金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置
【課題】金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させた金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置を提供する。
【解決手段】誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０とを有する。
【解決手段】誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置の技術に関し、より詳細には、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料を溶解して溶解金属とし、溶解した金属材料（溶湯）をダイカストマシンなどの鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法としては、例えば、大型溶解炉を用いて、まず複数回の鋳造に必要な量の金属材料のインゴットを溶解して、大型溶解炉に多量の溶湯を保持し、次いで給湯用のラドルやポンプ等で多量の溶湯の中から一回の鋳造に必要な量を計量して供給する方法が公知となっている。
【０００３】
ところで、上述した大型溶解炉を用いた溶解供給方法では、大型溶解炉内に保持する溶湯の表面積が広く熱拡散量が多いことから、熱効率が悪く、その結果、電気やガスエネルギーの使用量が多くなってランニングコストが増大するといった問題があった。また、休日や夜間等の装置停止時においても溶湯を保持していることが多く、そのため溶解炉が破損等することによる湯漏れを防止する必要があり、溶解供給装置の装置構成が複雑化し、設備コストが増大するといった問題もあった。
【０００４】
かかる観点から、従来の金属材料の溶解供給方法において、鋳造ごとに一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解して供給する溶解供給方法が提案されている。具体的には、従来の金属材料の溶解供給方法としては、特許文献１及び特許文献２に開示されるように、鋳造装置に対して所定の位置に配置された溶解炉を高温雰囲気下でかつ不活性ガス雰囲気下におき、かかる溶解炉に必要量の金属材料を鋳造ごとに供給して誘導加熱によりこれを溶解させ、溶解炉を傾動させることで溶湯を鋳造装置に供給する方法が提案されている。
【０００５】
上述した特許文献１及び特許文献２に開示された金属材料の溶解供給方法によれば、確かに、鋳造ごとに一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解して、一回の鋳造に必要な量の溶湯のみを供給するため、溶解炉内に保持する溶湯の量が少なくて済み、上述した大型溶解炉を用いた溶解供給方法に比べて熱効率を向上でき、また溶解供給装置を簡易に構成することが可能となる。しかしながら、かかる従来の金属材料の溶解供給方法では、溶解炉内に保持された溶湯を一回の鋳造で全て使用するものであり、鋳造ごとに溶解炉に新たな金属材料を供給して溶解炉内に溶湯を補充する必要があるため、特に、誘導加熱を用いて金属材料を溶解させる場合には、金属材料の溶解時間及び加熱容量が増大し、鋳造サイクルの短縮化が困難で運転効率に劣るといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１０３０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させた金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法において、予め所定量の溶湯を保持した溶解炉に金属材料を供給する金属材料供給工程と、前記金属材料供給工程にて溶解炉に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する溶解工程と、前記溶解炉内に溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給する溶湯供給工程と、を有するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記金属材料供給工程は、金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱する予備加熱工程を有するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記予備加熱工程は、前記溶湯供給工程にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始するものである。
【００１３】
請求項５においては、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給装置において、金属材料を供給する供給装置と、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯よりも多い溶湯を保持可能な容量に形成され、前記供給装置にて供給された金属材料を収容する溶解炉と、前記溶解炉に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置とを具備してなり、前記溶解炉は、予め保持した所定量の溶湯と前記供給装置から供給された金属材料を溶解した溶湯とを保持した状態で、溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給するように傾動されるものである。
