JPH03199326A - アルミインゴットの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）インゴットの急速溶解装
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、電気機器などの部材とし
て鋳造により成形するに際し、個々のダイカスト機のダ
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）０）１〜２個を誘導加熱などにより直
接溶解する、いわゆる、冷材挿入溶解法により溶解し、
昇温域に流下させて溶湯とし、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アルミイン
ゴット急速溶解法の技°術思惣の中で、基本的な構想に
基ずくプロトタイプ（原型）としての冷材供給急速溶解
を行なう方法と装置に関する。 【従来の技術】 一般機械、特殊機種、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か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、遠心鋳物などら使用されるが、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
６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、しかも高速度で反復注入し精密鋳造
品とすることが可能なことから１寸法精度と生産性の要
求に合致するため近年ますます需要が増大している。 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
段により手許炉３４に移し、注湯に適した温度、例えば
、はぼ７２０℃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のダイスロット３７
中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経
由する作業工程を採用しているため、広い工場スペース
を必要とし、また複数の炉を使用して長時間に亙り溶融
状態に保持し、更にそれら複数の炉間を運搬するため、
材料の燃焼、酸化および飛散などのロスによる材料歩留
まりが低い欠点に加え、排熱、放熱などによるエネルギ
ーロスが多く物的な面で不経済であった。 特に、鋳造工場内の多数の鋳造機で使用される溶湯を供
給する溶解炉や保持炉は長期間にｔ）たり高温の操業状
態に維持しておく必要があった。 また、溶湯の搬送、貯留、汲み出しなどの工程が多く作
業能率が低いのに加え、メンテナンスの工数が多く、安
全性の面にも不安があり、さらに大容量の炉を所定温度
まで昇温させるまでの立ち上がり時間が長いため、溶解
作業具を早出や時間外の出動させる必要があることなど
労働条件に関する問題６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、手許
炉などを併用する上記のような溶湯供給方法や装置での
多くの課題を解決するため、アルミインゴットを個々の
ダイカスト機のダイスロフト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てダイ
に注湯するという冷材急速溶解方式を採用する構想を固
め開発に当たったが、それには下記の請課題を解決する
必要があった。 ■アルミインゴッ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。 ■アルミインゴットを溶解室に挿入するための冷材供給
装置の構造。 ■アルミ溶製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。 ■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。 ［課題を解決するための手段］ 本発明では、冷材の挿入、溶解、昇温、出湯などに関連
