(57)【要約】【課題】昇温室における溶湯の温度を均一化すると共に澱みをなくし、良質な溶湯を供給して非鉄金属を効果的に溶解する非鉄金属溶解炉を提供する。【解決手段】非鉄金属を溶解させるための溶湯Ｍが循環する昇温室２を備える非鉄金属溶解炉において、昇温室２の底面２ａに段差部８を設け、溶湯Ｍの流れを急激に変化させることによって、溶湯Ｍの表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、溶湯Ｍの全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属を溶解させるための溶湯が循環する昇温室を備える非鉄金属溶解炉であって、
前記昇温室の底面に段差部及び突部のうちいずれか一つ又は両方を設け、前記溶湯の流れを急激に変化させることによって、前記溶湯の表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、前記溶湯の全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減することを特徴とする非鉄金属溶解炉。
【請求項２】
非鉄金属を溶解させるための溶湯が循環する昇温室を備える非鉄金属溶解炉であって、
前記昇温室の底面に突部を、その突部の上部を湯面から露出させるようにして設け、前記溶湯の流れを急激に変化させることによって、前記溶湯の表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、前記溶湯の全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減することを特徴とする非鉄金属溶解炉。
【請求項３】
前記突部を前記昇温室の略中央部に設けたことを特徴とする請求項２に記載の非鉄金属溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金等の非鉄金属を、各種鋳造製品の製造等に使用すべく溶解するための非鉄金属溶解炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミニウム合金等の非鉄金属を溶解するための溶解炉として、バーナを備えたものが多く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２５５４５１０号
【０００３】
特許文献１に記載の溶解炉２０は、図１２に示すように、溶湯を、循環ポンプ２１によって、昇温室２２と渦室２３と切り粉溶解室２４を循環させ、昇温室２２に設けたバーナ２５の放射火炎によって加熱している。溶湯を循環させ、昇温室２２においてバーナ２５で加熱するのは、切り粉溶解室２４に投入された非鉄金属の切り粉などによって低下した溶湯の温度を、鋳造に適した所定温度まで上昇させるためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の溶解炉２０における昇温室２２の底面（炉床）としては、緩やかな傾斜があるものの全体的にはほぼ平面であることから、昇温室２２の溶湯の表面部分と底面部分とが殆ど混ざり合わない。
そのため、溶湯の表面部分（高温）と底面部分（低温）とでは２０℃〜４０℃の温度差が生じ、溶湯の品質の点から改善の余地がある。また、温度差があることから、投入された切り粉が効果的に溶解されないといった問題もある。
【０００５】
さらに、溶湯の表面部分に澱みが発生し、その澱み部分を含めた溶湯の表面部分が常に空気と触れあうことにより、多量の酸化物を発生させてしまうといった問題も発生する。酸化物は溶湯の温度が高いほど発生し易く、従って、溶湯の表面部分と底面部分との温度差をなくして、表面部分を必要最小限温度まで下げることによって酸化物の発生を抑えることができる。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、昇温室における溶湯の温度を均一化すると共に澱みをなくし、良質な溶湯を供給して非鉄金属を効果的に溶解する非鉄金属溶解炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の非鉄金属溶解炉（１）は、非鉄金属を溶解させるための溶湯（Ｍ）が循環する昇温室（２）を備える非鉄金属溶解炉であって、前記昇温室（２）の底面（２ａ）に段差部（８）及び突部（９）のうちいずれか一つ又は両方（８，９）を設け、前記溶湯（Ｍ）の流れを急激に変化させることによって、前記溶湯（Ｍ）の表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、前記溶湯（Ｍ）の全体を均一な所定温度に保つと共に澱みを低減することを特徴とする。なお、「所定温度」とは、鋳造に適した温度を言う。なお、突部（９）の形状は限定されないが、例えば、断面台形状や断面矩形状が好ましい。
【０００８】
また、請求項２に記載の非鉄金属溶解炉（１）は、非鉄金属を溶解させるための溶湯（Ｍ）が循環する昇温室（２）を備える非鉄金属溶解炉であって、前記昇温室（２）の底面（２ａ）に突部（９）を、その突部（９）の上部を湯面（Ｓ）から露出させるようにして設け、前記溶湯（Ｍ）の流れを急激に変化させることによって、前記溶湯（Ｍ）の表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、前記溶湯（Ｍ）の全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減することを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の非鉄金属溶解炉（１）は、前記突部（９）を前記昇温室（２）の略中央部に設けたことを特徴とする。なお、「中央部」とは、昇温室（２）の長手方向の中央部と、短尺方向の中央部の双方を含む。
【００１０】
