JPH0339239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属材料溶解炉における材料装入装置
に係り、特に水平方向に延びる予熱煙道を有し、
該予熱煙道内において所定の金属溶解材料を予熱
せしめるようにした溶解炉において、かかる金属
溶解材料を、前記予熱煙道内に、その入口部から
効果的に装入するようにした装置に関するもので
ある。

従来から、垂直方向に延びる溶解室を設けた金
属材料の溶解炉として、所謂タワーメルター等と
呼称されている竪形炉が知られている。そして、
このような溶解炉は、「Al−ある」、第27〜32頁
（1982年３月号）、「MODERN METALS」、
Vol.38、No.11、P.76（1982）等に明らかにされて
いる如く、一般に、垂直方向に設けられた円筒状
の炉体を有し、この炉体の上端開口部に設けられ
た炉蓋を開いて、所定の装入機から、金属溶解材
料が投入せしめられるようになつており、そして
該炉体内に投入された金属溶解材料は、該炉体内
を漸次降下する間に予熱され、更に該炉体の下部
に設けられたバーナによる加熱によつて溶解せし
められて、該炉体の下部に連設された保持室に収
容せしめられるようになつている。

しかしながら、このような溶解炉において、溶
解せしめられる金属材料として、例えば金属地金
を複数段に積み重ねてなる積層ブロツク材料等が
用いられる場合にあつては、そのような金属溶解
材料と炉内壁との間に隙間が生じ易く、そしてそ
のような隙間を通つて高温の排ガスが炉の上方に
吹き抜ける、所謂シヨートパス現象が生じ、これ
によつてかかる排ガスの熱を材料予熱に有効に利
用し得ない問題を内在している。また、炉内への
材料装入直後には、そのような隙間が少なくて
も、装入後の時間経過と共に材料が溶け始め、炉
内壁と材料との間の隙間が大きくなつて、材料予
熱効果が低下することとなる。

一方、このような予熱部を溶解部に対して垂直
方向に連設した構造の装置に代えて、溶解室から
導かれる高温の排ガスを水平方向に導く横煙道を
設け、そのような横煙道内において、所定の溶解
材料を予熱せしめるようにした構造のものが考え
られ、これによつて、上述の竪型炉としての溶解
炉における問題はかなり緩和され、材料予熱効果
も改善され得ることとなつたのである。

而して、このような横煙道方式の溶解炉におい
ては、その溶解室にて溶解される金属溶解材料の
溶解量に応じて、かかる横煙道内に、その入口部
から、どのようにして且つ如何なる時期に該金属
溶解材料を装入せしめるかが、かかる溶解炉の連
続的な溶解操業を行なう上において重要な問題と
なるのである。けだし、溶解室での金属材料の溶
解量よりも多くの材料が装入された場合には、溶
解室が金属材料で詰まり、棚吊り等の現象を惹起
する問題があるからであり、また溶解量よりも少
ない材料の装入では、当然のことながら、目的と
する金属溶湯量を得ることができず、しかもバー
ナの空焚きによる投入エネルギーのロスが発生す
る等の問題を惹起するからである。

尤も、このような材料の装入方式の一つとし
て、タイマーで設定された一定の時間毎に、所定
の金属溶解材料を予熱煙道内に機械的に装入し、
そして予熱せしめた後、溶解室に供給せしめるこ
とが考えられるが、このような所定時間毎の機械
的な装入方式にあつては、装入材料の重量のバラ
ツキに対しては対応が取れず、上記した如き材料
の過剰装入や過少装入が惹起されることとなる。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、溶解室からの高温の排ガスを水平方向に導
く横煙道を有し、そしてこの横煙道内を移動せし
められる金属溶解材料を、前記排ガスにて予熱せ
しめるようにした溶解炉において、かかる横煙道
内に、溶解室で溶解せしめられる金属材料に実質
的に見合う材料を装入せしめて、該溶解室に対す
る材料の過剰供給や過少供給が惹起されないよう
にして、正確な材料溶解量を確保すると共に、投
入エネルギーの有効利用を図るようにしたことに
ある。

