TWI487874B - 電弧熔解爐裝置 - Google Patents

Description

電弧熔解爐裝置

本發明係關於熔解金屬材料的電弧熔解爐裝置。

使用電弧的熱能來熔解鑄模內所收容的金屬材料之電弧熔解係一向廣為人知。該電弧熔解有消耗型電弧熔解與非消耗型電弧熔解。其中，非消耗型電弧熔解係於減壓氬雰圍內利用直流電弧電源而將鎢電極當作陰極，在與置放在水冷鑄模上的金屬材料(陽極)之間，藉由直流電弧所致之熱能來熔解金屬材料。

圖13係顯示先前技術的非消耗型電弧熔解爐之構成例。在圖示之電弧熔解爐200中，熔解室210的下面密接著銅鑄模201，使熔解室210形成密閉容器。又，銅鑄模201的下方設置著冷卻水循環的水槽202，使銅鑄模201形成水冷鑄模。

又，如圖示，棒狀的水冷電極203係從熔解室210的上方插設在室內，藉由把手部204的操作，使做為陰極的鎢製之前端可在熔解室210朝上下、前後、左右移動。

在該電弧熔解爐200使金屬熔解而生成合金時，首先將秤量過的金屬材料置放在銅鑄模201上。而且，將熔解室210內形成惰性氣體、通常為氬氣體雰圍後，使水冷電極203的鎢電極(陰極)和銅鑄模201上的金屬材料(陽極)之間產生電弧放電，藉由其熱能熔解複數不同的金屬材料而被合金化。

然而，使用如前述之電弧熔解爐的合金生成方法時，比重大的金屬容易積存在經合金化的材料之底部，因此為了生成品質優異的合金，必須在合金為溶湯狀態時好好地攪拌。

然而，金屬材料是在水冷鑄模上熔解，因此與鑄模接觸的溶湯底面被冷卻。故而，位於底部的熔融金屬立即從液相變為固相，而有無法充分攪拌的技術課題。

因此，以往為了解決前述課題，係利用以下方法：在熔解後的合金材料M冷卻後，如圖14所示，藉由從熔解室210外面操作的反轉棒205，將材料M在銅鑄模201上反轉，再度熔解，然後藉由繼續反複複數次冷卻、反轉、熔解的製程，進行攪拌，而將材料M合金化。此外，關於如前述之電弧熔解爐，係揭示於日本特開2007-160385號公報。

然而，上述先前技術之電弧熔解爐係從熔解室210的外面操作反轉棒205，且必需將以反轉棒205的前端部卡住材料將其反轉這種麻煩的作業進行複數次，而有作業性差並且耗費作業時間這種技術課題。

本發明係為了解決上述技術性課題而發明者，本發明之目的在於提供一種減輕作業者的操作負擔並且縮短作業時間之電弧熔解爐裝置。

為了解決上述課題而構成之本發明，其係具備：形成有熔解室的爐架(housing)、具有設置在該熔解室內部的凹陷部之爐床(hearth)、將投入於前述凹陷部的金屬材料進行加熱熔解並生成粗合金塊的加熱機構之電弧熔解爐裝置，其特徵為具備：反轉構件，其係被立設在前述熔解室內部的支承構件旋轉自如地支承著，且其外周緣沿著前述凹陷部的內面旋轉移動，而將生成在該凹陷部的合金塊上抬至爐床的上方並使其反轉；及反轉輔助構件，其係設置在前述凹陷部的上方且前述反轉構件的旋轉軌道之外側；在前述合金塊抵接著反轉輔助構件時，藉由前述反轉輔助構件使該合金塊落下至前述凹陷部。

如此地，本發明之電弧熔解爐裝置係具備反轉構件，其係被立設在前述熔解室內部的支承構件旋轉自如地支承著，且反轉構件的外周緣沿著爐床的凹陷部旋轉移動，而將生成在該凹陷部的合金塊上抬至爐床的上方並使其反轉。

因此，根據本發明，不需要如上述先前技術所需之從熔解室的外面操作反轉棒，且以反轉棒的前端部卡住材料將其反轉這種需要熟練的麻煩作業，而能減輕作業者的操作負擔並且縮短作業時間。

又，根據上述反轉輔助構件的構成，即使合金塊脫離反轉構件而飛出至外側，仍將碰到反轉輔助構件(衝撞)而彈回，因此能使該合金塊迅速地反轉落下至凹陷部。

又，期望前述反轉輔助構件係具有彈力性(spring性)的板狀，且以形成凹曲面的方式被彎曲而形成在前述爐床的上面側，並且被支承固定其下端部而上端部則形成為自由端，當前述合金塊抵接著前述反轉輔助構件時，反轉輔助構件會撓曲，並且藉由前述反轉輔助構件使該合金塊落下至前述凹陷部。

