WO2022102177A1 - 溶湯混合システム - Google Patents

溶湯混合システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022102177A1
WO2022102177A1 PCT/JP2021/028385 JP2021028385W WO2022102177A1 WO 2022102177 A1 WO2022102177 A1 WO 2022102177A1 JP 2021028385 W JP2021028385 W JP 2021028385W WO 2022102177 A1 WO2022102177 A1 WO 2022102177A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molten metal
chamber
melting
melt
melting device
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/028385
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
城也太 望月
富弘 岩本
Original Assignee
株式会社トウネツ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社トウネツ filed Critical 株式会社トウネツ
Priority to US18/035,228 priority Critical patent/US20230272504A1/en
Publication of WO2022102177A1 publication Critical patent/WO2022102177A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • C22B21/0092—Remelting scrap, skimmings or any secondary source aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001—Dry processes
    • C22B7/003—Dry processes only remelting, e.g. of chips, borings, turnings; apparatus used therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the first molten metal material is melted by the first melting device to produce the first molten metal
  • the second molten metal material is melted by the second melting device to produce the second molten metal, and then the second molten metal is produced. It relates to a molten metal mixing system that mixes 1 molten metal and 2nd molten metal.
  • non-ferrous metal used once mentioned above examples include scrap materials such as return materials, briquette materials, and chips.
  • the return material can be exemplified as a material obtained by crushing an unnecessary part generated during molding of a non-ferrous metal or processing immediately after molding with a crusher. Easy to make molten metal.
  • the briquette material include those obtained by compressing and solidifying cutting chips, chips, and the like generated during the processing of non-ferrous metal.
  • briquette material is made by compressing cutting chips and chips generated during the processing of non-ferrous metal to make it solid, and since it contains oil and water, if it is dissolved as it is, it will be a high quality molten metal. Must not be. Therefore, when reusing, it is desirable to first dry the briquette material to remove oil and water contained in the briquette material by evaporation, etc., but it is difficult to dissolve in the molten metal like the new material. .. Further, since the briquette material has a small specific gravity and a large surface area, it easily floats on the surface of the molten metal and is partially oxidized during melting.
  • chips have a small specific density and a large surface area, so that they easily float on the surface of the molten metal and part of them are easily oxidized during dissolution.
  • aluminum materials and aluminum alloy materials tend to become oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the amount of oxide per unit weight tends to be large. Therefore, under the influence of the oxide, the melting point of the entire chip containing the oxide rises and it becomes difficult to melt.
  • aluminum oxide has a melting point of 2072 ° C., which makes it extremely difficult to dissolve.
  • briquette materials and chips have the above-mentioned properties, so they tend to be difficult to reuse as resources.
  • Patent Document 1 the prior art documents related to the present invention are presented. Specifically, as the prior art related to the present invention, for example, there is the invention described in Patent Document 1 below.
  • the invention described in Patent Document 1 is an invention in which a connecting pipe having a siphon function is used to distribute the molten metal in the molten metal holding furnace for replenishment into the molten metal holding furnace for casting.
  • Patent Document 1 merely discloses that the molten metal in the holding furnace is moved to another adjacent holding furnace by using a connecting pipe having a siphon function, as in the present invention. It is not a system that mixes two or more molten metal.
  • briquette materials and chips that are easily oxidized, for example, first, aluminum chips mixed with oil or water such as cutting oil are first dissolved with a cleaning solution to remove water. Exclude it. Alternatively, calcinate with a rotary kiln so that the aluminum does not oxidize, and volatilize the oil and water to remove it. After that, chips are put into a melting furnace to obtain molten aluminum.
  • the briquette material may be made into a briquette material without removing oil and water from the chips, the cutting oil may be recovered, and then the briquette material may be dried. After that, the dried briquette material is put into a melting furnace to obtain a molten aluminum.
  • molten aluminum separately with a molten metal such as a new aluminum material or an aluminum alloy material, or separately mix it with a molten metal with a new aluminum material, an aluminum alloy material or the like and these return materials. It is used.
  • the molten metal of briquette material or chips melted in this separate process is often manually moved from the melting furnace to the holding furnace using a tub or a ladle.
  • the required molten metal weighs 150 kg per hour for non-ferrous metals (bricket materials, chips, etc.) that have been used once, and 150 kg for new non-ferrous metals (new materials) per hour, for a total of 150 kg per hour.
  • non-ferrous metals (bricket materials, chips, etc.) that have been used once are put into a melting furnace equipped with melting equipment such as burners and heaters with 150 kg of solid raw materials per hour, and new non-ferrous metals (new). The material) will be charged with 150 kg of solid raw material per hour.
  • the melting rate of the non-ferrous metal (bricket material, chips, etc.) once used and the new non-ferrous metal (new material) It differs from the dissolution rate.
  • the melting rate differs between the non-ferrous metal that is directly hit by the flame from the melting equipment such as a burner and the heater and the non-ferrous metal that is not hit. This is because chips tend to burn instantly and become oxides when they are directly hit by a flame, and tend to be difficult to dissolve, and briquette materials tend to become oxides when they are directly hit by a flame and are difficult to dissolve. Because there is.
  • the return material has properties similar to those of the new material, and can be easily melted together with the new material to form a molten metal, and can be considered to have almost the same melting rate as the new non-ferrous metal (new material).
  • the addition of solid raw materials causes a difference in melting rate, resulting in uneven and uneven molten metal, as well as a predetermined weight ratio (in the above case, non-ferrous metal (bricket material or cutting) once used.
  • the amount of molten metal of the non-ferrous metal (bricket material, chips, etc.) used once and the amount of molten metal of the new non-ferrous metal (new material) should be set to the desired mixing ratio (weight ratio), or the non-ferrous metal once used (weight ratio).
  • the desired mixing ratio (weight ratio) between the amount of molten metal of briquette material, chips, etc. and the amount of molten metal of new non-ferrous metal (new material) and return material is to make the non-ferrous metal (bricket material) once used.
  • the melting rates of new non-ferrous metals (new materials) and return materials are different.
  • the first step is to melt.
  • a new molten metal of a non-ferrous metal (new material) with a high speed is added according to a predetermined mixing ratio (weight ratio), and then the non-ferrous metal (new material) used once is melted at a lower speed and slower than the non-ferrous metal (new material).
  • molten metal of briquette material, chips, etc. was added according to a predetermined mixing ratio (weight ratio).
  • the quality (strength, etc.) of the product may be inferior if the molten metal mixed with the molten metal by melting the non-ferrous metal (bricket material, chips, etc.) that has been used once and then moved to the holding furnace is advanced to the casting process. ..
  • the quality (strength, etc.) of the product in the subsequent casting process may be adversely affected.
  • the main object of the present invention is to suppress the generation of oxides in the process of mixing the first molten metal in which the first molten metal material is dissolved and the second molten metal in which the second molten metal material is dissolved. It is an object of the present invention to provide a molten metal mixing system for producing a homogeneous molten metal which is free of oxides (or has a small amount of oxides mixed in). Another object of the present invention is to provide a molten metal mixing system capable of mixing the first molten metal and the second molten metal at a predetermined weight ratio.
  • the first melting device that melts the first molten metal material to produce the first molten metal
  • the second melting device that melts the second molten metal material to produce the second molten metal
  • the second molten metal produced by the second melting device which has a connecting tube for connecting the two melting devices, is conveyed to the first melting device through the internal space of the connecting tube and is conveyed to the first melting device. It is configured to mix with at least one of the first molten metal material and the first molten metal inside the apparatus, and the second melting apparatus has a hot water discharge chamber for storing the second molten metal to be conveyed to the first melting apparatus.
  • the first melting device includes a hot water receiving chamber for storing the second molten metal conveyed from the second melting device, and a part of the second molten metal stored in the hot water receiving chamber receives the hot water.
  • the second molten metal in the hot water discharge chamber moves to the hot water receiving chamber through the connecting pipe according to the siphon principle. It is a system.
  • the generation of oxides is suppressed in the process of mixing the first molten metal in which the first molten metal material is dissolved and the second molten metal in which the second molten metal material is dissolved. It is possible to produce a homogeneous molten metal containing no oxide (or a small amount of oxide mixed). Further, since the molten metal is mixed with each other, the first molten metal and the second molten metal can be mixed at a predetermined weight ratio.
  • FIG. 1 It is a top view of the molten metal mixing system which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a top view of the molten metal mixing system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a top view of the molten metal mixing system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is a top view of the molten metal mixing system (the aspect which the 2nd melting apparatus 1 does not have a circulation chamber 3) which concerns on 4th Embodiment of this invention. It is a top view of the molten metal mixing system (the aspect which provided the circulation chamber 14 in the 1st melting apparatus 10) which concerns on 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line BB'in FIG. (6A) is a first BB'cross-sectional view, and (6B) is a second BB'cross-sectional view. It is a top view of the molten metal mixing system which concerns on 6th Embodiment of this invention (the aspect which made the 2nd melting apparatus 4 of the 2nd melting apparatus 1 of 4th Embodiment into 1 chamber).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA'in FIG. (8A) is a first cross-sectional view taken along the line AA', and (8B) is a cross-sectional view taken along the second line AA'.
  • the first embodiment of the molten metal mixing system which concerns on this invention is shown in FIG.
  • the first melting apparatus 10 for melting the first melting material to produce the first molten metal the second melting apparatus 1 for melting the second melting material to produce the second molten metal, and the first one. It has a connecting pipe W20 that connects between the melting device 10 and the second melting device 1, and the second molten metal produced by the second melting device 1 is conveyed to the first melting device 10 via the connecting pipe W20.
  • the structure is such that the first molten metal and the second molten metal are mixed inside the first melting apparatus 10.
  • the first melting device 10 receives the first melting material from the first charging chamber 11 for charging the first melting material and the first charging chamber 11 and melts the first melting material to produce the first molten metal. It has 1 melting chamber 12 and a first storage chamber 13 for temporarily storing the first molten metal until it is received from the first melting chamber 12 and supplied to an external device such as a casting machine or a die casting machine. ..
  • the first charging chamber 11 and the first melting chamber 12 are connected by the eleventh transport path W11.
  • the eleventh transport path W11 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • a pipe is provided as the eleventh transport path W11
  • the tube as the eleventh transport path W11 will be referred to as a pipe W11.
