(57)【要約】【課題】清浄な環境で溶解することにより溶湯の二次的な汚染を抑えると共に、ガスバブリングやフィルタに頼ることなく簡単に不純物を除去できるようにする。【解決手段】溶解炉１１として、黒鉛筒１９を誘導コイル２０により高周波誘導加熱して、該黒鉛筒の熱で溶解原料２６を溶解する構造のものを用い、この溶解炉１１の底部に溜まった溶湯２７を、ストッパ１６により開閉される給湯通路１４を通して一定量真空処理槽１２へ導入し、真空処理槽１２内を真空ポンプ２４により１３３Ｐａ以下に減圧して、バッチ式に脱ガスと酸化物除去とを行い、この真空処理により清浄化された溶湯２７を、真空処理槽１２の底部から、ストッパ１７により開閉される排湯通路１５を通して汲出し槽１３へ流出させ、グラファイトヒータ２４により汲出し槽１３内に一定温度に保持する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛筒を誘導加熱して該黒鉛筒内の金属を溶解する溶解炉と、前記溶解炉に隣接して配置され、該溶解炉の底部に溜まった溶湯を、ストッパにより開閉される給湯通路を通して受容れて真空処理をする真空処理槽と、前記真空処理槽に隣接して配置され、該真空処理槽で処理された溶湯をその底部側から、ストッパにより開閉される排湯通路を通して受容れて保温する汲出し槽とからなることを特徴とする手許溶解保持炉。
【請求項２】
真空処理槽を溶解炉に隣接して配置した汲出し槽の枠内に配設し、該真空処理槽の底部側に設けた貫通孔を排湯通路として用いることを特徴とする請求項１に記載の手許溶解保持炉。
【請求項３】
誘導加熱される黒鉛筒内で金属を溶解する溶解工程、前記溶解工程で溶解された溶湯を１３３Ｐａ以下の減圧下で真空処理をする真空処理工程と、前記真空処理工程で真空処理された溶湯を一定温度に保持する保持工程とを含むことを特徴とする手許溶解保持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造、低圧鋳造等を行う鋳造機の近傍に配置される手許溶解保持炉および手許溶解保持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造機の近傍に配置される一般的な手許炉は、単に溶湯を保持する保持炉としての機能を有しているだけであり（例えば、特許文献１参照）、溶解炉から独立して設置される。しかし、このような鋳造システムでは、溶解炉で集中的に大量溶解した溶湯を各手許炉に分配する配湯方式を採用するため、多種類の溶湯を用いて少量生産することには不向きとなり、この場合は、溶解機能と保持機能とを併せ持つ手許溶解保持炉が有用となる。
【０００３】
そして従来、この種の手許溶解保持炉（または溶解保持手許炉）としては、例えば、特許文献２に記載されるものがあった。このものは、同公報から抜粋して図２に示すように、金属（アルミニウム合金等）をガスバーナにより溶解する溶解槽１と、酸化物流出防止用ダンパ２を介して前記溶解槽１に連設され、浸漬ヒータ３、ガスバブリング用ガス吸込口４等を備えた保温槽５と、フィルタ６および酸化物流出防止用ダンパ７を介して前記保温槽５に連設され、湯面センサ８を有する汲出し槽９とからなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３２２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２３７７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２に示した手許溶解保持炉によれば、金属を溶解する熱源としてバーナの火炎を用いているため、多量の水蒸気やガスが発生し、これらが溶湯の酸化を促すばかりか、溶湯内に溶け込み、二次的な汚染が進んで、後にガスバブリングを行っても十分に清浄化されない虞があった。