針對這種反轉輔助構件，將合金塊抵接著時的撓曲量設計成不阻礙反轉構件的旋轉動作之尺寸，藉以使反轉構件的的旋轉動作不受阻礙，而能防止反轉構件(反轉機構)之損傷。

特別是如前述般，於反轉輔助構件以形成凹曲面的方式被彎曲而形成在前述爐床的上面側，並且被支承固定其下端部而上端部則形成為自由端之情形，即形成所謂的懸臂彈簧，因此可使合金塊抵接時的撓曲量變大。

又，期望前述反轉輔助構件係被形成具有向上剖面圓弧狀的凹弧之逆碗形狀，該反轉輔助構件係配置成至少覆蓋前述反轉構件的外周緣向上轉動之側的前述凹陷部的上端緣。

根據這種反轉輔助構件，即使合金塊隨著反轉構件的旋轉而朝上方彈出，仍碰到反轉輔助構件的內面，因此防止從凹陷部飛出，其結果為可防止裝置損傷，且可迴避裝置連續運轉時因突發事故而停止。

或者，亦可將前述反轉輔助構件形成為至少在下端側具有開口的預定長度之筒狀，將前述開口配置成至少覆蓋前述反轉構件的外周緣向上轉動之側的前述凹陷部的上端緣。

根據這種反轉輔助構件，即使合金塊隨著反轉構件的旋轉而朝上方彈出，仍碰到反轉輔助構件的內側面，或者不碰到內側面而再度落下返回至凹陷部內，而可防止從凹陷部飛出。

又，期望前述反轉輔助構件係相對於前述爐床的上面而以預定間隔被配置，並與前述爐床電性絕緣。

又，期望前述反轉輔助構件係由熱傳導率為200W/m‧K以上的材質所形成，例如由銅或含有銅的合金所形成。

如此地藉由將反轉輔助構件和爐床隔著預定間隔分離配置，可抑制加熱機構(電極)和反轉輔助構件之間產生電弧放電。又，由於反轉輔助構件係由如前述之材質所形成，假設放電電流流動於反轉輔助構件，一次賦予多量的熱量，仍可防止反轉輔助構件熔解。

又，期望前述反轉構件係被設計成在其中心處形成有貫通孔之環狀，並被設計成使得抵接著前述反轉輔助構件的合金塊通過前述反轉構件的貫通孔而落下至前述凹陷部。

又，前述反轉構件亦可被設計成半圓環狀或局部具有圓弧之局部環狀。

根據本發明，可提供一種能減輕作業者的操作負擔並且能縮短作業時間之電弧熔解爐裝置。

以下，根據圖式說明本發明之實施形態的電弧熔解爐裝置1。

首先，利用圖1至圖4說明本發明之第一實施形態的電弧熔解爐裝置1的全體構成例。

如圖1及圖2所示，電弧熔解爐裝置1具備：爐架2，其係內部形成有熔解室2a；導引機構3，其係被鋪設在熔解室2a的內部；水冷銅製的爐床4，其係被導引機構3支承著；加熱機構10，其係將載置於爐床4上的金屬材料加熱熔解而生成合金塊；反轉機構20，其係使載置於爐床4上的前述金屬材料加熱熔解所得之合金塊自動地反轉；及控制裝置30，其係控制裝置全體的動作(參照圖2)。

又，前述爐架2安裝有真空泵5(參照圖2)，藉由該真空泵5將熔解室2a排氣成真空。

此外，設置有惰性氣體供給部(無圖示)，從該惰性氣體供給部將惰性氣體供給並封入於熔解室2a的內部，使熔解室2a內形成惰性氣體雰圍。

進一步詳細說明本實施形態之電弧熔解爐裝置1的各構成。

此外，本實施形態之電弧熔解爐裝置1係於反轉機構20的構造具有特徵，因此以下說明中，詳細說明反轉機構20的構造，而將其他構成的說明簡略化。

如圖2所示，前述加熱機構10具備：陰極保持用的保持管11，其係設置在熔解室2a的上面部；及電極(例如水冷電極)12，其係被設置在保持管11內的萬能接頭(無圖示)保持。前述電極12係藉由前述萬能接頭而設置成在熔解室2a內可上下、前後、左右移動。又，電極12的前端設置有鎢(陰極)12a。此外，設置在電極12前端的鎢12a，係配置在與爐床4的上面相對向之位置。

