the combustion heat or combustion gas of the burner, the deterioration of the heater due to the combustion heat or combustion gas can be prevented, and the life of the heater can be extended.
[3]本発明の金属溶解炉においては、記第2炉壁の内壁面は、前記隙間が当該第2炉壁の上面から下面に向かうにしたがって狭くなるような傾斜面となっていることが好ましい。 [3] In the metal melting furnace of the present invention, the inner wall surface of the second furnace wall may be an inclined surface such that the gap becomes narrower from the upper surface to the lower surface of the second furnace wall. preferable.
このような構造となっているため、坩堝の開口側外壁面との間に形成される隙間に埋め込まれる坩堝固定シールの断面形状は、下部が狭小の「くさび型」となる。これにより、坩堝固定リングに載置される補助リング及び燃焼装置の重量によって、坩堝固定シールが下方向に移動しようとすることによる水平方向への押圧力(坩堝の開口側外壁面を押圧する力)が働くため、前記坩堝固定リングと坩堝との密着性をより高めることができる。それによって、保温室にバーナーの燃焼熱や燃焼ガスが入り込むのを防ぐ効果をより高めることができる。 Because of this structure, the cross-sectional shape of the crucible fixing seal embedded in the gap formed between the opening-side outer wall surface of the crucible is a “wedge shape” with a narrow lower portion. As a result, due to the weight of the auxiliary ring and combustion device placed on the crucible fixing ring, the horizontal pressing force (the force pressing the crucible opening side outer wall surface) due to the downward movement of the crucible fixing seal. ) Works, the adhesion between the crucible fixing ring and the crucible can be further enhanced. As a result, the effect of preventing the burner's combustion heat and combustion gas from entering the heat retaining chamber can be further enhanced.
[4]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の下面と前記溶湯保温装置における前記第1炉壁の上面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の溶湯保温装置シールが敷設されており、当該溶湯保温装置シールは、前記第1炉壁の上面において当該上面の全周に渡って敷設されていることが好ましい。 [4] In the metal melting furnace of the present invention, a ring shape made of a heat-resistant member is provided between the lower surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the upper surface of the first furnace wall in the molten metal heat retaining device. It is preferable that the molten metal heat insulation device seal is laid over the entire upper surface of the first furnace wall.
このような構造とすることにより、坩堝固定リングと溶湯保温装置とを密着させることができるため、保温室の密閉度を高めることができる。すなわち、このような溶湯保温装置シールを第1炉壁の上面に敷設した状態で、坩堝固定リングを載置すると、溶湯保温装置シールは坩堝固定リングの重量によって押圧された状態となるため、坩堝固定リングにおける第2炉壁及び溶湯保温装置における第1炉壁の上面が鏡面ではなく多少の「ざらつき」を有したり、多少の凹凸を有したりしていても、これら「ざらつき」や凹凸を吸収して坩堝固定リングと溶湯保温装置とを密着状態とすることができる。 By setting it as such a structure, since a crucible fixing ring and a molten metal heat retention apparatus can be closely_contact | adhered, the sealing degree of a heat retention chamber can be raised. That is, when the crucible fixing ring is placed in a state where such a molten metal heat insulating device seal is laid on the upper surface of the first furnace wall, the molten metal heat insulating device seal is pressed by the weight of the crucible fixing ring. Even if the second furnace wall in the fixing ring and the upper surface of the first furnace wall in the molten metal heat retaining device are not mirror surfaces and have some “roughness” or some unevenness, these “roughness” and unevennesses The crucible fixing ring and the molten metal heat retaining device can be brought into close contact with each other.
[5]本発明の金属溶解炉においては、前記第1炉壁は、金属ケースに収納され、前記第1炉壁を前記金属ケースに収納した状態としたときに、当該金属ケースの上端辺が前記第1炉壁の上面よりもわずかに突出することによる突出壁が形成され、前記溶湯保温装置シールは、当該溶湯保温装置シールの外周が前記突出壁に沿うように前記第1炉壁の上面に敷設されていることが好ましい。 [5] In the metal melting furnace of the present invention, the first furnace wall is housed in a metal case, and when the first furnace wall is housed in the metal case, the upper end side of the metal case is A protruding wall is formed by slightly protruding from the upper surface of the first furnace wall, and the molten metal heat insulating device seal has an upper surface of the first electric furnace wall so that an outer periphery of the molten metal heat insulating device seal is along the protruding wall. It is preferable that it is laid.
このような構造とすることにより、金属ケースの突出壁が溶湯保温装置シールの敷設をガイドする役目と、敷設したあとの位置ずれを防止する役目とをなすため、溶湯保温装置シールを敷設する際の位置決めを適切に行うことができるとともに、溶湯保温装置シールが第1炉壁上で水平方向にずれることを防止できる。すなわち、溶湯保温装置シールを第1炉壁の上面に敷設したときに、当該溶湯保温装置シールの外周面が金属ケースの突出壁における内周面に当接した状態となるため、溶湯保温装置シールは、水平方向への動きが規制され、それによって、溶湯保温装置シールが水平方向にずれないようにすることができる。 By adopting such a structure, the protruding wall of the metal case serves to guide the laying of the molten metal heat insulation device seal, and to prevent the positional deviation after the laying is performed. Can be appropriately performed, and the molten metal heat insulating device seal can be prevented from being displaced horizontally on the first furnace wall. That is, when the molten metal heat insulating device seal is laid on the upper surface of the first furnace wall, the outer peripheral surface of the molten metal heat insulating device seal is in contact with the inner peripheral surface of the protruding wall of the metal case. The movement in the horizontal direction is restricted, thereby preventing the molten metal heat insulating device seal from being displaced in the horizontal direction.
[6]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の上面と前記補助リングにおける前記第3炉壁の下面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の補助リングシールが敷設されており、当該補助リングシールは、前記第2炉壁の上面の全周に渡って敷設されていることが好ましい。 [6] In the metal melting furnace of the present invention, a ring shape made of a heat resistant member is provided between the upper surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the lower surface of the third furnace wall in the auxiliary ring. It is preferable that an auxiliary ring seal is laid, and the auxiliary ring seal is laid over the entire circumference of the upper surface of the second furnace wall.
このような構造とすることにより、坩堝固定リングと補助リングとを密着させることができるため、補助リングで囲まれる空間(燃焼室)の密閉度を高めることができる。この場合も、補助リングシールを坩堝固定リングの上面に敷設した状態で、補助リングを載置すると、補助リングシールは補助リングの重量によって押圧された状態となるため、坩堝固定リングの上面及び補助リングの下面が鏡面ではなく多少の「ざらつき」を有したり、多少の凹凸を有したりしていても、これら「ざらつき」や凹凸を吸収して坩堝固定リングと補助リングとを密着状態とすることができる。 By setting it as such a structure, since a crucible fixing ring and an auxiliary | assistant ring can be closely_contact | adhered, the sealing degree of the space (combustion chamber) enclosed by an auxiliary | assistant ring can be raised. Also in this case, when the auxiliary ring is placed with the auxiliary ring seal laid on the upper surface of the crucible fixing ring, the auxiliary ring seal is pressed by the weight of the auxiliary ring. Even if the lower surface of the ring is not a mirror surface and has some "roughness" or some unevenness, it absorbs these "roughness" and unevenness to bring the crucible fixing ring and auxiliary ring into close contact with each other. can do.
[7]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の上面と前記補助リングにおける前記第3炉壁の下面との間には、前記補助リングシールの外径と同等の内径を有する開口部が形成されたリング状の補助リングシール受け板が敷設されており、前記補助リングシール受け板の前記開口部の縁部には、前記補助リングシールの敷設をガイドするための補助リングシールガイド壁が前記開口部の縁部に沿うように形成され、当該補助リングシールガイド壁は、前記補助リングシールの厚み寸法よりも低い高さを有し、前記補助リングシールは、当該補助リングシールの外周が前記補助リングシールガイド壁の内周に沿うように前記坩堝固定リングにおける第2炉壁の上面に敷設されていることが好ましい。 [7] In the metal melting furnace of the present invention, between the upper surface of the second furnace wall of the crucible fixing ring and the lower surface of the third furnace wall of the auxiliary ring, the outer diameter of the auxiliary ring seal is A ring-shaped auxiliary ring seal receiving plate having an opening having the same inner diameter is laid, and the auxiliary ring seal is laid on the edge of the opening of the auxiliary ring seal receiving plate. An auxiliary ring seal guide wall is formed along an edge of the opening, the auxiliary ring seal guide wall having a height lower than a thickness dimension of the auxiliary ring seal, Preferably, the auxiliary ring seal is laid on the upper surface of the second furnace wall of the crucible fixing ring so that the outer periphery of the auxiliary ring seal is along the inner periphery of the auxiliary ring seal guide wall.
このような補助リングシール受け板を設けることにより、当該補助リングシール受け板が補助リングシールの敷設をガイドする役目と、敷設したあとの位置ずれを防止する役目とをなすため、補助リングシールを敷設する際の位置決めを適切に行うことができるとともに、補助リングシールが坩堝固定リング上で水平方向にずれることを防止できる。 By providing such an auxiliary ring seal receiving plate, the auxiliary ring seal receiving plate serves to guide the laying of the auxiliary ring seal and to prevent the positional deviation after laying. Positioning at the time of laying can be performed appropriately, and the auxiliary ring seal can be prevented from shifting in the horizontal direction on the crucible fixing ring.
[8]本発明の金属溶解炉においては、前記補助リングにおける前記第3炉壁の上面と前記燃焼装置における前記第4炉壁の下面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の燃焼装置シールが敷設されており、当該燃焼装置シールは、前記第3炉壁の上面の全周に渡って敷設されていることが好ましい。 [8] In the metal melting furnace of the present invention, a ring-shaped combustion made of a heat-resistant member is provided between the upper surface of the third furnace wall in the auxiliary ring and the lower surface of the fourth furnace wall in the combustion device. It is preferable that an apparatus seal is laid, and the combustion apparatus seal is laid over the entire circumference of the upper surface of the third furnace wall.
このような構造とすることにより、補助リングと燃焼装置とを密着させることができるため、補助リングで囲まれる空間(燃焼室)の密閉度を高めることができる。この場合も、燃焼補助リングシールを補助リングの上面に敷設した状態で、燃焼装置を載置すると、補助リングシールは燃焼装置の重量によって押圧された状態となるため、補助リングの上面及び燃焼装置の下面に多少の「ざらつき」を有したり、多少の凹凸を有したりしていても、これら「ざらつき」や凹凸を吸収して補助リングと燃焼装置とを密着状態とすることができる。 By setting it as such a structure, since an auxiliary | assistant ring and a combustion apparatus can be closely_contact | adhered, the sealing degree of the space (combustion chamber) enclosed by an auxiliary | assistant ring can be raised. Also in this case, when the combustion device is placed with the combustion auxiliary ring seal laid on the upper surface of the auxiliary ring, the auxiliary ring seal is pressed by the weight of the combustion device. Even if there is some “roughness” or some unevenness on the bottom surface, the auxiliary ring and the combustion device can be brought into close contact with each other by absorbing these “roughness” and unevenness.
