JPH03199322A - アルミインゴットの冷材供給による急速溶解出湯方法と装置 - 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】

［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下
、アルミニウム系金属と略称する）インゴットの急速溶
解出湯方法と装置に関し、より具体的にはアルミニウム
系金属の溶湯をダイカストなどにより機械、電気機器な
どの部材として鋳造成形するに際し、ダイカスト機のダ
イスの注湯スロットやその他の鋳造設備の注湯口の直前
でアルミニウム系金属インゴット（アルミインゴット）
の１〜２個を誘導加熱により直接溶解する、いわゆる、
冷材挿入溶解法により溶解し、昇温域に流下させ°Ｃ溶
湯とし、昇温された溶湯を電磁ポンプにより上向きに搬
送してダイカスト機のダイス内などに注湯する急速溶解
方法と装置に関するものである。 ［従来の技術］ 一般機械、特殊機械、車両、電気機器などの構造部材と
しては、アルミニウムが比重が小さく、融点が低いとい
う特性を有し、しかち合金とすれば、かなりの強度を持
たせることができることかも展伸材や鋳造品として多用
されている。 鋳造品としては、通常の金型、砂型鋳物以外にダイカス
ト、シェル型鋳物、遠心鋳物なども使用されるが、その
中でダイカスト法はダイカスト機（ダイカストマシンと
も呼５）を使用して、溶融金属をダイスと呼ばれるタイ
金型内に高圧力で。 しかも高速度で反復注入し精密鋳造品とするのが可能な
ことから、寸法精度と生産性の要求に合致するためます
ます多用されている。 しかしながら、一般にダイカスト機に溶湯を供給するに
は、第３図に示すように、ガスや重油を熱源とする溶解
炉３１により大量集中溶解を行ない５７０〜６００℃に
された溶湯を、同じくガスや重油を熱源とする保持炉３
２に移して長時間保持し、さらに台車３３などの運搬手
段により手許炉３４に移し、注湯するのに適したほぼ７
２０℃の温度まで昇温し１人力あるいはロボット３５１
’Ｊ：どによりダイカスト機３６のダイスロット３７中
に供給する方法を踏襲している。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような方式は大規模で多数炉を使用
する作業工程を経由するため、広い工場スペースを必要
とし、また複数の炉を使用して長時間に亙り溶融状態に
保持し、更にそれらの複数の炉間を運搬するため、材料
の燃焼、酸化および飛散などのロスによる材料歩留まり
が低い欠点に加え、排熱、放熱などによるエネルギーロ
スが多く物的な面で不経済であった。 また、溶湯の搬送、貯留、汲み出しなどの工程が多く作
業能率が低いのに加え、安全性の面に不安があり労働条
件の点でも欠点があった。 さらに、大容量の炉を所定温度まで昇温させるまでの立
ち上がり時間が長いため、溶解作業員を早出出動させる
必要があることなど労働条件に関する問題もあり解決が
要望されていた。 本発明の発明者は、大容量の溶解炉、中間保持炉、手許
炉などを併用する上記のような溶湯供給装置に対する課
題を解決するため、アルミインゴットをダイカスト機の
ダイやその他の鋳造機の注湯口の直前で直接溶解し、所
定の注湯温度まで昇温してダイに注湯する冷材急速溶解
方式を採用する構想を固めていたが、それには下記の諸
点を解決する必要があった。 ■アルミインゴットの冷材挿入溶解のための加熱エネル
ギーの熱源と溶解室の構造。 ■アルミインゴットを溶解室に挿入するための冷材供給
装置の構造。 ■アルミ溶湯を収容し所定の注湯温度まで昇温するため
の加熱手段と昇温室の構造。 ■溶解室から昇温室まで、さらに昇温室からダイの注湯
スロットなどへの注湯方法。 ■以上に関連した付帯設備。

【課題を解決するための手段】

本発明では、冷材の挿入、溶解、注湯などに関する前記
の諸問題を解決するに当り、炉体の数、誘導加熱コイル
およびＭＭ１ポンプなどを最少にすることを最重要目標
