JPH0348251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された屑再生装置、特に、再循
環式溶解装置において金属屑を迅速かつ効果的に
溶解する方法および装置に関する。

増大する努力は、特に軽金属分野において金属
屑を再生する一層安価な方法を見出すことに払わ
れている。この努力は、これ等の金属の原材料源
の枯渇に就ての国家的および国際的な関心のため
に払われている。

金属屑の再生装置は、通常、該金属を製造する
確立した製造装置に少くとも対抗可能であること
を必要とされる。対抗可能であるには、該再生装
置は、効率的でなければならず、これは、該装置
が或る種類ないし特定の種類の金属屑を再生する
如く構成されるのを屡々必要とし得る。軽金属の
分野、特にアルミニウムにおいて遭遇する金属屑
の種類に関しては、該種類が製造工程の非常に早
期に発生する屑から使用された製品、例えば金属
容器によつて生じる屑までの範囲にわたり得るこ
とを認めねばならない。アルミニウムの製造にお
いて早期に発生する屑は、例えば表面削りによる
小片である。これ等の小片は、圧延またはクラツ
ドのためのアルミニウムインゴツトの表面の準
備、または屡々大きな凹凸が除去されるような或
る目的によつて生じる。このときに除去される小
片は、インゴツトの全体の金属の６％をも構成可
能であり、従つて、明らかに、再生可能な金属の
著しい量に達し得る。再生するのに有利な使用し
た金属容器の代表的な屑は、金属飲料缶等であ
る。該缶の再生は、資源を節約すると共に、一層
清潔な環境を与えるのに役立つ。

これ等の２つの型式の屑は、再生の見地から異
なる問題を提供する様に屡々見做される。例え
ば、容器ないし缶の屑は、通常、比較的小さい粒
子から押潰された缶まで寸法において及び得る金
属のビツトおよび片を包含する。屡々、該缶は、
溶剤を使用する塗料除去の目的のために穿孔され
た孔を有し得る。該穿孔された孔は、缶の塊を通
る溶剤の流れを扶助するが、鋸歯状端縁を生じ、
これは、押潰された缶の一般に非均等な形状およ
び寸法と共に、該屑を比較的非流動性にする。そ
の上、該屑は、溶解媒体に対しむしろ浮かぶ傾向
があり、該屑を強制的に沈める特別な装置が必要
である。この型式の屑を取扱う特別な型式の装置
は、米国特許第3873305号に開示され、これでは、
回転する楔は、この型式の屑を溶解媒体中に強制
的に沈める。該特許に記載される装置では、付加
的な装置が溶融した溶解媒体を再循環するのに必
要である。

米国特許第4128415号は、屑を再生する他の装
置を示し、これでは、溶解媒体は、金属屑が溶解
されるベイへ吸い上げられる。更に、米国特許第
3997336号は、溶解媒体と、金属屑とがベイに導
入され、該屑が軸流インペラを使用して強制的に
沈められる装置を開示する。

表面削りによる小片、または例えばやすり屑お
よび切削屑または大きな片でも流動性と特徴づけ
られる屑に関しては、これ等は、上述の容器屑の
様に沈めるのに困難さを呈し得る。しかしなが
ら、該流動性屑が該金属を製造する確立された製
造装置に比し金属源として再溶解装置を運転する
誘因を与える如く最も効率的な態様で溶解されて
再生されることは、絶対的である。

上述の容器および飲料缶が屡々作られるアルミ
ニウムの様な著しく酸化可能な金属では、効率的
な溶解のために最大の熱伝導を与える再溶解装置
を得ることは、重要である。また、溶融金属の酸
化を最小限にする如く溶解媒体の表面に最小の撹
乱を伴い金属屑が沈められることは、重要であ
る。酸化は、アルミニウムの様な著しく酸化可能
な金属を再生する大抵の装置に固有な問題の浮き
滓の形成に導く。

該浮き滓は、金属酸化物、例えばAl₂O₃と、該
酸化物に捕捉される溶融金属とを含む。浮き滓
は、望ましくなく、従つて、それに喪失する溶融
金属のためだけではなく加熱用ベイで絶縁体とし
て作用することで問題を生じ得るため、低減され
ねばならない。即ち、加熱用ベイの溶融媒体の表
面に熱を放出する燃焼ユニツトが使用されると
き、該媒体の表面に浮遊する滓は、溶融媒体を加
熱するのを困難にする。また、該浮遊する滓は、
熱を拒絶することにより、装置を過熱させること
で装置の有用寿命を著しく短縮し得る。

