誘導加熱式アルミ溶解炉およびこれを用いた溶解設備
【課題】溶湯の品質が高く、かつ熱効率を高くでき、環境負荷のかからないアルミニウム溶解炉を提供する。
【解決手段】アルミニウム溶解原料を収容するるつぼ２１を、磁性を有する導電性金属により形成し、前記金属るつぼ２１の外周に誘導加熱コイル２２を設置し、前記誘導加熱コイル２２により前記金属るつぼ２１を誘導加熱し、前記金属るつぼ２１の発生する熱により前記金属るつぼ２１に収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解する。
【解決手段】アルミニウム溶解原料を収容するるつぼ２１を、磁性を有する導電性金属により形成し、前記金属るつぼ２１の外周に誘導加熱コイル２２を設置し、前記誘導加熱コイル２２により前記金属るつぼ２１を誘導加熱し、前記金属るつぼ２１の発生する熱により前記金属るつぼ２１に収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱により金属るつぼを用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム溶解原料を溶解する誘導加熱式アルミニウム溶解炉およびこれを用いた溶解設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にダイカストマシーン等によりアルミニウム成型品の製造を行う場合、溶解保持炉によりアルミニウム溶解原料を溶解し、アルミニウムの溶湯を作り、この溶湯をラドルで汲み出してダイカストマシーン等の金型に注いでアルミニウム成型品を製造する。アルミニウム溶解炉としては、ガスバーナ等による燃焼ガスでアルミニウム溶解原料を直接加熱して溶解するもの（特許文献１参照）と、間接的に加熱して溶解するもの（特許文献２参照）とがある。
【０００３】
直接加熱方式の溶解炉は、特許文献１に示されるように、溶解室に投入されたアルミニウム溶解原料にガスバーナから噴出される燃焼ガスを直接当て加熱溶解し、溶解された溶湯を保温機能を有する保持室で保持するものである。
【０００４】
また、間接加熱方式の溶解炉は、アルミニウム溶解原料をるつぼに収容し、このるつぼを外側からガスバーナ等の燃焼ガスで加熱して、アルミニウム溶解原料を溶解し、溶解された溶湯を保持炉で保持するものである。
【０００５】
なお、このような燃焼加熱式の溶解炉は、ガスバーナ等の燃焼装置に付帯する装置が複雑で大形となるため、装置全体が大形となるので、工場内での設置場所が限定されることになる。このため、アルミニウム成型品の製造工場においては、特許文献３に示されるように、アルミニウムの溶解原料を溶解して溶湯を作る溶解炉は一箇所に集約して設置し、この溶解炉から溶湯を搬送用の取鍋等に移して各地に分散して設けられた鋳造設備に搬送するように構成されるのが一般的である。そのため、溶解炉や保持炉は連続運転が基本となり、作業が実施されない時も加熱し続けることが必要で、エネルギー消費が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００５‐０６９５８１号公報
【特許文献２】特開平１０‐３３２２７２号公報
【特許文献３】特開２００２‐２０５１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃焼式直接加熱方式の溶解炉では、燃焼ガスが直接アルミニウム溶解原料に接触するため、この燃焼ガスによる酸化物の生成が多くなり、溶湯の歩留りが低下したり、水素ガスの混入により溶湯の品質が低下したりして問題である。また、燃焼式間接加熱方式の溶解炉の場合は、直接加熱方式の不都合は解消されるが、溶解に時間がかかり、熱効率が低下する。このほかに燃焼加熱式溶解炉は、ガスや石油の燃料が燃焼するときに大量のＣＯ２ガスが発生され、環境負荷を増大する問題がある。
【０００８】
また、溶湯を作る溶解炉を集中的に一箇所に設け、ここから各地に分散した鋳造設備に溶湯を分配するような設備方式では、移送の過程で放熱による熱損失が多くなり、熱効率の低下を招く問題がある。保持炉においても温度維持が必要であるため、不要時であっても加熱を中止することができない。
【０００９】
この発明は、このような従来装置における問題を解決するために、溶湯の品質が高く、かつ熱効率が高く、環境負荷のかからないアルミニウム溶解炉を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するため、この発明のアルミニウム溶解装置は、アルミニウム溶解原料を収容するるつぼを、磁性を有する導電性金属により形成し、この金属るつぼの外周に誘導加熱コイルを設置し、この誘導加熱コイルにより前記金属るつぼを誘導加熱し、金属るつぼの発生する熱によりこれに収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解することを特徴とするものである。
【００１１】
そして前記金属るつぼは、透磁率が高く、防錆に優れた磁性鋼、例えばＳＵＳ４３０又はＳＵＳ４４０で形成するのが好適である。
【００１２】
この発明においては、前記金属るつぼの円筒状の内周壁の一部に突起を設け、金属るつぼ内に溶解保持された溶湯を外部の装置に出湯する際は、この金属るつぼを傾動して出湯するのがよい。
【００１３】
また、前記金属るつぼを前記誘導加熱コイルの固定された本体から取出し可能に構成するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、溶解中の金属るつぼに上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けてもよい。このように溶解中に不活性ガスを吹き付けることにより、酸化物の生成を大幅に低減できる。
【００１５】
また、小型の金属るつぼを用いるため、必要な時に加熱溶解するため、加熱状態で待機する必要が無い。
【００１６】
前記金属るつぼと誘導加熱コイルとから構成されたアルミニウム溶解炉本体を共通の回転台上に適宜の間隔で複数（ｎ）台載置し、前記回転台の外周に回転方向に相互に離間して前記アルミニウム溶解炉にアルミニウム溶解原料の投入を行う原料投入位置と金属るつぼから外部へ溶湯の出湯を行う出湯位置とを設定し、前記各アルミニウム溶解炉が前記原料投入位置から出湯位置に回転される間に各アルミニウム溶解炉において投入されたアルミニウム溶解原料の溶解を行うようにしてアルミニウム溶解設備を構成することができる。
【００１７】
このアルミニウム溶解設備においては、前記原料投入位置から出湯位置の間に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼ内の溶湯からガス抜きを行うガス抜き位置を設けることができる。そして、前記出湯位置から原料投入位置の間の位置に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼから出湯後に残った残滓の取り出を行う残滓取出し位置を設けるのがよい。さらに、前記回転台を１回転の１／ｎ（ｎはアルミニウム溶解炉の設置台数）の角度ずつ段階的に回転駆動するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、次のような効果が得られる。
１．この発明のアルミニウム溶解炉によれば、誘導加熱によりアルミニウムの溶解を行うので、溶解過程での酸化物の生成が低減され、アルミニウム溶湯の品質を高めることができるとともにＣＯ２の発生をなくすことができる。
