JPH03199321A - アルミインゴットの冷材供給による急速溶解方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下
、アルミニウム系金属と称する）インゴットの瞬時溶解
方法と装置に関し、より具体的にはアルミニウム系金属
の溶湯をダイカストなどにより機械、ｉ気機器などの部
材として鋳造により成形するに際し、ダイカスト機のダ
イスの注湯スロットやその他の鋳造設備の注湯口の直前
で、アルミニウム系金属インゴット（以下アルミインゴ
ットと略称する）の１〜２個を誘導加熱により直接溶解
する、いわゆる、冷材挿入溶解法により溶解し、昇温炉
に流下させて溶滴とし、その場で所定温度に昇温してダ
イカスト機のダイス内などに注湯する急速溶解方法と装
置に関する。

特に、その挿入・溶解炉は冷材供給域に近接し”〔配置
される直立中空円筒状の炉であって、上端開口からアル
ミインゴットを供給してその表面から誘導加熱などによ
り逐次溶解し溶滴として下端開口から滴下させ、この挿
入・溶解炉の下方に。

同じく直立中空円筒状の昇温・注湯炉を配置し滴下する
溶滴を収容し電磁ポンプなどにより重力と反対方向の推
力を与えて炉内に貯留するとともに、抵抗加熱などによ
り昇温させ所定の温度に達したらばダイカスト機のダイ
ス内などに注湯するものである。

［従来の技術］ 一般機械、特殊機械、車両、電気機器などの構造部材と
しては、アルミニウムが比重が小さく、融点が低いとい
う特性を有し、しかも合金とすれば、かなりの強度を持
たせることができることがら展伸材や鋳造品として多用
されている。

鋳造品としては、通常の金型、砂型鋳物以外にダイカス
ト、シェル型鋳物、遠心鋳物なども使用されるが、その
中でダイカスト法はダイカスト機（ダイカストマシンと
も呼ぶ）を使用して、溶融金属をダイスと呼ばれるグイ
金型内に高圧力で、しかち高速度で反復注入し精密鋳造
品とするのが可能なことから、寸法精度と生産性の要求
に合致するためますます多用されている。

しかしながら、一般にダイカスト機に溶湯を供給するに
は、第３図に示すように、ガスや重油を熱源とする溶解
炉３１により大量集中溶解を行ない５７０〜６００℃に
された溶湯を、同じくガスや重油を熱源とする保持炉３
２に移して長時間保持し、さらに台車３３などの運搬手
段により手許類３４に移し、注湯するのに適したほぼ７
２０℃の温度まで昇温し、人力あるいはロボット３５な
どによりダイカスト機３６のタイスロット３７に供給す
る方法を踏襲している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような方式は大規模で多数の炉を使
用するため、広い工場スペースを必要とし複数の炉を使
用し、更にそれらの複数の炉間な運搬するため、材料の
燃焼、酸化および飛散などのロスによる材料歩留まりが
低い欠点と、排熱、放熱などのエネルギーロスが多く物
的な面で不経済であった。

また、溶湯の搬送、貯留、汲み出しなどの工程が多いの
に加え、・安全性の面に不安があり労働条件の点でも欠
点があり解決が要望されていた。

本発明の発明者は、大容量の溶解炉、中間保持炉１手許
炉などを併用する上記のような溶湯供給装置に関する課
題を解決するためアルミインゴットをダイカスト機のダ
イやその他の鋳造機の注湯口の直前で直接溶解し、所定
の注湯温度まで昇温しでタイに注湯する冷材急速溶解方
式を採用する構想を固めていたが、それには下記の諸点
を解決する必要があった。

（１１アルミインゴツトの冷材挿入溶解のための加熱エ
ネルギーの熱源と溶解室の構造、 （２）アルミインゴットを溶解室に挿入するためのアル
ミインゴット冷材自体の形態と供給装置の構造、 （３）アルミ溶湯を収容し所定の注湯温度まで昇温する
ための加熱手段と昇温室の構造、 （４）溶解室から昇温室まで、さらに昇温室からタイの
注湯スロットなどへの注湯方法、 （５）以上に関連した付帯設備、 などである。

