(57)【要約】【課題】屑をポンプに達するまでに完全に溶解させて、ポンプの損傷を未然に防止することができ、かつ、屑の酸化ロス低減にも優れる非鉄金属屑の溶解炉を提供する。【解決手段】バーナー６を備えた昇温室２と、非鉄金属の屑が投入される渦室１と、溶湯Ｍを循環させるポンプ３とを備えた溶解炉において、前記渦室１を前記ポンプ３の下流側直近で、かつ、前記昇温室２の上流側に設け、当該ポンプ３の吐出力で、前記溶湯Ｍを昇温室２の湯面Ｓより高いレベルから渦室１へ渦巻き状に供給する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーを備えた昇温室と、非鉄金属の屑が投入される渦室と、溶湯を循環させるポンプとを備えた溶解炉において、
前記渦室を前記ポンプの下流側直近で、かつ、前記昇温室の上流側に設け、該ポンプの吐出力で、前記溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから渦室へ渦巻き状に供給してなることを特徴とする非鉄金属屑溶解炉。
【請求項２】
バーナーを備えた昇温室と、非鉄金属の屑が投入される渦室と、溶湯を循環させる電磁誘導装置とを備えた溶解炉において、
前記渦室を前記電磁誘導装置の下流側直近で、かつ、前記昇温室の上流側に設け、該電磁誘導装置の磁界を移動させる電磁力によって、前記溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから渦室へ渦巻き状に供給してなることを特徴とする非鉄金属屑溶解炉。
【請求項３】
前記渦室の下部を、テーパー壁によって略逆円錐状としてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の非鉄金属屑溶解炉。
【請求項４】
前記溶湯を、案内路を介して、前記テーパー壁の上端部へ供給してなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の非鉄金属屑溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金等の非鉄金属のうち、鋳造品を機械加工する際に発生する切粉、スラブやビレットの皮むき過程で発生するスカルピングチップ、使用済み飲料缶の破砕屑、サッシの破砕屑、その他のスクラップ小片（以下、単に屑という。）を溶解する溶解炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムやアルミニウム合金等の非鉄金属を加工したり、スクラップをリサイクルする過程で大量の屑が発生するが、これらの屑を再利用するために溶解炉で溶融している。これらの屑は薄肉で嵩比重が小さいので、溶湯表面上へ投下すると、溶湯の表面張力と酸化膜に遮られて溶湯上に浮き、この間高温の酸化性雰囲気にさらされ、その多くは溶解せずに夥しい酸化物となる。このため、溶湯の表面下へ迅速に屑を沈めることがこれら屑溶解の効果的な必須条件とされ、溶湯に屑を巻き込むために渦流を発生させたり、乱流を発生させる等の方法及び装置が伝統的に考案されてきた。溶湯に渦流や乱流を発生させるための駆動源としては、電動モーターやエアモーターによる溶湯循環ポンプを用いるものと、磁界を移動させるいわゆる電磁力を用いるものに大別される。
このような非鉄金属屑溶解炉としては、下記に提示の特許文献１および特許文献２に開示のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５５４５１０号公報
【特許文献２】
米国特許第６２１７８２３号明細書
【０００４】
特許文献１に開示の溶解炉は、図６に示すように、昇温室２、渦室１０および暗渠部１１を備え、暗渠部１１と昇温室２との間にポンプ３を設けている。そして、このポンプ３を稼動して溶湯Ｍを循環させながら、渦室１０に非鉄金属の屑を投入する。投入された屑は、渦室１０および暗渠部１１で溶解され、溶湯Ｍとなって昇温室２に至る仕組みである。なお、渦室１０の側壁は垂直面１０ａを構成している。
【０００５】