【００１４】
請求項６においては、前記供給装置は、金属材料を所定温度に加熱する加熱装置が設けられ、前記加熱装置にて金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給するものである。
【００１５】
請求項７においては、前記加熱装置は、金属材料に所定温度の熱風を吹き付けて加熱する熱風加熱装置が用いられるものである。
【００１６】
請求項８においては、前記誘導加熱装置は、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る金属材料の溶解供給送装置の構成を示した図。
【図２】本実施例の金属材料の溶解供給送方法を示したフローチャート。
【図３】溶解供給サイクルにおける金属材料の溶解供給装置の動作を示した図。
【図４】別実施例の金属材料の溶解供給送方法を示したフローチャート。
【図５】別実施例に係る金属材料の溶解供給送装置の構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
まず、本実施例の金属材料２の溶解供給装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例の金属材料２の溶解供給装置１は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２（溶湯３）を鋳造装置４に供給する装置である。具体的には、本実施例の溶解供給装置１は、ハウジング５と、溶解炉７へ金属材料２を供給する供給装置６と、供給装置６にて供給された金属材料２を収容する溶解炉７と、溶解炉７に収容された金属材料２を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置８等とで構成されており、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給してこれを溶解させ、溶解炉７内に所定量の溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給するようにしたものである。
【００２１】
金属材料２としては、アルミニウム合金又は亜鉛合金の他に、マグネシウム合金、銅又はそれらの合金、鉄系合金など任意の金属が選択される。金属材料２の形状は特に限定されず、主に粒状、ペレット状若しくはインゴット状に成形されたもの、又は形状や大きさの異なる異形片や鉄屑等を用いることができる。以下、本実施例の溶解供給装置１では、インゴット状の金属材料２が用いられる場合について説明している。
【００２２】
鋳造装置４は、鋳造法によりダイカスト製品を得るための鋳造用金型４０を備えたダイカストマシンとして構成されている。通常、このような鋳造装置４としては、溶解供給装置１から給湯口を介して供給された溶湯３を鋳造用金型４０のキャビティ内に射出して充填させる射出スリーブなどが設けられており、鋳造用金型４０のキャビティに充填された溶湯４が凝固することで目的とするダイカスト製品が得られる。
【００２３】
ハウジング５は、壁部材５０によって内部に外部空間と遮断された閉空間５１が形成されるように構成されており、壁部材５０の一の側面に供給装置６が連設されるとともに、閉空間５１内に溶解炉７及び誘導加熱装置８が配設される。なお、壁部材５０は、例えば、表面処理されたステンレスなど、金属材料２よりも高融点の高耐熱性の材料より成形される。
【００２４】
ハウジング５の壁部材５０の他の一側面には、外部空間と閉空間５１とを連通させる供給口５２が開口されており、この供給口５２はシャッタ部材５３により開閉可能とされている。供給口５２は、溶解炉７に保持された溶湯３を鋳造装置４に供給するための開口部であって、具体的には、溶解炉７が傾動されることで供給口５２を介して溶湯３が外部空間（ハウジング５外）に排出され、排出された溶湯３が供給口５２の下方に配設された鋳造装置４に供給される。シャッタ部材５３は、金属材料２を溶解する際には、供給口５２を閉鎖するように動作されて閉空間５１からの外部空気の流入が防止され、一方、溶湯３を供給する際には、供給口５２を開放するように動作されて外部空間と閉空間５１とが連通される。
【００２５】
また、本実施例のハウジング５にはガス供給装置５４が接続されており、このガス供給装置５４によって閉空間５１内にアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、閉空間５１内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。このようにガス供給装置５４によって閉空間５１に不活性ガスが供給されることで、溶解炉７にて保持される溶湯３の酸化が防止される。
【００２６】
供給装置６は、ハウジング５内に配設された溶解炉７に金属材料２を供給するための装置であって、本実施例の供給装置６は、溶解炉７へ供給する金属材料２の供給量と温度を任意に調整することができるように構成されている。具体的には、供給装置６は、ハウジング５に連設された搬送ダクト６０と、上面に金属材料２を載置して搬送する搬送コンベア６１と、搬送コンベア６１にて搬送される金属材料２を所定温度に加熱する加熱装置としての加熱ヒータ６２等とで構成されている。
【００２７】
搬送ダクト６０は、断面矩形の管状に形成されており、ハウジング５の壁部材５０を貫通して閉空間５１内へと延出され、開口端には搬送ダクト６０内を搬送された金属材料２が排出されて溶解炉７へと供給される開口端部６０ａが形成されている。また、搬送ダクト６０の他端には金属材料２の投入口６０ｂが開口され、投入口６０ｂを介して金属材料２が搬送ダクト６０内へ投入される。本実施例の搬送ダクト６０は、開口端部６０ａが溶解炉７（の本体部７０）の略垂直上方に位置するように形成されている。