本発明の発明者は上記　（１１から（５）までの項目に
対し、溶解炉、昇温炉、注湯炉などのそれぞれの炉体に
種々の異なった構造を採用し、あるいはそれらを合併し
た構造とし、加熱は誘導加熱方式とし、昇温炉、注湯炉
での溶湯の貯留と注湯には電磁ポンプの推力を利用する
かあるいは炉体を回動させる重力利用方式などを適宜組
み合わせる方式を採用して、数々の発明や考案とした。

その原型としての急速溶解方式として、直立中空円筒状
の挿入・溶解炉、直立中空円筒状の昇温炉及び直立中空
円筒状の注湯炉のそれぞれを別個に構成し、それらを上
から下に順次垂直にかつ同軸に配置し、挿入・溶解炉と
昇温炉には誘導加熱方式を採用し、昇温炉と注湯炉内で
の溶湯の貯留には電磁ポンプの推力を利用したものであ
るが。

本発明はより効率的な急速溶解方法と装置を提供するこ
とを目的とした。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため１本発明では次のようなアルミ
インゴットの急速溶解方法と装置を採用した。

まず１本発明の急速溶解方法について以下に説明する。

（イ）アルミインゴットを直立中空管状の挿入・溶解炉
の上端開口から冷材として挿入し、その表面から内部に
向かって逐次溶解し下端開口から溶滴流として流下させ
る。

（ロ）前記挿入・溶解炉の下方に上下両端が共に開口に
され直立に設けられ昇温と注湯を兼ねた昇温・注湯炉を
配置し、その内部に前記挿入・溶解炉からの溶湯を重力
に抗して貯留して所定の注湯温度まで昇温する。

（ハ）そして、所定の注湯温度に達している溶湯を前記
昇温・注湯炉の下部開口からダイカスト機などの鋳造機
に注湯する。

なお、前記挿入・溶解炉内でのアルミインゴットの溶解
は、炉の外周に配置した誘導コイルによる誘導加熱によ
り行なうと良い。

また、前記昇温・注湯炉内での溶湯の昇温は抵抗加熱に
より行ない、重力に抗しての溶湯の貯留は１！磁ポンプ
により与えられる推力によって行なと良い。

そして１本発明のアルミインゴットの急速溶解装置は次
の部分から構成される。

（Ａ）アルミインゴットの挿入口となる上端開口と、こ
の上端開口と一体に下方に延在する中空管状の炉体部で
あって前記上端開口から挿入された冷材インゴットを保
持し該インゴットの表面から内部に向かって溶解を逐次
進行させ溶滴を形成するための炉体部と、この炉体部の
下端に一体に接続されて形成された溶滴を通過させ流下
させる下端開口と、前記炉体部内のアルミインゴットを
表面から逐次溶解させる加熱手段とを有する挿入・溶解
炉。

また、原Ｉ１１として前記挿入・溶解炉の底部には、挿
入されたアルミインゴット質材を保持するとともに逐次
形成される溶滴を通過させる開孔を有する整流板が装着
されている。

なお、前記挿入・溶解炉の加熱手段は誘導加熱方式にす
ると良い。

（Ｂ）前記挿入・溶解炉の下端開口より下方に配置され
、前記挿入・溶解炉から流下する溶滴を通過させる上端
開口と、この上端開口に一体に接続され流下する溶滴を
受けて溶湯として内部に収容するとともに、所定の注湯
温度まで昇温してから注湯する中空管状の昇温・注湯炉
体部と、この昇温・注湯炉体部内の溶湯を外部に注湯す
るための下端開口と、前記昇温・注湯炉体部内の溶湯を
昇温する加熱手段と、前記昇温・注湯炉体部内に重力に
抗して溶湯を貯留するための推力付与手段とを有する昇
温・注湯炉。

