WO1991005883A1 - Melting apparatus of cutting scrap - Google Patents

Description

明 細 書

ダライ粉の溶解装置 技術分野

この発明は、 アルミニウムなどの溶解炉の溶湯内に、 アルミニゥ ムなどのダライ粉などを溶解するためのダラィ粉の溶解装置に鬨す る。 背景技術

アルミニゥム製品の切削工程等において発生するダライ粉やキリ 粉の有効利用を図るために、 従来よりダラィ粉などをアルミニウム 溶解炉の溶湯内に浸清して溶解する技術が開発されている。

そのような技術と しては、 例えば実開昭 6 0— 1 3 6 3 5 2号公 報や実開昭 6 0 - 1 3 6 3 5 3号公報に開示されたものがあり、 こ れらは、 略鉛直に配し下端を溶湯内に浸漬した送入管内にダラィ粉 を投入し、 送入管内に設けたスクリューコンベアによってダラィ粉 を強制的に溶湯内に浸漬する技術である。

また実開昭 6 2— 1 6 4 5 9 2号公報や実蘭昭 6 4 - 2 2 9 9 7 号公報には、 溶湯の一部を取出して電磁樋によって高所に搬送し、 ダラィ粉を投入しつつ溶湯内に落下させて、 ダラィ粉を溶湯内に浸 漬する技術が開示されている。

上記従来の技術ではスクリユーコンベアや電磁樋などを要し、 し たがって装置全体が大掛かりになるという問題点があり、 また特に 電磁樋を用いる技術では、 装置の価格が高価となるという問題点が あった。

またスクリューコンベアを用いる技術では、 ダライ粉は下に押さ れて溶湯中に押込まれるが、 ダラィ粉自体が浮遊しやすいためにダ ラィ粉の溶解効率が低いという問題点があつた。 またダラィ粉は溶 湯と接することの熱により昇温して溶解するが、 ダライ粉と接する 溶湯はダライ粉に熱を奪われて温度が低下する。 ダライ粉と接する 溶湯はほとんど流動しないから、 結局ダラィ粉と接する溶湯はダラ ィ粉の融点付近にまで温度が低下し、 したがってダラィ粉の溶解効 率はこの点でも悪化し、 溶解しないダラィ粉が湯面上に多く浮遊し て空気と接して酸化を招くという問題点があつた。

他方電磁樋を用いる技術では、 ダライ粉と接する溶湯として常に 新しい溶湯が供耠されているが、 溶湯全体の外表面の形状が大きく 崩されているために次の問題点を生じている。 すなわち第 1に、 溶 湯の一部の位置エネルギーを高めるための無駄な動力を要しており、 第 2に、 電磁樋によって搬送される部分の溶湯はその容積に比して 表面積が著しく大きく、 搬送される途中での空気との接触が大きく 酸化されやすく、 無視できない温度の低下を免れず、 したがってス クリューコンベアを用いる技術と同様にダライ粉の溶解効率が悪化 する。

したがって本発明は、 溶湯全体の外表面の形状を大きく崩さずに、 しかもダライ粉と接する溶湯として常に新しい溶湯を供耠し、 もつ てダライ粉の溶解効率の向上を図ることを目的とする。 発明の開示

本発明は上記目的を達成するために成されたものであり、 すなわ ち本発明は、 開口部を湯面よりも上方に保った投入容器を溶解炉内 の溶湯に浸漬し、 該投入容器に溶解炉内の溶湯を流入させる注湯口 を設け、 投入容器の湯面以下の部分に流出孔を設け、 溶湯を搬送す るポンプの吐出側に吐出管を取付け、 該吐出管の管壁に投入容器の 流出孔と連通する流入孔を設けて吐出管より溶湯を溶解炉内に戻し たダライ粉の溶解装置である。

その際、 注湯口を投入容器の側壁に設け、 流出孔を投入容器の底 壁に設けることができる。 また投入容器を、 略鉛直な軸芯を有する 回転体例えば円筒状に形成し、 該軸芯と投入容器の底壁との略交点 上に流出孔を設けることもできる。 また、 注湯口を投入容器の流出 孔を通る鉛直線に対して偏心する方向に開口することもできる。 更 に、 吐出管を投入容器の下方に略水平に配し、 吐出管の上壁に流入 孔を設けて投入容器の流出孔に当接させることもできる。