すなわち、本発明は、かかる目的を達成するた
めに、所定の金属溶解材料を投入して、バーナに
よつて直接に溶解せしめるようにした、垂直方向
下方に延びる溶解室と、該溶解室が前方端部の床
面に開口させられており、且つ該溶解室からの高
温の排ガスが通過せしめられる、水平方向に延び
る予熱煙道とを有し、該予熱煙道内を移動せしめ
られる前記金属溶解材料を、前記溶解室から導か
れる排ガスによつて所定の温度に予熱せしめるよ
うにした金属材料溶解炉における材料装入装置に
おいて、(a)前記金属溶解材料を載置して、前記予
熱煙道の入口部に接近し得る装入台車と、(b)該装
入台車上に載置された前記金属溶解材料を、前記
予熱煙道内にその入口部から押し込むプツシヤ
と、(c)該装入台車上に載置された前記金属溶解材
料の重量を計測して、当該重量に応じた電気的信
号を出力する重量測定装置と、(d)かかる重量測定
装置からの信号を受けて、設定された前記溶解室
の単位時間当たりの溶解量から、次の金属溶解材
料の前記予熱煙道へのチヤージ・タイミングを求
め、前記プツシヤの押込み作動を制御する制御装
置とを含むように、構成したのである。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
することとする。

まず、第１図において、溶解炉２は、上方に位
置して水平方向に延びる予熱煙道４と、該予熱煙
道４の前方端部において、その床部に開口する垂
直方向下方に延びる溶解室６と、該溶解室６の下
端部に連接されて、水平方向に延びる保持室８と
を有している。そして、かかる予熱煙道４の入口
部には、昇降可能にチヤージ扉１０が設けられて
おり、図示しないシリンダによる該チヤージ扉１
０の昇降作動によつて、かかる予熱煙道４の入口
部が開閉せしめられるようになつている。また、
かかる予熱煙道４の入口部に近接して、排ガスの
排出口１２が設けられ、この排出口１２を通じ
て、予熱煙道４内を溶解室６側から流通せしめら
れた排ガスが、外部に排出せしめられるようにな
つている。

また、溶解室６は、長円形状、楕円形状、長方
形状等の、図において左右方向に細長な開口部
（横断面形状）とされたシヤフト部１４を有して
いる。そして、このシヤフト部１４の下部には、
落下せしめられた金属地金１６の積層ブロツク材
料１８を溶解せしめるためのバーナ装置（図示せ
ず）が、紙面に垂直な方向の相対向する両側壁部
にそれぞれ設けられており、それらの下方に傾斜
したバーナ口から、該バーナ装置の燃焼炎ないし
は燃焼排ガスが、落下せしめられた積層ブロツク
材料１８を構成する金属地金１６に接触せしめら
れるようになつている。

なお、保持室８には、前記溶解室６にて溶解し
て得られた金属溶湯２０が導かれて、収容、保持
されるようになつており、また該保持室８には、
そこに保持される金属溶湯２０を保温するための
バーナ装置（図示せず）が設けられている。

一方、このような予熱煙道４の入口側に近接し
て、材料装入装置２２が設けられている。この材
料装入装置２２は、かかる予熱煙道４の入口開口
部に接近、離隔し得る装入台車２４と、この装入
台車２４上に載置された金属溶解材料としての積
層ブロツク材料１８を、該予熱煙道４内にその入
口部から押し込むプツシヤ２６とを有している。
なお、このプツシヤ２６は、シリンダ２８と、ピ
ストンロツド３０と、その先端に固定された押板
３２とを有し、この押板３２の前進によつて、装
入台車２４上の積層ブロツク材料１８を押し動か
し、予熱煙道４内に滑り込ませ得るようになつて
いる。

また、かかる装入台車２４を予熱煙道４の入口
部に向かつて案内する案内部材としてのガイドレ
ール３４は、他の部材とは切り離された、独立し
た構造とされており、そしてこのガイドレール３
４を支持する支持部には、ロードセル３６，３６
が設けられて、装入台車２４上に載置された積層
ブロツク材料１８の重量を計測し得るようになつ
ている。

