KR20080017398A

KR20080017398A - 도가니식 연속 용해로

Info

Publication number: KR20080017398A
Application number: KR1020077030402A
Authority: KR
Inventors: 다미오 오카다; 다다오 사사키; 가츠유키 시라카와; 료우이치 기시다; 신노스케 다케우치
Original assignee: 니혼 루 쯔보 가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2008-02-26
Also published as: JPWO2006132309A1; US7858022B2; WO2006132309A1; US20090130619A1; KR101287935B1; CN100582626C; CN101194139A

Abstract

본 발명은 피용해재의 용해량을 용이하게 제어할 수 있는 도가니식 연속 용해로를 제공하는 것을 목적으로 한다. 피용해재(a)를 수용하고, 상부에 배기구(34)가 형성된 예열 타워(31), 예열 타워(31)의 하방으로 설치되고, 예열 타워(31)로부터 피용해재(a)의 공급을 제공받는 용해용 도가니(71)를 구비하는 용해용 도가니로(11) 및 용해용 도가니(71)를 가열하는 가열 버너(3)를 포함하고, 용해용 도가니로(71)는 가열 버너(3)의 연소가스를 예열 타워(31) 내부로 유도하는 도입부를 구비하고, 용해용 도가니(71)는 피용해재(a)의 용탕(b)을 배출하는 용탕 배출구(74)를 측벽에 구비하는 도가니식 연속 용해로(1)로서, 가열 버너(3)보다 상방에 배치되어 피용해재(a)를 예열하는 예열 버너(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도가니식, 연속용해로, 예열타워, 도가니, 가열버너, 피용해제, 예열버너

Description

도가니식 연속 용해로{CRUCIBLE TYPE CONTINUOUS MELTING FURNACE}

본 발명은 알루미늄, 동, 아연 등의 비철금속 용해용의 도가니식 연속 용해로에 관한 것이다.

종래의 용해용 도가니로에 의한 비철금속 용해로는 원통형으로 형성된 로(furnace) 내에 1개의 용해용 도가니를 배치하고, 그 용해용 도가니를 가열 버너에 의해 가열하는 「배치(batch)형」의 것이 주류이었지만, 본 출원인은 「연속 용해형」의 용해 유지로를 제안하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

도 8에 나타낸 바와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 연속 용해형의 용해 유지로는 피용해재(a)의 예열 타워(100), 예열 타워(100)의 바로 아래에 설치된 용해용 도가니로(101) 및 용해용 도가니로(101)에 나란히 설치된 유지용 도가니로(102)를 포함한다. 상기 예열 타워(100)는 용해용 도가니로(101)에 설치되는 레일(109) 위를 이동할 수 있는 구성으로 이루어진다. 용해용 도가니로(101)는 용해용 도가니(104) 및 가열 버너(105)를 포함하고, 유지용 도가니로(102)는 유지용 도가니(107) 및 유지용 버너(105A)를 포함한다.

연속 용해형의 용해 유지로(120)의 통상 운전시, 가열 버너(105)로부터 용해용 도가니실(103) 내로 공급된 연소가스는 용해용 도가니(104)를 가열하고, 예열 타워(100) 내로 유입되어 고형의 피용해재(a)와 접촉함으로써 피용해재(a)를 예열한 후, 배기구(100A)로부터 배출된다. 용해용 도가니(104)의 가열에 의해 생성된 용탕(b)은 유지용 도가니로(102)의 유지용 도가니(107)로 공급된다.

한편, 유지용 버너(105A)로부터 유지용 도가니실(106) 내로 공급된 연소가스는 유지용 도가니(107)를 가열해서 용탕(b)을 보온하고, 용해용 도가니실(103) 내로 유입되어 가열 버너(105)의 연소가스와 합류함으로써 피용해재(a)의 예열원으로서 이용된다.

특허문헌 1: 일본 공개특허 제2000-130948호 공보

이러한 연속 용해형의 용해 유지로(120)에 있어서, 피용해재(a)의 용해량을 증대시키기 위해서는 가열 버너(105)의 연소량을 증대하는 방법이나, 유지용 버너(105A)의 연소량을 증대하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나 가열 버너(105)의 연소량을 증대시키면, 용해용 도가니(104)가 국부적으로 과열되거나, 용해용 도가니(104) 상하방향의 온도차가 커지게 되어 용해용 도가니(104)가 파손되거나 손상되는 원인으로 된다. 한편, 유지용 버너(105A)의 연소량은 피용해재(a)의 종류나 용탕의 유지량, 주조 온도, 주조 빈도 등의 작업 조건에 따라 제어되어야만 하기 때문에, 유지용 버너(105A)의 연소량의 조정가능한 범위는 자연히 한정되게 된다. 이러한 이유로부터, 종래의 용해로에 있어서는, 가열 버너(105) 및 유지용 버너(105A)를 제어하여 피용해재(a)의 용해량을 제어하는 것은 곤란했다.