なお、カッコ内の記号は、図面および後述する発明を実施するための最良の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の非鉄金属溶解炉によれば、昇温室の底面に段差部や突部を設け、溶湯の流れを上下左右方向に急激に変化させることによって、溶湯の表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、溶湯の全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減するので、良質な溶湯を提供することができると共に、非鉄金属の切り粉などを効果的に溶解することができる。また、酸化物の発生を効果的に抑制することができる。
【００１２】
すなわち、溶湯の全体が均一な所定温度に保たれているので、その表面部分や底面部分などのいかなる部分を出湯しても鋳造製品を製造するための溶湯として好適に使用することができる。また、溶湯の全体が均一な所定温度であるため、例えば、投入された切り粉が短時間の間に昇温室の底面に達した場合でも効果的に溶解される。
【００１３】
また、溶湯の表面部分と底面部分とが混ぜ合わされ、溶湯の澱みが低減されているので、従来技術のように溶湯の表面部分が常に空気に触れることがなく、よって酸化物の発生を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の非鉄金属溶解炉によれば、前記突部の上部を湯面から露出させたので、溶湯の表面部分もこの突部によって、その流れを上下左右方向に急激に変化させる。これにより、溶湯の表面部分と底面部分とがより効果的に混ぜ合わされるので、溶湯の全体を均一な所定温度に保つことができる。
また、突部の上部を湯面から露出させたことによって、その周囲に溶湯の通路を形成することができる。この通路は、突部の平面積を大きく設定することによって幅狭とすることができ、従って、溶湯の流速を高めることができる。溶湯の流速を高めることによって、非鉄金属に対する伝熱量を高めることができるので、非鉄金属をさらに効果的に溶解することができる。
【００１５】
さらに、本発明の非鉄金属溶解炉によれば、突部を昇温室の略中央部に設けたので、突部の左右に形成される通路の幅を等しく設定することができる。
これにより、溶湯を円滑に循環させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第一実施形態）
図１乃至図３を参照して、本発明の第一実施形態に係る非鉄金属溶解炉１について説明する。図１は非鉄金属溶解炉１の概略を示す平面図である。また、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線部分断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【００１７】
この非鉄金属溶解炉１は、鋳造製品を製造するため非鉄金属を溶解させる溶湯Ｍを蓄えたもので、非鉄金属の切り粉を投入する投入室３と、溶湯Ｍを加熱するバーナ５を備えた昇温室２と、溶湯Ｍを取り出す出湯室４を備える。投入室３、昇温室２および出湯室４は隔壁６によって区画されている。また、溶湯Ｍは、循環ポンプ（図示せず）の働きによって各隔壁６に形成されたトンネル７を通ってこれらの室を循環する。
【００１８】
この非鉄金属溶解炉１の昇温室２には、その底面２ａに階段状に二つの段差部８を設けており、この段差部８によって、図１乃至図３の矢印で示すように、溶湯Ｍの流れ（流速）を上下左右方向に急激に変化させ、これにより、その表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、溶湯Ｍの全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減している。
【００１９】
こうすることにより、出湯室４の溶湯Ｍを、昇温室２の溶湯Ｍと同様にその表面部分と底面部分を均一な所定温度に設定することができ、鋳造製品の製造に好適な良質な溶湯Ｍを供給することができる。また、溶湯Ｍの全体を均一な所定温度としているので、例えば、投入室３から昇温室２の底面２ａへ短時間の間に侵入してきた切り粉も効果的に溶解することができる。
また、溶湯Ｍの表面部分と底面部分とが混ぜ合わされ、溶湯Ｍの澱みが低減されているので、溶湯Ｍの表面部分が常に空気に触れるといったことがなく、よって酸化物の発生を抑制することができる。
【００２０】
なお、本実施形態における段差部８は、昇温室２から出湯室４に向かって下降する形態としているが、その逆に、上昇する形態とすることもできる。
さらには、上昇する形態と下降する形態を組合わせるようにすることもできる。例えば、図２（ａ）にかえて、図２（ｂ）に示すように、出湯室４から昇温室２側に上昇する形態と下降する形態を組合わせるようにしてもよい。
また、段差部８の数は限定されない。
【００２１】
（第二実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第二実施形態に係る非鉄金属溶解炉１について説明する。図４は、非鉄金属溶解炉１の概略を示す平面図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ線部分断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る非鉄金属溶解炉１の特徴は、昇温室２の長手方向の中央部に、昇温室２の短尺方向の全長にわたって、湯面Ｓより低い断面矩形状の突部９を設けていることである。なお、この突部９の形状は限定されず、例えば、図６に示すように、断面台形状とすることもできる。
【００２３】
本実施形態においても、突部９の働きによって、図４および図５に矢印で示すように、溶湯Ｍの流れを上下左右方向に急激に変化させることができるので、溶湯Ｍの表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、溶湯Ｍの全体を均一な温度に保つことができる。また、澱みを低減することができる。これにより、良質な溶湯Ｍを供給し、切り粉を効果的に溶解し、さらに、酸化物の発生を抑制することができる。