とし、以下のようなアルミインゴットの急速溶解出湯方
法と装置を採用した。 まず、急速溶解出湯装置について具体的に説明すると、
この装置は次の部分から構成される。 （Ａ）上端にアルミニウム系金属のインゴットの挿入口
となる開口と、下端に昇温された溶湯を半径方向外方に
流出させる出口の基部となる開口とを有しアルミインゴ
ットの冷材の溶解、昇温のための冶金容器としての溶解
、昇温用の内炉本体と、この内炉本体の下端寄りの位置
にこの内炉内部を挿入・溶解室と昇温室とに区分すると
ともに前記挿入・溶解室内で溶解された溶湯が通過して
流下することを可能にするスノコ状の整流板とを有する
直立中空円筒形の内炉。 （Ｂ）この内炉の外側に同軸に配置されて、前記内炉と
の間に溶湯が通過し流動するに十分な環状空隙を形成す
るだけの内径を有する外堀であって、その上端と前記内
炉上端部との間に前記画制環状空隙に連通ずる溶湯の出
湯口が両割され、下端に余分の残湯、ノロなどを排出す
るための開口を有する直立中空円筒形の外堀。 （Ｃ）前記内炉下端の開口内に一部が挿入され残部は前
記外炉下端の開口に向かって突出してこの外炉下端の開
口を閉鎖し通常は前記内炉の内部と前記外炉下端の開口
との間を遮断するが、前記内炉の内部と前記環状空隙と
を連通させるための少なくとも−・つの溶湯通路を有す
るブロック。 （Ｄ）前記外堀の外周に配置され前記挿入・溶解室内の
アルミインゴットの冷材を溶解するとともに、前記昇温
室内の溶湯を所定の注湯温度まで昇温する誘導加熱コイ
ル。 （Ｅ）前記外堀の外周の前記誘導加熱コイルよりも下方
に配置され、前記昇温室とそれに連通する前記環状空隙
内とに貯留されて所定の注湯温度まで昇温された溶湯に
推力を与えて前記環状空隙内を上向きに流動させ、前記
出湯口から炉外に注湯するための電磁ポンプ。 そして、前記内炉と前記外堀とがそれぞれの上端に半径
方向外方に延在するフランジを有し、前記内炉のフラン
ジが前記竹類のフランジよりも高い位置に配置され、こ
れら上下フランジの間に、環状空隙と連通し出湯口に通
ずる環状出湯路が形成されるものが好適である。 なお、前記内炉が上下２つの部分から成り、それらをい
んろう接手により一体に接続すると便利である。 また、前記ブロックを、鋳鉄などの金属製リングを介し
て内炉の下端に接続すると良い。 次に、本発明の急速溶解出湯方法について以下に説明す
る。 （イ）アルミインゴットを冷材として挿入・溶解用内炉
の溶解室に挿入し、その表面から内部に向かって溶滴を
形成させながら溶解を進行させる。 （ロ）形成された溶滴を昇温室に流下させ、さらに内炉
と竹類との間に画制され内炉下端に連通する環状空隙内
に６流入させて溶湯プールを形成する。 （ハ）溶解兼昇温コイルにより誘導加熱して昇温させて
、その間に溶解中のアルミインゴットが溶解により所定
長さ以下に減少した場合には、次のアルミインゴットを
挿入して補給する。 （ニ）溶湯プール内の溶湯が所定の温度に達したらば電
磁ポンプに通電して、前記昇温室と環状空隙内の溶湯を
環状空隙内を上向きに搬送して、出湯口から出湯する。 なお、前記溶解室に挿入するアルミインゴットは、２個
を１組としそれぞれの平らな底部を互いに接触させ背中
合わにした状態で挿入すると便利である。 ［作用］ 内炉と竹類の２重管構造とされ、両者の間はブロック下
部に明けられた溶湯通路により連通しているが、溶湯が
重力により自然に外部に流出するような開口は存在しな
いので、昇温の間電磁ポンプを作動させなくても溶湯を
炉内に保持することができる。 溶湯は、内炉の昇温室内と内炉と外炉間の環状空隙内に
連通した状態で貯留されている間に、これと鎖交する溶
解兼昇温用の誘導コイルから磁束により所定の出湯温度
まで昇温される。 中空直管状の溶解・昇温の内炉は、予めカセット式内炉
として外炉内にセットし、または取り外すことが可能に
され、また内炉自体が挿入・溶解室の部分と昇温・注湯
室の２部分に分けて製作されて、いんろう接手で結合さ