さらに、このようにしてロードセル３６にて計
測された積層ブロツク材料１８の重量は、その重
量に応じた電気的信号として出力され、ロードセ
ルアンプ３８にて増幅された後、制御装置４０に
入力せしめられるのである。なお、この制御装置
４０には、予熱煙道４の排ガス排出口１２を通じ
て外部に排出せしめられる排ガスの温度を検出す
る温度センサ４２からの排ガス温度信号が入力せ
しめられるようになつていると共に、保持室８に
おける金属溶湯２０の湯面を検出する湯面検知セ
ンサ４４からの溶湯レベル信号も、入力されるよ
うになつている。

そして、制御装置４０は、それらの信号を受け
て、設定された前記溶解室６の単位時間当たりの
溶解量〔Kg／Hr；溶解能力〕から、次の積層ブ
ロツク材料（金属溶解材料）１８の前記予熱煙道
４内へのチヤージ・タイミングを求め、これに基
づいて、前記プツシヤ２６のシリンダ２８への油
圧ポンプ４６からの圧油の供給を切り換える方向
切換弁４８を切換え制御し、以て前記プツシヤ２
６による積層ブロツク材料１８の押込み作動を制
御し得るようになつている。

従つて、このような材料装入機構にあつては、
まず、予熱煙道４内に装入されるべく装入台車２
４上に載置せしめられた積層ブロツク材料１８
は、ロードセル３６にてその重量が計測され、そ
の結果が電気的信号として制御装置４０に入力さ
れると、該制御装置４０では、かかる装入台車２
４上の積層ブロツク材料１８の重量と設定された
溶解室６の溶解量（溶解能力）により、該積層ブ
ロツク材料１８に対する溶解時間が決定され、そ
してこの溶解時間が、次に装入せしめられる積層
ブロツク材料１８のチヤージ（装入）・タイミン
グとされるのである。そして、これによつて積層
ブロツク材料１８の重量（Kg）に応じた一定の溶
解能力（Kg／Hr）に対応するチヤージ・タイミ
ングがつくられることとなるのである。

チヤージ・タイミング〔Hr〕＝重量〔Kg〕 ÷溶解能力〔Kg／Hr〕 なお、かかる溶解能力、換言すれば溶解室６の
単位時間当たりの溶解量が、かかる溶解室６にお
ける最大能力を越えないように設定されるもので
あることは、勿論である。また、かかる制御装置
４０にて求められたチヤージ・タイミングに従つ
て、油圧ポンプ４６からシリンダ２８に供給され
る圧油の油路上に設けられた方向切換弁４８に対
して、該制御装置４０から切換え指令が出される
ことにより、前記プツシヤ２６が作動せしめられ
て、所定の装入時期に、装入台車２４上の積層ブ
ロツク材料１８が予熱煙道４内に押し込まれるこ
ととなるのである。

また、かかる制御装置４０に入力せしめられる
温度センサ４２から排ガス温度信号は、溶解炉２
内において、何等かの理由で溶解作業が遅れた場
合におけるインターロツクとなるものであつて、
かかる排ガス温度は、溶解室６内での材料の溶解
に従つて上昇するものであるところから、かかる
排ガス温度の上昇をチエツクし、排ガス温度が或
る設定値、例えば250〜300℃以上となつた場合に
おいて、制御装置４０から前記方向切換弁４８へ
の切換え指令が出力せしめられるようになつてい
るのである。

さらに、湯面検知センサ４４による溶湯レベル
信号の入力によつて、保持室８内における金属溶
湯２０の湯面を監視し、該溶湯２０にて保持室８
が満杯となつた場合において、その信号を材料装
入の動作インターロツクに入れることにより、か
かる保持室８からの金属溶湯２０の溢れ出しを防
止しているのである。

このように、かかる材料装入機構によれば、予
熱煙道４内への材料装入タイミングは、ロードセ
ル３６により、順次に装入せしめられる金属溶解
材料としての積層ブロツク材料１８の各々の重量
を計量することによつて、設定された溶解能力
（溶解量）に応じて個々の積層ブロツク材料１８
毎に決定されるものであるところから、かかる積
層ブロツク材料１８の重量に依存することなく、
略一定の溶解能力が得られるのであり、また保持
室８内には常に略一定の溶湯２０が供給されるよ
うになるところから、該保持室８から次の設備へ
の溶湯２０の送湯タイミングの計画が容易に実施
できることとなつたのである。

