(57)【要約】【課題】ルツボが損傷して溶融メタルが漏洩しても、その全量を、円滑かつ安全に溶融メタルを回収できる溶融メタルの処理装置を提供すること。【解決手段】ルツボ炉体１の燃焼室７の下部に位置する炉床壁３の底面に、中央のルツボ台４側へ下向きに傾斜したテーパ状のテーパ面１０を形成し、テーパ面１０の最も低い位置であるルツボ台４の側部に、流下口１１を形成する。ルツボ炉体１の下部には、回収室１２を設け、回収室１２の内部に、回収用台車１４を配設する。回収用台車１４には、区画室１８が配設されている。回収室１２の総容量は、黒鉛ルツボ５の容量よりも大きく形成し、４箇所に形成した流下口１１のいずれの下部にも、回収室１２が位置するように配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼加熱式あるいは電熱加熱式ルツボ炉の炉本体に配設されたルツボの下方であって炉本体の下部に、ルツボから漏洩する溶融メタルを収容する回収容器を設け、上記回収容器をルツボ炉体から取り出し可能に構成してなる溶融メタルの処理装置。
【請求項２】
燃焼加熱式あるいは電熱加熱式ルツボ炉の炉本体に配設されたルツボを支持する支持台の周辺に、ルツボから漏洩する溶融メタルの流出口を設け、流出口から流下された溶融メタルを収容する回収容器を、上記炉本体の下方に設け、上記回収容器をルツボ炉体から取り出し可能にした溶融メタルの処理装置。
【請求項３】
上記炉本体の支持台の周辺に溶融メタルを傾斜方向に流下させる傾斜面を設け、傾斜面の下側終端部に上記溶融メタルの流出口を設けた請求項２に記載の溶融メタルの処理装置。
【請求項４】
上記炉本体の下方に、上記回収容器と該回収容器を収容する移動装置とが備えた炉床を、ルツボ炉体に対して取り外し可能に配置し、上記炉本体をジャッキアップあるいはリフトアップすることによって、上記炉本体と炉床とを分離し、該炉床をルツボ炉体から抜き出すようにして、上記回収容器を取り出すようにした請求項２または３に記載の溶融メタル処理装置。
【請求項５】
上記回収容器は黒鉛ルツボあるいは鉄製ルツボを中心にして配置した任意形状のものであって、回収容器は複数の仕切板で分割し、上記溶融メタルが回収容器内の仕切板をオーバフローしたときに、隣接した回収容器に流れ、ルツボ内の溶融メタルを受け入れるようにした請求項２〜４のいずれかに記載の溶融メタル処理装置。
【請求項６】
上記回収容器が、上記ルツボ内の溶融メタルの全容量を受け入れる大きさにしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の溶融メタル処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルツボ炉体内のルツボが損傷して溶融メタルが漏洩した場合に、溶融メタルが炉体内にとどまることなく、漏洩したルツボ内溶湯の全量を回収することができる溶融メタル処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ルツボ炉体は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、真鍮、ハンダ等の非鉄金属などの溶解、保温、精錬、合金製造のため長年にわたって多用されている。特に、航空機、自動車、電機、機械、電子等の鋳造部品製造には不可欠な設備である。
ルツボ炉体は、主として丸形状で、炉の中心部に鉄又は黒鉛のルツボを設置し、加熱手段として、燃焼バーナ式や電熱式によって、ルツボ内の金属を溶融処理する。加熱温度は、処理物にもよるが、１３００℃以上の高温になることもある。炉殻は堅固であり、内張耐火物もファイバー質のものからシャモットレンガ、高アルミナレンガを更に断熱性を確保するため、耐火断熱レンガ、断熱レンガ等をバックアップ材として使用している。
【０００３】
図６は、従来のルツボ炉体５１を示す。