又，保持管11的上部設置有把手13，作業者利用形成在熔解室2a的光線窗、觀察窗(無圖示)，而構成為可一面藉由目視確認一面藉由把手13操作電極12。

又，如圖1及圖2所示，前述導引機構3係支承爐床4，並且依據來自控制裝置30的控制訊號，使爐床4可在熔解室2a的預定方向(爐架2的長邊方向)往復移動。

此外，前述導引機構3的具體構成並無特別限定，例如亦可藉由以下構件來構成：導軌3a，其係使導引機構3沿著爐架2的長邊方向鋪設；移動體(無圖示)，其係可滑動自如地被該導軌3a支承著，且可在導軌3a上往復自如地動作。在該導引機構3，將爐床4固定於該移動體(無圖示)上，且例如藉由馬達使該移動體在導軌3a上往復移動，藉以使爐床4移動。

又，如圖1及圖2所示，前述水冷銅製的爐床4係大致形成為直方體狀，並且其上面形成有複數收容金屬材料的圓弧狀的凹弧之熔解用的凹陷部(爐床)4a。該凹陷部(坩鍋)4a係於短邊方向並列(2列)形成，並且沿著長邊方向以等間隔設置有複數個。

又，前述爐床4的內部形成有冷卻管(無圖示)，用於使凹陷部(爐床)4a的內表面形成預定溫度。而且，如圖1所示，相對於該冷卻管，配設有從外部供給冷卻水的冷卻水導入管40(參照圖1)。

如此地，前述爐床4內部構成為配設有冷卻管使得冷卻水循環，因此達成爐床4上面的溫度(凹陷部(爐床)4a內表面的溫度)之調整。

又，如圖1及圖2所示，熔解室2a的內部設置有平台6，其係位於與電極12相對向的位置。該平台6係用於防止電弧熔解時飛散的微粉末汚染爐床4或鄰接的凹陷部(爐床)4a者，且該平台6係被設置在熔解室2a的底部之框體(無圖示)支承、固定著。

又，平台6形成有貫通孔6a(參照圖1)。該貫通孔6a係插通以把手13操作的電極12，藉由插通在該貫通孔6a的電極12，形成能進行熔解凹陷部4a所收容的金屬材料之作業的直徑。

又，平台6設置有防止加熱變形的水冷管6b。

又，前述反轉機構20係挾持著電極12而相對向，且被設置在電極12的兩側。如圖1所示，於熔解室2a的內部，該反轉機構20具備：一對支承構件21，其係立設在藉由導引機構3移動的爐床4的兩側；旋轉軸22，其係可旋轉自如地被支承在支承構件21的上端，並與爐床4的上面相對向；反轉構件23，其係形成在旋轉軸22並與旋轉軸22一起旋轉；板狀的反轉輔助構件24，其係設置在前述移動的爐床4的上方且前述反轉構件23的旋轉軌道的外側附近，具有彈力性；及旋轉手段25，其係使旋轉軸22旋轉(參照圖2)。

此外，期望旋轉軸22、反轉構件23及反轉輔助構件24係由具有防鏽效果的金屬材料(例如不銹鋼)形成。

又，如圖3所示，該反轉構件23係形成為圓板的中心形成有貫通孔23a的環狀，與旋轉軸22(參照圖1)的旋轉一起旋轉，其外周緣係形成為沿著形成在爐床4的凹陷部4a的內面旋轉移動。藉由該反轉構件23旋轉，而將生成在凹陷部4a內的合金塊M上抬至爐床4的上方並使其反轉。

又，配合並排形成在前述爐床4的短邊方向的2個凹陷部4a，相對於旋轉軸22而設置2個反轉構件23。藉由該構成，可將並排形成在爐床4的短邊方向的2個凹陷部4a的內部所生成的合金塊M反轉一次。

此外，圖1中，旋轉軸22和反轉構件23係一體地形成，但並非特別受限於此者。例如，也可以是將旋轉軸22和反轉構件23以個別的零件構成，再將此等構件安裝成一體者。

又，如圖3所示，前述反轉輔助構件24係由具有彈力性的板材形成，立設在藉由導引機構3移動的爐床4的凹陷部4a上端緣的一側，配設成遮蔽該一側之區域。

具體而言，反轉輔助構件24係其下端部為自前述凹陷部4a的上端緣距離上方具有預定間隔Sa，從上端緣距離外方具有預定間隔Sb，藉由板材26而被支承固定在支承構件21所支承著的板材26。而且，前述反轉輔助構件24係以形成凹曲面的方式被彎曲而形成在前述爐床4的上面側，並且被板材26支承固定其下端部而上端部則形成為自由端。此外，前述板材26係安裝在跨設於一對支承構件21的橫板材27，該支承構件21係立設在藉由導引機構3移動的爐床4的兩側面。