また、溶解炉２の溶解室６における溶解能力
（溶解量）を任意に変更することもでき、これに
より生産計画に応じて溶解作業を行なうことが容
易に為し得ると共に、更に炉内の溶解室６の負荷
が推定でき、これに応じて最適な溶解制御も可能
となつたのである。

なお、このようにして材料装入装置２２にて溶
解炉２の予熱煙道４内に順次装入せしめられる金
属溶解材料としての積層ブロツク材料１８は、例
えば第２図ａ及びｂに示されるように、長手形状
の略角型の金属地金１６を水平方向に配列しつ
つ、複数段（ここでは６段、但し最下部の４本の
金属地金１６にて構成される段部は含まれていな
い）に積み重ねることによつて構成されており、
上下の隣接する各段部を構成する金属地金１６が
互いに略直角方向に交差するようにして積み重ね
られている。

また、ここに例示された積層ブロツク材料１８
を構成する金属地金１６は、第３図ａ，ｂ及びｃ
に示される如く、その長手方向の大部分におい
て、全体として略台形形状の横断面を有してお
り、それら複数本の金属地金１６が、第２図ｂに
示される如く、それぞれの段部において、互いに
上下方向が逆方向となるように交互に組み合わさ
れて、互いに平行に配列されているのである。

さらに、このような金属地金１６は、所謂ピツ
グ（pig）等と称されるものであつて、その形状
としては、第２図及び第３図に示されるものが最
も一般的であるが、また、良く知られているよう
に、矩形等の他の横断面形状のものもあり、更に
そのような金属地金１６の積重ね構造にあつて
も、例示の如き構造の他、各種の形態において積
み重ねられたものがある。要するに、本発明に従
つて、装入台車２４上に載置されて、プツシヤ２
２にて溶解炉２の予熱煙道４内に装入せしめられ
る金属溶解材料としては、所定の形状を有するも
のであれば、如何なるものであつてもよいが、本
発明が特にアルミニウム若しくはその合金からな
るピツグの溶解のために開発されたものである限
りにおいて、第２図に示された如き積重ね物とし
て予熱煙道４内に装入され、そしてかかる予熱煙
道４内に予熱されつつ移動せしめられた後、溶解
室６内に実質的に横倒しの状態にて投入されるよ
うにすることが望ましいのである。

以上、一つの具体例について、本発明を詳細に
説明してきたが、本発明は、かかる例示の具体例
並びにそれに付随した説明にのみ限定して解釈さ
れるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、本
発明には種々なる変更、修正、改良等を加え得る
ものであつて、本発明はそのような実施形態のも
のをも含むものであること、言うまでもないとこ
ろである。

例えば、本発明は、例示の如き予熱煙道４の前
方端部に垂直方向に延びる溶解室６が設けられた
溶解炉において効果的に採用され得るものである
が、これに限定されるものでは決してなく、水平
方向に延びる予熱煙道を設けた溶解炉であれば、
そのような水平方向に延びる予熱煙道の前方端部
に溶解室を設け、そこで所定の金属溶解材料をバ
ーナ加熱によつて溶解せしめるようにした構造の
装置等にも、適用され得るものである。

また、前記実施例においては、予熱煙道４内に
装入されて、予熱が開始せしめられる積層ブロツ
ク材料１８を基準にして、次に装入せしめられる
積層ブロツク材料１８の装入タイミングが求めら
れているが、かかる予熱煙道４内には一般に複数
個（例えば、例示の如く３個）の積層ブロツク材
料１８が存在して、予熱が続けられているところ
から、予熱が開始された材料そのものが、次に装
入される材料によつて押動されて、溶解室６内に
投入せしめられるようにはなつていない。

このため、溶解室６内に投入せしめられる積層
ブロツク材料１８（第１図において左端のもの）
と予熱の開始された積層ブロツク材料１８（第１
図において右端のもの）との重量差に基づき、溶
解室６内での溶解量に変化が生じるが、そのよう
な予熱の開始された積層ブロツク材料１８は、最
終的には（３回目の装入操作にて）溶解室６内に
投入せしめられるものであるところから、順次投
入される積層ブロツク材料１８を平均した場合に
おいて、前述のような溶解量のバラツキは充分吸
収し得るのである。