ルツボ炉体５１は、外壁を形成する炉本体５２の内部に黒鉛ルツボあるいは鉄製ルツボ５３が設けられ、該ルツボ５３は炉床壁５４に設けられたルツボ台５５上に支持されている。炉本体５２の上部には、燃焼加熱式の場合、燃焼ガスの排気口５６が設けられ、炉本体５２の下部には支持台と炉壁内側の間を燃焼ガスが均一な温度で流れるように、タンジェンシャルに先端部が向いたバーナの噴射口５７が設けられ、炉本体５２の炉床壁５４に漏洩メタルの排出口５８が設けられ、排出口５８の下流側の炉本体５２の外部には、回収容器５９が設けられている。６０は、漏洩メタルを示す。
ルツボ炉体５１は、このような構造により、ルツボ５３内にアルミニウム等の被溶融物を供給することにより、金属の溶解保温等を行っている。
【０００４】
ルツボ炉体５１には、次の長所と短所がある。
長所としては、
▲１▼比較的小型軽量で、設置も取扱いも便利である。
▲２▼多品種でも適応が可能である。
▲３▼丸形炉のため、ルツボに均一に熱が与えられ被熱金属の温度にばらつきがない。
▲４▼平面（上面）からの直接加熱と異なり、ルツボを通しての間接加熱のため、被熱物である溶解物が空気や燃焼ガスと接触することによるガス吸収（水素ガス等）がないうえ、酸化、異物混入によるトラブルがない。
▲５▼消耗品は主として、ルツボだけで、修理に当って、直接加熱炉と比べ、レンガ屑、酸化メタル等の大量の産業廃棄物処理の心配がない。
▲６▼異種金属の溶解でもルツボを交換するだけで、容易に使用可能である（臨機応変に対応ができる）。
【０００５】
短所としては、
▲１▼大量生産には不向きである。
▲２▼ルツボ面を通しての伝導伝熱のため、加熱容量が限定され、更にルツボの伝熱抵抗が大きく熱効率が低い。
▲３▼ルツボが物理的ショック、熱応力に弱い。
▲４▼ルツボの破損時に、漏洩メタルが炉床の横壁に設けた排出口で固まり、さらに炉床全体が固まり、復旧に思わぬ手間と費用がかかり、長時間の作業の中止が余儀無くされる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−０２９０６５号公報  （要約参照）
【特許文献２】
特開平０７−１４６０７８号公報  （要約参照）
【特許文献３】
特願２００１−３０２３８７号公報  （要約参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ルツボ炉体５１の長所、短所は列記した以外にもあるが、ルツボ炉体は現在まで、多年にわたって使用され続け、むしろその長所が見直されて増加する傾向にある。そこで、本発明は上記の長所を十分に生かすため、上記短所▲３▼、▲４▼にかかわる溶融メタルの流出時における修理費と、生産ロスを最小限に食い止め、安全、確実、容易に漏洩金属を回収する装置をルツボ炉体に設けることにある。
【０００８】
すなわち、図５に示す黒鉛等から形成されるルツボ５３がメタルの溶解あるいは保温中に突然破損し、ルツボ５３の損傷部分から漏洩した溶融メタル６０が炉床壁５４上に流れ出したとき、従来では炉床壁５４側に排出口５８を設け、鉄製の回収容器５９に収納する方法が通常用いられていた。
しかし、流出時に漏洩検知器（図示せず）が作動し、熱源を停止するので、ルツボ炉体５１内の温度が低下し、排出口５８で漏洩メタルが固まり、ときにはルツボ炉体５１内の半分近くを埋めてしまうことがある。また炉温が下がらないときでも、溶融した漏洩メタルが横方向に流れるため、酸化メタルが流出面に付着して排出口５８を塞ぐことがある。さらに、メタル回収容器５９を炉本体５２の側部に設置することにより余分なスペースをとり、日常の作業上不都合なことがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ルツボが損傷して溶融メタルが漏洩しても、漏洩メタルの全量を能率良く炉外に回収する溶融メタルの処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の溶融メタルの処理装置は、ルツボ炉の炉本体に配設されたルツボの下方であって、炉本体の下部に、ルツボから漏洩する溶融メタルを収容する回収容器を設け、回収容器をルツボ炉から取り出し可能にした。
また、本発明の溶融メタルの処理装置は、燃焼加熱式あるいは電熱加熱式ルツボ炉の炉本体に配設されたルツボを支持する支持台の周辺に、ルツボから漏洩する溶融メタルの流出口を設け、流出口から流下された溶融メタルを収容する回収容器を、上記炉本体の下方に設け、上記回収容器をルツボ炉体から取り出し可能にした。
