(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料予熱タワー、溶解室および保持室を有するタワー型アルミニウム溶解炉において、
溶解室から溶け出た溶湯を保持室の貯留部に昇温誘導するための昇温樋を保持室内のみに設け、前記昇温樋から流下する溶湯を保持室の貯留部に貯留するように構成し、
前記保持室は保持用加熱バーナーを備え、
前記昇温樋は、その一端が前記溶解室の床部に連続するように設けられ、他端に堰を備えており、
前記溶解室から流出する溶湯が、前記昇温樋内を前記堰方向に移動する間に、前記保持用加熱バーナーによって受熱されるように、前記昇温樋の底面を若干傾斜するように形成したタワー型アルミニウム溶解炉。
【請求項２】
溶解室床部に更に湯溜り部を形成した請求項１に記載のタワー型アルミニウム溶解炉。
【請求項３】
前記昇温樋を、前記保持用加熱バーナーの下方に配置した請求項１または２に記載のタワー型アルミニウム溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タワー型アルミニウム溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タワー型アルミニウム溶解炉は、従来より、例えば手元炉への溶湯供給手段としての集中溶解炉として広く使用されてきている。該タワー型アルミニウム溶解炉は、一般に、被溶解物（材料）の投入口をその上部に備えた材料予熱タワーと、その下方に位置し、上記材料予熱タワーから降下してくる被溶解物を加熱溶解するための溶解加熱バーナーを備えた加熱室と、該溶解室に隣接し、溶解した溶湯を貯留し均熱保持するための保持用加熱バーナーを備えた保持室から構成されている。
【０００３】
図1は、従来のタワー型アルミニウム溶解炉の一例を示す縦断面図である。図1において、被溶解物1は材料予熱タワー2の投入口3より投入され、該タワー内で予熱されながら溶解室4に堆積する。溶解室4の壁面には溶解加熱バーナー5が備えられている。溶解室4の床部9は、一般に耐火煉瓦により傾斜面を形成されている。被溶解物1は溶解室4内において、その壁面に設置された溶解加熱バーナー5から噴射する火炎と溶解室4の蓄熱によって加熱され、その表面から溶融し、溶融物は床部傾斜面に滴下し、該傾斜面を流下して隣接する保持室7に貯留する。
【０００４】
しかしながら、従来のタワー型アルミニウム溶解炉には、以下の如き改善すべき問題がある。即ち、溶解室4の床部9の傾斜が急過ぎると、被溶解物の一部が加熱溶解されることなく直接保持室にまで落下する。逆に、床部9の傾斜が緩すぎると、被溶解物は溶解室内に滞留、蓄積し、高温に晒される時間が長くなりすぎて、金属酸化物（アルミニウム酸化物）量が増加する。この金属酸化物の増加は、溶湯品質を低下させるだけでなく、溶解炉の清掃作業、メンテナンス作業などの負荷を増加させる不利を招く。
【０００５】
また、従来の溶解炉では、溶湯は溶解室4の床部傾斜面9を経て直接保持室7に流れ込むので、保持室7内における溶湯の温度は、被溶解物1の溶融温度、例えば一般のアルミニウム合金では600℃程度である。しかるに、保持室7からの溶湯の出湯温度としては一般に約720〜750℃が要求される。そのために、保持室7内においては、保持用加熱バーナー8を用いて貯留する溶湯12を出湯に適した温度に昇温、調整する必要がある。
【０００６】
しかしながら、アルミニウム溶湯は一般に熱吸収性が低く、また溶湯表面からの昇温は容易ではない。従って、保持用加熱バーナー8の点火による加熱昇温には多量のエネルギーと時間を要する。しかも貯留された溶湯全体を所定温度まで昇温するためには、溶湯表面はかなり過昇温される。このような長時間の加熱昇温作業によれば、溶湯12中の酸化物の生成量が増大したり、水素ガスを主とするガスの溶湯中へのとけ込み量が増加する欠点は避けられない。
【０００７】
以上のように、保持室内に貯留する溶湯の昇温および温度調整は、多大な燃料を消費し、作業時間の遅延を招くのみならず、後工程において酸化物、吸収ガスなどを除去する作業の負担を一層大きくする欠点がある。
【０００８】
尚、図1において、14は掃除口（スラグ扉）を、15は排煙口を、16は滓取出口を、それぞれ示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のタワー型アルミニウム溶解炉にみられる欠点を悉く解消して、特にアルミニウム溶湯の出湯に適した温度への昇温をより少ないエネルギー消費下に容易に実施でき、これによって溶湯酸化物量および該溶湯に混入するガス量を減少させた高品質の溶湯を得ることができ、更に、清掃、メンテナンス作業などをも大幅に軽減できる改良されたタワー型アルミニウム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】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、溶解室と保持室との間に昇温樋を設け、溶解室から溶け出た溶湯を該昇温樋を経て保持室貯留部に誘導し、この昇温樋上で溶湯を昇温するときには、上記目的に合致するタワー型アルミニウム溶解炉が得られるという事実を発見した。本発明はこの知見に基づいて完成されたものである。
