JPS617061A - 金属材料の溶解・鋳造システム - 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、金属材料の溶解・鋳造システムに係り、特に
金属地金及びスクラップを含む所定の金属材料を溶解し
て金属溶湯と為し、これを鋳造装置に供給して、所望の
鋳造を行なうようにしたシステムに関するものである。

従来から、圧延、押出し等の各種の加工に供される、ア
ルミニウム若しくはその合金などの金属鋳塊を得るため
に、溶解材料として金属地金の他に、回転屑等のスクラ
ップ、更には中間合金などを溶解炉に一括して装入して
、それらを溶解せし゛めた後、得られた金属溶湯を所定
の鋳造装置に導き、所望の鋳造を行なっている。このた
め、かかる溶解炉に対する溶解材料（金属材料）の装入
に時間と工数がかかっており、特に大型の溶解炉であっ
て、溶解されるべき金属材料を横方向から装入するサイ
ドチャージ方式のものにおいて、典型的に認められてい
る。また、このような溶解炉にあっては、溶解速度を上
げると酸化ロスを促進するため、その溶解温度を抑制し
ており、これによって溶解時間が長くなるという問題が
内在している。

そして、このような事情により、金属材料を溶解せしめ
る溶解炉と、そのような溶解炉で形成された金属溶湯を
収容、保持し、必要な時期に鋳造装置に対して該金属溶
湯を供給する保持炉とを備えた大型複式炉においては、
溶解サイクルが保持炉サイクルに比べて長く、アンバラ
ンスとなり、設備効率が悪い等という問題があった。ま
た、そのような炉にあっては、装入〜溶解がハツチ式の
ために、熱効率が悪く、材料を予め溶解炉の燃焼排ガス
で予熱することが、作業上困難でもあったのである。

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、金属地金
及びスクラップ等を含む所定の金属材料、特にアルミニ
ウム若しくはその合金材料を燃焼式の溶解炉にて溶解せ
しめて鋳造するに当、たり、かかる金属材料の装入時間
の短縮やその作業の省力化を図り、また総合的な熱効率
の向上を達成すると共に、溶解サイクルを短縮せしめて
、保持炉サイクルにマツチングさせて、生産能力の向上
を図り・得るようにした金属材料の溶解・鋳造システム
を提供することにある。

そして、このような目的を達成するために、本発明にあ
っては、前述した如き金属地金及びスクランプを含む所
定の金属材料を溶解して金属溶湯と為し、これを鋳造装
置に供給して所望の鋳造を行なうようにした溶解・鋳造
システムにおいて、（ａ）前記金属地金の所定割合のも
のを筒状の溶解室内に投入して、かかる溶解室の下部に
設けられた燃焼加熱装置による加熱によって、該金属地
金を連続的に漸次溶解せしめるようにした竪型溶解手段
と、（ｂ）該竪型溶解手段の溶解室下部から取り出され
る、前記金属地金を溶解して得られる金属溶湯を収容、
保持する第一の保持手段と、（Ｃ）該第一の保持手段に
保持された金属溶湯の所定量の供給を受ける一方、前記
竪型溶解手段にて溶解される金属地金分取外の残余の金
属材料の溶解を行なう主溶解手段と、（ｄ）該主溶解手
段に接続され、それから導かれる金属溶湯を収容し、貯
溜する第二の保持手段と、（ｅ）該第二の保持手段から
導かれる金属溶湯を受けて、それより所定の金属鋳塊を
鋳造する鋳造装置とを、含むように構成したのである。

このように、本発明にあっては、溶解されるべき金属材
料を構成する地金の所定割合を別途に連続、集中的に予
熱、溶解せしめる一方、それ以外の材料は、従来通り、
主溶解手段にて一括装入して溶解せしめられるように為
したものであって、この地金集中溶解手段の付設によっ
て、当該部分における金属材料の投入が自動化でき、ま
た溶解時の燃焼排ガスにより予熱が自動的に行なわれ得
て、連続して溶解することができることとなったのであ
り、更には必要に応じて、得られた金属溶湯を主溶解手
段へ所定量、必要時期に送湯することができることとな
り、以て溶解炉全体として、装入時間の短縮とその作業
の省力化、予熱及び連続溶解による総合的な熱効率の向
上、また溶解サイクルを短縮せしめて、保持炉サイクル
とのマツチングを行ない、生産能力の向上が図れる等の
優れた効果を奏し得たのである。