そして、前記昇温・注湯炉の推力付与手段は。

炉体側壁の外周に配置した電磁ポンプにすると良い、こ
の場合５前記昇温・注湯炉では、溶湯の温度を所定の注
湯温度まで昇温させるための加熱手段としては、前記？
！電磁ポンプ存在のためその部分に誘導加熱コイルを配
置することができないので、炉体を温外筒と昇温内筒の
２重筒構造とし炉壁内に電気抵抗加熱のヒータを埋め込
むようにしている。

なお、前記昇温・注湯炉の底部に溶湯重量を検知し制御
するためのロードセルを装着すると便利である。

また、前記挿入・溶解炉の上端開口から投入されるアル
ミインゴットは、２個を１組としそれぞれの平らな底部
を互いに接触させ背中合わせにされた状態で挿入すると
都合が良い。

［作用Ｊ このような構成としたことにより、アルミインゴットの
冷材は挿入・溶解炉の上端開口から挿入し誘導加熱によ
りその表面から逐次加熱し溶滴として昇温・注湯炉内に
導くが、昇温・注湯炉内での昇温の段階では電磁ポンプ
により溶湯に重力と逆方向の上向き推力を与えて溶湯を
炉内に貯留している間に２重の昇温筒内のヒータにより
加熱して所定の注湯温度まで昇温し、次に電磁ポンプの
推力を逆方向、つまり重力と同一方向に変換するか停止
して、下端開口よりダイカスト機等へ注湯する。

［実施例］ 以下、第１図を参照して本発明の好適実施例について説
明する。

第１図は、本発明の好適実施例を示す概略側断面図であ
る。この図中、２０は溶解が進行している状態のアルミ
インゴットであり、２ＯＡは次に溶解されるアルミイン
ゴットである。３は耐火煉瓦などで作られた挿入・溶解
炉であり、その上端の開口３ａからアルミインゴット２
０を挿入し、その外周に配置された誘導加熱コイル２に
より逐次その表面から溶解を進め溶滴として滴下させる
。６はアルミインゴット２０を受けて、溶解が進行する
間そのアルミインゴット２０を挿入・溶解炉３内に保持
するとともに、逐次形成される溶滴をそこに明けられた
複数の貫通孔６ａを通過させ、次に述べる下方に配置さ
れている昇温・注湯炉内に導くためのスノコ状の冷材受
である。４は直立中空円筒形の昇温・注湯炉で、庇付円
筒形で倒立して配置され電気抵抗素子などのヒータ５ａ
が埋め込まれた昇温内筒５と、同じく電気抵抗素子など
のヒータ７ａが埋め込まれた昇温外筒７とを同軸に配置
してなる。

そして、この昇温・注湯炉４は耐火材料製の底板９に支
持されてフレームＦに接続され、＃０記の昇温内筒５、
昇温外筒７およびフレームＦとにより空間が形成され、
昇温内筒５、昇温外筒７の間の空間に挿入・溶解炉３か
ら滴下する溶滴を収容し溶湯が昇温される間、溶湯の溜
り（プール）として貯留する。また、昇温外筒７とフレ
ームＦσ）間の空間には電磁ポンプ８が配置されている
。

なお、底板９の昇温内筒５と昇温外筒７との間の部分は
空隙としてもよいが、注湯に際して溶湯の通路となる適
当な内径のスリット９ａとしてちまい。

そして、昇温内筒５の内部に電磁ポンプ８のヨーク（鉄
心）８ａが収容されている。１０は底板９の裏側表面に
密接して配置されたロードセルで、溶湯量による重力と
電磁ポンプ８が作動された場合にはその推力が合計され
た力を検知して。

