(57)【要約】  アルミニウム溶湯用取鍋の内部を効率よく予熱できるのに加え、かかる取鍋を繰り返し予熱して使用しても当該取鍋の有効容積の減少を最小限に抑えることができると共に、非金属介在物による溶湯の汚染も低減させることが可能な、アルミニウム溶湯用取鍋の予熱方法と該方法を用いた予熱装置とを提供する。すなわち、本発明は、アルミニウム溶湯用取鍋(１２)の開口部(１６)に取付けたバーナー(２４)から噴射される火炎(３０)で当該取鍋(１２)の内部を予熱するアルミニウム溶湯用取鍋(１２)の予熱方法及び予熱装置において、上記の火炎(３０)を耐熱性の金属薄板材からなる予熱管(２６)で囲繞することを特徴とする。
2015056287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯用取鍋(１２)の開口部(１６)に取付けたバーナー(２４)から噴射される火炎(３０)で当該取鍋(１２)の内部を予熱するアルミニウム溶湯用取鍋(１２)の予熱方法において、
上記の火炎(３０)を耐熱性の金属薄板材からなる予熱管(２６)で囲繞することを特徴とするアルミニウム溶湯用取鍋(１２)の予熱方法。
【請求項２】
アルミニウム溶湯用取鍋(１２)の開口部(１６)からその内部へ向けて火炎(３０)を噴射するバーナー(２４)と、耐熱性の金属薄板材からなり上記の火炎(３０)を囲繞する予熱管(２６)とを具備することを特徴とするアルミニウム溶湯用取鍋(１２)の予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純アルミニウム或いはアルミニウム合金の溶湯が一時的に貯留されるアルミニウム溶湯用取鍋の予熱方法及びその方法を実施するための予熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
純アルミニウム或いはアルミニウム合金(以下、これらをまとめて単に「アルミニウム」という。)鋳物の製造工程において、アルミニウム溶湯を受け取り鋳型に注入するために取鍋が用いられている。そして、かかる取鍋にアルミニウム溶湯を受け入れる際には、予め取鍋を加熱し、取鍋内部の温度とアルミニウム溶湯の温度との差が可能な限り小さくなるようにしている。こうすることで、アルミニウム溶湯の温度低下を防ぎ、得られるアルミニウム鋳物の性質を均一にすることができるからである。【０００３】
従来、上述のように取鍋を予熱する方法としては、取鍋の開口部にバーナーを備える取鍋蓋を被せて、そのバーナーから噴射される火炎（燃焼ガス）によって取鍋の内部を直火で加熱することが行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術のように、取鍋内部をバーナーの火炎で直火加熱すれば、取鍋の内部を目的とする温度まで効率よく昇温させることができる。
しかしながら、アルミニウム溶湯を取り扱う取鍋(すなわち、アルミニウム溶湯用取鍋)の場合、当該取鍋の内部をバーナーの火炎で直火加熱すると、取鍋内部に残滴として残ったアルミニウム溶湯が凝固して形成された凝固物に対して、局所的に概ね１０００℃近い熱が与えられるようになる。そうすると、その凝固物からα−Ａｌ2Ｏ3を中心とした非金属介在物が生成され、これが付着物となって取鍋の内面に付着・堆積するようになる。このため、バーナーによる直火加熱を繰り返すことによって、取鍋の内面に上記付着物が漸次堆積し、取鍋重量が漸増すると共に、取鍋内部の有効容積が減少するようになるという問題が有った。また、このような付着物が堆積することによって、取鍋の内部に貯留したアルミニウム溶湯中へ当該付着物の一部が脱落して混入するようになり、これ(＝非金属介在物)が鋳造時におけるハードスポットなどの欠陥の原因になるという問題も有った。【０００６】
それゆえに、本発明の主たる課題は、アルミニウム溶湯用取鍋の内部を効率よく予熱できるのに加え、かかる取鍋を繰り返し予熱して使用しても当該取鍋の有効容積の減少を最小限に抑えることができると共に、非金属介在物による溶湯の汚染も低減させることが可能な、アルミニウム溶湯用取鍋の予熱方法と該方法を用いた予熱装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、例えば、図１から図３に示すように、アルミニウム溶湯用取鍋の予熱方法を次のように構成した。