【００２８】
搬送コンベア６１は、搬送ダクト６０の内部空間に敷設され、上面に常時複数の金属材料２・２・・・が載置されており、かかる金属材料２が開口端部６０ａ方向へと順次搬送されるように駆動制御される。供給装置６は、搬送コンベア６１により所望の量の金属材料２が溶解炉７に供給されるように調整される。本実施例では、搬送コンベア６１により供給される金属材料２の供給量は、後述する溶解供給サイクルあたり鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３に相当する量の金属材料２が溶解炉７に供給されるように調整される。ただし、かかる金属材料２の供給量は、金属材料２の種類や鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更して調整可能である。
【００２９】
加熱ヒータ６２は、ホットプレートやシーズヒータ等の汎用ヒータが用いられ、搬送コンベア６１の下方位置に金属材料２の搬送方向に沿って敷設されている。加熱ヒータ６２は、搬送コンベア６１の上面に載置された金属材料２が所定温度となるように加熱制御される。このような金属材料２の加熱制御方法としては、例えば、搬送ダクト６０内に設けられた図示せぬ加熱センサにより検出される搬送コンベア６１上の金属材料２の温度が所定温度となるように調整されることで行われる。加熱ヒータ６２により加熱される金属材料２の温度は、金属材料２が溶解しない程度の高温であって、用いられる金属材料２の種類や量にもよるが好ましくは約２００℃〜４００℃程度となるように調整される。
【００３０】
なお、本実施例の供給装置６は、搬送ダクト６０の開口端部６０ａに搬送ダクト６０の内部空間とハウジング５の閉空間５１とを遮断する図示せぬシャッタ部材が設けられており、上述したガス供給装置５４によって供給される不活性ガスが搬送ダクト６０を介して外部空間に漏出しないように構成されている。
【００３１】
溶解炉７は、高耐熱性の素材よりなる断面Ｕ字形状の本体部７０より形成され、本体部７０の上面縁部には径方向に突出された注湯口７１が設けられている。溶解炉７（本体部７０及び注湯口７１）は、セラミックスなどの絶縁性素材や、銅又は黒鉛などの導電性素材などにより成形される。本体部７０では、供給装置６により供給された金属材料２が収容され、収容された金属材料２が後述する誘導加熱装置８にて溶解され、溶湯３が保持される。
【００３２】
溶解炉７（の本体部７０）は、少なくとも鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３よりも多い溶湯３を保持可能な容量に形成され、具体的には、予め保持される所定量の溶湯３と、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３とを合わせて保持可能な容量に形成されている。本実施例の溶解炉７では、予め所定量の溶湯３が保持され、かつ、かかる溶湯３を保持した状態で供給装置６より金属材料２が供給され、これが溶解されることで、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が追加して保持される。この予め保持された溶湯３によって、溶解炉７に供給される金属材料２の溶解が促進される。なお、その保持量は、用いられる金属材料２の種類や量、又は鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更される。
【００３３】
また、溶解炉７は、ハウジング５内において、図示せぬ傾動機構によって本体部７０が傾動されてハウジング５に設けられた供給口５２を介して注湯口７１から溶湯３を排出可能となるように取り付けられている。この傾動機構の構成としては特に限定されないが、一例として、溶解炉７を傾動自在に支持する傾動軸部や傾動軸部を回転駆動させる図示せぬサーボモータ等より構成することができる。
【００３４】
溶解炉７の傾動動作について説明すると、まず、本体部７０が上方に向けて開口された基準位置Ｐ１で溶解炉７が停止された状態で、供給装置６により供給された金属材料２が収容され、後述する誘導加熱装置８により金属材料２が誘導加熱により溶解され、溶湯３が保持される。一方、図示せぬ傾動機構により基準位置Ｐ１から傾動操作されて、注湯口７１がハウジング５の供給口５２から外部空間に突出された溶湯供給位置Ｐ２で溶解炉７が停止された状態で、保持された溶湯３が注湯口７１から鋳造装置４へと供給される。
【００３５】
このとき、本実施例の溶解炉７は、溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給するように基準位置Ｐ１から溶湯供給位置Ｐ２に傾動される。換言すると、溶解炉７は、保持された全ての溶湯３の中から、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３のみを供給するように傾動操作されるの。このような溶解炉７における溶湯３の供給量（残存量）の制御方法としては、例えば、図示せぬ傾動機構において溶解炉７の傾動角を検出する角度センサ等を別途設け、かかる角度センサにより検出される傾動角に基づいて溶解炉７から排出される溶湯３の量（又は溶解炉７に残存される溶湯３の量）が制御されることにより行われる。なお、溶湯３の残存量は、用いられる金属材料２の種類や量、又は鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更される。