如此地構成反轉輔助構件24，因此若前述合金塊偏離反轉構件23而朝外側(反轉構件23的旋轉軌道的外側)脫離，則前述合金塊M抵接在反轉輔助構件24。此時，在前述反轉輔助構件24因為前述合金塊M而撓曲預定量，進而於呈彎曲狀態的反轉輔助構件24復歸至原來的狀態之過程中，構成為推迫前述合金塊部而使前述合金塊部返回凹陷部4a內。

特別是前述反轉輔助構件24係以形成凹曲面的方式被彎曲而形成在前述爐床4的上面側，並且被板材26支承固定其下端部而上端部則形成為自由端，因此成為所謂的懸臂彈簧，可使合金塊抵接時的撓曲量變大。

又，反轉輔助構件24的下端部為自前述凹陷部4a的上端緣距離上方具有預定間隔Sa，從上端緣距離外方具有預定間隔Sb，因此可將反轉輔助構件24配置在反轉構件23的旋轉軌道的外側。又，可使藉由反轉輔助構件24遮蔽的凹陷部4a的上方區域變大。此外，預定間隔Sa、Sb可根據合金塊的尺寸、形狀而適當決定。

由於設置有前述反轉輔助構件24，即使合金塊偏離至反轉構件23的旋轉軌道的外側，仍可返回凹陷部4a內繼續進行作業。

而且，由於反轉輔助構件24具有彈力性，假設前述合金塊M被挾持於反轉構件23和反轉輔助構件24之間，則反轉輔助構件24撓曲，龐大的負載不會作用於反轉構件23、不會阻礙反轉構件23的旋轉動作，而可抑制反轉構件23損傷或旋轉手段25故障。

又，如圖4所示，前述旋轉手段25被設計成配置在爐架2的外部，連接在從熔解室2a的內部延伸至外部的旋轉軸22，隨著來自控制裝置30的訊號，使旋轉軸22旋轉。此外，前述旋轉手段25只要是隨著來自控制裝置30的控制訊號即能使旋轉軸22旋轉者，則任何裝置皆可，例如可使用伺服馬達等。

又，前述控制裝置30例如由具備記憶體及CPU的電腦所構成，藉由無圖示之輸入手段(鍵盤或操作面板等)，接受來自作業者的各種要求，控制電弧熔解爐裝置1的動作。又，前述記憶體儲存著用於控制電弧熔解爐裝置1的動作之控制程式。而且，控制裝置30的功能係藉由前述CPU執行前述記憶體所儲存的前述控制程式而實現。

接著，利用圖2、圖5及圖6說明本實施形態之反轉機構20的動作。此外，圖5、6中的合金塊M係顯示被冷卻並固化之狀態。

首先，作業者利用把手13操作電極12，將被投入在爐床4的凹陷部4a之金屬材料加熱熔解，藉以在該凹陷部4a的內部生成合金塊M。

而且，生成合金塊M時，驅動由控制裝置30控制的導引機構3，使爐床4滑動，以使收容著合金塊M的凹陷部4a移動至與反轉構件23相對向之位置(移動至反轉構件23的下方位置)。

藉此，如圖5(a)所示，收容著前述已生成的合金塊M的凹陷部4a係與反轉構件23相對向。

然後，根據來自控制裝置30的指示(控制訊號)而驅動旋轉手段25，使反轉機構20旋轉，藉以使反轉構件23旋轉。

該反轉構件23開始旋轉時，反轉構件23的外周緣係沿著凹陷部4a的內面旋轉移動，如圖5(b)及圖5(c)所示，藉由反轉構件23的外周緣(環狀構件的外周緣)推壓凹陷部4a內的合金塊M，沿著凹陷部4a的內部朝上方移動。

而且，由於前述合金塊M的一端部被反轉構件23的外周緣推壓移動，因此前述一端部移動至凹陷部4a的上端緣時，藉由合金塊M本身的重量而產生旋轉力，在反轉構件23的上方進行表背反轉(參照圖5(c)、圖5(d))。