アルミニウム溶湯用取鍋１２の開口部１６に取付けたバーナー２４から噴射される火炎３０で当該取鍋１２の内部を予熱するアルミニウム溶湯用取鍋１２の予熱方法において、上記の火炎３０を耐熱性の金属薄板材からなる予熱管２６で囲繞することを特徴とする。
ここで、予熱管２６を構成する金属薄板材の「耐熱性」とは、バーナー２４から噴射される火炎３０をその近傍で囲繞しても物質形状が変化しない程度の耐熱性をいう。【０００８】
本発明は、例えば、同上の図１から図３に示すように、次のように作用する。
すなわち、バーナー２４から噴射される火炎３０の周囲を予熱管２６で囲繞しているので、取鍋１２の内部が直火加熱ではなく予熱管２６を介した間接加熱となる。このため、温度の立ち上がりが早いといったバーナー２４による加熱の特性を保ちつつ、取鍋１２の内面において局所的に概ね１０００℃近い高温領域が形成されるのを防止することができる。その結果、取鍋１２の内面に、α−Ａｌ2Ｏ3を中心とした非金属介在物が付着するのを最小限に抑えることができるようになる。【０００９】
また、第２の発明にかかる予熱装置は、上述した方法を実施するための装置であって、例えば、図１及び図２で示すように、次のように構成したものである。
すなわち、アルミニウム溶湯用取鍋１２の開口部１６からその内部へ向けて火炎３０を噴射するバーナー２４と、耐熱性の金属薄板材からなり上記の火炎３０を囲繞する予熱管２６とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルミニウム溶湯用取鍋の内部を効率よく予熱できるのに加え、かかる取鍋を繰り返し予熱して使用しても当該取鍋の有効容積の減少を最小限に抑えることができると共に、非金属介在物による溶湯の汚染も低減させることが可能な、アルミニウム溶湯用取鍋の予熱方法と該方法を用いた予熱装置とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例の予熱装置を装着したアルミニウム溶湯用取鍋を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例の予熱装置の概略を示す部分断面図である。
【図３】アルミニウム溶湯用取鍋の使用回数とその重量増加率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２によって説明する。図１は、本発明の予熱装置１０が装着されたアルミニウム溶湯用取鍋１２の一例を示すものである。
ここで、先ず始めに、この図１を参照してアルミニウム溶湯用取鍋１２について説明する。図示実施形態のアルミニウム溶湯用取鍋１２は、有底で筒状の本体１４を有する。この本体１４の上面には開口部１６が設けられており、当該開口部１６に大蓋１８が配置されている。なお、この本体１４と大蓋１８との外周にはそれぞれフランジ(図示せず)が設けられており、これらフランジ間をボルト(図示せず)で締結して両者が固定される。
【００１３】
上記の本体１４は、その外周を形成する金属製のケーシング１４ａを有しており、このケーシング１４ａの内側に断熱材１４ｂ及び耐火材１４ｃがこの順で取着されている。また、この本体１４の外周の１箇所には、本体１４内部からアルミニウム溶湯を取り出すための流路１４ｄが設けられている。さらに、本体１４の底面には、フォークリフトのフォークが挿入される垂直断面が中空矩形状で所定の長さを有するフォーク差込部２０が互いに平行するように２本取付けられている。
【００１４】
上記の大蓋１８も上記の本体１４と同様に、その内面には耐火材１８ａが取着されている。この大蓋１８のほぼ中央には、当該大蓋１８の外部と開口部１６とを連通して受湯口となる開孔１８ｂが設けられており、この開孔１８ｂには、これを開閉するハッチ２２が取付けられる。なお、このハッチ２２は、図示しないヒンジを介して大蓋１８に取付けられている。そして、アルミニウム溶湯用取鍋１２の内部を予熱する際には、このハッチ２２を開いた状態で開孔１８ｂから開口部１６を経て予熱装置１０が挿入される。