【００３６】
誘導加熱装置８は、誘導加熱コイル８０と、誘導加熱コイル８０に接続された高周波電源８１等とより構成されている。誘導加熱コイル８０は、ハウジング５内にて溶解炉７の本体部７０の外周面に沿うように螺旋状に配設される。本実施例の誘導加熱コイル８０は、内部中空の管材より形成されて、かかる内部中空に冷却水が供給されるとともに、外周面にはセラミックス等の絶縁性素材が被覆されている。
【００３７】
誘導加熱装置８により溶解炉７に保持された金属材料２を溶解させる際には、高周波電源８１から交流の高周波電流を誘導加熱コイル８０に供給して、誘導加熱コイル８０に交番磁束を発生させる。この交番磁束は金属材料２にうず電流を誘起させるため、金属材料２に発生したうず電流による抵抗発熱と誘導加熱コイル８０からの交番磁束によるヒステリシス損から生じる発熱によって、金属材料２が加熱される。このようにして金属材料２が溶解温度にまで加熱されることで、金属材料２が溶解される。
【００３８】
誘導加熱装置８は、誘導加熱により溶解炉７に供給された金属材料２を溶解させるだけでなく、溶解炉７に保持された溶湯３を誘導加熱により加熱して溶湯３の温度制御が可能なように構成されている。このような誘導加熱装置８による加熱制御方法としては、例えば、ハウジング５内に設けられた図示せぬ温度センサにより検出される溶解炉７内の溶湯３の温度が所定温度となるように高周波電源８１から出力される電流周波数が制御されて、誘導加熱コイル８０による加熱状態が制御されることにより行われる。特に、本実施例では、溶解炉７に溶湯３が常時保持されるため、誘導加熱装置８によりかかる溶湯３が所望の設定温度となるように温度制御される。
【００３９】
次に、本実施例の溶解供給装置１を用いた金属材料２の溶解供給方法について、以下に説明する。なお、本実施例では、金属材料２を溶解して鋳造装置４に溶湯３を供給するまでのサイクル（以下、溶解供給サイクルという）について説明する。
【００４０】
図２及び図３に示すように、本実施例の金属材料２の溶解供給方法は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０と、を有するものである。
【００４１】
ここで、溶解炉７に予め保持される溶湯３を保持用溶湯３ａといい、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給用溶湯３ｂといい、保持用溶湯３ａと供給用溶湯３ｂとを合わせた溶湯３を全溶湯３ｃという（図３参照）。
【００４２】
まず、金属材料供給工程Ｓ１００では、供給装置６にて金属材料２が溶解炉７に供給される。ハウジング５内は、ガス供給装置５４にて供給された不活性ガス雰囲気に調整されている。溶解炉７は、基準位置Ｐ１にて停止されており、予め保持用溶湯３ａが保持されている（図３（ａ）参照）。このとき、溶解炉７に保持された保持用溶湯３ａは、誘導加熱装置８による誘導加熱により加熱されて所定温度に調整されている（予備加熱工程）。
【００４３】
供給装置６では、加熱ヒータ６２にて金属材料２が加熱されて所定温度に調整され、かかる加熱状態の金属材料２が搬送コンベア６１にて搬送ダクト６０内を搬送される。そして、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３に相当する量の金属材料２が開口端部６０ａより排出されて、溶解炉７の本体部７０に収容される（図３（ｂ）参照）。
【００４４】
次いで、溶解工程Ｓ１１０では、誘導加熱装置８により高周波電源８１が制御されることで誘導加熱コイル８０により加熱状態が変更されて、金属材料２の溶解温度にまで加熱さて溶解炉７に供給された金属材料２が溶解される。このようにして、溶解炉７には、保持用溶湯３ａと鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の供給用溶湯３ｂとを合わせた全溶湯３ａが保持される（図３（ｃ）参照）。
【００４５】
そして、溶湯供給工程Ｓ１２０では、ハウジング５のシャッタ部材５３が操作されて開口部５２が開口された状態で、溶解炉７が基準位置Ｐ１から溶湯供給位置Ｐ２へと傾動操作されることで、溶解炉７に保持された全溶湯３ｃの中から、保持用溶湯３ａと同じ量の溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３すなわち供給用溶湯３ｂが注湯口７１から鋳造装置４へと供給される（図３（ｄ）参照）。そして、鋳造装置４への溶湯３の供給が完了すると、溶解炉７は再び傾動操作されて溶湯供給位置Ｐ２から基準位置Ｐ１へと戻される。
【００４６】
そして、本実施例では、上述した溶解供給サイクルが連続して繰り返し行われることで、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が鋳造装置４に連続して供給される。
【００４７】
以上のように、本実施例の金属材料２の溶解供給方法は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０とを有するため、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させることができるのである。
【００４８】
すなわち、本実施例の溶解供給方法によれば、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給し、かかる状態で金属材料２を溶解させるものであるため、金属材料２を溶解させる際の熱効率が高く金属材料２の溶解時間を低減でき、誘導加熱時の電気エネルギーの使用量を低減できる。