本発明は、溶融する溶解媒体を再循環して、再
循環式溶解装置において金属屑を再生する極めて
効率的な方法を提供する。該方法は、上述の型式
の流動性または非流動性の屑のいずれをも再生す
るのに好適である。

本発明の目的は、金属屑を溶解する再循環装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、アルミニウム屑の溶解装
置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、金属屑が流入する軸
方向流れと、流出する半径方向流れとを有するイ
ンペラを介して取入れられる金属屑の溶解装置を
提供することである。

本発明の別の目的は、金属屑を溶解するのに好
適な装置において溶融金属または溶融する溶解媒
体を再循環する装置を提供することである。

これ等の目的と、その他の目的とは、本明細書
を精査することによつて明瞭になる。

溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する改良され
た方法は、上部と下部とを有するハウジング内に
溶融する溶解媒体の物体を供給し、該下部が、該
ハウジングを介して溶融する溶解媒体を圧送する
インペラと協働するのに適することを包含する。
金属屑の供給は、ハウジングの上部に加えられて
もよい。溶融する溶解媒体の供給は、ハウジング
の上部に導かれる。金属屑の溶解は、下部に位置
するインペラの作用により該ハウジング内に下方
へ金属屑および溶融する溶解媒体を取入れること
によつて開始または実施されてもよく、該インペ
ラは、中心に開口部を有する平坦なリング部材
と、該リング部材からほゞ円形の円板部材まで延
びるブレードとを備えている。溶解媒体は、リン
グ部材の開口部を軸方向へ進入し、該ブレードの
使用によつて半径方向へそれから推進される。該
インペラは、少くとも該リング部材が溶解媒体を
上部から該インペラを介して移動する様にハウジ
ングの円筒形壁部分またはその他の壁部分と協働
すると共に、ハウジング内の溶融する溶解媒体の
上部への再循環を殆んど防止する如く、下部に設
置される。

特に第１図を参照すると、本発明の再循環式屑
溶解装置３０の図式的な図が示される。該再循環
式溶解装置では、溶解媒体は、加熱用ベイないし
高温チヤンバ３２から導管３４を経て圧送、屑装
入ベイ３６へ循環される。ベイ３６では、溶融す
る溶解媒体、例えば溶融金属または溶融アルミニ
ウムは、該ベイ内に位置するポンプのインペラの
作用によつて該ベイに吸込まれ、屑は、該インペ
ラの作用で該ベイに取入れられる。溶融する溶解
媒体と、取入れられる屑とは、例えば装置から放
出されるか、または保持用炉４２に送られる以前
に浮き滓ないしドロスの処理また除去のため、該
ベイから浮き滓ベイ４０へ放出ないし推進され
る。溶融金属は、屑が追加される比率に相応する
比率で装置から除去可能なことが認められる。

溶融アルミニウムの様な溶融媒体は、高温ベイ
３２内に位置する燃焼ユニツトの様なバーナー、
または溶融金属に浸漬される誘導ヒータまたは抵
抗ヒータの様な電気ヒータの使用によつて加熱さ
れてもよい。

溶解媒体は、装入金属に同様な成分の溶融金属
でもよく、溶融塩でもよい。溶融塩が使用されゝ
ば、塩と金属の分離は、溶解された金属の除去を
容易にするために通常必要である。溶融アルミニ
ウムが溶解媒体であるとき、加熱用ベイ３２を去
る代表的な温度は、約760℃（1400〓）でもよく、
この温度は、718.3℃から801.7℃（1325〓から
1475〓）の範囲でもよいが、高い温度の場合に
は、浮き滓を形成する傾向が強くなる。加熱用ベ
イ３２に再進入する代表的な温度は、約676.7℃
から704.4℃（1250〓から1300〓）または凝固の
惧れなしに更に少し低くてもよい。これは、装入
物を溶解する熱を与える如く溶解用ベイを横切つ
て約55.6℃（100〓）の温度腰下を提供する。尚、
この温度降下は、装入比率と、循環比率とに幾分
依存する。例えば、装入比率と、循環比率とは、
温度降下が11.1℃（20〓）に過ぎない様に定めら
れてもよい。

