JPS60240984A - 金属材料溶解炉における材料装入装置 - 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】 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６才
、「Ａｌ−ある」、第２７〜３２頁（１９８２年３月号
）、ｒＭＯＤＥＲＮＭＥ　Ｔ　Ａ　Ｌ　Ｓ　Ｊ　、　Ｖ
ｏｌ、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、金属熔解材
料が投入せしめられるようになっており、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
による加熱によっ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っている
。

しかしながら、このような溶解炉において、熔解せしめ
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ック材料等が用いられる場合にあっ
ては、そのような金属溶解材料と炉内壁との間に隙間が
生し易く、そしてそのような隙間を通って高温の排ガス
が炉の上方に吹き抜ける、所謂ショートパス現象が生じ
、これによっ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熔は始め、炉内壁と材料との間の隙
間が大きくなって、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、熔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、所定の熔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、これによって、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ったのである。

而して、このような横煙道方式の溶解炉においては、そ
の溶解室にて熔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熔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
料の熔解量よりも多くの材料が装入された場合には、熔
解室が金属材料で詰まり、棚吊り等の現象を惹起する問
題かあ子蜘らであり、また熔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っては、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
れたものであって、その目的とするところは、熔解室か
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セ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
、正確な材料熔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バーナによって直接に溶解せしめる
ようにした熔解室と、該熔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熔解材料を、
前記溶解室から場かれる排ガスによって所定の温度に予
熱せしめるようにした溶解炉において、（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
むブツシャと、（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手段と、（ｄ）かかる重量測定
手段からの信号を受けて、設定された前記熔解室の単位
時間当たりの熔解量から、次の金属熔解材料の前記予熱
煙道へのチャージ・タイミングをめ、前記ブツシャの押
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、昇降可能にチャージ扉１０が設げ
られており、図示しないシリンダによる該チャージ扉１
０の昇降作動によって、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っている。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
れるようになっている。

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
されたシャフト部１４を有している。そして、このシャ
フト部１４の下部には、落下せしめられた金属地金１６
の積層ブロック材料１８を熔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ック材料１８を構成
する金属地金１６に接触せしめられるようになっている
。

なお、保持室８には、前記溶解室６にて熔解して得られ
た金属溶湯２０が導かれて、収容、保持されるようにな
っており、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ック材料１８を、該予熱煙道
４内にその入口部から押し込むブツシャ２６とを有して
いる。

なお、このブツシャ２６は、シリンダ２８と、ピストン
ロンド３０と、その先端に固定された押板３２とを有し
、この押板３２の前進によって、装入台車２４上の積層
ブロック材料１８を押し動かし、予熱煙道４内に滑り込
まセ得るようになっている。

また、かかる装入台車２４を予熱煙道４の入口部に向か
っ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３０ 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ック材料
１８の重量を計測し得るようになっている。

さらに、このようにしてロードセル３６にて計測された
積層ブロック材料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っていると共に、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っている。

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；熔解能力〕から、次の積層ブロック材料（金属熔
解材料〉　１８の前記予熱煙道４内へのチャージ・タイ
ミングをめ、これに基づいて、前記ブツシャ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、以て前記ブツシャ
２６による積層ブロック材料１８の押込み作動を制御し
得るようになっている。

従って、このような材料装入機構にあっては、まず、予
熱煙３Ｍ４内に装入されるべく装入台車２４上に載置せ
しめられた積層ブロック材料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Ｗ４０に入力されると、該制御装置４０では、かか
る装入台車２４上の積層ブロック材料１８の重量と設定
された熔解室６の熔解量（溶解能力）により、該積層ブ
ロック材料１８に対する溶解時間が決定され、そしてこ
の熔解時間が、次に装入せしめられる積層ブロック社訓
１８のチャージ（装入）・タイミングとされるのである
。そして、これによって積層ブロック材料１８の重量（
ｈ）に応じた一定の熔解能力（Ｋｇ／１ｌｒ）に対応す
るチャージ・タイミングが１ つ（られることとなるのである。