）　以下、図面を参照しつつ、本発明を更に具体的に明
らかにすることとする。

まず、第１図は、本発明に従う一つの系統図を示すもの
であって、そこにおいて、２は連続溶解装置であって、
竪型溶解手段としての筒状の溶解室４と、この溶解室４
の下部に連接された第一の保持手段としての保持室６と
、該溶解室４の上部に設けられた水平方向の予熱煙道８
とを有している。また、１０はバーナ等の燃焼加熱装置
を備えた主溶解手段としての主溶解炉であり、前記連続
溶解装Ｗ２にて溶解して得られる金属／８湯が、送湯樋
１２を通じて導き入れられるようになっており、更にこ
の金属溶湯に加えて、前記」、溶解炉１０にて溶解して
得られる金属溶湯が、送湯樋１４を通じて、第二の保持
手段としての保持炉１６に導かれ、そこで脱ガス、除滓
等の従来と同様な処理が施された後、鋳込み樋１８を通
して連続鋳造装置２０に供給されて、常法に従って、目
的とする鋳塊２２が連続的に形成せしめられ得るように
なっている。

ところで、このような溶解・鋳造操作において、溶解せ
しめられる金属材料の内訳は、平均的にみて、一般に金
属地金：４０〜７０％、中間合金二〇〜１０％、回転屑
：３０〜５０％、その他二〇〜１０％であるところから
、本発明心にあっては、このうちの地金の所定割合、例
犬ば２０・〜５０％の地金分を、」Ｌ記連続溶解装置２
にて連続、集中的に予熱、溶解せしめるようにしたので
ある。

一方、かかる連続溶解装置２にて／ｇ解せしめられる地
金２４分を除く、他の金属材料２Ｇ、即ち残余の地金分
、中間合金、回転屑等の溶解材料は、上記連続溶解装置
２にて溶解せしめられる地金分を除くと８０〜５０％と
なって、かかる主溶解炉におりる材料装入時間が短縮さ
れ得ることば勿論、その溶解時間が効果的に減少せしめ
られ得るのであり、また溶解時の酸化ロスの発生も、上
記連続溶解装置にあっては、排ガスを利用した材利子熱
による低温溶解のため、また主溶解炉にあっては、連続
溶解装置から供給された金属溶湯に主溶解炉内の高温酸
化し易い材料を浸漬する°こと等によって、溶解炉全体
について効果的に抑制ゼし７め得ることとなったのであ
る。

また、かかる金属地金２４の所定割合を／８解せしめる
連続溶解装置２にあっては、その溶解室４内に金泥地金
２４からなるハンドル２８の１〜３個分が充填層状に投
入されており、その下部に設けられたバーナ等の燃焼加
熱装置による加熱によって、その下部から連続的に溶解
せしめられるようになっている。このため、バーナ焚量
ば殆ど一定とすることができ、またその燃焼排ガスが金
属地金２４の充填層の間隙を通って上方に導かれること
により、該金属地金２４はより一層加熱、溶解せしめら
れ易い状態となるのである。なお、溶解室４の炉床は、
一般にドライハースになっており、既に高温に予熱され
た地金２４が、高速対流バーナ等の装置により、小さな
炉床面積のなかで、比較的低い溶解温度で、高速に、高
効率、且つ高歩留りで、連続して溶解され得るのであり
、その溶解能力としては、例えば２〜６トン／時間程度
と為すことが可能である。

そして、このような溶解室４のｊ二部には、通常、水平
方向に延びる予熱煙道８が設けられており、この予熱煙
道８内を金属地金２４のハンドル２８が順次移動せしめ
られるのであり、溶解室４内の金属地金２４充填層内を
通った、溶解時の燃焼排ガスが、かかる予熱煙道８内に
導き入れられることにより、更に金属地金２４の予熱が
自動的に行なわれることとなり、これによってその熱効
率は更に向上せしめられ得るのである。