吐出管の流入孔を設けた部分については、 オリフ ィス、 ベンチュ リー管などによってその管径を絞ることもできるし、 管径を急拡大 することもできる。 また、 管壁に流入孔を設け一端に栓を設けた外 管と、 一端をポンプの吐出側に取付け他端は栓を貫通して流入孔部 分に至る内管とによって吐出管を構成することもできる。 また吐出 管の吐出端は、 少なくとも投入容器の外周近傍にまで延長させるこ とができる。

更に、 溶解炉内に仕切手段を付設して、 ポンプの吸入口若しくは 投入容器の注湯口又はその両方に流入する溶湯が、 溶解炉の昇溘室 側より供耠されるように構成することもできる。

次に本発明の作用について説明する。 溶解炉内の溶湯は投入容器 の注湯口を通って投入容器内に流入するから、 投入容器の流出孔付 近の溶湯圧は溶解炉内の溶湯圧と略等しくなる。 他方ボンァの運転 状態において吐出管の流入口付近の溶湯と、 溶解炉内の溶湯との間 でべルヌーィの定理を適用すると、 前者は後者よりも略速度へッ ド だけ圧力が低くなるから、 結局吐出管の流入口付近の溶湯圧は、 投 入容器の流出孔付近の溶湯圧よりも低くなる。 この結果ボンプを通 過する溶湯は投入容器内の溶湯を吸引し、 すなわち前者は駆動流と なり後者は被駆動流となり、 両者は合流して吐出管より溶解炉内に 戻る。 したがって投入容器の開口部よりダラィ粉を投入すると、 ダ ライ粉は投入容器内の溶湯によって搬送され、 更にポンプを通過す る溶湯によって搬送されて溶解炉内に至る。

しかして本溶解装置の導入によっても溶湯全体の外表面の形状は 実質的に変化しておらず、 したがって溶湯の部分的な冷却は生ぜず、 また投入容器内に流入する溶湯もポンプを通過する溶湯も常に新し い溶湯が供給されるから、 投入容器の開口都より投入されたダライ 粉は溶解炉内に至る藺に充分に溶融する。

投入容器に設ける注湯口は、 溶解炉内の溶湯を投入容器内に流入 させるものであるから、 注湯口の少なくとも一部が湯面以下となる ように、 投入容器の側壁ないしは底壁に形成する必要がある。 また 投入容器の流出孔については空気の混入を防ぐために、 その全部を 湯面以下に形成することが好ましい。 したがって注湯口は投入容器 の側壁に設け、 投入容器の底壁に流出孔を設けることが好ましい。 またこのように形成した場合には、 流出孔より流出する溶湯はコリ ォリのカを受けて回転して渦となるから、 ダライ粉の溶湯への溶解 が促進される。 すなわち满流中では溶湯との接触時間も長くなつて 熱交換が著しく良好となり、 同時に渦は空気を卷き込まないので酸 化も生じない。

投入容器としては例えば角筒状に形成し、 該角筒の底面の中心又 は中心以外に流出孔を設けることもできるが、 略鉛直な軸芯を有す る回転体によって投入容器を形成し、 該軸芯と投入容器の底壁との 略交点上に流出孔を設けるのが簡明である。 また注湯口については、 投入容器の流出孔を通る鉛直線に対して懾心する方向に開口すれば、 投入容器内の溶湯は強制的に渦流となり、 ダライ粉の溶湯への溶解 がー層促進されて好ましい。

また流出孔を投入容器の底壁に設けたときには、 吐出管を投入容 器の下方に略水平に配し、 吐出管の上壁に流入孔を設けて投入容器 の流出孔に当接させることが製造上簡明である。 もっとも投入容器 の流出孔と吐出管の流入孔との連通の態様については、 両者を連結 する連結管を用いることもできるし、 あるいは投入容器の底壁ない しは側壁が、 吐出管の管壁の一都を兼ねるように形成することもで きる。

次に吐出管の流入口付近の溶湯は、 ベルヌーィの定理によって溶 解炉内の溶湯よりも圧力が低くなるが、 吐出管の流入口付近から吐 出管の吐出端に至るまでの閤には実際には圧力損失があるから、 吐 出管と して同径管を用いるのでは、 吐出管の流入口付近の溶湯圧を 溶解炉内の溶湯圧よりも充分に低くすることは困難であり、 したが つて投入容器内の溶湯を吐出管内に強く吸引することは困難である。

