JPH0473074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は予熱塔を有する溶解炉についてであ
り、溶解炉に付設された予熱塔内に複数段の保持
棚が設けられ、溶解炉の保持室内の溶湯を加熱す
るためのバーナーの排ガスが予熱塔を通過し、そ
の間に保持棚上の溶解材料が予熱されるようにな
つた溶解炉に関する。

［従来の技術］ アルミダイカスト工場などで使用される溶解炉
では、溶湯の加熱、材料の溶解を行なうためにバ
ーナーの燃焼ガスが用いられ、その排ガスは相当
な高温であるため、その排ガスを溶解材の予熱に
利用することが知られている。

その一例は特公昭58−30520号「予熱塔を有す
る溶解炉」であり、これは溶解炉に付設された予
熱塔内の排ガスの流れを整えるようにし、排ガス
の利用を有効にしたものである。この予熱塔には
複数段のフオーク状保持棚が配設され、その下方
には支持梁が水平に出入自在に配置され、さらに
予熱塔の底部のドライハース上には保持台が形成
されている。

保持棚の左右の一対の棚は予熱塔は両側から内
部に挿入され、駆動手段により水平方向に出入移
動し、フオーク状部の先端が当接離開することに
より開閉する構成になつており、最上段に供給さ
れた溶解用の返送材を順次下方の保持棚へ落下移
動させて各保持棚に材料を載置するようになつて
いる。

各保持棚に材料が載置され、支持梁には予熱用
インゴツトが載置され、その下方のドライハース
の保持台上には溶解用のインゴツトおよび返送材
が載置された状態でバーナーが点火される。

バーナーの燃焼ガスは本体の保持室内の溶湯を
加熱した後にドライハース上のインゴツトを加熱
溶解し、その排ガスは予熱塔内を上昇することに
なり、その際下方から順に支持梁上のインゴツ
ト、保持棚上の返送材を加熱することにより予熱
を行う。

操業中は溶湯を700〜750℃に保持する必要があ
り、バーナーよりの燃焼ガスは約1200℃の高温に
調整され、溶湯表面に吹きつけられた後の排ガス
は、まずドライハース上のインゴツトを加熱溶解
することにより降温して約900℃となり、次に支
持梁上のインゴツトの予熱に用いられ約800℃と
なり、さらに数段の保持棚を通過する間に返送材
の予熱に用いられて降温し、最終的に約200℃ま
で下り、そのまま大気中に放出される。

以上のような温度状態を維持するためには、予
熱塔底部や上部の適当な個所で温度を測定し、バ
ーナーの燃焼制御を行う。

ところで、前記の溶解炉の予熱塔の底部におけ
るインゴツトの装入について述べると、これは溶
解材料としてインゴツトを多用する場合に必要で
あるが、工場において返送材が多量に出る場合は
インゴツトの使用が少なくなり、支持梁上でイン
ゴツトを予熱する必要がなくなる。

そうなると少量のインゴツトは返送材とともに
保持棚に装入するようにし、それにともない支持
梁を除去し、ドライハース上にインゴツトを載置
することも止めることになる。

その結果、複数の保持棚全体を下方に下げ、最
下段の保持棚がドライハースの直上にあることに
なり、以前の支持梁があつた場所に最下段の保持
棚が位置することになり、その場所の温度は前記
のように操業中は約900℃の高温である。

［発明が解決しようとする問題点］ 保持棚は通常鉄製であり、前記のように約900
℃の高温中で衝撃を与えると変形しやすい。予熱
塔内で溶解材料は上方の保持棚から順次保持棚を
開閉しながら下方の保持棚へ移動させられるので
あり、溶解材中のインゴツトのような塊状のもの
が落下する際には保持棚に相当の衝撃を与えるこ
とになる。そして最下段の保持棚は、最も高温の
排ガスに接触しているので衝撃による影響が大で
あり、早期に変形してしまい、修理あるいは交換
をしなければならなくなる。

