溶湯金属の自動吸引供給装置および溶湯金属用取鍋
【課題】溶湯金属の特性を悪化させずに吸引供給する
【解決手段】溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置１であって、吸引口１０ａで上記溶解炉１００から溶湯金属を吸引し、排出口１０ｂで上記溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を排出するための配管１０と、上記配管１０に接続され、上記配管１０内に窒素を導入するためのガス管２と、上記溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧するための減圧ポンプとを備えている。
【解決手段】溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置１であって、吸引口１０ａで上記溶解炉１００から溶湯金属を吸引し、排出口１０ｂで上記溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を排出するための配管１０と、上記配管１０に接続され、上記配管１０内に窒素を導入するためのガス管２と、上記溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧するための減圧ポンプとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルミニウムなどの溶湯金属などを吸引供給するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム精錬工場内において、アルミニウムなどの溶湯金属を溶解炉から取り出し、溶湯金属用取鍋に入れ、フォークリフトなどにより工場内或いは工場間などを運搬している。運搬したアルミニウムなどの溶湯金属は、成型工場において所定の形状になるように成型される。
【０００３】
溶解炉から溶湯金属用取鍋へ溶湯金属を供給する場合、溶湯金属用取鍋の上蓋を開けて溶湯金属を空気にさらしながら容器内に供給していた。
【０００４】
しかし、空気による溶湯金属の酸化の防止、および安全性を確保するなどの観点から、近年では、差圧式の溶湯金属吸引供給技術が採用され始めている。これは、溶湯金属用取鍋内を減圧することにより生じる差圧を利用して、溶解炉から溶湯金属用取鍋へ溶湯金属を吸引供給する技術である。
【０００５】
このような差圧式の溶湯金属吸引供給技術としては、例えば、特許文献１〜４に開示されたものがある。
【０００６】
図１３は、従来の溶湯金属用取鍋の構成を示す断面図である。溶湯金属用取鍋４５０は、図１３に示すように、有底筒状の本体部４５１の上部開口部４５２に、大蓋４７０が配置されている。また、本体部４５１の側面部には配管取付部４５４が設けられている。配管取付部４５４における流路４５５は、本体部４５１の底部４５３に近い位置に設けられた内部開口部４５５ｂから、配管取付部４５４の上部に設けられた外部開口部４５５ａに向けて延在している。この配管取付部４５４には、流路４５５に連通するように配管４６０が接続されている。さらに、大蓋４７０のガス配管４７３には、エアホース４７４を介して減圧ポンプ（図示せず）が接続されている。
【０００７】
図１４は、従来の差圧式の溶湯金属用取鍋内に溶湯金属を吸引供給するシステムを示す図である。図１４に示すように、溶湯金属吸引供給システム５００では、溶湯金属用取鍋５５０と溶解炉６００とが配管５６０により接続されている。溶湯金属用取鍋５５０は、溶湯金属用取鍋４５０と同様に、本体部５５１と、大蓋５７０とを備えており、大蓋５７０のガス配管５７３には、エアホース５７４を介して減圧ポンプ５７５が接続されている。ただし、溶湯金属用取鍋５５０には、本体部５５１の側面部に配管取付部が設けられておらず、配管５６０は大蓋５７０を貫通し、本体部５５１の底部５５３に近い位置に向かって延在している点で溶湯金属用取鍋４５０と異なっている。
【０００８】
このような構成の溶湯金属用取鍋５５０は、フォークリフト６１０によって保持されており、昇降が可能である。
【０００９】
溶湯金属吸引供給システム５００では、減圧ポンプ５７４を作動させて、溶湯金属用取鍋５５０の内部を減圧し、溶湯金属用取鍋５５０と溶解炉６００との内部間に差圧を生じさせる。この差圧によって、溶解炉６００から溶湯金属が吸引されて、溶湯金属用取鍋５５０内に供給される。
【００１０】
これにより、溶湯金属を空気にさらすことはなく、溶解炉６００から溶湯金属用取鍋５５０に、溶湯金属を安全に吸引供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６０５３９号公報（２００４年６月１０日公開）
【特許文献２】特開２００４−１８８４９０号公報（２００４年７月８日公開）
【特許文献３】特開２００５−２６２３１８号公報（２００５年９月２９日公開）
【特許文献４】特開２００８−１５５２８２号公報（２００８年７月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１４に示されるような溶湯金属吸引供給システムでは、以下のような問題点を有している。
【００１３】
溶湯金属を溶湯金属用取鍋に吸引供給する場合、溶解炉および溶湯金属用取鍋に存在する空気や水分が吸引供給した溶湯金属に混入していることがある。溶湯金属に混入した空気や水分は、溶湯金属と反応して水素と酸化物が生成される。このような水素と酸化物とが混入した溶湯金属を用いて成型した場合、成型された金属の内部に引け巣と酸化不純物とが生じるため、充分な強度が得られなくなるという問題を有している。
【００１４】
上記問題は、エンジンなどの高温状況下で使用される成型金属に顕著であり、変形、破損などの原因となっている。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができる自動吸引供給装置、およびそれに使用する溶湯金属用取鍋を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の自動吸引供給装置は、上記課題を解決するために、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置であって、吸引口で溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、配管に接続され、配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記発明によれば、配管に窒素導入手段が接続さている構成であるため、配管内に窒素が導入される。配管による溶湯金属の吸引開始時に窒素導入手段から配管に導入された窒素は、溶湯金属中の水素と酸化物とを吸収して、溶湯金属用取鍋において、減圧手段によって吸引除去される。これにより、溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属に含まれる水素と酸化物との量を軽減することができる。
【００１８】
また、溶湯金属用取鍋の内部に残留した空気や水分は、溶湯金属用取鍋の内部の減圧に伴って、減圧手段により吸引除去される。このため、溶湯金属が溶湯金属用取鍋に供給される時点において、溶湯金属用取鍋の内部には空気や水分が、ほぼ存在しない状態になる。これにより、溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００１９】
このように、上記発明によれば、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができる。
【００２０】
また、本発明の自動吸引供給装置では、配管を上下方向に移動させる昇降手段を備えることが好ましい。
【００２１】
上記発明によれば、配管と昇降手段とが接続されているため、昇降手段に連動して配管自体が上下方向に移動する。
【００２２】
これにより、従来のように、フォークリフトなどで、溶湯金属用取鍋を昇降させることなく、溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給する作業を安全にすることができる。
【００２３】
また、本発明の自動吸引供給装置では、昇降手段は、スクリュージャッキであることが好ましい。
【００２４】
上記発明によれば、上配管とスクリュージャッキとが接続されているため、スクリュージャッキに連動して配管が上下方向に移動する。スクリュージャッキは、高温下での作動性および耐久性に優れている。
【００２５】
これにより、スクリュージャッキは、配管を上下方向に移動させる昇降手段として、好適に用いることができる。
【００２６】
また、本発明の自動吸引供給装置では、配管の外周上に、溶湯金属用取鍋に形成された開口部を塞ぐように溶湯金属用取鍋に当接する取鍋当接部を備えることが好ましい。
【００２７】
上記発明によれば、取鍋当接部を溶湯金属用取鍋に当接させることにより、溶湯金属用取鍋に形成された開口部に配管が挿入された状態で、溶湯金属用取鍋と配管とが接続される。また、取鍋当接部を溶湯金属用取鍋に当接させるだけで、溶湯金属用取鍋内を密閉状態にでき、減圧手段により容易に溶湯金属用取鍋内を減圧させることができる。
【００２８】
これにより、溶湯金属用取鍋ごとに配管を繋ぎ換えるなどの作業が不要であるため、溶湯金属用取鍋と配管との接続作業時間を短縮することができる。
【００２９】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属の液面である溶湯金属面が所定位置に到達したか否かを検知する溶湯金属面検知手段と、上記溶湯金属面検知手段により溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、上記減圧手段の動作を停止させ、上記溶湯金属用取鍋の内部を大気圧に戻す制御を行う制御部とを備えることが好ましい。
【００３０】
上記発明によれば、溶湯金属面検知手段が溶湯金属用取鍋内の溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、制御部は減圧手段による溶湯金属用取鍋内の減圧を停止させる。
【００３１】
これにより、作業者による手動の操作がなくても、溶湯金属用取鍋から溶湯金属が噴出することを防止することができる。
【００３２】
なお、所定位置は、例えば、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さに設定しておけばよい。これにより、最大貯蔵量よりも多く供給されることを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記取鍋当接部を上記溶湯金属用取鍋に当接させたときに、上記排出口は、上記所定位置よりも高い位置に配置されることが好ましい。
【００３４】
上記従来の差圧式の溶湯金属用取鍋では、溶解炉からの配管の排出口が底面付近に位置している。これは、溶湯金属用取鍋内において、溶湯金属用取鍋内の空気などが混入することを防止するために、溶湯金属用取鍋に供給される溶湯金属が、溶湯金属用取鍋あるいは貯蔵された溶湯金属と接するときの衝撃をなるべく抑えるためである。その結果、溶湯金属用取鍋に所望量だけ溶湯金属を供給したとき、溶湯金属の液面の高さは、排出口よりも高くなる。そのため、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したときに、サイフォンの原理により、溶湯金属用取鍋から溶解炉に向けて溶湯金属が逆流することが考えられる。当該逆流を防止するために、従来の方式では、溶解炉から溶湯金属用取鍋までの配管において、空気を導入させ、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したときに、配管内に空気を溜めて、逆流する量を低減させる措置が取られている。しかしながら、空気を導入しているため、溶湯金属の特性が劣化する虞がある。
【００３５】
これに対して、本発明では、上述したように、配管内に窒素を導入する窒素導入手段を備えている。そのため、溶湯金属に空気などが混入することが防止される。すなわち、上記の構成のように、排出口を所定位置よりも高い位置に配置し、溶湯金属用取鍋に供給される溶湯金属が、溶湯金属用取鍋あるいは貯蔵された溶湯金属と接するときの衝撃が比較的大きくても、溶湯金属に空気などが混入されにくい。そして、上記の構成によれば、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したとしても、溶湯金属用取鍋から溶解炉への溶湯金属の逆流を防止することができる。
【００３６】
また、本発明の自動吸引供給装置では、減圧手段は、取鍋当接部に接続されることが好ましい。
【００３７】
上記発明によれば、各溶湯金属用取鍋に当接する１つの取鍋当接部に減圧手段が接続されている。
【００３８】