따라서, 본 발명은 피용해재의 용해량을 용이하게 제어할 수 있는 도가니식 연속 용해로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 피용해재를 수용하고, 상부에 배기구가 형성된 예열 타워, 상기 예열 타워의 하방으로 설치되고, 상기 예열 타워로부터 피용해재의 공급을 제공받는 용해용 도가니를 구비한 용해용 도가니로 및 상기 용해용 도가니를 가열하는 가열 버너를 포함하고, 상기 용해용 도가니로는 상기 가열 버너의 연소가스를 상기 예열 타워 내부로 도입하는 도입부를 구비하고, 상기 용해용 도가니는 피용해재의 용탕을 배출하는 용탕 배출구를 측벽에 구비하는 도가니식 연속 용해로로서, 상기 가열 버너보다 상방에 배치되고, 상기 피용해재를 예열하는 예열 버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 도가니식 연속 용해로에 의해 달성된다.

이러한 도가니식 연속 용해로에 있어서, 상기 예열 버너는 상기 용해용 도가니로의 내부에서 상기 용해용 도가니의 상기 용탕 배출구보다 상방으로 연소가스를 분사하도록 배치되는 것이 바람직하다.

또는 상기 예열 버너는 상기 예열 타워에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도가니식 연속 용해로는 상기 용해용 도가니의 내부에 배치된 아이언 포트(鐵鍋: iron pot)를 더 포함하고, 상기 아이언 포트는 용탕이 유출되는 용탕 유출공을 구비하며, 상기 용해용 도가니와의 사이에 간격을 갖도록 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아이언 포트는 비중이 큰 금속을 저장하는 저장부를 최저부에 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도입부는 유입되는 연소가스를 하방을 향해 안내하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 용해용 도가니로의 로 덮개 하면에 상기 용해용 도가니의 내부를 향해서 돌출하는 가이드부를 구비함으로써 상기 도입부를 상기 용해용 도가니와 상기 가이드부의 간격에 의해 구성할 수 있다.

또는 상기 용해용 도가니로의 로 덮개 하면과 상기 용해용 도가니의 상단 사이에 개재되는 원통형의 도가니 조인트부를 더 구비하는 함으로써, 상기 도입부를 상기 도가니 조인트부에 형성된 복수의 구멍에 의해 구성할 수 있다.

또한, 상기 도입부를 상기 용해용 도가니의 측벽에서의 상기 용탕 배출구보다 상방에 형성된 복수의 구멍에 의해 구성할 수 있다.

또한, 도가니식 연속 용해로는 상기 용탕 배출구에 연결된 이송부를 더 포함하고, 상기 이송부는 열전도성이 양호한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 도가니식 연속 용해로에 있어서, 상기 용해용 도가니는 흑연도가니인 것이 바람직하다.

상기한 도가니식 연속 용해로는 상기 용해용 도가니로에 나란하게 설치된 유지용 도가니로를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 유지용 도가니로는 상기 용탕 배출구로부터 배출된 용탕을 유지하는 유지용 도가니 및 상기 유지용 도가니에 유지된 용탕을 보온하는 유지용 버너를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 용해용 도가니로와 상기 유지용 도가니로는 연통부를 통해 연통되고, 상기 유지용 버너의 연소가스가 상기 용해용 도가니로로 유입되도록 구성되는 것이 바람직하다.

[발명의 효과]

본 발명의 도가니식 연속 용해로에 따르면, 피용해재의 용해량을 용이하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도.

도 2는 도가니 조인트부의 측면단면도.

도 3은 도가니 조인트부의 다른 실시예의 측면도.

도 4는 다른 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도.

도 5는 또 다른 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도.

도 6은 또 다른 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 연속형 용해 유지로의 개략적인 구성도.

도 8은 종래 연속 용해형의 용해 유지로의 정단면도.

도 9는 종래 직화분식 집중 용해로의 정단면도.

도 10은 또 다른 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도.

도 11은 또 다른 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 요부를 나타내는 종단면도.

*부호의 설명*

a: 피용해재 b: 용탕

1: 도가니식 연속 용해로 2: 연속형 용해 유지로

3: 가열 버너 4: 예열 버너

5: 유지용 버너 11: 용해용 도가니로

12: 용해용 도가니실 14: 로 덮개

15: 가이드부 31: 예열 타워

33: 개폐 덮개 34: 배기구

51: 유지용 도가니로 52: 유지용 도가니실

70: 원통부재 71: 용해용 도가니

73: 도가니 조인트부 76: 유지용 도가니

81: 연통부

이하 본 발명의 실태 형태에 대하여 첨부 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 도가니식 연속 용해로의 개략적인 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 도가니식 연속 용해로(1)는 피용해재(a)를 수용하는 예열 타워(31) 및 예열 타워(31)의 하방에 설치되는 용해용 도가니로(11)를 포함한다.