また、特許文献２に開示のものは、図７に示すように、渦室２０の下端部を断面逆円錐状の傾斜壁２０ａとし、この傾斜壁２０ａの下側に連通する上向流路２１から溶湯Ｍをポンプで送り込み、当該溶湯Ｍを傾斜壁２０ａに沿って上向きに渦巻き状に流入させた後、その自重で吐出口２２から流出させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
屑を迅速に溶湯表面下へ沈めることは必須条件であるが、屑は完全に溶解し終えるまである程度時間を要するので、浮きやすい屑を引き続き溶湯表面下へ滞留させておくことがさらに必要である。
特許文献１に開示された溶解炉は、渦室１０の底部に径の狭い吐出口１０ｂを設けているので、ポンプ３を稼動すると溶湯は昇温室２から渦室１０へ誘導されて渦室１０で層流の渦を形成して屑を迅速に巻き込み、さらに吐出口１０ｂを通過することによって流速を与えられた溶湯が引き続いて屑を滞留させたまま暗渠部１１及びポンプ３を通過する間に、屑は完全に溶解し、再び昇温室２へ戻る。巻き込んだ屑が直ちに溶湯表面上へ浮上することがないので酸化ロスの少ない優れた溶解炉である。
【０００７】
しかしながら、図６に示す溶解炉では、渦室１０に投下した屑に紛れた鉄片等の異物がポンプ３に達したり、厚肉の屑が完全に溶解し終えないうちにポンプ３に達し、ポンプ３が損傷するという問題が間々あった。
また、暗渠部１１にはドロスが堆積し、定期的に清掃しなければならないという問題もあった。
【０００８】
また、図７に示したような溶解炉は、傾斜壁２０ａに沿って上向きの渦巻き状に溶湯を流入させながら渦室２０へ溶湯Ｍを導入し、その後溶湯Ｍの自重によって吐出口２２から流出させている。このため、溶湯Ｍは渦室２０において強大な渦を形成し得ず、また自重によって吐出口２２を通過するだけの溶湯には屑を引き続き溶湯表面下へ滞留させるだけの十分な流速が与えられず、屑は吐出口２２の下流側で溶湯表面上に浮きやすいという問題がある。その結果、浮上した屑は高温の酸化性雰囲気にさらされて酸化ロスとなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的とするところは、屑をポンプに達するまでに完全に溶解させて、ポンプの損傷を未然に防止することができ、かつ、酸化ロスの少ない優れた非鉄金属屑の溶解炉を提供することにある。
また他の目的は、ポンプにかえて電磁誘導装置を使用した場合であっても、屑を完全に溶解させて、酸化ロスの少ない優れた非鉄金属屑の溶解炉を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の非鉄金属屑溶解炉は、バーナー（６）を備えた昇温室（２）と、非鉄金属の屑が投入される渦室（１）と、溶湯（Ｍ）を循環させるポンプ（３）とを備えた溶解炉において、前記渦室（１）を前記ポンプ（３）の下流側直近で、かつ、前記昇温室（２）の上流側に設け、当該ポンプ（３）の吐出力で、前記溶湯（Ｍ）を昇温室（２）の湯面（Ｓ）より高いレベルから渦室（１）へ渦巻き状に供給してなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の非鉄金属屑溶解炉は、バーナー（６）を備えた昇温室（２）と、非鉄金属の屑が投入される渦室（１）と、溶湯（Ｍ）を循環させる電磁誘導装置（３０）とを備えた溶解炉において、前記渦室（１）を前記電磁誘導装置（３０）の下流側直近で、かつ、前記昇温室（２）の上流側に設け、該電磁誘導装置（３０）の磁界を移動させる電磁力によって、前記溶湯（Ｍ）を昇温室（２）の湯面（Ｓ）より高いレベルから渦室（１）へ渦巻き状に供給してなることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の非鉄金属屑溶解炉は、前記請求項１又は２に記載の渦室（１）の下部を、テーパー壁（１ａ）によって略逆円錐状としてなることを特徴とする。
【００１３】
またさらに、請求項４に記載の非鉄金属屑溶解炉は、前記請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の発明において、前記溶湯（Ｍ）を、案内路（４）を介して、テーパー壁（１ａ）の上端部へ供給してなることを特徴とする。
【００１４】
なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の非鉄金属屑溶解炉によれば、ポンプの吐出力で、溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから、高所から低所へ流下させるように渦室へ渦巻き状に供給するので、層流の強大な渦を形成することができ、これによって屑を迅速かつ効果的に溶湯中へ巻き込むことができる。
さらに、屑を巻き込んだ溶湯は、ポンプの吐出力によって、渦室下部の吐出口を通過する際に流速が与えられ、溶湯は巻き込んだ屑を滞留させたまま渦室の下流側へ吐出される。
【００１６】
さらに渦室をポンプの下流側直近で、かつ、昇温室の上流側に設けているので、渦室に投下された屑を、当該渦室およびその下流側に位置する昇温室において完全に溶解させることができる。
従って、非溶解状態の屑がポンプに達することがなく、また仮に屑に鉄片等の異物が紛れていたとしても、これらはポンプの下流側の昇温室で沈降するので、これにより、ポンプの損傷を未然に防止することができる。
【００１７】
またさらに、渦室へ投下した屑を、ポンプに達するまでに完全に溶解させることができるので、従来のような暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化と暗渠部の定期的な清掃が省略できる利便性を与える。
【００１８】
また本発明の請求項２に記載の非鉄金属屑溶解炉によれば、電磁誘導装置の磁界を移動させる電磁力によって、溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから、高所から低所へ流下させるように渦室へ渦巻き状に供給するので、層流の強大な渦を形成することができ、これによって屑を迅速かつ効果的に溶湯中へ巻き込むことができる。
さらに、屑を巻き込んだ溶湯は、電磁誘導装置の磁界を移動させる電磁力によって、渦室下部の吐出口を通過する際に流速が与えられ、溶湯は巻き込んだ屑を滞留させたまま渦室の下流側へ吐出される。
【００１９】
さらに渦室を電磁誘導装置の下流側直近で、かつ、昇温室の上流側に設けているので、渦室に投下された屑を、当該渦室およびその下流側に位置する昇温室において完全に溶解させることができる。
【００２０】
またさらに、渦室へ投下した屑を、電磁誘導装置に達するまでに完全に溶解させることができるので、従来のような暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化と暗渠部の定期的な清掃が省略できる利便性を与える。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、渦室の下部を、断面略逆円錐状のテーパー壁としているので、渦室にテーパー壁を形成してない図６に示した溶解炉と異なり、強大な渦巻き流を容易に形成することができる。
このテーパー壁はまた、形成された溶湯の渦巻き流が渦室から吐出される際に、ポンプの吐出力又は電磁誘導装置の電磁力とあいまって、溶湯に流速を与える。
これにより、投下された屑をより迅速に溶解することができ、屑の酸化ロスを低減するとともに、ポンプを使用した場合、ポンプの損傷をさらに確実に防止することができる。
【００２２】
またさらに、請求項４に記載の発明によれば、溶湯を、案内路を介して、テーパー壁の上端部へ供給するので、当該テーパー壁によって、強大な渦巻き流を円滑に形成することができる。従って、屑を迅速に溶湯に巻き込み、酸化ロスをさらに低減することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態に係る非鉄金属屑溶解炉について説明する。図１は本発明の実施形態に係る非鉄金属屑溶解炉を示す概略斜視図であり、図２はその非鉄金属屑溶解炉の要部を示す縦断面図である。また、図３は図１における溶解炉の渦室１を示す平面図であり、図４はそのＡ−Ａ線断面図である。なお、従来例で示したものと同一部分には同一符号を付した。
【００２４】
本発明の実施形態に係る非鉄金属屑溶解炉は、アルミニウム又はアルミニウム合金の屑を溶解するものであり、昇温室２と渦室１とそしてポンプ３とを備えるものである。
昇温室２には、複数のバーナー６が設けられ、このバーナー６によって溶湯Ｍを加温する。渦室１には屑が投入される。また、ポンプ３は、溶解炉内の溶湯Ｍを循環させる。
【００２５】