２．また、溶解炉を小形とすることができるため、溶解炉を鋳造設備の近傍に設置することが可能となり、溶湯の移送時の熱損失を低減して熱効率を高めることができる。
３．金属るつぼを磁性鋼等の透磁率の高い導電性金属により形成することにより、表皮効果が著しく表面に電流が集中するので、金属るつぼの抵抗が大きくなって金属るつぼの誘導加熱による発熱効率が高くなり、アルミニウム溶解原料を効率よく溶解することができる。
４．小型の溶解炉とすることにより、スタートアップが速くなり、工場ラインで必要となった時にすぐに立ち上げることが可能となる。また大量の溶湯を保持することが不要となるため待機エネルギーの削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施例によるアルミニウム溶解炉を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】この発明のアルミニウム溶解炉の出湯状態を示す図である。
【図４】この発明に使用する金属るつぼの変形例を示す図である。
【図５】この発明の他実施例によるアルミニウム溶解炉を示す構成図である。
【図６】この発明の他の実施例の変形例を示す、アルミニウム溶解炉の構成図である。
【図７】この発明のアルミニウム溶解装置を用いたアルミニウム成型装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１および図２に、この発明のアルミニウム溶解炉の第１の実施例を示す。図１はアルミニウム溶解炉の外観構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図２は、アルミニウム溶解炉本体の内部構成を示すのもので、図１のＩＩ‐ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【００２２】
図１において、１０は、溶解炉本体２０とこの溶解炉本体を傾動可能に支持する傾動支持機構３０とを備えたアルミニウム溶解炉である。
【００２３】
溶解炉本体２０は、図２に示すように、磁性の導電性金属、例えばＳＵＳ４３０およびＳＵＳ４４０のような透磁率の大きい磁性ステンレス鋼で形成した円筒状の金属るつぼ２１とこの金属るつぼ２１の外周にこれを取り囲んで同心的に配置された円筒状の誘導加熱コイル２２とを備える。
【００２４】
金属るつぼ２１は、円筒状の周壁２１ａとこの周壁の下端を閉じる底壁２１ｂとで構成され、周壁２１ａは、開口した上端にくちばし状に突出した出湯口２１ｃを備え、周壁内面に底壁２１ｂに接近して内側へ突出する環状突起２１ｄを備える。金属るつぼ２１は外側を無機断熱材で構成した断熱壁２３により包囲され、金属るつぼ２１から外部への放熱が防止される。この断熱壁２３は、金属るつぼ２１と誘導加熱コイル２２との間の熱伝導が遮断して、金属るつぼ２１の熱による誘導加熱コイル２２の過熱を防止する作用もする。
【００２５】
誘導加熱コイル２２は、コイル導体を多層に巻回して円筒状に形成した誘導コイル２２ａとこのコイル２１ａの全体を被覆する耐熱絶縁部２１ｂとで構成される。耐熱絶縁部２１ｂは、例えば、耐熱性の絶縁セメントのようなキャスタブル無機絶縁材で構成され、このキャスタブル無機絶縁材によってコイル２２ａを外側から一体的にモールドし、円筒状に成形固化することによって、誘導加熱コイル２１は円筒形を保持する。
【００２６】
円筒状に形成された誘導加熱コイル２２の中空部内に断熱壁２３を介して金属るつぼ２１が挿入、固定されることにより溶解炉本体２０が構成される。
【００２７】
また、傾動支持台３０は、固定基台３１ａおよびこの基台３１ａ上に立設された１対の固定支持脚３１ｂにより構成された固定支持枠３１と、可動支持台３２ａおよびこの可動支持台３２ａ上に立設された１対の可動支持脚３２ｂにより構成された可動支持枠３２とを備える。可動支持枠３２の可動支持台３２ａ上に、前記したアルミニウム溶解炉本体２０が載置、固定される。そして、固定支持枠３１の固定支持脚３１ｂにより可動支持枠の３２の可動支持脚３２ｂに固着された支持軸３５を回動自在に支持することにより、溶解炉本体２０は、可動支持枠３２を介して固定支持枠３１により傾動可能に支持される。そして傾動支持台３０の支持軸３５の一方に、例えば電動式回転駆動装置３６を結合し、この回転駆動装置３６により支持軸を回転駆動することにより、可動支持枠３２が任意の角度に傾動されるので、これに対応して溶解炉本体２０が傾動する。
【００２８】
次に、このようなアルミニウム溶解炉によるアルミニウム溶解原料の溶解作業および溶解作業により生成されたアルミニウム溶湯の出湯作業について説明する。
【００２９】
溶解作業のはじめに、金属るつぼ２１に溶解原料となるアルミニウムあるいはアルミニウム合金の板材または破砕材のようなアルミニウム溶解原料Ｍを自動または手動で投入する（図２参照）。次いで、誘導加熱コイル２２に高周波交流電源装置から高周波交流電力を供給する。これにより誘導加熱コイル２２が高周波磁界を発生し、この磁界により誘導される電流によりアルミニウム溶解原料の満たされた金属るつぼ２１がジュール熱を発生し、この熱によりアルミニウム溶解原料を加熱し、溶解する。
【００３０】
金属るつぼ２１は、磁性ステンレス鋼等の透磁率の大きい導電性金属により形成することにより表皮効果が著しく表面に電流が集中するので、金属るつぼ２１の発熱効率を高くすることができる。また、金属るつぼ２１は、外周を断熱壁２３によって覆われているので、金属るつぼ２１から外部への放熱が抑えられ、るつぼ内部に収容された溶解原料を効率よく加熱することができる。
【００３１】
金属るつぼ２１に投入された溶解原料のアルミニウムは、溶解温度がおよそ６６０℃であるので、誘導加熱される金属るつぼ２１により６６０℃以上に加熱されることにより溶解される。溶解されたアルミニウムの溶湯は、金属るつぼ２１の底部の方から集積され、保持される。金属るつぼ２１が溶湯で満たされるまで、アルミニウム溶解原料を継続して投入しながら溶解を行う。金属るつぼ２１が溶湯で満たされた後は、温度調節運転を行い、溶湯の出湯に備えて、加熱電力を制御して溶湯の温度を出湯又は注湯に適する温度に調節し、保持する。
【００３２】
その際、溶解中の金属るつぼ２１に上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けることにより、酸化物の生成を大幅に低減することが可能になる。
【００３３】
このような溶解運転により、溶解されたアルミニウムの溶湯は高温となるため、一部が金属るつぼ２１を構成する金属（磁性鋼）成分と反応してスラグを形成する。この金属るつぼの金属成分とアルミニウムが反応して形成されたスラグは、溶湯のアルミニウム成分より比重が大きいため、溶湯中を沈降し、金属るつぼ２１の環状突起２１ｄより下方の底部に集積する。環状突起２１ｄは、断面形状が三角形を呈し、上下面が傾斜面となっているので、溶湯中のスラグの沈降による底部への集積を円滑にする。なお、環状突起２１ｄの形成位置および周壁内面から内側への突出長さは、溶解するアルミニウムの容量や形成されるスラグ等の不純物の量等により適宜決定されるものであり、金属るつぼ２１を９０°近くまで傾動した際に溶湯のほぼ全量を出湯することができ、かつ、スラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚの出湯が妨げられるように形成される。
【００３４】