【００１１】
本発明の要旨は、以下の点にある。
（１）材料予熱タワー、溶解室および保持室を有するタワー型アルミニウム溶解炉において、溶解室から溶け出た溶湯を保持室の貯留部に昇温誘導するための昇温樋を保持室内のみに設け、前記昇温樋から流下する溶湯を保持室の貯留部に貯留するように構成し、前記保持室は保持用加熱バーナーを備え、前記昇温樋は、その一端が前記溶解室の床部に連続するように設けられ、他端に堰を備えており、前記溶解室から流出する溶湯が、前記昇温樋内を前記堰方向に移動する間に、前記保持用加熱バーナーによって受熱されるように、前記昇温樋の底面を若干傾斜するように形成したタワー型アルミニウム溶解炉。
（２）溶解室床部に更に湯溜り部を形成した上記(1)に記載のタワー型アルミニウム溶解炉。
（３）昇温樋が分割された複数の容器から構成される上記(1)または(2)に記載のタワー型アルミニウム溶解炉。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、改良されたタワー型アルミニウム溶解炉が提供される。本発明溶解炉は、上記構成の採用に基づいて、以下の如き顕著な効果を奏し得る。
(a) 特にアルミニウム溶湯の出湯に適した温度への昇温をより少ないエネルギー消費下に容易に実施できる。
(b) 溶湯酸化物量および該溶湯に混入するガス量を減少させた高品質の溶湯を得ることができる。
(c) 清掃、メンテナンス作業などを大幅に軽減できる。
(d) 例えば鉄部品付きアルミニウムリターン材を被溶解材料とした場合、その鉄分離も容易に実施できる。
【００１３】
以下、本発明タワー型アルミニウム溶解炉の実施態様につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図2〜図5は、本発明タワー型アルミニウム溶解炉の実施態様を示す図である。図2は、本発明タワー型アルミニウム溶解炉の一実施態様の縦断面図（図3のB-B'線に沿う縦断面図）であり、図3は図2に示す溶解炉のA-A'線に沿う横断面図である。図4は更に湯溜まり部を設けた本発明溶解炉の他の実施態様を示す縦断面図である。また、図5は昇温樋を分割した容器から形成した本発明溶解炉の他の実施態様の縦断面図（図6のD-D'線に沿う縦断面図）であり、図6は図5に示す溶解炉のC-C'線に沿う横断面図である。尚、各図における符号は、共通して用いられるものとする。
【００１５】
図2および3に示す態様の本発明タワー型アルミニウム溶解炉において、材料予熱タワー2は、その上部に被溶解物（材料）1の投入口3を有している。
【００１６】
材料予熱タワー2は、後記する溶解加熱バーナー5(5a〜5f)および昇温・保持用加熱バーナー8から出る燃焼ガスの排気煙道としても機能する。尚、該タワーの側壁には、排煙口15が設けられている。
【００１７】
溶解室4は、材料予熱タワー2の下方に位置しており、タワー上部の材料投入口3から投入された材料は、該タワーを経て溶解室4に降下する。
【００１８】
該溶解室4はまた、保持室7方向に傾斜された床部9を有している。この傾斜は、通常約15度程度、好ましくは約10〜18度程度である。この程度の傾斜によって、溶解室4における材料の過剰な堆積、保持室への非溶解材料の落下などのトラブルを、できるだけ抑えることができる。
【００１９】
溶解室4の床部は、例えば図4に示される本発明の他の実施態様のように、更に、湯溜まり部10を形成されていてもよい。この湯溜まり部の形成によれば、上記トラブルの発生をより一層確実に抑えることができる。また、湯溜まり部10の形成によれば、該湯溜まり部内の溶湯中で被溶解物1を空気と遮断した状態で溶解することができるため、その分金属酸化物の生成を少なくすることができる利点がある。
【００２０】
また、溶解室4には溶解加熱バーナー5、5a、5b、5c、5d、5eおよび5fが備えられている。本例では溶解加熱バーナーは、溶解室方向に対して直角位置の両側に各3個ずつ備えられているが、溶解室の広さ、バーナーの溶解能力などに応じて、それぞれの側に複数個、例えば2〜6個程度備えることができる。これによって、燃焼ガスと被溶解物との接触をよくして、被溶解物を短時間に溶解させることができる。この溶解能力アップにより、溶解室内での被溶解物の溶け残りはなくなり、被溶解物の堆積を回避できる。
【００２１】
本発明溶解炉においては、溶解室4にて加熱溶解された溶湯を、昇温樋6を経て保持室7の溶湯貯留部に導く。溶湯はこの昇温樋6を通過する間に昇温される。
【００２２】
昇温樋6は、その一端が溶解室4の傾斜した床部の最下端から流れ出る溶湯を受け取ることができるように、通常該最下端に連続するように、保持室7の空間部11内に設けられる。また、その他端には堰17が設けられる。
【００２３】