これを防ぐ方法の一つは、最下段の保持棚に接
触する排ガスの温度をなるべく低温にすることで
あるり、保持棚の材質から考えると600℃以下に
する必要がある。

しかしながら、排ガスは材料の予熱に利用され
ているのであるから、900℃の排ガスをそのまま
600℃に下げてしまうと、予熱の点で不都合とな
る。600℃の排ガスによる予熱では900℃に比べて
不充分であり、予熱された後の溶解に時間がかか
り操業が低下してしまう。したがつてこれに対す
る解決を考えねばならない。

排ガスの温度を下げても材料の予熱結果温度
（予熱のために材料が加熱された結果の温度）を
高くするには、600℃の排ガスの保有する熱容量
を大きくすることであり、そのためには流量を増
大すればよい。

高温の気体の流れがある場合に、それにその温
度以下の気体を連続して供給混入すると、高温か
ら温度が下がると同時に流量は増大する。混入す
る気体の温度が０℃であると混入量に応じて温度
が下がり流量が増えるが熱容量には変化がない。
混入する気体が温度を有する場合（高温ガスの温
度以下）は温度が下がるとともに流量は増え、そ
れにともない熱容量も増える。

例えば常温（900℃に対しては０℃とみなして
よい。）の気体を900℃の排ガスに混入して600℃
にする場合についてみると、混入する気体の量は
排ガスの約1/2となり、混合後の600℃になつたガ
スの流量はもとの1.5倍となり、熱容量の増加は
ないものとみなしてよい。

この600℃のガスの流れによつて保持棚上の材
料を予熱した場合は、熱容量に変化はないが温度
が900℃から600℃に下がつているために材料の予
熱結果温度は低下してしまう。

予熱結果温度を上げるためには600℃の排ガス
の熱容量を増大すればよく、そのために例えば
100℃の気体を混入して600℃にする場合について
みるのに、その場合に混入量は900℃の流れの3/5
であり、流量は1.6倍となる。したがつて、常温
の気体の場合に比べると、熱容量が増えたのに応
じて予熱結果温度上がるが、伝熱係数の関係から
温度はわずかである。

100℃の気体を用いるには外部で加熱するわけ
であるが、その熱エネルギーがすべて予熱に利用
される結果とはならず、その一部は増量された排
ガスに含まれたまま放出されてしまう。

したがつて、600℃の排ガスの熱容量を増すた
めに混入する気体の温度を100℃以上の高温にし、
600℃に近づけることは熱の有効利用からみると
得策とはいえない。それだけではなく、600℃の
排ガスの流量を増大することは流通抵抗が大きく
なることでもあり、その結果炉内圧の上昇により
バーナーの燃焼に悪影響を与えることになる。

以上は混入気体の熱的関係について検討してみ
た。

ところで気体として最も利用しやすいのは空気
であるが、空気中には酸素が存在するため、例え
ば常温の空気を混入して600℃の排ガスとした場
合、約10％の酸素含有となり不適当である。高温
の酸素含有ガスは保持棚の酸化を促進し、保持棚
の表面が酸化しはがれて次第にやせ細り、強度を
低下させてしまう。したがつて、混入気体として
空気の使用は好ましくない。

ところで、予熱塔内で保持棚を通過した排ガス
は約200℃の温度であり、この排ガスが有する熱
量は大気中に放出廃棄されている。

大気中に放棄されている排ガスの熱量を利用し
て常温の気体を加熱し、その気体を900℃中の排
ガス中に混入すれば廃熱の利用となるはずである
が、200℃の排ガスで熱交換した結果の気体の温
度と量によつて900℃の排ガスを600℃に下げるこ
とは可能であるが、900℃の時の予熱結果温度に
は達しない。

ここで溶解炉のバーナーについて検討すると、
溶湯の加熱、材料の溶解の際に酸化によるメタル
ロスを防ぐために、バーナーに対してその燃焼ガ
スが無酸素状態に近くなるように燃焼の調節が行
われている。そうすると、予熱を行つた後の排ガ
スは常温より高温度であり、かつ酸素含有の少な
い気体であるにも拘らず、従来はそのまま廃棄さ
れていたわけである。この排ガスは900℃の排ガ
スを600℃に下げるのにそのまま利用できるもの
である。

