(57)【要約】本発明は、アルミニウム溶解炉に関し、アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と、前記アルミニウム溶湯にアルミニウムスクラップを投入する原材料供給ユニット、前記アルミニウム溶湯を撹拌する撹拌ユニット、及び前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動と前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動とが予め定められた混合領域で混合されるように、前記アルミニウム溶湯の流動を案内する第１案内部材を備える溶解室と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と、
前記アルミニウム溶湯にアルミニウムスクラップを投入する原材料供給ユニット、前記アルミニウム溶湯を撹拌する撹拌ユニット、及び前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動と前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動とが予め定められた混合領域で混合されるように、前記アルミニウム溶湯の流動を案内する第１案内部材を備える溶解室と、を含むことを特徴とする、アルミニウム溶解炉。
【請求項２】
前記第１案内部材は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動を前記混合領域側に案内する第１面を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項３】
前記第１案内部材は、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動を前記混合領域側に案内する第２面をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項４】
前記第１面と前記第２面は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動と、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動とが前記混合領域で鋭角に混合されるように、予め定められた角度をなして形成されることを特徴とする、請求項３に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項５】
前記加熱ユニットによって加熱された前記アルミニウム溶湯が前記加熱室から前記溶解室に流入するように、前記加熱室と前記溶解室とを連通する第１流動通路を備え、前記加熱室と前記溶解室を仕切る壁体をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項６】
前記第１案内部材は、前記第１流動通路と前記撹拌ユニットとの間を仕切るように、前記第１流動通路と前記撹拌ユニットとの間に配置されることを特徴とする、請求項５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項７】
前記第１面は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動が前記第１流動通路から前記混合領域に向かうように、前記壁体の予め定められた第１地点から前記混合領域に向かって延設され、
前記第２面は、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動が前記撹拌ユニットから前記混合領域に向かうように、前記壁体の予め定められた第２地点から前記混合領域に向かって延設されることを特徴とする、請求項５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項８】
前記第１案内部材は、前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動が、前記第１案内部材と、前記溶解室のある１つの内側面との間の空間を通過するように、前記ある１つの内側面から予め定められた間隔だけ離隔して形成されることを特徴とする、請求項５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項９】
前記第１案内部材は、前記第１流動通路と前記ある１つの内側面との間の間隔の０．２５倍以上０．５倍以下の長さだけ、前記壁体から前記ある１つの内側面に向かって突出することを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１０】
前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動が前記間の空間に向かうように、前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動を案内する第２案内部材をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１１】
前記第２案内部材は、前記第１流動通路側から前記ある１つの内側面側に行くほど前記間の空間側に偏心する曲面又は多角面を有することを特徴とする、請求項１０に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１２】
前記第２面は、前記第１流動通路側に位置した前記曲面又は前記多角面の一端に向かって延設されることを特徴とする、請求項１１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１３】
前記第２案内部材は、前記ある１つの内側面と前記壁体との間に位置した前記溶解室の他の１つの内側面と、前記ある１つの内側面とを連結する角部に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１４】
前記曲面は、前記曲面の一端と前記角部との間の距離に対応する曲率半径を有することを特徴とする、請求項１３に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１５】
前記壁体は、前記第１案内部材と前記ある１つの内側面との間の空間を通過した前記アルミニウム溶湯が前記溶解室から前記加熱室に流入するように、前記加熱室と前記溶解室とを連通する第２流動通路をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１６】
前記撹拌ユニットは、前記第１案内部材と前記第２流動通路との間に位置するように形成されることを特徴とする、請求項１５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１７】
前記撹拌ユニットは、前記アルミニウム溶湯の予め定められた深さに設置される撹拌インペラを備えることを特徴とする、請求項１６に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１８】
前記撹拌インペラは、予め定められた直径を有するディスクと、前記ディスクに放射状に配置される複数の平板状の羽根とを備えることを特徴とする、請求項１７に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項１９】
前記第２流動通路は、前記撹拌インペラの中心軸に最も近接する前記壁体の予め定められた第３地点から、前記撹拌インペラの直径の１．５倍以上２．５倍以下だけ離隔するように形成されることを特徴とする、請求項１７に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２０】
前記撹拌インペラは、前記撹拌インペラの回転によって形成された前記アルミニウム溶湯の流動が前記第２面に沿って前記混合領域側に向かうように、予め定められた回転方向に回転することを特徴とする、請求項１７に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２１】
