(57)【要約】      （修正有）【課題】多品種の合金生産において、生産性が高く低廉に生産できる金属溶解保持炉を提供する。【解決手段】溶解炉と保持炉９を別体に備えた金属溶解保持炉であって、前記溶解炉は前記保持炉の上方に位置し、内側に耐火物を設けた溶解炉体４と、前記溶解炉体側壁下部に設けられた溶解用バーナー２と、前記溶解炉体底部に備わる溶湯落下用貫通孔３を有し、前記保持炉は前記溶解炉からの溶湯が垂直に落下する位置に溶湯１１を保持する坩堝１０を有する金属溶解保持炉。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解炉と保持炉とを別体に備える金属溶解保持炉であって、前記溶解炉は前記保持炉の上方に位置し、内側に耐火物を設けた溶解炉体と、前記溶解炉体側壁下部に設けられた溶解用燃焼バーナーと、前記溶解炉体底部に備わる溶湯落下用貫通孔を有し、前記保持炉は前記溶解炉からの溶湯が垂直に落下する位置に溶湯を保持する坩堝を有することを特徴とする金属溶解保持炉。
【請求項２】
１又は複数基の前記保持炉を備え、その上方に、移動する１又は前記保持炉の基数より少ない基数の前記溶解炉が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属溶解保持炉。
【請求項３】
前記溶解炉に設けられた溶湯落下用貫通孔が、溶解炉の中心線から溶解用燃焼バーナー側に備えられていることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の金属溶解保持炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金など溶解鋳造に使用される金属溶解保持炉の構造および溶解保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム合金の溶解には図４に示す坩堝１３を備える溶解保持炉１２を用い、坩堝１３内にアルミニウムインゴット８を装入し、坩堝１３の外側から誘導加熱法や燃焼バーナーなどで坩堝１３を加熱することで、間接的にアルミニウムインゴット８を加熱、溶解し、その保持を行っていた。
【０００３】
更に、このような一つの坩堝を用いて溶解、保持を交互に繰り返し行う溶解保持炉に対して、より効率の良い溶解保持炉が開発された。
例えば、特許文献１で提案された溶解保持炉は、溶解保持炉下部に設けられた貯湯室の上部に宙吊状に備えられている坩堝内に装入されたアルミニウムインゴットを坩堝の外側からバーナーにより加熱、溶解し、坩堝底部に設けられた溶湯落下孔より貯湯室に注ぎ、貯湯室で保持する構造となっている。更に、特許文献２に提案された溶解保持炉では、溶解保持炉内に坩堝を有する溶解炉と坩堝を有する保持炉を別体に備え、溶解用坩堝を外側から燃焼ガスで加熱して、坩堝内のアルミニウムインゴットを溶解し、次いで、溶解したアルミニウム溶湯が別体の保持炉へ導かれる構造となっている。このように両者共に、アルミニウムインゴットのような被溶解物の溶解に際しては、アルミニウムインゴットを装入した坩堝を有し、その外側から間接的に加熱される間接加熱法で溶解するものである。
【０００４】
前記、坩堝を備え坩堝内で被溶解物の溶解を行う溶解保持炉に対して、特許文献３には、坩堝を使用しない形式の溶解保持炉が提案されている。この溶解保持炉は、被溶解物を溶解する溶解室と溶解室と繋がった被溶解物を貯湯する溶解保持室とからなり、溶解室に積み重ねられた被溶解物を加熱バーナーにより加熱して溶解する直接加熱法が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８８４７４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０９４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の一つの坩堝を用いて溶解、保持を交互に行う溶解保持炉や、特許文献１および特許文献２に提案された溶解保持炉では、被溶解物の溶解方法が坩堝の外側からの間接加熱であるために、直接被溶解物を加熱して溶解する直接加熱に比べて、その溶解に時間がかかり、生産性を高めることが難しく、且つ坩堝に被溶解物を装入しなくてはならず、その装入時の衝撃などにより坩堝が割れてしまうという欠点を持っている。
