(57)【要約】【課題】アルミ溶解原料となるアルミ屑を溶解処理するに際して、アルミ溶解処理の効率性と溶湯浄化の確実性とに優れ、自動化に有利なアルミ溶解システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際に、前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、前記排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する。
2019142277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される溶湯レベル情報に基づいて、前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
を有し、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
前記排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたことを特徴とするアルミ溶解システム。
【請求項２】
前記加熱装置を自己排熱回収型バーナーとし、
当該バーナー排ガスを熱交換ジャケット内に導入して、前記予備処理部において回転ドラムにより脱水処理した後のアルミ屑を加熱して付着物を除去して溶解室に供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアルミ溶解システム。
【請求項３】
前記自己排熱回収型バーナーを複数台設置するとともに、
前記保持室内に設けた炉内雰囲気温度検知センサーの設定温度までは複数台を同時に燃焼させ、
設定温度に達した時には１台のバーナーのみを燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミ溶解システム。
【請求項４】
前記溶解室内に材料検知センサを設置し、
当該材料検知センサによって前記溶解室内に未溶解状態で蓄積されたアルミ溶解原料の山の高さを材料検知センサにより検知して、
未溶解材料の山を検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止し、
未溶解材料の山が消滅したことを検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダを再稼働するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項５】
前記溶解室の底部に溶解室耐火物への溶融アルミの浸透状況を把握するための温度センサーを設置し、当該溶解室の底部の温度を測定して監視することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項６】
前記溶解室の下方に、溶解室内の溶湯を回転撹拌するための非接触式撹拌装置を上下方向に可動自在に設置して、当該非接触式撹拌装置を上下方向に移動させることによって、
前記溶解室内のアルミ溶湯の渦流の大きさを調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項７】
前記溶解室の上方にバーナーを設置し、、
当該溶解室に投入されたアルミ屑を加熱するとともに、
当該アルミ屑から蒸発する油分を燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項８】
前記原料ホッパ内に、アルミ屑の存在を検知する材料検出センサを設け、
当該原料ホッパー内においてアルミ屑が検出されなくなった場合に、
警報を発令するとともに前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項９】
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される溶湯レベル情報に基づいて、
前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
を有し、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
当該排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたアルミ溶解システムにおいて、
一旦停止した運転を再会する場合には、
材料詰まりを防止するため、
アルミ溶解システムの製造工程の下流側から起動することを特徴とするアルミ溶解システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミニウムやアルミニウム合金製の部材を機械加工する際に発生するアルミ屑をアルミ溶解原料として溶解するアルミ溶解システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムやアルミニウム合金などの非鉄金属材料の切削屑、ダライ粉を溶解炉で溶解してインゴットに再生利用する技術として、例えば、特許文献１（特開平６−２０７２３０号公報）には、溶湯を循環しながら投入されたアルミ切粉を溶解炉で溶解するのに際して、アルミ切粉投入口に循環する溶湯の渦室を設け、該渦室の出口に溶解炉の底に向かって溶湯を流出する導入樋を設けることによって、アルミ切粉と循環溶湯とを短時間に混合して溶融するようにしたアルミ切粉溶解装置が記載されている。