  • the first charging chamber 11 is also a hot water receiving chamber. Therefore, inside the first charging chamber 11, the first dissolving material is mixed in the liquid of the second molten metal. Then, the second molten metal and the first melting material in the first charging chamber 11 flow into the first melting chamber 12 through the internal space of the pipe W11.
  • the first melting material that has flowed into the first melting chamber 12 is heated by the immersion burner 7 installed inside the first melting chamber 12 and melts to become the first molten metal.
  • the immersion burner 7 has a structure extending inward from the side wall of the first melting chamber 12, and is arranged below the liquid surface of the molten metal stored in the first melting chamber 12. It is a so-called horizontal immersion type burner.
  • the inside of the immersion burner 7 has, for example, a double pipe structure. Specifically, the hot air flowing into the burner from the base end portion of the immersion burner 7 moves to the tip end portion of the immersion burner 7 along the outer wall of the immersion burner 7.
  • the outer wall surface of the immersion burner 7 is heated, and the molten metal and the first melting material in contact with the outer wall surface of the immersion burner 7 are heated.
  • the hot air that reached the tip of the immersion burner 7 in this way reversed its traveling direction, and moved the internal space of the exhaust pipe arranged in the center of the immersion burner 7 toward the base end of the immersion burner 7. After that, it is exhausted to the outside of the immersion burner 7. Since the immersion burner 7 having such a structure is used, highly energy-efficient heating is possible.
  • the immersion burner 7 has a structure extending inward from the ceiling wall of the first melting chamber 12, and the molten metal stored in the first melting chamber 12 has a structure extending inward. It may be placed below the liquid level of. It may be a so-called vertical immersion type burner. An immersion heater may be used instead of the immersion burner.
  • the first molten metal is produced from the first molten metal material inside the first melting chamber 12.
  • the second molten metal also flows from the first charging chamber 11 into the first melting chamber 12, the first molten metal and the second molten metal are mixed inside the first melting chamber 12 to produce a mixed molten metal. Will be done.
  • first melting chamber 12 and the first storage chamber 13 are connected by a twelfth transport path W12.
  • a twelfth transport path W12 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • a pipe is provided as the twelfth transport passage W12
  • the pipe as the twelfth transport passage W12 will be referred to as a pipe W12.
  • the mixed molten metal produced inside the first melting chamber 12 passes through the inside of the pipe W12 and flows into the first storage chamber 13. As described above, the mixed molten metal is stored inside the first storage chamber 13. This mixed molten metal is supplied to, for example, a casting machine or a die casting machine in a subsequent stage in a batch system or a continuous system.
  • the first charging chamber 11, the first melting chamber 12, and the first storage chamber 13 of the first melting apparatus 10 are each first.
  • the charging chamber lid 11L, the first dissolution chamber lid 12L, and the first storage chamber lid 13L are covered. It is preferable that the internal spaces of the rooms 11, 12, and 13 are closed spaces without air. By making the inside of each room 11, 12, and 13 a closed space without air in this way, the chance of the molten metal coming into contact with oxygen in the air is reduced, and a part of the molten metal is prevented from being oxidized. ..
  • the upper opening 13a has an inner peripheral surface in which the opening area is gradually widened and inclined toward the upper side, and the first charging chamber lid 11L, the first melting chamber lid 12L, and the first storage chamber lid 13L, respectively. It is desirable to have an outer peripheral surface inclined corresponding to each inner peripheral surface of the upper openings 11a, 12a, 13a so that the upper openings 11a, 12a, 13a can be fitted from above.
  • the inner peripheral surfaces of the upper openings 11a, 12a, 13a are made vertical.
  • the first charging chamber lid 11L, the first melting chamber lid 12L, and the first storage chamber lid 13L are also vertical, the first charging chamber lid 11L, the first melting chamber lid 12L, and the first storage Since it is difficult to create a gap when the chamber lid 13L is fitted, it is easy to prevent oxidation of the molten metal in the chambers 11, 12, and 13.
  • the upper openings 11a, 12a, 13a can be easily inserted by simply fitting the first charging chamber lid 11L, the first dissolution chamber lid 12L, and the first storage chamber lid 13L into the upper openings 11a, 12a, 13a from above. Can be blocked.
  • the first charging chamber 11 is also covered with the first charging chamber lid 11L except that the first molten metal material is charged.
  • the first storage chamber 13 is also covered with the first storage lid 13L except that the molten metal is supplied to the casting machine, die casting machine, etc. in the subsequent stage in a batch or continuous manner, and maintenance and inspection are performed.
  • the connecting pipe W20 which will be described later, is arranged in the first storage chamber 13, the first storage chamber is prevented from expanding and contracting due to the temperature of the molten metal and being damaged by vibration from the outside. It is preferable to provide a gap or the like between the lid and the lid 13L.
  • the first dissolution device 10 is composed of a plurality of layers.
  • the purpose is to prevent the molten metal in each of the chambers 11, 12, and 13 of the first melting apparatus 10 from leaking to the outside, and to prevent the heat of the molten metal from being transmitted to the outside (insulation).
  • the first melting apparatus 10 has a three-layer structure, but it may have two layers or four or more layers.
  • the innermost layer (inner layer) 10A is provided mainly for the purpose of preventing the penetration of molten metal, and is composed of a material such as alumina (Al 2 O 3 ) or silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the outermost layer (outer layer) 10C is provided mainly for the purpose of heat insulation, and is composed of, for example, a heat insulating material layer formed by pasting a refractory cloth.
  • the layer (intermediate layer) 10B located between the inner layer 10A and the outer layer 10C is provided mainly for the purpose of preventing the molten metal from reaching the outer wall when cracks occur, and is more heat insulating than, for example, the inner layer 10A. It is composed of highly resistant refractory materials.
  • the outer circumference, the bottom surface, and a part of the upper surface of the outer layer 10C are covered with an outer wall, for example, an iron outer wall (iron skin).
  • the first charging chamber 11, the first melting chamber 12, and the first storage chamber 13 are connected by a pipe W11 and a pipe W12, respectively, and the atmospheric pressures of the respective chambers 11, 12, and 13 are almost the same, so that each chamber 11 , 12 and 13 have almost the same liquid level.
  • the liquid level of the mixed molten metal in the first storage chamber 13 drops. Then, in order to compensate for the decrease in the liquid level in the first storage chamber 13, the second molten metal is automatically transported from the second melting device 1 into the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber). The second molten metal transported into the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber) is mixed with the first molten metal produced from the first molten metal material inside the first melting chamber 12 to form a mixed molten metal, and the mixed molten metal is obtained. Is replenished to the first storage chamber 13. As a result, the liquid level of each of the chambers 11, 12, and 13 is restored to the previous state.
  • the second melting device 1 receives the second melting material from the second charging chamber 2 for charging the second melting material and the second charging chamber 2, and melts the second melting material to produce the second molten metal.
  • Dissolution chamber 4 and the second melting chamber 4 accept the second molten metal and remove impurities such as solids remaining in the second molten metal by floating or precipitating to make a clean second molten metal. It has a chamber 5 and a second storage chamber 6 for temporarily storing the second molten metal until it receives the second molten metal from which impurities have been removed and supplies the second molten metal to the first melting apparatus 10.
  • the second input chamber 2 and the circulation chamber 3 are connected by the 4th'transport path W4'.
  • the 4'transport path W4' for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the 4th'transport path W4' is referred to as a pipe W4'.
  • the circulation chamber 3 and the second dissolution chamber 4 are connected by the fifth transport path W5.
  • the fifth transport path W5 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the fifth transport path W5 is referred to as a pipe W5.
  • the second charging chamber 2 and the second melting chamber 4 are connected by the first transport path W1.
  • the first transport path W1 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the first transport path W1 is referred to as a pipe W1.
  • the second molten metal and the second melting material in the second melting chamber 4 are separated into the pipe W1, the second charging chamber 2, and the second melting chamber 2. It can be circulated to the second dissolution chamber 4 via the tube W4', the circulation chamber 3, and the tube W5.
  • the second melting material is newly charged into the second charging chamber 2
  • the temperature of the molten metal drops, so that the rotation (counterclockwise rotation) of the metal molten metal circulation impeller provided in the circulation chamber 3 causes the molten metal to rotate.
  • the second molten metal and the second melting material are circulated to the second charging chamber 2 via the pipe W1, the second melting chamber 4, the pipe W5, the circulation chamber 3, and the pipe W4', so that the second molten metal is newly charged. It is desirable to promote the melting of the melting material in the second melting chamber 4 to form a molten metal and to suppress a decrease in the temperature of the molten metal.
  • the second molten metal and the second melting material that have flowed into the second melting chamber 4 are heated by the immersion burner 7 installed in the second melting chamber 4, and the second melting material is melted to become the second melting material.
  • the immersion burner 7 has a structure extending inward from the side wall of the second melting chamber 4, and is arranged below the liquid surface of the molten metal stored in the second melting chamber 4. It is a so-called horizontal immersion type burner.
  • the inside of the immersion burner 7 is, for example, as described above. Further, although the immersion burner 7 was a horizontal immersion type burner, the immersion burner 7 has a structure extending inward from the ceiling wall of the second melting chamber 4, and the molten metal stored in the second melting chamber 4 is formed. It may be placed below the liquid surface of. It may be a so-called vertical immersion type burner. An immersion heater may be used instead of the immersion burner.
  • the second molten metal is produced from the second molten metal material inside the second melting chamber 4.
  • the second melting chamber and the second melting material flow into the circulation chamber 3 from the second charging chamber 2 through the pipe W4', and further from the circulation chamber 3 to the second melting chamber 4 through the pipe W5.
  • the second molten metal and the second dissolved material are in a mixed state.
  • the second melting chamber 4 is composed of two chambers, and the second melting chambers 4 are connected to each other by the sixth transport path W6.
  • the sixth transport path W6 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the sixth transport path W6 is referred to as a pipe W6.
  • the purpose of this is to sufficiently dissolve the second dissolution material in the second dissolution chamber 4 on the second charging chamber side to form a molten metal, and then flow the second dissolution material into the second dissolution chamber 4 on the removal chamber 5 side.
  • the second dissolution chamber 4 is not limited to the two chambers as in the first embodiment, and the second dissolution chamber 4 may be composed of three or more chambers, or the sixth embodiment described later.
  • the second dissolution chamber 4 may be composed of one chamber as described above.