なお、このような連続溶解装置２の更に具体的な構造が
第２図及び第３図に示されており、本発明にあ−っでは
、そのような例示の構造が好適に採用されるものである
。

すなわち、それらの図において、速続溶解装置２は、上
方に位置して、水平方向に延びる予熱煙道８と、該予熱
煙道８の前方端部におい＝Ｃその床部に開口する垂直方
向下方に延びる筒状の溶解室４とへ該溶解室４の下端部
に連接されて、水平方向に延びる保持室６とを有してい
る。・そして、予熱煙道８の入口部には、昇降可能にチ
ャージ扉３０が設けられ、シリンダ３２による昇降作動
によって、かかる予熱煙道８の入口部が開閉せしめられ
るようになっている一方、かかる入［］部に近接して、
予熱煙道８の側壁部の下部に、排ガスを排出するための
排出口３４が設けられている。

また、溶解室４は、第３図に明瞭に示されるように、細
長な開口部（横断面形状）とされたシャフト部３６を有
し、且つ該シャフト部３６の下部には、落下せしめられ
た金属地金２４の積層ブロック状ハンドル２８を溶解せ
しめるための、高速対流バーナの如きバーナ装置３８が
、相対向する両側壁部に設けられており、それらの下方
に傾斜したバーナ口４０から、該バーナ装置３８の燃焼
炎ないしは燃焼排ガスが、落下せしめられたバンドル２
８を構成する金属地金２４に接触せしめられるようにな
っている。

なお、保持室６には、前記溶解室４にて溶解して得られ
た金属溶湯４２が導かれて、収容、保持されることとな
り、そしてかかる保持室６には、そのような保持された
金属熔＠４２を保温するだめのバーナ装置４４が設けら
れている。

一方、このような連続溶解装置２の予熱煙道８の入口側
に近接して、材料装入装置４６が設けられている。この
材料装入装置４６は、スラットコンベヤ４８と、整列装
置５０と、吊上げ装置５２と、レール５４に案内されて
予熱煙道８の入口部に接近し得る台車５６と、ブツシャ
５８とを有している。

そして、このような材料装入装置４６にあっては、前記
連続溶解装置２に装入される材料、即ぢ所定の金属地金
２４の積層されたハンドル２８は、フォークリフト又は
その他の適当な方法にてスラットコンベヤ４８上に載置
され、そして該スラットコンベヤ４８にて、吊上げ装置
５２による吊上げ位置まで搬送せしめられる。この吊上
げ位置に停止したバンドル２８は、その搬送中において
惹起された荷崩れ等の矯正等を行な・うために、整列装
置５０にて整列せしめられる。次いで、この整列させら
れたバンドル２８は、降下した吊上げ装置５２によって
吊り上げられ、そして台車５６上に載置せしめられ、そ
の後、予熱煙道８の入口部に該台車５６が接近せしめら
れて、チ中−ジ扉３０の開放下において、ブツシャ５８
にて突き出されることにより、かかる金属地金２４の積
層されたバンドル２８が予熱煙道８内に装入せしめられ
るのである。

なお、かかる金属地金２４は、アルミニウム若しくはそ
の合金等からなる、一般にその長手方向の大部分におい
て略台形形状の横断面を有している、長手のブロック状
物であり、所謂ビッグ（ｐｉｇ）等と称されているもの
であり、このような金属地金２４が水平方向に配列され
つつ、複数段に積み重ねられて、一つのバンドル２８を
形成しているのである。また、そのような金属地金２４
の形状やバンドル２８の積層構造については、本願出願
人らの先の出Ｓ（特願昭５１−８８９８４号）に明らか
にされており、本発明にあっても、そのような地金形状
やバンドル積層構造が好適に採用されるものである。