これにより、減圧手段の接続部を溶湯金属用取鍋ごとに設ける必要がないため、溶湯金属用取鍋の構造の単純化、および製造コストの削減を図ることができる。また、溶湯金属用取鍋に減圧手段を繋ぎ換えるなどの作業が不要であるため、作業時間を短縮することができる。
【００３９】
また、本発明の自動吸引供給装置では、取鍋当接部は、溶湯金属用取鍋と当接する面に、耐熱材からなるシール部材を少なくとも２つ有することが好ましい。
【００４０】
上記発明によれば、取鍋当接部と溶湯金属用取鍋とが当接する面は、耐熱材によって２重にシーリングされているため、溶湯金属用取鍋を確実に密閉することができる。
【００４１】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記配管は、上記配管の中心方向に向かって第１の層および第２の層をこの順で有しており、第１の層は、熱伝導性の低い材質からなり、第２の層は、熱伝導性の高い材質からなることが好ましい。
【００４２】
上記発明によれば、配管には、まず、熱伝導性の低い材質からなる第１の層によってライニングされている。このため、外部への放熱による溶湯金属の温度低下を防止することができる。さらに、上記第１の層よりもさらに配管の中心方向側に、熱伝導性の高い材質からなる第２の層によってライニングされている。このため、溶湯金属を吸引供給する前に、バーナーなどを用いて配管内の温度を上げる予熱作業の時間を短縮することができる。
【００４３】
これにより、溶湯金属の温度低下に起因する、配管の内面への溶湯金属の固着を軽減することができる。
【００４４】
上記配管のフランジ部分に、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシール部材と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシール部材とを有することが好ましい。
【００４５】
上記発明によれば、配管のフランジ部分の内側は、高耐熱性の膨張材質からなるシール部材によってシーリングされている。このため、配管のフランジ部分の密閉性を高めることができる。また、配管のフランジ部分の外側は、高耐久性の硬化材質からなるシール部材によってシーリングされている。このため、配管のフランジ部分の耐久性を高めることができる。
【００４６】
これにより、フランジ部分から配管内に、空気が流入することを防止するとともに、フランジ部分から外部に、溶湯金属が流出しないように確実に配管を連結することができる。
【００４７】
また、本発明の溶湯金属用取鍋は、溶湯金属を貯蔵するための取鍋本体部と、溶湯金属を流通するための流通管と、配管を挿入するための開口部とを有する上記の自動吸引供給装置によって溶湯金属が供給される溶湯金属用取鍋であって、上記自動吸引供給装置から溶湯金属が供給されるときに、上記自動吸引供給装置の上記排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置しており、上記取鍋本体部の内部の溶湯金属の液面の波紋により、当該液面の高さを検知し、検知結果を出力する波紋振動検知手段を備えることを特徴としている。
【００４８】
上記発明によれば、溶湯金属用取鍋において、配管の排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置されているため、溶湯金属用取鍋内の溶湯金属の液面には、供給された溶湯金属の落下による波紋が生じる。波紋振動検知手段は、波紋を振動として認識することにより、溶湯金属の液面の高さを検知することができる。これにより、検知された液面の高さ位置を、例えば表示装置などに表示することができる。その結果、作業者は、溶湯金属に液面の高さ、つまり、供給された溶湯金属量を容易に把握することができる。つまり、作業員は、吸引供給作業の進捗度などを随時把握することができるため、作業の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の自動吸引供給装置は、以上のように、吸引口で上記溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で上記溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、上記配管に接続され、上記配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、上記溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段とを備えているものである。
【００５０】
それゆえ、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置を用いて、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するシステムの全体構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置の側面図である。
【図３】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の側面図である。
【図４】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の排出口近傍の側面図である。
【図５】本実施形態の自動吸引供給装置が備える配管を予熱するために使用される配管予熱機を示す断面図である。
【図６】図４に示す本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管のフランジ部分の拡大断面図である。
【図７】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管に設置された取鍋当接部を示す断面図である。
【図８】本実施の形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備えるスクリュージャッキを示す側面図である。
【図９】本実施形態の溶湯金属用取鍋を示す上面図である。
【図１０】図９に示す溶湯金属用取鍋のＡ−Ａ線断面図であり、本実施形態の取鍋本体部と取鍋上部とが正常な状態で組み合わさったときの状態を示す断面図である。
【図１１】本実施形態の溶湯金属用取鍋の取鍋上部の平面図である。
【図１２】図１１に示す溶湯金属用取鍋の取鍋上部のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】従来の溶湯金属用取鍋の構成を示す断面図である。
【図１４】従来の差圧式の溶湯金属用取鍋内に溶湯金属を吸引供給するシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明に関する実施の一形態である、例えば、アルミニウム、マグネシウム、および銅などの溶湯金属の自動吸引供給装置について図１〜図１２に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００５３】
図１は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置を用いて、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するシステムの全体構成を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態の溶湯金属を吸引供給するシステムは、自動吸引供給装置１と、溶湯金属用取鍋５０と、溶解炉１００とを有している。溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００とは、自動吸引供給装置１を介して接続されている。
【００５４】
自動吸引供給装置１は、溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧することによって生じる溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００との差圧を利用して、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を吸引供給する、いわゆる差圧式の溶湯金属吸引供給装置である。
【００５５】
溶湯金属用取鍋５０は、供給された溶湯金属を搬送するためのものであり、溶湯金属用取鍋５０の上部において、自動吸引供給装置１と接続される。
【００５６】
溶解炉１００は、溶湯金属用取鍋５０に供給するための溶湯金属を溶解、貯留するためのものであり、貯留する溶湯金属の種類によって任意に温度を設定することができる。
【００５７】
以下、自動吸引供給装置１から詳細に説明する。
【００５８】
図２は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置の側面図である。図２に示すように、自動吸引供給装置１は、配管１０と、取鍋当接部１２と、２つのスクリュージャッキ２０と、２つのジョイント部２５と、支持部３０と、図示しない制御部とを有している。
【００５９】
配管１０は、吊り下げ型のスクリュージャッキ２０のネジ軸２２にジョイント部２５を介して接続されている。また、２つのスクリュージャッキ２０のジャッキ本体部２１は、支持部３０にそれぞれ固定されており、ネジ軸２２は支持部３０を上下方向に貫通している。
【００６０】
これにより、スクリュージャッキ２０を操作することによって、配管１０を上下方向に移動させることができると共に、配管１０を所望の高さで停止させることができる。
【００６１】
図３は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の側面図である。図３に示すように、配管１０は逆Ｕ字型の形状であり、吸引口１０ａと排出口１０ｂとを有しており、吸引口１０ａは、排出口１０ｂよりも低い位置に配置されている。配管１０は、吸引口１０ａで溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口１０ｂで溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を排出する。
【００６２】
また、配管１０には、窒素導入手段であるガス管２が接続されている。ガス管２は、窒素ボンベ（図示せず）から供給される窒素ガスを、配管１０内に導入できるように接続されている。
【００６３】
一般的に、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給する場合、溶解炉および溶湯金属用取鍋に存在する空気や水分が、吸引供給された溶湯金属に混入する。溶湯金属に混入した空気や水分は、溶湯金属と反応して水素と酸化物とが生成される。このような水素と酸化物とが混在する溶湯金属を用いて成型した場合、成型された金属の内部に引け巣と酸化不純物とが生じる。このため、成型された金属に充分な強度が得られなくなるという問題を有している。
【００６４】
そこで、本実施形態の自動吸引供給装置１では、このような溶湯金属の特性を悪化させる空気や水分を除去するために、配管１０に窒素を導入するための着脱可能なガス管２が接続されている。配管１０による溶湯金属の吸引開始前にガス管２から配管１０に導入された窒素は、溶湯金属中の水素と酸化物とを吸収して、溶湯金属用取鍋５０において吸引除去される。これにより、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属に含まれる水素と酸化物との量を軽減することができる。
【００６５】
また、溶湯金属用取鍋５０の内部に存在する空気や水分は、溶湯金属用取鍋の内部の減圧に伴って、上記減圧ポンプにより吸引除去される。このため、溶湯金属が溶湯金属用取鍋５０に供給される時点において、溶湯金属用取鍋５０の内部には空気や水分が、ほぼ存在しない状態になる。これにより、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００６６】
このように、自動吸引供給装置１では、ガス管２から配管１０に窒素が導入されることにより、溶湯金属に混入した空気や水分を除去することができると共に、溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００６７】
これにより、溶湯金属の特性を悪化させることなく、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給することができる。
【００６８】
なお、配管１０内に窒素を導入できるのであれば、配管１０におけるガス管２の接続位置および接続方法は、特に限定されない。
【００６９】