したがって吐出管の流入口付近の溶湯圧を低くするために吐出管 の流入口付近の溶湯の流速を増大し、 しかも吐出管の流入口付近か ら吐出管の吐出端に至るまでの問の圧力損失の増大をもたらさない ために、 吐出管の流入孔を設けた部分の管径を絞り、 あるいは吐出 管の流入孔を設けた部分の管径を急拡大することが好ましい。 また 吐出管を、 管壁に流入孔を設け一端に栓を設けた外管と、 一端をポ ンプの吐出側に取付け他端は铨を貫通して流入孔部分に至る内管と によって構成したときには、 内管と外管とに挟まれた環状領域の溶 湯は実質的に流動しないから、 急拡大管のときと実質的に同一の構 成であり、 したがつてこの構成によっても投入容器内の溶湯を吐出 管内に強く吸引することができる。

また吐出管の吐出端を少なくとも投入容器の外周近傍にまで延長 させれば、 吐出管中でも新鮮な溶湯と長い時閤接触するため、 熱交 換が著しく良好となる。

次に溶解炉又は本溶解装置の配置によっては、 吐出管より吐出さ れた溶湯が溶解炉の昇湛室側を経由せずに、 ボンプの吸入口と投入 容器の注湯口とに短絡する小循環流路を形成することが生じうる。 この小循環が綞镜すると循環する溶湯の温度は著しく低下し、 溶解 不能となる。 したがって溶解炉内に仕切手段を設けて、 吐出管より 吐出する溶湯を溶解炉の昇温室側を経由させてボンプの吸入口と投 入容器の注湯口との少なくともいずれか一方、 好ましくは両方に至 らしめれば、 溶解効率の低下を招くことがなくなる。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の一実施例の一部正面一部縦断面図、 第 2図は第 1図中 A— A矢視図、 第 3図は本発明の別の実施例を示す一部平面 一部平断面図、 第 4図は第 3図中 B— B断面図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1図と第 2図とを参照して、 本発明の一実施例を説明する。 ァ ルミニゥム溶解炉 1内の溶湯 2には、 開口部 11と注湯口 12と流出孔 13とを有する投入容器 10が浸清されている。

投入容器 10は耐火性材料によって形成されており、 略鉛直な軸芯 を有する有底円筒状をなし、 その上部開口都 11は、 ダラィ粉 5を投 入するためのものであって溶湯 2の湯面 3よりも上方に保たれてい る。 投入容器 10の側壁内面は下方に向かって僅かに縮径しており、 また投入容器 10の底壁上面は中心に向かって僅かに下方に傾斜して おり、 底壁の中心位置に流出孔 13が形成されている。

注湯口 12は投入容器 10内に溶解炉 1内の溶湯 2を流入させるため のものであり、 少なくともその一部が湯面 3以下にある必要がある。 本実施例では注湯口 12は投入容器 10の側壁に形成されており、 湯面 3が最高位置に上昇したときには注湯口 12はその全部が湯面 3以下 となり、 湯面 3が最低位置に下降したときにはその一部のみが湯面 3以下となる位置に開口されている。 なお注湯口 12は開口部 11より 下方に向けて切り込んだスリ ット状に形成することもできるが、 本 実施例のように投入容器 11の側壁に開口するほうが、 投入容器の強 度上有利である。 また注湯口 12は第 2図に示すように、 円筒形をし た投入容器 10の軸芯方向を向いてはおらず、 軸芯に対して僵心する 方向に開口しており、 すなわち投入容器 10の内壁の接線方向に開口 しており、 投入容器 10内の溶湯 2による渦流の形成を強制的に生じ せしめている。

投入容器 10の下方には吐出管 20が略水平に Eされており、 該吐出 管 20の上部管壁には流入孔 24が形成されており、 該流入孔 24は投入 容器 10の流出孔 13と連通するように当接している。 投入容器 10と吐 出管 20との外面には、 耐火性材料によって形成された支持容器 15が 囲繞しており、 該支持容器 15によって投入容器 10と吐出管 20とが支 持されている。 投入容器 10に設けた注湯口 12に対向する部分の支持 容器にも開口都が形成されており、 溶解炉内の溶湯 2が投入容器 10 内に流入できるように構成されている。