溶解室4から流出する溶湯は、昇温樋6内を堰17方向に移動する間に、保持用加熱バーナー8によって受熱（放射、対流）され、昇温される。その後、保持室7の貯留部に流下（溢流）する。従って、保持室7には、従来のこの種溶解炉におけるそれよりも高温の溶湯が溜まることとなる。
【００２４】
特に、本発明に従って上記昇温樋6内で溶湯を加熱昇温させる時には、従来の貯留部での溶湯表面からの加熱昇温とは異なって、溶湯はその表面のみならず、両側面および底面の周囲全体から間接加熱される。このため、本発明では保持用加熱バーナー8の点火時間をより短縮して、しかも溶湯表面の過昇温を伴うことなく、所定温度に昇温できる。従って、本発明では、保持室7内における酸化物の生成および溶湯中へのガス吸収を低減することができる。
【００２５】
尚、昇温樋6は、溶湯の堰17方向への移動が容易となり且つこの移動の間に加熱昇温が充分になされるように、その底面を若干傾斜するように形成するのが好ましい。その傾斜角度は、通常1〜2度程度とすることができる。
【００２６】
本発明の他の好ましい実施態様によれば、上記のように昇温樋6の底面を傾斜させる代わりに、昇温樋6の堰17付近、好ましくは堰17に至る両側部分にそれぞれ切欠部（図示せず、通常大きさ約20cm×長さ100 cm程度）を設ける。この場合、溶湯はこの切欠部から保持室7の貯留部に流下（溢流）する。
【００２７】
尚、昇温樋6の設置によれば、例えば、溶解室4の床部の傾斜が急過ぎるなどの理由によって被溶解物の一部が溶解室4に留まることなく落下する場合でも、これを受けることができ、保持室の貯留部に直接被溶解物が落下するトラブルを回避することができる。
【００２８】
また、本発明では、特に昇温樋6を設置したことによって、例えば、鉄部品付きアルミニウムリターン材の溶解を行う際にも、溶解しない鉄部品が貯留部に落下することなく樋上に残存し、アルミニウム溶湯と容易に分離することができる利点がある。前述した湯溜まり部10を形成させる場合には、上記溶解しない鉄部品は、この湯溜まり部に残存し、その分離がより一層容易且つ確実となる利点がある。
【００２９】
溶解室4の傾斜した床部9および湯溜まり部10は、通常汎用される耐火物によって構成することができる。特にこの構成部材としては、リン酸ボンドの高強度質ハイアルミナ質煉瓦などが好ましい。該高強度アルミナ質煉瓦は、低気孔性、低通気性などの性質を有しており、浸透性の強いアルミニウム溶湯に対する耐浸透性、耐食性などに優れる性質を有している。
【００３０】
本発明の他の好ましい実施態様によれば、昇温樋6は、複数の短寸方の容器に分割して構成することもできる。これによれば、昇温樋としての容器の一部に破損が生じた場合に、該破損容器のみを交換すればよく、昇温樋6の全体を交換する必要はなく、従って操業への支障を少なくできる利点がある。
【００３１】
昇温樋6は、通常の耐火物から構成することができる。その例としては、例えば耐熱衝撃性、耐酸化性、耐食性、高温強度などに優れたものとして知られている、黒鉛・炭化珪素質、炭化珪素、窒化珪素などを挙げることができる。
【００３２】
また、昇温樋6を分割された複数の容器から構成する場合、各容器は上記と同様に通常の耐火物から構成することができ、各容器の連結は、モルタル接着などの常法に従って実施することができる。
【００３３】
尚、本発明溶解炉においては、昇温樋6に破損が生じた場合でも、該昇温樋6は炉壁に囲まれた炉内に設置されているため、溶湯が炉外に漏れる危険は少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のタワー型アルミニウム溶解炉の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明タワー型アルミニウム溶解炉の一実施態様を示す縦断面図（図３におけるB-B'線に沿う縦断面図）である。
【図３】図２に示される本発明溶解炉のA-A'線に沿う横断面図である。
【図４】本発明タワー型アルミニウム溶解炉の他の一実施態様を示す縦断面図である。
【図５】本発明タワー型アルミニウム溶解炉の一実施態様を示す縦断面図（図６におけるD-D'線に沿う縦断面図）である。
【図６】図５に示される本発明溶解炉のC-C'線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
1    被溶解物
2    材料予熱タワー
3    材料投入口
4    溶解室
5    溶解加熱バーナー
6    昇温樋
7    保持室
8    昇温・保持加熱バーナー
9    溶解室床部
10   湯溜まり部
11   保持室の空間部
12   保持室の溶湯貯留部
13   出湯樋
14   掃除口（スラグ扉）
15   排煙口
16   滓取出口
17   堰
【図１】
0004510317.tif 000002
【図２】
0004510317.tif 000003
【図３】
0004510317.tif 000004
【図４】
0004510317.tif 000005
【図５】
0004510317.tif 000006
【図６】
0004510317.tif 000007