【００１５】
予熱装置１０は、バーナー２４と、予熱管２６と、駆動機構２８とで大略構成される。
このうち、バーナー２４は、アルミニウム溶湯用取鍋１２の本体１４内部に加熱用の火炎３０を噴射する装置で、都市ガス・液化石油ガス(ＬＰＧ)などを燃料とする気体燃料バーナーや、重油・軽油・灯油・ガソリンなどを燃料とする液体燃料バーナー等の何れをも使用することができる。また、このバーナー２４の火炎噴射口(図示せず)が設けられるバーナーヘッドの部分にフランジ２４ａが設けられており、このフランジ２４ａを介してバーナー２４に予熱管２６が接続される。なお、図１及び図２では、このバーナー２４に接続される配管系等の図示は省略している。
【００１６】
予熱管２６は、バーナー２４から噴射される火炎３０の周囲を囲繞する有底円筒状の管体である。この予熱管２６は、例えばＪＩＳ規格におけるＳＵＳ３０９ＳやＳＵＳ３１０Ｓといった耐熱鋼などのように、バーナー２４から噴射される火炎３０をその近傍で囲繞しても物質形状が変化しない程度の耐熱性を有する金属薄板材で構成されている。
【００１７】
また、この予熱管２６の底部には、キャスタブルなどの耐火材２６ａが敷設されており、その近傍の側周面には、１又は複数(図１及び２に示す例では２つ)の排気孔２６ｂが穿設されている。
ここで、排気孔２６ｂをかかる位置に設けることにより、バーナー２４で火炎３０と共に排出される高温の燃焼排ガスがアルミニウム溶湯用取鍋１２の本体１４内へと供給される。そして、この燃焼排ガスは、本体１４内部を循環した後、或いはダイレクトに流路１４ｄを経由してアルミニウム溶湯用取鍋１２の外部へと排出される。つまり、排気孔２６ｂをかかる位置に設けることにより、火炎３０が予熱管２６を加熱することによって生じる輻射熱に加え、アルミニウム溶湯用取鍋１２の内部空間全体に行き渡る高温の燃焼排ガスも当該取鍋１２の予熱に寄与する。その結果、アルミニウム溶湯用取鍋１２の内部全体を効率よく予熱することができるようになる。
【００１８】
そして、この予熱管２６の上部外周には、下面にキャスタブルなどの耐火材３２ａが配設され、予熱装置１０をアルミニウム溶湯用取鍋１２に装着した際に、図１で示すように、大蓋１８の開孔１８ｂを塞ぐ密閉蓋として機能する鍔部３２が設けられている。
【００１９】
駆動機構２８は、バーナー２４及びこれに連結された予熱管２６を上下駆動させるための機構であり、上記の鍔部３２の上面に立設された左右一対のアーム３４と、このアーム３４の上端に架設された水平棹３６と、この水平棹３６の長手方向中央部に設けられ、ホイストなどの昇降装置のフック３８が取付けられる吊り金具４０と、上方より垂下された左右一対の垂下アーム４２であって、上記水平棹３６の長手方向両端部に穿設されたガイド孔(図示せず)に挿通され、水平棹３６延いてはアーム３４や鍔部３２を介してこの水平棹３６に連結された予熱管２６やバーナー２４の上下動を案内する垂下アーム４２とで構成されている。
【００２０】
次に、以上のように構成された予熱装置１０を用いて、アルミニウム溶湯用取鍋１２を予熱した際の作用並びに効果について説明する。
図３は、予熱管を用いずにバーナーのみでアルミニウム溶湯用取鍋１２の予熱を行なった場合(従来例)と、上記構成の予熱装置１０を用いた場合(実施例)とにおける、アルミニウム溶湯用取鍋１２の使用回数（出荷回数）とその重量増加率との関係を示したグラフである。
なお、上記の従来例及び実施例共に、アルミニウム溶湯用取鍋１２の重量増加は、その内部にα−Ａｌ2Ｏ3を中心とした非金属介在物が生成・付着した結果である。
【００２１】
また、上記の従来例及び実施例共に、バーナーとして最大出力１０万ｋｃａｌ／ｈのガスバーナーを用い、アルミニウム溶湯用取鍋１２の内部が７００℃に達するまで予熱した。