[9]本発明の金属溶解炉においては、前記補助リングにおける第3炉壁の上面と前記燃焼装置における前記第4炉壁の下面との間には、前記燃焼装置シールの外径と同等の内径を有する開口部が形成されたリング状の燃焼装置シール受け板が敷設されており、前記燃焼装置シール受け板の前記開口部の縁部には、前記燃焼装置シールの敷設をガイドするための燃焼装置シールガイド壁が前記開口部の縁部に沿うように形成され、当該燃焼装置シールガイド壁は、前記燃焼装置シールの厚み寸法よりも低い高さを有し、前記燃焼装置シールは、当該燃焼装置シールの外周が前記燃焼装置シールガイド壁の内周に沿うように前記第3炉壁の上面に敷設されていることが好ましい。 [9] In the metal melting furnace of the present invention, the outer diameter of the combustion device seal is equivalent to the space between the upper surface of the third furnace wall of the auxiliary ring and the lower surface of the fourth furnace wall of the combustion device. A ring-shaped combustion device seal receiving plate having an opening having an inner diameter is laid, and an edge of the opening of the combustion device seal receiving plate is used to guide the laying of the combustion device seal. A combustion device seal guide wall is formed along an edge of the opening, the combustion device seal guide wall has a height lower than a thickness dimension of the combustion device seal, and the combustion device seal It is preferable that the outer periphery of the combustion apparatus seal is laid on the upper surface of the third furnace wall so as to follow the inner periphery of the combustion apparatus seal guide wall.
このような燃焼装置シール受け板を設けることにより、当該燃焼装置シール受け板が燃焼装置シールの敷設をガイドする役目と、敷設したあとの位置ずれを防止する役目とをなすため、燃焼装置シールを敷設する際の位置決めを適切に行うことができるとともに、燃焼装置シールが補助リング上で水平方向にずれることを防止できる。 By providing such a combustion device seal receiving plate, the combustion device seal receiving plate serves to guide the laying of the combustion device seal and to prevent positional displacement after laying. Positioning at the time of laying can be performed appropriately, and the combustion apparatus seal can be prevented from shifting horizontally on the auxiliary ring.
[10]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝の開口側外壁面の温度を検出する坩堝上部温度センサーを有することが好ましい。 [10] The metal melting furnace of the present invention preferably has a crucible upper temperature sensor for detecting the temperature of the opening-side outer wall surface of the crucible.
これにより、坩堝の外壁面における上部(開口側外壁面)の温度を測定することができる。この場合、坩堝の内部の溶湯の温度を直接計測するものではないが、当該坩堝上部温度センサーによる計測結果に基づいて坩堝内における上部の溶湯の温度を推測することができ、当該計測結果に基づいて、ヒーターなどの制御を行うことにより、溶湯の温度管理などを適切に行うことができる。 Thereby, the temperature of the upper part (opening side outer wall surface) in the outer wall surface of a crucible can be measured. In this case, although the temperature of the molten metal inside the crucible is not directly measured, the temperature of the upper molten metal in the crucible can be estimated based on the measurement result by the crucible upper temperature sensor, and based on the measurement result. In addition, by controlling the heater and the like, it is possible to appropriately manage the temperature of the molten metal.
[11]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝の底部外壁面の温度を検出する坩堝底部温度センサーを有することを特徴とする金属溶解炉。 [11] The metal melting furnace of the present invention includes a crucible bottom temperature sensor for detecting the temperature of the bottom outer wall surface of the crucible.
これにより、坩堝の底部外壁面の温度を測定することができる。この場合も、坩堝の内部の溶湯の温度を直接計測するものではないが、当該坩堝底部温度センサーによる計測結果に基づいて坩堝内における下部の溶湯の温度を推測することができ、当該計測結果に基づいて、ヒーターなどの制御を行うことにより、溶湯の温度管理などを適切に行うことができる。なお、当該坩堝底部温度センサーによる計測結果と坩堝上部温度センサーによる計測結果に基づいて、ヒーターなどの制御を行うことにより、溶湯の温度管理などをより適切に行うことができる。 Thereby, the temperature of the bottom outer wall surface of the crucible can be measured. Also in this case, the temperature of the molten metal inside the crucible is not directly measured, but the temperature of the molten metal in the lower part in the crucible can be estimated based on the measurement result by the temperature sensor at the bottom of the crucible. Based on the control of the heater or the like, the temperature management of the molten metal can be appropriately performed. In addition, based on the measurement result by the said crucible bottom part temperature sensor and the measurement result by the crucible top temperature sensor, temperature control etc. of a molten metal can be performed more appropriately by controlling a heater etc.
[12]本発明の金属溶解炉においては、前記坩堝に保持されている溶湯の温度を検出する溶湯温度センサーを有することが好ましい。 [12] The metal melting furnace of the present invention preferably has a molten metal temperature sensor for detecting the temperature of the molten metal held in the crucible.
これにより、坩堝に保持されている溶湯の温度を直接計測することができ、当該溶湯温度センサーによる計測結果に基づいて、坩堝内の被溶解金属の溶解の度合いなどを適切に知ることができる。 Thereby, the temperature of the molten metal currently hold | maintained at the crucible can be measured directly, and the degree of melt | dissolution of the to-be-melted metal in a crucible can be known appropriately based on the measurement result by the said molten metal temperature sensor.
[13]本発明の金属溶解炉においては、前記ヒーターは、電気ヒーターであることが好ましい。 [13] In the metal melting furnace of the present invention, the heater is preferably an electric heater.
ヒーターを電気ヒーターとすることにより、溶湯を加熱・保温する場合、電気ヒーターが二酸化炭素の直接の排出源とはならないため、二酸化炭素の排出削減に大きく寄与できる。また、電気ヒーターは制御が容易であり、かつ、微調整も可能であるため、溶湯の加熱・保温を行う際に、溶湯の温度制御を高精度に行うことができる。 By using an electric heater as the heater, when the molten metal is heated and kept warm, the electric heater does not serve as a direct emission source of carbon dioxide, which can greatly contribute to reduction of carbon dioxide emission. In addition, since the electric heater is easy to control and can be finely adjusted, the temperature of the molten metal can be controlled with high accuracy when the molten metal is heated and kept warm.
[14]本発明の金属溶解炉においては、前記燃焼装置及び前記補助リングのうちの少なくとも燃焼装置が取り外された状態で前記坩堝に保持されている溶湯に浸漬可能な不純物除去装置をさらに有することが好ましい。 [14] The metal melting furnace of the present invention further includes an impurity removing device that can be immersed in the molten metal held in the crucible with at least the combustion device removed from the combustion device and the auxiliary ring. Is preferred.
このような不純物除去装置を設けることにより、坩堝内の溶湯に含まれる水素ガスなどの不純物を除去することができ、溶湯を高品質なものとすることができる。また、要求される品質基準に達するまで不純物除去処理を繰り返し行うこともできる。これにより、溶湯中の不純物を確実に除去することができる。 By providing such an impurity removing device, impurities such as hydrogen gas contained in the molten metal in the crucible can be removed, and the molten metal can be made of high quality. Also, the impurity removal process can be repeated until the required quality standard is reached. Thereby, the impurity in a molten metal can be removed reliably.
[15]本発明の金属溶解炉においては、前記不純物除去装置は、先端部に回転体を有し、当該回転体が前記溶湯の中で回転しながらマイクロバブル化した不活性ガスを発生する回転式の脱ガス装置であることが好ましい。 [15] In the metal melting furnace of the present invention, the impurity removing device has a rotating body at the tip, and the rotating body rotates in the molten metal to generate an inert gas that is microbubbled. A degassing device of the type is preferred.
この不純物除去装置は、回転体が回転しながらマイクロバブル化した不活性ガスを溶湯中に発生させて、不純物をマイクロバブルに付着させて浮上させるものである。このような不純物除去装置を用いることにより、水素ガスなどの不純物を効率的に除去することができるため、高品質な溶湯を生成することができる。 This impurity removing device generates an inert gas that has been made into microbubbles in a molten metal while the rotating body rotates, and causes the impurities to adhere to the microbubbles and float. By using such an impurity removing device, impurities such as hydrogen gas can be efficiently removed, so that a high-quality molten metal can be generated.
[16]本発明の金属溶解炉における溶湯生成方法は、[1]〜[15]のいずれかに記載の金属溶解炉を用いた金属溶解炉における溶湯生成方法であって、前記被溶解金属を前記坩堝に投入する被溶解金属投入工程と、前記燃焼装置のバーナーによって直火で前記被溶解金属を溶解させる溶解工程と、前記坩堝の内部における溶湯を前記ヒーターによって所定温度に保温した状態で保持する溶湯保温工程と、を有することを特徴とする。 [16] A method for producing a molten metal in a metal melting furnace according to the present invention is a method for producing a molten metal in a metal melting furnace using the metal melting furnace according to any one of [1] to [15], wherein the metal to be melted is used. Holding the molten metal to be charged into the crucible, the melting step of melting the molten metal by an open flame by the burner of the combustion device, and holding the molten metal inside the crucible at a predetermined temperature by the heater And a molten metal heat-retaining step.
このように、本発明の金属溶解炉における溶湯生成方法は、[1]〜[15]のいずれかに記載の金属溶解炉を用いて溶湯生成を行うものである。このような金属溶解炉を用いて溶湯生成を行う際は、被溶解金属投入工程と、燃焼装置を溶湯保温装置に装着して被溶解金属を溶解させる溶解工程と、坩堝内における溶湯を保温した状態で保持する溶湯保温工程とをこの順序で行う。このような工程を行うによって、効率のよい溶湯生成を可能とする。また、[1]〜[15]のいずれかに記載の金属溶解炉を用いているため、[1]〜[15]のいずれかに記載の金属溶解炉が有する効果と同様の効果を有する。 Thus, the molten metal production | generation method in the metal melting furnace of this invention performs molten metal production | generation using the metal melting furnace in any one of [1]-[15]. When performing molten metal generation using such a metal melting furnace, the molten metal charging step, the melting step of attaching the combustion device to the molten metal heat retaining device to melt the molten metal, and the molten metal in the crucible were kept warm. The molten metal heat retention process held in the state is performed in this order. By performing such a process, efficient molten metal production | generation is enabled. Moreover, since the metal melting furnace in any one of [1]-[15] is used, it has the same effect as the metal melting furnace in any one of [1]-[15].
[17]本発明の金属溶解炉における溶湯生成方法においては、前記溶解工程には、前記バーナーによって直火で前記被溶解金属を溶解させながら前記ヒーターによって加熱する「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」が含まれ、前記坩堝の所定部分の温度が第1設定温度に達したら、前記「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」に移行し、当該「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」において前記坩堝の所定部分の温度が前記第1設定温度よりも高い第2設定温度に達すると、当該「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」から前記溶湯保温工程に移行することが好ましい。 [17] In the molten metal production method in the metal melting furnace of the present invention, in the melting step, the molten metal is heated by the heater while melting the molten metal by an open flame with the burner. If the temperature of the predetermined portion of the crucible reaches the first set temperature, the process proceeds to the “melting / heating process using a burner / heater”, and the “melting / heating process using a burner / heater”. When the temperature of the predetermined portion of the crucible reaches a second set temperature higher than the first set temperature, it is preferable to shift from the “melting / heating process using a burner / heater together” to the molten metal heat retaining process.
このような工程を行うことにより、被溶解金属を溶解させて溶湯するまでに必要な燃料消費量及び溶解時間を大幅に抑制することができる。 By performing such a process, the fuel consumption and the melting time required until the metal to be dissolved is melted and melted can be greatly suppressed.
[18]本発明の金属溶解炉における溶湯生成方法においては、前記溶湯に含まれる不純物を除去する不純物除去工程をさらに有することが好ましい。 [18] It is preferable that the method for producing molten metal in the metal melting furnace of the present invention further includes an impurity removing step of removing impurities contained in the molten metal.
このような不純物除去工程を設けることにより、溶湯内に含まれる水素ガスなどの不純物を除去することができ、溶湯を高品質なものとすることができる。 By providing such an impurity removal step, impurities such as hydrogen gas contained in the molten metal can be removed, and the molten metal can be of high quality.