図４は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の排出口近傍の側面図である。図４に示すように、配管１０の内面は、配管の中心方向に向かって、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａおよび熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂをこの順で有している。つまり、配管１０の内周面には、まず、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａによってライニングされ、さらに、第１の層１９ａの上面（つまり、第１の層１９ａにおいて配管の中心軸側の面）に、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングされる。
【００７０】
配管１０の内面を、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａ、すなわち断熱材によってライニングすることにより、外部への放熱による溶湯金属の温度低下を防止することができる。
【００７１】
また、配管１０の内面のさらに内側を、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングすることにより、溶湯金属を吸引供給する前に、バーナーなどを用いて配管１０内の温度を上げる予熱作業の時間を短縮することができる。
【００７２】
これにより、溶湯金属の温度低下に起因する、配管１０の内面への溶湯金属の固着を軽減することができる。なお、第２の層１９ｂの内径は、直径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
図５は、本実施形態の自動吸引供給装置が備える配管を予熱するために使用される配管予熱器を示す断面図である。配管を予熱する場合、図５に示すような、配管予熱器１２０を使用することができる。配管予熱器１２０は、燃焼ブロアー１２１を備えており、燃焼ブロアー１２１からの炎は、燃焼管１２３と燃焼室１２４とを介して、挿入管１２５の上部から放射される。挿入管１２５の外周の直径は、配管１０に挿入できるように、配管１０の内周の直径よりも小さくなるに設計されている。また、挿入管１２５の下部には、配管１０の内部に固着していた溶湯金属を受けるための底部１２６を備えている。底部１２６は、取っ手１２７により開閉可能であり、底部１２６に溜まった溶湯金属を回収することができる。
【００７４】
さらに、図４に示すように、配管１０は、複数の配管のフランジ部分１６により、連結された構成である。図６は、図４に示す本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置１が備える配管１０のフランジ部分の拡大断面図である。図６に示すように、配管１０のフランジ部分１６は、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシ−ル部材１７と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシ−ル部材１８とを用いて二重にシーリングされている。
【００７５】
配管１０のフランジ部分１６の内側を高耐熱性の膨張材質からなるシ−ル部材１７によってシーリングすることにより、配管のフランジ部分１６の密閉性を高めることができる。
【００７６】
また、配管のフランジ部分１６を外側に高耐久性の硬化材質からなるシ−ル部材１８によってシーリングすることにより、配管のフランジ部分１６の耐久性を高めることができる。これにより、フランジ部分１６から配管１０内に、空気などが流入することを防止するとともに、フランジ部分１６から外部に、溶湯金属が流出しないように確実にシーリングすることが可能である。
【００７７】
従来の差圧式の溶湯金属用取鍋５５０では、図１４に示すように、配管５６０が本体部５５１の底部５５３に近い位置に向かって延在して設けられている。このため、溶湯金属用取鍋５５０の減圧状態を開放したとき、溶湯金属用取鍋５５０から溶解炉６００へ、溶湯金属が逆流する虞があるという問題を有している。この逆流を防止するため、溶湯金属用取鍋５５０では、空気の導入が可能である一方、外部に溶湯金属が流出しない程度に、配管５６０のフランジ部分５６６の密閉性を弱めるなどの措置を講じる必要がある。それゆえ、溶湯金属用取鍋５５０の内部の減圧効率が低下するため、溶湯金属の吸引供給時間が長期化するという問題を有している。また、配管５６０のフランジ部５６６から空気が配管５６０内に導入され、空気が溶湯金属に混入してしまう問題もある。
【００７８】
一方、本実施形態の配管のフランジ部分１６は、上述のように２種類の材質からなるシール部材によって、完全に密閉されている。これにより、溶湯金属用取鍋５０の内部の減圧効率が向上するため、溶湯金属の吸引供給時間を短縮することができる。また、配管５６０内に空気が導入されることがなく、空気の溶湯金属への混入も一層防止できる。
【００７９】
図７は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管に設置された取鍋当接部を示す断面図である。図７に示すように、取鍋当接部１２は、減圧管接続部１３と溶湯金属面検知手段１４を備えている。また、取鍋当接部１２の中央部分には貫通孔が形成されており、配管１０が貫通している。
【００８０】
取鍋当接部１２は、溶湯金属用取鍋５０の上部に当接し、上方から押圧されることにより、溶湯金属用取鍋５０を密閉する。このため、取鍋当接部１２と溶湯金属用取鍋５０との当接面には、例えば、シール部材１９ｃにより２重にシーリングされている。これにより、溶湯金属用取鍋５０を完全に密閉することができる。なお、シール部材１９ｃには、例えば、シリコンなどのような耐熱材を用いることができる。
【００８１】
減圧管接続部１３には、溶湯金属用取鍋５０の内部の気体を吸引するために、減圧管３が接続されており、減圧管３の他端は、減圧ポンプ（図示せず）に接続されている。減圧ポンプを作動させることにより、溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧し、湯金属用取鍋５０と溶解炉との内部間に差圧を生じさせることができる。この差圧によって、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全に吸引供給することができる。
【００８２】
溶湯金属面検知手段１４は、取鍋当接部１２が溶湯金属用取鍋５０の上部に当接したときに、溶湯金属用取鍋５０内に貯蔵された溶湯金属の液面（以下、溶湯金属面という場合がある）の位置を検出するものであり、プラグ１４ａに電極棒１４ｅが挿通されたソケット１４ｄを装着した構成である。このような電極棒１４ｅの先端を、溶湯金属の満量時の溶湯金属面５０ｓなど所定のレベル（所定位置）に配置させている。すなわち、当該所定位置とは、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の位置に対応している。これにより、溶湯金属面検知手段１４は、溶湯金属面が上記の所定位置に到達したか否かを検知することができる。
【００８３】
なお、図７には示されていないが、溶湯金属面検知手段１４を２以上備えることにより、電極棒１４ｅ間の導通を検知することで確実に溶湯金属の満量を検知することができる。また、長さの異なる複数の電極棒１４ｅを用いて、複数の溶湯金属面レベルを検知するようにしてもよい。
【００８４】
本実施形態の自動吸引供給装置１では、溶湯金属面検知手段１４が溶湯金属の満量を検知したとき、溶湯金属面検知手段１４に接続された制御部（図示せず）によって減圧ポンプを制御して、溶湯金属用取鍋５０の内部の減圧状態を自動的に開放する。これにより、溶湯金属用取鍋５０から、溶湯金属が溢れ出ることを防止することができる。
【００８５】
ここで、図７に示すように、溶湯金属用取鍋５０の内部における配管１０の排出口１０ｂは、満量時の溶湯金属面５０ｓに浸らない上方の位置に配置されていることが好ましい。つまり、排出口１０ｂは、上記の所定位置よりも高い位置に配置するように設計されていることが好ましい。
【００８６】
従来の差圧式の溶湯金属用取鍋５０では、溶湯金属用取鍋本体の底部に近い位置に、配管と連通する内部開口部が配置されている。この構成に起因して、上述のように、溶湯金属用取鍋５０の減圧状態を開放したとき、溶湯金属用取鍋５０から溶解炉１００へ、溶湯金属が逆流する虞があるという問題を有している。
【００８７】
一方、溶湯金属用取鍋５０では、配管１０の排出口１０ｂが、溶湯金属面５０ｓに浸らない位置に配置されているため、上記溶湯金属が逆流問題を防止することができる。
【００８８】
また、配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０の内部における上方の位置に配置されていることにより、溶湯金属用取鍋５０の内部側面には、溶湯金属面の波紋振動を検知するための、波紋振動検知手段５６が組み込まれていることが好ましい。溶湯金属は、溶湯金属用取鍋５０内に、上方から供給されるため、溶湯金属用取鍋５０の内部の溶湯金属面には、供給された溶湯金属の落下により波紋が生じる。波紋振動検知手段５６は、上記波紋を振動として認識することにより、溶湯金属面の高さを検知することができるセンサである。検知した溶湯金属面の高さ位置は、外部のディスプレイ（図示せず）などにより表示される。これにより、作業員は、吸引供給作業の進捗度などを把握することができ、作業の効率化を図ることができる。
【００８９】
なお、本実施形態の自動吸引供給装置１では、配管１０に取鍋当接部１２が設置され、取鍋当接部１２を介して、溶湯金属用取鍋５０と配管１０とが接続された構成であるが、このような構成に限定されない。例えば、取鍋当接部１２を介さずに、溶湯金属用取鍋５０と配管１０とが、直接接続された構成であってもよい。例えば、従来の溶湯金属用取鍋のように、溶湯金属用取鍋と配管とが一体となった構成であっても、配管にガス管を接続することによって、溶湯金属に窒素を導入することができる。
【００９０】
また、溶湯金属用取鍋と配管との接続部分は、溶湯金属用取鍋の上部に限定されない。上記接続部分は、例えば、溶湯金属用取鍋の外周部であってもよい。
【００９１】
本実施形態の自動吸引供給装置１では、昇降手段として、２つのスクリュージャッキ２０を用いている。図８は、本実施の形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備えるスクリュージャッキを示す側面図である。図８に示すように、スクリュージャッキ２０は、ジャッキ本体部２１と、ネジ軸２２と、連結シャフト２３と、モーター部２４と、ジョイント部２５とを有している。
【００９２】
２つのジャッキ本体部２１は、水平方向に伸びる支持部３０にそれぞれ固定されており、ネジ軸２２は、支持部３０を上下方向に貫通して垂直方向に伸びている構成である。
【００９３】
また、２つのジャッキ本体部２１は、連結シャフト２３により連結されている。このため、２つのスクリュージャッキ２０の動きを連動させることができる。
【００９４】
さらに、２つのネジ軸２２の下端には、ジョイント部２５を介して配管１０が接続されている。
【００９５】
このような構成により、ジャッキ本体部２１に接続されたモーター部２４を作動させることによって、配管１０を昇降させることができる。
【００９６】
従来の溶湯金属吸引供給システムでは、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給する場合、フォークリフトなどにより、溶湯金属用取鍋自体を昇降させる必要がある。このため、不安定な状況下での溶湯金属の吸引供給作業を強いられている。
【００９７】
一方、自動吸引供給装置１では、配管１０を昇降させることができるため、溶湯金属用取鍋５０自体を昇降させる必要がない。これにより、より安全に溶湯金属の吸引供給作業をすることができる。
【００９８】
ジョイント部２５には、例えば、ばねなどの弾性体が内蔵されている。これにより、取鍋当接部１２を溶湯金属用取鍋５０の上部に当接させる場合、上方から取鍋当接部１２を溶湯金属用取鍋５０の上部に押圧することができる。
【００９９】
自動吸引供給装置１は、以上のような構成であるため、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全、且つ、迅速に吸引供給することを実現することができる。
【０１００】
次に本実施の形態に用いられる溶湯金属用取鍋５０について説明する。
【０１０１】
図９は、本実施形態の溶湯金属用取鍋を示す上面図である。また、図１０は、図９に示す溶湯金属用取鍋のＡ−Ａ線断面図であり、本実施形態の取鍋本体部と取鍋上部とが正常な状態で組み合わさったときの状態を示す断面図である。図１０に示すように、溶湯金属用取鍋５０は、取鍋本体部５１と、取鍋上部７０とに分離することが可能である。
【０１０２】