前記第２流動通路は、前記アルミニウム溶湯の表面に比べて、予め定められた深さだけ深い位置に形成されることを特徴とする、請求項１５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２２】
前記第２流動通路は、前記第２流動通路の最上部が、前記アルミニウム溶湯の表面から前記アルミニウム溶湯の水位の０．５倍以上の距離だけ深く位置するように形成されることを特徴とする、請求項２１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２３】
前記第２流動通路は、前記第１流動通路に比べて１倍以上１．５倍以下だけ広い断面積を有することを特徴とする、請求項１５に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２４】
前記溶解室は、前記アルミニウム溶湯にフラックスを投入するフラックス供給ユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項２５】
前記撹拌ユニットは、前記アルミニウム溶湯に渦流を形成し、
前記原材料供給ユニットは、前記アルミニウムスクラップを前記渦流に投入し、
前記フラックス供給ユニットは、前記フラックスを前記渦流に投入することを特徴とする、請求項２４に記載のアルミニウム溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムスクラップを溶解するためのアルミニウム溶解炉に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年８月２８日付けの韓国特許出願第１０−２０１７−０１０８９００号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として取り込まれる。
【背景技術】
【０００３】
自動車、家電製品及び建築用資材などで使用されている多くのアルミニウム部品は、アルミニウム鋳造装置を用いて製造する。このようなアルミニウム鋳造装置にアルミニウム溶湯を供給するのがアルミニウム溶解炉である。アルミニウム溶解炉は、一定の大きさに成形されたアルミニウムスクラップを高熱で溶解させる装置である。
【０００４】
従来のアルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯を加熱するバーナーを備える昇温室、昇温室から排出されたアルミニウム溶湯をポンピングする溶湯ポンプを備える溶湯撹拌室、及び溶湯撹拌室から排出されたアルミニウム溶湯にアルミニウム圧縮チップ塊を装入させる装入室を含む（韓国登録特許公報第１０−１４２５５７２号、２０１４．０７．３１．公告）。
【０００５】
ここで、アルミニウム圧縮チップ塊は、アルミニウム塊ともいい、アルミニウム製品の生産や加工時に多く発生する多数のアルミニウムチップを圧縮したものである。ところで、アルミニウム圧縮チップ塊は、アルミニウムチップを圧縮する過程で多数の空隙を含有するようになる。したがって、従来のアルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯に投入されたアルミニウム圧縮チップ塊の中心部まで熱が良好に伝達されないため、溶解効率が低下し、アルミニウム圧縮チップ塊がアルミニウム溶湯の表面に浮上して大気と接触することによりアルミニウム酸化物が生成されるという問題がある。
【０００６】
従来のアルミニウム溶解炉は、上記の問題点を解決するために、溶湯撹拌室でポンピングされた後に装入室に移送されたアルミニウム溶湯にアルミニウム圧縮チップ塊を投入するが、このような場合にも、アルミニウム圧縮チップ塊の低い比重により、依然としてアルミニウム圧縮チップ塊がアルミニウム溶湯に浮遊した状態で溶解が行われる。したがって、従来のアルミニウム溶解炉は、溶湯撹拌室でポンピングされたアルミニウム溶湯にアルミニウム圧縮チップ塊を投入しても、依然として溶解効率が低下し、アルミニウム酸化物の発生量が多いため、純アルミニウムの溶解回収率が低下するという問題がある。
【０００７】
一方、一般にアルミニウム溶湯に投入されるアルミニウム塊には、塗料、その他の介在物が介在する。このような介在物が増加すると、アルミニウムの純度が減少する。このような介在物と前述したアルミニウム酸化物による問題点を解決するために、アルミニウムの酸化を防止し、かつ、介在物の捕捉が可能なフラックスをアルミニウム溶湯に投入している。このようにアルミニウム溶湯をフラックス処理して発生するドロスをブラックドロスという。
【０００８】
ところで、このようにアルミニウム溶湯をフラックス処理する場合、ブラックドロスの形成過程で多量のアルミニウムがブラックドロスの内部に含まれる。したがって、従来のアルミニウム溶解炉は、フラックス処理をしても依然として純アルミニウムの溶解回収率が低下するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、アルミニウムスクラップの溶解効率を高めることができるように構造を改善したアルミニウム溶解炉を提供することにその目的がある。
【００１０】
さらに、本発明は、撹拌ユニットを用いてアルミニウムスクラップとフラックスをアルミニウム溶湯に装入させると同時に、アルミニウム溶解炉を循環させるための流動力をアルミニウム溶湯に提供することができるように構造を改善したアルミニウム溶解炉を提供することにその目的がある。
【００１１】
さらに、本発明は、溶湯ポンプの補助なしに、撹拌ユニットから提供される流動力のみでアルミニウム溶湯を円滑に循環させることができるように構造を改善したアルミニウム溶解炉を提供することにその目的がある。
【００１２】
さらに、本発明は、アルミニウム酸化物の発生量を低減することができるように構造を改善したアルミニウム溶解炉を提供することにその目的がある。
【００１３】
さらに、本発明は、純アルミニウムの溶解回収率を高めることができるように構造を改善したアルミニウム溶解炉を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と、前記アルミニウム溶湯にアルミニウムスクラップを投入する原材料供給ユニット、前記アルミニウム溶湯を撹拌する撹拌ユニット、及び前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動と前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動とが予め定められた混合領域で混合されるように、前記アルミニウム溶湯の流動を案内する第１案内部材を備える溶解室と、を含む。
【００１５】
好ましくは、前記第１案内部材は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動を前記混合領域側に案内する第１面を備える。
【００１６】
好ましくは、前記第１案内部材は、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動を前記混合領域側に案内する第２面をさらに備える。
【００１７】
好ましくは、前記第１面と前記第２面は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動と、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動とが前記混合領域で鋭角に混合されるように、予め定められた角度をなして形成される。
【００１８】
好ましくは、前記加熱ユニットによって加熱された前記アルミニウム溶湯が前記加熱室から前記溶解室に流入するように、前記加熱室と前記溶解室とを連通する第１流動通路を備え、前記加熱室と前記溶解室を仕切る壁体をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、前記第１案内部材は、前記第１流動通路と前記撹拌ユニットとの間を仕切るように、前記第１流動通路と前記撹拌ユニットとの間に配置される。
【００２０】