本実施例の吐出管 20は、 セラミ ック製の外管 21と、 該外管 20の一 端 （第 1図では左端） に取付けた栓 22と、 該栓 22を貫通する内管 23 とによって形成されており、 投入容器 10の流出孔 13に当接する流入 孔 24は外管 21の上部管壁に形成されている。 また内管 23の一端 （第 1図では左端） はセラミ ック製ボンァ 30の吐出側に取付けられてお り、 他端 （右端） は外管 21に形成した流入孔 24の直下にまで至って おり、 かつ他端 （右端） の内径は縮流を生じて流速を増し、 もって 圧力を低下せしめるように管径を縮小したノズル状に形成されてい る。 ポンプ 30の上部には、 該ポンプ 30を駆動するセラミ 、、,ク製エア モータ 31が取付けられている。 本実施例は以上のように構成されており、 溶解炉 1内の溶湯 2は、 投入容器 10の注湯口 12を通って投入容器 10内に流入する。 その状態 でエアモータ 31によってポンプ 30を運転すると、 該ボンプ 30によつ て吸入された溶解炉内の溶湯 2は、 ボンァ 30の吐出側に取付けられ た吐出管 20の内管 23の他端 （第 1図では右端） から外管 21内に吐出 され、 したがって溶湯 2の流速は外管 21において低下し、 この結果 内管 23の他端 （右端） での溶湯圧は著しく低下し、 その部分に投入 容器 10の流出孔 13と連通する流入孔 24が形成されているから、 結局 ポンプ 30を通過する溶湯 2は駆動流となり、 投入容器 10を通過する 溶湯 2は被駆動流となって、 投入容器 10内の溶湯 2は吐出管 20内に 強く吸引され、 両者は合流して吐出管 20より溶解炉 1内に戻る。

したがって投入容器 10の讕ロ部 11よりダライ粉 5を投入すると、 ダラィ粉 5は投入容器 10内の溶湯 2によって先ず搬送され、 ポンァ 30を通過する溶湯 2によって更に搬送されて溶解炉 1内に至る。 す なわちダラィ粉 5は、 常に新たに供耠される投入容器 10内の溶湯 2 によって先ず加熱され、 常に新たに供耠されるポンプ 30を通過する 溶湯 2によって更に加熱されるから、 溶解炉 1内に至る閎に充分に 溶融する。

また注湯口 12は投入容器 10の軸芯に対して偏心する方向に開口し ているから、 投入容器 10内の溶湯 2による滴流の形成が促進されて、 ダラィ粉 5の溶湯 2への溶解が促進される。

なおもしも溶解しないダラィ粉 5がそのまま湯面上に浮上するお それがあるときには、 吐出管 20の流入孔 24を設けた部分から吐出端 に至るまでの長さを長くすることによって対処することができる。 吐出管 20の長さは本実施例のように、 少なくとも吐出端が投入容器 10の外周近傍にまで延長していることが好ましい。

次に第 3図と第 4図とを参照して、 本発明の別の実施例を説明す る。 この実施例では第 3図に示すように、 先の実旃例と比べて炉中 閤壁 35と仕切壁 36とからなる仕切手段が付設され、 また投入容器 10 の注湯口 12の位置を変更している。 炉中簡壁 35は、 本溶解装置を溶 解炉 1の昇温室 6側と隔てる位置に設けられ、 第 4図に示すように 略 T字状に形成されたその中央部は炉床 7より炉蓋 9に至って炉壁 8と共に炉蓋 9を支持し、 左右両翼の下面は湯面 3以下に保たれて いる。 また仕切壁 36は、 その両側が炉壁 8と前記炉中圊壁 35とに接 し、 下端は炉床に接し、 上端は湯面よ りも高く保たれ、 且つ投入容 器 10及び支持容器 15の外周近傍よ りも突出した吐出管 20が、 この仕 切壁 36を貫通するように設けられている。 溶湯 2は溶解炉 1の昇温 室 6側に設けた加熱パーナ 40によって加熱される。 加熱燃料はガス、 オイルまたは伝熱ヒーターが使用される。 加熱源の取付位置は、 炉 壁側面、 天井のいずれでもよく、 浸清ヒーターチューブ （図示して いない） を使用してもよい。 溶湯 2はタツァホール 41から出湯樋 42 に出湯される。 43はスラグの搔き出し用扉である。