また、ガスバブリングによる清浄化は、いま一つ清浄化能力が不足し、結局は、図示のようにフィルタ６に頼らざるを得ず、この場合は、フィルタの目詰まりが起こるため、その交換を頻繁に行わなければならず、バブリング用の不活性ガスを大量に使用することと相俟って製造コストが上昇する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、清浄な環境で溶解することにより溶湯の二次的な汚染を抑えると共に、ガスバブリングやフィルタに頼ることなく簡単に不純物を除去できるようにし、もって清浄な溶湯を効率よく得ることができる手許溶解保持炉および手許溶解保持方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る手許溶解保持炉は、黒鉛筒を誘導加熱して該黒鉛筒内の金属を溶解する溶解炉と、前記溶解炉に隣接して配置され、該溶解炉の底部に溜まった溶湯を、ストッパにより開閉される給湯通路を通して受容れて真空処理をする真空処理槽と、前記真空処理槽に隣接して配置され、該真空処理槽で処理された溶湯をその底部側から、ストッパにより開閉される排湯通路を通して受容れて保温する汲出し槽とからなることを特徴とする。
このように構成した手許溶解保持炉においては、誘導加熱された黒鉛の熱で金属を溶解するので、溶湯の二次的な汚染が著しく抑制される。また、真空処理により有害なガスや酸化物などの不純物の除去が効率よく進み、しかも、真空処理槽の底部側から清浄な溶湯のみを汲出し槽へ排出するので、特別のフィルタが不要になる。
本手許溶解保持炉は、上記真空処理槽を溶解炉に隣接して配置した汲出し槽の枠内に配設し、該真空処理槽の底部側に設けた貫通孔を排湯通路として用いる構成としてもよいもので、このように構成した場合は、設置スペースの縮小が可能になる。
また、本発明に係る手許溶解保持方法は、誘導加熱される黒鉛筒内で金属を溶解する溶解工程、前記溶解工程で溶解された溶湯を１３３Ｐａ以下の減圧下で真空処理をする真空処理工程と、前記真空処理工程で真空処理された溶湯を一定温度に保持する保持工程とを含むことを特徴とする。
このように行う手許溶解保持方法においては、ガスバブリングやフィルタに頼ることなく効率よく清浄な溶湯を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る手許溶解保持炉の一つの実施の形態を示したものである。同図において、１１は溶解炉、１２は真空処理槽、１３は汲出し槽であり、真空処理槽１２は、溶解炉１１に隣接して配置した汲出し槽１３の枠内に配設されている。これら溶解炉１１、真空処理槽１２および汲出し槽１３は、溶解炉１１が最上位、汲出し槽１３が最低位、真空処理槽１２が前二者の中間位となるようにそれぞれの高さレベルが設定されている。
【０００９】
本実施の形態において、溶解炉１１と真空処理槽１２との間は、溶解炉１１の内底部に一端を臨ませると共に真空処理槽１２の上部側に他端を臨ませる給湯通路１４によって連絡され、一方、真空処理槽１２と汲出し槽１３との間は、真空処理槽１２の底部側に設けた、排湯通路としての貫通孔１５によって連絡されている。給湯通路１４および排湯通路１５は、それぞれに対応して設けたストッパピン（ストッパ）１６、１７の離脱、挿入に応じて開閉されるようになっている。なお、給湯通路１４用のストッパピン１６は真空処理槽１２を貫通して、排湯通路１５用のストッパピン１７は汲出し槽１３を貫通してそれぞれ配設されている。
【００１０】
上記溶解炉１１は、耐火物製の炉本体１８と、この炉本体１８の内部に嵌合配置された黒鉛筒１９と、炉本体１８に巻装され、前記黒鉛筒１９を高周波誘導加熱する誘導コイル２０とからなっている。
また、上記真空処理槽１２は、耐火物製の有底の槽本体２１とこの槽本体２１の上部開口を気密的に覆う蓋体２２とからなっており、蓋体２２には、配管２３を介して真空ポンプ２４が接続されている。
さらに、上記真空処理槽１２内には、加熱用のヒータ（グラファイトヒータ）２５が配設されている。
【００１１】
以下、本実施の形態としての手許溶解保持炉による手許溶解保持方法を説明する。
本実施の形態としての手許溶解保持炉は、アルミニウム合金等の、比較的低融点合金の溶解保持に用いられるもので、溶解炉１１で溶解する溶解原料２６としては、新材はもとよりリターン材を用いることができる。溶解炉１１内に投入された溶解原料（金属）２６は、誘導コイル２０により高周波誘導加熱された黒鉛筒１９に接してまたは該黒鉛筒１９の輻射熱で急速に溶解され、溶解炉１１の底部に溶湯２７が溜まる。この溶解に際しては、主として黒鉛が溶湯２７に接触するだけなので、溶湯２７の二次的汚染は著しく抑制される。
【００１２】