溶湯の温度が所定の温度に整えられる前、又は後でもよいが、溶解が終わったところで、金属るつぼ２１内の溶湯中に溶け込んだガス成分を取り除くためにガス抜き作業を行う。ガス抜き作業は、図示しない真空ポンプ備えたガス抜き装置を金属るつぼ２１の開口した上端に結合して、金属るつぼ２１内の空気を吸引して真空にすることによって溶湯中のガス成分を抜き取ることができる。
【００３５】
ガスが抜かれた溶湯の温度が所定温度に整えられたところで、出湯作業を行うことができる。
【００３６】
出湯作業は、金属るつぼ２１内の溶湯を外部のダイカストマシーン等の鋳造設備へ注いだり、移送用の取鍋へ移したりする作業である。
【００３７】
この出湯作業は、ここに示す実施例１では、傾動支持機構３０を用いて、溶解炉本体２０を傾動して行う。傾動支持機構３０の回転駆動装置３６により支持軸３５を回転駆動し、可動支持枠３２を前方（金属るつぼ２１の出湯口２１cの設けられた側）へ回転することにより、溶解炉本体２０が図３に示すように、出湯口２１ｃ側へ傾動され、金属るつぼ２１内の溶湯が出湯口２１cから流出し、外部の鋳造設備や、移送用取鍋等の外部装置４０に注入される。
【００３８】
溶解炉本体２０の傾動角度を大きくすることによって、金属るつぼ２１から出湯される量が多くなり、９０°近くまで傾動することによってほぼ溶湯の全量を出湯することができる。ところが、この発明では、金属るつぼ２１の周壁２１ａの下部に内側に突出した環状突起２１ｂが設けられているので、金属るつぼ２１の底部に集積されたスラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚは、傾動角度が大きくなってもこの環状突起によって出湯が妨げられ、金属るつぼ２１の環状突起２１ｂと低壁との間に残留し、出湯されない。これが残湯となり、次の溶解時には新たに投入されたアルミニウム溶解原料への伝熱が良好になるので、全量出湯に比べて短時間の溶解が可能になる。
【００３９】
このため、この発明によれば、溶解炉本体２０したがって、金属るつぼ２１を大きく傾動してもスラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚの出湯が抑制されるので、不純物をほとんど含まない高品質の溶湯Ｍｐをより多く出湯することができ、溶湯の品質向上が図れる。
【００４０】
この実施例においては、金属るつぼ２１から出湯するとき、るつぼの底部に溜まったスラグ等の不純物を含む溶湯の出湯を防ぐためにるつぼの周壁の内側に全周にわたって環状の突起２１ｄを設けているが、これは、必ずしも環状である必要はない。
【００４１】
すなわち、図４は、この発明に使用する金属るつぼの変形例を示すものであるが、特にこの図４の（ａ）に示すように、金属るつぼ２１の周壁の出湯口２１ｃの設けられた側の内周の一部に部分的な突起２１ｅを設けるようにしても、るつぼの底部に溜まったスラグ等の不純物を含む溶湯の出湯を十分に妨げることができる。
【実施例２】
【００４２】
この発明の第２の実施例を図５に示す。この実施例では、溶解炉が、実施例１の溶解炉における傾動支持機構３０を除いた溶解炉本体２０だけで構成され、固定基台２５上に固定されている。金属るつぼ２１は、固定された誘導加熱コイル２２および断熱壁２３に引き出し可能に挿入され、炉本体から取出し可能な構成としている。このため、金属るつぼ２１の外径は、固定された円筒状の誘導加熱コイル２２の内側に同心的に挿入された円筒状の断熱壁２３の中空部に挿入、取出しが可能となるようにこの断熱壁２３の中空部の直径より僅かに小さくなるように選らばれている。
【００４３】
このように構成することにより、図５に示すように、溶解作業を終了したところで、例えば、図示しないロボットハンド等により溶湯ＭAを貯留した金属るつぼ２１を把持して、溶解炉本体２０の外側へ取り出すことができる。
【００４４】
取り出した金属るつぼ２１は、そのままロボットハンドにより、外部の鋳造設備の設置された場所まで移送し、ここで金属るつぼ２１を傾動して出湯し、従来のラドルの代用として金属るつぼ２１から直接ダイカストマシーン等の鋳造設備にアルミ湯を注ぐこともできる。出湯作業が終わったら、溶解炉本体２０まで戻して、再び溶解作業を行う。
【００４５】
また、この実施例２においては、図６示すように、金属るつぼ２１と断熱壁２３を一体化し、金属るつぼ２１を断熱壁２３と一体で、固定された本体の円筒状の誘導加熱コイル２２内に挿入、引き出し可能に配設する構成とするようにしてもよい。
【００４６】
このように構成することにより、炉本体２０から引き出されたとき金属るつぼ２１が外側を断熱壁２３により包まれているので、外部への放熱が防止され、金属るつぼ２１内の溶湯の温度低下を抑えることができる。このため、本体２０から引き出した金属るつぼ２１内の溶湯の温度を長時間安定に保持することができるので、多数の鋳造設備に連続して注湯を行う必要があるような場合に安定して注湯を行うことができる。
【実施例３】
【００４７】
図７にこの発明の第３の実施例を示す。
【００４８】
アルミニウム溶解炉においては、アルミニウム溶湯が水と交じり合うと爆発を起こし危険であるため、前記した実施例１又は２に示すように、誘導加熱コイルは、水冷構造としないで、空冷構造として水を使用しないようにしている。空冷構造では、誘導加熱コイルの冷却能力が限定されるため、コイル導体の温度上昇が大きくなる。このため、誘導加熱コイルの許容電流を制限してコイル導体の温度上昇を抑えている。この結果、空冷構造の誘導加熱コイルを備えた誘導加熱式溶解炉は、電流容量が制限されることにより、溶解能力が限定され大容量のアルミニウム溶解設備には適さない。したがって、実施例１および２のアルミニウム溶解炉は、小容量のアルミニウム溶解設備として使用することになる。
【００４９】
この実施例３は、実施例１及び２に示す比較的小容量のアルミニウム溶解炉を使用して、大容量のアルミニウム溶解設備を実現するものである。
【００５０】
図７において、５０は円形の回転台５１を備えたアルミニウム溶解設備である。回転台５１上に、実施例１のアルミニウム溶解炉でもよいが、小形にするため、傾動支持機構を備えない実施例２のアルミニウム溶解炉２０を複数（ｎ）台（この実施例では１２台）、円周上に均等な間隔で固定的に配設している。
【００５１】
回転台５１の外周の所定の位置Ａを原料投入位置に設定し、この位置に回転台５１上の各溶解炉２０の金属るつぼ２１へアルミニウム溶解原料を投入するための原料投入装置５５を設置する。この原料投入位置Ａから回転台５１の矢印Ｒで示す回転方向に所定の間隔（角度）離した位置Ｋを出湯位置に設定し、この位置に各溶解炉２０から溶湯を外部へ出湯するための出湯装置５７を設置する。
【００５２】
また、原料投入位置Ａと出湯位置Ｋとの間の所定の位置Ｈをガス抜き位置に設定し、この位置に、溶解炉２０の金属るつぼ２１に貯留された溶湯の中に溶け込んだガス成分を抜き取るためのガス抜き装置５６を設置する。さらに、出湯位置Ｋと原料投入位置Ａとの間の位置Ｌを残滓取出し位置に設定し、この位置に溶解炉２０の金属るつぼ２１内に出湯後に残留するスラグ等の残滓を取り出すための残滓取出し装置５８を設置する。
【００５３】
回転台５１には、溶解炉２０がｎ＝１２台設置されているので、回転台５１を図示しない回転駆動装置により１回転（３６０°）の１／１２、すなわち３０°（ｎ台の場合は、３６０°／ｎ）ずつ所定の時間間隔で段階的に回転するようにしている。このため、回転台５１上の各溶解炉２０は１２ステップで１回転し、Ａ〜Ｌで示す各位置で停止しながら移動し、当初の位置に戻ることになる。