[19]本発明の金属溶解炉における溶湯生成方法においては、前記溶湯保温装置に前記坩堝固定リングを載置した状態の坩堝固定リング付き溶湯保温装置をn(nは2以上の整数)台準備するとともに、前記補助リング及び燃焼装置をそれぞれ1台ずつ準備して、前記n台の坩堝固定リング付き溶湯保温装置を第1〜第nの坩堝固定リング付き溶湯保温装置としたとき、前記第1〜第nの坩堝固定リング付きの溶湯保温装置のうちの第1の坩堝固定リング付き溶湯保温装置に前記補助助リング及び燃焼装置を載置して、当該第1の坩堝固定リング付き溶湯保温装置において前記被溶解金属投入工程と、前記溶解工程と、前記溶湯保温工程とを行い、これを第nの坩堝固定リング付き溶湯保温装置まで順番に行ことが好ましい。 [19] In the molten metal production method in the metal melting furnace of the present invention, n (n is an integer of 2 or more) preparations of molten metal heat retaining devices with a crucible fixing ring in a state where the crucible fixing ring is placed on the molten metal heat retaining device. In addition, when each of the auxiliary ring and the combustion device is prepared, and the molten metal heat retaining devices with the n crucible fixing rings are the first to nth molten metal heat retaining devices, the first The auxiliary auxiliary ring and the combustion device are placed on the molten metal heat retaining device with the first crucible fixing ring among the molten metal heat retaining devices with the nth crucible fixing ring, and the molten metal heat retaining device with the first crucible fixing ring. It is preferable to perform the melted metal charging step, the melting step, and the molten metal heat retaining step in order to perform the molten metal heat retaining device with the nth crucible fixing ring in order.
このようにすることにより、本発明のような坩堝式溶解炉においても、連続溶解炉と同様に連続的な溶湯の生成作業と溶湯の汲み出し作業とを行うことが可能となり、連続溶解炉と遜色のない高い生産性を得ることができる。 By doing so, even in the crucible melting furnace as in the present invention, it is possible to perform a continuous molten metal production operation and a molten metal pumping operation in the same manner as the continuous melting furnace. High productivity can be obtained.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る金属溶解炉の外観を示す斜視図である。実施形態に係る金属溶解炉10は、溶湯保温装置100と、坩堝固定リング200と、補助リング300と、燃焼装置400と、回転脱ガス装置500とを有している。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
Drawing 1 is a perspective view showing the appearance of the metal melting furnace concerning an embodiment. The
なお、実施形態に係る金属溶解炉10においては、溶湯保温装置100、坩堝固定リング200、補助リング300、燃焼装置400及び回転脱ガス装置500を含めて「金属溶解炉10」としているが、回転脱ガス装置500を除く溶湯保温装置100、坩堝固定リング200、補助リング300及び燃焼装置400の4つの構成要素について説明する場合には、これらをひとまとめとして「溶解炉本体10A」として説明する。
In the
図2は、図1における溶解炉本体10AのA−A線矢視断面図である。図1及び図2 により実施形態に係る金属溶解炉10の構成を詳細に説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the melting furnace
溶湯保温装置100は、坩堝110と、耐熱及び断熱部材でなる第1炉壁120と、第1炉壁120を取り囲む金属ケース130とを有している。
The molten metal
第1炉壁120は、上下方向において所定の高さを有する有底容器形状をなしており、耐熱壁121と当該耐熱壁121の外側に設けられている断熱壁122とからなる。耐熱壁121は、耐熱レンガなどの耐熱性部材でなり、断熱壁122は、セラミックなどの断熱性部材でなる。
The
このように構成された第1炉壁120の内部には、坩堝110が収納され、第1炉壁120の内壁面すなわち耐熱壁121の内壁面と坩堝110との間には保温室150が形成される。また、耐熱壁121の内壁面における底面中央部には坩堝110を載置するための坩堝設置台160が設けられている。
The
坩堝110は黒鉛を圧縮焼成したいわゆる焼き物である。この坩堝110は坩堝設置台160にセラミックブランケットなどの耐熱性シート170を介して設置されている。また、坩堝110の底部外壁面には、坩堝110の底部外壁面の温度を測定可能な温度センサー(坩堝底部温度センサーという。)TS1が設けられている。
The
坩堝底部温度センサーTS1は、溶湯保温装置100の外部から耐熱壁121の底面に沿って配設されたのち、中途部が90度の角度で折り曲げられて、坩堝設置台160の側面に沿うように配設され、その後、先端部が90度の角度で折り曲げられて、当該折り曲げられた先端部(先端折り曲げ部P1という)が坩堝設置台160の上面に沿うように配置される。そして、坩堝底部温度センサーTS1の先端折り曲げ部P1は、耐熱性シート170と坩堝110の下面側外壁面との間に挟まれるように配設されている。なお、坩堝底部温度センサーTS1の先端折り曲げ部P1の折り曲げ長さは、数10mm程度としている。
The crucible bottom temperature sensor TS1 is arranged along the bottom surface of the heat-
このように、坩堝底部温度センサーTS1の先端折り曲げ部P1が、坩堝110の下面側外壁面と耐熱性シート170との間に挟まれた状態となるため、先端折り曲げ部P1は坩堝110の下面側外壁面に密着状態となり、坩堝110の下面側外壁面の温度を高精度に測定可能となる。
In this way, the bent end portion P1 of the crucible bottom temperature sensor TS1 is sandwiched between the outer wall surface on the lower surface side of the
ところで、溶湯保温装置100における耐熱壁121の上面と断熱壁122の上面とによって形成される面(この面のことを第1炉壁120の上面という場合もある。)は、全体的には同一平面となっているが、鏡面ではなく耐熱壁121及び断熱壁122のザラツキなどにより多少の凹凸も存在する。そして、坩堝110は、当該坩堝110の開口側外壁面が所定量だけ露出するように当該坩堝110の開口側端部110aが第1炉壁120の上面よりも、坩堝固定リング200の上下方向の高さ(z軸に沿った方向の高さ)h1に相当する分だけ上方に突出した状態で、溶湯保温装置100内に設置されている。
By the way, the surface formed by the upper surface of the heat-
また、第1炉壁120の内壁面すなわち耐熱壁121の内壁面には、当該内壁面に沿って一周するように帯状のヒーター(電気ヒーターとする。)180が設けられている。この電気ヒーター180は、坩堝110全体を均等に加熱・保温できるように耐熱壁121の内壁面における上下方向に所定間隔を置いて複数本設けられている。実施形態に係る金属溶解炉10においては4本の電気ヒーター180が設けられている。
Further, on the inner wall surface of the
電気ヒーター180は、輻射熱により坩堝110内の溶湯を加熱・保温するものであるため、坩堝110と電気ヒーター180とが接触しない程度に、限りなく坩堝110に接近した状態で設けられることが熱効率という点で好ましい。ただし、坩堝110の交換時などにおいて、坩堝110を溶湯保温装置100から取り出す際に坩堝110が電気ヒーター180に接触しない程度の間隔を設けることも必要である。
Since the
金属ケース130は、鉄などによって形成されており、外観形状は有底円筒形状をなしている。この金属ケース130は、外周面の上端部に、水平方向に突出する鍔部131が当該金属ケース130の外周に沿って形成されている。また、鍔部131にはガイドピンGPを挿入するためのガイドピン挿入孔(図示せず。)が例えば4箇所に均等間隔で設けられている。
The
また、金属ケース130の外周面には、溶湯保温装置100をクレーンなどによって吊り上げる際に用いるフック133(図1参照。)が例えば4箇所に均等間隔で設けられている。
Further, on the outer peripheral surface of the
また、第1炉壁120の上面には、リング状の溶湯保温装置シール190が設けられている。溶湯保温装置シール190は、坩堝固定リング200を溶湯保温装置100に載置したときに、坩堝固定リング200と溶湯保温装置100とを密着させるためのものであり、その外径は、金属ケース130の内径とほぼ同じとする。なお、溶湯保温装置シール190の材質は、耐熱性、気密性及びクッション性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、セラミックロープなどを好ましく用いることができる。
A ring-shaped molten metal heat
また、金属ケース130の上端部(鍔部131の上面)と第1炉壁120の上面との間には、溶湯保温装置シール190の厚みの寸法よりもわずかに低い段差が設けられている。このような段差を設けることにより、金属ケース130の上端部が突出壁となるため、この突出壁が溶湯保温装置シールの敷設をガイドする役目と、敷設したあとの位置ずれを防止する役目とをなす。
Further, a step slightly lower than the thickness dimension of the molten metal heat
このような段差を設けることにより、溶湯保温装置シール190を敷設する際の位置決めを適切に行うことができるとともに、溶湯保温装置シール190が第1炉壁120上で水平方向にずれることを防止できる。すなわち、溶湯保温装置シール190を第1炉壁120の上面に敷設したときに、当該溶湯保温装置シール190の外周面が金属ケース130の突出壁における内周面に当接した状態となるため、溶湯保温装置シール190は、xy平面上での動きが規制され、それによって、溶湯保温装置シール190がxy平面上でずれないようにすることができる。
By providing such a step, it is possible to appropriately perform positioning when laying the molten metal heat
このように、溶湯保温装置シール190を第1炉壁120の上面に敷設した状態で、坩堝固定リング200を溶湯保温装置100に載置すると、溶湯保温装置シール190は坩堝固定リング200の重量によって押圧された状態となる。このため、第1炉壁120の上面(耐熱壁121及び断熱壁122の上面)及び坩堝固定リング200における下面がそれぞれ鏡面ではなく、多少の「ざらつき」を有したり、多少の凹凸を有したりしていても、これら「ざらつき」や凹凸を吸収して、溶湯保温装置100と坩堝固定リング200とを密着状態とすることができる。
As described above, when the
次に、坩堝固定リング200及び補助リング300について説明する。
坩堝固定リング200は、外観的にはリング形状をなし、その外径は溶湯保温装置100と同じ外径を有しているが、上下方向においては第1炉壁120の高さよりも低い高さを有し、かつ、両端部が開口となっている。なお、坩堝固定リング200の上下方向の高さ(z軸に沿った方向の高さ)は、前述したように「h1」であり、これは、溶湯保温装置100の第1炉壁120から坩堝110が突出している高さに相当している(図2参照。)。
このような坩堝固定リング200は、耐熱及び断熱部材でなる第2炉壁210と、第2炉壁210を取り囲む坩堝固定リング金属枠230とを有している。Next, the
The
Such a
第2炉壁210は、耐熱壁211と当該耐熱壁211の外側に設けられている断熱壁212とからなる。耐熱壁211は、耐熱レンガなどの耐熱性部材でなり、断熱壁212は、セラミックなどの断熱性部材でなる。
The
坩堝固定リング金属枠230の外周面の下端部には、水平方向に突出する鍔部231(下端側鍔部231という)が坩堝固定リング金属枠230の外周に沿って形成されているとともに、坩堝固定リング金属枠230の外周面の上端部には、水平方向に突出する鍔部232(上端側鍔部232という)が坩堝固定リング金属枠230の外周に沿って形成されている。