원통형의 예열 타워(31)는 배기구(34)가 형성된 개폐 덮개(33)를 상부에 구비한다. 개폐 덮개(33)에는 배기구(34)를 통과하는 연소가스의 온도를 감지하는 열전대(35)가 장착된다. 개폐 덮개(33)의 개폐는 구동장치를 포함하는 자동개폐기구 (미도시)에 의해 행해질 수 있다. 또한, 예열 타워(31)는 하부에 지지 이동체(36)가 장착되고, 용해용 도가니로(11)에 설치된 레일(39) 위를 이동할 수 있게 구성된다.

피용해재(a)로서는 알루미늄, 아연, 동합금, 납 등의 비철금속 잉곳(ingot) 이외, 리턴재(recycled materials), 금속 칩(metal chip), 빈깡통, 샤시 등의 스크랩(scrap)재나 이들을 가압가공해서 용적 축소화한 것 및 철, 납, 고무, 플라스틱 등의 부품류가 부착된 비금속재 등을 예로 들 수 있다.

용해용 도가니로(11)는 용해용 도가니실(12)을 구비하고, 상부는 로 덮개(14)에 의해 구성된다. 용해용 도가니실(12)은 경량 단열재로 형성된 원통형의 공간으로 이루어지고, 로 덮개(14)의 개구부를 통해 예열 타워(31)의 내부와 연통된다. 용해용 도가니실(12)의 상부에는 용해용 도가니로(11)의 내벽면을 절결하여 이루어지는 환형의 요부(16)가 구비된다. 또한, 용해용 도가니로(11)는 도가니대(72)에 탑재된 용해용 도가니(71) 및 측벽에 각각 장착되는 가열 버너(3)와 예열 버너(4)를 구비한다.

본 실시예에서 용해용 도가니(71)는 내구성이나 내산화성, 내열성 등이 뛰어난 흑연도가니이며, 피용해재(a)의 용탕(b)을 배출하는 용탕 배출구(74)를 구비한다. 용해용 도가니(71)의 구경은 예열 타워(31) 및 로 덮개(14)의 개구부의 내경보 다 크게 형성된다. 용해용 도가니(71)의 재질에 있어서, 피용해재(a)가 융점이 낮은 아연 등일 경우, 열전도성, 내열성, 강도 및 비용면에서 뛰어난 철이나 주철 등으로 이루어질 수 있다. 용탕 배출구(74)로부터 배출된 용탕(b)은 그 용탕 배출구(74)에 연결된 이송부(75)를 통해 외부로 연속적으로 공급될 수 있다. 이송부(75)는 열전도성이 양호한 재질로 형성되고, 철, 주철, 스테인레스 등의 금속제인 것이 바람직하고, 기타 흑연도가니와 같은 내화재료, 알루미나나 탄화규소 등의 내화 세라믹스재 등으로 형성될 수도 있다. 또한, 이송부(75)에 세라믹질의 코팅제를 도포할 수도 있다.

가열 버너(3)는 연소가스가 도가니대(crucible base)(72)의 주위를 선회하도록 용해용 도가니로(11)의 측벽 하부에 설치된다. 한편, 예열 버너(4)는 연소가스가 용해용 도가니(71)에 있어서의 용탕 배출구(74)보다 상방으로 분사되어 용해용 도가니(71) 주위를 선회하도록 용해용 도가니로(11)의 측벽 상부에 설치된다. 본 실시예에 있어서, 예열 버너(4)가 용해용 도가니(71)의 외벽면과 근접해서 용해용 도가니실(12)의 내압이 과도하게 상승하지 않도록 예열 버너(4)는 용해용 도가니실(12)의 요부(16)에 설치된다.

또한, 로 덮개(14)의 하면과 용해용 도가니(71)의 상단 사이에는, 쿠션재 및 내열성 접착제(모두 미도시)를 통해 내화물로 이루어지는 원통형의 도가니 조인트부(73)가 개재되고, 양자 간은 밀봉된다. 도가니 조인트부(73)의 측벽에는 연소가스의 통기공(73a)이 형성된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 통기공(73a)은 용해용 도가니(71)로 유입되 는 연소가스가 하방을 향해서 안내되도록 복수의 경사 구멍으로 이루어진다. 통기공(73a)은 피용해재(a)가 국부적으로 과열되어서 산화되지 않도록 하고, 또한 잘잘한 피용해재(a)가 용해용 도가니(71)의 외부로 넘쳐 떨어지지 않도록 지름이 작은 것을 다수 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 통기공(73a)은 피용해재(a) 상하방향의 온도차를 해소하기 위해서 도가니 조인트부(73)의 축방향으로 분산되게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 통기공(73a)은 연소가스가 용해용 도가니(71) 내에 구석구석까지 유입되도록 도가니 조인트부(73)의 원주방향으로 분산되게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 통기공(73a)은 경사 구멍의 대신에 수평구멍이나 수평구멍과 경사 구멍을 조합하여 배치한 것일 수 있고, 구멍의 지름이나 개수는 용도에 따라 변경가능하다. 예를 들면, 도가니 조인트부(73)의 상부에는 경사 구멍을 형성하고, 하부에는 수평구멍을 형성할 수 있다. 이에 따라 피용해재(a)를 효율적으로 예열할 수 있고, 용탕(b)의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 통기공(73a)의 형상은 원형에 한정되지 않고, 각형 등으로 이루어질 수 있다. 통기공(73a)의 형성 방법도 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이 원통부재(70)의 일단에 각형의 홈(79)을 복수 형성하고, 이 원통부재(70)를 적층함으로써 통기공(73a)을 구비하는 도가니 조인트부(73)를 구성할 수 있다.