こうした構成において、渦室１を、ポンプ３の下流側直近で、かつ、昇温室２の上流側に設け、当該ポンプ３の吐出力で、溶湯Ｍを昇温室２の湯面Ｓより高いレベルから渦室１へ渦巻き状に供給する。同時に、ポンプ３から渦室１に至るまでの流路５の底面を上昇面５ａとし、渦室１に流入する溶湯Ｍの湯面Ｓが、より容易に昇温室２の湯面Ｓより高いレベルに達するように設定している。
【００２６】
また、渦室１を、その上部を垂直壁１ｂで構成した円筒状とすると共に、その下部をテーパー壁１ａによって略逆円錐状とし、さらに、溶湯Ｍを、螺旋状の案内路４を介して、テーパー壁１ａの上端部へ供給するようにしている。
【００２７】
この非鉄金属屑溶解炉において、ポンプ３を稼動すると溶湯Ｍが昇温室２の湯面Ｓより高いレベルから渦室１のテーパー壁１ａ上端部へ供給される。供給された溶湯Ｍは、テーパー壁１ａに沿い吐出口１ｃへ向かって流下するため大きな渦巻き流を形成する。従って、この渦室１へ投下された屑は、渦巻き流によって迅速かつ効果的に溶解する。
【００２８】
ポンプ３の吐出力によって流速を与えられながら渦室１の吐出口１ｃから吐き出された溶湯Ｍは屑を溶湯Ｍに滞留させたまま昇温室２へ達し、この昇温室２に設置されたバーナー６によって加温され、上記滞留中に未だ溶解し終えなかった屑があったとしてもこの昇温室２で完全に溶解される。
【００２９】
昇温室２で加温された溶湯Ｍは、ポンプ３の吸引力によって再び渦室１へ供給される。このとき、先に渦室１へ投入された屑は完全に溶解しているため、未溶解状態のままポンプ３に達することがない。
また、屑に紛れた鉄片等の異物は渦室１を通過し、溶湯Ｍの流速で昇温室２に運ばれて沈降し、ポンプ３には達しない。これらの沈降した異物は適宜行われる溶湯Ｍの浄化乃至除滓作業中に昇温室２から除去できる。
従って、渦室１へ投下した屑によってポンプ３を損傷させることがない。
【００３０】
また、この溶解炉においては、渦室１へ投下した屑を、ポンプ３に達するまでに完全に溶解させることができるので、暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化を図ることができるとともに暗渠部の定期的清掃もなくせる。
【００３１】
なお、図５に示すように、ポンプ３にかえて電磁誘導装置３０を設け、その電磁誘導装置３０の磁界を移動させる電磁力によって、溶湯Ｍを昇温室２の湯面Ｓより高いレベルから渦室１へ渦巻き状に供給するように溶湯Ｍを循環させることもできる。
この場合、渦室１を電磁誘導装置３０の下流側直近で、かつ、昇温室２の上流側に設けるようにする。
【００３２】
これによれば、電磁誘導装置３０の磁界を移動させる電磁力によって、溶湯Ｍを昇温室２の湯面Ｓより高いレベルから、高所から低所へ流下させるように渦室１へ渦巻き状に供給するので、層流の強大な渦を形成することができ、これによって屑を迅速かつ効果的に溶湯中へ巻き込むことができる。
さらに、屑を巻き込んだ溶湯Ｍは、電磁誘導装置３０の磁界を移動させる電磁力によって、渦室１下部の吐出口１ｃを通過する際に流速が与えられ、溶湯Ｍは巻き込んだ屑を滞留させたまま渦室１の下流側へ吐出される。
【００３３】
さらに渦室１を電磁誘導装置３０の下流側直近で、かつ、昇温室２の上流側に設けているので、渦室１に投下された屑を、当該渦室１およびその下流側に位置する昇温室２において完全に溶解させることができる。
【００３４】
またさらに、渦室１へ投下した屑を、電磁誘導装置３０に達するまでに完全に溶解させることができるので、暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化と暗渠部の定期的な清掃が省略できる利便性を与える。
【００３５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の請求項１に記載の非鉄金属屑溶解炉によれば、渦室をポンプの下流側直近で、かつ、昇温室の上流側に設けているので、渦室に投下された屑は当該渦室およびその下流側に位置する昇温室において完全に溶解させることができる。また屑に紛れた鉄片等の異物は渦室を通過し、溶湯の流速で昇温室に運ばれて沈降する。沈降した異物は適宜行われる溶湯の浄化乃至除滓作業中に容易に除去できる。従って、未溶解の屑も鉄片等の異物もポンプに達することがなく、これにより、ポンプの損傷を未然に防止することができる。