第２図を参照すると、本発明の再循環式装置の
他の図式的な図が示される。この実施例では、溶
解媒体は、ポンプベイ５４内のインペラの作用に
よつて高温チヤンバ５０から管路５２を経て循環
される。溶解媒体は、浮き滓除去ベイ５６へ放出
された後、管路５８を経て低温チヤンバ６０へ送
られてもよく、該チヤンバ６０では、溶解すべき
屑が装入される。溶融金属は、所要により、屑の
装入の比率に相応する比率で６２から除去されて
もよい。低温チヤンバ６０は、壁６４によつて高
温チヤンバ５０から分離されてもよい（第３図参
照）。該壁は、低温ベイから高温ベイへ溶融金属
を流通する開口部６６を有してもよい。屑が油の
様な被覆を有する型式のものであれば、該被覆か
ら生じるヒユームは、開口部６８を介して高温ベ
イへ流通ないし除去されてもよく、高温ベイか
ら、該ヒユームは、チヤンネル７０を通り処理ま
たは燃焼される如く装置から除去される。高温チ
ヤンバは、上述の様に加熱されてもよい。

第４図を参照すると、溶融する溶解媒体７４に
取入れられる金属屑７２の装入を可能にするベイ
３６（第１図）の垂直断面図が示される。即ち、
インペラ７３は、溶融する溶解媒体を高温ベイか
ら圧送、屑装入ベイを介して浮き滓除去ベイへ送
つた後、高温ベイまたは保持用炉へ循環する如く
作用する。インペラ７３は、溶融金属および溶解
すべき屑がその中に軸方向へ下方に取入れられ
て、それから半径方向へ排出ないし推進されるの
を必要とする形状を有している。溶解媒体および
装入物がインペラ内で方向を変えれば、大きな溶
解効率を生じ得る。従つて、第４図では、溶融す
る溶解媒体は、ベイ３２からベイ３６を介して吸
引され、開口部８８を介し浮き滓ベイ４０へ推進
されることが認められる。

溶融する溶解媒体が効率的に循環されるには、
インペラ７３がベイ３６の下部７６に正確に設置
されることが重要である。即ち、インペラ７３が
軸方向で下方へ溶融する溶解媒体を吸引して浮き
滓ベイ４０へ移動する如く、溶解媒体は、インペ
ラ７３を通過した後、ベイ３６の上部７８へ再循
環するのを許容されてはならない。かなりな量の
溶解媒体が下部７６から上部７８へ戻るのを許容
することは、悪影響を受ける圧送作用ないし再循
環作用を生じることが認められる。「かなりな量」
とは、インペラと下部７６の壁部分８０との間の
嵌合部を通つてまたはまわりで不可避に漏出し得
るよりも多い量を意味する。インペラは、開放し
たベイに単に設置されゝば、循環機構としてより
もむしろ混合機として作用することが認められ
る。

側壁８０における下部ハウジングは、溶融する
溶解媒体を圧送する様にインペラ７３に嵌合して
協働する如くほゞ円形でもよい。しかしながら、
側壁８０は、上部へ漏出する溶融金属の量を最小
限にする様にその中に設置されるインペラ７３と
協働する如く成形される円形以外の開口部を与え
る様に成形されてもよい。

第４図では、インペラ７３は、軸８２に支持さ
れることが認められる。更に、インペラ７３は、
側壁８０との間を漏出し得る溶融する溶解媒体の
量を阻止または最小限にする如く少くとも側壁８
０における下部ハウジング７６とインペラの上部
との間に設けられる公差を伴い下部７６内に装着
されることが認められる。従つて、運転の際、イ
ンペラ７３と、再循環する溶解媒体とは、ベイ３
６内の溶解媒体を連続的に減らして補充し、この
減らす比率は、溶解媒体および屑が該ベイに追加
される比率に相応する。

インペラと、この作用に好適であるのが判明し
た下部７６内のインペラの位置とは、第４図、第
５図、第６図に示される。更に、第４図では、溶
解媒体は、開口部８６を介してベイ３６に導かれ
ることが認められ、開口部８６は、本発明の目的
のため、溶解媒体のレベル８４の下方ではあるが
インペラ７３より上に設置されてもよい。その
上、インペラ７３から半径方向へ材料を排出する
目的のため、チヤンネルまたは開口部８８は、例
えば第４図に示す如く下部７６に設けられねばな
らない。

第４図、第６図により、インペラ７３は、上部
の平坦な円形リング部材９０と、平坦な円形円板
部材９２とを有することが認められる。ブレード
９４は、リング部材９０と円板部材９２との間で
中心ハブ９６からほゞ半径方向へ延びる。ハブ９
６は、インペラを軸８２に結合ないし装着する装
置を提供する。インペラ７３に結合される軸によ
り、リング部材９０は、ブレード９４を有する開
口部９８を提供ないし限定し、溶融金属ないし溶
解媒体は、開口部９８を介して吸引された後、開
口部８８へ半径方向へ排出される。