도가니 조인트부(73)의 재질은 흑연도가니와 같은 재질이나, 내산화성이나 내마모성이 뛰어난 탄화규소(SiC), 질화규소(Si₃N₄), 사이알론(Si₃N₄-Ａl₂O₃ 고용체) 및 용융 석영 등의 소성체 또는 소결체, 또한 경제성 면으로부터는 알루미나-실리 카(Ａl₂O₃-ＳiＯ₂)계 내화물의 적용이 가능하고, 피용해재(a)의 종류나 조작 작업 조건 등에 따라 선택할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관한 도가니식 연속 용해로(1)는 다음과 같이 동작한다.

본 발명에 관한 도가니식 연속 용해로(1)에 의해 피용해재(a)를 용해할 경우, 먼저 용해용 도가니로(11)의 상방이 해방되도록 예열 타워(31)를 이동시키고, 용해용 도가니(71) 내로 피용해재(a)를 공급한 후, 예열 타워(31)를 용해용 도가니로(11)의 상방으로 되돌려 설치한다. 다음으로, 개폐 덮개(33)를 개방하고, 소정 양의 피용해재(a)를 예열 타워(31)에 공급한 후, 가열 버너(3)를 작동시켜서 피용해재(a)의 용해를 시작한다.

가열 버너(3)의 작동에 의해 분사된 연소가스는 용해용 도가니(71)의 하부를 가열하고, 내부의 피용해재(a)를 용해해서 용탕(b)으로 한다. 용해용 도가니(71)는 열전도성의 양호한 흑연도가니나 철제 용기 등이기 때문에, 피용해재(a)를 용이하게 용해할 수 있다. 분사된 연소가스는 용해용 도가니실(12)을 선회 상승한 후, 통기공(73a)을 통과하고, 용해용 도가니(71) 및 예열 타워(31)의 내부를 경유해서 배기구(34)로부터 로 외부로 배출된다. 이 동안, 연소가스는 피용해재(a)의 용해를 쉽게 하기 위해서 용탕(b)에 침지되기 전의 피용해재(a)를 예열한다. 가열 버너(3)의 연소량은 피용해재(a)의 용해량에 따라 조절된다. 예를 들면, 피용해재(a)의 용해량을 증대시키고자 할 경우에는, 가열 버너(3)의 연소량을 증대시킨다. 이때, 가 열 버너(3)의 연소량이 급격하게 증대되면, 용해용 도가니(71)에서 상하 방향의 온도차가 발생하여 용해용 도가니(71)의 손상 원인이 되기 때문에, 이을 방지하기 위하여 상방에 있는 예열 버너(4)의 연소량도 병행해서 조절된다.

예열 버너(4)의 작동에 의해 분사된 연소가스는 용해용 도가니(71)의 상부를 가열해서 용해용 도가니(71) 상하방의 온도차를 해소한다. 또한, 이 연소가스는 가열 버너(3)로부터의 연소가스와 합류하고, 피용해재(a)를 예열한다. 예열 버너(4)의 연소량은 피용해재(a)가 용탕(b)의 용탕면보다 상방에서 용해하지 않고, 또한 피용해재(a)의 급격한 산화가 진행하지 않는 정도로 제어되는 것이 바람직하다.

가열 버너(3) 및 예열 버너(4)로부터의 연소가스가 통기공(73a)을 통과할 때, 경사를 따라 용해용 도가니(71) 내의 하방으로 안내되기 때문에, 용탕면 부근의 피용해재(a)도 효율적으로 예열될 수 있다. 또한, 연소가스가 스무스하게 흐르도록 통기공(73a)이 원주방향 및 상하 방향으로도 복수 형성되기 때문에, 예열 타워(31) 및 용해용 도가니(71) 내의 피용해재(a) 중 용탕면에서 상방 부분을 폭넓게 균일하게 예열할 수 있고, 또한 용해용 도가니실(12) 내의 압력이 과도하게 상승하지 않는다.

한편, 용해된 용탕(b)은 용해용 도가니(71)의 피용해재(a)가 용해됨에 따라서, 용탕 배출구(74)로부터 연속적으로 배출되고, 이송부(75)를 통해 도면에 나타내지 않은 유지용 도가니로나 벽돌식 유지로, 반송 래이들(ladle) 등으로 공급된다. 이때, 이송부(75)를 통과하는 용탕(b)은 이송부(75)에 의해 보온된다. 이와 같이 용탕(b)이 연속적으로 배출되기 때문에, 용해용 도가니(71) 내의 용탕면의 높이 는 일정하게 유지된다. 또한, 가열 버너(3)로부터 분사된 연소가스 에너지의 대부분은 피용해재(a)의 용해로 소비되고, 용탕(b)의 온도 상승에는 거의 소비되지 않기 때문에, 용탕(b)의 온도는 피용해재(a)의 융점보다 약간 위의 저온도로 유지될 수 있고, 산화물의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이송부(75)는 열전도성이 양호한 재질이기 때문에, 이송부(75) 상에 있는 용탕(b)을 용이하게 보온할 수 있다.