At the lower end portion of the outer peripheral surface of the crucible fixing
これら下端側鍔部231及び上端側鍔部232にはそれぞれガイドピンGPを挿入するためのガイドピン挿入孔(図示せず。)が例えば4箇所に均等間隔でそれぞれ設けられている。また、坩堝固定リング金属枠230の外周面には、坩堝固定リング200をクレーンなどによって吊り上げる際に用いるフック233(図1参照。)が例えば4箇所に均等間隔で設けられている。
Each of the lower end
ところで、坩堝固定リング200においては、耐熱壁211及び断熱壁212と、坩堝固定リング金属枠230とは、坩堝固定リング金属枠230の内周面から中心方向(半径方向)に向かって突出している鉄製の棒(図示せず。)によって連結されている。
By the way, in the
すなわち、坩堝固定リング200の耐熱壁211及び断熱壁212は、坩堝固定リング金属枠230の内周面の側にそれぞれ型枠成型によって形成されるものである。具体的には、坩堝固定リング金属枠230の内周面に、当該坩堝固定リング金属枠230の中心方向に突出している複数本(例えば6本)の鉄製の棒(アンカーボルトという。)を周方向に沿って所定間隔(例えば60度の角度)ごとに溶接によって固定しておく。
That is, the heat-
そして、このような坩堝固定リング金属枠230の内周面の側に、耐熱壁211及び断熱壁212をそれぞれ型枠成型によって形成する。なお、坩堝固定リング200の大きさや重量などによっては、アンカーボルトは垂直方向(坩堝固定リング200の高さ方向)において複数段(例えば2段)に設けるようにしてもよい。
Then, the heat-
坩堝固定リング200がこのような構造となっているため、耐熱壁211及び断熱壁212と坩堝固定リング金属枠230とは確実に連結された状態となる。このため、坩堝固定リング金属枠230のフック233にワイヤーを引っ掛けてクレーンなどで吊り上げた場合、坩堝固定リング200全体を吊り上げることができる。
Since the
また、坩堝固定リング200の内壁面すなわち耐熱壁211の内壁面は、坩堝110の開口側外壁との間に坩堝固定シール250を埋め込むための隙間(シール埋め込み用隙間260という。)が形成されている。なお、坩堝固定シール250の材質は、耐熱性、気密性及びクッション性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、セラミックロープなどを好ましく用いることができる。
In addition, a gap for filling the crucible fixing seal 250 (referred to as a seal embedding gap 260) is formed between the inner wall surface of the
図3は、坩堝固定リング200の一部と坩堝110の上端部を拡大して示す図である。図3に示すように、シール埋め込み用隙間260における坩堝固定リング200における第2炉壁210の内壁面すなわち耐熱壁211の内壁面211aは、シール埋め込み用隙間260が当該第2炉壁210の上面から下面に向かうにしたがって狭くなるような傾斜面となっている。なお、以下、内壁面211aを「傾斜面211a」という場合もある。当該傾斜面211aのz軸(垂直軸)に対する傾斜角度(θ1とする。)は、坩堝110の開口側外壁面のz軸(垂直軸)に対する傾斜角度(θ2とする。)よりも大きな角度としている。
FIG. 3 is an enlarged view showing a part of the
実施形態に係る金属溶解炉10においては、傾斜面211aの傾斜角度θ1は、坩堝110の開口側外壁面の傾斜角度θ2に5度を加えた傾斜角度(θ1=θ2+5度)としているが、傾斜角度θ2に加える角度は5度に限られるものではなく、適宜最適な値を設定することができる。
In the
なお、シール埋め込み用隙間260に埋め込まれる坩堝固定シール250は、図3に示すように、断面がくさび型となるため、坩堝固定シール250を「くさび型シール250」という場合もある。
As shown in FIG. 3, the
坩堝固定リング200がこのような構造となっているため、当該坩堝固定リング200が溶湯保温装置100に載置された状態においては、坩堝110の開口側外壁面を当該開口側外壁面の外周に沿って圧接状態で支持することとなり、それによって坩堝110を確実に固定することができる。
Since the
図1に説明が戻る。坩堝固定リング200には、坩堝110の開口側外壁面の温度を測定可能な温度センサーTS2(坩堝上部温度センサーTS2という。)が設けられている。坩堝上部温度センサーTS2は、坩堝固定リング200の外部から坩堝固定リング200の上面に沿って配設され、先端部が坩堝110の開口側外壁面に沿うような角度で折り曲げられている。
The description returns to FIG. The
なお、坩堝上部温度センサーTS2において、坩堝110の開口側外壁面に沿うような角度で折り曲げられている部分を「先端折り曲げ部P2」という。また、坩堝上部温度センサーTS2の先端折り曲げ部P2は、坩堝110の開口側外壁面とくさび型シール250との間に挟まれた状態となるため、先端折り曲げ部P2は坩堝110の開口側外壁面に密着状態となり、坩堝110の開口側外壁面の温度を高精度に測定可能となる。
In the crucible upper temperature sensor TS2, a portion bent at an angle along the opening-side outer wall surface of the
このように構成された坩堝固定リング200には補助リング300が載置される。このとき、坩堝固定リング200と補助リング300との間には補助リングシール270が敷設されている。
An
補助リング300は、外観的にはリング形状をなし、その外径は溶湯保温装置100と同じ外径を有しているが、上下方向においては第1炉壁120の高さよりも低い高さを有し、かつ、両端部が開口となっている。
このような坩堝固定リング200は、耐熱及び断熱部材でなる第3炉壁310と、第3炉壁310を取り囲む補助リング金属枠330とを有している。The
Such a
第3炉壁310は、耐熱壁311と当該耐熱壁311の外側に設けられている断熱壁312とからなる。耐熱壁311は、耐熱レンガなどの耐熱性部材でなり、断熱壁312は、セラミックなどの断熱性部材でなる。
The
また、補助リング300の内径(耐熱壁311で囲まれる空間部の径D1)は、坩堝110の開口側端部110aの外径と同じか、坩堝110の開口側端部110aの外径よりもわずかに大きく設定されている。このようにすることにより、当該補助リング300を坩堝固定リング200に載置した状態としたとき、補助リング300の重量が坩堝110に直接加わることがない。さらには、補助リング300に後述する燃焼装置400を載置した状態としたときにも、補助リング300及び燃焼装置400の重量が坩堝110に直接加わることがない。
Further, the inner diameter of the auxiliary ring 300 (the diameter D1 of the space surrounded by the heat-resistant wall 311) is the same as the outer diameter of the opening-
坩堝110は、上記したように、黒鉛を圧縮焼成したいわゆる焼き物であり、破損しやすいものである。このため、坩堝110に大きな重量が直接加わるような構造とすることは坩堝110を損傷させることにもなるが、上記したように、坩堝110よりも上方に設置される構造物の重量が坩堝110に対して直接加わらないような構造とすることによって坩堝110の損傷を防ぐことができ、坩堝110を長寿命化することができる。
As described above, the
また、補助リング金属枠330の外周面の下端部には、水平方向に突出する鍔部331(下端側鍔部331という)が補助リング金属枠330の外周に沿って形成されているとともに、補助リング金属枠330の外周面の上端部には、水平方向に突出する鍔部332(上端側鍔部332という)が補助リング金属枠330の外周に沿って形成されている。また、下端側鍔部331及び上端側鍔部332にはそれぞれガイドピンGPを挿入するためのガイドピン挿入孔(図示せず。)が例えば4箇所に均等間隔でそれぞれ設けられている。また、補助リング金属枠330の外周面には、補助リング300をクレーンなどによって吊り上げる際に用いるフック333(図1参照。)が例えば4箇所に均等間隔で設けられている。
Further, at the lower end portion of the outer peripheral surface of the auxiliary
なお、補助リング300の耐熱壁311及び断熱壁312と、補助リング金属枠330とは、坩堝固定リング200の場合と同様の構造によって連結されている。このため、補助リング300においても、坩堝固定リング200と同様に、補助リング金属枠330のフック333にワイヤーを引っ掛けてクレーンなどでも吊り上げた場合、補助リング300全体を吊り上げることができる。
The heat-
また、補助リング300には、溶解作業中における坩堝110内の温度を測定するための溶湯温度センサーTS3(図6(b)参照。)の挿入が可能な温度センサー挿入孔340が設けられている。この温度センサー挿入孔340は、温度センサー挿入孔340を塞ぐための栓340a(図6(a)参照。)の着脱が可能となっており、温度測定を行わない場合には、当該栓340aによって温度センサー挿入孔340を塞ぐようにする。
Further, the
また、補助リング300と坩堝固定リング200との間には上記したように補助リングシール270が敷設されている。なお、補助リングシール270は、具体的には、補助リング300における第3炉壁310と坩堝固定リング200における第2炉壁210との間に敷設されている。このとき、補助リングシール270は、金属(例えば鉄)製の補助リングシール受け板360によって位置決めされている。
Further, the
図4は、補助リングシール受け板360を取り出して示す図である。補助リングシール受け板360は、図4に示すように、坩堝固定リング金属枠230の鍔部231,232又は補助リング金属枠330の鍔部331,332を含めた外径と同じ径を有する円盤形状をなし、中央部には、坩堝110の開口側端部110aの外径(補助リング300の内径D1)よりも十分大きな径を有する開口部361が形成されている。なお、補助リングシール270の内径は、補助リング300の内径D1と同様の径を有している。
FIG. 4 is a view showing the auxiliary ring
そして、開口部361の縁部には、補助リングシール270の敷設をガイドするための補助リングシールガイド壁362が開口部の縁部に沿うように形成されている。この補助リングシールガイド壁362の高さh2は、補助リングシールの厚み寸法t1よりも低い高さを有している。そして、補助リングシール270は、当該補助リングシール270の外周が補助リングシールガイド壁362の内周に沿うように坩堝固定リング200における第2炉壁210の上面に敷設されている。
An auxiliary ring
また、補助リングシール受け板360には、4箇所のガイドピン通し孔363が形成されている。これら各ガイドピン通し孔363は、坩堝固定リング金属枠230の鍔部231,232又は補助リング金属枠330の鍔部331,332に形成されているガイドピン挿入孔(図示せず。)と同じ位置に形成されている。なお、補助リングシール受け板360は、坩堝固定リング200と補助リング300との間に設置される。
Further, four guide pin through
次に、燃焼装置400について説明する。燃焼装置400は、補助リング300に載置されるものであり、中央部に所定の空間部を有し、耐熱及び断熱部材でなる第4炉壁410と、第4炉壁410を取り囲む燃焼装置金属枠430と、第4炉壁410の空間部に設けられているバーナー440とを有している。なお、燃焼装置金属枠430の外周面には、燃焼装置400をクレーンなどによって吊り上げる際に用いるフック431が例えば4箇所に均等間隔で設けられている。
Next, the
第4炉壁410は、耐熱壁411と当該耐熱壁411の外側に設けられている断熱壁412とからなる。なお、燃焼装置400は坩堝固定リング200及び補助リング300よりもさらに高温になるため、断熱壁412は、断熱性だけでなく耐熱性においても、より優れた部材を用いることが好ましい。
The
バーナー440は、坩堝110内に入れられた被溶解金属を直火で溶解するものであり、化石燃料として例えばLPG(液化プロパンガス)を燃料供給パイプ441から取り込むとともに、燃焼に必要な空気を空気取り込み口442から取り込んでノズル443から火炎を発射する。なお、実施形態に係る金属溶解炉10において用いるバーナー440は、空気取り込み口442から取り込まれる空気を排気ガスで予熱する熱交換型のバーナーであるとする。このため、空気取り込み口442から入った空気は、排気ガスによって暖められるので、燃焼効率がよく、空気取り込み口442及び排気口444を小さくすることができる。
The
また、バーナー440には、燃焼状態を制御するための燃焼制御装置(図示せず。)が設けられている。この燃焼制御装置は、最適な燃焼状態となるように空気の量と燃焼の量とを調整するものである。なお、燃焼装置400と補助リング300の耐熱壁311で囲まれる空間とによって、燃焼室450が形成される。
なお、燃焼装置400における耐熱壁411及び断熱壁412と、燃焼装置金属枠430とは、坩堝固定リング200及び補助リング300とほぼ同様の構造によって連結されている。このため、燃焼装置400においても、坩堝固定リング200及び補助リング300と同様に、燃焼装置金属枠430のフック431にワイヤーを引っ掛けてクレーンなどで吊り上げた場合、燃焼装置400全体を吊り上げることができる。
In addition, the heat-
また、燃焼装置400と補助リング300との間には燃焼装置シール380が敷設される。なお、燃焼装置シール380は、具体的には、燃焼装置400における第4炉壁410と補助リング300における第3炉壁310との間に敷設されている。このとき、燃焼装置シール380は、燃焼装置シール受け板460によって位置決めされている。