【００５４】
次に、このアルミニウム溶解設備５０の動作を説明する。
【００５５】
この実施例では、アルミニウム溶解原料を溶解して数ｋｇ〜数十ｋｇ程度の規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を得るために２０分の溶解時間を要する、溶解能力の比較的小さい溶解炉２０を使用して、規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を２分間間隔で出湯可能なアルミニウム溶解設備としている。このため、回転台５１は、タクト時間を２分に決めて、この時間間隔で周期的に回転駆動されるので、２４分で１回転する。
【００５６】
各溶解炉２０は、原料投入装置５１の設けられた原料投入位置Ａに到達したときは、この前の残滓取出し位置Ｌで残滓取出し装置５８により金属るつぼ２１内の残滓が取り除かれているため、金属るつぼ２１が完全に空になっている。各溶解炉２０がこの原料投入位置Ａに到達すると、原料投入装置５５により空となった金属るつぼ２１に、タクト時間の２分以内に規定容量のアルミニウム溶解原料が投入される。
【００５７】
次の周期で３０°回転されるの、各溶解炉２０がそれぞれ次の位置へ移動する。Ｂ位置からＪ位置は溶解を行う溶解運転ゾーンである。溶解原料の投入された溶解炉２０はこのＢ位置からＪ位置の間の溶解運転ゾーンでは、誘導加熱コイル２２に高周波交流電力を供給して溶解運転状態にする。金属るつぼ２１が誘導熱コイル２２で発生される高周波磁界により誘導加熱されることによりアルミニウム溶解原料を加熱溶解する。
【００５８】
なお、Ｂ〜Ｇの位置では、溶解中の金属るつぼ２１に上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けるようにしてもよい。これにより、酸化物の生成を大幅に低減することが可能になる。
【００５９】
溶解炉２０は、原料がほぼ溶解をされたところで、溶解運転ゾーンの中間位置のガス抜き位置Ｈに達する。この位置に溶解炉２０が達すると、停止しているタクト時間の間に真空ポンプを備えたガス抜き装置５６が溶解炉２０の金属るつぼ２１に結合され、金属るつぼ２１内の空気を吸引して真空にしてアルミニウム溶湯中に溶け込んだガス成分の抜き取り作業を行う。
【００６０】
ガス抜きの行われた溶解炉２０は回転台５１の周期的な回転によりＩおよびＪ位置へ進む。ＩおよびＪ位置では、金属るつぼ２１内の溶湯の温度を検出して、この温度が出湯に適した温度となるように誘導加熱コイル２２への供給電力を制御して、溶湯温度の調節を行う。
【００６１】
Ｊ位置で溶湯の温度が出湯に適する温度に整えられた溶解炉２０が、回転台５１の次のステップの回動で出湯位置Ｋへ移動する。溶解炉２０が出湯位置Ｋに達すると、出湯装置５７が作動し、溶解炉２０から金属るつぼ２１を取り出して回転台５１の近傍に設置されたダイカストマシーン等の鋳造設備上まで運び、ここで金属るつぼ２１を傾動してるつぼ内の溶湯をスラグ分だけ残して出湯し、鋳造設備に注湯する。
【００６２】
出湯を終え、スラグ等の残滓が残留した金属るつぼ２１は、出湯装置５７により出湯位置Ｋにある回転台５１上の元の溶解炉本体２０へ挿入して戻される。
【００６３】
出湯位置Ｋで出湯を終えた溶解炉２０が、回転台５１の次の回動ステップで残滓取出し位置Ｌへ移動すると、この位置に設置された残滓取出し装置５８が、金属るつぼ２１に結合され、るつぼ内に残った残債を吸引して取出し、金属るつぼ２１内を空にする。
【００６４】
残滓が取り出され空となった溶解炉２０は、次の回動ステップで残滓取出し位置Ｌから、最初の原料投入位置Ａへ戻り、ここで、原料投入装置５５により、再びアルミニウム溶解原料が投入され新たな溶解運転サイクルに入る。
【００６５】
このように回転台５１に１２台のアルミニウム溶解炉２０を設置した溶解設備において、回転台５１は２分のタクトタイムで段階的に３０°ずつ回動して溶解運転を行うと、各アルミニウム溶解炉２０が原料投入位置Ａから出湯位置Ｌの手前のＪ位置まで移動するのに２０分を要し、この間に投入されたアルミニウム溶解原料を溶解し、規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を得ることができる。
【００６６】
したがって、この実施例のアルミニウム溶解設備によれば、出湯位置Ｋに規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を貯留した溶解炉２０が順次到達し、２分間で規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を出湯することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０：アルミニウム溶解炉
２０：アルミニウム溶解炉本体
２１：金属るつぼ
２２：誘導加熱コイル
２３：断熱壁
３０：傾動支持機構
３１：固定支持枠
３２：可動支持枠
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱により金属るつぼを用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム溶解原料を溶解する誘導加熱式アルミニウム溶解炉およびこれを用いた溶解設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にダイカストマシーン等によりアルミニウム成型品の製造を行う場合、溶解保持炉によりアルミニウム溶解原料を溶解し、アルミニウムの溶湯を作り、この溶湯をラドルで汲み出してダイカストマシーン等の金型に注いでアルミニウム成型品を製造する。アルミニウム溶解炉としては、ガスバーナ等による燃焼ガスでアルミニウム溶解原料を直接加熱して溶解するもの（特許文献１参照）と、間接的に加熱して溶解するもの（特許文献２参照）とがある。
【０００３】
直接加熱方式の溶解炉は、特許文献１に示されるように、溶解室に投入されたアルミニウム溶解原料にガスバーナから噴出される燃焼ガスを直接当て加熱溶解し、溶解された溶湯を保温機能を有する保持室で保持するものである。
【０００４】
また、間接加熱方式の溶解炉は、アルミニウム溶解原料をるつぼに収容し、このるつぼを外側からガスバーナ等の燃焼ガスで加熱して、アルミニウム溶解原料を溶解し、溶解された溶湯を保持炉で保持するものである。
【０００５】
なお、このような燃焼加熱式の溶解炉は、ガスバーナ等の燃焼装置に付帯する装置が複雑で大形となるため、装置全体が大形となるので、工場内での設置場所が限定されることになる。このため、アルミニウム成型品の製造工場においては、特許文献３に示されるように、アルミニウムの溶解原料を溶解して溶湯を作る溶解炉は一箇所に集約して設置し、この溶解炉から溶湯を搬送用の取鍋等に移して各地に分散して設けられた鋳造設備に搬送するように構成されるのが一般的である。そのため、溶解炉や保持炉は連続運転が基本となり、作業が実施されない時も加熱し続けることが必要で、エネルギー消費が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００５‐０６９５８１号公報
【特許文献２】特開平１０‐３３２２７２号公報