피용해재(a)의 용해가 진행됨에 따라서, 예열 타워(31) 내의 피용해재(a)는 서서히 하강해 가고, 용해용 도가니(71) 내의 용탕(b)으로 침지된다. 이와 같이 예열 타워(31) 내에 있어서의 피용해재(a)의 양이 서서히 감소하면, 연소가스 에너지는 예열로 인해 소비되지 않기 때문에, 예열 타워(31) 내에 있어서의 연소가스의 온도는 상승한다. 연소가스의 온도가 설정 범위(예를 들면, 500℃)를 초과할 경우, 열전대(35)는 이를 감지하여 피용해재(a)의 투입을 지시하고, 도면에 나타나 있지 않은 자동개폐기구가 개폐 덮개(33)를 개방함과 동시에, 가열 버너(3) 및 예열 버너(4)를 정지시킨다. 이후 예열 타워(31)의 개구부로부터 피용해재(a)를 자동 투입하고, 투입이 완료하면 개폐 덮개(33)를 닫고, 가열 버너(3) 및 예열 버너(4)는 다시 작동한다.

상기와 같은 도가니식 연속 용해로(1)에서는 가열 버너(3) 및 예열 버너(4)의 연소량을 제어함으로써 피용해재(a)의 용해량을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 이에 따라 용해용 도가니(71) 상하방의 온도차가 해소되기 때문에, 손상을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 2개의 버너를 제어함으로써 종래와 같은 유지용 버너로부터의 연소가스의 공급이 없더라도 다량의 용해가 가능해 진다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명의 구체적인 양태는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시예에 있어서 예열 버너(4)는 용해용 도가니로(11)에 장착되지만, 공급된 피용해재(a)가 효율적으로 예열되는 것이라면, 특별히 설치 위치를 한정하는 것은 아니다. 일례로서, 도 4에 나타낸 바와 같이 예열 타워(31)에 장착하는 구성으로도 할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 연소가스가 피용해재(a)를 향해서 직접 분사되기 때문에, 피용해재(a)를 효율적으로 예열할 수 있고, 용해량을 용이하게 제어할 수 있다. 이 경우, 예열 타워(31) 내부를 상승해 가는 연소가스를 효율적으로 이용하기 위하여 예열 버너(4)는 예열 타워(31)의 하부에 장착되는 것이 바람직하다.

도가니식 연속 용해로(1)에서 예열 버너(4)가 예열 타워(31)에 장착될 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이 용해용 도가니(71)의 내부에 배치된 아이언 포트(iron pot)(61)를 포함하는 구성으로 할 수도 있다. 아이언 포트(61)는 용해용 도가니(71)와의 사이에 간격을 구비하도록 배치되고, 용탕이 유출되는 용탕 유출공(63)이 복수 형성되고, 상단부에는 주연부로부터 외측으로 연장하는 플랜지(62)가 설치된다. 용해용 도가니(71)와 아이언 포트(61)의 간격은 용해용 도가니(71)의 내주면 전체에 걸쳐 존재하는 것이 바람직하다. 아이언 포트(61)의 내측에는 그 아이언 포트(61)의 내주면을 따라서 철망(66)이 배치된다. 또한, 용해용 도가니로(11)의 측벽의 내주면에는 내측으로 연장하여 아이언 포트(61)를 지지하는 지지부(64)가 설치되고, 지지부(64)에는 연소가스가 통과하는 가스통과공(67)이 형성된다. 또한, 지지부(64)는 단면이 コ자형의 결합부(65)를 구비하고, 이 결합부(65)에 플랜 지(62)가 결합함으로써 아이언 포트(61)가 지지된다. 이와 같은 구성에 의하면, 예열 타워(31) 내로 공급되는 피용해재(a)는 아이너 포트(61)로 낙하하고, 아이언 포트(61) 내에서 용해된다. 용해된 피용해재(a)는 용탕(b)이 되고, 용탕 유출공(63)으로부터 아이언 포트(61)의 외부로 유출되고, 용탕 배출구(74)로부터 배출된다. 이때, 아이언 포트(61)는 용해용 도가니(71)의 내주면과의 사이에 간격을 구비하도록 용해용 도가니(71)의 내부에 배치되기 때문에, 공급된 피용해재(a)는 용해용 도가니(71)로 직접 낙하하지 않고, 아이언 포트(61)로 낙하한다. 이에 따라 용해용 도가니(71)로 낙하의 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있고, 용해용 도가니(71)의 손상을 방지할 수 있다. 특히, 피용해재(a)의 공급량이 증가한 경우나, 피용해재(a)가 대형화된 경우에는, 낙하의 충격이 커지기 때문에 효과적이다. 또한, 아이언 포트(61)의 내측에 철망(66)이 배치되기 때문에, 피용해재(a)에 포함되는 금속 중 용융하지 않는 금속을 철망(66)에 의해 용탕(b)으로부터 용이하게 회수할 수 있다.