A
燃焼装置シールシール受け板460は、図4で示した補助リングシール受け板360とほぼ同様の構成となっているため、同一部分の説明は省略する。なお、燃焼装置シール受け板460が補助リングシール受け板360と異なるのは、燃焼装置400を補助リング300に載置する際に燃焼装置400の位置決めを行うための燃焼装置位置決め用突出部469(図2参照。)が設けられている点である。
The combustion device seal
燃焼装置位置決め用突出部469は、燃焼装置400の燃焼装置金属枠430の下端部外周に沿うようなリング状の突出部である。このため、燃焼装置400を補助リング300に載置する際には、燃焼装置400を燃焼装置位置決め用突出部469に沿うように補助リング300上に載置することによって、燃焼装置400を補助リング300において適切な位置に載置することができる。
The combustion
次に、回転脱ガス装置500(図1参照。)について説明する。回転脱ガス装置500は、被溶解金属が溶解されて、溶湯の状態となった際に、坩堝110内の溶湯に含まれる水素ガスなどの不純物を除去するものであり、回転軸510と、回転軸510の先端部に設けられた円盤状の回転体520とを有する構成となっている。
Next, the rotary degassing apparatus 500 (see FIG. 1) will be described. The
このように構成された回転脱ガス装置500は、例えば、xy平面上での移動と垂直方向(z軸に沿った方向)の移動が可能となるように設置されており、必要に応じて、坩堝110内の溶湯に浸漬できるようになっている。例えば、溶解工程が終了して燃焼装置400、補助リング300などを取り外した後に、回転脱ガス装置500を下降させることによって、回転体520を坩堝110の溶湯内に浸漬させことができる。そして、回転体520を溶湯の中に浸漬させた状態で回転体520を回転させて、回転体520からマイクロバブル化したアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを溶湯中に発生させることができるようになっている。
The
実施形態に係る金属溶解炉10は、上記したように、溶解炉本体10A(溶湯保温装置100、坩堝固定リング200、補助リング300及び燃焼装置400)と、回転脱ガス装置500を有しており、溶解炉本体10Aは、溶湯保温装置100、坩堝固定リング200、補助リング300及び燃焼装置400の4つの構造体を積み重ねた4層構造となっている。そして、これら各構造体は、それぞれが分離可能な構造となっている。
As described above, the
実施形態に係る金属溶解炉10における溶解炉本体10Aがこのような構造となっているため、仮に、溶解炉本体10Aを構成する構造体のうちの、ある構造体を補修又は交換する必要が生じた場合、補修又は交換すべき構造体のみを取り出して、補修又は交換作業を行うことができる。この場合、個々の構造体の代わりを容易しておけば、長期間に渡って操業停止する必要がなくなるため、生産に支障をきたすことが無くなる。
Since the melting furnace
すなわち、実施形態に係る金属溶解炉10は、特許文献1に開示されている金属溶解炉900に比べると、溶解炉本体10Aがより細分化された構造となっているため、仮に、これらの構造体のうちの、ある構造体に補修又は交換する必要が生じた場合における補修又は交換作業をし易くすることができる。
That is, the
特に、この種の金属溶解炉においては、燃焼装置400の周辺は、高温に晒されるため、熱による破損が進み易い個所である。実施形態に係る金属溶解炉10においては、高温に晒され易い箇所は、燃焼装置400と補助リング300との2つの構造体とし、これらを個々に分割可能としている。このため、熱による破損が進んで、補修又は交換が必要となった場合、補修又は交換が必要な構造体のみを取り出して、補修又は交換を行うことができる。例えば、補助リング300が損傷した場合には、補助リング300のみを補修又は交換すればよいため、メンテナンス性を向上させることができる。
In particular, in this type of metal melting furnace, the periphery of the
次に、実施形態に係る金属溶解炉10における溶解炉本体10Aの組み立て手順について説明する溶解炉本体10Aを図1及び図2に示すように組み立てる際は、まず、坩堝110が収納されている溶湯保温装置100における耐熱壁121及び断熱壁122の上面(第1炉壁120の上面)にリング状の溶湯保温装置シール190を敷設する。この溶湯保温装置シール190は、その外周面が金属ケース130の内側面に沿うように敷設する。これにより、溶湯保温装置シール190は、金属ケース130の内周面によって位置決めされるため、水平方向のずれを防止することができる。
Next, when assembling the melting furnace
このように、溶湯保温装置シール190が敷設された状態で、坩堝固定リング200を載置する。このとき、金属ケース130の鍔部131に形成されている各ガイドピン差し込み孔(図示せず。)と坩堝固定リング金属枠230の下端側鍔部231に形成されている各ガイドピン差し込み孔(図示せず。)とそれぞれが一致するように、坩堝固定リング200を載置する。そして、ガイドピンGPを各ガイドピン差し込み孔に挿し込む。これによって、坩堝固定リング200を溶湯保温装置100に取り付けることができる。
In this manner, the
このようにして、坩堝固定リング200を溶湯保温装置100に取り付けることにより、溶湯保温装置100における第1炉壁120と坩堝固定リング200における第2炉壁210との間に敷設されている溶湯保温装置シール190は、坩堝固定リング200の重量によって押圧された状態となり、溶湯保温装置100と坩堝固定リング200とが密着状態となる。
In this way, by attaching the
そして、坩堝110の開口側外壁面と坩堝固定リング200における耐熱壁211の内壁面211a(傾斜面211a)との間に形成されている「シール埋め込み用隙間260」に、くさび型シール250を埋設する。このとき、くさび型シール250の上端を坩堝固定リング200の上面よりもわずかに上方に突出させた状態としておく。これよって、坩堝110は坩堝固定リング200によって確実に固定された状態となる。すなわち、くさび型シール250には、補助リング300及び燃焼装置400の重量が加わり、それによって、くさび型シール250がz軸に沿って下方向に移動しようとすることによる水平方向への押圧力(坩堝110の外壁を押圧する力)が働く。これにより、坩堝110を確実に固定することができる。
Then, a
続いて、坩堝固定リング200に補助リング300を載置する。このとき、まずは、坩堝固定リング200における第2炉壁210の上面に補助リングシール受け板360を載置し、当該補助リングシール受け板360に補助リングシール270を敷設して、その上に補助リング300を載置する。このとき、坩堝固定リング金属枠230の上端側鍔部232に形成されているガイドピン差し込み孔(図示せず。)と、補助リングシール受け板360に形成されているガイドピン差し込み孔363と、補助リング金属枠330の下端側鍔部331に形成されている各ガイドピン差し込み孔(図示せず。)とがそれぞれ一致するように、シール受け板と360補助リング300とを坩堝固定リング200に載置する。そして、ガイドピンGPを各ガイドピン差し込み孔に挿し込む。これによって、補助リング300を坩堝固定リング200に取り付けることができる。
Subsequently, the
なお、補助リングシール270は、その外周面がシール受け板360に形成されている補助リングシールガイド壁362の内周面に沿うように配設する。これによって、補助リングシール270は、補助リングシールガイド壁362によって位置決めされるため、水平方向のずれを防止することができる。
The
このようにして補助リング300を坩堝固定リング200に取り付けることにより、補助リング300と坩堝固定リング200との間に敷設されている補助リングシール270は、補助リング300の重量によって押圧された状態となり、補助リング300と坩堝固定リング200とが密着状態となる。
By attaching the
続いて、燃焼装置400を補助リング300に載置する。このとき、まずは補助リング300における第3炉壁310の上面に燃焼装置シール受け板460を載置する。この場合、補助リング金属枠330の上端側鍔部332に形成されているガイドピン差し込み孔(図示せず。)と、燃焼装置シール受け板460に形成されているガイドピン差し込み孔(図示せず。)とがそれぞれ一致するように、補助リング300に燃焼装置シール受け板460を載置する。
Subsequently, the
そして、ガイドピンを各ガイドピン差し込み孔に挿し込む。このように、燃焼装置シール受け板460を補助リング300の上面に取り付けたのち、当該燃焼装置シール受け板460に燃焼装置シール380を敷設する。燃焼装置シール380は、補助リングシール270と同様の敷設の仕方で燃焼装置シール受け板460に敷設する。
And a guide pin is inserted in each guide pin insertion hole. As described above, after the combustion device
このような状態において、燃焼装置400を当該燃焼装置シール受け板460に載置する。このとき、燃焼装置400は、燃焼装置シール受け板460に設けられている燃焼装置位置決め用突出部469をガイドとしてシール受け板460に載置する。このようにして燃焼装置400を補助リング300に載置することにより、燃焼装置400と補助リング300との間に敷設されている燃焼装置シール380は、燃焼装置400の重量によって押圧された状態となり、燃焼装置400と補助リング300とは密着状態となる。
In such a state, the
以上説明したような手順によって、溶解炉本体10Aを組み立てることができる(図1及び図2参照。)。このようにして組み立てられた溶解炉本体10Aは、個々の構造体の殆どが100kg以上の重量を有しているため、容易に、位置ずれしたりすることはない。
The melting furnace
また、このような重量を有しているため、各シール(溶湯保温装置シール190、補助リングシール270、燃焼装置シール380)には大きな押圧力が加わり、各構造体間は密着状態となる。このため、燃焼室450の溶解炉本体10A外部に対する密閉度を高くすることができるとともに、保温室150の溶解炉本体10A外部に対する密閉度を高くすることができる。これにより、バーナー440の燃焼熱及び電気ヒーターによる熱を外部に逃さないようにすることができるため、被溶解金属を溶解する際の熱効率及び溶湯を保温する際の保温力を高めることができる。
Moreover, since it has such a weight, a large pressing force is applied to each seal (the molten metal heat
また、燃焼室450と保温室150との間の密閉度も高くすることができる。これにより、バーナー440の燃焼熱及び燃焼ガスが保温室150に流入するのを防止する効果を高めることができる。なお、バーナー440の燃焼熱は1300℃以上にも達するため、そのような高熱が保温室に流入することを防止することにより、電気ヒーター180などに与える悪影響を抑制することができる。
In addition, the degree of sealing between the
また、坩堝固定リング200と坩堝110との間には、くさび型シール250が埋設されているため、バーナー440の燃焼熱及び燃焼ガスが保温室150に流入するのを防止する効果を、より高めることができる。なお、くさび型シール250には、補助リング300及び燃焼装置400の重量が加わり、それによって、くさび型シール250がz軸に沿って下方向に移動しようとすることによる水平方向への押圧力(坩堝110の開口側外壁面を押圧する力)が働く。それによって、保温室150の密閉度はより高いものとなり、バーナー440の燃焼熱及び燃焼ガスが保温室150に流入するのを防止する効果をより高めることができる。
In addition, since a wedge-shaped
次に、実施形態に係る金属溶解炉10を用いて溶湯を生成する際の溶湯生成方法について説明する。
Next, the molten metal production | generation method at the time of producing | generating a molten metal using the
図5、図6及び図7は、実施形態に係る金属溶解炉10を用いて溶湯を生成する際の溶湯生成方法の各工程を説明するために示す図である。図5(a)〜図5(c)は、溶湯生成工程における溶解準備工程を説明するために示す図である。また、図6(a)及び図6(b)は、溶湯生成工程における溶解工程及び溶湯保温工程を説明するために示す図である。また、図7(a)及び図7(b)は、溶湯生成工程における不純物除去工程を説明するために示す図である。なお、図5〜図7においては、図面を簡素化するために、符号が一部省略されている。
FIGS. 5, 6, and 7 are views for explaining each step of the molten metal generation method when the molten metal is generated using the
1.溶解準備工程
まず、図5(a)に示すように、燃焼装置400を取り外して、溶湯保温装置100に坩堝固定リング200と補助リング300とが載置されている状態とする。このとき、補助リング300の上面には、燃焼装置シール受け板460と燃焼装置シール380が敷設されたままの状態となっている。なお、燃焼装置シール380にはシール保護カバー(図示せず。)で覆った状態としておくことが好ましい。 1. Dissolving preparation step First, as shown in FIG. 5 (a), and remove the