本発明は予熱後の無酸素の排ガスが有する熱量
を利用して、保持棚の下方の空間の排ガスの温度
を下げるとともに保持棚上の材料の予熱結果温度
を900℃の高温ガスで予熱した時に近いものにし
ようとするものである。

［問題を解決するための手段］ そのために、本発明では溶解炉に付設された予
熱塔上部すなわち複数段の保持棚の最上段の上方
の空間に開口する吸引管を配置し、吸引管に連結
された送風機の送出管を保持棚の下方の空間に開
口させ、保持棚の最上段を通過した排ガスの一部
を保持棚の最下段の外方の空間に導入してその場
所における排ガスの温度を下げるようにし、送出
管にはダンパーを配置し、温度調節のためにダン
パーを開閉させるようにした。

［作用］ 保持棚の上方に出た排ガスは約200℃となつて
おり、それが吸引管、送風機、送出管を経て保持
棚の下方の空間に吹き込まれ、その空間において
900℃の高温排ガスと200℃の低温排ガスが混合さ
れ、200℃の低温排ガスの量が高温排ガスの約3/4
（0.75倍）であると、混合ガスは無酸素の約600℃
のものとなる。

約600℃の混合ガスは1.75倍に増加した流量と
なり、その温度と流量の積に等しい熱容量で保持
棚を通過しながら予熱を行い、保持棚を通過した
後は約200℃となり、その一部は混合用として送
風機により循環させられる。また残部は排ガスと
して排気筒から放出される。その結果保持棚の最
下段は常に約600℃の排ガスの流れの中に存在す
る。

［実施例］ 図面において、１は溶解炉本体、２はその側壁
に設置されたバーナー、３は本体１の端部に立設
された予熱塔であり、予熱塔３の底部は炉本体１
側に下向きに傾斜してドライハース９を形成し、
それは炉本体１の内部に開口連通している。

５は４段のフオーク状保持棚であり、その先端
部は予熱塔の両側壁の開口部より内方に挿入さ
れ、一対の保持棚５の先端部は内部において当接
している。各対の保持棚５の両側には、水平に出
入移動させるための駆動用空気圧シリンダー４が
付設されている。保持棚５の最下段は予熱塔３の
下方の炉本体１の天井壁よりやや上部に位置し、
その下方とドライハース９との間に空間が残され
ている。

予熱塔３の先端部には排気筒６が連設され、そ
の内部には開閉ダンパー７が配置され、予熱塔３
の上端近くには、材料投入口８が設けられてい
る。

送風機１１の吸引側に連結された吸引管１０の
端部は排気筒６の内部にはダンパー７の下流の位
置で開口連通している。送風機１１の排出側に連
結された送出管１６は途中に流量調節ダンパー１
５を有し、その端部は予熱塔３の下端部で両側壁
から内部に貫入し、先端部のノズル１７，１７は
保持棚５の最下段の下方に開口している。送出管
１６のダンパー１５と送風機１１との間から分岐
した排気管１４の他端は排気筒６の端部近くでダ
ンパー７の上流に連通開口し、排気管１４の途中
にはダンパー１３が配置されている。

４段の保持棚５にインゴツトおよび返送材を供
給載置する操作は前記の特公昭58−30520号公報
と同様であり、材料投入口８から最上段の保持棚
５に供給された材料は各段の保持棚の開によつ
て、順次下方に移動させられ、最終的にドライハ
ース９上に供給され、ついで保持棚５の全てが閉
の状態で最上段に供給された材料は同様にして最
下段の保持棚５上に載置され、同様にして各段の
保持棚５上に材料が載置される。

その状態でバーナー２が点火され、その無酸素
に近い燃焼ガスは溶湯を加熱した後にドライハー
ス９上の材料を加熱し、その後の排ガスは保持棚
５を通過しながら、各段の保持棚５上の材料を加
熱して予熱し、その過程で降温して排気筒６から
大気中に放出する。

