(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部上位側に加熱手段を備えた溶融金属の炉において、炉内壁に堆積した酸化物を検知する酸化物検知手段を備えたことを特徴とする炉。
【請求項２】
内部上位側に加熱手段を備えた溶融金属の炉において、加熱手段の下部近傍に、炉内壁に堆積した酸化物を検知する酸化物検知手段を備えたことを特徴とする炉。
【請求項３】
酸化物検知手段が、非接触状態で酸化物を検知する検知部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の炉。
【請求項４】
酸化物検知手段が、検知部に一方の電極を接続するとともに炉体に他方の電極を接続しており、酸化物の堆積による接近に伴って検知部に生じた電流を測定する手段であることを特徴とする請求項３に記載の炉。
【請求項５】
酸化物検知手段が、検知部で測定した電流値の大きさに基づいて作動する警報手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、低圧鋳造装置に用いられる溶融金属の炉に関し、とくに、内壁に堆積した酸化物の検知機能を備えた炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばアルミニウムを用いた低圧鋳造装置の炉では、湯面付近において炉内壁に酸化物（アルミナ）が堆積する。とくにアルミナなどの酸化物は、温度の高い部位に向って成長する特性があり、炉ではその内部上位側に設けたヒーターに向って成長する。このような酸化物は、成長を放置しておくとヒーターに接触して穴をあけ、地絡や断線等の故障を起こすこととなり、例えば断線などが生じると湯温が低下して鋳造品の品質に大きな影響を及ぼすことになる。また、この種の炉は気密的に閉じてあることから、酸化物の堆積状態を外部から確認することができない。そこで、従来では、定期的に炉を開けて酸化物の除去を行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような炉における酸化物の除去作業は、炉の冷却、ヒーターの交換や修理および立ち上げなども行うことから、全体としてかなりの時間がかかり、当該炉を用いた鋳造装置の全体の稼働効率などにも大きく影響する。このため、酸化物の除去作業はヒーター等に不具合が生じる以前に効率よく行うことが望ましいが、酸化物の堆積状態を予測することが難しいため、従来のように定期的に酸化物の除去を行っていても、堆積した酸化物がヒーターに接触してしまうことがあり、逆に、炉を開けてみたもののまだ除去を必要としない堆積状態であったりすることもあり、保守管理性の向上や経費の節減などを図るうえでの改善が要望されていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、炉内における酸化物の堆積状態を外部から検知することができ、保守管理性の向上や経費の節減などを実現することができる炉を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる炉は、請求項１として、内部上位側に加熱手段を備えた溶融金属の炉において、炉内壁に堆積した酸化物を検知する酸化物検知手段を備えた構成とし、請求項２として、内部上位側に加熱手段を備えた溶融金属の炉において、加熱手段の下部近傍に、炉内壁に堆積した酸化物を検知する酸化物検知手段を備えた構成とし、請求項３として、酸化物検知手段が、非接触状態で酸化物を検知する検知部を備えている構成とし、請求項４として、酸化物検知手段が、検知部に一方の電極を接続するとともに炉体に他方の電極を接続しており、酸化物の堆積による接近に伴って検知部に生じた電流を測定する手段である構成とし、請求項５として、酸化物検知手段が、検知部で測定した電流値の大きさに基づいて作動する警報手段を備えている構成としており、上記の構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる炉では、酸化物検知手段によって炉内壁に堆積した酸化物を検知するので、その結果に基づいて酸化物の堆積状態および除去作業を行う時期を判断し得る。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる炉では、酸化物が成長しやすい加熱手段の下部において、酸化物検知手段によって炉内壁に堆積した酸化物を検知するので、その結果に基づいて酸化物の堆積状態および除去作業を行う時期を判断し得ることとなり、堆積した酸化物による加熱手段の損傷の発生を防止する。