さらに、金属スクラップを再生する際に混入した介在物を除去するようにした溶解装置として、特許文献２（特開平６−３４６１６２号公報）には、スクラップ溶解室の下流に複数個のろ過室を持つように区画壁を配し、その底部や側壁部に不活性ガス噴出手段を設けた金属スクラップの溶解装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０７２３０号公報
【特許文献１】特開平６−３４６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の溶解装置を含んだアルミ溶解システムでは、外部から供給される切削加工などにより発生するアルミ屑が溶解室や保持室で溶解処理されてインゴットケースなどに出湯される際に、そのアルミ溶解システム内におけるアルミ溶湯のスムーズな流れや供給バランスが乱され、全体システムにおけるアルミ溶湯の均一な混合や浄化処理が妨げられる場合があり、アルミ溶解処理の効率性と溶湯浄化の確実性に欠けるという課題があった。
本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、アルミ屑（アルミ溶解原料となる）を溶解処理するに際して、アルミ溶解処理の効率性と溶湯浄化の確実性とに優れ、自動化に有利なアルミ溶解システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明のアルミ溶解システムは、
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される溶湯レベル情報に基づいて、
前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
を有し、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
前記排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたことを特徴とする。【０００６】
（２）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）において、
前記加熱装置を自己排熱回収型バーナーとし、
当該バーナー排ガスを熱交換ジャケット内に導入して、前記予備処理部において回転ドラムにより脱水処理した後のアルミ屑を加熱して付着物を除去して溶解室に供給するようにしたことを特徴とする。【０００７】
（３）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）又は（２）において、
前記自己排熱回収型バーナーを複数台設置するとともに、
前記保持室内に設けた炉内雰囲気温度検知センサーの設定温度までは複数台を同時に燃焼させ、
設定温度に達した時には１台のバーナーのみを燃焼させるようにしたことを特徴とする。【０００８】
（４）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（３）において、
前記溶解室内に材料検知センサを設置し、
当該材料検知センサによって前記溶解室内に未溶解状態で蓄積されたアルミ溶解原料の山の高さを材料検知センサにより検知して、
未溶解材料の山を検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止し、
未溶解材料の山が消滅したことを検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダを再稼働するようにしたことを特徴とする。【０００９】
（５）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（４）において、
前記溶解室の底部に溶解室耐火物への溶融アルミの浸透状況を把握するための温度センサーを設置し、当該溶解室の底部の温度を測定して監視することを特徴とする。【００１０】
（６）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（５）において、
前記溶解室の下方に、溶解室内の溶湯を回転撹拌するための非接触式撹拌装置を上下方向に可動自在に設置して、当該非接触式撹拌装置を上下方向に移動させることによって、
前記溶解室内のアルミ溶湯の渦流の大きさを調整するようにしたことを特徴とする。【００１１】
（７）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（６）において、
前記溶解室の上方にバーナーを設置し、、
当該溶解室に投入されたアルミ屑を加熱するとともに、
当該アルミ屑から蒸発する油分を燃焼させるようにしたことを特徴とする。【００１２】
（８）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（７）において、
前記原料ホッパ内に、アルミ屑の存在を検知する材料検出センサを設け、
当該原料ホッパー内においてアルミ屑が検出されなくなった場合に、
警報を発令するとともに前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止するようにしたことを特徴とする。【００１３】
（９）本発明のアルミ溶解システムの運転方法は、