前述經表背反轉的合金塊M係插通反轉構件23的貫通孔23a，且落下至凹陷部4a。具結果如圖5(e)所示，前述落下的合金塊M係以表背反轉的狀態被收容於凹陷部4a內。

此外，前述反轉後，再度使爐床4滑動，將前述經反轉的合金塊M移動至電極12的下方，再度加熱熔解，然後繼續反複複數次冷卻、反轉、熔解的製程，藉以得到所希望的品質之合金塊M。

又，在使前述反轉構件23旋轉的步驟中，根據熔解並生成的合金塊M的材質或重量等，如圖6(a)所示，會有合金塊M在反轉構件23的上方不旋轉、合金塊M從反轉構件23的旋轉軌道偏離至外側的情形。

亦即，在反轉構件23旋轉中途，前述合金塊M從反轉構件23偏離、飛出至外側時，合金塊M會抵接在配置於反轉構件23的旋轉軌道的外側附近之反轉輔助構件24。

前述合金塊M衝撞反轉輔助構件24時，如圖6(a)及圖6(b)所示，反轉輔助構件24變形且撓曲預定量，然後反轉輔助構件24從彎曲狀態復歸至原來的狀態之過程中，將合金塊M順勢推向凹陷部4a。

其結果如圖6(b)及圖6(c)所示，被反轉輔助構件24推迫的合金塊M，係從凹陷部4a的上方側通過反轉構件23的貫通孔23a，迅速地反轉落下至凹陷部4a的內部，以表背反轉的狀態被收容在凹陷部4a的內部。

如以上說明，根據第一實施形態，構成為反轉機構20的外周緣係沿著爐床4的凹陷部4a的內面旋轉移動，將生成在該凹陷部4a的合金塊上抬至爐床的上方並使其反轉。因此，不需要如先前技術般，從熔解室外面操作反轉棒，以該反轉棒的前端部卡住材料將其反轉這種麻煩的作業，而減輕作業者的操作負擔。又，能縮短作業時間。

又，本實施形態中，由於設置有反轉輔助構件24，其係立設在爐床4的凹陷部4a上端緣的一側，遮蔽該一側之區域，因此藉由反轉構件23的旋轉而被上抬至爐床4的上方之合金塊M，即使於從反轉構件23的旋轉軌道偏離之情形下，仍可藉由反轉輔助構件24擋住合金塊M，使合金塊M返回凹陷部4a。亦即，可防止合金塊M從凹陷部4a飛出。

特別是反轉輔助構件24係以具有彈力性的構件構成，被設計成撓曲預定量，因此合金塊M抵接在反轉輔助構件24時，反轉構件23的旋轉動作不會被阻礙，且可抑制發生反轉構件23損傷或旋轉手段25故障。

此外，在前述第一實施形態所示之電弧熔解爐裝置1，於連續實施合金塊的攪拌作業之情形，在如圖7(a)所示之各凹陷部4a，會有以下情形：其上端緣部附著膜狀合金材料，其係逐漸蓄積(積層)而產生具有厚度之固著物N。

於這種固著物N存在之狀態下，使反轉構件23旋轉時，會有如圖7(b)所示反轉構件23接觸於固著物N卡住的情形。而且，反轉構件23卡住固著物N時，其旋轉轉矩變大使得固著物N剝落，而有如圖7(c)所示將剝落的固著物N彈出之虞。或者，反轉構件23和固著物N之接觸被解除時(藉由反轉構件23變形，其緣部越過固著物N時)，反轉構件23的旋轉速度急劇地上升，而有如圖7(c)所示將合金塊M高速地彈出凹陷部4a外之虞。

接著，利用圖8、圖9說明關於能解決這種課題的本發明之第二實施形態。此外，本第二實施形態係設置與前述第一實施形態不同的反轉輔助構件31，取代前述第一實施形態中的反轉輔助構件24，此點係與前述第一實施形態不同。

圖8係以模型顯示熔解室2a的內部之立體圖，圖9係反轉構件23a及反轉輔助構件31的剖視圖。圖8、圖9中，關於與先前在第一實施形態說明的構成要素實質上相同或相當之構件，以相同符號表示。

如圖8、圖9所示，本第二實施形態中，各反轉輔助構件31係被形成具有向上剖面圓弧狀的凹弧之逆碗形狀。該反轉輔助構件31係熱傳導率為200W/m‧K以上，由具有耐熱衝撃性的材質(例如銅或含有銅之合金)所形成。

又，與前述第一實施形態同様，反轉輔助構件31係藉由被橫板材27所支承著的板材26所支承固定著。具體而言，反轉輔助構件31被配置成其一端部係自前述凹陷部4a的上端側距離上方具有預定間隔Sc，自上端緣(反轉構件23的外周緣向上轉動之側的上端緣)距離外方具有預定間隔Sd。