取鍋本体部５１は、ほぼ円筒状に形成されており、その底面は底壁によって閉じられている。その内側面および内底面によって囲まれた空間が溶湯金属の貯蔵部６１となる。
また、取鍋本体部５１の側面には、溶湯金属を流通させるための流通管５４が形成されている。流通管５４における流路５５は、貯蔵部６１の側面に設けられた内部開口部５５ｂから、流通管５４の上部に設けられた外部開口部５５ａに向けて延在している。
さらに、貯蔵部の底面外周部分には傾斜面が形成されており、溶湯金属排出時の付着を防止している。
【０１０３】
図１１は、本実施形態の溶湯金属用取鍋の取鍋上部の平面図である。また、図１２は、図１１に示す溶湯金属用取鍋の取鍋上部のＢ−Ｂ線断面図である。図１１に示すように、取鍋上部７０のほぼ中央に形成された上記配管を挿入するための開口部７１には、取っ手７３が取り付けられたハッチ７２により塞がれている。ハッチ７２の外周の１ヶ所にはヒンジ７５を介して取鍋上部７０に取り付けられている。このため、図１２に示すように、ハッチ７２は取鍋上部７０の開口部７１に対して開閉可能となっている。
【０１０４】
また、このヒンジ７５が取り付けられた位置と対向するように、ハッチ７２の外周の２ヶ所には、ハッチ７２を取鍋上部７０に固定するための略Ｙ字型のハッチ固定ピン７６が取り付けられている。これにより、ハッチ７２が取鍋上部７０に固定されることにより、溶湯金属用取鍋５０を密閉することができる。
【０１０５】
溶湯金属用取鍋５０は、以上のような構成であり、自動吸引供給装置１と組み合わせて使用することによって、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全、且つ、迅速に吸引供給することを効果的に実現することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態の溶湯金属用取鍋５０では、流通管５４を１つ備えた構成であるが、流通管５４を２つ以上備えた構成であってもよい。
【０１０７】
次に、本実施の形態における溶解炉１００について説明する。
【０１０８】
溶解炉１００の構成は、構成は特に限定されないが、少なくとも溶湯金属を貯留するための貯留槽と、配管１０を挿入するための挿入孔とを備えている。上記挿入孔は通常、着脱可能な蓋部により密閉されているため、上記挿入孔からの放熱を防止することができる。一方、溶解炉１００から溶湯金属を吸引する場合は、上記蓋部を取り外し、上記挿入孔に配管１０を容易に挿入することができる。
【０１０９】
また、溶解炉１００は、加熱手段によって任意に温度を設定することができ、貯留された溶湯金属の温度は、溶湯温度計により随時視認できるようになっている。
本実施の形態の溶湯金属を供給するシステムは、以上のような構成の自動吸引供給装置１と、溶湯金属用取鍋５０と、溶解炉１００とを備えている。これにより、窒素を導入しながら溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給することができる。
【０１１０】
以下、自動吸引供給装置１を使用して、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給する手順について、図１に基づいて説明する。
【０１１１】
まず、溶湯金属の吸引供給に先立って、図５に示した配管予熱器１２０を用いて、配管１０を予熱する。配管予熱器１２０を所定の位置に配置し、スクリュージャッキ２０を操作して配管１０を降下させる。そして、配管１０の排出口１０ｂに配管予熱器１２０の挿入管１２５の上端が挿入できる位置でクリュージャッキ２０を停止させ、配管予熱器１２０による加熱を開始する。このとき、配管１０の内面は、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングされているため、配管１０の内側全体の温度は、短時間で上昇する。このため、予熱作業の時間を短縮することができる。また、配管１０を予熱することによって、配管１０の内面に固着した金属が溶解するため、配管１０の詰まりを防止することができる。なお、溶解した金属は、挿入管１２５の下部に備えられた開閉可能な底部１２６などにおいて回収される。
【０１１２】
次に、スクリュージャッキ２０を操作して予熱した配管１０を上昇させ、配管予熱器１２０に替えて溶湯金属用取鍋５０を所定の位置に配置する。再度スクリュージャッキ２０を操作して配管１０を降下させる。そして、配管１０の外周上の排出口１０ｂ近傍に備えられている取鍋当接部１２が、溶湯金属用取鍋５０の取鍋上部７０に形成された開口部７１の周辺に当接できる位置でクリュージャッキ２０を停止させる。このとき、配管１０の吸引口１０ａは、溶解炉１００の上記挿入孔から挿入されて、溶解炉１００に貯留されている溶湯金属に浸される。一方、配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１から溶湯金属用取鍋５０に挿入される。このとき、配管１０とスクリュージャッキ２０のネジ軸２２とを接続するジョイント部２５には、ばねが内蔵されているため、取鍋当接部１２が溶湯金属用取鍋５０の方向に押圧される。このため、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１は、取鍋当接部１２によって密閉される。これにより、溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００とを、自動吸引供給装置１によって短時間で接続することができる。
【０１１３】
次に、配管１０にガス管２を介して接続された窒素ボンベと、取鍋当接部１２に減圧管３を介して接続された減圧ポンプとを作動させ、溶湯金属用取鍋５０内部の減圧を開始する。このとき、溶湯金属用取鍋５０および耐火材中の空気および水分（水蒸気）を、減圧ポンプによって吸引させて除去することができる。また、溶湯金属用取鍋５０内部と溶解炉１００の内部との差圧値が一定以上になると、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０への溶湯金属の吸引供給が開始される。溶湯金属の吸引供給開始後も、継続して配管１０にはガス管２から窒素が導入される。吸引供給開始後に配管１０に導入された窒素は、溶湯金属に混入した空気や水分から生成された水素と酸化物とを吸収し、溶湯金属用取鍋５０において、減圧ポンプによって吸引されることにより、溶湯金属中の水素と酸化物を除去することができる。
【０１１４】
ここで、自動吸引供給装置１は、吸引開始後１５秒で溶湯金属用取鍋５０内の圧力が−３ｋｐａに至らない場合、または吸引開始後２．５分で溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達しない場合は、吸引供給が自動停止するように制御されている。また、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属量は、溶湯金属用取鍋５０の内部側面に組み込まれた、溶湯金属面の波紋を振動として認識する波紋振動検知手段によって、常に把握できるようになっている。さらに、溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達した場合は、取鍋当接部１２に備えられた溶湯金属面検知手段１４によって満量が検知され、吸引供給が自動停止するように制御されている。これらの制御は、いずれも自動吸引供給装置１が備える制御部（図示せず）によって統制されている。これにより、システム不具合による溶湯金属の噴出などの事故を未然に防ぐことができる。
【０１１５】
なお、本実施形態の自動吸引供給装置１では、溶湯金属用取鍋５０内における配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達した場合の溶湯金属面よりも高い位置に配置されている。このため、従来の差圧式の溶湯金属用取鍋で生じる、溶湯金属用取鍋から溶解炉への溶湯金属の逆流を排除することができる。
【０１１６】
最後に、スクリュージャッキ２０を操作して予熱された配管１０を上昇させ、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１と溶解炉１００の挿入孔とを、それぞれハッチ（図示せず）と上記蓋部とを用いて密閉して、吸引供給作業は完了する。
【０１１７】
以上のように、本実施形態の自動吸引供給装置１を使用することによって、溶湯金属の特性を悪化させることなく、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を吸引供給することができる。
【０１１８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、昇降手段にスクリュージャッキを用いたが、特にこれに限定するものではなく、油圧式ジャッキなどを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の自動吸引供給装置であれば、溶湯金属に混入した水分などから生成する水素と酸化物などを除去して、溶湯金属を吸引供給することができる。これにより、多くの種類の溶湯金属に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 自動吸引供給装置
２ ガス管（窒素導入手段）
３ 減圧ポンプ（減圧手段）
１０ 配管
１０ａ 吸引口
１０ｂ 排出口
１２ 取鍋当接部
１４ 溶湯金属面検知手段
１６ フランジ部分
１９ａ 第１の層
１９ｂ 第２の層
１９ｃ シリコンからなるシール部材
２０ スクリュージャッキ（昇降手段）
５０ 溶湯金属用取鍋
５１ 取鍋本体部
５４ 流通管
５６ 波紋振動検知手段
７１ 開口部
１００ 溶解炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルミニウムなどの溶湯金属などを吸引供給するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム精錬工場内において、アルミニウムなどの溶湯金属を溶解炉から取り出し、溶湯金属用取鍋に入れ、フォークリフトなどにより工場内或いは工場間などを運搬している。運搬したアルミニウムなどの溶湯金属は、成型工場において所定の形状になるように成型される。
【０００３】
溶解炉から溶湯金属用取鍋へ溶湯金属を供給する場合、溶湯金属用取鍋の上蓋を開けて溶湯金属を空気にさらしながら容器内に供給していた。
【０００４】
しかし、空気による溶湯金属の酸化の防止、および安全性を確保するなどの観点から、近年では、差圧式の溶湯金属吸引供給技術が採用され始めている。これは、溶湯金属用取鍋内を減圧することにより生じる差圧を利用して、溶解炉から溶湯金属用取鍋へ溶湯金属を吸引供給する技術である。
【０００５】
このような差圧式の溶湯金属吸引供給技術としては、例えば、特許文献１〜４に開示されたものがある。
【０００６】
図１３は、従来の溶湯金属用取鍋の構成を示す断面図である。溶湯金属用取鍋４５０は、図１３に示すように、有底筒状の本体部４５１の上部開口部４５２に、大蓋４７０が配置されている。また、本体部４５１の側面部には配管取付部４５４が設けられている。配管取付部４５４における流路４５５は、本体部４５１の底部４５３に近い位置に設けられた内部開口部４５５ｂから、配管取付部４５４の上部に設けられた外部開口部４５５ａに向けて延在している。この配管取付部４５４には、流路４５５に連通するように配管４６０が接続されている。さらに、大蓋４７０のガス配管４７３には、エアホース４７４を介して減圧ポンプ（図示せず）が接続されている。
【０００７】
図１４は、従来の差圧式の溶湯金属用取鍋内に溶湯金属を吸引供給するシステムを示す図である。図１４に示すように、溶湯金属吸引供給システム５００では、溶湯金属用取鍋５５０と溶解炉６００とが配管５６０により接続されている。溶湯金属用取鍋５５０は、溶湯金属用取鍋４５０と同様に、本体部５５１と、大蓋５７０とを備えており、大蓋５７０のガス配管５７３には、エアホース５７４を介して減圧ポンプ５７５が接続されている。ただし、溶湯金属用取鍋５５０には、本体部５５１の側面部に配管取付部が設けられておらず、配管５６０は大蓋５７０を貫通し、本体部５５１の底部５５３に近い位置に向かって延在している点で溶湯金属用取鍋４５０と異なっている。
【０００８】
このような構成の溶湯金属用取鍋５５０は、フォークリフト６１０によって保持されており、昇降が可能である。
【０００９】
溶湯金属吸引供給システム５００では、減圧ポンプ５７４を作動させて、溶湯金属用取鍋５５０の内部を減圧し、溶湯金属用取鍋５５０と溶解炉６００との内部間に差圧を生じさせる。この差圧によって、溶解炉６００から溶湯金属が吸引されて、溶湯金属用取鍋５５０内に供給される。
【００１０】
これにより、溶湯金属を空気にさらすことはなく、溶解炉６００から溶湯金属用取鍋５５０に、溶湯金属を安全に吸引供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６０５３９号公報（２００４年６月１０日公開）