このような状態で、図5(b)に示すように、被溶解金属600を坩堝110に投入する。坩堝110に投入する被溶解金属600の量は、坩堝110の容量を考慮して決める。被溶解金属600としては、アルミインゴットと前回の鋳造作業によって生成された鋳造製品から切り離された鋳造残材(湯口に対応する鋳造部分、湯道に対応する鋳造部分、押湯に対応する鋳造部分など)が含まれる。
In this state, as shown in FIG. 5B, the
なお、被溶解金属600を坩堝110に投入する際、坩堝110に投入した被溶解金属600が補助リング300よりも上方にはみ出さないように坩堝に投入すればよい。
When the
すなわち、実施形態に係る金属溶解炉10においては、補助リング300の上に燃焼装置400を載置する構造となっているため、坩堝110に投入した被溶解金属600が補助リング300よりも上方にはみ出さないように坩堝に投入すれば、燃焼装置400は補助リング300に載置することができる。
That is, in the
換言すれば、実施形態に係る金属溶解炉10においては、補助リング300の存在により、被溶解金属600の水平方向(xy平面に沿った方向)へのはみ出しは補助リング300によって始めから規制されているため、被溶解金属600が水平方向(xy平面に沿った方向)に「はみ出す」ことを気に掛けることなく、被溶解金属600を坩堝110に投入できるということである。このため、被溶解金属600を坩堝110に投入する際の作業業性が高くすることができるとともに、坩堝110の容量に対する被溶解金属600の投入量を最大限に設定することができ、坩堝110の容量を十分に生かすことできる。これにより、溶湯の生産性を向上させることができる。
そして、図5(b)の状態から、燃焼装置シール380のシール保護カバー(図示せず。)を外し、燃焼装置400を補助リング300に載置する(図5(c)参照。)。In other words, in the
Then, from the state of FIG. 5B, the seal protection cover (not shown) of the
2.溶解工程及び溶湯保温工程
続いて、図6(a)に示すように、燃焼装置400のバーナー440から火炎445を被溶解金属600に当てて溶解を開始する。このとき、溶湯温度センサーTS3の挿入が可能な温度センサー挿入孔340を栓340aで塞ぐ。これは、燃焼装置400のバーナー440によって被溶解金属600を溶解させる際に、燃焼熱が外部に逃げないようにするためである。 2. Following dissolution step and molten metal incubating process, as shown in FIG. 6 (a), it starts to dissolve against the
なお、被溶解金属600であるアルミニウムの酸化防止のため燃焼は還元炎で行い、燃焼室450内を酸欠状態とする。このとき、燃焼室450内に空気が侵入すると、アルミニウムは酸化して消耗するが、実施形態に係る金属溶解炉10においては、各部のシール(溶湯保温装置シール190、くさび型シール250、補助リングシール270、燃焼装置シール380)などが高いシール性を有し、燃焼室450の密閉性が保持されているため、アルミニウムが酸化して消耗することを抑制し、また、燃費の向上が図れる。特に、補助リングシール270及び燃焼装置シール380は、それぞれシール受け板360,460によって位置決めされていることにより、高い位置精度を有するため、高い密閉性を長期間保持できる。
Note that in order to prevent oxidation of aluminum which is the
このようにしてバーナー440の炎により溶解を行っている際に、所定のタイミングで電気ヒーター180に通電させ、バーナー440による燃焼と電気ヒーター180による加熱を併用した溶解・加熱工程すなわち「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」を行う。なお、電気ヒーター180に通電を開始させる通電開始タイミングは、燃費と溶解効率に影響を与える。本発明の発明者が行った実験によれば、被溶解金属600が溶解し始め、かつ、坩堝110の底部外壁面の温度が550℃(坩堝底部温度センサーTS1による計測温度が550℃)となった時点を電気ヒーター180の通電開始タイミングとすることが好ましいということがわかった。
When melting is performed by the flame of the
そして、電気ヒーター180の通電を開始した時点から、しばらくの間、バーナー440と電気ヒーター180とを併用した「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」を行い、坩堝底部温度センサーTS1による計測温度が630℃近傍を示したら、バーナー440の作動を一旦停止させ、溶湯温度センサーTS3を温度センサー挿入孔340に挿入して(図6(b)参照。)、坩堝110内の温度を監視するとともに、坩堝110内の溶解状況を監視する。
Then, for a while from the start of energization of the
この時点においては、坩堝110内において、上部60%程度が液体の状態となっており、坩堝110内の下部は個体と液体とが混合している状態である。ここで、バーナー440の作動を停止させて、電気ヒーター180によって加熱して昇温させて、被溶解金属600を溶解させて溶湯の状態とする。その後、坩堝110内の溶湯が鋳造作業に適した温度を保持するように電気ヒーター180によって溶湯の保温を行う「溶湯保温工程」に移行する。
At this point, about 60% of the upper part is in a liquid state in the
なお、坩堝110内の上部60%程度が液体の状態で、坩堝110内の下部は個体と液体とが混合している状態となったら、バーナー440の作動を停止させて電気ヒーター180によって加熱を行うのは、下記の理由からである。
When about 60% of the upper part in the
すなわち、被溶解金属600が固体の場合は、バーナー440からの炎による溶解効率は高いが、坩堝110内の上部表面が液体化した状態になると、液体化した金属(この場合、アルミニウム)が表面を覆うようになるため、バーナー440からの炎による燃焼熱が坩堝110内の奥の部分(液体化されていない個体のままの被溶解金属600が存在する部分)にまで伝わりにくくなって、坩堝110内の被溶解金属600全体が溶解して溶湯となるまでには、多くの時間とエネルギーが必要となるからである。
That is, when the
そこで、坩堝110内の上部60%程度が液体状態となり、坩堝110内の下部は個体と液体とが混合している状態となったら、バーナー440の作動を停止して、電気ヒーター180のみで加熱して昇温させることにより、被溶解金属600を効率的に溶解させて溶湯700の状態にすることができ、その後も、溶湯700を鋳造作業に適した温度に保持することができる。なお、電気ヒーター180による保温は、温度制御を高精度に行うことができるため、溶湯700の温度を鋳造作業に適した温度に適切に保持することができる。
Therefore, when about 60% of the upper part in the
電気ヒーター180の制御は、電気ヒーター制御部(図示せず。)によって行うことができる。すなわち、電気ヒーター制御部は、坩堝110内の溶湯700の温度に基づいて溶湯700の温度が所定温度に保持されるように電気ヒーター180を制御する。これにより、坩堝110内の溶湯700を常に鋳造作業に適した温度に保持することができる。
The
3.不純物除去工程
坩堝110内の溶湯700が鋳造作業に適した温度となったら、燃焼装置400を取り外すととともに補助リング300を取り外す(図7(a)参照。)。燃焼装置400及び補助リング300の取り外しは、図示しないクレーンによって行う。なお、補助リング300を取り外す際には、ガイドピンGPを引き抜いた状態で行う。 3. Impurity removing step When the
そして、図7(a)に示すように燃焼装置400及び補助リング300が取り外された状態となったら、不純物除去装置としての回転脱ガス装置500の回転体520を溶湯700内に浸漬させて、不純物除去作業を行う。このとき、坩堝固定リング200上の補助リングシール270にはシール保護カバー(図示せず。)で覆うことが好ましい。
Then, when the
不純物除去作業は、図7(b)に示すように、回転脱ガス装置500の回転体520を坩堝110内の溶湯700に浸漬させて、回転体520を回転させながらマイクロバブル化したアルゴンガスを発生させることによって溶湯700に含まれている水素ガスなどの不純物を浮上させて除去する。このようにして不純物が除去されることにより、坩堝110内の溶湯700は高品質なものとなる。このような不純物除去工程における不純物除去作業を行う際、要求される品質基準に達するまで、繰り返し不純物除去作業を行うことも可能である。
As shown in FIG. 7B, the impurity removal operation is performed by immersing the
このようにして、要求される品質基準に達した高品質な溶湯が生成されたら、図7(c)に示すように、回転脱ガス装置500を取り外して、溶湯温度制御用の温度センサーTS4を溶湯700内に入れて、溶湯温度を測定し、その測定結果に基づいて、溶湯700が鋳造に適した温度に保持されるよう電気ヒーター180を制御する。なお、溶湯温度制御用の温度センサーTS4は、図6(b)において用いた溶湯温度センサーTS3と同じものであってもよい。
In this way, when a high-quality molten metal that meets the required quality standards is generated, the
なお、図7(c)の状態においては、補助リング300が存在せず、坩堝110の開口部が坩堝固定リング200の上面と同一平面となっているため、坩堝110内に存在する溶湯700の液面までの距離が坩堝固定リング200の上面から短い。このため、溶湯700の汲み出し作業が容易となり、鋳造作業を効率よく行うことができる。
In the state of FIG. 7C, the
図8は、実施形態に係る金属溶解炉10を用いて実際に被溶解金属600(アルミニウムとする。)の溶解作業を行った場合の溶解効率を説明するために示す図である。図8(a)は溶解作業を行った際の各種条件を示す図であり、図8(b)は図8(a)に示すような条件に基づいて、実施形態に係る金属溶解炉10(ハイブリッド型の金属溶解炉)による溶解効率とLPGガスのみの金属溶解炉による溶解効率を比較して示す図である。また、図8は、実施形態に係る金属溶解炉10を溶解のみに使用し、保温などは他の坩堝を用いた場合の溶解効率を示している。
FIG. 8 is a diagram for explaining the melting efficiency when the melting operation of the metal 600 (to be aluminum) is actually performed using the
なお、図8(b)において、白抜きの四角形は、実施形態に係る金属溶解炉10による溶解効率を表しており、太い実線は、LPG(Liquefied Petroleum Gas)のみの金属溶解炉による溶解効率を示している。また、図8(b)において、横軸は溶解作業を行った日(溶解実施日)を示し、縦軸は各溶解実施日(1日〜5日)における溶解効率(%)を示している。
In FIG. 8B, the white square represents the melting efficiency of the
また、図8(b)における溶解効率は、この場合、アルミニウムの理論溶解熱量に対する使用熱量比(%)であるとする。ここで、アルミニウムの理論溶解熱量をαとし、実際のガスの使用量をアルミニウム1Kg当たりに熱量換算した値βで表し、実際の電気の使用量をアルミニウム1Kg当たりに熱量換算した値γで表すとすれば、実施形態に係る金属溶解炉10による溶解効率(A1とする。)は、
A1(%)=α/(β+γ)×100
で表わされ、LPGガスのみの金属溶解炉による溶解効率(A2とする。)は、
A2(%)=α/β×100
で表わされる。In this case, the melting efficiency in FIG. 8 (b) is assumed to be the ratio (%) of heat used to the theoretical melting heat of aluminum. Here, α is the theoretical melting heat of aluminum, α is the actual amount of gas used expressed as a value β converted to heat per 1 kg of aluminum, and the actual amount of electricity used is expressed as a value γ converted into heat per 1 kg of aluminum. Then, the melting efficiency (referred to as A1) by the
A1 (%) = α / (β + γ) × 100
The melting efficiency (referred to as A2) in a metal melting furnace using only LPG gas is
A2 (%) = α / β × 100
It is represented by
なお、アルミニウムの理論溶解熱量αは、アルミニウムの重量が1Kgの場合、
α=アルミニウム重量×比熱×(溶解作業温度−雰囲気温度)+アルミウイウム重量×溶解潜熱=271.6Kcal/Kg
と求められる。The theoretical heat of fusion α of aluminum is 1 kg when the weight of aluminum is
α = aluminum weight × specific heat × (melting work temperature−atmosphere temperature) + aluminum weight × melting latent heat = 271.6 Kcal / Kg
Is required.