期望前述間隔Sc對應於合金塊M的大小，例如設定在凹陷部4a的深度尺寸的0.1%～20%之範圍內。

此處，電弧放電係形成在電極12(鎢12a)和已設置的爐床4的凹陷部4a之間。因此，反轉輔助構件31位於爐床4的附近時，會有對反轉輔助構件31形成電弧放電的情形。

因此，反轉輔助構件31係與爐床4以具有間隔Sc而被分離，且藉由橫板材27為陶瓷材等手段而與爐架2形成絕緣狀態(亦即以電性浮起之狀態配置)，構成為可抑制電極12(鎢12a)和反轉輔助構件31之間產生電弧放電。又，藉由反轉輔助構件31為利用前述之材質所形成，假設放電電流流動於反轉輔助構件31，即使一次賦與多量的熱量，仍可防止反轉輔助構件31熔解。

又，期望前述間隔Sd設定為例如大約5 mm，藉以使反轉輔助構件31形成至少覆蓋反轉構件23的外周緣向上轉動之側的凹陷部4a的上端緣。較佳為如圖示，不阻礙反轉構件23的旋轉，且在反轉構件23的旋轉軌道的外側，形成藉由反轉輔助構件31覆蓋凹陷部4a全體的狀態。

根據這種形態之反轉輔助構件31，藉由反轉構件23的旋轉而被上抬至爐床4的上方之合金塊M，即使於偏離反轉構件23的旋轉軌道之情形，仍可藉由反轉輔助構件31擋住合金塊M，使合金塊M反轉落下且迅速地返回凹陷部4a。

又，例如即使反轉構件23接觸到凹陷部4a的上端緣部產生的固著物，且將該固著物或合金塊M彈出，由於彼等仍抵接於反轉輔助構件31的內面，因此可防止合金塊M從凹陷部4a飛出。

如此地，根據關於本發明之第二實施形態，藉由上方具有剖面圓弧狀的凹形狀之反轉輔助構件31，而與前述第一實施形態同様地，不僅可使合金塊M迅速地反轉落下至凹陷部4a，還能防止反轉構件23接觸到凹陷部4a的上端緣部所產生的固著物而造成合金塊M等從凹陷部4a飛出。

接著，利用圖10、11說明關於本發明之第三實施形態。圖10係以模型顯示熔解室2a的內部之斜視圖，圖11係反轉構件23a及反轉輔助構件32之剖視圖。

本第三實施形態中，取代反轉輔助構件31而設置反轉輔助構件32此點係與前述第二實施形態不同。具體而言，反轉輔助構件32與圖8、9所示之反轉輔助構件31只有形狀不同，如圖示形成上下端具有開口之圓筒形狀。

與前述第二實施形態同様，反轉輔助構件32係藉由被橫板材27所支承著的板材26所支承固定著。具體而言，與第二實施形態同様，反轉輔助構件32被配置成其一端部係自前述凹陷部4a的上端側距離上方具有預定間隔Sc，自上端緣(反轉構件23的外周緣向上轉動之側的上端緣)距離外方具有預定間隔Sd。

藉此使反轉輔助構件32的下開口形成至少覆蓋反轉構件23的外周緣向上轉動之側的凹陷部4a的上端緣。較佳為如圖示，形成藉由反轉輔助構件32的下開口覆蓋凹陷部4a全體之狀態。

又，反轉輔助構件32的高度尺寸(筒長度)Se係為了防止合金塊M從凹陷部4a飛出，而形成為至少與凹陷部4a的深度相同程度以上。高度尺寸(筒長度)Se的上限為不觸及爐架2的頂部為佳，但期望實際上調査合金塊M彈起的高度之後，以有寬裕的尺寸形成。

又，期望反轉輔助構件32的材質亦藉由與前述第二實施形態同様的材質形成。

根據這種圓筒狀的反轉輔助構件32，藉由反轉構件23的旋轉而被上抬至爐床4的上方之合金塊M，即使於偏離反轉構件23的旋轉軌道之情形，仍可藉由反轉輔助構件32擋住合金塊M，使合金塊M反轉落下且迅速地返回凹陷部4a。

又，例如即使反轉構件23接觸到凹陷部4a的上端緣部產生的固著物，且將該固著物或合金塊M朝上方彈出，由於彼等仍抵住反轉輔助構件32的內面，或不抵住內面側而再度落下至凹陷部4a，因此可防止合金塊M從凹陷部4a飛出。