れ、損傷した場合には、それぞれが、別個に交換可能に
される。 かくして結合された内炉本体は、外方フランジを有し、
その内部はアルミインゴットの挿入口となる頂部から中
間の整流板までの挿入・溶解室と整流板から溶湯の出口
となる下端までの昇温室との２部分で構成される。 ［実施例１ 第１図は、本発明の急速溶解出湯装置の好適実施例を示
す側断面図である。 第１図において、１は急速溶解出湯装置全体を示し、２
は溶解・昇温・注湯炉（内炉）本体であり、３は内炉本
体２を挿入してセットし昇温・注湯のための環状空隙４
を画制するための竹類であり、装置全体としては中空直
円筒状２重管構造である。 竹類３は、その内部に内炉２を十分な環状空隙４を保っ
て収容できる底付き直立円筒管として配置され、上部開
口面には外方に張り出したフランジ９を有し底面中央に
は排出孔５が設けられる。 いわゆるカセット式にセットするに当っては、内炉２の
下端に補強用に付設された鋳鉄などの金属製リング７を
介して耐火材料製の直円柱ブロック６を、外部３下端の
上開きテーパとなった開口に着座するように内嵌すれば
心出しもされて結合されるようになっている。 この直円柱ブロック６には、その上面から側面に向かっ
て斜め下方に前記の環状空隙４に通じる溶湯通路１１が
開設されている。 内炉２を竹類３にセットしたときに、内炉２の外壁と竹
類３の内壁との間に形成される環状空隙４は、溶湯が逆
噴上昇するときの出湯通路として使用される。 内炉２は、冷材としてのアルミインゴットの挿人口とな
り半径方向外側に弓長り出したフランジ８を有する上部
開放端１２から、整流板１５までの比較的に長い中空直
円筒状の挿入・溶解室１４と、この整流板１５から下で
残湯やノロなどの排出口となる下方の端部１６までの昇
温室１７と、金属製リング７及び円柱ブロック６とから
成る密閉栓部との３部分から構成される。 外堀３の外周で、内炉２の挿入・溶解室１４から昇温室
１７の上部までの範囲に相当する部分に溶解・昇温用コ
イル１８を、それよりも下で外堀３の下端までの範囲に
相当する外堀３の外周に溶湯を噴射するための電磁ポン
プ１９を夫々配置する。 内炉２の昇温室１７とそれに連通ずる環状空隙４の部分
が溶湯プールとなるとと６に注湯口を有する昇温・注湯
域となり、挿入・溶解室１４の部分がアルミインゴット
の挿入と溶解と昇温を兼ねる挿入・溶解域となる。 昇温・注湯域と挿入・溶解域とは、両者の中間に配置さ
れ多数の溝孔（スロット）が明けられたスノコ状整流板
１５により仕切られている。 この整流板１５は、上部開放端１２から挿入されたアル
ミインゴットが重力により昇温室１７まで落下するのを
防止して、アルミインゴットを挿入・溶解室１４内に拘
束しておくとともに、誘導加熱によりアルミインゴット
の表面から溶融し昇温しつつ滴下するアルミ溶滴を溝孔
（スロット）を通過して昇温室１７内に流入させ溶湯プ
ールを形成保持させる。 次に、前記実施例の操作方法について述べる。 なお、昇温、注湯の通常の操業工程は、外堀と内炉の２
つの中空直管部が共に直立して配置された状態で反復さ
れる。 （１）アルミインゴットは無規格で、形状や寸法は規定
されていないが、通常は第２図（Ａ）に示すように、底
面２１がほぼ平坦で上面２２にはＶまたはＵ字形の溝２
３で仕切られた２〜３個の台形凸部２４が形成されてい
る。そして、第２図ＣＢ）に示すように２個のアルミイ
ンゴット２０の平坦な底面２１を背中合わせにして１対
とし、搬送および溶解の際のｌ単位とし、左右両側にな
る表面２２上のＵ字溝２３を図示しない冷材供給装置の
掴み部材の爪を係合させる溝を利用し、冷材搬送装置に
より、第１図で示す上部開口端１２まで搬送し、上部開
口端１２から挿入・溶解室１４に挿入する。 （２）溶解・昇温コイル１８に通電し、挿入・溶解室１
４のアルミインゴットを誘導加熱によりその表面から溶
滴として溶融させる。かくして生じた溶滴は、下方の整
流板１５を通過して、昇温室１７に滴下され、溶湯通路