チャージ・タイミング〔■ｒ〕 一重量（Ｋｇ）÷溶解能力（Ｋｇ／１ｌｒ）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、かかる熔解室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にてめられたチャージ・タイミング
に従って、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、
前記ブツシャ２６が作動せしめられて、所定の装入時期
に、装入台車２４上の積層ブロック材料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からの排ガス温度信号は、溶解炉２内において、
何等かの理由で熔解作業が遅れた場合におけるインター
ロックとなるものであって、かかる排ガス温度は、熔解
室６内での材料の溶解３ ２ に従って上昇するものであるところから、かかる排ガス
温度の上昇をチェックし、排ガス温度が成る設定値、例
えば２５０〜３００℃以上となった場合において、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っているのである。

さらに、湯面検知センサ４４による溶湯レベル信号の入
力によって、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が満杯となった場合に
おいて、その信号を材料装入の動作インターロックに入
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
ック材料１８の各々の重量を計量することによって、設
定された溶解能力（溶解Ｎ）に応じて個々の積層ブロッ
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４ ブロック材料１８の重量に依存することなく、略一定の
熔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ったのである。

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
に炉内の熔解室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ったのである。

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
ての積層ブロック材料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って構成されて
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ック材料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（、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、所謂ビッグ（ｐｉ
ｇ　）等と称されるものであって、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
ね構造にあっても、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
従って、装入台車２４上に載置されて、ブツシャ２２に
て溶解炉２の予熱煙道４内に装入せしめられる金属熔解
材料としては、所定の形状を有するものであれば、如何
なるものであってもよいが、本発明が特にアルミニウム
若しくはその合金からなるビッグの熔解のために開発さ
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内を予熱されつつ移動せしめられた後、熔解室
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、本発明の詳細な説明して
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って、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。

７ １ｊ 例えば、本発明は、例示の如き予熱煙道４の前方端に垂
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
をバーナ加熱によって熔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ック材料１８を基
準にして、次に装入せしめられる積層ブロック材料１８
の装入タイミングがめられているが、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
ブロック材料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
される材料によって押動されて、溶解室６内に投入せし
められるようにはなっていない。

このため、溶解室６内に投入せしめられる積層８ ブロック材料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ック材料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
層ブロック材料１８は、最終的には（３回目の装入操作
にて）熔解室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ック材料１８を平均した
場合において、前述のような熔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上の積層ブロック材料１８の重量を
順次記憶しておき、これによって予熱煙道４の前方端部
に至り、熔解室６内に落下せしめられる積層ブロック材
料１８の重量をめることにより、次に予熱されるべき積
層ブロック材料１Ｂ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、これによっ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　０ 料装入タイミングを、重量測定手段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っ
て制御装置にて順次に決定するようにしたものであって
、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ッ
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ック材料を構成
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：チャージ扉　１２：排出口 １４：シャフト部　１６：金属地金 １８；積層ブロック材料 ２０：金属溶湯　２２：材料装入装置 ２４：装入台車　２６：プッシャ ２８ニジリンダ　３０：ピストンロソド３２：押板　３
４ニガイドレール 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 出願人　住友軽金属工業株式会社 同　品川ファーネス株式会社 １ ０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の金属熔解材料をバーナによって直接に溶解
   せしめるようにした溶解室と、該溶解室がらの高温の排
   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熔解
   材料を、前記溶解室から導かれる排ガスによって所定の
   温度に予熱せしめるようにした溶解炉において、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ブツシャと、 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
   定手段と、 かかる重量測定手段からの信号を受けて、設定された前
   記熔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ャージ・タイミングをめ、前
   記ブツシャ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. （２）前記制御装置が、前記重量測定手段の信号と共に
   、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、前記ブツシャの押込み作動
   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. （３）前記重量測定手段が、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. （４）前記溶解室が、前記予熱煙道の前方端部の床面に
   開口し、且つ垂直方向下方に延びており、該熔解室内に
   、前記予熱煙道内を移動せしめられた積層ブロック材料
   が投入せしめられるように構成されている特許請求の範
   囲第１項乃至第３項の何れかに記載の材料装入装置。
5. （５）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
   ブロック材料である特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   何れかに記載の材料装入装置。