また、本実施例の溶解供給方法では、溶解炉７内に保持された溶湯３を一回の鋳造で全て使用するのではなく、溶解炉７に溶湯３を残存させるものであるため、鋳造ごとに溶解炉７に新たな金属材料２を供給して溶湯３を補充する際であっても、溶解炉７に保持された溶湯３に新たな金属材料２を供給すればよいことから、上述したような金属材料２の溶解時間が低減される効果と相まって、ひいては溶解供給サイクルを短縮化することができ、このような溶解供給サイクルが連続されることで溶解供給装置１の運転効率を飛躍的に向上できる。
さらに、本実施例の溶解供給方法では、予め保持された溶湯３に追加して金属材料２が溶解されるため、鋳造装置４に供給される溶湯３の量や温度のバラつきが抑制されて、鋳造品質を向上させることができる。
【００４９】
特に、本実施例の溶解供給方法では、金属材料供給工程Ｓ１００において金属材料２を所定温度に加熱して溶解炉７に供給するものであるため、溶解炉７に供給する金属材料を予め加熱して供給することで、溶解炉７での金属材料２の溶解時間をより低減できるのである。
【００５０】
以上、本実施例の金属材料２の溶解供給方法および溶解供給装置１の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５１】
すなわち、上述した実施例の溶解供給方法においては、予め所定量の溶湯３が保持された溶解炉７に金属材料２を供給する際には、溶解炉７に保持された溶湯３を誘導加熱により加熱して所定温度に調整する予備加熱工程を有するのが好ましい。このように溶解炉７に保持された溶湯３を温度制御しておくことで、金属材料２の溶解時間をより効果的に低減することができる。
【００５２】
特に、図４に示すように、溶解供給サイクルが連続して繰り返し行われる場合には、溶湯供給工程Ｓ１２０から金属材料供給工程Ｓ１００に戻って溶解供給サイクルが繰り返される際に、予備加熱工程Ｓ１３０として、溶湯供給工程Ｓ１２０にて鋳造装置４に溶湯３が供給された後直ちに、溶解炉７に残存された溶湯３を誘導加熱により金属材料２の溶解温度にまで加熱しておくのが好ましい。このように、溶湯供給工程Ｓ１２０にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始することで、溶解工程Ｓ１１０における金属材料２の溶解時間をより低減することができる。
【００５３】
また、本実施例の溶解供給方法においては、少なくとも溶湯供給工程Ｓ１２０で鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が供給可能であればよく、溶解炉７に予め保持される溶湯３の量（保持量）、溶湯供給工程Ｓ１２０にて溶解炉７に残存される溶湯３の量（残存量）、及び金属材料供給工程Ｓ１００にて供給される金属材料２の供給量をそれぞれ任意の量に変更することができる。鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な溶湯３の量が鋳造ごとに異なる場合も想定されるからである。つまり、上述した実施例の溶解供給方法では、溶解炉７における溶湯３の保持量及び残存量が等しくなる場合について説明したが（図３参照）、かかる溶湯３の保持量と残存量とが異なるように調整されてもよい。また、供給装置６による金属材料２の供給量も、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な溶湯３の量と異なるように調整されてもよい。
【００５４】
なお、上述した実施例の溶解供給装置１では、鋳造装置４として射出スリーブを介して鋳造用金型４０のキャビティ内に溶湯３を供給する構成とされているが、鋳造装置４の構成及び鋳造装置４への供給プロセスはこれに限定されず、例えば、溶解炉７に保持された溶湯３を一旦取り鍋に給湯し、かかる取り鍋を介して鋳造用金型４０のキャビティ内に溶湯３を供給するように構成してもよい。
【００５５】
また、上述した実施例の溶解供給装置１では、インゴット状の金属材料２を供給する供給装置６の構成について説明したが、かかる供給装置６の構成はこれに限定されず、例えば、粒状の金属材料２が用いられる場合には、金属材料２を保持したホッパ装置により金属材料２を溶解炉７に自重落下させて供給するように構成してもよい。
【００５６】
特に、図５に示すように、金属材料２として形状や大きさの異なる異形片や鉄屑等が用いられる場合には、供給装置１０６に設けられる加熱装置としては、上述した実施例（図１参照）の加熱ヒータ６２のように輻射加熱により金属材料２を加熱する構成と異なり、搬送コンベア１６１にて搬送される金属材料２を熱風により所定温度に加熱する熱風加熱装置１６２が設けられるのが好ましい。熱風加熱装置１６２としては、搬送コンベア１６１上の金属材料２に対して上下方向又は水平方向から所定温度の熱風を吹き付けるように構成される。図５に示す実施例では、熱風加熱装置１６２が搬送コンベア１６１の下方に配置され、搬送コンベア１６１の下方から上方に向けて金属材料２に熱風を吹き付けて加熱するように構成されている。このように、加熱装置として熱風加熱装置１６２を用いることにより、形状や大きさの異なる金属材料２であっても効率よく加熱することができる。なお、搬送コンベア１６１の上下方向から熱風を吹き付けるように構成される場合には、搬送コンベア１６１としては搬送面がメッシュ状に形成されたコンベアが用いられる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 溶解供給装置
２ 金属材料
３ 溶湯
４ 鋳造装置
５ ハウジング
６ 供給装置