上記溶融メタルの処理装置は、ルツボ支持台の周辺に溶融メタルを傾斜方向に流下させる傾斜面を設け、傾斜面の下側終端部に上記溶融メタルの流出口を設けた。
上記溶融メタルの処理装置は、ジャッキあるいはリフター等の昇降機構で上記ルツボ炉の上部炉本体（ルツボ炉の上部の加熱炉体）と炉床（ルツボ炉体下部）を分離してから、回収容器をルツボ炉から分離しやすい状態にして底部から抜き出すようにした。なお、耐熱保温された炉床が直接回収容器の役割をすることができる。
上記溶融メタルの処理装置において、上記回収容器は黒鉛あるいは鉄製ルツボを中心にして配置した任意形状のものであって、回収容器を複数に仕切ることにより、上記溶融メタルが回収容器内でオーバフローしたときに、隣接した回収容器に流れるようにし、再溶解に当たって、回収した漏洩メタルの取扱が容易になるようにした。但し、ルツボが比較的に小さい場合は、仕切り板の必要がなくなることもある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶融メタルの処理構造の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係る溶融メタルの処理装置を採用したルツボ炉体を示し、図１は正面から見た縦断面図であり、図２は平面方向から見た横断面図である。
図に示すように、横断面がほぼ円形のルツボ炉体１は、耐熱レンガ等から形成され鉄製の炉殻を備えた炉本体２を設け、炉本体２の下部には炉床壁３が設けられ、炉床壁３の中心部には、ルツボ台４が配設されている。ルツボ台４の上には、黒鉛ルツボ５が支持されている。炉本体２の外壁７内部には黒鉛ルツボ５を備えた燃焼室又は加熱室（以下燃焼室という）７が設けられている。
【００１１】
燃焼室７の上部には、燃焼加熱式の場合、燃焼室７と連通している排気口８が設けられ、燃焼室７の下部には、バーナの噴射口９が設けられている。炉床壁３の底面は、中央に位置するルツボ台４側へ下向きに傾斜したテーパ面１０を形成した。そして、テーパ面１０の最も低い位置であるルツボ台４の側部には、流下口１１を形成した。流下口１１は、垂直に形成されており、本実施の形態では、直径が１５０ｃｍのルツボ炉体１に対して、外径３５０ｍｍ、内径２５０ｍｍの円形の孔又は幅５０ｍｍの溝を形成した。孔は例えば４箇所に設けた。孔又は溝の形状については、ルツボ台の形状、支持方法によって、円形、角形、弓形状などにすることができ、その形状は限定されない。
【００１２】
ルツボ炉体１の下部には、炉本体２に嵌着できる炉床１３が設けられ、本実施の形態では炉床１３は、回収用台車１４と溶融メタルの回収室１２とから構成されている。炉床１３は、十分に断熱保温されている。炉本体２と炉床１３は取り外し可能であり、回収室１２は流下口１１を介して、燃焼室７と連通している。回収用台車１４は、ドーナツ形状であり、回収用台車１４の下部には等角度間隔で４箇所にローラ１５を設けて、炉床１３の移動が可能になっている。
図３に示すように、回収用台車１４の内周壁１６と外周壁１７の間には、平面視で見て略扇形の区画室１８が複数室配設されている。本実施の形態では、同形状の仕切り１８ａが８個配設されている。この区画室１８は、仕切り１８ａに代えて、容器状のものを回収室１２に隙間無く並べて、個々の容器が回収用台車１４に対して着脱が可能になるものを用いてもよい。また、区画室１８は仕切り１８ａを省略し、１つの室として使用することも可能である。
【００１３】
仕切り１８ａの高さは、内外周壁１６，１７の高さよりも低く、回収室１２の外側内周面には、底面側が狭くなるように傾斜面１９を形成し、仕切り１８ａの肉厚も底側が厚くなるように形成している。
回収室１２の総容量は、黒鉛ルツボ５の容量よりも大きく形成し、４箇所に形成した流下口１１のいずれの下部にも、回収室１２が位置するように配置する。回収用台車１４は鉄製で、熱放散を少なくするため、周囲と底部に断熱材を施した。回収室１２（すなわち区画室１８及び仕切り１８ａ）の材質は、ステンレス、セラミックファイバーまたは鉄製であるが、本実施の形態では鉄を用いた。溶融金属がアルミニウムである場合に、区画室１８にアルミニウムが収容された場合は、鉄がアルミニウムを弾き扱い易いからである。