本実施例では吐出管 20より吐出された溶湯 2がポンプ 30の吸入口 へも投入容器 10の注湯口 12へも短絡せず、 必ず昇温室 6を経由して からポンプと注湯口とに至り、 したがって本溶解装置には昇温室 6 の高温の溶湯が供耠されるから、 ダライ粉の溶解効率の向上を図る ことができる。

なお本発明と同様の効果は、 投入容器の流出孔に管を接続し、 該 管内にボンプの吐出流を吐出させて、 環状にダラィ粉を吸引する構 成とし、 あるいは投入容器の下端を貫通する吐出管を設け、 吐出管 の上記貫通部分に複数個の孔を設けて、 複数方向よ りダラィ粉を吸 引する構成とすることによっても達成することができる。 産業上の利用可能性 本発明によって第 1に、 ダラィ粉は投入容器内の溶湯とボンプを 通過する溶湯とによって 2重に加熱され、 いずれの溶湯も常に新た に供耠されるからダラィ粉と接する溶湯の温度低下を招くことがな く、 新たに供耠される溶湯は高溢のまま供耠される。 したがってダ ラィ粉の溶解効率の顕著な向上を図ることができる。

第 2にダライ粉の浮上は生ぜず、 且つ溶湯全体の外表面の形状は 崩されないから、 ダライ粉の酸化を招かない。

また第 3に、 ポンプの動力は溶湯を流動するためにのみ使われ、 溶湯の一部を高所に搬送するのごときエネルギーは要しない。 第 4 に、 ポンプは駆動流を駆動し、 ダラィ粉は被駆動流中に卷き込まれ るだけであってポンプを通過しないから、 ポンプィンぺラーの損耗 などを招かない。

Claims

求 の 範 囲

1 . 開口部を湯面よりも上方に保った投入容器を溶解炉内の溶湯 に浸漬し、 該投入容器に溶解炉内の溶湯を流入させる注湯口を設け、 前記投入容器の湯面以下の部分に流出孔を設け、 溶湯を搬送するボ ンプの吐出側に吐出管を取付け、 該吐出管の管壁に前記投入容器の 流出孔と連通する流入孔を設けて吐出管より溶湯を溶解炉内に戻し たダライ粉の溶解装置。

2 . 前記注湯口は投入容器の側壁に設け、 前記流出孔は投入容器 の底壁に設けた請求項 1記載のダライ粉の溶解装置。

3 . 前記投入容器の注湯口を、 前記投入容器の流出孔を通る鉛直 線に対して偏心する方向に開口した請求項 2記載のダライ粉の溶解

4 . 前記吐出管を前記投入容器の下方に略水平に配し、 該吐出管 の上壁に前記流入孔を設けて前記投入容器の流出孔に当接させた請 求項 2記載のダライ粉の溶解装置。

5 . 前記吐出管を前記投入容器の下方に略水平に配し、 該吐出管 の上壁に前記流入孔を設けて前記投入容器の流出孔に当接させた請 求項 3記載のダライ粉の溶解装置。

6 . 前記吐出管の流入孔を設けた部分の管径を絞った請求項 1 、 2又は 5記載のダライ粉の溶解装置。

7 . 前記吐出管の流入孔を設けた部分において吐出管の管径を急 拡大した請求項 1 、 2又は 5記載のダライ粉の溶解装置。

8 . 前記吐出管は、 管壁に前記流入孔を設け一端に拴を設けた外 管と、 一端を前記ボンプの吐出側に取付け他端は前記铨を貫通して 前記流入孔部分に至る内管とによって構成した請求項 1 、 2又は 5 記載のダライ粉の溶解装置。

9 . 前記投入容器は略鉛直な軸芯を有する回転体によって形成し、 該軸芯と投入容器の底壁との略交点上に前記流出孔を設けた請求項 1記載のダライ粉の溶解装置。

1 0 . 前記吐出管の吐出端は、 少なくとも前記投入容器の外周近 傍にまで延長している請求項 1記載のダライ粉の溶解装置。

1 1 . 前記ボンプの吸入口と前記投入容器の注湯口との少なく と もいずれか一方に流入する溶湯が溶解炉の昇温室側より供辁される ように仕切る仕切手段を、 溶解炉内に付設した請求項 1記載のダラ ィ粉の溶解装置。