した前記の諸問題を解決するため１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、本発明の急速溶解方法について以下に説明する。 （イ）アルミインゴットの少なくとも１個を単位として
受取り、溶解炉の挿入用開口を有する挿大域の直前の垂
直上方に配置された冷材挿入ガイドの冷材挿入点まで搬
送し、このアルミインゴットを前記溶解炉内に挿入する
。 （ロ）挿入されたアルミインゴットを前記溶解炉内でそ
の表面から溶解して溶滴として流下させる。 （ハ）流下する溶滴を前記溶解炉の垂直Ｆ方にあるＮＵ
炉と、さらにその下方に連通している出湯管とを含んで
成る溶湯収容部分に収容するとと６に、ダイカスト機な
どの鋳造設備の注湯口に出湯するのに適した温度まで加
熱、昇温する。 （ニ）所定の温度に昇温された所定の量の溶湯を出湯す
る。 なお、前記アルミインゴットは、２個を１対とする単位
としてそれぞれの平坦な底部を背中合わせの状態に内側
に、上部を外側に凹、凸部がそれぞれ反対側で対応する
位置になるように重ねて１単位とし、ｌ１ｉｉ記の凹部
により両外側に形成される凹溝の対の１つを、アルミイ
ンゴットの外ｍｌから４んで搬送すると便利である。 また、原則として、前記溶解炉内でのアルミインゴット
の溶解と前記昇温炉内での溶湯の昇温とは、それぞれの
炉の外周に配置された誘導コイルによる加熱によって行
なわれ、溶湯の出湯星の調節は′Ｉｉｍポンプによって
行なわれる。 そして、本発明の急速溶解装置は、次の部分から構成さ
れる。 （Ａ）冷材として供給されるアルミインゴットの少なく
と６１個を内部に収容してその外周から逐次溶解し溶滴
とするための容器としての、前記アルミインゴットを挿
入するための開口を頂部に、前記アルミインゴットを溶
解するための加熱装置を外周に、溶解により生成された
溶滴を流下させる流出口を底部に有する直立中空円筒形
の溶解炉。 （Ｂ）前記溶解炉の下方に近接し、前記溶解炉内で生成
された溶滴を通過させるための開口を頂部に、前記溶滴
が集積して形成された溶湯を所定の温度まで昇温するた
めの加熱装置を外周に、内部の溶湯をさらに下方に流下
させる流出口を底部に有する直立中空円筒形の昇温炉。 （Ｃ）前記昇温炉の流出口を囲んで底部に密接してさら
に下方に延在し、前記昇温炉と連通するための開口を上
端に、昇温された溶湯を出湯するための出湯口を側壁の
下部に、昇温されたの出湯置を調節するために溶湯に推
力を与える推力付与装置を外周に有する直立中空円筒形
の出湯管。 そして、前記昇温炉と前記出湯管とは互いに連通ずる一
体の溶湯収容容器を構成している。 なお、溶解炉の外周と昇温炉の外周に設けられた加熱装
置を誘導コイルにし、出湯管の外周に設けられた推力付
与装置を電磁ポンプにするとよい。 ［作用］ アルミインゴットは溶解炉内で表面から溶解されて溶滴
となり、溶解炉の流出口から昇温炉内に流下して溶湯と
なり、更に出湯管内まで流入する。 電磁ポンプなとの推力付与装置が配置されていなければ
、出湯管内に流入した溶湯のレベルが出湯管の下端に近
い出湯口を越えると溶湯は重力により流出し始めるが、
本発明では出湯管の外周に推力付与装置が配置されてい
るので、この推力付与装置を作動させ、溶湯に対し出湯
の場合とは方向が反対で、溶湯が重力により出湯口から
流出しようとするのを阻止するだけの推力を与えれば、
溶湯は出湯口からの流出すること１１　＜昇温炉と出湯
管内に溶湯ブールとして保留され、この状態で昇温炉の
部分で溶湯を所定の温度まで昇温する。 そして、所定の温度に昇温されたならば、推力付与装置
により溶湯に下向きの推力を与えるか。 または推力付与装置を停止すれば、所定量の溶湯を出湯
口から出湯することができる。 ［実施例］ 次に、本発明の一実施例を第１図（Ａ）および（Ｂ）を
参照して説明する。第１図（Ａ）は、本発明の急速溶解
装置を示す側断面図であり、同図（Ｂ）は同じく溶解装
置の全体としての配置状態を示す側面図である。 これらの図中、１０は急速溶解装置全体を示し、１１は
冷材挿入用の案内部となる冷材挿入ガイドで、冷材供給
装置１９により送られるアルミインゴットの冷材２０を
案内して溶解炉１２内に挿入するとともに、溶解炉１２
内で溶解されたアルミインゴットの溶滴が溶解炉１２の