さらに、実施例の予熱管２６として、板厚５ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ(ＪＩＳ)からなり、外径２００ｍｍ、全長１，１１５ｍｍであって、その底面内部に５０ｍｍ厚のキャスタブルからなる耐火材２６ａが敷設されると共に、その側周面に前記耐火材２６ａの上端に接触する形でφ１２０ｍｍの排気孔２６ｂが一対設けられたものを使用した。
【００２２】
図３が示すように、アルミニウム溶湯用取鍋１２をバーナーの火炎で直火加熱する従来例では、当該取鍋１２の使用回数が５００回を超えると、かかる取鍋１２の重量が概ね２５％以上増加するようになる。これに対し、予熱管２６を用いる本実施例では、当該取鍋１２の使用回数が６００回を超えても、その重量増加率が１０％を超えることはない。つまり、このことは、本発明の予熱方法及び予熱装置１０を用いれば、アルミニウム溶湯用取鍋１２の内面において局所的に概ね１０００℃近い高温領域が形成されるのを防止することができ、その結果、当該取鍋１２の内面に、α−Ａｌ2Ｏ3を中心とした非金属介在物が付着するのを最小限に抑えることができることを意味する。
【００２３】
以上のように、アルミニウム溶湯用取鍋１２をバーナー２４の火炎３０で予熱する際に、その火炎３０を予熱管２６で囲繞する本発明の予熱方法及び予熱装置１０によれば、アルミニウム溶湯用取鍋１２を繰り返し予熱して使用しても当該取鍋１２の有効容積の減少を最小限に抑えることができると共に、非金属介在物による溶湯の汚染も低減させることができる。
【００２４】
なお、上述の図示実施形態では、予熱管２６の排気孔２６ｂを予熱管２６の下端側に設ける場合を示したが、この排気孔２６ｂの位置はこれに限定されるものではなく、例えば図示しないが、この排気孔を予熱管上部のバーナーに近接する位置に設けるようにしてもよい。この場合、排気孔から排出される高温の燃焼排ガスとバーナーに供給する燃焼用空気との間で熱交換させるようにしてもよい。
【００２５】
また、上述の図示実施形態では、予熱管２６としてストレートな直管状のものを用いる場合を示したが、この予熱管２６は、バーナー２４の火炎３０を囲繞する形状であれば如何なるものであってもよく、例えば、円管の途中に設けられた段部を介してその下側の外径及び内径が拡大或いは縮小するような形状のものであってもよい。
【００２６】
さらに、予熱装置１０の駆動機構２８として、左右一対のアーム３４と、水平棹３６と、昇降装置のフック３８が取付けられる吊り金具４０と、左右一対の垂下アーム４２とで構成される場合を示したが、この駆動機構２８は、バーナー２４及びこれに連結された予熱管２６を所定の動線に沿って上下駆動させることができるものであれば如何なる態様であってもよく、上記のものに限定されるものではない。
【図１】
2015056287.tif 000003
【図２】
2015056287.tif 000004
【図３】
2015056287.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月16日(2015.2.16)
【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】
アルミニウム溶湯用取鍋（１２）の開口部（１６）に取付けたバーナー（２４）から噴射される火炎（３０）で当該取鍋（１２）の内部を予熱するアルミニウム溶湯用取鍋（１２）の予熱方法において、
上記の火炎（３０）を耐熱性の金属薄板材からなる有底筒状の予熱管（２６）で囲繞することを特徴とするアルミニウム溶湯用取鍋（１２）の予熱方法。
【請求項２】
アルミニウム溶湯用取鍋（１２）の開口部（１６）からその内部へ向けて火炎（３０）を噴射するバーナー（２４）と、耐熱性の金属薄板材からなり上記の火炎（３０）を囲繞する有底筒状の予熱管（２６）とを具備することを特徴とするアルミニウム溶湯用取鍋（１２）の予熱装置。
【国際調査報告】
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2015056287.tif 000007
2015056287.tif 000008
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