【特許文献３】特開２００２‐２０５１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃焼式直接加熱方式の溶解炉では、燃焼ガスが直接アルミニウム溶解原料に接触するため、この燃焼ガスによる酸化物の生成が多くなり、溶湯の歩留りが低下したり、水素ガスの混入により溶湯の品質が低下したりして問題である。また、燃焼式間接加熱方式の溶解炉の場合は、直接加熱方式の不都合は解消されるが、溶解に時間がかかり、熱効率が低下する。このほかに燃焼加熱式溶解炉は、ガスや石油の燃料が燃焼するときに大量のＣＯ２ガスが発生され、環境負荷を増大する問題がある。
【０００８】
また、溶湯を作る溶解炉を集中的に一箇所に設け、ここから各地に分散した鋳造設備に溶湯を分配するような設備方式では、移送の過程で放熱による熱損失が多くなり、熱効率の低下を招く問題がある。保持炉においても温度維持が必要であるため、不要時であっても加熱を中止することができない。
【０００９】
この発明は、このような従来装置における問題を解決するために、溶湯の品質が高く、かつ熱効率が高く、環境負荷のかからないアルミニウム溶解炉を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するため、この発明のアルミニウム溶解装置は、アルミニウム溶解原料を収容するるつぼを、磁性を有する導電性金属により形成し、この金属るつぼの外周に誘導加熱コイルを設置し、この誘導加熱コイルにより前記金属るつぼを誘導加熱し、金属るつぼの発生する熱によりこれに収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解することを特徴とするものである。
【００１１】
そして前記金属るつぼは、透磁率が高く、防錆に優れた磁性鋼、例えばＳＵＳ４３０又はＳＵＳ４４０で形成するのが好適である。
【００１２】
この発明においては、前記金属るつぼの円筒状の内周壁の一部に突起を設け、金属るつぼ内に溶解保持された溶湯を外部の装置に出湯する際は、この金属るつぼを傾動して出湯するのがよい。
【００１３】
また、前記金属るつぼを前記誘導加熱コイルの固定された本体から取出し可能に構成するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、溶解中の金属るつぼに上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けてもよい。このように溶解中に不活性ガスを吹き付けることにより、酸化物の生成を大幅に低減できる。
【００１５】
また、小型の金属るつぼを用いるため、必要な時に加熱溶解するため、加熱状態で待機する必要が無い。
【００１６】
前記金属るつぼと誘導加熱コイルとから構成されたアルミニウム溶解炉本体を共通の回転台上に適宜の間隔で複数（ｎ）台載置し、前記回転台の外周に回転方向に相互に離間して前記アルミニウム溶解炉にアルミニウム溶解原料の投入を行う原料投入位置と金属るつぼから外部へ溶湯の出湯を行う出湯位置とを設定し、前記各アルミニウム溶解炉が前記原料投入位置から出湯位置に回転される間に各アルミニウム溶解炉において投入されたアルミニウム溶解原料の溶解を行うようにしてアルミニウム溶解設備を構成することができる。
【００１７】
このアルミニウム溶解設備においては、前記原料投入位置から出湯位置の間に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼ内の溶湯からガス抜きを行うガス抜き位置を設けることができる。そして、前記出湯位置から原料投入位置の間の位置に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼから出湯後に残った残滓の取り出を行う残滓取出し位置を設けるのがよい。さらに、前記回転台を１回転の１／ｎ（ｎはアルミニウム溶解炉の設置台数）の角度ずつ段階的に回転駆動するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、次のような効果が得られる。
１．この発明のアルミニウム溶解炉によれば、誘導加熱によりアルミニウムの溶解を行うので、溶解過程での酸化物の生成が低減され、アルミニウム溶湯の品質を高めることができるとともにＣＯ２の発生をなくすことができる。
２．また、溶解炉を小形とすることができるため、溶解炉を鋳造設備の近傍に設置することが可能となり、溶湯の移送時の熱損失を低減して熱効率を高めることができる。
３．金属るつぼを磁性鋼等の透磁率の高い導電性金属により形成することにより、表皮効果が著しく表面に電流が集中するので、金属るつぼの抵抗が大きくなって金属るつぼの誘導加熱による発熱効率が高くなり、アルミニウム溶解原料を効率よく溶解することができる。
４．小型の溶解炉とすることにより、スタートアップが速くなり、工場ラインで必要となった時にすぐに立ち上げることが可能となる。また大量の溶湯を保持することが不要となるため待機エネルギーの削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施例によるアルミニウム溶解炉を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】この発明のアルミニウム溶解炉の出湯状態を示す図である。
【図４】この発明に使用する金属るつぼの変形例を示す図である。
【図５】この発明の他実施例によるアルミニウム溶解炉を示す構成図である。
【図６】この発明の他の実施例の変形例を示す、アルミニウム溶解炉の構成図である。
【図７】この発明のアルミニウム溶解装置を用いたアルミニウム成型装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１および図２に、この発明のアルミニウム溶解炉の第１の実施例を示す。図１はアルミニウム溶解炉の外観構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図２は、アルミニウム溶解炉本体の内部構成を示すのもので、図１のＩＩ‐ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【００２２】
図１において、１０は、溶解炉本体２０とこの溶解炉本体を傾動可能に支持する傾動支持機構３０とを備えたアルミニウム溶解炉である。
【００２３】
溶解炉本体２０は、図２に示すように、磁性の導電性金属、例えばＳＵＳ４３０およびＳＵＳ４４０のような透磁率の大きい磁性ステンレス鋼で形成した円筒状の金属るつぼ２１とこの金属るつぼ２１の外周にこれを取り囲んで同心的に配置された円筒状の誘導加熱コイル２２とを備える。
【００２４】
金属るつぼ２１は、円筒状の周壁２１ａとこの周壁の下端を閉じる底壁２１ｂとで構成され、周壁２１ａは、開口した上端にくちばし状に突出した出湯口２１ｃを備え、周壁内面に底壁２１ｂに接近して内側へ突出する環状突起２１ｄを備える。金属るつぼ２１は外側を無機断熱材で構成した断熱壁２３により包囲され、金属るつぼ２１から外部への放熱が防止される。この断熱壁２３は、金属るつぼ２１と誘導加熱コイル２２との間の熱伝導が遮断して、金属るつぼ２１の熱による誘導加熱コイル２２の過熱を防止する作用もする。
【００２５】
誘導加熱コイル２２は、コイル導体を多層に巻回して円筒状に形成した誘導コイル２２ａとこのコイル２１ａの全体を被覆する耐熱絶縁部２１ｂとで構成される。耐熱絶縁部２１ｂは、例えば、耐熱性の絶縁セメントのようなキャスタブル無機絶縁材で構成され、このキャスタブル無機絶縁材によってコイル２２ａを外側から一体的にモールドし、円筒状に成形固化することによって、誘導加熱コイル２１は円筒形を保持する。