溶解炉１１の底部に溜まった溶湯２７は、前記一方のストッパピン１６による給湯通路１４の開放に応じて、給湯通路１４を通って真空処理槽１２内に流下導入される。真空処理槽１２内に一定量の溶湯２７が導入されたら、前記ストッパピン１６が給湯通路１４に挿入され、該給湯通路１４が閉じられる。この溶湯２７の導入の間、前記蓋体２６は被蓋されており、溶湯の導入完了により真空ポンプ２８が起動される。すると、真空処理槽１２内は急速に減圧され、この減圧により溶湯２４に溶け込んでいたガス、特に水素が脱ガスされる。また、これと同時に溶湯２４中に滞留していた酸化物や他の介在物に付着していたガスが膨張し、このガスと一緒に酸化物等がスラグとして浮上し、溶湯２４から分離される。本実施の形態において真空処理槽１２内は、それほど高真空にする必要はなく、１３３Ｐａ以下に減圧すれば十分である。
【００１３】
上記真空処理槽１２内で清浄化された溶湯２７は、真空ポンプ２８による吸引停止および他方のストッパピン１７による排湯通路（貫通孔）１５の開放により汲出し槽１３内に流下導入される。この時、真空処理槽１２内の底部側から溶湯が排出されるので、清浄な溶湯２７が優先的に汲出し槽１３内に導入され、したがって、排湯通路１５に特別のフィルタを設ける必要はない。そして、汲出し槽１３内に導入された清浄な溶湯２７は、ヒータ２５によって一定温度に保持され、例えば、ラドル等により切出される。
なお、真空処理槽１２内の溶湯２７の上面に浮上したスラグは、ある程度溜まるまでは、そのまま放置してもよい。ただし、真空処理を繰返すことによりスラグ量も増えるので、一定処理重量ごとにこれを排除する。
【００１４】
このように本手許溶解保持炉においては、清浄な雰囲気で溶解を行うので、溶解時における溶湯２７の二次的汚染が著しく抑制され、その上、真空処理により溶湯２７の清浄化が著しく進む。したがって、溶解原料２６として用いるリターン材の比率を大幅に高めることができ、その分、原料コストが低減する。また、溶解炉１１の熱源として用いられる黒鉛筒１９は、極端な高温雰囲気下（900℃以上）でない限り、溶湯２７による侵食をほとんど受けないばかりか、耐熱性も十分であるので、酸化物系の耐火物を炉材として用いる場合よりも炉寿命は大幅に延長し、メンテナンスに要するコストは著しく低減する。
本実施の形態においては特に、溶解炉１１内の黒鉛筒１９を誘導コイル２０により高周波誘導加熱するようにしているので、溶解原料２６は急速に加熱溶融される。また、真空処理に際しては、真空処理槽１２内を１３３Ｐａ以下に減圧すれば十分なので、真空処理は短時間で済み、その上、真空ポンプ２４としてそれほど高い能力を有するものを必要とせず、設備コスト面での負担は小さい。さらに、真空処理槽１２を汲出し槽１３の枠内に配設したので、全体の設置スペースが縮小し、省スペース化に大きく寄与するものとなる。
【００１５】
なお、上記実施の形態においては、溶解炉１１内の黒鉛筒１９を誘導コイル２０により高周波誘導加熱するようにしたが、本発明は、これ代えて、中周波誘導加熱または低周波誘導加熱するようにしてもよい。また、上記実施の形態において、給湯通路１４および排湯通路１５を開閉するストッパとしてストッパピン１６、１７を用いたが、このストッパの形式は任意であり、開閉シャッタ方式としてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る手許溶解保持炉および手許溶解保持方法によれば、黒鉛筒内で溶解することで溶湯の二次的な汚染が抑えられると共に、真空処理により簡単かつ確実に溶湯中の不純物が除去されるので、清浄な溶湯を効率よく得ることができ、高品質の鋳造品の多品種少量生産に向けて好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る手許溶解保持炉の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】
従来の手許溶解保持炉の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１    溶解炉
１２    真空処理槽
１３    汲出し槽
１４    給湯通路
１５    貫通孔（排湯通路）
１６、１７  ストッパピン（ストッパ）
１９    黒鉛筒
２０    高周波誘導コイル
２４    真空ポンプ
２５    グラファイトヒータ
２６    溶解原料
２７    溶湯
【図１】
2004205112.tif 000003
【図２】
2004205112.tif 000004