ルツボ炉体１の炉本体２の外周部には、ジャッキ受け部２２を形成し、ジャッキ２３によりルツボ炉体１の炉床１３よりも上側部分の炉本体２を、ジャッキアップまたはクレーンでリフトアップすることができる。また、ルツボ炉体１の外部には、ルツボ炉体１に近接させて、アルミニウムインゴットを自動的に黒鉛ルツボ５内に挿入する自動挿入機２５を配置させている（図２参照）。
【００１４】
次に、本発明の溶融メタルの処理装置の作用について説明する。
電熱又はバーナからの火炎により黒鉛ルツボ５を加熱して、火炎による輻射熱や燃焼ガスの対流により１０００℃程度に加熱し、内部に投入されているアルミニウムを溶解させる。アルミニウムを黒鉛ルツボ５に供給するときは、インゴットの自動挿入機２５を用いて自動的に行うことができる。
上述したように、黒鉛ルツボ５は、物理的ショックや熱的応力に弱く、耐用期間も短期であり、黒鉛ルツボ５に割れが生じることがある。すると、黒鉛ルツボ５の割れ目からアルミニウムの溶融メタル（溶湯）が漏洩して炉床壁３面に流下する。炉床壁３は中心方向が低くなるテーパ面１０であるから、重力作用により中心側に開口を設けた流下口１１にスピーディに流れる。
【００１５】
流下口１１の下部には、溶融メタルの回収室１２が予め設置されており、漏洩メタルは、流下口１１から回収室１２へ流下する。回収室１２の総容量は、黒鉛ルツボ５の容量より少し大きくしてあるので、溶融メタルが最大１００％流出しても十分収納が可能である。黒鉛ルツボ５における溶融メタルの流出が終了したことを見届け、安全を確認したら、ジャッキ２３（クレーンでもよい）をアップしてルツボ炉体１の上側の炉本体２を上部に揚げて、回収用台車１４をルツボ炉体１の外に引き出す。
【００１６】
その後、回収室１２の区画室１８から冷却して固体となっている凝固メタルを取り出す。そして、新たな黒鉛ルツボ５を入れ替えた後、炉床１３を炉本体２の下部の所定位置に密着した状態で納め、ルツボ炉体１の運転を再開する。
本実施の形態では、固体化したアルミニウム等の溶融メタルの取扱いを容易にするため、区画室１８に上面拡がりの傾斜面１９を設けた。この傾斜面により、固体化した金属の型抜きを容易にすることができる。また、漏洩メタルを複数の区画室１８に分散することにより、固体アルミニウムの大きさを小さくして、そのまま再使用が可能となるように取扱を容易にした。回収室１２の仕切り１８ａの高さを台車１４の内外周壁１６，１７よりも低くしたのは、１つの区画室１８に溶融メタルが一杯になったときに、溶融メタルが仕切り１８ａを越えて隣接した区画室１８にオーバフローするようにして、徐々に隣接した区画室１８へと流れるようにするためである。
【００１７】
このように、本実施形態では、ルツボ炉体１の炉床壁３において、ルツボ台４の周辺に１個または複数個の漏洩メタルの流下口１１を設け、漏洩メタルを炉床壁３の中心部に向かって流れ易くして流路を傾斜させ、漏洩メタルが垂直にスピーディに流れ落ちるようにした。
【００１８】
図５は、本発明の他の実施の形態の溶融処理装置を示す。上記第１の実施の形態と同じ部分については、同一の符号を付している。
上記実施の形態と同様に、ルツボ炉体１は、上側に位置する炉本体２と下側の移動可能な炉床１３とを備えており、基本的には上記実施の形態と同じである。上記実施の形態と異なるところは、回収用台車１４をレール３０の上に載置し、回収用台車１４が車輪３１を介してレール３０上を移動できることである。
よって、黒鉛ルツボ５が破損して溶融メタルが漏洩した場合は、溶融メタルの流出が終了したことを見届け、安全を確認したら、ジャッキ２３（またはリフト）をアップしてルツボ炉体１の上側の炉本体２を上部に揚げて、車輪３１のついた回収用台車１４をルツボ炉体１の外側に引き出す。本実施の形態では、回収用台車１４がレール３０上に載置されていることから容易に、炉床１３をルツボ炉体１から引き出すことができる。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、回収室１２を図４に示す想像線のように、回収用台車１４の径方向に２つ以上並べても良い。また、回収室１２の区画室１８を扇形に形成して溶融アルミニウムをその形状に固化させたが、固化されたアルミニウムが通常のインゴットの形状になるように回収容器を形成するようにしてもよい。