如此地，根據第三實施形態，藉由設置有圓筒狀的反轉輔助構件32，不僅可使合金塊M迅速地反轉落下至凹陷部4a，還能與前述第二實施形態同樣地，防止反轉構件23接觸到凹陷部4a的上端緣部所產生的固著物而造成合金塊M等從凹陷部4a飛出。

此外，本第三實施形態中，反轉輔助構件32係設計成上下端具有開口之圓筒形狀，但設計成上端藉由蓋(無圖示)關閉的形狀亦可(亦即，至少下端側開口的圓筒形狀即可)。

又，本發明並非受限定於上述實施形態者，在其要旨之範圍內可做各種變形。例如，上述實施形態係形成為利用由伺服馬達等所構成的旋轉手段25而使反轉構件23旋轉，但並非特別受限定於此者。亦可構成為裝設連接於旋轉軸22的把手，由作業者轉動把手，使反轉構件23旋轉。

又，上述實施形態係使用直方體之爐床4，但上面為圓形、複數凹陷部4a沿著圓周配置在同心圓上亦可。

再者，上述實施形態係於利用爐床4的動力之與移動方向正交的方向(短邊方向)配置2列凹陷部4a，但不限定2列，只有1列之構成亦可。又，進一步配置有多數凹陷部4a之構成(例如3列以上)亦可，於此情形下，爐床4的移動係正交的兩方向皆利用動力且隨著控制訊號移動的方法較佳。

又，上述實施形態係旋轉軸22與爐床4的上面平行地配置，但如前述在利用爐床4的動力之與移動方向正交的方向(短邊方向)僅1列凹陷部4a的情形時，旋轉軸22不必須與爐床4的上面平行。例如，若擬將旋轉軸22和旋轉手段25和傳遞旋轉運動的接頭等配置成節省空間的情形下，則亦可採用將反轉構件23從斜上方插入凹陷部4a之形態(亦即旋轉軸22並非與爐床上面平行而是具有預定傾斜角之狀態)。前述傾斜角必須是45°以下，具體而言，其角度係根據由合金塊M的大小和爐床4的潤濕性等而決定的合金塊M(粗合金塊)的形狀來決定。

又，上述實施形態係如圖12(a)所示將反轉構件23形成為環狀，但並非特別受限定於此者。反轉構件23只要是與旋轉軸22(參照圖1)的旋轉一起旋轉，且其外周緣形成為沿著形成在爐床4的凹陷部4a的內面旋轉移動，能將生成在凹陷部4a的合金塊M上抬至爐床4的上方並使合金塊M反轉者，則任何形狀皆可。

例如，反轉構件23亦可形成為，如圖12(b)所示，中心形成有貫通孔的環形狀分成兩半之半圓環狀，或如圖12(c)所示，局部具有圓弧之局部環狀。進一步，反轉構件23為局部環狀之情形下，如圖12(d)所示，左右的旋轉軸22之中的一側為缺口狀態(旋轉軸22的前端形成為局部環之形狀)亦可，其局部環只要是配合合金塊M的大小之形狀即可。

M．．．合金塊

1．．．電弧熔解爐裝置

2．．．爐架

2a．．．熔解室(爐架)

3．．．導引機構

3a．．．導軌(導引機構)

4．．．爐床

4a．．．凹陷部(爐床)

5．．．真空泵

6．．．平台

6a．．．貫通孔(平台)

6b．．．水冷管(平台)

10．．．加熱機構

11．．．保持管(加熱機構)

12．．．電極(加熱機構)

12a．．．鎢(陰極(加熱機構))

13．．．把手(加熱機構)

20．．．反轉機構

21．．．支承構件(反轉機構)

22．．．旋轉軸(反轉機構)

23．．．反轉構件(反轉機構)

23a．．．貫通孔(反轉構件(反轉機構))

24．．．反轉輔助構件(反轉機構)

25．．．旋轉手段(反轉機構)

26．．．板材(反轉機構)

27．．．橫板材(反轉機構)

30．．．控制裝置

31．．．反轉輔助構件(反轉機構)

32．．．反轉輔助構件(反轉機構)

200．．．電弧熔解爐

201．．．銅鑄模

202．．．水槽

203．．．水冷電極

204．．．把手部

205．．．反轉棒

M．．．材料

N．．．固著物

Sa、Sb．．．預定間隔

Sc、Sd．．．預定間隔

Se．．．高度尺寸(筒長度)