好ましくは、前記第１面は、前記加熱室から流入した前記アルミニウム溶湯の流動が前記第１流動通路から前記混合領域に向かうように、前記壁体の予め定められた第１地点から前記混合領域に向かって延設され、前記第２面は、前記撹拌ユニットによって形成された前記アルミニウム溶湯の流動が前記撹拌ユニットから前記混合領域に向かうように、前記壁体の予め定められた第２地点から前記混合領域に向かって延設される。
【００２１】
好ましくは、前記第１案内部材は、前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動が、前記第１案内部材と、前記溶解室のある１つの内側面との間の空間を通過するように、前記ある１つの内側面から予め定められた間隔だけ離隔して形成される。
【００２２】
好ましくは、前記第１案内部材は、前記第１流動通路と前記ある１つの内側面との間の間隔の０．２５倍以上０．５倍以下の長さだけ、前記壁体から前記ある１つの内側面に向かって突出する。
【００２３】
好ましくは、前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動が前記間の空間に向かうように、前記混合領域で混合された前記アルミニウム溶湯の流動を案内する第２案内部材をさらに含む。
【００２４】
好ましくは、前記第２案内部材は、前記第１流動通路側から前記ある１つの内側面側に行くほど前記間の空間側に偏心する曲面又は多角面を有する。
【００２５】
好ましくは、前記第２面は、前記第１流動通路側に位置した前記曲面又は前記多角面の一端に向かって延設される。
【００２６】
好ましくは、前記第２案内部材は、前記ある１つの内側面と前記壁体との間に位置した前記溶解室の他の１つの内側面と、前記ある１つの内側面とを連結する角部に配置される。
【００２７】
好ましくは、前記曲面は、前記曲面の一端と前記角部との間の距離に対応する曲率半径を有する。
【００２８】
好ましくは、前記壁体は、前記第１案内部材と前記ある１つの内側面との間の空間を通過した前記アルミニウム溶湯が前記溶解室から前記加熱室に流入するように、前記加熱室と前記溶解室とを連通する第２流動通路をさらに備える。
【００２９】
好ましくは、前記撹拌ユニットは、前記第１案内部材と前記第２流動通路との間に位置するように形成される。
【００３０】
好ましくは、前記撹拌ユニットは、前記アルミニウム溶湯の予め定められた深さに設置される撹拌インペラを備える。
【００３１】
好ましくは、前記撹拌インペラは、予め定められた直径を有するディスクと、前記ディスクに放射状に配置される複数の平板状の羽根とを備える。
【００３２】
好ましくは、前記第２流動通路は、前記撹拌インペラの中心軸に最も近接する前記壁体の予め定められた第３地点から、前記撹拌インペラの直径の１．５倍以上２．５倍以下だけ離隔するように形成される。
【００３３】
好ましくは、前記撹拌インペラは、前記撹拌インペラの回転によって形成された前記アルミニウム溶湯の流動が前記第２面に沿って前記混合領域側に向かうように、予め定められた回転方向に回転する。
【００３４】
好ましくは、前記第２流動通路は、前記アルミニウム溶湯の表面に比べて、予め定められた深さだけ深い位置に形成される。
【００３５】
好ましくは、前記第２流動通路は、前記第２流動通路の最上部が、前記アルミニウム溶湯の表面から前記アルミニウム溶湯の水位の０．５倍以上の距離だけ深く位置するように形成される。
【００３６】
好ましくは、前記第２流動通路は、前記第１流動通路に比べて１倍以上１．５倍以下だけ広い断面積を有する。
【００３７】
好ましくは、前記溶解室は、前記アルミニウム溶湯にフラックスを投入するフラックス供給ユニットをさらに含む。
【００３８】
好ましくは、前記撹拌ユニットは、前記アルミニウム溶湯に渦流を形成し、前記原材料供給ユニットは、前記アルミニウムスクラップを前記渦流に投入し、前記フラックス供給ユニットは、前記フラックスを前記渦流に投入する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係るアルミニウム溶解炉は、次のような効果を有する。
【００４０】
第一に、本発明は、渦流を用いてアルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に迅速に装入させることによって、アルミニウム酸化物の発生量を減少させることができる。
【００４１】
第二に、本発明は、案内部材を用いてアルミニウム溶湯の流動経路を調節することで、アルミニウム溶湯の流動力の損失を最小化することができる。これを通じて、本発明は、溶湯ポンプを別途に設置する必要なく、撹拌インペラから提供される流動力のみでもアルミニウム溶湯を円滑に循環させることができる。したがって、本発明は、アルミニウム溶解炉を構成する耐火物、その他の構成物の欠片などにより溶湯ポンプが損傷するのを防止することができ、溶湯ポンプの設置コストを低減することができる。
【００４２】
第三に、本発明は、非金属介在物（Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）がフラックスに選択的に捕捉されて生成されたブラックドロスを、渦流を用いて球状に結集して球状のブラックドロスを形成することによって、ブラックドロスに含まれるアルミニウム金属の量を低減し、純アルミニウムの溶解回収率を増大させることができる。また、本発明は、ドロスに含有されているアルミニウムを回収するための別途のドロスの灰絞り過程を必要としないので、ドロスの灰絞りにかかるコストを低減することができる。
【００４３】
第四に、本発明は、球状のブラックドロスが溶解室のアルミニウム溶湯を覆った状態でアルミニウムスクラップの溶解作業を行うことができるので、溶解室のアルミニウム溶湯が球状のブラックドロスによって覆われていない状態でアルミニウムスクラップの溶解作業を行う場合に比べて保温効果に優れるので、アルミニウム溶湯の温度を上昇させることができる。したがって、本発明は、アルミニウム溶湯の温度が上昇した状態でアルミニウムスクラップの溶解作業を行うことができるので、アルミニウムスクラップの溶解効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解炉の概略的な構造を示す平面図である。
【図２】図１に示された溶解室の概略的な構造を示す部分切断断面図である。
【図３】図１に示された案内部材によってアルミニウム溶湯の流動が調節される様相を説明するための図である。
【図４】図２に示された撹拌インペラの斜視図である。
【図５】図１に示された溶解室で球状のブラックドロスが形成される過程を説明するための図である。
【図６】図５に示された球状のブラックドロスの実際の写真である。
【図７】図１に示された溶解室に収容されたアルミニウム溶湯の表面に球状のブラックドロスが浮遊した状態を示す溶解室の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通じて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたって、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
本発明の実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番又は順序などが限定されるものではない。また、別に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本出願で明らかに定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。
【００４７】
図１は、本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解炉の概略的な構造を示す平面図であり、図２は、図１に示された溶解室の概略的な構造を示す部分切断断面図である。
【００４８】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解炉１は、アルミニウム溶湯Ｍが加熱される加熱室１０と、アルミニウムスクラップＡ及びフラックスＦがそれぞれアルミニウム溶湯Ｍに投入される溶解室２０などを含むことができる。
【００４９】