ハウジングの上部へ再循環し得る溶解媒体の量
の制限する如く上部リング部材９０が側壁８０と
協働するのを可能にする装置は、部材９０に付加
されてもよいことが認められる。即ち、例えばリ
ング部材９０が側壁８０に重なるとき、側壁の重
なりは、円形でもよく、ハウジング内の溶融材料
の再循環を許容しない或るその他の形状でもよい
ことが認められる。

本発明の好ましい側面では、ベイ３６の壁８７
は、溶融する溶解媒体のインペラ７３を通る流れ
を容易にする如く第５図に示す様な形状を有して
もよい。即ち、ベイ３６は、上部に進入して下部
を去る溶融金属に螺旋形の流れパターンを与える
様に構成される。従つて、第５図では、溶融金属
は、側部１０１，１０２を有するチヤンネル１０
０に沿つて上部に進入する。インペラ７３は、下
部７６に設置され、円形壁部分８０内に置かれる
ことが認められる。壁１０１は、胴部１０２に出
会うまで縮小していく半径を有するものと述べて
もよい円形パターンにおいて連続する。この形状
は、溶融する溶解媒体をインペラを介して方向づ
ける有効さにおいて有用である。溶解媒体がイン
ペラを通過するとき、側部１０５，１０６を有す
る出口１０４へ開口するチヤンネルないし導管が
使用され、該側部１０６がほゞ円形で、側部１０
５にほゞ平行になるまで増大する直径を有する円
として述べ得ることは、好ましい。

運転の際、この装置は、100rpmから140rpmに
おい溶融金属ないし溶融媒体を453.6トン／時
（100万lb／時）まで圧送可能である。この圧送の
比率は、約50.8cm（20″）の直径と、高さが約
15.24cm（6″）のブレードとを有するインペラに
よつて達成可能である。リング部材９０のバンド
は、巾が約12.7cm（5″）でもよい。

この装置では、ベイ３６の構造材料は、溶融ア
ルミニウムまたは溶融塩による浸食ないし腐食に
好適に抵抗性の任意の材料でもよい。該材料は、
炭化硅素または溶融アルミニウムに通常使用され
る任意のその他の耐火物質を含む。インペラに関
しては、寸法が、溶融金属を圧送するのに通常使
用される例えばシールなし等のポンプに比較した
とき、比較的不正確でもよいため、インペラおよ
び軸は、鋳造されてもよい。この代りに、構造材
料が黒鉛であれば、インペラ組立体は、機械加工
可能である。好ましくは、インペラ７３は、硼硅
酸亜鉛のフリツトを有する耐火材料から製作され
る。特に好適な硼硅酸亜鉛のフリツトは、米国特
許第4088502号に記載され、参考のためにこゝに
記載する。