１１を通過し環状空隙４に流入して溶湯プールを形成し
保持され、その間に、溶解・昇温コイル１８による誘導
加熱により所定の注湯温度まで昇温される。 （３）所定の湯温度に達したらば、電磁ポンプ１９に通
電し、溶湯を環状空隙４の底部から外堀３のフランジ９
を越える高さまで重力に抗して上昇させる。かくして、
昇温室１７内の溶湯は溶湯通路１１を通過し半径方向外
方に噴射され、外堀３の炉壁内底部に突き当たって流れ
の方向が上向きに変換され、環状空隙４内の溶湯ととも
に外堀３のフランジ９を越える高さまで上昇してダイカ
スト機のグイスロット内に注湯される。 （４）不要な残湯やノロなどを排出する場合、あるいは
内炉２．外堀３の内壁などを補修する場合などには、カ
セット式になっている内炉２を外堀３から取り出し排出
口５を閉鎖している耐火材料製ブロック６を除去し５か
らノロ置場や補修ヤードなどに落下させ排出する。 （５）内炉２全体を交換する場合には、外堀３から損傷
した内炉２を取り出して補修あるいは廃棄し、別の内炉
を外炉３内に挿入する。 なお、内炉２を上、下２部分から構成し、いんろう接手
で結合すれば、それらを個々に分離し交換することも可
能である。 【効果１ 以上の説明から理解されるように、ダイカスト機のグイ
スロットの直前にアルミインゴットを挿入し溶解する、
いわゆる冷材挿入溶解を行なうに当り、本発明の装置に
よれば、構造と作用の面で多くの利点が達成される。 （イ）アルミインゴットを溶解し昇温する炉として、溶
解室と昇温室とが、スノコ状整流板を介在させて一体に
連続している直立中空管状内炉を採用して、上部開口か
ら冷材としてのアルミインゴットを挿入し、溶解域でア
ルミインゴットの表面から逐次溶解して多数の溶滴とし
て昇温域に流下させ注湯温度に達するまで昇温させ、ア
ルミインゴットの溶解と昇温は単一の誘導コイルで兼用
する。このように溶解と昇温を単一の内炉と、単一の誘
導加熱コイルにより行なうことができるので構造が簡単
で製作費ち安くて済む。 （ロ）昇温された溶湯を出湯する通路として、外堀と内
炉の間の環状空隙を使用し、電磁ポンプにより溶湯の流
れを上向きに逆転させるので、この環状空隙の高さだけ
装置全体の高さを低くすることができ、比較的低い工場
建屋内に設置することができる。 （ハ）溶解、昇温用の内炉を外堀に対しカセット式に着
脱でき、更に内炉自体を上、下２部分に分離し、いんろ
う接続可能にすれば、それぞれを別個に製作、保管し、
さらに修理、交換することができる。 Ｃ二）溶湯を昇温する際、電磁ポンプにより溶湯を重力
に抗して昇温域などに保留する必要がないので、停電時
の溶湯の噴出の懸念がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例を示す側断面図、第２図（Ａ
）はアルミインゴットの代表的な形状を示す斜視図、第
２図（Ｂ）は、アルミインゴット２個を一対とした状態
を示す側面図、第３図は従来の溶解、注湯方式を示す模
式１程図である。 図面中の符号 ｌ：急速溶解出湯装置、２：内炉、 ３：外堀、　　　　　　４：環状空隙、５：排出口、　
　　　　　６：ブロック、７：金属製リング、　　　８
．９：フランジ、ｌｌ：溶湯通路、　　　　１２：上部
開放端、１４：挿入・溶解室　　１５：整流板、１６：
内炉下端部　　　１７：昇温室、１８：溶解・昇温コイ
ル、 １９：電磁ポンプ、　２０ニアルミインゴツト、２１：
平らな底面。 第　Ｉｌ！！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムとその合金を含むアルミニウム系金属
   の溶湯をダイカスト機などの鋳造機に注湯するに際し、
   前記鋳造機に近接した位置で前記溶湯に対応する成分の
   アルミインゴットを冷材として供給し、急速溶解により
   溶湯とし、昇温して注湯するアルミインゴットの冷材供
   給による急速溶解出湯装置であって、 上端にアルミニウム系金属のインゴットの挿入口となる