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される溶湯レベル情報に基づいて、
前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
を有し、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
当該排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたアルミ溶解システムにおいて、
一旦停止した運転を再会する場合には、
材料詰まりを防止するため、
アルミ溶解システムの製造工程の下流側から起動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原料予備処理部、溶解室、保持室、脱ガス室、ろ過室が一体的に構成されているので、アルミ屑の溶解設備を小型化でき小規模生産に適用が可能となる。
また、これらの各室の溶湯が連通部を通して一体的に貯留されるので、溶湯の脱ガスや清浄化処理などの処理を効率よく行うことができる。
さらに、ろ過室に溶湯レベルセンサを設け、溶湯レベルセンサによって取得された溶湯レベル情報に基づいてアルミ屑供給フィーダからのアルミ屑供給を制御するので、アルミ溶解システムにおけるアルミ溶湯の溶解及び浄化処理を安定的かつ効率的に行なうことができるとともに、アルミ溶湯の流れを適正かつ確実に制御することができる。
また、保持室で発生した腐食性ガスを外部に排出するための排気筒を設けたので、保持室や自己排熱回収型バーナーの内部腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態のアルミ溶解システムの全体を示す平面配置図である。
【図２】図１のアルミ溶解システムの正面配置図である。
【図３】本発明の他の実施形態のアルミ溶解システムの保持室、溶解室の一部を拡大した平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】自己排熱回収型バーナーの構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態である図１の全体平面配置図、図２の正面配置図や、他の実施形態である図３の拡大平面図、図４のＡ−Ａ断面図や、図５のバーナー構造説明図に示すように、本実施形態のアルミ溶解システムは、切削加工機械から発生するアルミ切削屑などのアルミ屑を受け入れる原料ホッパ１１と、原料ホッパ１１からスクリューコンベアなどのアルミ屑供給フィーダ１２を介して投入されるアルミ屑を、回転ドラム、冷風ファンなどを有して脱水処理する予備処理部１３と、予備処理部１３で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室１４と、溶解室１４と第１連通部１５ｂを介して連通して溶解したアルミ溶湯をガスバーナなどの加熱装置１５ａにより加熱及び保持する保持室１５と、保持室１５内で発生したガスを外部に排出するための排気筒１５ｄと、保持室１５と第２連通部１５ｃを介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込んで回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室１６と、脱ガス処理された脱ガス室１６内のアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室１７と、溶湯レベルセンサによって取得されるろ過室１７内の溶湯レベル情報に基づいてアルミ屑供給フィーダ１２のアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置３０と、を有し、保持室１５内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、アルミ屑供給フィーダ１２及び保持室１５内の加熱装置１５ａの稼働を停止するとともに、排気筒１５ｄに設けられた開閉シャッターを開にして、保持室１５内で発生した腐食性ガスを外部に排出するように構成されている。
これによって、アルミ溶解システム内に変動が生じても溶湯の流れを適正かつ確実に制御することができ、アルミ屑からアルミ溶湯を製造するアルミ溶解システムにおいて溶湯の浄化処理を効率的に行なうことができる。
【００１７】
本実施形態のアルミ溶解システムは、アルミ屑を貯留する原料ホッパ１１、アルミ溶解用の原料を溶解前処理する予備処理部１３、アルミ溶解原料を溶解する溶解室１４、保持室１５、脱ガス室１６、ろ過室１７を備えている。
特に、溶解室１４、保持室１５、脱ガス室１６、ろ過室１７は、アルミ溶湯の流路や貯留部が耐火材でライニングされて全体が一体的に構成された鋼鉄製の枠体からなる構造体である。
すなわち、各室を仕切る仕切壁の下端と底部との間にはアルミ溶湯の流路となる連通部が形成されており、各連通部を介して、溶解室１４、保持室１５、脱ガス室１６及びろ過室１７は一体的に構成され、これらの連通部を介して各室のアルミ溶湯が流動して均一化させることができるようになっている。
また、脱ガス室１６とろ過室１７との間に設けられたセラミックフィルタにより、アルミ溶湯中の酸化物等の不純物を除去してろ過室に貯留されるアルミ溶湯の清浄度を高めることができるようになっている。
【００１８】