또한, 도 11에 나타낸 바와 같이 아이언 포트(61)의 최저부에 저장부(68)가 구성되도록 용탕 유출공(63)을 아이언 포트(61)의 바닥 근방에는 형성하지 않고, 용탕(b)의 액면 근방에 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 저장부(68)에 비중이 큰 금속이 저장되기 때문에, 용탕(b)에 포함되는 금속의 성분을 비중의 차이를 이용해서 용이하게 분리할 수 있다. 예를 들면, 납의 휠밸런서가 부착된 알루미늄 휠을 피용해재(a)로서 용융할 경우 등과 같이, 납 및 알루미늄이 용탕(b)에 포함될 경우, 납은 비중이 크기 때문에 용융했을 때에 저장부(68)에 침전되고, 용탕(b)의 액면 근방에 형성된 용탕 유출공(63)으로부터 유출하지 않지만, 알루미늄은 납보다 비중이 낮기 때문에 납보다 위쪽에서 용융되어 용탕 유출공(63)으로부터 유출된다. 이와 같이 납을 저장부(68)에 저장하는 한편, 알루미늄을 아이언 포트(61)의 외부로 유출시킴으로써 납과 알루미늄을 분리할 수 있다. 유사하게, 철, 스테인레스 및 아연 등도 각각 비중의 차이를 이용해서 분리할 수 있다.

또한, 도가니식 연속 용해로(1)는 도 5에 나타낸 바와 같이 예열 버너(4)가 용해용 도가니로(11)와 예열 타워(31) 모두에 장착되는 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 2개의 예열 버너(4)로부터의 연소가스에 의해 피용해재(a)의 예열온도나 예열범위를 확대할 수 있기 때문에, 각각의 연소량을 개별적으로 제어함으로써 용해량을 용이하게 제어할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 로 덮개(14)의 하면과 용해용 도가니(71) 사이에 도가니 조인트부(73)가 설치되는 구성이었지만, 연소가스가 용해용 도가니(71) 내의 하방을 향해서 스무스하게 흐르도록 하는 구성이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이 로 덮개(14)의 하면에 용해용 도가니(71)의 안쪽을 향해서 돌출하도록 형성된 가이드부(15)를 형성하고, 이 가이드부(15)와 용해용 도가니(71) 사이에 있는 도입부를 연소가스가 통과하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성에 따르면, 가이드부(15)를 따라 연소가스가 용해용 도가니(71) 내의 하방으로 흐르기 때문에, 용탕면 부근의 피용해재(a)를 효율적으로 예열할 수 있다.

또한, 연소가스의 도입부로 되는 통기공(73a)을 용해용 도가니(71)의 측벽에 형성하고, 용해용 도가니(71)의 상단을 로 덮개(14)의 하면에 접촉시킨 구성으로 할 수도 있다. 이러한 구성에 따르면, 통기공(73a)과 용해용 도가니(71)가 일체로 이루어지기 때문에, 연소가스를 통기공(73a)으로 확실하게 통과시킬 수 있다. 이 경우, 용탕(b)이 용해용 도가니(71)의 외부로 넘쳐 떨어지는 것을 방지하기 위해서, 통기공(73a)은 용해용 도가니(71)의 측벽에 형성된 용탕 배출구(74)보다 상방에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 용해용 도가니(71)가 철제인 경우, 표면에 알루마이트 코팅을 할 수도 있다.

또한, 용해용 도가니(71)에 있어서의 용탕 배출구(74)의 높이는 적절히 변경될 수 있다.

또한, 본 실시예는 피용해재(a)의 용탕(b)을 연속적으로 공급가능한 연속 용해로의 일 예이지만, 본 발명에 관한 도가니식 연속 용해로(1)는 도 7에 나타낸 바와 같이 연속형 용해 유지로(2)로서도 실시가능하다. 연속형 용해 유지로(2)는 도가니식 연속 용해로(1), 유지용 도가니로(51) 및 연통부(81)를 구비한다.

유지용 도가니로(51)는 도가니식 연속 용해로(1)의 용해용 도가니로(11)에 나란히 설치되고, 유지용 도가니실(52)을 구비하며, 상부가 가압 덮개(54)에 의해 구성된다. 또한, 유지용 도가니로(51)는 도가니대(77)에 탑재된 유지용 도가니(76) 및 측벽에 장착되는 유지용 버너(5)를 포함한다. 유지용 도가니(76)는 예를 들면 흑연도가니이며, 용도에 따라 철이나 주철 등으로 할 수도 있다.