【０００８】
本発明の請求項３に係わる炉では、酸化物検知手段の検知部が非接触状態で酸化物を検知するので、検知部が酸化物によって損傷を受けたり、検知部が融けて溶湯の品質を低下させたりすることがないと共に、同検知部を繰り返し使用し得る。
【０００９】
本発明の請求項４に係わる炉では、酸化物が堆積成長して酸化物検知手段の検知部に接近していくと、酸化物の表面における金属蒸気を介して検知部に電流が生じ、酸化物の接近に伴って検知部に生じる電流が大きくなり、その電流値の変化により酸化物の堆積成長状態を検知し得る。
【００１０】
本発明の請求項５に係わる炉では、酸化物検知手段の検知部で測定した電流値の大きさ、つまり堆積した酸化物の大きさに基づいて警報手段を作動させるので、酸化物の除去作業の時期などを判断するのが容易になる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる炉によれば、酸化物検知手段によって炉内壁に堆積した酸化物を外部で検知し得ることから、その結果に基づいて酸化物の堆積状態や除去作業を行う時期を容易に判断し、且つ計画的な作業を行うことが可能となり、酸化物による加熱手段の損傷などを未然に防ぐことができ、また、オーバーメンテナンスも防止されることとなり、保守管理性を著しく向上させることができると共に、経費の大幅な節減などを実現することができる。さらに、酸化物による加熱手段の故障が防止されるので、酸化物の除去の際に行う加熱手段の交換修理作業が軽減あるいは削減され、酸化物を除去する際の一連の作業時間を短縮することができ、当該炉を用いた鋳造装置の全体的な稼働効率の向上にも貢献し得る。
【００１２】
本発明の請求項２に係わる炉によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、酸化物が成長しやすい加熱手段の下部において酸化物を検知することから、加熱手段に対する酸化物の堆積状態をより正確に検知することができ、酸化物による加熱手段の損傷発生をより確実に防止し得る。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる炉によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、酸化物に対して非接触式の検知部を備えた酸化物検知手段を採用したことから、検知部が酸化物によって損傷を受けたり、検知部が融けて溶湯の品質を低下させたりするような事態が生じることがなく、同検知部を繰り返し使用することができると共に、常に正確な測定を行うことができ、酸化物検知手段自体の経費節減なども実現することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に係わる炉によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、酸化物検知手段の検知部に生じた電流の値によって酸化物の堆積成長状態を検知することができ、また、電流を利用することにより、酸化物検知手段の制御系の構造などを簡単にすることができる。
【００１５】
本発明の請求項５に係わる炉によれば、請求項４と同様の効果を得ることができるうえに、検知部で測定した電流値の大きさに基づいて作動する警報手段を採用したことにより、酸化物の除去作業の時期などを容易に且つ明確に判断することができるようになり、このほか、炉の制御系に対して警報手段の出力を炉の稼働停止信号として用いることも可能である。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる炉の一実施例を説明する。
【００１７】
図１および図２に示す炉１は、アルミニウムを用いた低圧鋳造装置において溶湯２を蓄えるものであって、内側に耐火材３を設けた炉体４と、同じく内側に耐火材３を設けた蓋体５を備えている。蓋体５は、炉体４の上側を気密的に閉塞すると共に、炉１の内部上位側に位置する加熱手段としてのラジアントチューブヒーター（以下「ヒーター」とする）６を備えている。ヒーター６は、炉外部に露出させた両端部の一方に電源接続用の端子６ａ，６ｂを有しており、この実施例では、図３に示すように３本のヒーター６が所定間隔で平行に配置してある。