   開口と、下端に昇温された溶湯を半径方向外方に流出さ
   せる出口の基部となる開口とを有しアルミインゴットの
   冷材の溶解、昇温のための冶金容器としての溶解、昇温
   用の内炉本体と、この内炉本体の下端寄りの位置にこの
   内炉内部を挿入・溶解室と昇温室とに区分するとともに
   前記挿入・溶解室内で溶解された溶湯が通過して流下す
   ることを可能にするスノコ状の整流板とを有する直立中
   空円筒形の内炉と、 この内炉の外側に同軸に配置されて、前記内炉との間に
   溶湯が通過し流動するに十分な環状空隙を形成するだけ
   の内径を有する外炉であって、その上端と前記内炉上端
   部との間に前記画制環状空隙に連通する溶湯の出湯口が
   画制され、下端に余分の残湯、ノロなどを排出するため
   の開口を有する直立中空円筒形の外炉と、 前記内炉下端の開口内に一部が挿入され残部は前記外炉
   下端の開口に向かって突出してこの外炉下端の開口を閉
   鎖し通常は前記内炉の内部と前記外炉下端の開口との間
   を遮断するが、前記内炉の内部と前記環状空隙とを連通
   させるための少なくとも一つの溶湯通路を有するブロッ
   クと、 前記外炉の外周に配置され前記挿入・溶解室内のアルミ
   インゴットの冷材を溶解するとともに、前記昇温室内の
   溶湯を所定の注湯温度まで昇温する誘導加熱コイルと、 前記外炉の外周の前記誘導加熱コイルよりも下方に配置
   され、前記昇温室とそれに連通する前記環状空隙内とに
   貯留されて所定の注湯温度まで昇温された溶湯に推力を
   与えて前記環状空隙内を上向きに流動させ、前記出湯口
   から炉外に注湯するための電磁ポンプ、 とを備えて成ることを特徴とするアルミインゴットの冷
   材供給による急速溶解出湯装置。２、内炉と外炉とがそ
   れぞれの上端に半径方向外方に延在するフランジを有し
   、前記内炉のフランジが前記外炉のフランジよりも高い
   位置に配置され、これら上下フランジの間に、環状空隙
   と連通し出湯口に通ずる環状出湯路が形成されることを
   特徴とする請求項１に記載のアルミインゴットの冷材供
   給による急速溶解出湯装置。 ３、内炉が上下２つの部分から成り、いんろう接手によ
   り一体に接続されていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載のアルミインゴットの冷材供給による急速溶
   解出湯装置。 ４、ブロックが、鋳鉄などの金属製リングを介して内炉
   の下端に接続されていることを特徴とする請求項１から
   ３のいずれか１項に記載のアルミインゴットの冷材供給
   による急速溶解出湯装置。 ５、アルミインゴットの冷材を供給し急速溶解により溶
   湯とし、昇温して注湯するアルミインゴットの冷材供給
   による急速溶解出湯方法であって、アルミインゴットを
   冷材として挿入・溶解用内炉の溶解室に挿入し、その表
   面から内部に向かって溶滴を形成させながら溶解を進行
   させ、形成された溶滴を昇温室に流下させ、さらに内炉
   と外炉との間に画制され内炉下端に連通する環状空隙内
   にも流入させて溶湯プールを形成し、溶解兼昇温コイル
   により誘導加熱して昇温させて、その間に溶解中のアル
   ミインゴットが溶解により所定長さ以下に減少した場合
   には、次のアルミインゴットを挿入して補給し、溶湯プ
   ール内の溶湯が所定の温度に達したらば電磁ポンプに通
   電して、前記昇温室と環状空隙内の溶湯を環状空隙内を
   上向きに搬送して、出湯口から出湯することを特徴とす
   るアルミインゴットの冷材供給による急速溶解出湯方法
   。 ６、溶解室に挿入されるアルミインゴットが２個を１組
   とし、それぞれの平らな底部を互いに接触させ背中合わ
   にした状態で挿入されるようになっている請求項５に記
   載のアルミインゴットの冷材供給による急速溶解出湯方
   法。