アルミニウム溶解炉１は、耐火物の材質を有する多数の壁体３０によって取り囲まれるように形成された多数の内部空間を備える。加熱室１０と溶解室２０はそれぞれ、このようなアルミニウム溶解炉１の内部空間のいずれか１つの内部空間に、他の内部空間から独立した状態で設けられる。加熱室１０及び溶解室２０の形状は、特に限定されない。例えば、加熱室１０及び溶解室２０は、それぞれ正方形に設けられてもよい。
【００５０】
また、図１に示されたように、アルミニウム溶解炉１の壁体３０のうち、加熱室１０と溶解室２０との間を仕切るように設けられた壁体３２は、アルミニウム溶湯Ｍが加熱室１０から溶解室２０に流入できるように加熱室１０と溶解室２０とを連通する第１流動通路３２ａと、アルミニウム溶湯Ｍが溶解室２０から加熱室１０に流入できるように加熱室１０と溶解室２０とを連通する第２流動通路３２ｂと、を備えることができる。
【００５１】
第１流動通路３２ａ及び第２流動通路３２ｂはそれぞれ、アルミニウム溶湯Ｍの表面に比べて、予め定められた深さだけ深い位置に形成されることが好ましい。例えば、図２に示されたように、第１流動通路３２ａ及び第２流動通路３２ｂはそれぞれ、加熱室１０の最深部と溶解室２０の最深部とを連結可能なように壁体３２の下端部に形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。アルミニウム溶湯Ｍは、このような流動通路３２ａ，３２ｂを介して、加熱室１０と溶解室２０を予め定められた順序に従って順次循環することができる。このようなアルミニウム溶湯Ｍの循環についてのより詳細な内容は後述する。
【００５２】
加熱室１０は、アルミニウム溶湯Ｍを予め定められた温度に加熱するための空間である。加熱室１０は、第１流動通路３２ａ及び第２流動通路３２ｂによって溶解室２０と連通することで、アルミニウム溶湯Ｍを溶解室２０に移送するか、又は溶解室２０から移送され得る。
【００５３】
加熱室１０は、熱損失を最小化できるように、第１流動通路３２ａ及び第２流動通路３２ｂと連結された部分を除いた残りの部分が外部と遮断された密閉構造で形成される。
【００５４】
加熱室１０は、図１に示されたように、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを加熱する加熱ユニット１２と、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍをアルミニウム溶解炉１の外部に排出するための出湯口１４とを備える。
【００５５】
加熱ユニット１２は、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを予め定められた温度に加熱するための装置である。加熱ユニット１２の構造は特に限定されない。例えば、図１に示されたように、加熱ユニット１２は、加熱室１０を取り囲むように設けられた壁体３０のいずれか１つに設置されるバーナーであってもよい。
【００５６】
加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの温度は、加熱室１０に設置された温度センサ（図示せず）によって測定することができる。加熱ユニット１２は、このような温度センサから加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの温度が入力されて、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを予め定められた加熱温度に加熱することができる。
【００５７】
出湯口１４は、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍをアルミニウム溶解炉１の外部に排出するための出口を提供する。出湯口１４は、アルミニウム鋳造物を製造するためのアルミニウム製造装置と連結されるか、又はアルミニウム溶湯Ｍを移送するための溶湯移送容器と連結されてもよい。このような出湯口１４には、出湯口１４を選択的に開閉可能な開閉弁１８を設置することができる。したがって、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍは、第１流動通路３２ａを介して溶解室２０に流入するか、又は出湯口１４を介して外部に排出され得る。
【００５８】
図３は、図１に示された案内部材によってアルミニウム溶湯の流動が調節される様相を説明するための図であり、図４は、図２に示された撹拌インペラの斜視図である。
【００５９】
また、図５は、図１に示された溶解室で球状のブラックドロスが形成される過程を説明するための図であり、図６は、図５に示された球状のブラックドロスの実際の写真である。
【００６０】
溶解室２０は、フラックスＦ及びアルミニウムスクラップＡをアルミニウム溶湯Ｍに投入するための空間である。溶解室２０は、第１流動通路３２ａ及び第２流動通路３２ｂを介して加熱室１０と連通することで、加熱室１０からアルミニウム溶湯Ｍが移送されるか、又は加熱室１０にアルミニウム溶湯Ｍを移送することができる。
【００６１】
溶解室２０は、フラックスＦ及びアルミニウムスクラップＡを溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入できるように、上面の少なくとも一部分が開放された開放構造で形成され、加熱室１０に比べて相対的に小さい容積を有するように形成される。すなわち、溶解室２０は、アルミニウムスクラップＡ及びフラックスＦを溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入して溶解作業を行うことができるように開放構造で形成され、熱損失を低減できるように加熱室１０に比べて相対的に小さい容積を有するように形成されるものである。加熱室１０と溶解室２０との容積比は、３：１程度であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００６２】
溶解室２０は、図２及び図３に示されたように、アルミニウム溶湯Ｍを撹拌する撹拌ユニット２１と、フラックスＦをアルミニウム溶湯Ｍに投入するフラックス供給ユニット２２と、アルミニウムスクラップＡをアルミニウム溶湯Ｍに投入する原材料供給ユニット２３と、加熱室１０から流入したアルミニウム溶湯Ｍの流動Ｍ１と、撹拌ユニット２１によって形成されたアルミニウム溶湯Ｍの流動Ｍ２とが互いに干渉しないようにアルミニウム溶湯Ｍの流動を案内する案内部材２４などを備えることができる。
【００６３】
撹拌ユニット２１は、アルミニウム溶湯Ｍを撹拌するための部材である。撹拌ユニット２１は、図２に示されたように、駆動力を提供する駆動モータ２１ａと、駆動モータ２１ａから提供された駆動力を介してアルミニウム溶湯Ｍを撹拌する撹拌インペラ２１ｂなどを備えることができる。
【００６４】
駆動モータ２１ａは、図２に示されたように、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されないように溶解室２０の外部に設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。このような駆動モータ２１ａは、アルミニウム溶湯Ｍを撹拌するための駆動力を撹拌インペラ２１ｂに提供することができる。
【００６５】
駆動モータ２１ａは、図３に示されたように、後述する第２流動Ｍ２が後述する第１案内部材２５の第２面２５ｂに沿って溶解室２０の予め定められた混合領域Ｂに向かうことができるように、撹拌インペラ２１ｂを予め定められた回転方向に回転駆動することができる。撹拌インペラ２１ｂの回転方向は特に限定されず、駆動モータ２１ａは、撹拌インペラ２１ｂと第１流動通路３２ａの位置関係に応じて、撹拌インペラ２１ｂを時計方向又は反時計方向に回転駆動することができる。
【００６６】
撹拌インペラ２１ｂは、図２に示されたように、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されるように、アルミニウム溶湯Ｍの予め定められた深さに設置される。また、撹拌インペラ２１ｂは、図３に示されたように、後述する第１案内部材２５と第２流動通路３２ｂとの間に位置するように設置される。このような撹拌インペラ２１ｂの構造は特に限定されない。例えば、撹拌インペラ２１ｂは、図４に示されたように、駆動モータ２１ａと軸結合するディスク２１ｃ、及びディスク２１ｃに結合される羽根２１ｄなどを備えることができる。