  • the second dissolution chamber 4 and the removal chamber 5 are connected by a second transport path W2.
  • a second transport path W2 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the second transport path W2 is referred to as a pipe W2.
  • the second molten metal of the second melting chamber 4 passes through the inside of the pipe W2 and flows into the removing chamber 5.
  • the second molten metal that has flowed into the removal chamber 5 is sedated, and impurities such as solids remaining in the molten metal are suspended or precipitated to be removed to make a clean second molten metal.
  • the removal chamber 5 and the second storage chamber 6 are connected by the third transport path W3.
  • the third transport path W3 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the third transport path W3 is referred to as a pipe W3.
  • the second molten metal cleaned in the removal chamber 5 flows into the second storage chamber 6 through the inside of the pipe W3. It is preferable to install a dipping burner 7 in the removal chamber 5 so that the temperature of the second molten metal does not decrease.
  • the immersion burner 7 has a structure extending inward from the side wall of the removal chamber 5, and is arranged below the liquid surface of the molten metal stored in the removal chamber 5. It is a so-called horizontal immersion type burner.
  • the inside of the immersion burner 7 is, for example, as described above.
  • the above-mentioned immersion burner 7 was a horizontal immersion type burner, but the immersion burner 7 has a structure extending inward from the ceiling wall of the removal chamber 5, and the second molten metal stored in the removal chamber 5 is formed. It may be placed below the surface of the liquid. It may be a so-called vertical immersion type burner.
  • An immersion heater may be used instead of the immersion burner. It was
  • FIG. 8A of FIG. 8 shows a cross-sectional view of AA'of the second melting apparatus 1 of FIG.
  • the second charging chamber 2, the circulation chamber 3 (not shown), the second melting chamber 4, the removal chamber 5, and the second storage chamber 6 (not shown) of the second melting device 1 each have a second charging chamber lid 2L.
  • a circulation chamber lid 3L (not shown), a second dissolution chamber lid 4L, a removal chamber lid 5L, and a second storage chamber lid 6L (not shown) are covered.
  • the internal space of each room 2, 3, 4, 5, 6 is preferably a closed space without air. In this way, by making the inside of each room 2, 3, 4, 5, 6 air-free, the chance that the molten metal comes into contact with oxygen in the air is reduced, and a part of the molten metal is oxidized. I'm preventing that.
  • the upper opening 2a of the second charging chamber 2, the upper opening 3a of the circulation chamber 3 (not shown), the upper opening 4a of the second dissolution chamber 4, and the removal chamber 5 It is preferable that the upper opening 5a of the above and the upper opening 6a (not shown) of the second storage chamber 6 have an inclined inner peripheral surface set so that the opening area gradually increases toward the upper side. Further, the second charging chamber lid 2L, the circulation chamber lid 3L (not shown), the second dissolution chamber lid 4L, the removal chamber lid 5L, and the second storage chamber lid 6L (not shown) are each of the upper opening 2a.
  • 2L of the second charging chamber, 3L of the circulation chamber lid, 4L of the second dissolution chamber lid, 5L of the removal chamber lid, and 6L of the second storage chamber lid are difficult to form a gap. It is easy to prevent the oxidation of the molten metal in 4, 5 and 6.
  • the second input chamber lid 2L, the circulation chamber lid 3L, the second dissolution chamber lid 4L, the removal chamber lid 5L, and the second storage chamber lid 6L are provided in the upper openings 2a, 3a, 4a, 5a, and 6a from above.
  • the upper openings 2a, 3a, 4a, 5a, and 6a can be easily closed just by fitting.
  • the second charging chamber 2 is also covered with a lid except for charging the second melting material.
  • the second storage chamber 6 is also covered with the second storage chamber lid 6L except for maintenance and inspection.
  • the connecting pipe W20 which will be described later, is arranged in the second storage chamber 6, the second storage chamber is to prevent the connecting pipe W20 from expanding and contracting due to the temperature of the molten metal and being damaged by external vibration. It is preferable to provide a gap or the like between the lid and the lid 6L.
  • the second melting apparatus 1 is composed of a plurality of layers.
  • the purpose is to prevent the molten metal in each chamber 2, 3, 4, 5, 6 of the second melting apparatus 1 from leaking to the outside, and to prevent the heat of the molten metal from being transmitted to the outside (insulation). ..
  • the second melting apparatus 1 has a three-layer structure, but it may have two layers or four or more layers.
  • the innermost layer (inner layer) 1A is provided mainly for the purpose of preventing the penetration of molten metal, and is composed of a material such as alumina (Al 2 O 3 ) or silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the outermost layer (outer layer) 1C is provided mainly for the purpose of heat insulation, and is composed of, for example, a heat insulating material layer formed by pasting a refractory cloth.
  • the layer (intermediate layer) 1B located between the inner layer 1A and the outer layer 1C is provided mainly for the purpose of preventing the molten metal from reaching the outer wall when cracks occur, and is more heat insulating than, for example, 1A. Is composed of high refractory materials.
  • the outer circumference, bottom surface, and part of the upper surface of 1C are covered with an outer wall, for example, an iron outer wall (iron skin).
  • the connecting pipe W20 is a pipe that connects between the first melting device 10 and the second melting device 1. More specifically, the connecting pipe W20 connects between the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber) of the first melting device 10 and the second storage chamber 6 (hot water outlet chamber) of the second melting device 1. There is.
  • the material of the connecting tube W20 is not particularly limited, but from the viewpoint of heat resistance and durability, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) ceramics, silicon carbide (SiC), and silicon nitride (Si 3 N 4 ) components may be used. It is preferable to use a refractory material containing or a silicon carbide (SiC) refractory material.
  • the connecting pipe W20 may be a single-layer pipe, but may be a pipe having two or more layers.
  • the connecting tube W20 is a three-layer tube
  • the first layer (inner layer) located on the most central side is a cylindrical layer made of fine ceramics
  • the third layer (outer layer) located on the outermost side is oxidized.
  • the second layer (intermediate layer) between the inner layer and the outer layer is aluminum oxide (intermediate layer).
  • a heating means such as an electric heater using a ceramic fiber made of Al 2 O 3 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) as a hot plate may be embedded.
  • the molten metal passes through the hollow portion (internal space) formed on the center side of the inner layer, but when the outside air temperature is low, the molten metal flows through the internal space. It is possible to prevent the solidified material of the molten metal from adhering to the inner wall of the connecting pipe W20 due to the decrease in the temperature of the material.
  • the connecting pipe W20 has a siphon function. Specifically, when the inside of the connecting pipe W20 is filled with a liquid (for example, a second molten metal) and the liquid level of the second molten metal stored in the first charging chamber 11 of the first melting device 10 drops, the siphon According to the above principle, the second molten metal stored in the second storage chamber 6 of the second melting device 1 is automatically transported to the first charging chamber 11 through the internal space of the connecting pipe W20.
  • a liquid for example, a second molten metal
  • the arrangement of the connecting pipe W20 is not particularly limited, but one end of the connecting pipe W20 is arranged below the liquid level of the second molten metal stored in the second storage chamber 6 of the second melting device 1, and the first melting device is arranged. It is preferable to dispose the other end of the connecting pipe W20 below the liquid level of the second molten metal stored in the first charging chamber 11 of 10. In particular, it is desirable that both ends of the connecting pipe W20 be arranged near the center of the molten metal excluding the vicinity of the molten metal surface of each chamber and the vicinity of the bottom surface of each chamber.
  • Oxide films formed by reacting with oxygen in the air are likely to form near the molten metal surface, and non-ferrous metals (bricket materials, chips, etc.) that have been used once and new non-ferrous metals (new non-ferrous metals) near the bottom of each chamber. This is to prevent the oxide film and the heavy metal from being mixed into the connecting pipe W20 together with the molten metal because the heavy metal mixed in the new material) and the return material is accumulated. This is because the above-mentioned siphon principle is generated by locating both ends of the connecting pipe W20 in the molten metal. Similarly, in order to realize the siphon principle, it is preferable that the internal space of the connecting pipe W20 is also filled with the molten metal.
  • the first molten metal material and the second molten metal material are additionally added. It is preferable to use a configuration that raises the liquid level of the molten metal in each room.
  • the siphon principle is canceled when the level sensor detects that there is a risk of backflow.
  • the principle of the siphon is that when the heights of the molten metal stored in two different chambers are different, the molten metal stored in the chamber with a high liquid level moves to the chamber with a low liquid level. , The movement of the molten metal stops when the height of the liquid level in each room becomes almost the same.
  • the first melting material preferably contains at least one of a new nonferrous metal and a return material.
  • the second dissolving material preferably contains at least one of a briquette material and chips.
  • the second charging chamber 2 is a so-called vortex chamber, and a magnetic agitator or a gas ejection device described in Japanese Patent Application No. 2019-207478 of the present applicant is provided below the vortex chamber.
  • a vortex is generated in the molten metal in the vortex chamber, and briquette materials and chips, which have a lighter specific gravity than the molten metal, are drawn into the molten metal so that the contact time with the outside air is short, making it difficult for oxides to form. ..
  • FIG. 2 shows a second embodiment.
  • the connecting pipe W20 connects between the first storage chamber 13 (hot water receiving chamber) of the first melting device 10 and the second storage chamber 6 (hot water outlet chamber) of the second melting device 1. ..
  • the second molten metal of the second storage chamber 6 flows into the first storage chamber 13 (hot water receiving chamber) via the connecting pipe W20.
  • Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 3 shows a third embodiment.
  • the connecting pipe W20 is the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber) and the first storage chamber 13 (hot water receiving chamber) of the first melting device 10, and the second storage chamber of the second melting device 1. 6 (hot water room) is connected.
  • the second molten metal of the second storage chamber 6 flows into the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber) and / or the first storage chamber 13 (hot water receiving chamber) via the connecting pipe W20.
  • the second molten metal that flowed into the first charging chamber 11 (hot water receiving chamber) could be heated again in the first melting chamber 12 and flowed into the first storage chamber 13 (hot water receiving chamber) as in the first embodiment.
  • the second molten metal can shorten the residence time of the second molten metal and prevent the molten metal from being oxidized. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment.
  • the second charging chamber 2 and the second melting chamber 4 are connected by a fourth transport path W4.
  • a fourth transport path W4 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • a pipe W4 Inside the second charging chamber 2, the second molten metal and the second molten material are in a mixed state. Then, the second molten metal and the second melting material in the second charging chamber 2 flow into the second melting chamber 4 through the internal space of the pipe W4.