【００１８】
蓋体５の上側には、とくに図２に示すように、鋳造用の下型７を載置したプレート８が配置してあり、プレート８の下部には、連結部材９やベローズ１０を介して鋳湯管１１が垂下した状態で設けてある。この鋳湯管１１は、炉１の蓋体５を貫通しており、上端部は下型７のキャビティに連通し、下端部は溶湯２内に没して炉体４の底部近傍に位置している。
【００１９】
上記の炉１は、ヒーター６により溶湯２を加熱保温し、鋳造時には内部に圧力を加えることにより、図２（ａ）に示すように、炉体４内の溶湯２を鋳湯管１１から下型７のキャビティ内に供給し、鋳造終了後には、図２（ｂ）に示すように、内部を排気して余分な溶湯２を炉体４内に戻す。したがって、鋳造工程の間においては、図２（ａ）および（ｂ）の間に矢印Ｈで示すように、湯面の上下動が生じている。
【００２０】
また、炉１では、溶湯（アルミニウム）２と酸素との化学反応により、湯面近傍において炉内壁に酸化物（アルミナ）Ａが堆積する。この酸化物Ａは、温度の高い部位に向って成長する特性があり、この炉１ではその内部上位側に設けたヒーター６に向って成長する傾向にある。
【００２１】
そこで、当該炉１は、炉内壁で堆積成長する酸化物Ａに対して、酸化物Ａを検知する酸化物検知手段を備えている。この酸化物検知手段は、概略として、炉１に直接取付ける検知体１２と、炉外部に設ける制御器１３とで構成してある。
【００２２】
酸化物検知手段の検知体１２は、図４に示すように、炉１への取付け用ねじ部１４を間にして、炉内側（図４左側）に碍子１５を介して連結部１６が設けてあると共に、炉外側碍子１７を介して配線接続部１８が設けてあり、且つ連結部１６と配線接続部１８とが電気的に接続してあり、連結部１６には非接触状態で酸化物Ａを検知する検知部１９が取付けてある。この実施例の検知部１９は、ステンレス（ＳＵＳ３１６）製の棒材であって、高熱に対しても変形がきわめて小さく、一端部がねじ止めにより連結部１６に取付けてあり、炉外の配線接続部１８に電気的に接続されている。
【００２３】
上記の検知体１２は、この実施例では炉１が３本のヒーター６を備えているので、各ヒーター６の両端部位置に対応して合計６本を用いている。各検知体１２は、蓋体５の側壁を貫通した状態で取付けてあって、図３に示すように、各検知部１９をヒーター６の下側に延出させており、炉外の各配線接続部１８には電源の一方の電極が接続してある。ここで、ヒーター６と検知部１９との上下間隔は、酸化物Ａとヒーター６との接触防止などを考慮し、且つ炉補修対応までの限界値として例えば１０ｍｍに設定した。
【００２４】
酸化物検知手段は、上記の如く検知部１９に電源の一方の電極が接続してあると共に、炉体４には電源の他方の電極が接続してある。酸化物検知手段の制御器１３は、図１に示すように、各検知体１２からの配線２０が接続されるメーターリレー２１を備えている。各配線２０とメーターリレー２１の間には、各配線２０毎のリレー２２や抵抗などが設けてある。また、メーターリレー２１には、炉体４からの配線２３が整流器３０を介して接続してある。なお、メーターリレー２１で測定される電流値は、例えば３〜２０ｍＡ程度であって、作業者や機器に影響を与える心配は全くない。この場合、酸化物Ａと検知部１９とが接触した状態において電流値が最大の２０ｍＡとなる。
【００２５】
さらに、制御器１３は、メーターリレー２１からの電流値が入力されるシーケンサ２４を備えていると共に、電流値の大きさに基づいてシーケンサ２４からの指示により作動する第１および第２の警報手段２５，２６を備えている。第１の警報手段２５は、各検知体１２に対応する警報表示用のランプ２５ａ〜２５ｆを備えている。また、第２の警報手段２６は、全検知体１２に対応するものであって、ブザー２７、警報ランプ２８および稼働停止ランプ２９を備えている。
【００２６】
このとき、第１および第２の警報手段２５，２６において、各ランプ２５ａ〜２５ｆ，２８，２９およびブザー２７は、測定電流値別に作動時期を設定することが可能であり、とくに、第２警報手段２６における警報ランプ２８は、電流を検知した際、あるいは最大値よりも小さい電流値を測定した際に点灯するようにし、稼働停止ランプ２９は、最大値を測定した際に点灯するようにしておく。また、制御器１３は、炉１の制御系と接続しておくことにより、最大値を測定した際の出力を炉１の稼働停止信号として用いることも可能である。