なお、従来例で触れた漏洩検知器は、本実施例のルツボ炉体１では、省略してもよい。また、本実施例ではアルミニウムを例として説明したが、アルミニウム合金や、亜鉛、マグネシウム、銅、真鍮、ハンダ等やそれらの合金についても適用が可能である。ルツボの材質についても、黒鉛ルツボで説明したが、鉄製ルツボにも適用ができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の溶融メタルの処理装置は、燃焼加熱式あるいは電熱加熱式ルツボ炉体に配設されたルツボを支持する支持台の周辺に、ルツボから漏洩する溶融メタルの流出口を設け、流出口から流下された溶融メタルを収容する回収容器をルツボ炉体の底部に設け、回収容器をルツボ炉体から取り出し可能にしたので、ルツボが損傷して溶融メタルが漏洩しても、ルツボ炉体内で回収することができ安全であり、回収容器がルツボ炉体外にないので、作業中に障害にならない。
上記溶融メタルの処理装置は、上記支持台の周辺に溶融メタルを傾斜方向に流下させる傾斜面を設け、傾斜面の下側終端部に上記溶融メタルの流出口を設けたので、溶融メタルがスピーディに回収容器に流れ、溶融メタルが途中で固まるのを阻止する。
上記溶融メタルの処理装置は、上記ルツボ炉体の上記回収容器を移動可能にする移動手段を設け、上記ルツボ炉体の上部加熱体本体をジャッキアップあるいはリフトアップすることによって、予め回収容器を収容している炉体底部とを分離し、回収容器をルツボ炉体底部から抜き出すようにしたので、回収容器を容易にルツボ炉体から引き抜くことができる。
上記溶融メタルの処理装置は、上記回収容器が黒鉛ルツボあるいは鉄製ルツボを中心側に配置した任意形状であって、容量の大きい回収容器には複数の仕切板で分割し、上記溶融メタルが回収容器内の仕切板をオーバフローしたときに、隣接した回収容器に流れ、ルツボ内の溶融メタルを受け入れるようにしたので、回収容器を分散でき、回収容器内にて冷却して固化する溶融メタルの大きさを小さくすることができる。
上記溶融メタルの処理装置は、上記溶融メタルを収容する回収容器が、上記ルツボ内の全容量を受け入れるような大きさにしたので、ルツボ内の溶融メタルの全量が漏れても、全容量を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による溶融メタルの処理装置のルツボ炉体を縦方向に切断した縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態による溶融メタルの処理装置のルツボ炉体を、図１のＸ−Ｘ線によって切断した横断面図である。
【図３】溶融メタルの処理装置の回収用台車とこれに設置される回収室の斜視図である。
【図４】図３における回収室の変形例の平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における溶融メタルの処理装置のルツボ炉体を縦方向に切断した縦断面図である。
【図６】従来の溶融メタル処理装置のルツボ炉体を縦方向に切断した縦断面図である。
【符号の説明】
１  ルツボ炉体
２  炉本体
３  炉床壁
４  ルツボ台
５  黒鉛ルツボ
６  外壁
７  燃焼室
８  排気口
９  噴射口
１０  テーパ面
１１  流下口
１２  回収室（回収容器）
１３  炉床
１４  回収用台車
１５  ローラ
１６  内周壁
１７  外周壁
１８  区画
１８ａ  仕切り
１９  傾斜面
２３  ジャッキ
【図１】
2005016812.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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