原料ホッパ１１は、アルミ溶解原料となるアルミ屑を受け入れるための容器体であり、じょうご形の底部に貯留されたアルミ屑をスクリューコンベアなどのアルミ屑供給フィーダ１２を介して取り出すようになっている。
スクリューコンベアは円筒体内で回転するスクリューによりアルミ屑を押し出しながら搬送する装置であり、定量性に優れているので、自動システムの構築に際してその制御性や安定性を高めることができる。
なお、アルミ屑の種類や形態、挿入量などの条件によっては、原料ホッパ内のブリッジやラットホールなどによりシステム自体の性能が左右されることがある。
特に、原料ホッパ１１内のアルミ屑がなくなった場合にアルミ屑供給フィーダ１２の空運転を防止するために、原料ホッパ１１内に原料検出センサを設け警報を発令するようにすることも好ましい。
原料検出センサとしては、例えば、接触センサ、金属探知センサ、光電管センサなどが挙げられる。
【００１９】
予備処理部１３は、原料ホッパ１１からスクリューコンベアなどのアルミ屑供給フィーダ１２を介して投入されるアルミ屑を回転ドラム、冷風ファンにより不純物の分離や脱水処理を行なう部分であり、回転ドラムの遠心力によりアルミ屑に付着した異物や水分などを分離するとともに、冷風ファンを介してドラム内に冷風を吹き込んで残余の水分を乾燥させることができる。
また、必要に応じて、予備処理部１３においてアルミ屑を回転ドラム内に投入して脱水処理した後、熱交換ジャケット１３ａにより予備加熱しアルミ溶解原料を所定温度に予熱することによりシステム全体の熱効率性を高めることもできる。
すなわち、熱交換ジャケット１３ａには、保持室１５からの排熱を、自己排熱回収型バーナー１５ａを介して、アルミ溶解原料供給コンベア１２の外側の導入するようにしている。
また、予備処理部１３で回収した切削油やスラッジを回収するためのセパレータを、切削油回収タンク内に設けることにより環境面に配慮することもできる（図示せず）。
さらに、アルミ屑を分散させながら回転ドラム中を移動させるために、原料ホッパー下部にクラッシャーとスクリューコンベアを兼ね備えた羽根状の設備を配置することもできる（図示せず）。
これにより、加工工程で発生した塊状態のアルミ屑をほぐすことにより、アルミ屑供給フィーダ１２での移送をスムーズにすることができる。
【００２０】
溶解室１４は、耐火材で内張りされた溶解炉体部分であり、仕切壁及び第１連通部１５ｂを介して保持室１５と一体的に構成されている。
この溶解室１４には、予備処理部１３で前処理されたアルミ溶解原料が、溶解原料供給フィーダ１２によって上部から所定の供給速度で供給されるとともに、後工程の保持室１５に連通する第１連通部１５ｂを介してアルミ溶湯の一部が還流されることでアルミ溶解原料を溶解するようになっている。
なお、溶解室１４底部に温度センサーを埋込み、底部の温度を測定し監視させることも好ましい。また、溶解室１４底部の温度を表面温度計で測定し監視させることも考えられる。
これにより、溶解室１４の耐火物の損傷を常時把握しシステムの安全性を確保することができる。
【００２１】
また、溶解室１４や、溶解室内のアルミ溶湯を撹拌するための駆動原である非接触式の非接触撹拌装置１４ａ（通称：スターラ。溶解室底部の下方に配置されている）の撹拌ギアの点検のため、非接触撹拌装置１４ａを非接触撹拌装置用レール１４ｂの上に設置して、点検時に点検しやすい場所へ移動させるようにしている（図２参照）。
【００２２】
なお、非接触撹拌装置１４ａの回転速度を加減して、溶解室１４内で生ずるアルミ溶湯の渦の大きさを調整することも重要である。
すなわち、比重の軽いアルミ屑を投入すると、溶解室１４内で溶湯表面に浮いてしまい、アルミ溶湯中への溶け込みが悪くなる。
そこで、非接触撹拌装置１４ａの撹拌モータに通電する電流量を増大させて回転速度を上げることにより溶解室１４に生成される渦の形状（半径）を大きくし、溶解室１４でのアルミ屑の巻き込みを促進させて溶解速度を向上させることができる。
なお、溶解室１４内で生ずるアルミ溶湯の渦の大きさは、非接触撹拌装置１４ａを上下方向に可動させることによって溶解室１４内のアルミ溶湯との距離を変更することによっても調整することができる。
距離を縮めることによりアルミ溶湯への磁力線の影響力を強めることができ、回転渦の半径を大きくすることができる。
非接触撹拌装置１４ａを上下方向に可動させる昇降装置としては、リフタ、上下アジャスタ、ジャッキ、スクリュー、パンタグラフなどが挙げられる。
【００２３】
さらに、図３の他の実施形態に示すように、溶解室１４内に小型バーナー１４ｃを配置し、アルミ屑から蒸発する油分を燃焼させることも好ましい。
これにより、アルミ屑に残留している切削油などの付着物を溶解室１４内で燃焼除去して、システムの火災を防止することができる。
また、溶解室１４の上部に排気カバーを設置することも好ましい。
これにより、アルミ屑付着の油分の燃焼によって発生する排ガスを収集でき、システムの安全性が確保できる。
【００２４】
さらに、溶解室１４内に材料センサーを配置することも好ましい。
これにより、溶解室に投入されたアルミ屑の未溶解材料の山を把握し、未溶解材料の山を検出した場合にアルミ屑投入を止め、未溶解材料の山が検出されなくなるまで間欠運転とすることができる。
材料センサーとしては、例えば、光電センサ、レーザーセンサ、接触センサ、金属探知センサなどが挙げられる。
【００２５】