外に飛散するのを防止する。 アルミインゴットは無規格で形状や寸法は規定されてい
ないが、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■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ｌ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２
２−ヒのＵ字溝２３を冷材供給装置１９の掴み部材の爪
を係合させる溝として利用する。 溶解炉１２は、耐火材料製で直立した庇付中空円筒形炉
で、内部の空間にアルミインゴットの冷材を収容し、外
周に設けた誘導コイル１３によりアルミインゴットの表
面から加熱して溶滴を形成するように溶解する。 また、溶解炉１２の底壁には軸方向下方に貫通する流出
口１２ａが明けられ、アルミ溶滴はこの流出口１２ａか
ら下方に流下する。１４は溶解炉１２の下方に同軸に配
置された昇温炉で、溶解炉１２とほぼ同じ形状の耐火材
料製の直立した庇付中空円筒であり、溶解炉１２と同様
、底壁には下方に貫通する流出口１４ａが明けられ、外
周に設けられた誘導コイル１５により内部の溶湯をダイ
カスト機１８などの鋳造装置のグイ内に出湯するための
温度、例えば７２０℃に加熱される。 また、昇温炉１４の底部には、流出口１４ａを外側から
囲んで下方に伸び、昇温炉１４と連通してその延長部と
なる中空管状の出湯管１６が設けられでいる。この出湯
管１６は、細長い中空管で下端が閉じた底付きの中空管
であるが、その側壁の底から近い位置にはダイカスト機
１８などのグイ内に出湯するための出湯口１６ａが明け
られ、出湯管１６の側壁で出湯口１６ａより上の部分に
は溶湯に推力を与えるための電磁ポンプ１７が取り付け
られている。 次に１本発明の操作方法について述べる。 （１）アルミインゴットを１対ずつ冷材供給装置１９に
より滑材挿入ガイド１１上方まで搬送し。 この玲材供給装Ｎ　１９の図示ししないエアシリンダな
どで冷材挿入ガイドｌｌ内に挿入し、重力で溶解炉１２
内に挿入する。 なお、既に挿入されたアルミインゴットが溶解炉１２内
にある場合に、次のアルミインゴットの対を挿入する時
期は、既に挿入されたアルミインゴットが溶解の進行と
ともに溶解炉１２内での高さが逐次低くなり、次のアル
ミインゴットの対が挿入された場合に、誘導コイル１３
からの磁束どの鎖交線がそのクイブのアルミインゴット
の溶解に最適な状態になる時点、すなわち最適溶解鎖交
ポイントとなるように調整する。 （２）誘導コイル１３に通電し、溶解炉１２内に挿入さ
れているアルミインゴットを誘導加熱する９この操作に
より生じた溶滴は、その表面を伝わり溶解炉１２の流出
口１２ａを通過しＨａ炉１４内に流入し２、さらに流出
口１４ａを通過して出湯管１６内に流入する。 （３）前記（２）と同時に、電磁ポンプ１７に出湯とは
逆方向、つまり溶湯に対し上向きの推力な与え溶湯が重
力の作用で出湯口１６ａから流出しないようにしておく
。 （４）昇温５１イル１５に通電し、昇温炉１４内の溶湯
を所定の温度まで昇温する。 （５）所定の注湯温度まで昇温したらば、１１１磁ポン
プ１７を出湯方向、一つまり溶湯番、二千向きの推力を
与えるかまたは電磁ポンプ１７を停止して、所定凰の溶
湯を出湯口１６ａからダイカスト機１８のグイスロット
などに注湯する。 ［発明の効果］ 以上の説明から理解されるように、ダイカスト機のグイ
スロットの直前にアルミインゴットを挿入し溶解する、
いわゆる冷材挿入溶解を行なうに当り、本発明の方法ヒ
装置を使用すれば、溶解ヒ昇温が、上下に近接して配置
されてはいるが独立した溶解炉と昇温炉を使用し、それ
ぞれに配置された誘導コイルによって行なわれるので正
確な温度制御ができる。 また、昇温炉と出湯管とは流出口を通じて互いに連通し
、それら両者の内部の溶湯は全体とじて昇温コイルによ
り最適温度まで昇温され、出湯管の外周の電磁ポンプに
より出湯されるので出湯の量と速度を正確に制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明によるアルミインゴットの急速