  • the second melting chamber 4 and the second charging chamber 2 are also connected by a pipe W1.
  • the molten metal can be circulated counterclockwise to the second melting chamber 4 via the second melting chamber 4, the pipe W4, the second charging chamber 2, and the pipe W1, and vice versa. can do.
  • the solid raw material is moved to make it easier to dissolve and to make a liquid molten metal, and at the same time, the distribution state of physical properties such as the temperature and viscosity of the molten metal is made uniform.
  • the second charging chamber 2 the second melting chamber 4, the removal chamber 5, and the second storage chamber 6 of the second melting apparatus 1, the second charging chamber lid 2L, the second melting chamber lid 4L, and the removal chamber lid 5L, respectively.
  • the second storage chamber 6L is covered.
  • the internal space of each room 2, 4, 5 and 6 is preferably a closed space without air. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment.
  • the first charging chamber 11 and the first melting chamber 12 are connected by a 14th transport path W14.
  • a 14th transport path W14 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the 14th transport path W14 is referred to as a pipe W14.
  • the first charging chamber 11 and the circulation chamber 14 are connected by a thirteenth transport path W13.
  • a thirteenth transport path W13 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the thirteenth transport path W13 is referred to as a pipe W13.
  • the circulation chamber 14 and the first dissolution chamber 12 are connected by an eleventh transport path W11.
  • the eleventh transport path W11 for example, a tube having a hollow inside can be mentioned.
  • the pipe as the eleventh transport path W11 is referred to as a pipe W11.
  • An impeller for circulating a molten metal may be provided in the circulation chamber 14.
  • the molten metal efficiently circulates between the first charging chamber 11, the first melting chamber 12, and the circulation chamber 14, which promotes the dissolution of the first dissolving material and contains less oxides (more oxides are not mixed).
  • it can be a homogeneous molten metal (with less oxide contamination).
  • the mixed molten metal (the first molten metal and the second molten metal) in the first melting chamber 12 were mixed by the rotation (forward rotation or reverse rotation) of the metal molten metal circulation impeller provided in the circulation chamber 14.
  • the thing) is carried to the first dissolution chamber 12 via the pipe W14, the first charging chamber 11, the pipe W13, the circulation chamber 14, and the pipe W11, and is carried to the first dissolution chamber 12 by the reverse route.
  • the aspect of the second dissolving apparatus 1 is not particularly limited.
  • the same device 1 as the second melting device 1 according to any one of the first to fourth and sixth embodiments may be used.
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment.
  • the second dissolution chamber 4 of the fourth embodiment is made into one chamber. Having one room makes it easier to clean during maintenance.
  • the immersion burner 7 has been described as an example, but a burner other than the immersion burner may be used. Moreover, you may use a heater instead of a burner.
  • the amount of oxide generated during the transport can be significantly reduced, and as a result, the quality of the final product can be improved. can.
  • labor since labor is not required for transportation, it can contribute to reduction of labor costs.
  • the molten metal is mixed with each other, the first molten metal and the second molten metal can be mixed at a predetermined weight ratio.
  • First charging chamber lid 12 ... First melting chamber, 12a ... Upper opening of the first melting chamber, 12L ... First melting chamber lid, 13 ... First storage Room, 13a ... Upper opening of the first storage chamber, 13L ... First storage chamber lid, 14 ... Circulation chamber, W1 ... First transport path, W2 ... Second transport path, W3 ... Third transport path, W4 ... First 4 transport path, W4'... 4'transport path, W5 ... 5th transport path, W6 ... 6th transport path, W11 ... 11th transport path, W12 ... 12th transport path, W13 ... 13th transport path, W14 ... 14th transport path, W20 ... Connecting pipe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

【課題】第１の溶湯材料を溶解させた第１溶湯と、第２の溶湯材料を溶解させた第２溶湯を混合させる過程において、酸化物の発生を抑制することができ、酸化物が混ざっていない（または酸化物の混入量が少ない）均質な溶湯を製造するための溶湯混合システムを提供すること。 【解決手段】　第１溶湯材料を溶解して第１溶湯を製造する第１溶解装置１０と、第２溶湯材料を溶解して第２溶湯を製造する第２溶解装置１と、前記第１溶解装置１０と前記第２溶解装置１を連結する連結管Ｗ２０と、を有し、前記第２溶解装置１で製造した前記第２溶湯が、前記連結管Ｗ２０の内部空間を通って前記第１溶解装置１０へ搬送され、前記第１溶解装置１０の内部の前記第１溶湯材料および前記第１溶湯の少なくとも一方と混合する構成とされ、前記第２溶解装置１は、前記第１溶解装置１０に搬送される前記第２溶湯を貯留する出湯室を備え、前記第１溶解装置１０は、前記第２溶解装置１から搬送された前記第２溶湯を貯留する受湯室を備え、前記受湯室に貯留された前記第２溶湯の一部が前記受湯室の外に排出され、前記受湯室の液面の高さが低下すると、サイホンの原理によって、前記出湯室の前記第２溶湯が前記連結管Ｗ２０を通じて前記受湯室へ移動する構成であることを特徴とする溶湯混合システム。

Description

溶湯混合システム
　本発明は、第１の溶湯材料を第１溶解装置で溶解させて第１溶湯を製造するとともに、第２の溶湯材料を第２溶解装置で溶解させて第２溶湯を製造し、その後、第１溶湯と第２溶湯とを混合する溶湯混合システムに関するものである。
　従来から、溶湯の材料として鉄がよく用いられている。しかし、近年は自動車の燃費向上を目的として車体の軽量化が進められており、比較的比重の小さいアルミニウム材やアルミニウム合金材などの非鉄金属を車体に用いる割合が増えつつある。そのため、非鉄金属の資源価値が上昇しつつあり、その貴重な非鉄金属資源を有効活用しようとする意識が高まっている。そのような意識の下、一度使用した非鉄金属と新たな非鉄金属（新材）とを混合して、新たな非鉄金属（新材）の使用量を削減する方法が求められている。