圖1係顯示本發明之第一實施形態的電弧熔解爐裝置的熔解室的內部之模型圖。

圖2係顯示本發明之第一實施形態的電弧熔解爐裝置的全體構成之模型圖。

圖3係顯示本發明之第一實施形態的電弧熔解爐裝置的爐床的凹陷部、反轉構件及反轉輔助構件的剖面之模型圖。

圖4係顯示本發明之第一實施形態的反轉機構的構成之模型圖。

圖5(a)至(e)係用於說明本發明之第一實施形態的反轉機構的動作之模型圖。

圖6(a)至(c)係用於說明本發明之第一實施形態的反轉機構的動作之模型圖。

圖7(a)至(c)係顯示用於說明在本發明之第一實施形態中產生而得到的其他課題之電弧熔解爐裝置的爐床的凹陷部、反轉構件及反轉輔助構件的剖面之模型圖。

圖8係顯示本發明之第二實施形態的電弧熔解爐裝置的熔解室的內部之模型圖。

圖9係顯示本發明之第二實施形態的電弧熔解爐裝置的反轉構件及反轉輔助構件的剖面之模型圖。

圖10係顯示本發明之第三實施形態的電弧熔解爐裝置的熔解室的內部之模型圖。

圖11係顯示本發明之第三實施形態的電弧熔解爐裝置的反轉構件及反轉輔助構件的剖面之模型圖。

圖12(a)至(d)係用於說明關於本發明之實施形態的反轉構件的變形例之俯視圖。

圖13係先前技術的熔解爐之剖視圖。

圖14係顯示在圖13的熔解爐中使金屬材料反轉的樣子之圖。

1．．．電弧熔解爐裝置

2．．．爐架

2a．．．熔解室(爐架)

3．．．導引機構

3a．．．導軌(導引機構)

4．．．爐床

4a．．．凹陷部(爐床)

6．．．平台

6a．．．貫通孔(平台)

6b．．．水冷管(平台)

10．．．加熱機構

12a．．．鎢(陰極(加熱機構))

20．．．反轉機構

21．．．支承構件(反轉機構)

22．．．旋轉軸(反轉機構)

23．．．反轉構件(反轉機構)

24．．．反轉輔助構件(反轉機構)

27．．．橫板材(反轉機構)

40．．．冷卻水導入管

Claims (9)

1. 一種電弧熔解爐裝置，其係具備：形成有熔解室的爐架(housing)、具有設置在該熔解室內部的凹陷部之爐床(hearth)、將投入於前述凹陷部的金屬材料進行加熱熔解並生成粗合金塊的加熱機構之電弧熔解爐裝置，其特徵為具備：反轉構件，其係被立設在前述熔解室內部的支承構件旋轉自如地支承著，且其外周緣沿著前述凹陷部的內面旋轉移動，而將生成在該凹陷部的合金塊上抬至爐床的上方並使其反轉；及反轉輔助構件，其係設置在前述凹陷部的上方且前述反轉構件的旋轉軌道之外側，在前述合金塊抵接著反轉輔助構件時，藉由前述反轉輔助構件使該合金塊落下至前述凹陷部。
2. 如申請專利範圍第1項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係具有彈力性的板狀，且以形成凹曲面的方式被彎曲而形成在前述爐床的上面側，並且被支承固定其下端部而上端部則形成為自由端，當前述合金塊抵接著前述反轉輔助構件時，反轉輔助構件會撓曲，並且藉由前述反轉輔助構件使該合金塊落下至前述凹陷部。
3. 如申請專利範圍第1項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係被形成具有向上剖面圓弧狀的凹弧之逆碗形狀，該反轉輔助構件係配置成至少覆蓋前述反轉構件的外周緣向上轉動之側的前述凹陷部的上端緣。
4. 如申請專利範圍第1項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係被形成為至少在下端側具有開口的預定長度之筒狀，前述開口係配置成覆蓋至少前述反轉構件的外周緣向上轉動之側的前述凹陷部的上端緣。
5. 如申請專利範圍第1項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係相對於前述爐床的上面而以預定間隔被配置，並與前述爐床電性絕緣。
6. 如申請專利範圍第5項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係由熱傳導率為200W/m‧K以上的材質所形成。
7. 如申請專利範圍第6項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉輔助構件係由銅或含有銅的合金所形成。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉構件係被設計成在其中心處形成有貫通孔之環狀，並被設計成使得抵接著前述反轉輔助構件的合金塊通過前述反轉構件的貫通孔而落下至前述凹陷部。
9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電弧熔解爐裝置，其中前述反轉構件係被設計成半圓環狀或局部具有圓弧之局部環狀。