【００６７】
ディスク２１ｃは、図４に示されたように、予め定められた直径を有し、回転軸２１ｅによって駆動モータ２１ａと軸結合する。ディスク２１ｃは、円板形状を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。回転軸２１ｅは、駆動モータ２１ａの駆動力をディスク２１ｃに伝達するための部材であって、回転軸２１ｅの下端は、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されてディスク２１ｃの中心軸と軸結合し、回転軸２１ｅの上端は、溶解室２０の外部まで延びて駆動モータ２１ａと軸結合する。
【００６８】
羽根２１ｄは、図４に示されたように、平板型の構造を有し、予め定められた間隔を置いてディスク２１ｃに放射状に配置される。羽根２１ｄは、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍをディスク２１ｃの接線方向に加圧できるように、ディスク２１ｃと垂直をなすように配置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。羽根２１ｄは、一端が回転軸２１ｅと連結されるように設けられることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００６９】
このような撹拌インペラ２１ｂの大きさは特に限定されない。例えば、図３に示されたように、撹拌インペラ２１ｂは、溶解室２０の幅Ｗの０．２倍以上０．５倍以下ほどの直径Ｄを有することができる。ここで、溶解室２０の幅Ｗとは、流動通路３２ａ，３２ｂが形成された壁体３２と、溶解室２０を取り囲むように設けられる壁体３０のうちの流動通路３２ａ，３２ｂと対面するように位置した壁体３４との間の間隔をいう。
【００７０】
このような撹拌インペラ２１ｂは、図２及び図３に示されたように、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを撹拌して、撹拌インペラ２１ｂを中心に旋回下降する渦流Ｖをアルミニウム溶湯Ｍに形成すると同時に、加熱室１０と溶解室２０を順次循環するための流動力をアルミニウム溶湯Ｍに提供することができる。また、図２及び図３に示されたように、撹拌インペラ２１ｂから流動力が提供されたアルミニウム溶湯Ｍは、撹拌インペラ２１ｂを中心に渦流Ｖの接線方向に放射され得る。説明の便宜上、以下、第１流動通路３２ａを介して加熱室１０から溶解室２０に流入したアルミニウム溶湯Ｍの流動を「第１流動Ｍ１」と命名し、撹拌インペラ２１ｂから提供された流動力によって渦流Ｖの接線方向に放射されるアルミニウム溶湯Ｍの流動を「第２流動Ｍ２」と命名する。
【００７１】
ところで、撹拌インペラ２１ｂが第１流動Ｍ１と直接に対面する場合には、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２が相互を相殺させるおそれがある。これを防止するために、撹拌インペラ２１ｂは、図３に示されたように、第１流動Ｍ１と直接対面しないように、第１流動通路３２ａと予め定められた間隔だけ離隔するように設置されることが好ましい。
【００７２】
フラックス供給ユニット２２は、外部のフラックス供給源（図示せず）から供給されたフラックスＦを、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入するための装置である。フラックスＦは、アルミニウムに比べて比重が小さい混合塩であって、アルミニウムスクラップＡの非金属介在物との親和力が高い材質で形成される。
【００７３】
フラックス供給ユニット２２は、図２に示されたように、撹拌ユニット２１によって生成された渦流ＶにフラックスＦを投入する。これにより、フラックスＦは、渦流Ｖによってアルミニウム溶湯Ｍに速やかに装入されて溶解された後、アルミニウム溶湯Ｍに均一に拡散し得る。但し、これに限定されるものではなく、フラックス供給ユニット２２は、渦流Ｖではなくアルミニウム溶湯Ｍの他の部分にフラックスＦを投入してもよい。
【００７４】
フラックスＦの投入時期は特に限定されない。例えば、フラックス供給ユニット２２は、原材料供給ユニット２３が渦流ＶにアルミニウムスクラップＡを投入する前に、フラックスＦを渦流Ｖに予め投入することができる。すると、フラックスＦは、渦流Ｖによって旋回下降しながら、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されて溶解される。ところで、フラックスＦはアルミニウムに比べて相対的に小さい比重を有するため、アルミニウム溶湯Ｍに溶解されたフラックスＦはアルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上して、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層、すなわち、塩溶層を形成する。このような溶融フラックス層は、アルミニウム溶湯Ｍ及びアルミニウム溶湯Ｍに投入されたアルミニウムスクラップＡが大気中の酸素と接触することを遮断して、アルミニウム酸化物の発生量を低減することができる。
【００７５】
このようなフラックスＦは、介在物を選択的に捕捉可能であると同時に、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層を形成可能な組成を有する。好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含むことができる。より好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含むことができる。一方、原材料供給ユニット２３によってアルミニウムスクラップＡの投入が開始されると、フラックス供給ユニット２２は、アルミニウムスクラップＡの投入タイミングと同時又は異なるタイミングでフラックスＦを渦流Ｖに投入することができる。すなわち、アルミニウムスクラップＡの投入が開始された後にも、フラックスＦは、アルミニウムスクラップＡの供給の推移に合わせて継続的又は断続的に供給されるものである。
【００７６】
フラックスＦは、これを用いて捕捉しようとする非金属介在物の量と同じ量が供給されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、フラックスＦの供給量は、アルミニウムスクラップＡの供給量、及びアルミニウムスクラップＡの種類に応じて調節することができる。例えば、ＵＢＣｓスクラップ（使用済みのアルミニウム缶スクラップ）のように塗料、その他の多量の非金属介在物を含むアルミニウムスクラップＡが供給される場合、フラックスＦの供給量は増加し、純度の高いアルミニウムスクラップＡが供給される場合、フラックスＦの供給量は減少し得る。
【００７７】
原材料供給ユニット２３は、外部の原材料供給源（図示せず）から供給されたアルミニウムスクラップＡを、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入するための装置である。
【００７８】
原材料供給ユニット２３は、図２に示されたように、撹拌ユニット２１によって生成された渦流ＶにアルミニウムスクラップＡを投入する。すると、アルミニウムスクラップＡは、渦流Ｖによって旋回下降しながらアルミニウム溶湯Ｍに速やかに装入されて溶解され得るので、アルミニウム溶湯Ｍに装入されたアルミニウムスクラップＡと大気との接触がさらに効果的に遮断されることによって、アルミニウム酸化物の発生量をさらに低減することができる。
【００７９】
アルミニウムスクラップＡの投入時期は特に限定されない。例えば、原材料供給ユニット２３は、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層が形成された後にアルミニウムスクラップＡの供給を開始してもよい。すると、アルミニウムスクラップＡは、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層が形成された状態でアルミニウム溶湯Ｍに装入され得る。これにより、アルミニウム溶湯Ｍに装入されたアルミニウムスクラップＡと大気との接触がさらに効果的に遮断されるので、アルミニウム酸化物の発生量をさらに低減することができる。