保持室１５は、略箱型状に形成された耐火物構造体であって、その天井部や側壁部にガスバーナなどの加熱装置１５ａを備え、溶解室１４に連通する第１連通部１５ｂから供給されるアルミ溶湯を加熱して、このアルミ溶湯を後工程の脱ガス室１６に連通する第２連通部１５ｃを通して流動させるようになっている。
保持室１５に備える加熱装置１５ａはガス燃料を空気中の酸素と混合して燃焼させる燃焼装置であり、保持室１５に備えられた温度センサからの信号を受けて溶湯温度と雰囲気温度を制御できるようになっている。
なお、加熱装置１５ａとしては、バーナー内で排熱を回収できる自己排熱回収型バーナーを用いることが好ましい。
【００２６】
自己排熱回収型バーナー１５ａは、バーナーの排熱を回収して再利用する装置である。
すなわち、図５の構造説明図に示すように、保持室１５内を加熱した排ガスの熱を、予備処理部１３に導いて、アルミ屑に付着している切削油などを乾燥・除去するために用いることができる。
これにより、設備に切削油などが付着、堆積することをなくし、油分が原因の火災の発生を低減することができる。
また、保持室１５に排気筒１５ｄを設け、保持室１５で発生したフッ素化合物等の腐食性ガスを外部に排出するようにすることが好ましい（図３参照）。
すなわち、保持室１５では、アルミ溶湯の清浄化処理のためフラックス処理を行なう場合があるが、この際、保持室１５に投入するフラックス処理成分中より腐食性ガスが発生し、この腐食性ガスが自己排熱回収型バーナー１５ａ内に吸引されるとバーナー内部が腐食するおそれがある。
そこで、保持室１５に、腐食性ガスを外部に排出する排気筒１５ｄを設けるとともに、排気筒１５ｄにはエアシリンダ等で開閉する開閉シャッター（ダンパー）を設けている。
【００２７】
そして、フラックス処理工程時には、システムのプログラミングをフラックス処理モードとし、 アルミ屑の投入及び排熱回収型バーナー１５ａの燃焼を停止し、排気筒１５ｄのシャッターを開とする。
すなわち、腐食性ガスを外部に排出する際には、アルミ屑供給フィーダ１２及び保持室１５内の排熱回収型バーナー１５ａの燃焼を停止し、空気のみを送風するとともに、シャッター開閉スイッチを作動させて排気筒１５ｄに設けられた開閉シャッターを開にして、保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにし、排熱回収型バーナー１５ａ内に吸引させないようにする。
【００２８】
さらに、本発明の他の実施形態である図３、図４に示すように、排熱回収型バーナー１５ａは複数台設置し、それぞれのバーナー燃焼を以下のように制御することが、保持室１５のアルミ溶湯の温度安定性のために好ましい。
すなわち、保持室１５内に設けた炉内雰囲気温度検知センサーの設定温度までは複数台を同時に燃焼させ、設定温度に達した時には１台のバーナーのみを燃焼させるようにする。
【００２９】
なお、アルミ溶湯の温度によりバーナー燃焼量を調整したり、バーナー燃焼量の調整と同時にアルミ屑の溶解室１４への投入量を調整したりすることも可能である。
すなわち、保持室１５の設定温度よりも高くなった場合には多く投入し、設定温度より低い場合には少なめに投入するのである。
【００３０】
また、保持室１５にアルミ溶湯レベルを測定する保持室溶湯レベルセンサーを設置して、溶解室１４へのアルミ屑投入量を調整することも好ましい。
保持室溶湯レベルセンサーにより、溶解室１４及び保持室１５のアルミ溶湯レベルを測定してアルミ屑の投入量の制御を行なうことができ、原料投入量の増減によるアルミ溶湯の温度変化やバーナー開度による炉内温度の急激な変化を防止することができる。
また、保持室１５におけるアルミ溶湯レベルを一定にすることにより安定的に原料を投入することができ、一度に多量に出湯するのではなく、出湯をオーバーフロー方式としてアルミ溶湯レベルの一定化を図ることができる。
【００３１】
脱ガス室１６は、耐火材で内張りされた炉体部を備え、溶解室１４から供給されるアルミ溶湯を炭化珪素質や黒鉛等の回転子により攪拌しながら脱ガス処理を行なう装置である。
なお、この回転子に備えられたパイプを通して、窒素やアルゴンなどの不活性ガスをアルミ溶湯に吹き込むことで、脱ガス処理をさらに促進させることができる。
アルミ屑の成分にはＳｉやＦｅ等の元素が添加されており、これらの酸化物は溶解後のアルミ溶湯中に多く分散し、溶湯の清浄度を低下させる要因となる。
また、機械加工の際に発生するアルミ切削屑は、その表面積が大きいため、酸化物の他にも酸化皮膜も多量に有している。これら複合酸化物の比重はアルミ溶湯の比重より大きいため、炉底部に堆積しやすく、堆積した酸化物はフラックス処理や脱ガス処理により再びアルミ溶湯中に分散することになる。よって、アルミ切削屑を原料として用いる場合は、アルミ溶湯の脱ガス処理が重要となる。
【００３２】
このような脱ガス処理を適正な条件のもとで行なうためには、炉体内に貯留されるアルミ溶湯の貯留量を確実に制御することが必要である。
保持室１５に連通する第２連通部１５ｃから供給されて脱ガス室１６に貯留されるアルミ溶湯の貯留量は、ろ過室１７に設けられた溶湯レベルセンサにより常時検出することができるようになっている。
溶湯レベルセンサとしては、例えば、保持室上部からのレーザ照射などによりその反射位置を検出する反射型センサや、保持室側壁に設けた接点とアルミ溶湯との導通による電気信号を検出する浸漬型センサなどを適用することができる。