【特許文献２】特開２００４−１８８４９０号公報（２００４年７月８日公開）
【特許文献３】特開２００５−２６２３１８号公報（２００５年９月２９日公開）
【特許文献４】特開２００８−１５５２８２号公報（２００８年７月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１４に示されるような溶湯金属吸引供給システムでは、以下のような問題点を有している。
【００１３】
溶湯金属を溶湯金属用取鍋に吸引供給する場合、溶解炉および溶湯金属用取鍋に存在する空気や水分が吸引供給した溶湯金属に混入していることがある。溶湯金属に混入した空気や水分は、溶湯金属と反応して水素と酸化物が生成される。このような水素と酸化物とが混入した溶湯金属を用いて成型した場合、成型された金属の内部に引け巣と酸化不純物とが生じるため、充分な強度が得られなくなるという問題を有している。
【００１４】
上記問題は、エンジンなどの高温状況下で使用される成型金属に顕著であり、変形、破損などの原因となっている。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができる自動吸引供給装置、およびそれに使用する溶湯金属用取鍋を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の自動吸引供給装置は、上記課題を解決するために、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置であって、吸引口で溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、配管に接続され、配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記発明によれば、配管に窒素導入手段が接続さている構成であるため、配管内に窒素が導入される。配管による溶湯金属の吸引開始時に窒素導入手段から配管に導入された窒素は、溶湯金属中の水素と酸化物とを吸収して、溶湯金属用取鍋において、減圧手段によって吸引除去される。これにより、溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属に含まれる水素と酸化物との量を軽減することができる。
【００１８】
また、溶湯金属用取鍋の内部に残留した空気や水分は、溶湯金属用取鍋の内部の減圧に伴って、減圧手段により吸引除去される。このため、溶湯金属が溶湯金属用取鍋に供給される時点において、溶湯金属用取鍋の内部には空気や水分が、ほぼ存在しない状態になる。これにより、溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００１９】
このように、上記発明によれば、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができる。
【００２０】
また、本発明の自動吸引供給装置では、配管を上下方向に移動させる昇降手段を備えることが好ましい。
【００２１】
上記発明によれば、配管と昇降手段とが接続されているため、昇降手段に連動して配管自体が上下方向に移動する。
【００２２】
これにより、従来のように、フォークリフトなどで、溶湯金属用取鍋を昇降させることなく、溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給する作業を安全にすることができる。
【００２３】
また、本発明の自動吸引供給装置では、昇降手段は、スクリュージャッキであることが好ましい。
【００２４】
上記発明によれば、上配管とスクリュージャッキとが接続されているため、スクリュージャッキに連動して配管が上下方向に移動する。スクリュージャッキは、高温下での作動性および耐久性に優れている。
【００２５】
これにより、スクリュージャッキは、配管を上下方向に移動させる昇降手段として、好適に用いることができる。
【００２６】
また、本発明の自動吸引供給装置では、配管の外周上に、溶湯金属用取鍋に形成された開口部を塞ぐように溶湯金属用取鍋に当接する取鍋当接部を備えることが好ましい。
【００２７】
上記発明によれば、取鍋当接部を溶湯金属用取鍋に当接させることにより、溶湯金属用取鍋に形成された開口部に配管が挿入された状態で、溶湯金属用取鍋と配管とが接続される。また、取鍋当接部を溶湯金属用取鍋に当接させるだけで、溶湯金属用取鍋内を密閉状態にでき、減圧手段により容易に溶湯金属用取鍋内を減圧させることができる。
【００２８】
これにより、溶湯金属用取鍋ごとに配管を繋ぎ換えるなどの作業が不要であるため、溶湯金属用取鍋と配管との接続作業時間を短縮することができる。
【００２９】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属の液面である溶湯金属面が所定位置に到達したか否かを検知する溶湯金属面検知手段と、上記溶湯金属面検知手段により溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、上記減圧手段の動作を停止させ、上記溶湯金属用取鍋の内部を大気圧に戻す制御を行う制御部とを備えることが好ましい。
【００３０】
上記発明によれば、溶湯金属面検知手段が溶湯金属用取鍋内の溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、制御部は減圧手段による溶湯金属用取鍋内の減圧を停止させる。
【００３１】
これにより、作業者による手動の操作がなくても、溶湯金属用取鍋から溶湯金属が噴出することを防止することができる。
【００３２】
なお、所定位置は、例えば、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さに設定しておけばよい。これにより、最大貯蔵量よりも多く供給されることを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記取鍋当接部を上記溶湯金属用取鍋に当接させたときに、上記排出口は、上記所定位置よりも高い位置に配置されることが好ましい。
【００３４】
上記従来の差圧式の溶湯金属用取鍋では、溶解炉からの配管の排出口が底面付近に位置している。これは、溶湯金属用取鍋内において、溶湯金属用取鍋内の空気などが混入することを防止するために、溶湯金属用取鍋に供給される溶湯金属が、溶湯金属用取鍋あるいは貯蔵された溶湯金属と接するときの衝撃をなるべく抑えるためである。その結果、溶湯金属用取鍋に所望量だけ溶湯金属を供給したとき、溶湯金属の液面の高さは、排出口よりも高くなる。そのため、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したときに、サイフォンの原理により、溶湯金属用取鍋から溶解炉に向けて溶湯金属が逆流することが考えられる。当該逆流を防止するために、従来の方式では、溶解炉から溶湯金属用取鍋までの配管において、空気を導入させ、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したときに、配管内に空気を溜めて、逆流する量を低減させる措置が取られている。しかしながら、空気を導入しているため、溶湯金属の特性が劣化する虞がある。
【００３５】
これに対して、本発明では、上述したように、配管内に窒素を導入する窒素導入手段を備えている。そのため、溶湯金属に空気などが混入することが防止される。すなわち、上記の構成のように、排出口を所定位置よりも高い位置に配置し、溶湯金属用取鍋に供給される溶湯金属が、溶湯金属用取鍋あるいは貯蔵された溶湯金属と接するときの衝撃が比較的大きくても、溶湯金属に空気などが混入されにくい。そして、上記の構成によれば、溶湯金属用取鍋内を大気圧に戻したとしても、溶湯金属用取鍋から溶解炉への溶湯金属の逆流を防止することができる。
【００３６】
また、本発明の自動吸引供給装置では、減圧手段は、取鍋当接部に接続されることが好ましい。
【００３７】
上記発明によれば、各溶湯金属用取鍋に当接する１つの取鍋当接部に減圧手段が接続されている。
【００３８】
これにより、減圧手段の接続部を溶湯金属用取鍋ごとに設ける必要がないため、溶湯金属用取鍋の構造の単純化、および製造コストの削減を図ることができる。また、溶湯金属用取鍋に減圧手段を繋ぎ換えるなどの作業が不要であるため、作業時間を短縮することができる。
【００３９】
また、本発明の自動吸引供給装置では、取鍋当接部は、溶湯金属用取鍋と当接する面に、耐熱材からなるシール部材を少なくとも２つ有することが好ましい。
【００４０】
上記発明によれば、取鍋当接部と溶湯金属用取鍋とが当接する面は、耐熱材によって２重にシーリングされているため、溶湯金属用取鍋を確実に密閉することができる。
【００４１】
また、本発明の自動吸引供給装置では、上記配管は、上記配管の中心方向に向かって第１の層および第２の層をこの順で有しており、第１の層は、熱伝導性の低い材質からなり、第２の層は、熱伝導性の高い材質からなることが好ましい。
【００４２】
上記発明によれば、配管には、まず、熱伝導性の低い材質からなる第１の層によってライニングされている。このため、外部への放熱による溶湯金属の温度低下を防止することができる。さらに、上記第１の層よりもさらに配管の中心方向側に、熱伝導性の高い材質からなる第２の層によってライニングされている。このため、溶湯金属を吸引供給する前に、バーナーなどを用いて配管内の温度を上げる予熱作業の時間を短縮することができる。
【００４３】
これにより、溶湯金属の温度低下に起因する、配管の内面への溶湯金属の固着を軽減することができる。
【００４４】
上記配管のフランジ部分に、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシール部材と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシール部材とを有することが好ましい。
【００４５】
上記発明によれば、配管のフランジ部分の内側は、高耐熱性の膨張材質からなるシール部材によってシーリングされている。このため、配管のフランジ部分の密閉性を高めることができる。また、配管のフランジ部分の外側は、高耐久性の硬化材質からなるシール部材によってシーリングされている。このため、配管のフランジ部分の耐久性を高めることができる。
【００４６】
これにより、フランジ部分から配管内に、空気が流入することを防止するとともに、フランジ部分から外部に、溶湯金属が流出しないように確実に配管を連結することができる。
【００４７】
また、本発明の溶湯金属用取鍋は、溶湯金属を貯蔵するための取鍋本体部と、溶湯金属を流通するための流通管と、配管を挿入するための開口部とを有する上記の自動吸引供給装置によって溶湯金属が供給される溶湯金属用取鍋であって、上記自動吸引供給装置から溶湯金属が供給されるときに、上記自動吸引供給装置の上記排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置しており、上記取鍋本体部の内部の溶湯金属の液面の波紋により、当該液面の高さを検知し、検知結果を出力する波紋振動検知手段を備えることを特徴としている。
【００４８】
上記発明によれば、溶湯金属用取鍋において、配管の排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置されているため、溶湯金属用取鍋内の溶湯金属の液面には、供給された溶湯金属の落下による波紋が生じる。波紋振動検知手段は、波紋を振動として認識することにより、溶湯金属の液面の高さを検知することができる。これにより、検知された液面の高さ位置を、例えば表示装置などに表示することができる。その結果、作業者は、溶湯金属に液面の高さ、つまり、供給された溶湯金属量を容易に把握することができる。つまり、作業員は、吸引供給作業の進捗度などを随時把握することができるため、作業の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の自動吸引供給装置は、以上のように、吸引口で上記溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で上記溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、上記配管に接続され、上記配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、上記溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段とを備えているものである。
【００５０】