尤も、装入台車２４上の積層ブロツク材料１８
の重量を順次記憶しておき、これによつて予熱煙
道４の前方端部に至り、溶解室６内に落下せしめ
られる積層ブロツク材料１８の重量を求めること
により、次に予熱されるべき積層ブロツク材料１
８の装入タイミングを決定するようにすることも
可能であり、これによつて溶解量の変動を更に少
なくすることが可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明に従う
金属材料溶解炉における材料装入装置は、その材
料装入タイミングを、重量測定装置にて測定され
た装入材料のそれぞれの重量から、設定された溶
解能力に従つて制御装置にて順次に決定するよう
にしたものであつて、これにより装入材料の重量
のバラツキにも効果的に対応することができ、以
て常に所定の溶解能力を維持し得るものであると
ころから、投入される熱エネルギーの有効な利用
が図り得る等の優れた数々の効果を達成し得たも
のであり、そこに本発明の大きな工業的意義が存
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の一例を示す要部断
面説明図であり、第２図ａ及びｂはそれぞれ積層
ブロツク材料の平面図及びその右側面図であり、
第３図ａ，ｂ及びｃはそれぞれ積層ブロツク材料
を構成する金属地金の斜視図、横断面図及び縦断
面図である。 ２：溶解炉、４：予熱煙道、６：溶解室、８：
保持室、１０：チヤージ扉、１２：排出口、１
４：シヤフト部、１６：金属地金、１８：積層ブ
ロツク材料、２０：金属溶湯、２２：材料装入装
置、２４：装入台車、２６：プツシヤ、２８：シ
リンダ、３０：ピストンロツド、３２：押板、３
４：ガイドレール、３６：ロードセル、３８：ロ
ードセルアンプ、４０：制御装置、４２：温度セ
ンサ、４４：湯面検知センサ、４６：油圧ポン
プ、４８：方向切換弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の金属溶解材料を投入して、バーナによ
   つて直接に溶解せしめるようにした、垂直方向下
   方に延びる溶解室と、該溶解室が前方端部の床面
   に開口させられており、且つ該溶解室からの高温
   の排ガスが通過せしめられる、水平方向に延びる
   予熱煙道とを有し、該予熱煙道内を移動せしめら
   れる前記金属溶解材料を、前記溶解室から導かれ
   る排ガスによつて所定の温度に予熱せしめるよう
   にした金属材料溶解炉における材料装入装置にお
   いて、 前記金属溶解材料を載置して前記予熱煙道の入
   口部に接近し得る装入台車と、 該装入台車上に載置された前記金属溶解材料を
   前記予熱煙道内にその入口部から押し込むプツシ
   ヤと、 該装入台車上に載置された前記金属溶解材料の
   重量を計測して、当該重量に応じた電気的信号を
   出力する重量測定装置と、 かかる重量測定装置からの信号を受けて、設定
   された前記溶解室の単位時間当たりの溶解量か
   ら、次の金属溶解材料の前記予熱煙道へのチヤー
   ジ・タイミングを求め、前記プツシヤの押込み作
   動を制御する制御装置とを、 設けたことを特徴とする金属材料溶解炉における
   材料装入装置。 ２ 前記制御装置が、前記重量測定装置の信号と
   共に、前記排ガスの温度信号を受け、該排ガスの
   温度が所定の設定値以上にある場合に、前記プツ
   シヤの押込み動作の作動指令を出力するものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の材料装入装置。 ３ 前記重量測定装置が、前記金属溶解材料を載
   置した装入台車を前記予熱煙道の入口部に案内す
   る、他の部材から切り離された、独立した案内部
   材と、該案内部材の支持部に設けられたロードセ
   ルとを含む特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の材料装入装置。 ４ 前記金属溶解材料が、長手形状の略角型の金
   属地金を水平方向に配列しつつ複数段に積み重ね
   てなる積層ブロツク材料である特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の何れかに記載の材料装入装置。