図8(b)に示すように、LPGガスのみの金属溶解炉による溶解効率は、各溶解作業実施日において、せいぜい10数%程度である。一方、実施形態に係る金属溶解炉(ハイブリッド金属溶解炉)による溶解効率は、25〜30数%となり、LPGガスのみの金属溶解炉に比べて高い溶解効率が得られることがわかった。 As shown in FIG. 8 (b), the melting efficiency of the LPG gas-only metal melting furnace is about 10% at most on each melting operation day. On the other hand, the melting efficiency by the metal melting furnace (hybrid metal melting furnace) according to the embodiment is 25 to 30%, which indicates that a higher melting efficiency can be obtained as compared with the metal melting furnace only of LPG gas.
図9は、実施形態に係る金属溶解炉10における溶湯生成方法の他の例を示す図である。図9に示す溶湯生成方法は、溶湯保温装置100に坩堝固定リング200を設置した状態のもの(坩堝固定リング付きの溶湯保温装置という)を2台(第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100A及び第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bとする。)用意するとともに、補助リング300及び燃焼装置400をそれぞれ1台ずつ用意しておき、第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100A及び第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bと、1台の補助リング300及び1台の燃焼装置400とを用いて効率的に溶湯の生成を行うものである。
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of a molten metal generation method in the
図9において、第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aにおいては、図5〜図7で説明した手順によって、不純物の除去された高品質な溶湯700が生成されているものとする。なお、溶湯700の生成が終了した第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aは、電気ヒーター180によって、坩堝110内の溶湯700は鋳造作業に適した温度に保持されており、溶湯700の汲み出し作業を行うことができる状態となっている。
In FIG. 9, in the molten metal
このように、一方の溶湯保温装置(第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100A)において溶湯の生成が終了したら、当該第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aから取り外した補助リング300及び燃焼装置400を第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bに取り付ける。そして、当該第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bに被溶解金属600を入れて、当該第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bにおいて溶湯の生成を行う。この場合の溶湯生成手順は、図5〜図7に示す各工程の順で行うことができる。
As described above, when the generation of the molten metal is finished in one molten metal heat retaining device (the molten metal
なお、第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bにおいて溶湯の生成を行っている間に、第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aにおいては、溶湯の汲み出し作業を行う。なお、溶湯の汲み出し作業は、坩堝110に入っている溶湯すべてを汲み出すのではなく、坩堝110に入っている溶湯の全体量のうちの1/3程度を残すのが一般的である。
In addition, while producing the molten metal in the molten metal
そして、第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bにおいて溶湯の生成が終了すると、今度は、燃焼装置400及び補助リング300を第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bから取り外して、取り外した燃焼装置400及び補助リング300を第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aに取り付ける。そして、当該第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aに被溶解金属600を入れて、当該第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aにおいて溶湯の生成を行う。第1坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Aにおいて溶湯の生成を行っている間に、第2坩堝固定リング付きの溶湯保温装置100Bにおいては、溶湯の汲み出し作業を行う。このような操作を必要な量の溶湯が生成されるまで順次繰り返す。
When the generation of the molten metal is completed in the molten metal
図9に示すように、溶湯の生成作業と溶湯の汲み出し作業とを交互に行うことで、実施形態に係る金属溶解炉10のような坩堝式溶解炉においても、連続溶解炉と同様に連続的な溶湯の生成作業と溶湯の汲み出し作業とを行うことが可能となり、連続溶解炉と遜色のない高い生産性を得ることができる。
As shown in FIG. 9, by alternately performing a molten metal generating operation and a molten metal pumping operation, a crucible type melting furnace such as the
なお、図9においては、2台の坩堝固定リング付き溶湯保温装置を用いて溶解と汲み出しとを交互に行うようにしたが、坩堝固定リング付き溶湯保温装置を3台以上用いることも可能であり、坩堝固定リング付き溶湯保温装置を3台以上とすることにより、溶湯生成作業と溶湯の汲み出し作業とを、より効率的に行うことができる。 In FIG. 9, melting and pumping are alternately performed using two molten metal heat retaining devices with crucible fixing rings, but it is possible to use three or more molten metal heat retaining devices with crucible fixing rings. By using three or more molten metal heat retaining devices with crucible fixing rings, the molten metal generating operation and the molten metal pumping operation can be performed more efficiently.
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば下記に示すような変形実施も可能となる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications such as those described below are possible without departing from the spirit of the present invention.
(1)上記実施形態においては溶解工程における溶湯の温度測定を行うための温度センサー挿入孔340は、補助リング300に設けるような構造としたが、これに限られるものではなく、燃焼装置400に設けるようにしてもよい。
(1) In the above embodiment, the temperature
図10は、溶湯の温度測定を行うための温度センサー挿入孔340の設置箇所の変形例について説明するために示す図である。図10に示すように、温度センサー挿入孔340は、燃焼装置400に設けることによっても、溶解工程における溶湯の温度測定を行うことが可能である。なお、補助リング300に設けるか、燃焼装置400に設けるかは、作業性などを考慮して決めることが可能である。また、温度センサー挿入孔340を補助リング300と燃焼装置400との両方に設けておき、適宜選択的に用いるようにしてもよい。この場合、使用しない度センサー挿入孔には、熱の流出を防ぐために栓で塞ぐようにすることが好ましい。
FIG. 10 is a diagram for explaining a modification of the installation location of the temperature
(2)上記実施形態においては、バーナー440はLPGを燃料とするバーナーを例示したが、LPGに限られるものではなく、他の化石燃料を用いるバーナーであってもよい。また、バーナー440は熱交換型のバーナーとしており、このような熱交換型のバーナーとすることによって、燃焼効率の向上を可能としているが、溶解状況に応じて燃料の供給量及び空気の供給量を制御することにより、燃焼効率をより向上させることができ、それによって燃費をより削減することができる。
(2) In the above embodiment, the
これを実現するためには、図示は省略するが、バーナー440の排気口444から排気される排気ガスの排気温度を測定する排気温度センサーを設けるとともに、当該排気ガス温度センサーから出力される排気温度情報に基づいて、燃料供給パイプ441に供給される燃料(LPGガス)の供給量及び空気取り込み口442から取り込まれる空気の取り込み量を制御するバーナー制御機構を設ける。このように、排気温度に基づいて燃料(LPGガス)の供給量及び空気取り込み量を制御することにより、燃焼効率をより向上させることができる。これは、排気温度と燃焼効率とが相関しているからである。
In order to realize this, although not shown, an exhaust temperature sensor for measuring the exhaust temperature of the exhaust gas exhausted from the
すなわち、溶解工程における溶解初期においては、図5(c)に示すように、被溶解金属600が坩堝110内及び燃焼室450にほぼ満杯の状態となっており、この状態では、高温の燃焼ガスの密度が高くなっており、燃焼室450内の圧力が上昇することによる被溶解金属600や燃焼空気への熱交換が不十分な燃焼ガスが1000℃程度の高温のまま排気口444から排気される。
That is, at the initial stage of melting in the melting step, as shown in FIG. 5 (c), the
一方、被溶解金属600の溶解が進むと、燃焼室450の空間が広くるため、燃焼ガスの密度が下がることにより、燃焼ガスの温度が600℃程度に低下して排気口444から排気される。
On the other hand, as the melting of the
このような観点から、溶解初期においては、燃料(LPGガス)の供給量及び空気取り込み量を削減するように燃料の供給量及び空気の供給量を制御することにより、燃焼効率をより向上させることができ、それによって。燃費をより削減することができる。このような制御は、排気ガス温度センサーから出力される排気温度情報に基づいて、燃料(LPGガス)の供給量及び空気取り込み量の制御を行うようにすることで実現可能である。 From this point of view, in the initial stage of dissolution, the fuel supply amount and the air supply amount are controlled so as to reduce the fuel supply amount (LPG gas) supply amount and the air intake amount, thereby further improving the combustion efficiency. And by that. Fuel consumption can be further reduced. Such control can be realized by controlling the supply amount of fuel (LPG gas) and the intake amount of air based on the exhaust gas temperature information output from the exhaust gas temperature sensor.
(3)上記実施形態においては、溶湯保温装置100に用いる電気ヒーター180は、耐熱壁121の内壁面を一周するような帯状の電気ヒーター180を用いた場合を例示したが、電気ヒーター180は帯状であることに限られるものではなく、例えば、耐熱壁121の底面を含めた内壁面全体を覆うような電気ヒーターであってもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態においては、溶湯保温装置100、坩堝固定リング200、補助リング300及び燃焼装置400の構造は、それぞれ耐熱性部材でなる耐熱壁と断熱性部材でなる断熱壁とによる2重壁構造としたが、必ずしもこのような構造とすることに限られるものではなく、耐熱性及び断熱性が確保可能で、かつ、安全性及び耐久性が確保可能であれば、他の構造を有するものであってもよい。
(4) In the above-described embodiment, the structure of the molten metal
10・・・金属溶解炉、10A・・・溶解炉本体、100・・・溶湯保温装置、110・・・坩堝、110a・・・開口側端部、120・・・第1炉壁、121・・・耐熱壁、122・・・断熱壁、130・・・金属ケース、131・・・下端側鍔部、132・・・上端側鍔部、180・・・ヒーター(電気ヒーター)、190・・・溶湯保温装置シール、200・・・坩堝固定リング、210・・・第2炉壁、211a・・・傾斜面、230・・・坩堝固定リング金属枠、250・・・坩堝固定シール(くさび型シール)、260・・・隙間(シール埋め込み用隙間)、270・・・補助リングシール、300・・・補助リング、310・・・第3炉壁、330・・・補助リング金属枠、360・・・補助リングシール受け板、362・・・補助リングシールガイド壁、380・・・燃焼装置シール、400・・・燃焼装置、410・・・第4炉壁、430・・・燃焼装置金属枠、440・・・バーナー、500・・・回転脱ガス装置、600・・・被溶解金属、700・・・溶湯、TS1・・・坩堝底部温度センサー、TS2・・・坩堝上部温度センサー、TS3・・・溶湯温度センサー
DESCRIPTION OF
Claims (19)
上下方向において所定の高さを有する有底容器形状をなす第1炉壁と、当該第1炉壁の内壁面に設けられて前記溶湯を保温可能とするヒーターとを有し、前記坩堝を当該坩堝の開口側外壁面が前記第1炉壁の上面から所定量だけ露出するように収納する溶湯保温装置と、
前記溶湯保温装置に着脱自在に載置可能なリング形状の第2炉壁を有し、前記溶湯保温装置に載置された状態においては、前記第2炉壁の内壁面が前記坩堝の開口側外壁面の外周に沿って圧接状態で支持することにより前記坩堝を固定する坩堝固定リングと、
前記坩堝固定リングに着脱自在に載置可能な第3炉壁を有し、当該第3炉壁の内径が前記坩堝の開口側端部の外径と同じかわずかに大きい内径を有する補助リングと、
前記補助リングに着脱自在に載置可能であって、中央部に所定の空間部を有する第4炉壁と、前記空間部に設けられて前記坩堝に投入された被溶解金属を直火で溶解するためのバーナーとを有する燃焼装置と、
をさらに備えることを特徴とする金属溶解炉。A metal melting furnace provided with a crucible for holding a molten metal in which the molten metal is charged and the molten metal in which the molten metal is dissolved is kept warm,
A first furnace wall having a bottomed container shape having a predetermined height in the vertical direction, and a heater provided on an inner wall surface of the first furnace wall to keep the molten metal warm, A molten metal heat retaining device for storing the crucible opening side outer wall surface so as to be exposed by a predetermined amount from the upper surface of the first furnace wall;
A ring-shaped second furnace wall that can be detachably mounted on the molten metal heat retaining device, and in a state of being mounted on the molten metal heat retaining device, the inner wall surface of the second furnace wall is the opening side of the crucible A crucible fixing ring for fixing the crucible by supporting it in a press-contact state along the outer periphery of the outer wall surface;
An auxiliary ring having a third furnace wall that can be detachably mounted on the crucible fixing ring, the inner diameter of the third furnace wall being the same as or slightly larger than the outer diameter of the opening side end of the crucible; ,
A fourth furnace wall that can be detachably mounted on the auxiliary ring and has a predetermined space in the center, and a metal to be melted that is provided in the space and placed in the crucible is melted by direct fire. A combustion device having a burner for
A metal melting furnace further comprising:
前記坩堝固定リングにおける第2炉壁の内壁面と前記坩堝の開口側外壁面との間には、所定の隙間が形成され、当該隙間には耐熱性部材でなる坩堝固定シールが前記坩堝の開口側外壁面を一周するように埋め込まれていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace according to claim 1,
A predetermined gap is formed between the inner wall surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the outer wall surface on the opening side of the crucible, and a crucible fixing seal made of a heat-resistant member is formed in the gap in the opening of the crucible. A metal melting furnace which is embedded so as to go around the side outer wall surface.