【００８０】
アルミニウムスクラップＡの直径が大きい場合には、熱伝達率が低下するという問題点がある。したがって、少なくとも一部のアルミニウムスクラップＡは、５ｃｍ以下の直径を有するアルミニウムチップであることが好ましい。アルミニウムスクラップＡの直径が大きい場合には熱伝達率が低下するので、相対的に直径が小さいアルミニウムチップが供給されるものである。例えば、このようなアルミニウムチップは、アルミニウム圧縮物のようなアルミニウムスクラップを破砕又は加工して製造することができる。
【００８１】
アルミニウムスクラップＡの種類は特に限定されない。例えば、少なくとも一部のアルミニウムスクラップＡは、アルミニウム、マグネシウム、及びアルミニウム合金を主に含む使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓ、Ａ  ３ＸＸＸ系列、Ａ  ５ＸＸＸＸ系列）であってもよい。このような使用済みのアルミニウム缶スクラップの化学組成は、下記の表１の通りである。
【００８２】
【表１】
2020531778.tif 000003
【００８３】
一方、アルミニウムスクラップＡの介在物（Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ）は、アルミニウムスクラップＡがアルミニウム溶湯Ｍに装入されて溶解されるとき、溶融アルミニウムと凝集する性質を有する。ところで、溶融フラックス層、すなわち、フラックスＦは、介在物と溶融アルミニウムとの凝集力を弱め介在物と溶融アルミニウムとを解離させ、溶融アルミニウムと解離された介在物を選択的に捕捉してブラックドロスＢ１を形成する。ブラックドロスＢ１は、前述した形成過程で体積が増加して溶融アルミニウムよりも低い比重を有し、これにより、アルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上する。
【００８４】
また、ブラックドロスＢ１は、図２に示されたように、渦流Ｖによって旋回下降し、渦流Ｖの下端に到達すると渦流Ｖから離脱し、その後にはアルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上した後、再び渦流Ｖの吸込力によって渦流Ｖに合流する。したがって、ブラックドロスＢ１は、このような過程を通じて、アルミニウム溶湯Ｍの表面で生成された他のブラックドロスＢ１と結合される。このような過程が繰り返されると、図５及び図６に示されたように、多数のブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２が形成される。すなわち、撹拌ユニット２１は、渦流Ｖを介してブラックドロスＢ１を繰り返して下降及び浮上させることによって、多数のブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２を形成するものである。
【００８５】
このような球状のブラックドロスＢ２の化学組成は特に限定されない。例えば、前述したように、アルミニウムスクラップＡは、使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓスクラップ）であり、また、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含む場合、球状のブラックドロスＢ２の化学組成は、下記の表２の通りである。
【００８６】
【表２】
2020531778.tif 000004
【００８７】
球状のブラックドロスＢ２は、ブラックドロスＢ１がアルミニウム溶湯Ｍを下降及び浮上することを繰り返しながら漸進的に形成されるので、このような下降及び浮上の過程なしに一回的に形成される一般のブラックドロスに比べて、非金属介在物の除去性能に優れる。これによって、球状のブラックドロスＢ２を形成する場合には、一般のブラックドロスを形成する場合に比べて、ドロスのアルミニウム含有率を低減させることができる。すなわち、一般のブラックドロス、例えば、従来の使用済みのアルミニウム缶の溶解工程においてホワイトドロスがフラックス処理されて形成されたブラックドロスは、約５０％以上のアルミニウム含有率を有するが、球状のブラックドロスＢ２は、約１０％以下のアルミニウム含有率を有する。したがって、球状のブラックドロスＢ２を形成することによって、純アルミニウムの溶解回収率を向上させることができる。また、球状のブラックドロスＢ２を形成することによって、発熱剤フラックス及び押込器などを用いてドロスの灰絞りを行い、ドロスに捕捉されたアルミニウムを回収するドロスの灰絞り過程を省略できるので、このようなドロスの灰絞りにかかるコストを低減することができる。
【００８８】
案内部材２４は、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２が相互を相殺させないように、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２の進行経路を調節するための部材である。
【００８９】
前述したように、第２流動Ｍ２は、アルミニウム溶湯Ｍが撹拌インペラ２１ｂを中心に渦流Ｖの接線方向に放射されて形成されるので、第２流動Ｍ２は、撹拌インペラ２１ｂを中心に全ての方向に均一に進行する。このような第２流動Ｍ２中の第１流動通路３２ａ側に放射される一部の第２流動Ｍ２（以下、「前記一部の第２流動Ｍ２」という）が、第１流動通路３２ａから吐出された第１流動Ｍ１と直接出会うと、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２は、所定の基準角度以上の角度をなしながら互いに混合され得る。すると、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２との間に相殺干渉が発生することにより、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２は、それぞれ流動力が損失することがある。案内部材２４は、このような第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２との間の相殺干渉を最小化することができるように、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２の進行経路を調節可能に設けられる。
【００９０】
このような案内部材２４の構造は特に限定されない。例えば、案内部材２４は、第１流動Ｍ１及び前記一部の第２流動Ｍ２をそれぞれ溶解室２０の予め定められた混合領域Ｂ側に案内可能に設けられる第１案内部材２５と、第１案内部材２５によって混合領域Ｂで互いに混合された第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２を第２流動通路３２ｂ側に案内可能に設けられる第２案内部材２６などを備えることができる。ここで、混合領域Ｂとは、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２とが鋭角をなして混合され得る位置に設定される溶解室２０の一領域をいう。説明の便宜上、以下、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２が第１案内部材２５によって混合領域Ｂで選択的に混合されて形成されたアルミニウム溶湯Ｍの流動を「第３流動Ｍ３」と命名する。
【００９１】
第１案内部材２５は、ブロック形状を有し、第１流動Ｍ１及び前記一部の第２流動Ｍ２がそれぞれ混合領域Ｂ側に向かうように、第１流動Ｍ１及び前記一部の第２流動Ｍ２の進行経路を調節可能に設けられる。例えば、第１案内部材２５は、第１流動Ｍ１を混合領域Ｂに案内可能なように一側に設けられる第１面２５ａと、前記一部の第２流動Ｍ２を混合領域Ｂに案内可能なように他側に設けられる第２面２５ｂなどを備えることができる。