−そして、このような所定の金属地金２４のバンドル２
８が、第２図において、ブツシャ５８の突出し作用にで
予熱煙道８内に押し込まれると、先に該予熱煙道８内に
装入されていたバンドル２８は、該予熱煙道８の床面を
前方へ摺動せしめられて、かかるブツシャ５８の突出し
作用による押込み量分だけ前方に移動せしめられること
となるのである。なお、このブツシャ５８によるバンド
ル２８の押込み操作による投入は、自動的に為されて得
て、その投入タイミングは必要溶解速度に合わせて決定
されることとなる。そして、このようにして予熱煙道８
内に、順次、自動装入せしめられるバンドル２８によっ
て、最も前方に位置するバンドル２８は、予熱煙道８の
前方端部に至る。

また、この予熱煙道８内を、その入口部から溶解室４が
開口する前方端部まで移動せしめられる間に、バンドル
２８は、溶解室４から導かれた高温の排ガスの流通によ
って効果的に予熱せしめられるようになる。

なお、この実施例では、予熱煙道８の床面６０は、その
前方端部に設けられた溶解室４の開口部分に向かって下
方に傾斜せしめられており、これによってバンドル２８
の前方への押動が容易となるように配慮されており、ま
たかかる予熱煙道８の横断面は略矩形の内面形状とされ
て、外形が矩形のハンドノ“２８の周囲を排ガスが均等
に通過し得るように構成されると共に、入口部の下部に
設けられた排出口３４の存在によって、熱い排ガスの熱
エネルギーをハンドル２８の予熱に有効に利用し得るよ
うに配慮されている。

また、このように予熱煙道８内を前方に押動される間に
予熱されたバンドル２８は、その前方端部から溶解室４
、具体的には細長な矩形ないしは楕円形状の開口部６２
のシャフト部３６内に落下せＬ７められるが、その落下
させられるハンドル２８は、その後方に位置するハンド
ル２８による押動作用によって、予熱煙道８の端部から
前方に押し出されるようになり、これによって実質的に
横転せしめられた形態にて落下させられることとなる。

そして、このような横転した状態におけるハンドル２８
の落下によって、それを構成する金属地金２４がバラバ
ラの状態で溶解室４内に分散、位置せしめられることに
より、下部のバーナ装置３８による溶解操作を好適に実
施することができるのである。

このように溶解室４内において金属地金２４を溶解する
ことによって得られる金属溶湯４２は、該溶解室４の傾
斜した炉床」二を流れて、直ちに保持室６内に流入せし
められ、そごでその所定量がプールされることとなる。

この保持室６内においては、プールされた金属溶湯４２
はバーナ装置４４にて加熱され、所定の温度に温度調節
され、そして主溶解炉１０のタイミングに合わせて、送
湯量１２を通じて主溶解炉１０に供給されるのである。

この主溶解炉１０に対する送湯量、送湯タイミングの調
整機能を、かかる保持室６が果たしていることとなる。

このように、連続溶解装置２にて溶解されるべき金属材
料のうち、金属地金の所定割合のもの（例えば金属材料
全体に対して２０〜５０％の地金分）が溶解せしめられ
る結果、主溶解炉１０に装入せしめられる残余の金属材
料２６は、それだけ（例えば５０〜８０％に）減少する
こととなるのである。この主溶解炉１０におりる溶解操
作はハツチ式の稼働であり、溶解材料（２６）の材質も
種々変わるが、大きな熱投入の必要な金属地金２４量が
減少せしめられていることにより、材料装入作業の省力
化、装入時間の短縮に加えて、溶解時間の効果的な短縮
が為され得るのであり、また長時間の大きな熱投入に起
因する酸化ロスの発生も効果的に抑制され得るのである
。なお、金属地金２４が集中的に溶解せしめられる連続
溶解装置２では、かかる主溶解炉１ｏのバッチ式溶解操
作にかかわりなく、連続的、自動的に溶解が行なわれて
いるのである。

そして、このように、連続溶解袋Ｗ２において、装入材
料のうち、所定割合の金属地金２４分が集中的に溶解せ
しめられることにより、溶解炉全体としては、（１）装
入作業の省力と装入時間の短縮、（２）排ガスによる材
料予熱により、熱効率の向上、（３）排ガスによる材料
予熱により、低温溶解ができ、溶解歩留りが向上、（４
）溶解能力の増大と溶解時間の短縮、（５）保持炉サイ
クルとのマツチングにより、生産能力、生産性の向上環
が、効果的に達成され得たのである。