　前述の一度使用した非鉄金属としては、例えば、リターン材、ブリケット材、切粉等のスクラップ材を挙げることができる。スクラップ材のうち、前記リターン材は非鉄金属の成形時もしくは成形直後の加工時に発生する不要部分を粉砕機で粉砕したものを例示することができ、性状が新材に近く、新材とともに溶解して溶湯としやすい。前記ブリケット材は非鉄金属の加工時に発生する切削屑や切粉等を圧縮して固形にしたものを例示することができる。
　以上のように、一度使用した非鉄金属には様々な種類のものが存在するが、その種類によって再利用しやすい材料と再利用しにくい材料がある。具体的には、リターン材の再利用は前述のとおり比較的容易であるが、ブリケット材や切粉は再利用しにくい傾向がある。その理由は次のとおりである。
　一般的に、ブリケット材は前述のとおり、非鉄金属の加工時に発生する切削屑や切粉等を圧縮して固形にしたものであり、油分や水分を含むため、そのまま溶解すると質の高い溶湯とはならない。そのため、再利用する際は、まずブリケット材を乾燥等させてブリケット材に含まれる油分や水分等を蒸発等で取り除く前処理を行うのが望ましいが、新材と同様には溶湯に溶解し難い。また、ブリケット材は、比重が小さく表面積が大きいため湯面に浮きやすく溶解に際し一部が酸化されやすい。
　切粉も同様に比重が小さく表面積が大きいため湯面に浮きやすく溶解に際し一部が酸化されやすい。例えば、アルミニウム材やアルミニウム合金材は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物になりやすい。特に切粉は表面積が大きいため、単位重量当たりの酸化物量が多くなりやすい。そのため、酸化物の影響を受けて、酸化物を含む切粉全体の融点が上昇して溶けにくくなる。例えば、酸化アルミニウムの融点は２０７２℃であり、非常に溶けにくい性質となる。
　以上のように、ブリケット材や切粉には前述のような性質があるため、資源として再利用しづらい傾向がある。
　ここで、本発明に関連する先行技術文献を提示する。具体的には、本発明に関連する先行技術として、例えば下記特許文献１記載の発明がある。この特許文献１記載の発明は、補給用溶湯保持炉内の溶湯を鋳造用溶湯保持炉内へ配湯するために、サイホン機能を有する連結管を用いるという発明である。
　しかし、前記特許文献１記載の発明は、サイホン機能を有する連結管を用いて、保持炉内の溶湯を隣接する別の保持炉に移動させることを開示しているにすぎず、本発明のように二以上の溶湯を混合するシステムではない。
特許第５２３７７５２号
　以上のように、酸化しやすい性質を持つブリケット材や切粉を再利用するために、例えば、最初に切削油等の油分や水分が混入したアルミ切粉を洗浄液により油分を溶解したり水分を除外したりする。またはロータリーキルンでアルミニウムが酸化しないように仮焼して油分・水分を揮発させて除外する。その後、切粉を溶解炉に投入してアルミニウム溶湯を得たりする。または、切粉から油分や水分を除外しないままブリケット材にして、切削油を回収した上で、ブリケット材を乾燥させる場合もある。その後、乾燥させたブリケット材を溶解炉に投入してアルミニウム溶湯を得たりする。そして、前記アルミニウム溶湯を、別途新しいアルミニウム材やアルミニウム合金材等の溶湯と混合したり、別途新しいアルミニウム材やアルミニウム合金材等及びこれらのリターン材との溶湯と混合したりする方法が比較的よく用いられている。この別工程で溶解させたブリケット材や切粉の溶湯は、桶やラドルを用いて人力で溶解炉から保持炉へ移動させることが多い。
　しかし、溶湯を移動させる際や溶湯を保持炉に注ぎ入れる際に、溶解した溶湯が空気と接触して酸化する。その結果、移動させた溶湯の内部に酸化物が混入した状態となり、溶湯の品質が低下してしまうという問題がある。
　また、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯と新たな非鉄金属（新材）の溶湯とを混合する際、または一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯と新しい非鉄金属（新材）及びリターン材の溶湯とを混合する際には、前記各非鉄金属や前記リターン材を予め定めた重量で溶解炉に投入する必要がある。例えば、必要な溶湯として、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯重量が１時間当たり１５０ｋｇ、新たな非鉄金属（新材）の溶湯重量が１時間当たり１５０ｋｇ、合計１時間当たり３００ｋｇ必要とする場合を考える。そのためには、バーナーやヒーター等の溶解設備を配置した溶解炉に、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）を１時間当たり１５０ｋｇの固体原料で投入するとともに、新たな非鉄金属（新材）を１時間当たり１５０ｋｇの固体原料で投入することになる。バーナーやヒーター等の溶解設備からの火炎が均一に前記各非鉄金属に直接当たったとしても、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶解速度と新たな非鉄金属（新材）の溶解速度とでは異なる。しかも、タワー型溶解炉の場合では、バーナーやヒーター等の溶解設備からの火炎に直接当たっている非鉄金属と当たっていない非鉄金属とでも溶解速度が異なる。これは、切粉は、火炎が直接当たると、瞬時に燃えて酸化物になってしまい溶解し難い傾向があり、また、ブリケット材は、火炎が直接当たるところで酸化物となり、溶解し難い傾向にあるからである。なお、リターン材は、先述したとおり、性状が新材に近く、新材とともに溶解して溶湯としやすく、新たな非鉄金属（新材）の溶解速度とほぼ同じと考えてよい。このように、固体原料での投入は、溶解速度に差が生じ、不均一でムラのある溶湯になるばかりか、予め定めた重量比率（上記の場合、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯重量：新たな非鉄金属（新材）の溶湯重量＝１５０ｋｇ：１５０ｋｇ＝１：１）に必ずしもならないという不具合が生じやすかった。
　しかも、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯と新たな非鉄金属（新材）の溶湯を混合する際、または一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯と新しい非鉄金属（新材）及びリターン材の溶湯とを混合する際には、各溶湯を投入する時間に差が生じやすい。そのため、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯量と新たな非鉄金属（新材）の溶湯量を所望の混合比率（重量比率）にすること、または一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯量と新しい非鉄金属（新材）及びリターン材の溶湯量を所望の混合比率（重量比率）にすることは、先述のとおり、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶解速度、新しい非鉄金属（新材）及びリターン材の溶解速度がそれぞれ異なるため、現実的に困難であるという問題もある。例えば、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯量と新たな非鉄金属（新材）の溶湯量とを予め定めた混合比率（重量比率）で混合する場合、従来、まずは溶解速度が大きい新たな非鉄金属（新材）の溶湯を所定の混合比率（重量比率）通りに投入し、その後、溶解速度が小さく非鉄金属（新材）よりも遅く溶解する一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶湯を所定の混合比率（重量比率）通りに投入することがあった。このような時間差の投入による混合は、溶解速度の大きい新たな非鉄金属（新材）やリターン材は早く溶解するため、主に質がよい溶湯が先に保持炉に移動する傾向にある。その後、溶解速度の小さい一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶解による溶湯が混合され、質が劣る溶湯が保持炉に移動することになる。このことは、先に保持炉に移動した溶湯が、その後の鋳造工程に進めば製品の品質（強度等）はよいものとなる。一方で、その後保持炉に移動した、一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）の溶解による溶湯が混合した溶湯は、鋳造工程に進めば製品の品質（強度等）は劣る虞がある。このように、溶湯の品質特性に影響を与えるだけでなく、引いてはその後の鋳造工程における製品の品質（強度等）に悪影響を与えるおそれがあった。
　以上の説明では、最近需要が増している非鉄金属であるアルミニウム材、アルミニウム合金材を中心に述べてきたが、従来から溶湯によく用いられている鉄等についても同様の問題がある。
　したがって、本発明の主たる課題は、第１の溶湯材料を溶解させた第１溶湯と、第２の溶湯材料を溶解させた第２溶湯とを混合させる過程において、酸化物の発生を抑制することができ、酸化物が混ざっていない（または酸化物の混入量が少ない）均質な溶湯を製造するための溶湯混合システムを提供することにある。また、本発明の従たる課題は、予め定めた重量比率で第１溶湯と第２溶湯とを混合することができるための溶湯混合システムを提供することにある。
　上記の課題は、以下の本発明によって解決することができる。すなわち、第１溶湯材料を溶解して第１溶湯を製造する第１溶解装置と、第２溶湯材料を溶解して第２溶湯を製造する第２溶解装置と、前記第１溶解装置と前記第２溶解装置を連結する連結管と、を有し、前記第２溶解装置で製造した前記第２溶湯が、前記連結管の内部空間を通って前記第１溶解装置へ搬送され、前記第１溶解装置の内部の前記第１溶湯材料および前記第１溶湯の少なくとも一方と混合する構成とされ、前記第２溶解装置は、前記第１溶解装置に搬送される前記第２溶湯を貯留する出湯室を備え、前記第１溶解装置は、前記第２溶解装置から搬送された前記第２溶湯を貯留する受湯室を備え、前記受湯室に貯留された前記第２溶湯の一部が前記受湯室の外に排出され、前記受湯室の液面の高さが低下すると、サイホンの原理によって、前記出湯室の前記第２溶湯が前記連結管を通じて前記受湯室へ移動する構成の溶湯混合システムである。
　本発明に係る溶湯混合システムによれば、第１の溶湯材料を溶解させた第１溶湯と、第２の溶湯材料を溶解させた第２溶湯とを混合させる過程において、酸化物の発生を抑制することができ、酸化物が混ざっていない（または酸化物の混入量が少ない）均質な溶湯を製造することができる。また、溶湯同士の混合であるため、予め定めた重量比率で第１溶湯と第２溶湯とを混合することができる。
本発明の第１実施形態に係る溶湯混合システムの平面図である。 本発明の第２実施形態に係る溶湯混合システムの平面図である。 本発明の第３実施形態に係る溶湯混合システムの平面図である。 本発明の第４実施形態に係る溶湯混合システム（第２溶解装置１に循環室３がない態様）の平面図である。 本発明の第５実施形態に係る溶湯混合システム（第１溶解装置１０に循環室１４を設けた態様）の平面図である。 図１のＢ－Ｂ’断面図である。（６Ａ）は第１のＢ－Ｂ’断面図であり、（６Ｂ）は第２のＢ－Ｂ’断面図である。 本発明の第６実施形態に係る溶湯混合システム（第４実施形態の第２溶解装置１の第２溶解装置４を１室にした態様）の平面図である。 図１のＡ－Ａ’断面図である。（８Ａ）は第１のＡ－Ａ’断面図であり、（８Ｂ）は第２のＡ－Ａ’断面図である。
　以下、本発明に係る溶湯混合システムの好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
（第１実施形態）
　本発明に係る溶湯混合システムの第１実施形態を図１に示す。この溶湯混合システムは、第１溶解材料を溶解して第１溶湯を製造する第１溶解装置１０と、第２溶解材料を溶解して第２溶湯を製造する第２溶解装置１と、第１溶解装置１０と第２溶解装置１の間を連結する連結管Ｗ２０を有し、連結管Ｗ２０を介して、第２溶解装置１で製造した第２溶湯を第１溶解装置１０へ搬送し、前記第１溶解装置１０の内部で第１溶湯と第２溶湯を混合する構成になっている。
（第１溶解装置１０）
　第１溶解装置１０は、第１溶解材料を投入する第１投入室１１と、第１投入室１１から第１溶解材料を受け入れ、その第１溶解材料を溶解して第１溶湯を製造する第１溶解室１２と、第１溶解室１２から第１溶湯を受け入れ、鋳造機やダイカストマシン等の外部装置に供給するまで、第１溶湯を一時的に貯留する第１貯留室１３と、を有する。