又、特許文献１や特許文献３では、貯湯室や溶解保持室に直接、溶湯が貯まるために合金の種類を変えて溶解するには、その度に貯湯室や溶解保持室を洗浄しなくてはならず、多品種の生産には適さないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、溶解炉と保持炉とを別体に備える金属溶解保持炉であって、前記溶解炉は前記保持炉の上方に位置し、内側に耐火物を設けた溶解炉体と、前記溶解炉体側壁下部に設けられた溶解用燃焼バーナーと、前記溶解炉体底部に備わる溶湯落下用貫通孔を有し、前記保持炉は前記溶解炉からの溶湯が垂直に落下する位置に溶湯を保持する坩堝を有することを特徴とする金属溶解保持炉である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、１又は複数基の前記保持炉を備え、その上方に、移動する１又は前記保持炉の基数より少ない基数の前記溶解炉が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属溶解保持炉である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記溶解炉に設けられる溶湯落下用貫通孔が、溶解炉の中心線から溶解用燃焼バーナー側に備えられていることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の金属溶解保持炉である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る金属溶解保持炉における溶解炉は、溶解用燃焼バーナーを用いる直接加熱方式で被溶解物を溶解するために従来の間接加熱方式よりも短い時間で溶解ができ、そして、溶解に坩堝を用いないことから、アルミニウムインゴットなどの固体の被溶解物を坩堝に装入する時の衝撃による坩堝割れも無く、一方保持炉は、坩堝を使用することで溶解する合金の変更が容易である。更に、溶解炉と保持炉を別体とし備え、保持炉の上方に置かれた溶解炉から溶解した順に溶湯が保持炉に供給される構造であることから、複数基の保持炉を準備し、その上方に保持炉の基数より少ない数の溶解炉を設け、移動させることにより複数基の保持炉に溶湯を供給することもできる。従って、その生産性を大きく向上させるもので、工業上顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１から図３を用いて、本発明に係る実施態様を詳細する。
図１は本発明に係わる金属溶解保持炉の一実施例を示した側断面図で、図２は溶解用燃焼バーナーと溶湯落下用貫通孔の関係を示す模式図で、図３は複数基の溶解炉、保持炉を備えた本発明に係る金属溶解保持炉を説明する平面模式図である。
本発明に係る金属溶解保持炉は、一対の保持炉と溶解炉、或いは複数基の保持炉と保持炉の基数より少ない基数の溶解炉からなるものである。
【００１２】
図１は保持炉、溶解炉がそれぞれ一基ずつの場合を示すもので、溶解炉１は、鉄箱４ａの内側に耐火物５を設けた溶解炉体４と、その溶解炉体の側壁下部に溶解用燃焼バーナー２、溶解炉体の底部に溶湯落下用貫通孔３を設け、開口している溶解炉体上部に排気口６を備えた耐火材（例えばセラミックファイバー）を張付けた蓋１４を配置する移動可能な直火式の溶解炉である。なお、耐火物５は、溶解炉体上部にはゾノトライト系けい酸カルシウム板を、溶解炉体下部には不定形耐火物を使用した。特に、溶湯と接触する溶解炉体下部は、その溶湯の種類に対応する耐久性を有するものが望ましい。
【００１３】
保持炉９は、溶解炉１の下方に設けられるもので、坩堝１０を備え、この坩堝１０に坩堝１０上部に配置された溶解炉１から溶湯落下用貫通孔３を通して溶湯が坩堝１０に注ぎ込まれて保持される。
【００１４】
本発明に係る金属溶解保持炉における被溶解物の溶解作業については、溶解炉１の上部に備わる蓋１４を取外し、積み重ねたインゴット８（クラップなどでも可）をクレーン（図示せず）などを用いて、一度に装入する。次に溶解炉１を保持炉９の上方の所定位置に配置する。この時、溶解炉１の移動は、クレーン、レール、又はフォークリフトなどいかなる方法を使用してもよい。