【００９２】
第１案内部材２５は、耐火物の材質で形成され、第１流動通路３２ａと撹拌インペラ２１ｂとの間を仕切るように、第１流動通路３２ａと撹拌インペラ２１ｂとの間に配置することができる。第１案内部材２５は、別途に形成されて壁体３２に結合されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、第１案内部材２５は、壁体３２と一体をなすように壁体３２と共に形成されてもよい。
【００９３】
このような第１案内部材２５は、図３に示されたように、溶解室２０の幅Ｗに比べて小さい距離Ｌ１だけ、壁体３２から溶解室２０のある１つの内側面３４ａ側に突出するように設置することができる。ここで、溶解室２０のある１つの内側面３４ａとは、溶解室２０を取り囲むように設けられた壁体３０のうち、第１流動通路３２ａと対面するように位置した壁体３４の内側面をいう。説明の便宜上、以下、このような溶解室２０のある１つの内側面３４ａを「第１内側面３４ａ」と命名する。
【００９４】
例えば、第１案内部材２５は、溶解室２０の幅Ｗの０．２５倍以上０．５倍以下の距離Ｌ１だけ壁体３２から第１内側面３４ａに向かって突出するように設置することができる。これにより、第１流動Ｍ１と前記一部の第２流動Ｍ２とが混合して形成された第３流動Ｍ３は、図３に示されたように、第１案内部材２５と第１内側面３４ａとの間の空間Ｓを通過して第２流動通路３２ｂ側に進行することができる。
【００９５】
第１面２５ａは、図３に示されたように、壁体３２の予め定められた第１地点３２ｃから混合領域Ｂに向かって延設される。壁体３２の第１地点３２ｃは、壁体３２と第１内側面３４ａとの間に位置した溶解室２０の他の１つの内側面３６ａと、第１面２５ａとの間の空間を介して第１流動Ｍ１が通過できるように、溶解室２０の他の１つの内側面３６ａと予め定められた間隔だけ離隔した位置に設定され得る。ここで、溶解室２０の他の１つの内側面３６ａとは、溶解室２０を取り囲むように設けられた壁体３０のうち、壁体３２と壁体３４との間を連結する壁体３６の内側面をいう。説明の便宜上、以下、溶解室２０の他の１つの内側面３６ａを「第２内側面３６ａ」と命名する。
【００９６】
壁体３２の第１地点３２ｃの位置は特に限定されない。例えば、壁体３２の第１地点３２ｃは、溶解室２０の第２内側面３６ａから第１流動通路３２ａの幅だけ離隔するように位置した第１流動通路３２ａの一側端部であってもよい。また、第１面２５ａは、第２内側面３６ａと平行に設けられ得る。これを通じて、第１面２５ａは、図３に示されたように、第１流動通路３２ａと混合領域Ｂとの間の区間に、第１流動通路３２ａと同じ幅を有するアルミニウム溶湯Ｍの流動通路（以下、「第３流動通路２７」という）を形成することができる。このような第１面２５ａによれば、第１流動Ｍ１は、このような第３流動通路２７によって進行経路が混合領域Ｂ側に調節されることで、第３流動通路２７に沿って混合領域Ｂに案内される。このように混合領域Ｂに案内された第１流動Ｍ１は、後述する第２面２５ｂによって混合領域Ｂに案内された前記一部の第２流動Ｍ２と混合されることによって、第３流動Ｍ３を形成することができる。
【００９７】
第２面２５ｂは、図３に示されたように、壁体３２の予め定められた第２地点３２ｄから混合領域Ｂに向かって延設される。壁体３２の第２地点３２ｄは、第１地点３２ｃに比べて第２流動通路３２ｂ側に位置するように、第１地点３２ｃから予め定められた距離だけ離隔した位置に設定され得る。このような第２面２５ｂは、第１面２５ａと予め定められた角度をなして形成され得る。例えば、第２面２５ｂは、図３に示されたように、第２面２５ｂから延びた仮想線Ｅが第２内側面３６ａの予め定められた交差点３６ｂと交差するように、第１面２５ａと鋭角をなして形成され得る。ここで、仮想線Ｅとは、第２面２５ｂと一直線をなすように第２面２５ｂから延びる仮想の線をいう。このような第２面２５ｂによれば、図３に示されたように、前記一部の第２流動Ｍ２は、第１流動通路３２ａ側に進行する途中で、第２面２５ｂに会うようになる。その後、前記一部の第２流動Ｍ２は、第２面２５ｂによって進行経路が混合領域Ｂ側に調節されて、第２面２５ｂに沿って混合領域Ｂに案内され得る。このように混合領域Ｂに案内された前記一部の第２流動Ｍ２は、前述した第１面２５ａによって混合領域Ｂに案内された第１流動Ｍ１と鋭角に混合されることによって、第３流動Ｍ３を形成することができる。
【００９８】
前記のように、第１案内部材２５は、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２が混合領域Ｂで鋭角に混合され得るように、第１面２５ａ及び第２面２５ｂを用いて第１流動Ｍ１の進行経路及び第２流動Ｍ２の進行経路を個別的にそれぞれ調節することができる。これを通じて、第１案内部材２５は、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２との混合時に発生する相殺干渉を最小化することによって、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２との間の相殺干渉による第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２の流動力の損失を最小化することができる。
【００９９】
第２案内部材２６は、ブロック形状を有し、第３流動Ｍ３の進行経路が第１案内部材２５と第１内側面３４ａとの間の空間Ｓ側に漸進的に転換されるように第３流動Ｍ３を案内可能に設けられる。このために、第２案内部材２６は、第１流動通路３２ａ側から第１内側面３４ａ側に行くほど第１案内部材２５と第１内側面３４ａとの間の空間Ｓ側に偏心するように一側に設けられる曲面２６ａを有することができる。但し、これに限定されるものではなく、第２案内部材２６は、曲面２６ａの代わりに、第１流動通路３２ａ側から第１内側面３４ａ側に行くほど第１案内部材２５と第１内側面３４ａとの間の空間Ｓ側に偏心するように一側に設けられる多角面を有することもできる。説明の便宜上、以下、第２案内部材２６が曲面２６ａを有する場合を例に挙げて本発明を説明する。
【０１００】
第２案内部材２６は、耐火物の材質で形成され、第１内側面３４ａと第２内側面３６ａとが連結される角部に配置することができる。第２案内部材２６は、壁体３４，３６と一体をなすように壁体３４，３６と共に形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、第２案内部材２６は、別途に形成されて角部に結合されてもよい。
【０１０１】
曲面２６ａは、前述した仮想線Ｅと第２内側面３６ａの交差点３６ｂから始まり、第１内側面３４ａの予め定められた終点３４ｂまで延びることができる。これにより、第２面２５ｂが第２内側面３６ａの交差点３６ｂに位置した曲面２６ａの開始点に向かうようになり、第２流動Ｍ２を曲面２６ａの開始点に自然に案内することができる。このような曲面２６ａの曲率半径Ｒは、第２内側面３６ａの交差点３６ｂと角部との間の距離Ｌ２と同一であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１０２】
このような曲面２６ａは、図３に示されたように、第３流動Ｍ３の進行経路を第１案内部材２５と第１内側面３４ａとの間の空間Ｓ側に漸進的に転換することができる。これを通じて、第２案内部材２６は、第３流動Ｍ３の進行経路の転換時に発生する第３流動Ｍ３の流動力の損失を最小化させることができる。また、このように曲面２６ａによって進行経路が転換された第３流動Ｍ３は、前記間の空間Ｓを通過した後、第２流動Ｍ２中の混合領域Ｂで第１流動Ｍ１と混合されなかった残りの第２流動Ｍ２と再び混合され、第２流動通路３２ｂを介して加熱室１０に移送され得る。
【０１０３】