溶解装置を示す側断面図、同図（Ｂ）は第１図（Ａ）に
示す急速溶解装置と関連装置の配置関係を示す側面図、
第２図（Ａ）は代表的なアルミインボラトスを示す斜視
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１対ヒ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。 １６ａ：出湯口、　　　　１７：電磁ポンプ、１８：ダ
イカスト機、 ２０ニアルミインゴツト。 ２１：底面、　　　　　２３：Ｕ”ｆ＄満。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムとその合金を含むアルミニウム系金属
   の溶湯をダイカスト機などの鋳造機に注湯するに際し、
   前記鋳造機に近接した位置で前記溶湯に対応する成分の
   アルミインゴットを冷材として供給し、急速溶解して溶
   湯とし、昇温し、注湯するアルミインゴットの冷材供給
   による急速溶解方法であって、 前記アルミインゴットの少なくとも１個を単位として受
   取り、溶解炉の挿入用開口を有する挿入域の直前の垂直
   上方に配置された冷材挿入ガイドの冷材挿入点まで搬送
   し、このアルミインゴットを前記溶解炉内に挿入し、挿
   入されたアルミインゴットを前記溶解炉内でその表面か
   ら溶解して溶滴として流下させ、流下する溶滴を前記溶
   解炉の垂直下方にある昇温炉と、さらにその下方に連通
   している出湯管とを含んで成る溶湯収容部分に収容する
   とともに、ダイカスト機などの鋳造設備の注湯口に出湯
   するのに適した温度まで加熱、昇温し、所定の量の溶湯
   を出湯することを特徴とするアルミインゴットの急速溶
   解方法。 ２、アルミインゴットは２個を１対とする単位として、
   それぞれの平坦な底部を背中合わせの状態に内側に、上
   部を外側に凹，凸部がそれぞれ反対側で対応する位置に
   なるように重ねて１単位とし、前記の凹部により両外側
   に形成される凹溝の対の１つを、アルミインゴットの外
   側から掴んで搬送することを特徴とする請求項１記載の
   アルミインゴットの急速溶解方法。 ３、溶解炉内でのアルミインゴットの溶解と昇温炉内で
   の溶湯の昇温とが、それぞれの炉の外周に配置された誘
   導コイルによる加熱によって行なわれ、溶湯の出湯量の
   調節が電磁ポンプによって行なわれる請求項１または２
   に記載のアルミインゴットの急速溶解方法。４、ダイカ
   スト機などの鋳造機に注湯する溶湯とするためのアルミ
   インゴット冷材の供給を受け、急速溶解して溶湯とし、
   昇温し、注湯するアルミインゴットの急速溶解装置であ
   って、 冷材として供給されるアルミインゴットの少なくとも１
   個を内部に収容してその外周から逐次溶解し溶滴とする
   ための容器として、前記アルミインゴットを挿入するた
   めの開口を頂部に、前記アルミインゴットを溶解するた
   めの加熱装置を外周に、溶解により生成された溶滴を流
   下させる流出口を底部に有する直立中空円筒形の溶解炉
   と、前記溶解炉の下方に近接し、前記溶解炉内で生成さ
   れた溶滴を通過させるための開口を頂部に、前記溶滴が
   集積して形成された溶湯を所定の温度まで昇温するため
   の加熱装置を外周に、内部の溶湯をさらに下方に流下さ
   せる流出口を底部に有する直立中空円筒形の昇温炉と、
   前記昇温炉の流出口を囲んで底部に密接してさらに下方
   に延在し、前記昇温炉と連通するための開口を上端に、
   昇温された溶湯を出湯するための出湯口を側壁の下部に
   、昇温されたの出湯量を調節するために溶湯に推力を与
   える推力付与装置を外周に有する直立中空円筒形の出湯
   管とを有し、前記昇温炉と前記出湯管とが互いに連通す
   る一体の溶湯収容容器を構成することを特徴とするアル
   ミインゴットの急速溶解装置。 ５、溶解炉の外周と昇温炉の外周に設けられた加熱装置
   が誘導コイルであり、出湯管の外周に設けられた推力付
   与装置が電磁ポンプである請求項４記載のアルミインゴ
   ットの急速溶解装置。