バーナー２の燃焼が開始されて暫らくの間は燃
焼ガスは炉を温めることになり、低温の燃焼ガス
が予熱塔３を経て外部に放出される。

その間は排気筒６のダンパー７は全開にされ、
送風機１１は停止したままである。

炉内温度が次第に高くなり、燃焼ガスの流量が
増大すると送風機１１の作動が開始され、ダンパ
ー１３は開となりダンパー７は閉とされ、また送
出管１６のダンパー１５も閉のままである。

その状態が続いている間に予熱塔３に達する燃
焼ガスの温度が少しづつ上昇し、それが予熱塔３
内の保持棚５を通過して材料の予熱を行い、保持
棚５上に出るが、その温度は予熱をしたために降
温して低温である。

保持棚５の最下段に達する燃焼ガスの温度が
600℃になると、送出管１６のダンパー１５が開
く方に動かされ、保持棚５の上方の低温の燃焼ガ
スの一部が送風機１１により吸引され、ダンパー
１５を経て送出管の先端のノズル１７，１７から
吹き出され、600℃の燃焼ガスに混合されて混合
ガスの温度が600℃から降下する。

ダンパー１５の開きが大きくなると、低温の燃
焼ガスの吹き出し量が増えて混合ガスの温度がさ
らに降下し、それが550℃になるとダンパー１５
が閉じる方向に動かされ、低温の燃焼ガスの吹き
出し量が減少し、混合ガスの温度は上昇に転じ
る。混合ガスの温度が600℃を越すとダンパー１
５が開く方に動かされ、このようにしてダンパー
１５が混合ガスの温度に応動して開閉し、混合ガ
スは約600℃に維持される。

この間に燃焼ガスの温度がさらに上がり、ドラ
イハース９上を通過した後の燃焼ガスの温度が約
900℃になると定常状態となり、その燃焼ガスに
ノズル１７，１７から低温排ガスが吹き込まれて
混合され、混合ガスの温度が約600℃にされその
状態が維持され。この状態では保持棚５上の材料
を通過して予熱を行つた後の排ガスの温度は約
200℃であり、この低温ガスと900℃の高温ガスが
混合されて600℃となるには、低温ガスの量は高
温ガスの量の3/4（0.75）である。

したがつて、保持棚５の最下段の下方に到着し
た900℃の燃焼ガスは600℃に温度が下がつた混合
ガスとなり、その流量は1.75倍に増大する。温度
が600℃で流量が増大した結果の熱容量を有する
混合ガスが保持棚５を通過して予熱を行い、保持
棚５を出た時点では約200℃の排ガスとなり、そ
の流量の中の一部が送風機１１によつて保持棚５
の下方に吹き込まれる。吹き込まれる量は前記の
ように900℃の高温ガスの0.75倍であり、この量
のガスが循環していることになる。

［効果］ 以上のとおりであり、予熱に使用され、酸素を
ほとんど含まない低温排ガスを保持棚の上方から
送風機により吸引して、保持棚の下方の空間に吹
き出させ、高温排ガスに混合させるので、混合排
ガスの温度が約600℃が下がり、その混合排ガス
に接触する最下段の保持棚は酸化されることが非
常に少くなり、長時間の使用に堪えることにな
る。また予熱に利用される混合排ガスの温度が低
下するが、その流量が増大する結果、保持棚上の
材料の予熱結果温度の低下が防止されて溶解が円
滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す縦断面図である。 １は溶解炉本体、３は予熱塔、５は保持棚、１
０は吸引管、１１は送風機、１５はダンパー、１
６は送出管、１７はノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶解炉本体に付設された予熱塔内に複数段の
   保持棚が配置され、その保持棚の最上段の上方の
   空間に開口する吸引管を送風機の吸引側に連結
   し、送風機の排出側に連結された送出管の端部を
   複数段の保持棚の最下段の下方の空間に開口さ
   せ、送出管には前記の空間の温度に連動するダン
   パーが配置されたところの予熱塔を有する溶解
   炉。