前記第2炉壁の内壁面は、前記隙間が当該第2炉壁の上面から下面に向かうにしたがって狭くなるような傾斜面となっていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace according to claim 2,
The metal melting furnace characterized in that the inner wall surface of the second furnace wall has an inclined surface such that the gap becomes narrower from the upper surface to the lower surface of the second furnace wall.
前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の下面と前記溶湯保温装置における前記第1炉壁の上面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の溶湯保温装置シールが敷設されており、当該溶湯保温装置シールは、前記第1炉壁の上面において当該上面の全周に渡って敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-3,
Between the lower surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the upper surface of the first furnace wall in the molten metal heat retaining device, a ring-shaped molten metal heat insulating device seal made of a heat-resistant member is laid, The molten metal heat-insulating device seal is laid on the upper surface of the first furnace wall over the entire circumference of the upper surface.
前記第1炉壁は、金属ケースに収納され、
前記第1炉壁を前記金属ケースに収納した状態としたときに、当該金属ケースの上端辺が前記第1炉壁の上面よりもわずかに突出することによる突出壁が形成され、
前記溶湯保温装置シールは、当該溶湯保温装置シールの外周が前記突出壁に沿うように前記第1炉壁の上面に敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace according to claim 4,
The first furnace wall is housed in a metal case;
When the first furnace wall is housed in the metal case, a projecting wall is formed by slightly projecting the upper end side of the metal case from the upper surface of the first furnace wall,
The metal melting furnace is characterized in that the molten metal heat insulating device seal is laid on the upper surface of the first furnace wall so that the outer periphery of the molten metal heat insulating device seal is along the protruding wall.
前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の上面と前記補助リングにおける前記第3炉壁の下面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の補助リングシールが敷設されており、当該補助リングシールは、前記第2炉壁の上面の全周に渡って敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-5,
Between the upper surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the lower surface of the third furnace wall in the auxiliary ring, a ring-shaped auxiliary ring seal made of a heat-resistant member is laid, and the auxiliary ring The metal melting furnace, wherein the seal is laid over the entire circumference of the upper surface of the second furnace wall.
前記坩堝固定リングにおける前記第2炉壁の上面と前記補助リングにおける前記第3炉壁の下面との間には、前記補助リングシールの外径と同等の内径を有する開口部が形成されたリング状の補助リングシール受け板が敷設されており、
前記補助リングシール受け板の前記開口部の縁部には、前記補助リングシールの敷設をガイドするための補助リングシールガイド壁が前記開口部の縁部に沿うように形成され、当該補助リングシールガイド壁は、前記補助リングシールの厚み寸法よりも低い高さを有し、
前記補助リングシールは、当該補助リングシールの外周が前記補助リングシールガイド壁の内周に沿うように前記坩堝固定リングにおける第2炉壁の上面に敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。The metal melting furnace according to claim 6,
A ring in which an opening having an inner diameter equivalent to the outer diameter of the auxiliary ring seal is formed between the upper surface of the second furnace wall in the crucible fixing ring and the lower surface of the third furnace wall in the auxiliary ring. Shaped auxiliary ring seal backing plate is laid,
An auxiliary ring seal guide wall for guiding the laying of the auxiliary ring seal is formed along the edge of the opening at the edge of the opening of the auxiliary ring seal receiving plate. The guide wall has a height lower than the thickness dimension of the auxiliary ring seal;
The metal melting furnace, wherein the auxiliary ring seal is laid on the upper surface of the second furnace wall of the crucible fixing ring so that the outer periphery of the auxiliary ring seal is along the inner periphery of the auxiliary ring seal guide wall .
前記補助リングにおける前記第3炉壁の上面と前記燃焼装置における前記第4炉壁の下面との間には、耐熱性部材でなるリング形状の燃焼装置シールが敷設されており、当該燃焼装置シールは、前記第3炉壁の上面の全周に渡って敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-7,
Between the upper surface of the third furnace wall in the auxiliary ring and the lower surface of the fourth furnace wall in the combustion device, a ring-shaped combustion device seal made of a heat-resistant member is laid, and the combustion device seal Is laid over the entire circumference of the upper surface of the third furnace wall.
前記補助リングにおける第3炉壁の上面と前記燃焼装置における前記第4炉壁の下面との間には、前記燃焼装置シールの外径と同等の内径を有する開口部が形成されたリング状の燃焼装置シール受け板が敷設されており、
前記燃焼装置シール受け板の前記開口部の縁部には、前記燃焼装置シールの敷設をガイドするための燃焼装置シールガイド壁が前記開口部の縁部に沿うように形成され、当該燃焼装置シールガイド壁は、前記燃焼装置シールの厚み寸法よりも低い高さを有し、
前記燃焼装置シールは、当該燃焼装置シールの外周が前記燃焼装置シールガイド壁の内周に沿うように前記第3炉壁の上面に敷設されていることを特徴とする金属溶解炉。The metal melting furnace according to claim 8,
Between the upper surface of the 3rd furnace wall in the said auxiliary ring, and the lower surface of the 4th furnace wall in the said combustion apparatus, the opening part which has an internal diameter equivalent to the outer diameter of the said combustion apparatus seal was formed. Combustion device seal backing plate is laid,
A combustion device seal guide wall for guiding the laying of the combustion device seal is formed along the edge of the opening at the edge of the opening of the combustion device seal receiving plate. The guide wall has a height lower than the thickness dimension of the combustion device seal;
The metal melting furnace, wherein the combustion device seal is laid on an upper surface of the third furnace wall so that an outer periphery of the combustion device seal is along an inner periphery of the combustion device seal guide wall.
前記坩堝の開口側外壁面の温度を検出する坩堝上部温度センサーを有することを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-9,
A metal melting furnace comprising a crucible upper temperature sensor for detecting the temperature of the opening-side outer wall surface of the crucible.
前記坩堝の底部外壁面の温度を検出する坩堝底部温度センサーを有することを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-10,
A metal melting furnace comprising a crucible bottom temperature sensor for detecting the temperature of the bottom outer wall surface of the crucible.
前記坩堝に保持されている溶湯の温度を検出する溶湯温度センサーを有することを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-11,
A metal melting furnace having a melt temperature sensor for detecting a temperature of a melt held in the crucible.
前記ヒーターは、電気ヒーターであることを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-12,
The metal melting furnace, wherein the heater is an electric heater.
前記燃焼装置及び前記補助リングのうちの少なくとも燃焼装置が取り外された状態で前記坩堝に保持されている溶湯に浸漬可能な不純物除去装置をさらに有することを特徴とする金属溶解炉。In the metal melting furnace in any one of Claims 1-13,
A metal melting furnace, further comprising an impurity removing device that can be immersed in the molten metal held in the crucible with at least the combustion device of the combustion device and the auxiliary ring removed.
前記不純物除去装置は、先端部に回転体を有し、当該回転体が前記溶湯の中で回転しながらマイクロバブル化した不活性ガスを発生する回転式の脱ガス装置であることを特徴とする金属溶解炉。The metal melting furnace according to claim 14,
The impurity removing apparatus is a rotary degassing apparatus that has a rotating body at a tip portion and generates an inert gas that is microbubbled while the rotating body rotates in the molten metal. Metal melting furnace.
前記被溶解金属を前記坩堝に投入する被溶解金属投入工程と、
前記燃焼装置のバーナーによって直火で前記被溶解金属を溶解させる溶解工程と、
前記坩堝に保持されている溶湯を前記ヒーターによって所定温度に保温した状態で保持する溶湯保温工程と、
を有することを特徴とする金属溶解炉における溶湯生成方法。A molten metal production method in a metal melting furnace using the metal melting furnace according to claim 1,
A molten metal charging step of charging the molten metal into the crucible;
A melting step of dissolving the metal to be melted by a direct fire by a burner of the combustion device;
A molten metal heat retaining step for retaining the molten metal held in the crucible at a predetermined temperature by the heater;
A method for producing molten metal in a metal melting furnace, comprising:
前記溶解工程には、前記バーナーによって直火で前記被溶解金属を溶解させながら前記ヒーターによって加熱する「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」が含まれ、
前記坩堝の所定部分の温度が第1設定温度に達したら、前記「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」に移行し、当該「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」において前記坩堝の所定部分の温度が前記第1設定温度よりも高い第2設定温度に達すると、当該「バーナー・ヒーター併用の溶解・加熱工程」から前記溶湯保温工程に移行することを特徴とする金属溶解炉における溶湯生成方法。In the molten metal production | generation method in the metal melting furnace of Claim 16,
The melting step includes a “dissolving / heating step with a burner / heater” that is heated by the heater while dissolving the metal to be dissolved by an open flame with the burner,
When the temperature of the predetermined part of the crucible reaches the first set temperature, the process proceeds to the “melting / heating process using a burner / heater together”, and the predetermined part of the crucible in the “melting / heating process using the burner / heater together”. When the temperature reaches a second set temperature higher than the first set temperature, the molten metal generation in the metal melting furnace is shifted from the “melting / heating process using both a burner and a heater” to the molten metal heat retaining process. Method.
前記溶湯に含まれる不純物を除去する不純物除去工程をさらに有することを特徴とする金属溶解炉における溶湯生成方法。In the molten metal production | generation method in the metal melting furnace of Claim 16 or 17,
The method for producing a molten metal in a metal melting furnace further comprising an impurity removing step of removing impurities contained in the molten metal.
前記溶湯保温装置に前記坩堝固定リングを載置した状態の坩堝固定リング付き溶湯保温装置をn(nは2以上の整数)台準備するとともに、前記補助リング及び燃焼装置をそれぞれ1台ずつ準備して、
前記n台の坩堝固定リング付き溶湯保温装置を第1〜第nの坩堝固定リング付き溶湯保温装置としたとき、
前記第1〜第nの坩堝固定リング付きの溶湯保温装置のうちの第1の坩堝固定リング付き溶湯保温装置に前記補助助リング及び燃焼装置を載置して、当該第1の坩堝固定リング付き溶湯保温装置において前記被溶解金属投入工程と、前記溶解工程と、前記溶湯保温工程とを行い、これを第nの坩堝固定リング付き溶湯保温装置まで順番に行うことを特徴とする金属溶解炉における溶湯生成方法。In the molten metal production | generation method in any one of Claims 16-18,
In addition to preparing n (n is an integer of 2 or more) molten metal heat retaining devices with crucible fixing rings in a state where the crucible fixing ring is placed on the molten metal heat retaining device, one auxiliary ring and one combustion device are prepared. And
When the molten metal heat retaining device with the n crucible fixing rings is the first to nth molten metal heat retaining devices with the crucible fixing ring,
Of the first to nth crucible fixing rings, the auxiliary auxiliary ring and the combustion device are placed on the first crucible fixing ring and the first crucible fixing ring. In the metal melting furnace characterized by performing the molten metal charging step, the melting step, and the molten metal warming step in the molten metal heat retaining device, and sequentially performing the molten metal warming device with the nth crucible fixing ring. Melt generation method.
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