前記のように、第１案内部材２５及び第２案内部材２６は、第１流動Ｍ１と第２流動Ｍ２との混合時、及び第３流動Ｍ３の進行経路の転換時にそれぞれ発生可能なアルミニウム溶湯Ｍの流動力の損失を最小化させることができる。これを通じて、アルミニウム溶解炉１は、アルミニウム溶湯Ｍに流動力を追加的に提供できる溶湯ポンプを別途に設置する必要なく、撹拌インペラ２１ｂによって提供される流動力のみでアルミニウム溶湯Ｍを加熱室１０と溶解室２０に円滑に循環させることができる。したがって、アルミニウム溶解炉１は、アルミニウム溶解炉１を構成する耐火物、その他の構成物の欠片などにより溶湯ポンプが損傷するのを防止することができ、溶湯ポンプの設置コストを低減することができる。
【０１０４】
一方、前述したように、ブラックドロスＢ１及び球状のブラックドロスＢ２は、渦流Ｖによって繰り返して下降及び浮上する。したがって、このようなブラックドロスＢ１及び球状のブラックドロスＢ２は、浮上する過程で第２流動通路３２ｂを介して加熱室１０に流入するおそれがある。
【０１０５】
これを解決するために、第２流動通路３２ｂは、ブラックドロスＢ１及び球状のブラックドロスＢ２が第２流動通路３２ｂまで到達できないように、撹拌インペラ２１ｂとアルミニウム溶湯Ｍの表面のそれぞれから予め定められた距離だけ離隔するように形成されることが好ましい。
【０１０６】
例えば、図３に示されたように、第２流動通路３２ｂは、撹拌インペラ２１ｂの中心軸に最も近接して位置する壁体３２の予め定められた第３地点３２ｅから、撹拌インペラ２１ｂの直径Ｄの１．５倍以上２．５倍以下の距離Ｌ３だけ離隔するように形成され得る。
【０１０７】
例えば、図２に示されたように、第２流動通路３２ｂは、第２流動通路３２ｂの最上部が、アルミニウム溶湯Ｍの表面からアルミニウム溶湯Ｍの水位の０．５倍以上の距離Ｌ４だけ深く位置するように形成され得る。
【０１０８】
このように第２流動通路３２ｂを形成すれば、ブラックドロスＢ１及び球状のブラックドロスＢ２が第２流動通路３２ｂまで到達できなくなることによって、ブラックドロスＢ１及び球状のブラックドロスＢ２が第２流動通路３２ｂを介して加熱室１０に流入することを防止することができる。
【０１０９】
一方、溶解室２０では、アルミニウムスクラップＡがアルミニウム溶湯Ｍに溶解されることによって、アルミニウム溶湯Ｍが新たに生成される。したがって、第２流動通路３２ｂを介して溶解室２０から加熱室１０に流入するアルミニウム溶湯Ｍの流量は、第１流動通路３２ａを介して加熱室１０から溶解室２０に流入するアルミニウム溶湯Ｍの流量に比べて多い。したがって、図２に示されたように、第２流動通路３２ｂでのアルミニウム溶湯Ｍの流路抵抗を減らすためには、第２流動通路３２ｂは、第１流動通路３２ａに比べて相対的に広い断面積を有することが好ましい。例えば、第２流動通路３２ｂは、第１流動通路３２ａに比べて１倍以上１．５倍以下だけ広い断面積を有することができる。
【０１１０】
図７は、図１の溶解室に収容されたアルミニウム溶湯の表面に球状のブラックドロスが浮遊した状態を示す溶解室の平面図である。
【０１１１】
過度に多い数の球状のブラックドロスＢ２が渦流Ｖに密集すると、渦流Ｖによる球状のブラックドロスＢ２の下降及び浮上作用が弱くなってしまい、球状のブラックドロスＢ２の形成効率が低下するおそれがある。したがって、予め定められた基準直径だけ成長した球状のブラックドロスＢ２は渦流Ｖから離脱させて、渦流Ｖに位置した球状のブラックドロスＢ２の密集度を適正なレベルに調節することが好ましい。
【０１１２】
球状のブラックドロスＢ２の基準直径は、特に限定されない。例えば、アルミニウムスクラップＡは、使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓスクラップ）であり、また、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含む場合、球状のブラックドロスＢ２の基準直径は２ｃｍ〜５ｃｍである。
【０１１３】
このように基準直径だけ成長した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから離脱させるために、溶解室２０は、球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから分離する分離ユニット２８をさらに含むことができる。
【０１１４】
分離ユニット２８は、図２に示されたように、アルミニウム溶湯Ｍの表面に浮遊した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから遠い側に引き寄せる形状を有する分離板２８ａ、及び分離板２８ａを移動させるための駆動装置（図示せず）と分離板２８ａとを連結する連結棒２８ｂを備える。ここで、駆動装置は、溶解室２０の外部に設けられた作業設備であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１１５】
このように分離ユニット２８が設けられることによって、予め定められた基準値以上に大きくなった球状のブラックドロスＢ２を、分離板２８ａを用いて渦流Ｖから遠い側に引き寄せて渦流Ｖから離脱させることができる。したがって、分離ユニット２８は、球状のブラックドロスＢ２が渦流Ｖに過度に密集することにより球状のブラックドロスＢ２の形成効率が低下することを防止することができる。但し、これに限定されるものではなく、分離ユニット２８は、基準直径ほど成長していない状態で渦流Ｖから離脱した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖに再び押し込むか、または溶解室Ｂ２に収容された球状のブラックドロスＢ２の数量が適切なレベル以上の場合には球状のブラックドロスＢ２を掬い取って外部に排出する機能も併せて行うことができる。
【０１１６】
一方、分離ユニット２８を用いて球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから遠い側に移動させた場合、図７に示されたように、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの表面は、渦流Ｖから離脱した球状のブラックドロスＢ２で覆われる。したがって、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍは、その表面を覆った球状のブラックドロスＢ２によって大気と遮断され、球状のブラックドロスＢ２は、開放構造を有する溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに対する保温効果を有するようになる。したがって、球状のブラックドロスＢ２によってアルミニウム溶湯Ｍの熱損失が最小化されることによって、アルミニウム溶湯Ｍが球状のブラックドロスＢ２によって覆われていない場合に比べて、アルミニウム溶湯Ｍの温度が上昇する。これにより、従来のアルミニウム溶解炉は、通常、溶解室に収容されたアルミニウム溶湯の温度が約７００℃以下であるのに比べて、アルミニウム溶解炉１は、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの温度が約７３０℃以上に上昇することができる。したがって、アルミニウム溶解炉１は、従来のアルミニウム溶解炉に比べてアルミニウムスクラップＡの溶解効率をさらに向上させることができる。
【０１１７】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。
【０１１８】
したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【図１】
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【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月17日(2020.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本出願は、２０１７年８月２８日付けの韓国特許出願第１０−２０１７−０１０８９０１号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として取り込まれる。
【国際調査報告】
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