なお、溶解炉の大きさは、一度に坩堝容量分のアルミニウムインゴット８を図１のように積み重ねて積み込める大きさにするのが望ましい。又、装入するアルミニウムインゴット８は、図１のように密に充填されるような形で積み重ねておくことにより、クレーンなどによって簡単に装入でき，且つアルミニウムインゴットの溶解も早くなる。
【００１５】
次に、溶解用燃焼バーナー２からアルミニウムインゴット８の側面に直接火炎２ａをぶつけてアルミニウムインゴット８の溶解を行う。溶解は、溶解炉体４の底部から行われ、アルミニウムインゴット８が溶解されるとともに、溶湯落下用貫通孔３から保持炉９に供給される。ここで、溶湯落下用貫通孔３は、１乃至２個以上とし、その周囲に傾斜を付けて溶湯を流れやすくすることが好ましい。又、溶解用燃焼バーナー２の数を増やすことにより、溶解時間の短縮が可能であり、溶解用燃焼バーナーはガス、灯油又は重油など、いかなる燃料を使用するものでも用いることができる。
【００１６】
ところで、溶湯落下用貫通孔３内を落下する溶湯が凝固したり、完全に溶けきっていないインゴット片が落下して溶湯落下用貫通孔３をふさいでしまうと、溶解用燃焼バーナー２に溶湯が流れ込み溶解用燃焼バーナー２が損傷してしまうので、それを防ぐために溶湯落下用貫通孔３と溶解用燃焼バーナー２とを適当な間隔で配置することが望ましい。
例えば、図２に示す溶湯落下用貫通孔３を溶解用燃焼バーナー２から溶解炉１の中心に向かって約２５０ｍｍの位置に設置したことで、溶湯落下用貫通孔３の周辺は、常に溶解用燃焼バーナー２の火炎が直接インゴット８に当たり溶解するので、溶湯落下用貫通孔３が塞がってしまうことはなく、溶解用燃焼バーナー２に溶湯が流れ込むこともない。
【００１７】
本発明に係る図１に示す金属溶解保持炉を用い、アルミニウムインゴットを溶解したところ、従来は１トンのアルミニウムインゴットを溶解するのに６時間以上を要していたものを、３時間に短縮することができ、生産性が大きく向上した。
【００１８】
保持炉９は、坩堝１０を燃焼バーナー或いは誘導加熱法などにより加熱し、間接的に溶湯１１を加熱して保持する。ここで、坩堝１０を使用することで、多様な種類の合金を溶解、保持することが可能である。したがって、本発明は、多品種小ロット生産に適している。
保持炉９は、溶解炉１が移動可能であるため、溶湯の持ち出し方法が、汲み出し式でも傾動式でもよい。
【００１９】
図３は、複数基の溶解炉、保持炉を備えた本発明に係る金属溶解保持炉の一例を示した平面図である。保持炉９が５基、溶解炉１が２基からなる金属溶解保持炉である。１基の溶解炉１ａが保持炉９上方で被溶解物を溶解し、保持炉９に注いでいる間に、他方の溶解炉１ｂが被溶解物の積み込みを行い、溶解準備をしているものである。被溶解物の積み込みは、同じ成分組成の合金でも異なる成分組成の合金でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係わる金属溶解保持炉の一実施例を示す側断面図である。
【図２】溶解用バーナーと溶湯落下用貫通孔の関係を示す模式図である。
【図３】複数基の溶解炉、保持炉を備えた本発明に係る金属溶解保持炉の平面模式図である。
【図４】従来の溶解、保持を一つの坩堝で行う溶解保持炉の側断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    溶解炉
１ａ  溶解炉−１
１ｂ  溶解炉−２
２    溶解用燃焼バーナー
２ａ  火炎
３    溶湯落下用貫通孔
４    溶解炉体
４ａ  鉄箱
５    耐火物
６    排気口
７    溶解炉足
８    インゴット
９    保持炉
１０  坩堝（溶湯保持用）
１１  溶湯
１２  溶解保持炉
１３  坩堝（溶湯溶解及び保持兼用）
１４  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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