　第１投入室１１と第１溶解室１２は第１１搬送路Ｗ１１によって接続されている。この第１１搬送路Ｗ１１として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。以下においては、第１１搬送路Ｗ１１として管を設けた例を挙げて説明し、第１１搬送路Ｗ１１としての管を管Ｗ１１と表示する。
　また、詳細は後述するが、第１実施形態では第１溶解材料のほかに第２溶湯も第１投入室１１に投入されることから、第１投入室１１は受湯室でもある。そのため、第１投入室１１の内部では、第２溶湯の液内に第１溶解材料が混在した状態になっている。そして、この第１投入室１１内の第２溶湯と第１溶解材料は、管Ｗ１１の内部空間を通って第１溶解室１２に流入する。
　第１溶解室１２に流入した第１溶解材料は、第１溶解室１２の内部に設置された浸漬バーナー７によって加熱され、溶解して第１溶湯になる。この浸漬バーナー７は、第１溶解室１２の側壁から内部へ向かって延在した構造となっており、第１溶解室１２内に貯留された溶湯の液面下に配置されている。いわゆる横浸漬型バーナーである。この浸漬バーナー７の内部は、例えば二重管構造になっている。具体的には、浸漬バーナー７の基端部からバーナー内に流入した熱風は、浸漬バーナー７の外壁に沿って浸漬バーナー７の先端部へ移動する。この熱風の移動過程で浸漬バーナー７の外壁面が加熱され、浸漬バーナー７の外壁面と接する溶湯や第１溶解材料が熱される。このようにして浸漬バーナー７の先端部に到達した熱風はその進行方向を反転し、浸漬バーナー７の中心部に配置された排気管の内部空間を浸漬バーナー７の基端部へ向かって移動した後、浸漬バーナー７の外に排気される。このような構造の浸漬バーナー７を用いるので、エネルギー効率の高い加熱が可能となる。また、上記は横浸漬型バーナーを例に説明したが、浸漬バーナー７は、第１溶解室１２の天井壁から内部へ向かって延在した構造とし、第１溶解室１２内に貯留された溶湯の液面下に配置されてもよい。いわゆる縦浸漬型バーナーであってもよい。なお、浸漬バーナーの代わりに、浸漬ヒーターを採用しても構わない。
　以上のようにして、第１溶解室１２の内部で第１溶湯材料から第１溶湯が製造される。前述のように、第１投入室１１から第１溶解室１２に第２溶湯も流入するため、第１溶解室１２の内部では、第１溶湯と第２溶湯が混合して、混合溶湯が製造される。
　また、第１溶解室１２と第１貯留室１３は第１２搬送路Ｗ１２によって接続されている。この第１２搬送路Ｗ１２として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。以下においては、第１２搬送路Ｗ１２として管を設けた例を挙げて説明し、第１２搬送路Ｗ１２としての管を管Ｗ１２と表示する。
　第１溶解室１２の内部で製造された混合溶湯は、前記管Ｗ１２の内部を通って、第１貯留室１３に流入する。以上のようにして、第１貯留室１３の内部に混合溶湯が貯留される。この混合溶湯は、例えば、後段の鋳造機やダイカストマシン等へバッチ式または連続式で供給される。
　なお、図６（６Ａ）に示す第１のＢ－Ｂ’断面図のように、第１溶解装置１０の第１投入室１１、第１溶解室１２および第１貯留室１３にはそれぞれ第１投入室蓋１１Ｌ、第１溶解室蓋１２Ｌ、第１貯留室蓋１３Ｌが被せられている。各室１１、１２、１３の内部空間は空気のない密閉空間となっていることが好ましい。このように各室１１、１２、１３の内部を空気のない密閉空間にすることで、溶湯が空気中の酸素と接触する機会を少なくして、溶湯の一部が酸化することを防いでいる。特に、図６（６Ｂ）に示す第２のＢ－Ｂ’断面図のように、第１投入室１１の上部開口部１１ａ、第１溶解室１２の上部開口部１２ａ、第１貯留室１３の上部開口部１３ａが、上方に向けて開口面積が漸次広く設定されて傾斜した内周面を有し、第１投入室蓋１１Ｌ、第１溶解室蓋１２Ｌ、第１貯留室蓋１３Ｌが、それぞれの上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａに上方から嵌め込み可能に上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａの各内周面に対応して傾斜した外周面を有していることが望ましい。以上のような構成にすれば、上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａの各内周面のところまで溶湯面を上げても、上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａの各内周面を垂直にして、かつ第１投入室蓋１１Ｌ、第１溶解室蓋１２Ｌ、第１貯留室蓋１３Ｌの各外周面も垂直にした場合に比べ、第１投入室蓋１１Ｌ、第１溶解室蓋１２Ｌ、第１貯留室蓋１３Ｌを嵌め込んだときに隙間が生じづらくなるため、各室１１、１２、１３内の溶湯の酸化を防ぎやすい。また、上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａに上方からそれぞれの第１投入室蓋１１Ｌ、第１溶解室蓋１２Ｌ、第１貯留室蓋１３Ｌを嵌め込むだけで容易に上部開口部１１ａ、１２ａ、１３ａを閉塞することができる。なお、第１投入室１１も第１溶湯材料を投入する以外は第１投入室蓋１１Ｌが被せられている。第１貯留室１３も、後段の鋳造機やダイカストマシン等へバッチ式または連続式で溶湯を供給したり、メンテナンスや点検をしたりする以外は第１貯留蓋１３Ｌが被せられている。ただし、後述する連結管Ｗ２０が第１貯留室１３に配置される場合は、連結管Ｗ２０が溶湯温度により伸縮したり、外部からの振動で損壊したりするのを防止するため、第１貯留室蓋１３Ｌとの間に隙間等を設ける方が好ましい。
　また、図６（６Ａ）（６Ｂ）に示すように、第１溶解装置１０は複数層から構成することが好ましい。第１溶解装置１０の各室１１、１２、１３内の溶湯が外部に漏れだすことを防いだり、溶湯の熱が外部に伝わることを防いだり（断熱）する等の目的がある。図６（６Ａ）（６Ｂ）では、第１溶解装置１０を３層構造にしているが、２層にしたり、４層以上にしたりしてもよい。最も内側に位置する層（内層）１０Ａは、主として溶湯の浸透防止を目的として設けたものであり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の材料から構成される。最も外側に位置する層（外層）１０Ｃは、主として断熱を目的として設けたものであり、例えば耐火性の布帛を張り付けて構成された断熱材層から構成される。内層１０Ａと外装１０Ｃの間に位置する層（中間層）１０Ｂは、主としてクラック（亀裂）が生じた際、溶湯が外壁まで到達させないことを目的として設けたものであり、例えば内層１０Ａよりも断熱性が高い耐火物材料から構成される。なお、外層１０Ｃの外周、底面及び上面の一部は外壁、例えば鉄製の外壁（鉄皮）で覆われている。
　第１投入室１１、第１溶解室１２および第１貯留室１３は、それぞれ管Ｗ１１および管Ｗ１２で連結されており、各室１１、１２、１３の気圧もほぼ同じであるため、各室１１、１２、１３の液面レベルはほぼ同一になっている。
　その状態から、第１貯留室１３内の混合溶湯の一部が第１溶解装置１０の外に排出されると、第１貯留室１３内の混合溶湯の液面レベルが低下する。すると、その第１貯留室１３内の液面レベルの低下を補うために、第２溶解装置１から第２溶湯が第１投入室１１（受湯室）内へ自動搬送される。第１投入室１１（受湯室）内に搬送された第２溶湯は、第１溶解室１２の内部で第１溶湯材料から製造された第１溶湯と混合されて混合溶湯となり、その混合溶湯が第１貯留室１３へと補充される。その結果、各室１１、１２、１３の液面レベルが、以前の状態に回復する。
（第２溶解装置１）
　第２溶解装置１は、第２溶解材料を投入する第２投入室２と、第２投入室２から第２溶解材料を受け入れ、その第２溶解材料を溶解して第２溶湯を製造する第２溶解室４と、第２溶解室４から第２溶湯を受け入れ、第２溶湯中に残留している固形物等の不純物を浮遊又は沈殿させることで除去し、清浄な第２溶湯にする除去室５と、不純物が除去された第２溶湯を受け入れ、第１溶解装置１０に供給するまで、第２溶湯を一時的に貯留する第２貯留室６と、を有する。
　なお、第４’搬送路Ｗ４’によって、第２投入室２と循環室３を接続している。この第４’搬送路Ｗ４’として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第４’搬送路Ｗ４’としての管を管Ｗ４’と表示する。また、第５搬送路Ｗ５によって、循環室３と第２溶解室４を接続している。この第５搬送路Ｗ５として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第５搬送路Ｗ５としての管を管Ｗ５と表示する。また、第１搬送路Ｗ１によって、第２投入室２と第２溶解室４を接続している。この第１搬送路Ｗ１として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。さらに、第１搬送路Ｗ１としての管を管Ｗ１と表示する。例えば、循環室３に設けられた金属溶湯循環用インペラーの回転（時計回りの回転）によって、第２溶解室４内の第２溶湯と第２溶解材料が、管Ｗ１、第２投入室２、管Ｗ４’、循環室３、管Ｗ５を経て第２溶解室４に循環することができる。特に、第２投入室２に新規に第２溶解材料が投入された際は、溶湯の温度が下がるため、循環室３に設けられた金属溶湯循環用インペラーの回転（反時計回りの回転）によって、第２溶湯と第２溶解材料を、管Ｗ１、第２溶解室４、管Ｗ５、循環室３、管Ｗ４’を経て第２投入室２に循環することで、新規に投入された第２溶解材料の溶解を第２溶解室４で促進させて溶湯とするとともに、溶湯の温度の下降を抑止することが望ましい。
　第２溶解室４に流入した第２溶湯と第２溶解材料は、第２溶解室４に設置された浸漬バーナー７によって加熱され、第２溶解材料が溶解して第２溶湯になる。この浸漬バーナー７は、第２溶解室４の側壁から内部へ向かって延在した構造となっており、第２溶解室４内に貯留された溶湯の液面下に配置されている。いわゆる横浸漬型バーナーである。この浸漬バーナー７の内部は、例えば先述の通りである。また、上記浸漬バーナー７は横浸漬型バーナーであったが、浸漬バーナー７を第２溶解室４の天井壁から内部へ向かって延在した構造とし、第２溶解室４内に貯留された溶湯の液面下に配置してもよい。いわゆる縦浸漬型バーナーであってもよい。なお、浸漬バーナーの代わりに浸漬ヒーターを採用しても構わない。
　先述したように、第２溶解室４の内部で第２溶湯材料から第２溶湯が製造される。管Ｗ４’を通って第２投入室２から循環室３に、さらに管Ｗ５を通って循環室３から第２溶解室４に第２溶湯と第２溶解材料が流入するため、第２溶解室４の内部では第２溶湯と第２溶解材料が混合した状態になっている。第１実施形態では、第２溶解室４は２室で構成されており、第６搬送路Ｗ６によって第２溶解室４同士が接続されている。この第６搬送路Ｗ６として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第６搬送路Ｗ６としての管を管Ｗ６と表示する。これは、第２投入室側の第２溶解室４で第２溶解材料を十分に溶解させて溶湯にした上で、除去室５側の第２溶解室４に流入させることを目的としたものである。なお、第１実施形態のように第２溶解室４を２室で構成することに限られず、第２溶解室４を３室以上の室で構成してもよいし、後述する第６実施形態のように第２溶解室４を１室で構成してもよい。
　第２溶解室４と除去室５は第２搬送路Ｗ２によって接続されている。この第２搬送路Ｗ２として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第２搬送路Ｗ２としての管を管Ｗ２と表示する。
　第２溶解室４の第２溶湯は、前記管Ｗ２の内部を通って、除去室５に流入する。
　除去室５では、除去室５に流入した第２溶湯を鎮静させ、溶湯中に残留している固形物等の不純物を浮遊又は沈殿させることで除去し、清浄な第２溶湯にする。
　また、除去室５と第２貯留室６が第３搬送路Ｗ３によって接続されている。この第３搬送路Ｗ３として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第３搬送路Ｗ３としての管を管Ｗ３と表示する。