本発明は、好適実施例について説明されたが、
本特許請求の範囲は、本発明の精神に属するその
他の実施例をも包含する如く意図される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の循環装置の図式的な全体平面
図、第２図は循環式溶解装置の高温チヤンバおよ
び低温チヤンバの平面図、第３図は本発明の圧
送、屑装入ベイの垂直断面図、第４図は溶融金属
の入口および出口のチヤンネルを示す圧送用ベイ
の垂直断面図、第５図は本発明の圧送用ベイの上
部平面図、第６図は第４図のインペラの斜視図を
示す。 ３２……加熱用ベイ、３６……圧送、屑装入ベ
イ、５０……高温チヤンバ、５４……ポンプベ
イ、６０……低温チヤンバ、７２……金属屑、７
３……インペラ、７４……溶解媒体、７６……下
部、７８……上部、８０……円形壁部分、８２…
…軸、８７……壁、９０……円形リング部材、９
２……円板部材、９４……ブレード、９６……中
心ハブ、９８……開口部、１０６……ほゞ円形の
側部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 上部と下部とを有するハウジング内に溶
   融する溶解媒体の物体を供給し、 (b) 該ハウジングに金属屑の供給を加え、 (c) 該ハウジングの上部に溶融する溶解媒体の供
   給を導き、 (d) 前記下部に設置されるインペラの作用によつ
   て該ハウジング内に下方へ金属屑および溶融す
   る溶解媒体を取入れることで金属屑の溶解を開
   始する手順を備え、該インペラが、その中心に
   円形開口部を有する平坦な部材と、該部材から
   ほゞ円形の円板部材まで延びるブレードとを備
   え、前記屑および溶解媒体が、該部材の開口部
   に軸方向へ進入して、該ブレードの使用によつ
   て半径方向へそれから推進され、少くとも該部
   材が前記インペラを介し前記上部から該屑およ
   び溶解媒体を移動すると共に、該上部への前記
   ハウジング内の溶融する溶解媒体の再循環を殆
   んど防止する様に前記下部と協働する如く、該
   インペラが、該下部に設置されることを特徴と
   する溶融する溶解媒体に金属屑を溶解する方
   法。 ２ 前記金属屑が、アルミニウムまたはアルミニ
   ウム合金であることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記溶解媒体が、溶融塩および溶解金属から
   選択されることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記溶解媒体が、溶融アルミニウムを含むこ
   とを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 前記下部が、ほゞ円筒形の壁部分を有するこ
   とを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 前記インペラが、その中心に開口部を有する
   平坦なリング部材と、該リング部材からほゞ円形
   の円板部材まで延びるブレードとを備え、前記屑
   および溶解媒体が、該リング部材の開口部を軸方
   向へ進入し、該ブレードの使用によつて半径方向
   へそれから推進され、少くとも該リング部材が前
   記上部から前記インペラを介して該屑および溶解
   媒体を移動すると共に、該上部への前記ハウジン
   グ内の溶融する溶解媒体の再循環を殆んど防止す
   る様に円筒形壁部分と協働する如く、該インペラ
   が、該壁部分内に設置されることを特徴とする 特許請求の範囲第４項または第５項に記載の方
   法。 ７ 少くとも加熱用ベイと、圧送用ベイとを有す
   る再循環装置とにおいて屑を溶解し、 (a) 上部と下部とを有する該圧送用ベイのハウジ
   ングに溶融する溶解媒体の物体を供給し、該上
   部および下部の両者が、ほゞ円筒形の壁部分を
   有し、 (b) 前記ハウジングに対しほゞ切線の方向へ該上
   部内に溶融する溶解媒体を流し、 (c) 前記下部に位置する前記インペラの作用によ
   つて該ハウジング内に下方へ溶融する溶解媒体
   を取入れ、該インペラが、その中心に開口部を
   有る平坦なリング部材と、該リング部材から
   ほゞ円形の円板部材まで延びるブレードとを備
   え、該溶解媒体が、該リング部材の開口部に軸
   方向へ進入し、該ブレードの使用によつて半径
   方向へそれから推進され、 (d) ほゞ螺旋状の流れパターンが前記ハウジング
   を介して設定される如く前記インペラを出た後
   に前記下部から離れる様に溶解媒体を流し、少
   くとも前記リング部材が該インペラを介し前記
   上部から溶解媒体を移動すると共に、該上部へ
   の該ハウジング内の溶融する溶解媒体の再循環
   を殆んど防止するように該下部の壁部分と協働
   する如く、該インペラが、該下部に設置される
   手順を備えることを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 再循環装置において金属屑を溶解し、 (a) 加熱用ベイと、上部と下部とを有する圧送用
   ベイと、屑装入用ベイとを設け、 (b) 供給屑の溶解を開始する如く該装入用ベイに
   供給する様に屑を装入し、 (c) 前記加熱用ベイから前記圧送用ベイを介して
   該屑装入用ベイへ、更に該加熱用ベイに戻る如
   く溶融する溶解媒体を循環し、該溶融する溶解
   媒体が、該圧送用ベイの下部に位置するインペ
   ラの作用で再循環され、該インペラが、その中
   心に開口部を有する平坦なリング部材と、該リ
   ング部材から中心ハブを有するほゞ円形の円板
   部材まで延びかつ該ハブからほゞ半径方向へ延
   びるブレードとを備え、前記溶解媒体が、該リ
   ング部材の開口部に軸方向に進入し、該ブレー
   ドの使用によつて半径方向へそれから推進さ
   れ、少くとも該リング部材が溶解媒体を前記上
   部から前記インペラを介して移動すると共に、
   前記ハウジング内の溶融する溶解媒体の該上部
   への再循環を殆んど防止する様に前記円筒形壁
   部分と協働する如く、該インペラが、該壁部分
   内に設置され、該リング部材を貫通して延びる
   軸に前記ハブにおいて固定される手順を備える
   ことを特徴とする 特許請求の範囲第１項に記載の方法。