【００２６】
円筒状に形成された誘導加熱コイル２２の中空部内に断熱壁２３を介して金属るつぼ２１が挿入、固定されることにより溶解炉本体２０が構成される。
【００２７】
また、傾動支持台３０は、固定基台３１ａおよびこの基台３１ａ上に立設された１対の固定支持脚３１ｂにより構成された固定支持枠３１と、可動支持台３２ａおよびこの可動支持台３２ａ上に立設された１対の可動支持脚３２ｂにより構成された可動支持枠３２とを備える。可動支持枠３２の可動支持台３２ａ上に、前記したアルミニウム溶解炉本体２０が載置、固定される。そして、固定支持枠３１の固定支持脚３１ｂにより可動支持枠の３２の可動支持脚３２ｂに固着された支持軸３５を回動自在に支持することにより、溶解炉本体２０は、可動支持枠３２を介して固定支持枠３１により傾動可能に支持される。そして傾動支持台３０の支持軸３５の一方に、例えば電動式回転駆動装置３６を結合し、この回転駆動装置３６により支持軸を回転駆動することにより、可動支持枠３２が任意の角度に傾動されるので、これに対応して溶解炉本体２０が傾動する。
【００２８】
次に、このようなアルミニウム溶解炉によるアルミニウム溶解原料の溶解作業および溶解作業により生成されたアルミニウム溶湯の出湯作業について説明する。
【００２９】
溶解作業のはじめに、金属るつぼ２１に溶解原料となるアルミニウムあるいはアルミニウム合金の板材または破砕材のようなアルミニウム溶解原料Ｍを自動または手動で投入する（図２参照）。次いで、誘導加熱コイル２２に高周波交流電源装置から高周波交流電力を供給する。これにより誘導加熱コイル２２が高周波磁界を発生し、この磁界により誘導される電流によりアルミニウム溶解原料の満たされた金属るつぼ２１がジュール熱を発生し、この熱によりアルミニウム溶解原料を加熱し、溶解する。
【００３０】
金属るつぼ２１は、磁性ステンレス鋼等の透磁率の大きい導電性金属により形成することにより表皮効果が著しく表面に電流が集中するので、金属るつぼ２１の発熱効率を高くすることができる。また、金属るつぼ２１は、外周を断熱壁２３によって覆われているので、金属るつぼ２１から外部への放熱が抑えられ、るつぼ内部に収容された溶解原料を効率よく加熱することができる。
【００３１】
金属るつぼ２１に投入された溶解原料のアルミニウムは、溶解温度がおよそ６６０℃であるので、誘導加熱される金属るつぼ２１により６６０℃以上に加熱されることにより溶解される。溶解されたアルミニウムの溶湯は、金属るつぼ２１の底部の方から集積され、保持される。金属るつぼ２１が溶湯で満たされるまで、アルミニウム溶解原料を継続して投入しながら溶解を行う。金属るつぼ２１が溶湯で満たされた後は、温度調節運転を行い、溶湯の出湯に備えて、加熱電力を制御して溶湯の温度を出湯又は注湯に適する温度に調節し、保持する。
【００３２】
その際、溶解中の金属るつぼ２１に上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けることにより、酸化物の生成を大幅に低減することが可能になる。
【００３３】
このような溶解運転により、溶解されたアルミニウムの溶湯は高温となるため、一部が金属るつぼ２１を構成する金属（磁性鋼）成分と反応してスラグを形成する。この金属るつぼの金属成分とアルミニウムが反応して形成されたスラグは、溶湯のアルミニウム成分より比重が大きいため、溶湯中を沈降し、金属るつぼ２１の環状突起２１ｄより下方の底部に集積する。環状突起２１ｄは、断面形状が三角形を呈し、上下面が傾斜面となっているので、溶湯中のスラグの沈降による底部への集積を円滑にする。なお、環状突起２１ｄの形成位置および周壁内面から内側への突出長さは、溶解するアルミニウムの容量や形成されるスラグ等の不純物の量等により適宜決定されるものであり、金属るつぼ２１を９０°近くまで傾動した際に溶湯のほぼ全量を出湯することができ、かつ、スラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚの出湯が妨げられるように形成される。
【００３４】
溶湯の温度が所定の温度に整えられる前、又は後でもよいが、溶解が終わったところで、金属るつぼ２１内の溶湯中に溶け込んだガス成分を取り除くためにガス抜き作業を行う。ガス抜き作業は、図示しない真空ポンプ備えたガス抜き装置を金属るつぼ２１の開口した上端に結合して、金属るつぼ２１内の空気を吸引して真空にすることによって溶湯中のガス成分を抜き取ることができる。
【００３５】
ガスが抜かれた溶湯の温度が所定温度に整えられたところで、出湯作業を行うことができる。
【００３６】
出湯作業は、金属るつぼ２１内の溶湯を外部のダイカストマシーン等の鋳造設備へ注いだり、移送用の取鍋へ移したりする作業である。
【００３７】
この出湯作業は、ここに示す実施例１では、傾動支持機構３０を用いて、溶解炉本体２０を傾動して行う。傾動支持機構３０の回転駆動装置３６により支持軸３５を回転駆動し、可動支持枠３２を前方（金属るつぼ２１の出湯口２１cの設けられた側）へ回転することにより、溶解炉本体２０が図３に示すように、出湯口２１ｃ側へ傾動され、金属るつぼ２１内の溶湯が出湯口２１cから流出し、外部の鋳造設備や、移送用取鍋等の外部装置４０に注入される。
【００３８】
溶解炉本体２０の傾動角度を大きくすることによって、金属るつぼ２１から出湯される量が多くなり、９０°近くまで傾動することによってほぼ溶湯の全量を出湯することができる。ところが、この発明では、金属るつぼ２１の周壁２１ａの下部に内側に突出した環状突起２１ｂが設けられているので、金属るつぼ２１の底部に集積されたスラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚは、傾動角度が大きくなってもこの環状突起によって出湯が妨げられ、金属るつぼ２１の環状突起２１ｂと低壁との間に残留し、出湯されない。これが残湯となり、次の溶解時には新たに投入されたアルミニウム溶解原料への伝熱が良好になるので、全量出湯に比べて短時間の溶解が可能になる。
【００３９】
このため、この発明によれば、溶解炉本体２０したがって、金属るつぼ２１を大きく傾動してもスラグ等の不純物を含む溶湯Ｍｚの出湯が抑制されるので、不純物をほとんど含まない高品質の溶湯Ｍｐをより多く出湯することができ、溶湯の品質向上が図れる。
【００４０】
この実施例においては、金属るつぼ２１から出湯するとき、るつぼの底部に溜まったスラグ等の不純物を含む溶湯の出湯を防ぐためにるつぼの周壁の内側に全周にわたって環状の突起２１ｄを設けているが、これは、必ずしも環状である必要はない。
【００４１】
すなわち、図４は、この発明に使用する金属るつぼの変形例を示すものであるが、特にこの図４の（ａ）に示すように、金属るつぼ２１の周壁の出湯口２１ｃの設けられた側の内周の一部に部分的な突起２１ｅを設けるようにしても、るつぼの底部に溜まったスラグ等の不純物を含む溶湯の出湯を十分に妨げることができる。
【実施例２】
【００４２】
この発明の第２の実施例を図５に示す。この実施例では、溶解炉が、実施例１の溶解炉における傾動支持機構３０を除いた溶解炉本体２０だけで構成され、固定基台２５上に固定されている。金属るつぼ２１は、固定された誘導加熱コイル２２および断熱壁２３に引き出し可能に挿入され、炉本体から取出し可能な構成としている。このため、金属るつぼ２１の外径は、固定された円筒状の誘導加熱コイル２２の内側に同心的に挿入された円筒状の断熱壁２３の中空部に挿入、取出しが可能となるようにこの断熱壁２３の中空部の直径より僅かに小さくなるように選らばれている。