【００２４】
なお、本実施形態における突部９は、図７に示すように、昇温室２の適宜部分（本実施形態では中央部分）に、昇温室２の周壁２ｂとの間に間隙路Ｇを設けた状態で設けることができる。この突部９は、図８（図７のＤ−Ｄ線断面図）に示すように、その全体を湯面Ｓに浸漬させることもできるし、また、同図の想像線で示すように、その上端部を湯面Ｓから露出させることもできる。
【００２５】
（第三実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第三実施形態に係る非鉄金属溶解炉１について説明する。図９は、非鉄金属溶解炉１の概略を示す平面図であり、図１０は、図９のＥ−Ｅ線断面図である。
【００２６】
この非鉄金属溶解炉１の特徴は、昇温室２の短尺方向の中央部に突部９を設け、かつ、その上端部を湯面Ｓから露出させたことである。また、突部９の長手方向の一端部は隔壁６に連続させている。こうすることによって、昇温室２を流れる溶湯Ｍをこの突部９に接触させてその流れを急激に変化させている。また、この突部９によって、昇温室２に溶湯Ｍが循環するための通路Ｗを形成している。
【００２７】
溶湯Ｍの流れを急激に変化させることによって溶湯Ｍの表面部分と底面部分とを混ぜ合わせてその全体を均一な所定温度に保ち、それにより、良質の溶湯Ｍを提供することができると共に、切り粉を効果的に溶解することができる。また、酸化物の発生を抑制することもできる。
【００２８】
さらに、突部９を設けることによって昇温室２の周壁２ｂとの間に通路Ｗを形成したことで、循環ポンプの出力を上げることなく溶湯Ｍの流速を高めることができ、これにより、投入室３に投入された切り粉に対する伝熱量を高めて、切り粉をさらに効果的に溶解することができる。
【００２９】
なお、本実施形態における突部９はその上端部を湯面Ｓから露出させているが、図１０の想像線で示すように、全体を湯面Ｓに浸漬させることもできる。その場合も、溶湯Ｍの流れを急激に変化させて同様の作用効果を得ることができる。
【００３０】
（第四実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第四実施形態に係る非鉄金属溶解炉１について説明する。図１１は、非鉄金属溶解炉１における昇温室２の底面部分の概略を示す斜視図である。
【００３１】
この非鉄金属溶解炉１の特徴は、昇温室２の底面２ａに段差部８と突部９の両方を設けていることである。段差部８は昇温室２の長手方向の一方端部と他方端部に設け、突部９は他方端部の段差部８に連続して昇温室２の短尺方向の中央部に設けている。突部９は、断面台形状である。
【００３２】
この段差部８と突部９の両方を設けることによって、溶湯Ｍの流れを急激に変化させてその表面部分と底面部分とを混ぜ合わせ、全体を均一な所定温度に保つと共に、澱みを低減する。これにより、良質の溶湯Ｍを供給することができると共に、切り粉を効果的に溶解することができる。また、酸化物の発生を抑制することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、一方端部の段差部８（第一段差部８ａ）を底面２ａより１００ｍｍ低く設定すると共に、他方端部の段差部８（第二段差部８ｂ）を底面２ａより１００ｍｍ高く設定している。また、突部９を底面２ａより２２０ｍｍ高く設定している。こうした段差部８および突部９の高さは、溶湯Ｍの種類や流速などによって設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る非鉄金属溶解炉の概略を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線部分断面図であり、図２（ａ）と図２（ｂ）は別の態様を示す。
【図３】図１のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る非鉄金属溶解炉の概略を示す平面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線部分断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態において他の突部を示す断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る別の非鉄金属溶解炉の概略を示す平面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る非鉄金属溶解炉の概略を示す平面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る非鉄金属溶解炉において、昇温室の底面部分の概略を示す斜視図である。
【図１２】従来例に係る非鉄金属溶解炉を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１        非鉄金属溶解炉
２        昇温室
２ａ      底面
２ｂ      周壁
３        投入室
４        出湯室
５        バーナ
６        隔壁
７        トンネル
８        段差部
８ａ      第一段差部
８ｂ      第二段差部
９        突部
２０        溶解炉
２１        循環ポンプ
２２        昇温室
２３        渦室
２４        切り粉溶解室
２５        バーナ
Ｇ        間隙路
Ｍ        溶湯
Ｓ        湯面
Ｗ        通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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