溶湯量の計量と推力制御に使用する。

なお、挿入・溶解炉３の上端の開口３ａから挿入される
アルミインゴット２０は無規格で、形状や寸法は規定さ
れていないが１通常は第２図（Ａ）に示すように、底面
２１がほぼ平坦で上面２２にはＶまたはＵ字形の溝２３
で仕切られた２〜３個の台形凸部２４が形成されている
。そして、第２図（Ｂ）に示すように２個のアルミイン
ゴット２０の平坦な底面２１を背中合わせにして１対と
し、搬送および溶解の際の１単位とし、左右両側になる
表面２２上のＵ字溝２３を図示しない冷材供給装置の掴
み部材の爪を係合させる溝として利用して、挿入・溶解
炉３の上端の開口３ａ上まで搬送する。

次に、前記実施例の操作方法について説明する。

＋１１挿入・溶解炉３の上端の開口３ａからアルミイン
ゴット２０を挿入する。

（２）誘導加熱コイル２を作動させて、挿入・溶解炉３
に挿入されているアルミインゴット２ｏをその表面から
逐次溶解して溶滴としてその下端の貫通孔６ａから流下
させ、流下する溶滴を昇温・注湯炉４内に収容する。

（３）電磁ポンプ８を作動させて、昇温・注湯炉４内の
溶湯に重力に対して逆方向の推力を与えて溶湯が重力に
よりスリット９ａから流出するのを阻止して溶湯ブール
を形成する。

（４）抵抗加熱素子５ａ、７ａを作動させて、昇温・注
湯炉４内の溶湯を加熱して７２０℃前後の所定の温度ま
で昇温する。

（５）昇温された溶湯を注湯するには、電磁ポンプ８の
推力を重力と同じく下向きにするか停止してスリット９
ａから出湯する。

［発明の効果Ｊ 以上の説明から理解されるように、ダイカスト機のダイ
スロットの直前にアルミインゴットを挿入し溶解する、
いわゆる冷材急速溶解を行なうに当り本発明の方法と装
置によれば、構造と作用の面で下記のように優れた利点
が達成される。

（イ）アルミインゴットを溶解する炉として直立中空管
状の挿入・溶解炉を採用したので、上方の開口から冷材
としてのアルミインゴットを挿入し、その表面から逐次
溶解して下方に配置した昇温・注湯炉内に溶滴を円滑に
導くことができる。