유지용 도가니실(52)은 경량 단열재로 형성된 원통형의 공간으로 이루어지 고, 연통부(81)의 내부를 통해 용해용 도가니실(12)에 연통된다.

연통부(81)는 용해용 도가니로(11)와 유지용 도가니로(51) 사이에 형성되고, 이송부(75)를 덮도록 구성된다.

상기와 같은 구성에 의해 연속형 용해 유지로(2)는 다음과 같이 작동한다.

도가니식 연속 용해로(1)에 관한 동작은 상기와 동일하기 때문에 생략한다.

도가니식 연속 용해로(1)에서 용해된 용탕(b)은 용해용 도가니(71)의 배출구(74)로부터 배출 후, 이송부(75)를 통해 유지용 도가니(76)로 공급된다.

유지용 버너(5)로부터 분사된 연소가스는 유지용 도가니실(52) 내를 선회 상승하면서 유지용 도가니(76)를 가열하고, 내부의 용탕(b)을 보온하면서 연통부(81) 내부를 통과하여 용해용 도가니실(12)로 유입된다. 용해용 도가니(71) 내로 유입된 연소가스는 가열 버너(3) 및 예열 버너(4)로부터의 연소가스와 합류한다. 그 후 연소가스는 용해용 도가니(71) 내를 상승해서 예열 타워(31) 내로 유입되고, 배기구(34)로부터 로 외부로 배출된다. 그동안, 피용해재(a)를 예열한다. 유지용 버너(5)의 연소량은 피용해재(a)의 종류나 용탕(b)의 유지량이나 유지 온도에 따라 조절된다.

이러한 구성에 따르면, 유지용 버너(5)로부터의 연소가스가 가해지기 때문에, 각 버너를 개별적으로 제어함으로써 용해량을 용이하게 제어할 수 있다.

이 실시예에 있어서, 유지용 도가니로(51)는 고정식이지만, 이동식으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 용해량이나 유지량에 따라 유지용 도가니로(51)의 크기를 변경할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 7에 나타낸 연속형 용해 유지로(2)(실시예), 도 8에 나타낸 종래의 연속 용해형의 용해 유지로(120)(비교예 1 및 2) 및 도 9에 나타낸 직화분식(direct-heating) 집중 용해로(210)(비교예 3)에 의해 다이캐스트 합금 ADC12를 용해했다.

실시예 및 비교예 1과 2는 동일 사이즈이고, 예열 타워(31, 100)는 550mm (내경)×1000mm(높이), 용해용 도가니(71, 104)는 718mm (구경)×520mm(높이) 및 유지용 도가니(76, 107)는 855mm(구경)×45mm(높이)의 것을 사용했다.

용해용 도가니(71)의 상단에는 718mm(내경)×60mm(높이)의 도가니 조인트부(73)가 설치된다. 도가니 조인트부(73)의 통기공(73a)은 용탕면에 대하여 30° 경사진 지름 30mm의 구멍이고, 도가니 조인트부(73)의 원주 방향에 16개 또는 8개 형성되며, 이는 높이 방향으로 교대로 5단씩 형성되며, 합계 120개의 구멍이 형성된다.

비교예 3의 직화분식 집중 용해로(210)는 예열 타워(200) 및 예열 타워(200)의 하방으로 설치되는 용해로(201)를 구비하고, 용해로(201)는 용해실(202) 및 저탕실(storage chamber)(203)로 이루어지며, 2개의 가열 버너(205, 205A)와 승온 버너(206)를 구비한다.

직화분식 집중 용해로(210)의 작동시, 예열 타워(200)에 투입된 피용해재(a)는 그 하방의 용해실(202) 내에서 2개의 가열 버너(205, 205A)로부터의 연소가스에 의해 용해되고, 저탕실(203) 내로 공급된다. 저탕실(203) 내로 공급된 용탕(b)은 승온 버너(206)로부터의 연소가스에 의해 소정의 온도까지 가열되고, 래이들 등으로부터 퍼내어진다.

실시예와 비교예로부터 버너의 연소량과 용해량의 관계에 대해서 비교했다. 표 1은 실시예 및 비교예에 있어서의 각 버너의 연소량 및 각 로의 용해량을 나타낸 것이다.

먼저, 실시예 및 비교예 1에 있어서, 각 버너의 연소량을 표 1에 나타낸 바와 같이 설정하여 용해했다. 그 결과, 표 1로부터 분명히 나타나 있는 바와 같이, 실시예 및 비교예 1의 용해량은 각각 1t/h 및 300kg/h로서, 실시예에서는 비교예 1에 비해서 용해량을 증대시킬 수 있었다.

다음으로, 비교예 2에 있어서, 실시예와 동일한 용해량을 얻는 것을 목적으로서, 표 1에 나타낸 바와 같이 버너의 합계 연소량을 실시예와 같이 설정하여 용해했다. 그 결과, 용해 중에 용해용 도가니(104)가 손상되고, 비교예 2에서는 실시예와 같은 용해량을 얻을 수 없었다.