【００２７】
上記の酸化物検知手段を備えた炉１では、湯面近傍における炉内壁に酸化物Ａが付着し、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、時間経過とともに酸化物Ａがヒーター６に向って堆積成長する。また、湯面および酸化物Ａの表面には金属蒸気Ｂが発生している。この間、酸化物検知手段では、シーケンサ２４からの指令により各検知体１２のリレー２２を切り替えて、メーターリレーにより各検知体１２からの電流値を順次測定している。
【００２８】
そして、図５（ｃ）に示すように、酸化物Ａが検知体１２の検知部１９に接近すると、金属蒸気Ｂを介して検知部１９に電流が生じ、その電流をメーターリレーにより測定する。このとき、例えば、第１警報手段２５において検知体１２に該当するランプ２５ａ〜２５ｆが点灯し、また、第２警報手段２６のブザー２７や警報ランプ２８が作動する。
【００２９】
このようにして、炉１では、酸化物検知手段により酸化物Ａの堆積状態を検知し、外部で認識し得るようにしてあるので、酸化物Ａの除去作業の時期などを判断することが可能となり、その判断に基づいた除去作業の実施により、酸化物Ａによるヒーター６の損傷が未然に防止される。また、除去を必要としない程度の堆積状態で炉１の作動を停止させてしまうような事態もなくなり、オーバーメンテナンスが防止されることとなる。
【００３０】
しかも、酸化物検知手段においては、検知部１９が非接触状態で酸化物Ａを検知するので、検知部１９が酸化物Ａによって損傷を受けたり、検知部１９が融けて溶湯２の品質を低下させたりすることが全くなく、警報手段２５，２６の作動後に速やかに酸化物Ａの除去作業を行うようにすれば、検知部１９を繰り返し使用し得る。
【００３１】
さらに、検知体１２の検知部１９に生じる電流値は、図６に炉の稼働経過日程と電流値との関係を示すように、堆積成長する酸化物Ａの接近に伴って大きくなり、酸化物Ａが検知部１９に接触した状態で最大となる。このとき、第２警報手段２６のブザー２７および稼働停止ランプ２９が作動する。
【００３２】
なお、図６においては、酸化物検知手段の取付けから４日後に３ｍＡの電流値を測定し、その７日後に２０ｍＡの電流値を測定した。
【００３３】
最大電流値を測定した場合、当該炉１では、後に検知部１９に付着した酸化物の除去作業などが必要になることがあるが、検知部１９がヒーター６から離間して設けてあるので、最大の電流値が測定されたときに速やかに値酸化物Ａの除去作業を行えば、酸化物Ａがヒーター６に接触するような事態は確実に防止される。また、酸化物検知手段における検知体１２は、ステンレス製の棒材から成る検知部１９をねじ止めにより取付けた構成であるため、検知部１９に酸化物Ａが付着したような場合には、同検知部１９を交換することも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる炉の一実施例を示す断面説明図である。
【図２】図１に示す炉の内部加圧状態（ａ）および内部排気状態（ｂ）を説明する各々断面図である。
【図３】図１に示す炉の蓋体を底面側から見た状態の断面図である。
【図４】酸化物検知手段における検知体を説明する側面図である。
【図５】炉内における酸化物の堆積成長過程（ａ）〜（ｃ）を説明する各々断面図である。
【図６】炉の稼働経過日程と酸化物検知手段により測定された電流値との関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
１      炉
４      炉体
６      ラジアントチューブヒーター（加熱手段）
１２    検知体（酸化物検知手段）
１３    制御器（酸化物検知手段）
１９    検知部
２５    第１警報手段
２６    第２警報手段
Ａ      酸化物
【図１】
0003550673.tif 000002
【図２】
0003550673.tif 000003
【図３】
0003550673.tif 000004
【図４】
0003550673.tif 000005
【図５】
0003550673.tif 000006
【図６】
0003550673.tif 000007