　除去室５で清浄にした第２溶湯は、管Ｗ３の内部を通って、第２貯留室６に流入する。除去室５には、第２溶湯の温度が低下しないように浸漬バーナー７を設置することが好ましい。この浸漬バーナー７は、図示したように除去室５の側壁から内側に向かって延在した構造となっており、除去室５内に貯留された溶湯の液面下に配置されている。いわゆる横浸漬型バーナーである。この浸漬バーナー７の内部は、例えば上述の通りである。また、上記の浸漬バーナー７は横浸漬型バーナーであったが、この浸漬バーナー７を除去室５の天井壁から内部へ向かって延在した構造とし、除去室５内に貯留された第２溶湯の液面下に配置されてもよい。いわゆる縦浸漬型バーナーであってもよい。なお、浸漬バーナーの代わりに、浸漬ヒーターを採用しても構わない。　
　図８の８Ａに、図１の第２溶解装置１のＡ－Ａ’の断面図を示す。第２溶解装置１の第２投入室２、循環室３（図示せず）、第２溶解室４、除去室５および第２貯留室６（図示せず）にはそれぞれ第２投入室蓋２Ｌ、循環室蓋３Ｌ（図示せず）、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室蓋６Ｌ（図示せず）が被せられている。各室２、３、４、５、６の内部空間は空気のない密閉空間となっていることが好ましい。このように、各室２、３、４、５，６の内部を空気のない密閉空間にすることで、溶湯が空気中の酸素と接触する機会を少なくして、溶湯の一部が酸化することを防いでいる。
　特に、図８の８Ｂに示すように、第２投入室２の上部開口部２ａ、循環室３の上部開口部３ａ（図示せず）、第２溶解室４の上部開口部４ａ、除去室５の上部開口部５ａ、第２貯留室６の上部開口部６ａ（図示せず）を上方に向けて開口面積が漸次広くなるように設定した傾斜した内周面にすることが好ましい。また、第２投入室蓋２Ｌ、循環室蓋３Ｌ（図示せず）、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室蓋６Ｌ（図示せず）を、それぞれの上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａに上方から嵌め込みできるように、上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの各内周面に対応した傾斜した外周面にすることが好ましい。以上のような構成にすれば、上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの各内周面のところまで溶湯面を上げても、上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの各内周面を垂直にして、かつ第２投入室蓋２Ｌ、循環室蓋３Ｌ、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室蓋６Ｌの各外周面も垂直にした場合に比べ、第２投入室蓋２Ｌ、循環室蓋３Ｌ、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室蓋６Ｌを嵌め込んだときに隙間が生じづらくなるため、各室２、３、４、５、６内の溶湯の酸化を防ぎやすい。また、上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａに上方からそれぞれの第２投入室蓋２Ｌ、循環室蓋３Ｌ、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室蓋６Ｌを嵌め込むだけで容易に上部開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａを閉塞することができる。なお、第２投入室２も第２溶解材料を投入する以外は蓋が被せられている。第２貯留室６もメンテナンスや点検以外は第２貯留室蓋６Ｌが被せられている。ただし、後述する連結管Ｗ２０が第２貯留室６に配置される場合は、連結管Ｗ２０が溶湯温度により伸縮したり、外部からの振動で損壊したりするのを防止するため、第２貯留室蓋６Ｌとの間に隙間等を設ける方が好ましい。
　また、図８の（８Ａ）（８Ｂ）に示すように、第２溶解装置１は複数層から構成することが好ましい。第２溶解装置１の各室２、３、４、５、６内の溶湯が外部に漏れだすことを防いだり、溶湯の熱が外部に伝わることを防いだり（断熱）する等の目的がある。図８の（８Ａ）（８Ｂ）では、第２溶解装置１を３層構造にしているが、２層にしたり、４層以上にしたりしてもよい。最も内側に位置する層（内層）１Ａは、主として溶湯の浸透防止を目的として設けたものであり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の材料から構成される。最も外側に位置する層（外層）１Ｃは、主として断熱を目的として設けたものであり、例えば耐火性の布帛を張り付けて構成された断熱材層から構成される。内層１Ａと外装１Ｃの間に位置する層（中間層）１Ｂは、主としてクラック（亀裂）が生じた際、溶湯が外壁まで到達させないことを目的として設けたものであり、例えば１Ａよりも断熱性が高い耐火物材料から構成される。なお、１Ｃの外周、底面及び上面の一部は外壁、例えば鉄製の外壁（鉄皮）で覆われている。
（連結管Ｗ２０）
　連結管Ｗ２０は、第１溶解装置１０と第２溶解装置１の間を連結する管である。より具体的には、この連結管Ｗ２０によって、第１溶解装置１０の第１投入室１１（受湯室）と第２溶解装置１の第２貯留室６（出湯室）の間を連結している。
　連結管Ｗ２０の素材は特に限定されないが、耐熱性や耐久性の観点から、例えば、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）質セラミックス、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の成分を含む耐火物や炭化珪素（ＳｉＣ）耐火物等を用いることが好ましい。また、連結管Ｗ２０は一層の管であっても良いが、二層以上の管であってもよい。例えば、連結管Ｗ２０を三層の管にする場合、最も中心側に位置する第１層（内層）をファインセラミックスからなる円筒状の層とし、最も外側に位置する第３層（外層）を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2）を主成分とした毛布状の断熱材などからなる円筒状の層とし、内層と外層の間の第２層（中間層）を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2）でできたセラミックスファイバーを熱板とした電気ヒーターなどの加熱手段を埋め込んでもよい。このような三層構造の連結管Ｗ２０においては、内層よりも中心側に形成された空洞部分（内部空間）を溶湯が通過することになるが、外気温が低いときに、内部空間を流れる溶湯の温度が低下して固化し、連結管Ｗ２０の内壁に溶湯の固化物が付着することを防止できる。
　連結管Ｗ２０はサイホン機能を有している。詳しくは、連結管Ｗ２０の内部が液体（例えば第２溶湯）で満たされた状態で、第１溶解装置１０の第１投入室１１内に貯留された第２溶湯の液面が低下すると、サイホンの原理によって、第２溶解装置１の第２貯留室６に貯留された第２溶湯が連結管Ｗ２０の内部空間を通って第１投入室１１へ自動搬送される構成となっている。
　連結管Ｗ２０の配置は特に限定されないが、第２溶湯装置１の第２貯留室６に貯留された第２溶湯の液面よりも下に連結管Ｗ２０の一端部を配置し、第１溶解装置１０の第１投入室１１内に貯留された第２溶湯の液面よりも下に連結管Ｗ２０の他端部を配置することが好ましい。特に、連結管Ｗ２０の両端は、各室の溶湯面付近及び各室の底面付近を除く溶湯の中央付近に配置することが望ましい。溶湯面付近には空気中の酸素と反応してできた酸化物の膜ができ易く、また、各室の底面付近には一度使用した非鉄金属（ブリケット材や切粉等）、新しい非鉄金属（新材）、リターン材に混入していた重金属が堆積していることから、酸化物の膜や重金属が溶湯と一緒に連結管Ｗ２０の内部に混入することを避けるためである。連結管Ｗ２０の両端をそれぞれ溶湯内に位置することにより、前述のサイホンの原理が生じるからである。同様に、サイホンの原理を実現するために、連結管Ｗ２０の内部空間も溶湯で満たすことが好ましい。
　なお、連結管Ｗ２０の両端部がそれぞれ溶湯の液面よりも下に位置している状態を維持するため、各室の溶湯の液面レベルを検知するレベルセンサを各室にそれぞれ設けることが好ましい。そして、連結管Ｗ２０の両端部の少なくとも一方が溶湯の液面よりも上になる状態が近づいていることをレベルセンサが検知したときに、第１溶湯材料や第２溶湯材料を追加投入して、各部屋の溶湯の液面レベルを上昇させる構成にすることが好ましい。なお、第２貯留室６（出湯室）の溶湯の液面レベルが第１投入室１１（受湯室）の溶湯の液面レベルより下であると溶湯が逆流してしまう。そのような不具合の発生を防止するため、逆流のおそれがあることをレベルセンサにより感知した場合、サイホンの原理を解除する。なお、サイホンの原理は、２つの異なる室に貯留された溶湯の液面の高さが異なるときに、液面の高い室に貯留された溶湯が、液面の低い室へ移動するものであり、各部屋の液面の高さがほぼ同じになった段階で、溶湯の移動が停止するものである。
（第１溶解材料、第２溶解材料）
　第１溶解材料は新しい非鉄金属およびリターン材の少なくとも一方を含むものであることが好ましい。第２溶解材料はブリケット材および切粉の少なくとも一方を含むものであることが好ましい。
　特に、第２投入室２をいわゆる渦室とし、渦室の下方に磁気攪拌装置または当出願人の特願２０１９－２０７４７８で記載した気体噴出装置を設けることが好ましい。渦室内の溶湯に渦流を発生させ、溶湯に比して比重の軽いブリケット材や切粉を外気との接触時間が短くなるよう溶湯内に引き込んで酸化物が形成され難いようにするためである。
（第２実施形態）
　図２に第２実施形態を示す。この第２実施形態では、連結管Ｗ２０が第１溶解装置１０の第１貯留室１３（受湯室）と第２溶解装置１の第２貯留室６（出湯室）の間を連結している。第２貯留室６の第２溶湯は連結管Ｗ２０を介して第１貯留室１３（受湯室）に流入する。これにより、第２溶湯の滞留時間を短くし、溶湯が酸化することを防止することができる。その他は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
（第３実施形態）
　図３に第３実施形態を示す。この第３実施形態では、連結管Ｗ２０が第１溶解装置１０の第１投入室１１（受湯室）及び第１貯留室１３（受湯室）と、第２溶解装置１の第２貯留室６（出湯室）の間を連結している。第２貯留室６の第２溶湯は連結管Ｗ２０を介して第１投入室１１（受湯室）および／または第１貯留室１３（受湯室）に流入する。第１投入室１１（受湯室）に流入した第２溶湯は、第１実施形態と同様に、第１溶解室１２で再度昇温でき、第１貯留室１３（受湯室）に流入した第２溶湯は、第２実施形態と同様に、第２溶湯の滞留時間を短くし、溶湯が酸化することを防止することができる。その他は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
（第４実施形態）
　図４に第４実施形態を示す。この第４実施形態では、第２投入室２と第２溶解室４を第４搬送路Ｗ４によって接続している。この第４搬送路Ｗ４として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。以下においては、第４搬送路Ｗ４として管を設けた例を挙げて説明し、第４搬送路Ｗ４としての管を管Ｗ４と表示する。第２投入室２の内部では、第２溶湯と第２溶解材料が混在した状態になっている。そして、この第２投入室２内の第２溶湯と第２溶解材料は、管Ｗ４の内部空間を通って第２溶解室４に流入する。第２溶解室４と第２投入室２は管Ｗ１によっても接続されている。これにより、第２溶解室４、管Ｗ４、第２投入室２、管Ｗ１を経て第２溶解室４まで反時計回りに溶湯が循環することができるし、またその逆の時計回りにも循環することができる。循環は、固体原料を移動させることで、溶解しやすくし液状の溶湯にするとともに、溶湯の温度や粘度などの物理的性質の分布状態も均一にする。また、第２溶解装置１の第２投入室２、第２溶解室４、除去室５および第２貯留室６にはそれぞれ第２投入室蓋２Ｌ、第２溶解室蓋４Ｌ、除去室蓋５Ｌ、第２貯留室６Ｌが被せられている。各室２、４、５、６の内部空間は空気のない密閉空間となっていることが好ましい。その他は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