【００４３】
このように構成することにより、図５に示すように、溶解作業を終了したところで、例えば、図示しないロボットハンド等により溶湯ＭAを貯留した金属るつぼ２１を把持して、溶解炉本体２０の外側へ取り出すことができる。
【００４４】
取り出した金属るつぼ２１は、そのままロボットハンドにより、外部の鋳造設備の設置された場所まで移送し、ここで金属るつぼ２１を傾動して出湯し、従来のラドルの代用として金属るつぼ２１から直接ダイカストマシーン等の鋳造設備にアルミ湯を注ぐこともできる。出湯作業が終わったら、溶解炉本体２０まで戻して、再び溶解作業を行う。
【００４５】
また、この実施例２においては、図６示すように、金属るつぼ２１と断熱壁２３を一体化し、金属るつぼ２１を断熱壁２３と一体で、固定された本体の円筒状の誘導加熱コイル２２内に挿入、引き出し可能に配設する構成とするようにしてもよい。
【００４６】
このように構成することにより、炉本体２０から引き出されたとき金属るつぼ２１が外側を断熱壁２３により包まれているので、外部への放熱が防止され、金属るつぼ２１内の溶湯の温度低下を抑えることができる。このため、本体２０から引き出した金属るつぼ２１内の溶湯の温度を長時間安定に保持することができるので、多数の鋳造設備に連続して注湯を行う必要があるような場合に安定して注湯を行うことができる。
【実施例３】
【００４７】
図７にこの発明の第３の実施例を示す。
【００４８】
アルミニウム溶解炉においては、アルミニウム溶湯が水と交じり合うと爆発を起こし危険であるため、前記した実施例１又は２に示すように、誘導加熱コイルは、水冷構造としないで、空冷構造として水を使用しないようにしている。空冷構造では、誘導加熱コイルの冷却能力が限定されるため、コイル導体の温度上昇が大きくなる。このため、誘導加熱コイルの許容電流を制限してコイル導体の温度上昇を抑えている。この結果、空冷構造の誘導加熱コイルを備えた誘導加熱式溶解炉は、電流容量が制限されることにより、溶解能力が限定され大容量のアルミニウム溶解設備には適さない。したがって、実施例１および２のアルミニウム溶解炉は、小容量のアルミニウム溶解設備として使用することになる。
【００４９】
この実施例３は、実施例１及び２に示す比較的小容量のアルミニウム溶解炉を使用して、大容量のアルミニウム溶解設備を実現するものである。
【００５０】
図７において、５０は円形の回転台５１を備えたアルミニウム溶解設備である。回転台５１上に、実施例１のアルミニウム溶解炉でもよいが、小形にするため、傾動支持機構を備えない実施例２のアルミニウム溶解炉２０を複数（ｎ）台（この実施例では１２台）、円周上に均等な間隔で固定的に配設している。
【００５１】
回転台５１の外周の所定の位置Ａを原料投入位置に設定し、この位置に回転台５１上の各溶解炉２０の金属るつぼ２１へアルミニウム溶解原料を投入するための原料投入装置５５を設置する。この原料投入位置Ａから回転台５１の矢印Ｒで示す回転方向に所定の間隔（角度）離した位置Ｋを出湯位置に設定し、この位置に各溶解炉２０から溶湯を外部へ出湯するための出湯装置５７を設置する。
【００５２】
また、原料投入位置Ａと出湯位置Ｋとの間の所定の位置Ｈをガス抜き位置に設定し、この位置に、溶解炉２０の金属るつぼ２１に貯留された溶湯の中に溶け込んだガス成分を抜き取るためのガス抜き装置５６を設置する。さらに、出湯位置Ｋと原料投入位置Ａとの間の位置Ｌを残滓取出し位置に設定し、この位置に溶解炉２０の金属るつぼ２１内に出湯後に残留するスラグ等の残滓を取り出すための残滓取出し装置５８を設置する。
【００５３】
回転台５１には、溶解炉２０がｎ＝１２台設置されているので、回転台５１を図示しない回転駆動装置により１回転（３６０°）の１／１２、すなわち３０°（ｎ台の場合は、３６０°／ｎ）ずつ所定の時間間隔で段階的に回転するようにしている。このため、回転台５１上の各溶解炉２０は１２ステップで１回転し、Ａ〜Ｌで示す各位置で停止しながら移動し、当初の位置に戻ることになる。
【００５４】
次に、このアルミニウム溶解設備５０の動作を説明する。
【００５５】
この実施例では、アルミニウム溶解原料を溶解して数ｋｇ〜数十ｋｇ程度の規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を得るために２０分の溶解時間を要する、溶解能力の比較的小さい溶解炉２０を使用して、規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を２分間間隔で出湯可能なアルミニウム溶解設備としている。このため、回転台５１は、タクト時間を２分に決めて、この時間間隔で周期的に回転駆動されるので、２４分で１回転する。
【００５６】
各溶解炉２０は、原料投入装置５１の設けられた原料投入位置Ａに到達したときは、この前の残滓取出し位置Ｌで残滓取出し装置５８により金属るつぼ２１内の残滓が取り除かれているため、金属るつぼ２１が完全に空になっている。各溶解炉２０がこの原料投入位置Ａに到達すると、原料投入装置５５により空となった金属るつぼ２１に、タクト時間の２分以内に規定容量のアルミニウム溶解原料が投入される。
【００５７】
次の周期で３０°回転されるの、各溶解炉２０がそれぞれ次の位置へ移動する。Ｂ位置からＪ位置は溶解を行う溶解運転ゾーンである。溶解原料の投入された溶解炉２０はこのＢ位置からＪ位置の間の溶解運転ゾーンでは、誘導加熱コイル２２に高周波交流電力を供給して溶解運転状態にする。金属るつぼ２１が誘導熱コイル２２で発生される高周波磁界により誘導加熱されることによりアルミニウム溶解原料を加熱溶解する。
【００５８】
なお、Ｂ〜Ｇの位置では、溶解中の金属るつぼ２１に上方から窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き付けるようにしてもよい。これにより、酸化物の生成を大幅に低減することが可能になる。
【００５９】
溶解炉２０は、原料がほぼ溶解をされたところで、溶解運転ゾーンの中間位置のガス抜き位置Ｈに達する。この位置に溶解炉２０が達すると、停止しているタクト時間の間に真空ポンプを備えたガス抜き装置５６が溶解炉２０の金属るつぼ２１に結合され、金属るつぼ２１内の空気を吸引して真空にしてアルミニウム溶湯中に溶け込んだガス成分の抜き取り作業を行う。
【００６０】
ガス抜きの行われた溶解炉２０は回転台５１の周期的な回転によりＩおよびＪ位置へ進む。ＩおよびＪ位置では、金属るつぼ２１内の溶湯の温度を検出して、この温度が出湯に適した温度となるように誘導加熱コイル２２への供給電力を制御して、溶湯温度の調節を行う。
【００６１】
Ｊ位置で溶湯の温度が出湯に適する温度に整えられた溶解炉２０が、回転台５１の次のステップの回動で出湯位置Ｋへ移動する。溶解炉２０が出湯位置Ｋに達すると、出湯装置５７が作動し、溶解炉２０から金属るつぼ２１を取り出して回転台５１の近傍に設置されたダイカストマシーン等の鋳造設備上まで運び、ここで金属るつぼ２１を傾動してるつぼ内の溶湯をスラグ分だけ残して出湯し、鋳造設備に注湯する。
【００６２】
出湯を終え、スラグ等の残滓が残留した金属るつぼ２１は、出湯装置５７により出湯位置Ｋにある回転台５１上の元の溶解炉本体２０へ挿入して戻される。
【００６３】
出湯位置Ｋで出湯を終えた溶解炉２０が、回転台５１の次の回動ステップで残滓取出し位置Ｌへ移動すると、この位置に設置された残滓取出し装置５８が、金属るつぼ２１に結合され、るつぼ内に残った残債を吸引して取出し、金属るつぼ２１内を空にする。