因みに、かくの如き効果は、第４図に示される従来方式
による金属材料の溶解・鋳造サイクルと、第５図に示さ
れる本発明に従う溶解・鋳造サイクルとを比較すれば、
自ずから明らかとなるところである。なお、第５図に示
される、本発明に従うサイクルにあっては、溶解される
金属材料の３０％に相当する地金分が連続溶解装置２に
おいて集中的に溶解せしめられ、また何れの方式におい
ても、溶解量は６０トンとされている。

かかる第４図及び第５図を比較すれば容易に理解される
ように、本発明に従う方式によれば、主溶解炉１０にお
ける材料の装入時間並びに溶解時間が著しく短縮され、
その結果、保持炉１６のアイドル時間が短くなって、溶
解パ鋳造サイクル全体としては、従来方式が６〜８時間
／チャージ前後の場合、本発明に従う方式にあっては約
２０％短縮され、また熱効率に関しても、従来方式に対
して、本発明方式では約７〜１０％改善されたのである
。

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
等を加え得ることは言うまでもないところであり、本発
明は、そのような実施形態のものをも含むことを、意図
しているものである。

また、本発明は、特にアルｌミニラム若しくはその合金
からなる地金を含む金属材料の溶解のために開発された
ものであるが、その他の金属からなる溶解材料の溶解・
鋳造操作にも適用することは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一興体例を示す系統図であり、第２図
は本発明において好適に用いられる連続溶解装置を示す
要部断面正面略図であり、第３図は第２図の装置のｍ−
ｍ断面略図であり、第４図及び第５図はそれぞれ従来方
式及び本発明方式の一例を示す溶解・鋳造サイクルの説
明図である。 ２：連続溶解装置　４：溶解室 ６：保持室　　　　８：予熱煙道 １０：主溶解炉　　１２，１４：送＠樋１６：保持炉　
　　１８：＆ｌ込み樋 ２０：連続鋳造装置 ２２：鋳塊　　　　２４：金属地金 ２６：残余の金属材料 ２８：ハンドル　　３８：ハーナ装置 ４２：金属溶湯　　４６：材料装入装置４８：スラソト
コンヘヤ ５０：整列装置　　５２：吊上げ装置 ５４：レール　　　５６：台車 ５８：ブソシャ　　６０：床面 ６２：開口部　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属地金及びスクラップを含む所定の金属材料を
   溶解して金属溶湯と為し、これを鋳造装置に供給して所
   望の鋳造を行なうようにした溶解・鋳造システムにして
   、 前記金属地金の所定割合のものを筒状の溶解室内に投入
   して、かかる溶解室の下部に設けられた燃焼加熱装置に
   よる加熱によって、該金属地金を連続的に漸次溶解せし
   めるようにした竪型溶解手段と、 該竪型溶解手段の溶解室下部から取り出される、前記金
   属地金を溶解して得られる金属溶湯を収容、保持する第
   一の保持手段と、 該第一の保持手段に保持された金属溶湯の所定量の供給
   を受ける一方、前記竪型溶解手段にて溶解される金属地
   金分以外の残余の金属材料の溶解を行なう主溶解手段と
   、 該主溶解手段に接続され、それから導かれる金属溶湯を
   収容し、貯溜する第二の保持手段と、該第二の保持手段
   から導かれる金属溶湯を受けて、それより所定の金属鋳
   塊を鋳造する鋳造装置とを、 含むことを特徴とする金属材料の溶解・鋳造システム。
2. （２）前記竪型溶解手段が、その溶解室の上部に接続さ
   れた水平方向に延びる予熱煙道を有し、該溶解室から導
   かれる排ガスにて、該予熱煙道内を該溶解室上部投入部
   に向って移動せしめられる前記金属地金が、予熱せしめ
   られるようにした特許請求の範囲第１項記載の金属材料
   の溶解・鋳造システム。