（第５実施形態）
　図５に第５実施形態を示す。この第５実施形態では、第１投入室１１と第１溶解室１２との間は、第１４搬送路Ｗ１４によって接続されている。この第１４搬送路Ｗ１４として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第１４搬送路Ｗ１４としての管を管Ｗ１４と表示する。また、第１投入室１１と循環室１４との間は、第１３搬送路Ｗ１３によって接続されている。この第１３搬送路Ｗ１３として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第１３搬送路Ｗ１３としての管を管Ｗ１３と表示する。循環室１４と第１溶解室１２との間は、第１１搬送路Ｗ１１によって接続されている。この第１１搬送路Ｗ１１として、例えば内部が空洞になった管を挙げることができる。第１１搬送路Ｗ１１としての管を管Ｗ１１と表示する。循環室１４の中に金属溶湯循環用インペラーを備えても構わない。これにより、第１投入室１１、第１溶解室１２、循環室１４の間を溶湯が効率よく循環することになり、第１溶解材料の溶解を促進させるとともに、より酸化物が混ざっていない（または酸化物の混入が少ない）均質な溶湯にすることができる。この循環について詳述すると、例えば循環室１４に設けられた金属溶湯循環用インペラーの回転（正転または逆転）によって、第１溶解室１２内の混合溶湯（第１溶湯と第２溶湯が混合したもの）が、管Ｗ１４、第１投入室１１、管Ｗ１３、循環室１４、管Ｗ１１を経て第１溶解室１２まで運ばれたり、その逆経路で第１溶解室１２まで運ばれたりする。なお、第２溶解装置１の態様は特に限定されない。例えば、第１～第４、第６実施形態のいずれかの第２溶解装置１と同じ装置１としてもよい。
（第６実施形態）
　図７に第６実施形態を示す。この第６実施形態では、第４実施形態の第２溶解室４を１室にしたものである。１室にすることにより、メンテナンス時の清掃がしやすくなる。
（その他）
　上記では、浸漬バーナー７を例に説明をしたが、浸漬バーナー以外のバーナーを用いても良い。また、バーナーではなくヒーターを用いても良い。
（各実施形態の効果）
　第２溶解装置１から第１溶解装置１０に溶湯を搬送する際に、第２溶解装置１内の第２溶湯を取り鍋で取り、その取り鍋をフォークリフトで運び、第１溶解装置１０へ注ぎ入れる方法も考えられるが、溶湯の搬送過程で、第２溶湯が空気に触れて多くの酸化物が発生し、最終製品の品質が低下するおそれがある。また、搬送過程で溶湯が飛び散るおそれや、フォークリフトから排出される排ガスが工場内に充満するおそれがあり、作業者の作業環境が良いとも言えない。
　各実施形態のように、連結管Ｗ２０を介して第２溶湯を搬送することで、搬送中に酸化物が発生する量を著しく少なくすることができ、結果として最終製品の品質を向上させることができる。また、作業者の作業環境の悪化を防ぐことができる。さらに、搬送に人手が必要なくなるため、人件費の削減にも貢献できる。
　また、溶湯同士を混合させるため、予め定めた重量比率で第１溶湯と第２溶湯とを混合することができる。
１…第２溶解装置、２…第２投入室、２ａ…第２投入室の上部開口部、２Ｌ…第２投入室蓋、３…循環室、３ａ…循環室の上部開口部、３Ｌ…循環室蓋、４…第２溶解室、４ａ…第２溶解室の上部開口部、４Ｌ…第２溶解室蓋、５…除去室、５ａ…除去室の上部開口部、５Ｌ…除去室蓋、６…第２貯留室、６ａ…第２貯留室の上部開口部、６Ｌ…第２貯留室蓋、７…バーナー（浸漬バーナー）（ヒーター）、１０…第１溶解装置、１１…第１投入室、１１ａ…第１投入室の上部開口部、１１Ｌ…第１投入室蓋、１２…第１溶解室、１２ａ…第１溶解室の上部開口部、１２Ｌ…第１溶解室蓋、１３…第１貯留室、１３ａ…第１貯留室の上部開口部、１３Ｌ…第１貯留室蓋、１４…循環室、Ｗ１…第１搬送路、Ｗ２…第２搬送路、Ｗ３…第３搬送路、Ｗ４…第４搬送路、Ｗ４’…第４’搬送路、Ｗ５…第５搬送路、Ｗ６…第６搬送路、Ｗ１１…第１１搬送路、Ｗ１２…第１２搬送路、Ｗ１３…第１３搬送路、Ｗ１４…第１４搬送路、Ｗ２０…連結管

Claims (4)

  1. 　第１溶湯材料を溶解して第１溶湯を製造する第１溶解装置と、
    　第２溶湯材料を溶解して第２溶湯を製造する第２溶解装置と、
    　前記第１溶解装置と前記第２溶解装置を連結する連結管と、を有し、
    　前記第２溶解装置で製造した前記第２溶湯が、前記連結管の内部空間を通って前記第１溶解装置へ搬送され、前記第１溶解装置の内部の前記第１溶湯材料および前記第１溶湯の少なくとも一方と混合する構成とされ、
    　前記第２溶解装置は、前記第１溶解装置に搬送される前記第２溶湯を貯留する出湯室を備え、
    　前記第１溶解装置は、前記第２溶解装置から搬送された前記第２溶湯を貯留する受湯室を備え、
    　前記受湯室に貯留された前記第２溶湯の一部が前記受湯室の外に排出され、前記受湯室の液面の高さが低下すると、サイホンの原理によって、前記出湯室の前記第２溶湯が前記連結管を通じて前記受湯室へ移動する構成であることを特徴とする溶湯混合システム。
  2. 　前記第１溶解装置は、
    　前記第１溶湯材料を投入する投入室と、
    　前記投入室から前記第１溶湯材料が供給され、供給された前記第１溶湯材料を溶解して前記第１溶湯を製造する溶解室と、を有し、
    　前記投入室は前記受湯室として用いられ、前記投入室の内部で前記第１溶湯材料と前記第２溶湯を混合する構成である請求項１記載の溶湯混合システム。
  3. 　前記第１溶解装置は、
    　前記第１溶湯材料を溶解して前記第１溶湯を製造する溶解室と、
    　前記溶解室から前記第１溶湯が供給され、前記第１溶湯を貯留する貯留室と、を有し、
    　前記貯留室は前記受湯室として用いられ、前記貯留室の内部で前記第１溶湯と前記第２溶湯を混合する構成である請求項１または２に記載の溶湯混合システム。
  4. 　前記第１溶湯材料は、新しい非鉄金属およびリターン材の少なくとも一方を含み、
    　前記第２溶湯材料は、ブリケット材および切粉の少なくとも一方を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の溶湯混合システム。
PCT/JP2021/028385 2020-11-13 2021-07-30 溶湯混合システム WO2022102177A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/035,228 US20230272504A1 (en) 2020-11-13 2021-07-30 Molten metal mixing system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-189243 2020-11-13
JP2020189243A JP7011862B1 (ja) 2020-11-13 2020-11-13 溶湯混合システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022102177A1 true WO2022102177A1 (ja) 2022-05-19

Family

ID=80856405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/028385 WO2022102177A1 (ja) 2020-11-13 2021-07-30 溶湯混合システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230272504A1 (ja)
JP (1) JP7011862B1 (ja)
WO (1) WO2022102177A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0238538A (ja) * 1988-07-27 1990-02-07 Asahi Tec Corp アルミニウム合金切粉再溶解装置および方法
JPH06273050A (ja) * 1993-03-25 1994-09-30 Moruganaito Carbon Kk 溶解炉
JPH09241774A (ja) * 1996-03-05 1997-09-16 Yuken Kogyo Co Ltd アルミ切削屑溶解方法及びその設備

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003089826A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Asahi Tec Corp 配合溶解方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0238538A (ja) * 1988-07-27 1990-02-07 Asahi Tec Corp アルミニウム合金切粉再溶解装置および方法
JPH06273050A (ja) * 1993-03-25 1994-09-30 Moruganaito Carbon Kk 溶解炉
JPH09241774A (ja) * 1996-03-05 1997-09-16 Yuken Kogyo Co Ltd アルミ切削屑溶解方法及びその設備

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022078514A (ja) 2022-05-25
JP7011862B1 (ja) 2022-02-10
US20230272504A1 (en) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7858022B2 (en) Crucible-type continuous melting furnace
JP5217828B2 (ja) 溶湯清浄化装置
IT9067712A1 (it) Procedimento di saldatura ceramica e lancia da usare in un tale procedimento.
WO2022102177A1 (ja) 溶湯混合システム
JPH0150833B2 (ja)
JP6230847B2 (ja) アルミ溶解保持炉
JPH0146792B2 (ja)
US4992241A (en) Recycling of metal matrix composites
JP4403452B2 (ja) 被溶解材の溶解方法
JPH10332272A (ja) 坩堝炉を原型とした低融点金属の連続溶解保持装置
EP4006471A1 (en) Metal melting device, screen plate for melting metal, and method for melting metal
JP4526251B2 (ja) アルミニウム溶解炉
JP5721527B2 (ja) アルミ溶解炉の炉体構造
KR101916891B1 (ko) 용융금속의 세라믹 필터 박스
JP4243711B2 (ja) 坩堝炉
JP2008100248A (ja) 連続鋳造用タンディッシュ及び連続鋳造方法
JP6451466B2 (ja) 溶融金属中の非金属介在物の捕捉装置および除去方法
CN109971901A (zh) 一种保温渣罐、渣罐车及渣罐车的使用方法
JP6445557B2 (ja) 溶湯の精錬方法及びその装置
UA121337C2 (uk) Індукційна піч канального типу
JPH10147822A (ja) 坩堝炉型アルミニウム溶解装置
JP2009119498A (ja) 鋳造材料の溶解供給装置および鋳造材料の溶解供給方法
JP6497330B2 (ja) 溶銑輸送容器の保温方法
JP2002522633A (ja) 複合材料の製造法
JP6665693B2 (ja) 銅精製炉での還元方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21891425

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21891425

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1