７ 溶解炉
８ 誘導加熱装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置の技術に関し、より詳細には、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料を溶解して溶解金属とし、溶解した金属材料（溶湯）をダイカストマシンなどの鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法としては、例えば、大型溶解炉を用いて、まず複数回の鋳造に必要な量の金属材料のインゴットを溶解して、大型溶解炉に多量の溶湯を保持し、次いで給湯用のラドルやポンプ等で多量の溶湯の中から一回の鋳造に必要な量を計量して供給する方法が公知となっている。
【０００３】
ところで、上述した大型溶解炉を用いた溶解供給方法では、大型溶解炉内に保持する溶湯の表面積が広く熱拡散量が多いことから、熱効率が悪く、その結果、電気やガスエネルギーの使用量が多くなってランニングコストが増大するといった問題があった。また、休日や夜間等の装置停止時においても溶湯を保持していることが多く、そのため溶解炉が破損等することによる湯漏れを防止する必要があり、溶解供給装置の装置構成が複雑化し、設備コストが増大するといった問題もあった。
【０００４】
かかる観点から、従来の金属材料の溶解供給方法において、鋳造ごとに一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解して供給する溶解供給方法が提案されている。具体的には、従来の金属材料の溶解供給方法としては、特許文献１及び特許文献２に開示されるように、鋳造装置に対して所定の位置に配置された溶解炉を高温雰囲気下でかつ不活性ガス雰囲気下におき、かかる溶解炉に必要量の金属材料を鋳造ごとに供給して誘導加熱によりこれを溶解させ、溶解炉を傾動させることで溶湯を鋳造装置に供給する方法が提案されている。
【０００５】
上述した特許文献１及び特許文献２に開示された金属材料の溶解供給方法によれば、確かに、鋳造ごとに一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解して、一回の鋳造に必要な量の溶湯のみを供給するため、溶解炉内に保持する溶湯の量が少なくて済み、上述した大型溶解炉を用いた溶解供給方法に比べて熱効率を向上でき、また溶解供給装置を簡易に構成することが可能となる。しかしながら、かかる従来の金属材料の溶解供給方法では、溶解炉内に保持された溶湯を一回の鋳造で全て使用するものであり、鋳造ごとに溶解炉に新たな金属材料を供給して溶解炉内に溶湯を補充する必要があるため、特に、誘導加熱を用いて金属材料を溶解させる場合には、金属材料の溶解時間及び加熱容量が増大し、鋳造サイクルの短縮化が困難で運転効率に劣るといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１０３０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させた金属材料の溶解供給方法および溶解供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法において、予め所定量の溶湯を保持した溶解炉に金属材料を供給する金属材料供給工程と、前記金属材料供給工程にて溶解炉に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する溶解工程と、前記溶解炉内に溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給する溶湯供給工程と、を有するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記金属材料供給工程は、金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱する予備加熱工程を有するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記予備加熱工程は、前記溶湯供給工程にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始するものである。
【００１３】
請求項５においては、誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給装置において、金属材料を供給する供給装置と、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯よりも多い溶湯を保持可能な容量に形成され、前記供給装置にて供給された金属材料を収容する溶解炉と、前記溶解炉に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置とを具備してなり、前記溶解炉は、予め保持した所定量の溶湯と前記供給装置から供給された金属材料を溶解した溶湯とを保持した状態で、溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給するように傾動されるものである。
【００１４】
請求項６においては、前記供給装置は、金属材料を所定温度に加熱する加熱装置が設けられ、前記加熱装置にて金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給するものである。
【００１５】
請求項７においては、前記加熱装置は、金属材料に所定温度の熱風を吹き付けて加熱する熱風加熱装置が用いられるものである。
【００１６】