本実施形態においては、溶湯レベルセンサが、ろ過室内のアルミ溶湯と接触して導通検知する浸漬型センサもしくはアルミ溶湯面をレーザ照射して溶湯レベルを取得するレーザセンサとすることもできる。
これによって、炉の湯漏れを監視するとともに、アルミ溶湯の貯留量が所定レベル以下になってアルミ溶湯全体が冷えて溶解システムの中で凝固することを防止することができる。
なお、アルミ溶湯の貯留状態を監視するセンサとして、溶湯レベルセンサの他に溶湯の温度を測定する溶湯温度センサを設けることもできる。
【００３３】
ろ過室１７は、略箱型状の耐火物製炉体を備えて脱ガス室１６と第３連通部１７ａを介して一体的に構成されており、脱ガス処理された脱ガス室１６内のアルミ溶湯を、ろ過室１７に備えられたセラミックフィルタを通してろ過して溶湯中の介在物を除去するアルミ溶解システムの構成部分である。
このろ過室１７では、溶湯成分が均一化されるとともに、清浄化されたアルミ溶湯がその炉体側壁の上部に設けられた出湯部から他の溶解炉やインゴットケースなどに出湯されるようになっている。
【００３４】
供給制御装置３０は、ろ過室１７に設けられた溶湯レベルセンサを介して脱ガス室１６内の溶湯レベル情報を取得して、原料ホッパ１１から予備処理部１３にアルミ屑を供給するアルミ屑供給フィーダ１２の回転速度などを制御するためのＩＣデバイスやコンピュータなどからなる制御機器である。
これによって、溶解室１４、保持室１５、脱ガス室１６、ろ過室１７の四者を一体化したアルミ溶解システムにおいて、ろ過室１７の溶湯レベルが基準値に対して増減した場合に、溶解原料となるアルミ屑の供給量を的確に制御して、ろ過室１７からの出湯量を基準範囲内に自動制御させることができ、アルミ溶解処理の効率性と溶湯浄化の確実性とに優れるとともに、自動化に有利なアルミ溶解システムを構築することができる。
【００３５】
また、供給制御装置３０は、保持室１５内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、アルミ屑供給フィーダ１２及び保持室１５内の自己排熱回収型バーナー１５ａの稼働を停止するとともに、排気筒１５ｄに設けられた開閉シャッターを開にして、保持室１５内で発生した腐食性ガスを外部に排出するように制御する。
なお、一旦停止したシステムの運転を再会する場合には、アルミ屑の詰まりを防止するため、アルミ溶解システムの製造工程の下流側から起動する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のアルミ溶解システムは、アルミ溶湯を貯留する溶解室、保持室、脱ガス室、ろ過室が、連通部を介して一体的に構成されているので、アルミ屑の溶解設備を小型化でき小規模生産に適用が可能となり、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００３７】
１１    原料ホッパ
１２    スクリューコンベア（アルミ屑供給フィーダ）
１３    予備処理部
１３ａ    熱交換ジャケット
１４    溶解室
１４ａ    非接触式撹拌装置
１４ｂ    非接触式撹拌装置用レール
１４ｃ    小型バーナー
１５    保持室
１５ａ    加熱装置（自己排熱回収型バーナー）
１５ｂ    第１連通部
１５ｃ    第２連通部
１５ｄ    排気筒
１６    脱ガス室
１６ａ    回転子
１７    ろ過室
１７ａ    第３連通部
３０  供給制御装置
【図１】
2019142277.tif 000003
【図２】
2019142277.tif 000004
【図３】
2019142277.tif 000005
【図４】
2019142277.tif 000006
【図５】
2019142277.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月24日(2018.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される、脱ガス室内のアルミ貯留量を検出した溶湯レベル情報に基づいて、前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
を有し、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
前記排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたことを特徴とするアルミ溶解システム。
【請求項２】
前記加熱装置を自己排熱回収型バーナーとし、
当該バーナー排ガスを熱交換ジャケット内に導入して、前記予備処理部において回転ドラムにより脱水処理した後のアルミ屑を加熱して付着物を除去して溶解室に供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアルミ溶解システム。
【請求項３】
前記自己排熱回収型バーナーを複数台設置するとともに、
前記保持室内に設けた炉内雰囲気温度検知センサーの設定温度までは複数台を同時に燃焼させ、
設定温度に達した時には１台のバーナーのみを燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミ溶解システム。
【請求項４】
前記溶解室内に材料検知センサを設置し、
当該材料検知センサによって前記溶解室内に未溶解状態で蓄積されたアルミ溶解原料の山の高さを材料検知センサにより検知して、