それゆえ、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉から溶湯金属用取鍋に、溶湯金属を吸引供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置を用いて、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するシステムの全体構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置の側面図である。
【図３】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の側面図である。
【図４】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の排出口近傍の側面図である。
【図５】本実施形態の自動吸引供給装置が備える配管を予熱するために使用される配管予熱機を示す断面図である。
【図６】図４に示す本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管のフランジ部分の拡大断面図である。
【図７】本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管に設置された取鍋当接部を示す断面図である。
【図８】本実施の形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備えるスクリュージャッキを示す側面図である。
【図９】本実施形態の溶湯金属用取鍋を示す上面図である。
【図１０】図９に示す溶湯金属用取鍋のＡ−Ａ線断面図であり、本実施形態の取鍋本体部と取鍋上部とが正常な状態で組み合わさったときの状態を示す断面図である。
【図１１】本実施形態の溶湯金属用取鍋の取鍋上部の平面図である。
【図１２】図１１に示す溶湯金属用取鍋の取鍋上部のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】従来の溶湯金属用取鍋の構成を示す断面図である。
【図１４】従来の差圧式の溶湯金属用取鍋内に溶湯金属を吸引供給するシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明に関する実施の一形態である、例えば、アルミニウム、マグネシウム、および銅などの溶湯金属の自動吸引供給装置について図１〜図１２に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００５３】
図１は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置を用いて、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するシステムの全体構成を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態の溶湯金属を吸引供給するシステムは、自動吸引供給装置１と、溶湯金属用取鍋５０と、溶解炉１００とを有している。溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００とは、自動吸引供給装置１を介して接続されている。
【００５４】
自動吸引供給装置１は、溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧することによって生じる溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００との差圧を利用して、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を吸引供給する、いわゆる差圧式の溶湯金属吸引供給装置である。
【００５５】
溶湯金属用取鍋５０は、供給された溶湯金属を搬送するためのものであり、溶湯金属用取鍋５０の上部において、自動吸引供給装置１と接続される。
【００５６】
溶解炉１００は、溶湯金属用取鍋５０に供給するための溶湯金属を溶解、貯留するためのものであり、貯留する溶湯金属の種類によって任意に温度を設定することができる。
【００５７】
以下、自動吸引供給装置１から詳細に説明する。
【００５８】
図２は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置の側面図である。図２に示すように、自動吸引供給装置１は、配管１０と、取鍋当接部１２と、２つのスクリュージャッキ２０と、２つのジョイント部２５と、支持部３０と、図示しない制御部とを有している。
【００５９】
配管１０は、吊り下げ型のスクリュージャッキ２０のネジ軸２２にジョイント部２５を介して接続されている。また、２つのスクリュージャッキ２０のジャッキ本体部２１は、支持部３０にそれぞれ固定されており、ネジ軸２２は支持部３０を上下方向に貫通している。
【００６０】
これにより、スクリュージャッキ２０を操作することによって、配管１０を上下方向に移動させることができると共に、配管１０を所望の高さで停止させることができる。
【００６１】
図３は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の側面図である。図３に示すように、配管１０は逆Ｕ字型の形状であり、吸引口１０ａと排出口１０ｂとを有しており、吸引口１０ａは、排出口１０ｂよりも低い位置に配置されている。配管１０は、吸引口１０ａで溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口１０ｂで溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を排出する。
【００６２】
また、配管１０には、窒素導入手段であるガス管２が接続されている。ガス管２は、窒素ボンベ（図示せず）から供給される窒素ガスを、配管１０内に導入できるように接続されている。
【００６３】
一般的に、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給する場合、溶解炉および溶湯金属用取鍋に存在する空気や水分が、吸引供給された溶湯金属に混入する。溶湯金属に混入した空気や水分は、溶湯金属と反応して水素と酸化物とが生成される。このような水素と酸化物とが混在する溶湯金属を用いて成型した場合、成型された金属の内部に引け巣と酸化不純物とが生じる。このため、成型された金属に充分な強度が得られなくなるという問題を有している。
【００６４】
そこで、本実施形態の自動吸引供給装置１では、このような溶湯金属の特性を悪化させる空気や水分を除去するために、配管１０に窒素を導入するための着脱可能なガス管２が接続されている。配管１０による溶湯金属の吸引開始前にガス管２から配管１０に導入された窒素は、溶湯金属中の水素と酸化物とを吸収して、溶湯金属用取鍋５０において吸引除去される。これにより、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属に含まれる水素と酸化物との量を軽減することができる。
【００６５】
また、溶湯金属用取鍋５０の内部に存在する空気や水分は、溶湯金属用取鍋の内部の減圧に伴って、上記減圧ポンプにより吸引除去される。このため、溶湯金属が溶湯金属用取鍋５０に供給される時点において、溶湯金属用取鍋５０の内部には空気や水分が、ほぼ存在しない状態になる。これにより、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００６６】
このように、自動吸引供給装置１では、ガス管２から配管１０に窒素が導入されることにより、溶湯金属に混入した空気や水分を除去することができると共に、溶湯金属への新たな空気や水分の混入を防止することができる。
【００６７】
これにより、溶湯金属の特性を悪化させることなく、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給することができる。
【００６８】
なお、配管１０内に窒素を導入できるのであれば、配管１０におけるガス管２の接続位置および接続方法は、特に限定されない。
【００６９】
図４は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管の排出口近傍の側面図である。図４に示すように、配管１０の内面は、配管の中心方向に向かって、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａおよび熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂをこの順で有している。つまり、配管１０の内周面には、まず、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａによってライニングされ、さらに、第１の層１９ａの上面（つまり、第１の層１９ａにおいて配管の中心軸側の面）に、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングされる。
【００７０】
配管１０の内面を、熱伝導性の低い材質からなる第１の層１９ａ、すなわち断熱材によってライニングすることにより、外部への放熱による溶湯金属の温度低下を防止することができる。
【００７１】
また、配管１０の内面のさらに内側を、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングすることにより、溶湯金属を吸引供給する前に、バーナーなどを用いて配管１０内の温度を上げる予熱作業の時間を短縮することができる。
【００７２】
これにより、溶湯金属の温度低下に起因する、配管１０の内面への溶湯金属の固着を軽減することができる。なお、第２の層１９ｂの内径は、直径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
図５は、本実施形態の自動吸引供給装置が備える配管を予熱するために使用される配管予熱器を示す断面図である。配管を予熱する場合、図５に示すような、配管予熱器１２０を使用することができる。配管予熱器１２０は、燃焼ブロアー１２１を備えており、燃焼ブロアー１２１からの炎は、燃焼管１２３と燃焼室１２４とを介して、挿入管１２５の上部から放射される。挿入管１２５の外周の直径は、配管１０に挿入できるように、配管１０の内周の直径よりも小さくなるに設計されている。また、挿入管１２５の下部には、配管１０の内部に固着していた溶湯金属を受けるための底部１２６を備えている。底部１２６は、取っ手１２７により開閉可能であり、底部１２６に溜まった溶湯金属を回収することができる。
【００７４】
さらに、図４に示すように、配管１０は、複数の配管のフランジ部分１６により、連結された構成である。図６は、図４に示す本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置１が備える配管１０のフランジ部分の拡大断面図である。図６に示すように、配管１０のフランジ部分１６は、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシ−ル部材１７と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシ−ル部材１８とを用いて二重にシーリングされている。
【００７５】
配管１０のフランジ部分１６の内側を高耐熱性の膨張材質からなるシ−ル部材１７によってシーリングすることにより、配管のフランジ部分１６の密閉性を高めることができる。
【００７６】
また、配管のフランジ部分１６を外側に高耐久性の硬化材質からなるシ−ル部材１８によってシーリングすることにより、配管のフランジ部分１６の耐久性を高めることができる。これにより、フランジ部分１６から配管１０内に、空気などが流入することを防止するとともに、フランジ部分１６から外部に、溶湯金属が流出しないように確実にシーリングすることが可能である。
【００７７】
従来の差圧式の溶湯金属用取鍋５５０では、図１４に示すように、配管５６０が本体部５５１の底部５５３に近い位置に向かって延在して設けられている。このため、溶湯金属用取鍋５５０の減圧状態を開放したとき、溶湯金属用取鍋５５０から溶解炉６００へ、溶湯金属が逆流する虞があるという問題を有している。この逆流を防止するため、溶湯金属用取鍋５５０では、空気の導入が可能である一方、外部に溶湯金属が流出しない程度に、配管５６０のフランジ部分５６６の密閉性を弱めるなどの措置を講じる必要がある。それゆえ、溶湯金属用取鍋５５０の内部の減圧効率が低下するため、溶湯金属の吸引供給時間が長期化するという問題を有している。また、配管５６０のフランジ部５６６から空気が配管５６０内に導入され、空気が溶湯金属に混入してしまう問題もある。
【００７８】