【００６４】
残滓が取り出され空となった溶解炉２０は、次の回動ステップで残滓取出し位置Ｌから、最初の原料投入位置Ａへ戻り、ここで、原料投入装置５５により、再びアルミニウム溶解原料が投入され新たな溶解運転サイクルに入る。
【００６５】
このように回転台５１に１２台のアルミニウム溶解炉２０を設置した溶解設備において、回転台５１は２分のタクトタイムで段階的に３０°ずつ回動して溶解運転を行うと、各アルミニウム溶解炉２０が原料投入位置Ａから出湯位置Ｌの手前のＪ位置まで移動するのに２０分を要し、この間に投入されたアルミニウム溶解原料を溶解し、規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を得ることができる。
【００６６】
したがって、この実施例のアルミニウム溶解設備によれば、出湯位置Ｋに規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を貯留した溶解炉２０が順次到達し、２分間で規定容量（Ｑｋｇ）のアルミニウム溶湯を出湯することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０：アルミニウム溶解炉
２０：アルミニウム溶解炉本体
２１：金属るつぼ
２２：誘導加熱コイル
２３：断熱壁
３０：傾動支持機構
３１：固定支持枠
３２：可動支持枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶解原料を収容するるつぼを、磁性を有する導電性金属により形成し、この金属るつぼの外周に誘導加熱コイルを設置し、この誘導加熱コイルにより前記金属るつぼを誘導加熱し、金属るつぼの発生する熱によりこれに収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解することを特徴とするアルミニウム溶解炉
【請求項２】
前記金属るつぼを、透磁率の大きい磁性鋼で形成したことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項３】
前記金属るつぼの内周壁の底壁近傍に突起を設け、るつぼ内に溶解保持された溶湯を外部の装置に出湯する際は、この金属るつぼを傾動して出湯することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項４】
前記金属るつぼを誘導加熱コイルの固定された本体から取出し可能に構成したことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項５】
請求項１ないし４の１つに記載のアルミニウム溶解炉を共通の回転台上に一定の間隔で複数（ｎ）台載置し、前記回転台の外周に回転方向に相互に離間した位置に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼにアルミニウム溶解原料の投入を行う原料投入位置と、金属るつぼ内の溶湯を外部へ溶湯を出湯する出湯位置とを設定し、前記各アルミニウム溶解炉が前記原料投入位置から出湯位置に回転される間に前記各アルミニウム溶解炉において投入されたアルミニウム溶解原料の溶解を行うようにしたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項６】
請求項５に記載のアルミニウム溶解設備において、前記原料投入位置から出湯位置の間位置に前記アルミニウム溶解装置の溶湯からガス抜きを行うガス抜き位置を設けたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項７】
請求項５または６に記載のアルミニウム溶解設備において、前記出湯位置から原料投入位置の間に前記アルミニウム溶解装置から出湯後に金属るつぼに残った残滓の取り出しを行う残滓取出し位置を設けたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項８】
請求項５ないし７の１つに記載のアルミニウム溶解設備において、前記回転台を１回転の１／ｎ（ｎは溶解炉設置台数）の角度ずつ段階的に一定の周期で回転駆動することを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項１】
アルミニウム溶解原料を収容するるつぼを、磁性を有する導電性金属により形成し、この金属るつぼの外周に誘導加熱コイルを設置し、この誘導加熱コイルにより前記金属るつぼを誘導加熱し、金属るつぼの発生する熱によりこれに収容されたアルミニウム溶解原料を加熱溶解することを特徴とするアルミニウム溶解炉
【請求項２】
前記金属るつぼを、透磁率の大きい磁性鋼で形成したことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項３】
前記金属るつぼの内周壁の底壁近傍に突起を設け、るつぼ内に溶解保持された溶湯を外部の装置に出湯する際は、この金属るつぼを傾動して出湯することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項４】
前記金属るつぼを誘導加熱コイルの固定された本体から取出し可能に構成したことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載のアルミニウム溶解炉。
【請求項５】
請求項１ないし４の１つに記載のアルミニウム溶解炉を共通の回転台上に一定の間隔で複数（ｎ）台載置し、前記回転台の外周に回転方向に相互に離間した位置に前記アルミニウム溶解炉の金属るつぼにアルミニウム溶解原料の投入を行う原料投入位置と、金属るつぼ内の溶湯を外部へ溶湯を出湯する出湯位置とを設定し、前記各アルミニウム溶解炉が前記原料投入位置から出湯位置に回転される間に前記各アルミニウム溶解炉において投入されたアルミニウム溶解原料の溶解を行うようにしたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項６】
請求項５に記載のアルミニウム溶解設備において、前記原料投入位置から出湯位置の間位置に前記アルミニウム溶解装置の溶湯からガス抜きを行うガス抜き位置を設けたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項７】
請求項５または６に記載のアルミニウム溶解設備において、前記出湯位置から原料投入位置の間に前記アルミニウム溶解装置から出湯後に金属るつぼに残った残滓の取り出しを行う残滓取出し位置を設けたことを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【請求項８】
請求項５ないし７の１つに記載のアルミニウム溶解設備において、前記回転台を１回転の１／ｎ（ｎは溶解炉設置台数）の角度ずつ段階的に一定の周期で回転駆動することを特徴とするアルミニウム溶解設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２０５９８（Ｐ２０１１−２２０５９８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９５５８（Ｐ２０１０−８９５５８）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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