（ロ）昇温・注湯炉は昇温炉と注湯炉を合体して単一の
炉とし゛Ｃ形成し、挿入・溶解炉から滴下する溶滴を重
力に抗して貯留するためには、昇温・注湯炉の最外周に
配置した電磁ポンプの推力を利用し、一方、貯留されて
いる溶湯を所定の注湯温度まで昇温させるための加熱手
段としては、昇温・注湯炉の炉体を内、外２重の昇温筒
から成る構造とし、それぞれの昇温筒に電気抵抗による
ヒータを埋め込み、抵抗加熱する方式を採用したので、
昇温炉と注湯炉を合体した構造としたにも拘らず昇温・
注湯炉の高さは昇温炉の単独の高さとほぼ同一に保たれ
、アルミインゴットを冷材で挿入し溶解し注湯する装置
全体の高さを低減するとともに、熱効率をも向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図（Ａ
）は代表的なアルミインゴットの形状を示す斜視図、第
２図（Ｂ）は第２図（Ａ）に示すアルミインゴットの２
個を一対とした状態を示す側面図、第３図は従来の溶解
、注湯方式を示す模式１程図である。 図面中の符号 ２：誘導加熱コイル、　３：挿入・溶解炉、３ａ：上端
開口、　　　４：昇温・注湯炉、５：昇温内筒、　　　
　５ａ、７ａ：ヒータ。 ６：冷材受、　　　　　６ａ：貫通孔、７：昇温外筒、
　　　　８：電磁ポンプ、９：底板、　　　　　　　９
ａニスリツト、ｌＯ；ロードセル、　　　　Ｆ：フレー
ム。 ２０．２０Ａ＝アルミインゴット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の成分のアルミニウム系金属のインゴットを直
   立中空管状の挿入・溶解炉の上端開口から冷材として挿
   入し、その表面から内部に向かって逐次溶解し下端開口
   から溶滴流として流下させ、前記挿入・溶解炉の下方に
   上下両端が共に開口にされ直立に設けられ昇温と注湯を
   兼ねた昇温・注湯炉を配置し、その内部に前記挿入・溶
   解炉からの溶湯を重力に抗して貯留して所定の注湯温度
   まで昇温し、所定の注湯温度に達している溶湯を前記昇
   温・注湯炉の下部開口からダイカスト機などの鋳造機に
   注湯することを特徴とするアルミインゴットの冷材供給
   による急速溶解方法。 ２、挿入・溶解炉内でのアルミインゴットの溶解が炉の
   外周に配置した誘導コイルによる誘導加熱により行なわ
   れることを特徴とする請求項１に記載のアルミインゴッ
   トの冷材供給による急速溶解方法。 ３、昇温・注湯炉内での溶湯の昇温が抵抗加熱により行
   なわれ、重力に抗しての溶湯の貯留は電磁ポンプにより
   与えられる推力によって行なわれることを特徴とする請
   求項１または２に記載のアルミインゴットの冷材供給に
   よる急速溶解方法。 ４、所定の成分のアルミニウム系金属のインゴットの挿
   入口となる上端開口と、この上端開口と一体に下方に延
   在する中空管状の炉体部であって前記上端開口から挿入
   された冷材インゴットを保持し該インゴットの表面から
   内部に向かって溶解を逐次進行させ溶滴を形成するため
   の炉体部と、この炉体部の下端に一体に接続されて形成
   された溶滴を通過させ流下させる下端開口と、前記炉体
   部内のアルミインゴットを表面から逐次溶解させる加熱
   手段とを有する挿入・溶解炉と、 前記挿入・溶解炉の下端開口より下方に配置され、前記
   挿入・溶解炉から流下する溶滴を通過させる上端開口と
   、この上端開口に一体に接続され流下する溶滴を受けて
   溶湯として内部に収容するとともに、所定の注湯温度ま
   で昇温してから注湯する中空管状の昇温・注湯炉体部と
   、この昇温・注湯炉体部内の溶湯を外部に注湯するため
   の下端開口と、前記昇温・注湯炉体部内の溶湯を昇温す
   る加熱手段と、前記昇温・注湯炉体部内に重力に抗して
   溶湯を貯留するための推力付与手段とを有する昇温・注
   湯炉、 とを含んで成ることを特徴とするアルミインゴットの冷
   材供給による急速溶解装置。 ５、挿入・溶解炉の加熱手段が誘導加熱方式である請求
   項４に記載のアルミインゴットの冷材供給による急速溶
   解装置。 ６、前記昇温・注湯炉の中空管状の昇温・注湯炉体部が
   抵抗加熱素子を埋め込んだ昇温外筒と、その内部に底付
   き円筒の底を上にして同軸に配置され抵抗加熱素子を埋
   め込んだ倒立昇温内筒とから成る２重中空管として構成
   され、推力付与手段は前記昇温外筒の外周に配置された
   電磁ポンプと、前記倒立昇温内筒の内部に配置された電
   磁ポンプヨークとから構成されていることを特徴とする
   請求項４または５に記載のアルミインゴットの冷材供給
   による急速溶解装置。 ７、昇温・注湯炉は、その底部に溶湯重量を検知し制御
   するためのロードセルが装着されていることを特徴とす
   る請求項４から６までのいずれかに記載のアルミインゴ
   ットの冷材供給による急速溶解装置。 ８、挿入口から投入されるアルミインゴットが２個を１
   組とし、それぞれの平らな底部を互いに接触させ背中合
   わせにされた状態で挿入されるようになっている請求項
   ４から７までのいずれかに記載のアルミインゴットの冷
   材供給による急速溶解装置。 ９、挿入・溶解炉は、その底部に、挿入されたアルミイ
   ンゴット冷材を保持するとともに逐次形成される溶滴を
   通過させる開孔を有する整流板が装着されていることを
   特徴とする請求項４から８までのいずれかに記載のアル
   ミインゴットの冷材供給による急速溶解装置。