다음으로, 비교예 3에 있어서, 용해량을 실시 예와 같이 1t/h로 설정하고, 용해했다. 이때, 유지용 도가니(76) 및 저탕실(203)에 있어서의 용탕(b)의 저탕 온도도 동일하게 하고, 700℃로 유지했다. 그 결과, 표 1로부터 분명히 나타나 있는 바와 같이, 비교예 3은 실시예에 비해서 전체 연소량이 커졌다.

[표 1]

	연소량(만 Kcal/h)				용해량 (t/h)
	가열 버너	예열 버너	유지용 버터 또는 승온 버너	합계	용해량 (t/h)
실시예	20	20	15	55	1
비교예 1	15	-	15	30	0.3
비교예 2	40	-	15	55	-
비교예 3	25+25=50	-	24	74	1

실시예와 비교예 3에 대해서는, 점유 스페이스에 관한 비교도 행했다. 표 2에서 비교예 3을 100으로 한 경우의 실시예에 있어서의 높이(바닥면으로부터 용해로의 최상부까지의 높이), 점유 면적(용해로의 설치 면적), 점유 체적(용해로의 높이×설치 면적) 및 연소량의 각 값을 나타낸다. 표 2로부터 분명히 나타나 있는 바와 같이, 실시예에서는 용해량이 동일한 비교예 3에 비하여 공간 절약화 및 에너지 절약화를 도모할 수 있었다.

[표 2]

	높이	점유 면적	점유 체적	연소량
실시예	84	23	13	74
비교예 3	100	100	100	100

Claims

피용해재를 수용하고, 상부에 배기구가 형성되는 예열 타워;

상기 예열 타워의 하방으로 설치되고, 상기 예열 타워로부터 피용해재의 공급을 제공받는 용해용 도가니를 구비한 용해용 도가니로; 및

상기 용해용 도가니를 가열하는 가열 버너

를 포함하고,

상기 용해용 도가니로는 상기 가열 버너의 연소가스를 상기 예열 타워 내부에 도입시키는 도입부를 구비하고,

상기 용해용 도가니는 피용해재의 용탕을 배출하는 용탕 배출구를 측벽에 구비하는 도가니식 연속 용해로로서,

상기 가열 버너보다 상방에 배치되고, 상기 피용해재를 예열하는 예열 버너를 포함하는 것을 특징으로 하는

도가니식 연속 용해로.
제1항에 있어서,

상기 예열 버너는 상기 용해용 도가니로의 내부에 있어서, 상기 용해용 도가니의 상기 용탕 배출구보다 상방에 연소가스를 분사하도록 배치되는

도가니식 연속 용해로.
제1항에 있어서,

상기 예열 버너는 상기 예열 타워에 설치되는

도가니식 연속 용해로.
제3항에 있어서,

상기 용해용 도가니의 내부에 배치되는 아이언 포트를 더 포함하고,

상기 아이언 포트는 용탕이 유출되는 용탕 유출공을 구비하고, 상기 용해용 도가니와의 사이에 간극을 갖도록 배치되는

도가니식 연속 용해로.
제4항에 있어서,

상기 아이언 포트는 비중이 큰 금속을 저장하는 저장부를 최저부에 구비하는

도가니식 연속 용해로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도입부는 유입되는 연소가스를 하방을 향해서 안내하는

도가니식 연속 용해로.
제6항에 있어서,

상기 용해용 도가니로의 로 덮개 하면에는 상기 용해용 도가니의 내부를 향해서 돌출하는 가이드부를 구비하고,

상기 도입부는 상기 용해용 도가니와 상기 가이드부의 간극에 의해 구성되는

도가니식 연속 용해로.
제6항에 있어서,

상기 용해용 도가니로의 로 덮개 하면과 상기 용해용 도가니의 상단 사이에 개재되는 원통형의 도가니 조인트부를 더 포함하고,

상기 도입부는 상기 도가니 조인트부에 형성되는 복수의 구멍에 의해 구성되는

도가니식 연속 용해로.
제6항에 있어서,

상기 도입부는 상기 용해용 도가니의 측벽에 있어서 상기 용탕 배출구보다 상방에 형성되는 복수의 구멍에 의해 구성되는

도가니식 연속 용해로.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용탕 배출구에 연결되는 이송부를 더 포함하고,

상기 이송부는 열전도성이 양호한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는

도가니식 연속 용해로.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용해용 도가니는 흑연도가니인 것을 특징으로 하는

도가니식 연속 용해로.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용해용 도가니로에 나란히 설치되는 유지용 도가니로를 더 포함하고,

상기 유지용 도가니로는 상기 용탕 배출구로부터 배출된 용탕을 유지하는 유지용 도가니 및 상기 유지용 도가니에 유지된 용탕을 보온하는 유지용 버너를 포함하며,

상기 용해용 도가니로와 상기 유지용 도가니로는 연통부를 통해 연통되고, 상기 유지용 버너의 연소가스가 상기 용해용 도가니로에 유입되도록 구성되는

도가니식 연속 용해로.