未溶解材料の山を検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止し、
未溶解材料の山が消滅したことを検出した場合に前記アルミ屑供給フィーダを再稼働するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項５】
前記溶解室の底部に溶解室耐火物への溶融アルミの浸透状況を把握するための温度センサーを設置し、当該溶解室の底部の温度を測定して監視することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項６】
前記溶解室の下方に、溶解室内の溶湯を回転撹拌するための非接触式撹拌装置を上下方向に可動自在に設置して、当該非接触式撹拌装置を上下方向に移動させることによって、
前記溶解室内のアルミ溶湯の渦流の大きさを調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項７】
前記溶解室の上方にバーナーを設置し、
当該溶解室に投入されたアルミ屑を加熱するとともに、
当該アルミ屑から蒸発する油分を燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項８】
前記原料ホッパ内に、アルミ屑の存在を検知する材料検出センサを設け、
当該原料ホッパー内においてアルミ屑が検出されなくなった場合に、
警報を発令するとともに前記アルミ屑供給フィーダの稼働を停止するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミ溶解システム。
【請求項９】
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される、脱ガス室内のアルミ貯留量を検出した溶湯レベル情報に基づいて、
前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
を有し、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
当該排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたアルミ溶解システムにおいて、
一旦停止した運転を再会する場合には、
材料詰まりを防止するため、
アルミ溶解システムの製造工程の下流側から起動することを特徴とするアルミ溶解システムの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
（１）本発明のアルミ溶解システムは、
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される、脱ガス室内のアルミ貯留量を検出した溶湯レベル情報に基づいて、前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
を有し、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
前記排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
前記保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（７）本発明のアルミ溶解システムは、上記（１）〜（６）において、
前記溶解室の上方にバーナーを設置し、
当該溶解室に投入されたアルミ屑を加熱するとともに、
当該アルミ屑から蒸発する油分を燃焼させるようにしたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（９）本発明のアルミ溶解システムの運転方法は、
アルミ屑供給フィーダを介して原料ホッパから供給されるアルミ屑を脱水処理してアルミ溶解原料とする予備処理部と、
前記予備処理部で脱水されたアルミ溶解原料が上部から供給され溶解してアルミ溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と第１連通部を介して連通してアルミ溶湯を加熱装置により加熱及び保持する保持室と、
前記保持室と第２連通部を介して連通してアルミ溶湯に不活性ガスを吹き込むとともに回転子により撹拌して脱ガス処理を行なう脱ガス室と、
前記脱ガス室と第３連通部を介して連通して前記脱ガス処理されたアルミ溶湯をろ過して清浄化するろ過室と、
前記ろ過室に設けられた溶湯レベルセンサにより取得される、脱ガス室内のアルミ貯留量を検出した溶湯レベル情報に基づいて、
前記アルミ屑供給フィーダによるアルミ屑の供給量を制御する供給制御装置と、
保持室内で発生したガスを外部に排出するための排気筒と、
を有し、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出する際には、
前記アルミ屑供給フィーダ及び前記保持室内の加熱装置の稼働を停止するとともに、
当該排気筒に設けられた開閉シャッターを開にして、
保持室内で発生した腐食性ガスを外部に排出するようにしたアルミ溶解システムにおいて、
一旦停止した運転を再会する場合には、
材料詰まりを防止するため、
アルミ溶解システムの製造工程の下流側から起動することを特徴とする。
【国際調査報告】
2019142277.tif 000008
2019142277.tif 000009