【００３６】
また、ポンプの吐出力で、溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから、高所から低所へ流下させるように渦室へ渦巻き状に供給するので、強大な渦巻き流を形成することができ、これによっても屑を迅速かつ効果的に溶解することができ、ポンプの損傷を防止することができる。
【００３７】
さらに、渦室へ投下した屑を、ポンプに達するまでに完全に溶解させることができるので、従来のような暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化を図ることができるとともに暗渠部の定期的清掃もなくせる。。
【００３８】
また本発明の請求項２に記載の非鉄金属屑溶解炉によれば、電磁誘導装置の磁界を移動させる電磁力によって、溶湯を昇温室の湯面より高いレベルから、高所から低所へ流下させるように渦室へ渦巻き状に供給するので、層流の強大な渦を形成することができ、これによって屑を迅速かつ効果的に溶湯中へ巻き込むことができる。
さらに、屑を巻き込んだ溶湯は、電磁誘導装置の磁界を移動させる電磁力によって、渦室下部の吐出口を通過する際に流速が与えられ、溶湯は巻き込んだ屑を滞留させたまま渦室の下流側へ吐出される。
【００３９】
さらに渦室を電磁誘導装置の下流側直近で、かつ、昇温室の上流側に設けているので、渦室に投下された屑を、当該渦室およびその下流側に位置する昇温室において完全に溶解させることができる。
【００４０】
またさらに、渦室へ投下した屑を、電磁誘導装置に達するまでに完全に溶解させることができるので、従来のような暗渠部を必要としない。従って、溶解炉の小型化と暗渠部の定期的な清掃が省略できる利便性を与える。
【００４１】
また、請求項３に記載の発明によれば、渦室の下部を、断面略逆円錐状のテーパー壁としているので、さらに強大な渦巻き流を形成することができる。これにより、投下された屑をより迅速に溶解することができ、ポンプを使用した場合、ポンプの損傷をさらに確実に防止することができる共に、経済性のさらなる向上を図ることができる。
【００４２】
またさらに、請求項４に記載の発明によれば、溶湯を、案内路を介して、テーパー壁の上端部へ供給するので、当該テーパー壁によって、強大な渦巻き流を円滑に形成することができ、これにより、ポンプを使用した場合、ポンプの損傷をより未然に防止するとともに屑の酸化ロスを低減し、経済性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る非鉄金属屑溶解炉を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る非鉄金属屑溶解炉の要部を示す縦断面図である。
【図３】図１における溶解炉の渦室を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る他の非鉄金属屑溶解炉の要部を示す縦断面図である。
【図６】従来例に係る非鉄金属屑溶解炉の要部を示す縦断面図である。
【図７】他の従来例に係る非鉄金属屑溶解炉の渦室を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１      渦室
１ａ    テーパー壁
１ｂ    垂直壁
１ｃ    吐出口
２      昇温室
３      ポンプ
４      案内路
５      流路
５ａ    上昇面
６      バーナー
１０      渦室
１０ａ    垂直面
１１      暗渠部
１１ｂ    吐出口
２０      渦室
２０ａ    傾斜壁
２１      上向流路
２２      吐出口
Ｍ      溶湯
Ｓ      湯面
【図１】
2004149815.tif 000003
【図２】
2004149815.tif 000004
【図３】
2004149815.tif 000005
【図４】
2004149815.tif 000006
【図５】
2004149815.tif 000007
【図６】
2004149815.tif 000008
【図７】
2004149815.tif 000009