請求項８においては、前記誘導加熱装置は、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る金属材料の溶解供給送装置の構成を示した図。
【図２】本実施例の金属材料の溶解供給送方法を示したフローチャート。
【図３】溶解供給サイクルにおける金属材料の溶解供給装置の動作を示した図。
【図４】別実施例の金属材料の溶解供給送方法を示したフローチャート。
【図５】別実施例に係る金属材料の溶解供給送装置の構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
まず、本実施例の金属材料２の溶解供給装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例の金属材料２の溶解供給装置１は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２（溶湯３）を鋳造装置４に供給する装置である。具体的には、本実施例の溶解供給装置１は、ハウジング５と、溶解炉７へ金属材料２を供給する供給装置６と、供給装置６にて供給された金属材料２を収容する溶解炉７と、溶解炉７に収容された金属材料２を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置８等とで構成されており、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給してこれを溶解させ、溶解炉７内に所定量の溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給するようにしたものである。
【００２１】
金属材料２としては、アルミニウム合金又は亜鉛合金の他に、マグネシウム合金、銅又はそれらの合金、鉄系合金など任意の金属が選択される。金属材料２の形状は特に限定されず、主に粒状、ペレット状若しくはインゴット状に成形されたもの、又は形状や大きさの異なる異形片や鉄屑等を用いることができる。以下、本実施例の溶解供給装置１では、インゴット状の金属材料２が用いられる場合について説明している。
【００２２】
鋳造装置４は、鋳造法によりダイカスト製品を得るための鋳造用金型４０を備えたダイカストマシンとして構成されている。通常、このような鋳造装置４としては、溶解供給装置１から給湯口を介して供給された溶湯３を鋳造用金型４０のキャビティ内に射出して充填させる射出スリーブなどが設けられており、鋳造用金型４０のキャビティに充填された溶湯４が凝固することで目的とするダイカスト製品が得られる。
【００２３】
ハウジング５は、壁部材５０によって内部に外部空間と遮断された閉空間５１が形成されるように構成されており、壁部材５０の一の側面に供給装置６が連設されるとともに、閉空間５１内に溶解炉７及び誘導加熱装置８が配設される。なお、壁部材５０は、例えば、表面処理されたステンレスなど、金属材料２よりも高融点の高耐熱性の材料より成形される。
【００２４】
ハウジング５の壁部材５０の他の一側面には、外部空間と閉空間５１とを連通させる供給口５２が開口されており、この供給口５２はシャッタ部材５３により開閉可能とされている。供給口５２は、溶解炉７に保持された溶湯３を鋳造装置４に供給するための開口部であって、具体的には、溶解炉７が傾動されることで供給口５２を介して溶湯３が外部空間（ハウジング５外）に排出され、排出された溶湯３が供給口５２の下方に配設された鋳造装置４に供給される。シャッタ部材５３は、金属材料２を溶解する際には、供給口５２を閉鎖するように動作されて閉空間５１からの外部空気の流入が防止され、一方、溶湯３を供給する際には、供給口５２を開放するように動作されて外部空間と閉空間５１とが連通される。
【００２５】
また、本実施例のハウジング５にはガス供給装置５４が接続されており、このガス供給装置５４によって閉空間５１内にアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスが供給されて、閉空間５１内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。このようにガス供給装置５４によって閉空間５１に不活性ガスが供給されることで、溶解炉７にて保持される溶湯３の酸化が防止される。
【００２６】
供給装置６は、ハウジング５内に配設された溶解炉７に金属材料２を供給するための装置であって、本実施例の供給装置６は、溶解炉７へ供給する金属材料２の供給量と温度を任意に調整することができるように構成されている。具体的には、供給装置６は、ハウジング５に連設された搬送ダクト６０と、上面に金属材料２を載置して搬送する搬送コンベア６１と、搬送コンベア６１にて搬送される金属材料２を所定温度に加熱する加熱装置としての加熱ヒータ６２等とで構成されている。
【００２７】
搬送ダクト６０は、断面矩形の管状に形成されており、ハウジング５の壁部材５０を貫通して閉空間５１内へと延出され、開口端には搬送ダクト６０内を搬送された金属材料２が排出されて溶解炉７へと供給される開口端部６０ａが形成されている。また、搬送ダクト６０の他端には金属材料２の投入口６０ｂが開口され、投入口６０ｂを介して金属材料２が搬送ダクト６０内へ投入される。本実施例の搬送ダクト６０は、開口端部６０ａが溶解炉７（の本体部７０）の略垂直上方に位置するように形成されている。
【００２８】