一方、本実施形態の配管のフランジ部分１６は、上述のように２種類の材質からなるシール部材によって、完全に密閉されている。これにより、溶湯金属用取鍋５０の内部の減圧効率が向上するため、溶湯金属の吸引供給時間を短縮することができる。また、配管５６０内に空気が導入されることがなく、空気の溶湯金属への混入も一層防止できる。
【００７９】
図７は、本実施形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備える配管に設置された取鍋当接部を示す断面図である。図７に示すように、取鍋当接部１２は、減圧管接続部１３と溶湯金属面検知手段１４を備えている。また、取鍋当接部１２の中央部分には貫通孔が形成されており、配管１０が貫通している。
【００８０】
取鍋当接部１２は、溶湯金属用取鍋５０の上部に当接し、上方から押圧されることにより、溶湯金属用取鍋５０を密閉する。このため、取鍋当接部１２と溶湯金属用取鍋５０との当接面には、例えば、シール部材１９ｃにより２重にシーリングされている。これにより、溶湯金属用取鍋５０を完全に密閉することができる。なお、シール部材１９ｃには、例えば、シリコンなどのような耐熱材を用いることができる。
【００８１】
減圧管接続部１３には、溶湯金属用取鍋５０の内部の気体を吸引するために、減圧管３が接続されており、減圧管３の他端は、減圧ポンプ（図示せず）に接続されている。減圧ポンプを作動させることにより、溶湯金属用取鍋５０の内部を減圧し、湯金属用取鍋５０と溶解炉との内部間に差圧を生じさせることができる。この差圧によって、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全に吸引供給することができる。
【００８２】
溶湯金属面検知手段１４は、取鍋当接部１２が溶湯金属用取鍋５０の上部に当接したときに、溶湯金属用取鍋５０内に貯蔵された溶湯金属の液面（以下、溶湯金属面という場合がある）の位置を検出するものであり、プラグ１４ａに電極棒１４ｅが挿通されたソケット１４ｄを装着した構成である。このような電極棒１４ｅの先端を、溶湯金属の満量時の溶湯金属面５０ｓなど所定のレベル（所定位置）に配置させている。すなわち、当該所定位置とは、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の位置に対応している。これにより、溶湯金属面検知手段１４は、溶湯金属面が上記の所定位置に到達したか否かを検知することができる。
【００８３】
なお、図７には示されていないが、溶湯金属面検知手段１４を２以上備えることにより、電極棒１４ｅ間の導通を検知することで確実に溶湯金属の満量を検知することができる。また、長さの異なる複数の電極棒１４ｅを用いて、複数の溶湯金属面レベルを検知するようにしてもよい。
【００８４】
本実施形態の自動吸引供給装置１では、溶湯金属面検知手段１４が溶湯金属の満量を検知したとき、溶湯金属面検知手段１４に接続された制御部（図示せず）によって減圧ポンプを制御して、溶湯金属用取鍋５０の内部の減圧状態を自動的に開放する。これにより、溶湯金属用取鍋５０から、溶湯金属が溢れ出ることを防止することができる。
【００８５】
ここで、図７に示すように、溶湯金属用取鍋５０の内部における配管１０の排出口１０ｂは、満量時の溶湯金属面５０ｓに浸らない上方の位置に配置されていることが好ましい。つまり、排出口１０ｂは、上記の所定位置よりも高い位置に配置するように設計されていることが好ましい。
【００８６】
従来の差圧式の溶湯金属用取鍋５０では、溶湯金属用取鍋本体の底部に近い位置に、配管と連通する内部開口部が配置されている。この構成に起因して、上述のように、溶湯金属用取鍋５０の減圧状態を開放したとき、溶湯金属用取鍋５０から溶解炉１００へ、溶湯金属が逆流する虞があるという問題を有している。
【００８７】
一方、溶湯金属用取鍋５０では、配管１０の排出口１０ｂが、溶湯金属面５０ｓに浸らない位置に配置されているため、上記溶湯金属が逆流問題を防止することができる。
【００８８】
また、配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０の内部における上方の位置に配置されていることにより、溶湯金属用取鍋５０の内部側面には、溶湯金属面の波紋振動を検知するための、波紋振動検知手段５６が組み込まれていることが好ましい。溶湯金属は、溶湯金属用取鍋５０内に、上方から供給されるため、溶湯金属用取鍋５０の内部の溶湯金属面には、供給された溶湯金属の落下により波紋が生じる。波紋振動検知手段５６は、上記波紋を振動として認識することにより、溶湯金属面の高さを検知することができるセンサである。検知した溶湯金属面の高さ位置は、外部のディスプレイ（図示せず）などにより表示される。これにより、作業員は、吸引供給作業の進捗度などを把握することができ、作業の効率化を図ることができる。
【００８９】
なお、本実施形態の自動吸引供給装置１では、配管１０に取鍋当接部１２が設置され、取鍋当接部１２を介して、溶湯金属用取鍋５０と配管１０とが接続された構成であるが、このような構成に限定されない。例えば、取鍋当接部１２を介さずに、溶湯金属用取鍋５０と配管１０とが、直接接続された構成であってもよい。例えば、従来の溶湯金属用取鍋のように、溶湯金属用取鍋と配管とが一体となった構成であっても、配管にガス管を接続することによって、溶湯金属に窒素を導入することができる。
【００９０】
また、溶湯金属用取鍋と配管との接続部分は、溶湯金属用取鍋の上部に限定されない。上記接続部分は、例えば、溶湯金属用取鍋の外周部であってもよい。
【００９１】
本実施形態の自動吸引供給装置１では、昇降手段として、２つのスクリュージャッキ２０を用いている。図８は、本実施の形態の溶湯金属の自動吸引供給装置が備えるスクリュージャッキを示す側面図である。図８に示すように、スクリュージャッキ２０は、ジャッキ本体部２１と、ネジ軸２２と、連結シャフト２３と、モーター部２４と、ジョイント部２５とを有している。
【００９２】
２つのジャッキ本体部２１は、水平方向に伸びる支持部３０にそれぞれ固定されており、ネジ軸２２は、支持部３０を上下方向に貫通して垂直方向に伸びている構成である。
【００９３】
また、２つのジャッキ本体部２１は、連結シャフト２３により連結されている。このため、２つのスクリュージャッキ２０の動きを連動させることができる。
【００９４】
さらに、２つのネジ軸２２の下端には、ジョイント部２５を介して配管１０が接続されている。
【００９５】
このような構成により、ジャッキ本体部２１に接続されたモーター部２４を作動させることによって、配管１０を昇降させることができる。
【００９６】
従来の溶湯金属吸引供給システムでは、溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給する場合、フォークリフトなどにより、溶湯金属用取鍋自体を昇降させる必要がある。このため、不安定な状況下での溶湯金属の吸引供給作業を強いられている。
【００９７】
一方、自動吸引供給装置１では、配管１０を昇降させることができるため、溶湯金属用取鍋５０自体を昇降させる必要がない。これにより、より安全に溶湯金属の吸引供給作業をすることができる。
【００９８】
ジョイント部２５には、例えば、ばねなどの弾性体が内蔵されている。これにより、取鍋当接部１２を溶湯金属用取鍋５０の上部に当接させる場合、上方から取鍋当接部１２を溶湯金属用取鍋５０の上部に押圧することができる。
【００９９】
自動吸引供給装置１は、以上のような構成であるため、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全、且つ、迅速に吸引供給することを実現することができる。
【０１００】
次に本実施の形態に用いられる溶湯金属用取鍋５０について説明する。
【０１０１】
図９は、本実施形態の溶湯金属用取鍋を示す上面図である。また、図１０は、図９に示す溶湯金属用取鍋のＡ−Ａ線断面図であり、本実施形態の取鍋本体部と取鍋上部とが正常な状態で組み合わさったときの状態を示す断面図である。図１０に示すように、溶湯金属用取鍋５０は、取鍋本体部５１と、取鍋上部７０とに分離することが可能である。
【０１０２】
取鍋本体部５１は、ほぼ円筒状に形成されており、その底面は底壁によって閉じられている。その内側面および内底面によって囲まれた空間が溶湯金属の貯蔵部６１となる。
また、取鍋本体部５１の側面には、溶湯金属を流通させるための流通管５４が形成されている。流通管５４における流路５５は、貯蔵部６１の側面に設けられた内部開口部５５ｂから、流通管５４の上部に設けられた外部開口部５５ａに向けて延在している。
さらに、貯蔵部の底面外周部分には傾斜面が形成されており、溶湯金属排出時の付着を防止している。
【０１０３】
図１１は、本実施形態の溶湯金属用取鍋の取鍋上部の平面図である。また、図１２は、図１１に示す溶湯金属用取鍋の取鍋上部のＢ−Ｂ線断面図である。図１１に示すように、取鍋上部７０のほぼ中央に形成された上記配管を挿入するための開口部７１には、取っ手７３が取り付けられたハッチ７２により塞がれている。ハッチ７２の外周の１ヶ所にはヒンジ７５を介して取鍋上部７０に取り付けられている。このため、図１２に示すように、ハッチ７２は取鍋上部７０の開口部７１に対して開閉可能となっている。
【０１０４】
また、このヒンジ７５が取り付けられた位置と対向するように、ハッチ７２の外周の２ヶ所には、ハッチ７２を取鍋上部７０に固定するための略Ｙ字型のハッチ固定ピン７６が取り付けられている。これにより、ハッチ７２が取鍋上部７０に固定されることにより、溶湯金属用取鍋５０を密閉することができる。
【０１０５】
溶湯金属用取鍋５０は、以上のような構成であり、自動吸引供給装置１と組み合わせて使用することによって、溶湯金属の特性を悪化させることなく溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を安全、且つ、迅速に吸引供給することを効果的に実現することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態の溶湯金属用取鍋５０では、流通管５４を１つ備えた構成であるが、流通管５４を２つ以上備えた構成であってもよい。
【０１０７】
次に、本実施の形態における溶解炉１００について説明する。
【０１０８】
溶解炉１００の構成は、構成は特に限定されないが、少なくとも溶湯金属を貯留するための貯留槽と、配管１０を挿入するための挿入孔とを備えている。上記挿入孔は通常、着脱可能な蓋部により密閉されているため、上記挿入孔からの放熱を防止することができる。一方、溶解炉１００から溶湯金属を吸引する場合は、上記蓋部を取り外し、上記挿入孔に配管１０を容易に挿入することができる。
【０１０９】
また、溶解炉１００は、加熱手段によって任意に温度を設定することができ、貯留された溶湯金属の温度は、溶湯温度計により随時視認できるようになっている。
本実施の形態の溶湯金属を供給するシステムは、以上のような構成の自動吸引供給装置１と、溶湯金属用取鍋５０と、溶解炉１００とを備えている。これにより、窒素を導入しながら溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給することができる。
【０１１０】
以下、自動吸引供給装置１を使用して、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に溶湯金属を吸引供給する手順について、図１に基づいて説明する。
【０１１１】
まず、溶湯金属の吸引供給に先立って、図５に示した配管予熱器１２０を用いて、配管１０を予熱する。配管予熱器１２０を所定の位置に配置し、スクリュージャッキ２０を操作して配管１０を降下させる。そして、配管１０の排出口１０ｂに配管予熱器１２０の挿入管１２５の上端が挿入できる位置でクリュージャッキ２０を停止させ、配管予熱器１２０による加熱を開始する。このとき、配管１０の内面は、熱伝導性の高い材質からなる第２の層１９ｂによってライニングされているため、配管１０の内側全体の温度は、短時間で上昇する。このため、予熱作業の時間を短縮することができる。また、配管１０を予熱することによって、配管１０の内面に固着した金属が溶解するため、配管１０の詰まりを防止することができる。なお、溶解した金属は、挿入管１２５の下部に備えられた開閉可能な底部１２６などにおいて回収される。
【０１１２】
次に、スクリュージャッキ２０を操作して予熱した配管１０を上昇させ、配管予熱器１２０に替えて溶湯金属用取鍋５０を所定の位置に配置する。再度スクリュージャッキ２０を操作して配管１０を降下させる。そして、配管１０の外周上の排出口１０ｂ近傍に備えられている取鍋当接部１２が、溶湯金属用取鍋５０の取鍋上部７０に形成された開口部７１の周辺に当接できる位置でクリュージャッキ２０を停止させる。このとき、配管１０の吸引口１０ａは、溶解炉１００の上記挿入孔から挿入されて、溶解炉１００に貯留されている溶湯金属に浸される。一方、配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１から溶湯金属用取鍋５０に挿入される。このとき、配管１０とスクリュージャッキ２０のネジ軸２２とを接続するジョイント部２５には、ばねが内蔵されているため、取鍋当接部１２が溶湯金属用取鍋５０の方向に押圧される。このため、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１は、取鍋当接部１２によって密閉される。これにより、溶湯金属用取鍋５０と溶解炉１００とを、自動吸引供給装置１によって短時間で接続することができる。
【０１１３】
次に、配管１０にガス管２を介して接続された窒素ボンベと、取鍋当接部１２に減圧管３を介して接続された減圧ポンプとを作動させ、溶湯金属用取鍋５０内部の減圧を開始する。このとき、溶湯金属用取鍋５０および耐火材中の空気および水分（水蒸気）を、減圧ポンプによって吸引させて除去することができる。また、溶湯金属用取鍋５０内部と溶解炉１００の内部との差圧値が一定以上になると、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０への溶湯金属の吸引供給が開始される。溶湯金属の吸引供給開始後も、継続して配管１０にはガス管２から窒素が導入される。吸引供給開始後に配管１０に導入された窒素は、溶湯金属に混入した空気や水分から生成された水素と酸化物とを吸収し、溶湯金属用取鍋５０において、減圧ポンプによって吸引されることにより、溶湯金属中の水素と酸化物を除去することができる。
【０１１４】
ここで、自動吸引供給装置１は、吸引開始後１５秒で溶湯金属用取鍋５０内の圧力が−３ｋｐａに至らない場合、または吸引開始後２．５分で溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達しない場合は、吸引供給が自動停止するように制御されている。また、溶湯金属用取鍋５０に供給された溶湯金属量は、溶湯金属用取鍋５０の内部側面に組み込まれた、溶湯金属面の波紋を振動として認識する波紋振動検知手段によって、常に把握できるようになっている。さらに、溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達した場合は、取鍋当接部１２に備えられた溶湯金属面検知手段１４によって満量が検知され、吸引供給が自動停止するように制御されている。これらの制御は、いずれも自動吸引供給装置１が備える制御部（図示せず）によって統制されている。これにより、システム不具合による溶湯金属の噴出などの事故を未然に防ぐことができる。
【０１１５】
なお、本実施形態の自動吸引供給装置１では、溶湯金属用取鍋５０内における配管１０の排出口１０ｂは、溶湯金属用取鍋５０内の溶湯金属が満量に達した場合の溶湯金属面よりも高い位置に配置されている。このため、従来の差圧式の溶湯金属用取鍋で生じる、溶湯金属用取鍋から溶解炉への溶湯金属の逆流を排除することができる。
【０１１６】
最後に、スクリュージャッキ２０を操作して予熱された配管１０を上昇させ、溶湯金属用取鍋５０の開口部７１と溶解炉１００の挿入孔とを、それぞれハッチ（図示せず）と上記蓋部とを用いて密閉して、吸引供給作業は完了する。
【０１１７】
以上のように、本実施形態の自動吸引供給装置１を使用することによって、溶湯金属の特性を悪化させることなく、溶解炉１００から溶湯金属用取鍋５０に、溶湯金属を吸引供給することができる。
【０１１８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、昇降手段にスクリュージャッキを用いたが、特にこれに限定するものではなく、油圧式ジャッキなどを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の自動吸引供給装置であれば、溶湯金属に混入した水分などから生成する水素と酸化物などを除去して、溶湯金属を吸引供給することができる。これにより、多くの種類の溶湯金属に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 自動吸引供給装置
２ ガス管（窒素導入手段）
３ 減圧ポンプ（減圧手段）
１０ 配管
１０ａ 吸引口
１０ｂ 排出口
１２ 取鍋当接部
１４ 溶湯金属面検知手段
１６ フランジ部分
１９ａ 第１の層
１９ｂ 第２の層
１９ｃ シリコンからなるシール部材
２０ スクリュージャッキ（昇降手段）
５０ 溶湯金属用取鍋
５１ 取鍋本体部
５４ 流通管
５６ 波紋振動検知手段
７１ 開口部
１００ 溶解炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置であって、
吸引口で上記溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で上記溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、
上記配管に接続され、上記配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、
上記溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段と
を備えることを特徴とする自動吸引供給装置。
【請求項２】
上記配管を上下方向に移動させる昇降手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動吸引供給装置。
【請求項３】
上記昇降手段は、スクリュージャッキであることを特徴とする請求項２に記載の自動吸引供給装置。
【請求項４】
上記配管の外周上に、上記溶湯金属用取鍋に形成された開口部を塞ぐように上記溶湯金属用取鍋に当接する取鍋当接部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項５】
上記溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属の液面である溶湯金属面が所定位置に到達したか否かを検知する溶湯金属面検知手段と、
上記溶湯金属面検知手段により溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、上記減圧手段の動作を停止させ、上記溶湯金属用取鍋の内部を大気圧に戻す制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の自動吸引供給装置。
【請求項６】
上記取鍋当接部を上記溶湯金属用取鍋に当接させたときに、上記排出口は、上記所定位置よりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の自動吸引供給装置。
【請求項７】
上記減圧手段は、上記取鍋当接部に接続されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項８】
上記取鍋当接部は、上記溶湯金属用取鍋と当接する面に、耐熱材からなるシール部材を少なくとも２つ有することを特徴とする請求４〜７のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項９】
上記配管は、上記配管の中心方向に向かって第１の層および第２の層をこの順で有しており、
上記第１の層は、熱伝導性の低い材質からなり、
上記第２の層は、熱伝導性の高い材質からなる、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項１０】
上記配管のフランジ部分に、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシール部材と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシール部材とを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項１１】
溶湯金属を貯蔵するための取鍋本体部と、溶湯金属を流通するための流通管と、配管を挿入するための開口部とを有する請求項１に記載の自動吸引供給装置によって溶湯金属が供給される溶湯金属用取鍋であって、
上記自動吸引供給装置から溶湯金属が供給されるときに、上記自動吸引供給装置の上記排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置しており、
上記取鍋本体部の内部の溶湯金属の液面の波紋により、当該液面の高さを検知し、検知結果を出力する波紋振動検知手段を備えることを特徴とする溶湯金属用取鍋。
【請求項１】
溶解炉から溶湯金属用取鍋に溶湯金属を吸引供給するための自動吸引供給装置であって、
吸引口で上記溶解炉から溶湯金属を吸引し、排出口で上記溶湯金属用取鍋に溶湯金属を排出するための配管と、
上記配管に接続され、上記配管内に窒素を導入するための窒素導入手段と、
上記溶湯金属用取鍋の内部を減圧するための減圧手段と
を備えることを特徴とする自動吸引供給装置。
【請求項２】
上記配管を上下方向に移動させる昇降手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動吸引供給装置。
【請求項３】
上記昇降手段は、スクリュージャッキであることを特徴とする請求項２に記載の自動吸引供給装置。
【請求項４】
上記配管の外周上に、上記溶湯金属用取鍋に形成された開口部を塞ぐように上記溶湯金属用取鍋に当接する取鍋当接部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項５】
上記溶湯金属用取鍋に供給された溶湯金属の液面である溶湯金属面が所定位置に到達したか否かを検知する溶湯金属面検知手段と、
上記溶湯金属面検知手段により溶湯金属面が所定位置に到達したことを検知したとき、上記減圧手段の動作を停止させ、上記溶湯金属用取鍋の内部を大気圧に戻す制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の自動吸引供給装置。
【請求項６】
上記取鍋当接部を上記溶湯金属用取鍋に当接させたときに、上記排出口は、上記所定位置よりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の自動吸引供給装置。
【請求項７】
上記減圧手段は、上記取鍋当接部に接続されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項８】
上記取鍋当接部は、上記溶湯金属用取鍋と当接する面に、耐熱材からなるシール部材を少なくとも２つ有することを特徴とする請求４〜７のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項９】
上記配管は、上記配管の中心方向に向かって第１の層および第２の層をこの順で有しており、
上記第１の層は、熱伝導性の低い材質からなり、
上記第２の層は、熱伝導性の高い材質からなる、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項１０】
上記配管のフランジ部分に、内側に高耐熱性の膨張材質からなるシール部材と、外側に高耐久性の硬化材質からなるシール部材とを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の自動吸引供給装置。
【請求項１１】
溶湯金属を貯蔵するための取鍋本体部と、溶湯金属を流通するための流通管と、配管を挿入するための開口部とを有する請求項１に記載の自動吸引供給装置によって溶湯金属が供給される溶湯金属用取鍋であって、
上記自動吸引供給装置から溶湯金属が供給されるときに、上記自動吸引供給装置の上記排出口は、予め定められた最大貯蔵量の溶湯金属を上記溶湯金属用取鍋に貯蔵したときの溶湯金属の液面の高さである所定位置よりも高い位置に配置しており、
上記取鍋本体部の内部の溶湯金属の液面の波紋により、当該液面の高さを検知し、検知結果を出力する波紋振動検知手段を備えることを特徴とする溶湯金属用取鍋。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２４０７０１（Ｐ２０１０−２４０７０１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３３５９（Ｐ２００９−９３３５９）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（３９００３６８５８）ゼオンノース株式会社 (4)
【出願人】（３９９０３８５２７）株式会社スズムラ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（３９００３６８５８）ゼオンノース株式会社 (4)
【出願人】（３９９０３８５２７）株式会社スズムラ (2)
【Ｆターム（参考）】
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