搬送コンベア６１は、搬送ダクト６０の内部空間に敷設され、上面に常時複数の金属材料２・２・・・が載置されており、かかる金属材料２が開口端部６０ａ方向へと順次搬送されるように駆動制御される。供給装置６は、搬送コンベア６１により所望の量の金属材料２が溶解炉７に供給されるように調整される。本実施例では、搬送コンベア６１により供給される金属材料２の供給量は、後述する溶解供給サイクルあたり鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３に相当する量の金属材料２が溶解炉７に供給されるように調整される。ただし、かかる金属材料２の供給量は、金属材料２の種類や鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更して調整可能である。
【００２９】
加熱ヒータ６２は、ホットプレートやシーズヒータ等の汎用ヒータが用いられ、搬送コンベア６１の下方位置に金属材料２の搬送方向に沿って敷設されている。加熱ヒータ６２は、搬送コンベア６１の上面に載置された金属材料２が所定温度となるように加熱制御される。このような金属材料２の加熱制御方法としては、例えば、搬送ダクト６０内に設けられた図示せぬ加熱センサにより検出される搬送コンベア６１上の金属材料２の温度が所定温度となるように調整されることで行われる。加熱ヒータ６２により加熱される金属材料２の温度は、金属材料２が溶解しない程度の高温であって、用いられる金属材料２の種類や量にもよるが好ましくは約２００℃〜４００℃程度となるように調整される。
【００３０】
なお、本実施例の供給装置６は、搬送ダクト６０の開口端部６０ａに搬送ダクト６０の内部空間とハウジング５の閉空間５１とを遮断する図示せぬシャッタ部材が設けられており、上述したガス供給装置５４によって供給される不活性ガスが搬送ダクト６０を介して外部空間に漏出しないように構成されている。
【００３１】
溶解炉７は、高耐熱性の素材よりなる断面Ｕ字形状の本体部７０より形成され、本体部７０の上面縁部には径方向に突出された注湯口７１が設けられている。溶解炉７（本体部７０及び注湯口７１）は、セラミックスなどの絶縁性素材や、銅又は黒鉛などの導電性素材などにより成形される。本体部７０では、供給装置６により供給された金属材料２が収容され、収容された金属材料２が後述する誘導加熱装置８にて溶解され、溶湯３が保持される。
【００３２】
溶解炉７（の本体部７０）は、少なくとも鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３よりも多い溶湯３を保持可能な容量に形成され、具体的には、予め保持される所定量の溶湯３と、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３とを合わせて保持可能な容量に形成されている。本実施例の溶解炉７では、予め所定量の溶湯３が保持され、かつ、かかる溶湯３を保持した状態で供給装置６より金属材料２が供給され、これが溶解されることで、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が追加して保持される。この予め保持された溶湯３によって、溶解炉７に供給される金属材料２の溶解が促進される。なお、その保持量は、用いられる金属材料２の種類や量、又は鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更される。
【００３３】
また、溶解炉７は、ハウジング５内において、図示せぬ傾動機構によって本体部７０が傾動されてハウジング５に設けられた供給口５２を介して注湯口７１から溶湯３を排出可能となるように取り付けられている。この傾動機構の構成としては特に限定されないが、一例として、溶解炉７を傾動自在に支持する傾動軸部や傾動軸部を回転駆動させる図示せぬサーボモータ等より構成することができる。
【００３４】
溶解炉７の傾動動作について説明すると、まず、本体部７０が上方に向けて開口された基準位置Ｐ１で溶解炉７が停止された状態で、供給装置６により供給された金属材料２が収容され、後述する誘導加熱装置８により金属材料２が誘導加熱により溶解され、溶湯３が保持される。一方、図示せぬ傾動機構により基準位置Ｐ１から傾動操作されて、注湯口７１がハウジング５の供給口５２から外部空間に突出された溶湯供給位置Ｐ２で溶解炉７が停止された状態で、保持された溶湯３が注湯口７１から鋳造装置４へと供給される。
【００３５】
このとき、本実施例の溶解炉７は、溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給するように基準位置Ｐ１から溶湯供給位置Ｐ２に傾動される。換言すると、溶解炉７は、保持された全ての溶湯３の中から、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３のみを供給するように傾動操作されるの。このような溶解炉７における溶湯３の供給量（残存量）の制御方法としては、例えば、図示せぬ傾動機構において溶解炉７の傾動角を検出する角度センサ等を別途設け、かかる角度センサにより検出される傾動角に基づいて溶解炉７から排出される溶湯３の量（又は溶解炉７に残存される溶湯３の量）が制御されることにより行われる。なお、溶湯３の残存量は、用いられる金属材料２の種類や量、又は鋳造装置４に供給される溶湯３の量などによって変更される。
【００３６】
誘導加熱装置８は、誘導加熱コイル８０と、誘導加熱コイル８０に接続された高周波電源８１等とより構成されている。誘導加熱コイル８０は、ハウジング５内にて溶解炉７の本体部７０の外周面に沿うように螺旋状に配設される。本実施例の誘導加熱コイル８０は、内部中空の管材より形成されて、かかる内部中空に冷却水が供給されるとともに、外周面にはセラミックス等の絶縁性素材が被覆されている。
【００３７】
誘導加熱装置８により溶解炉７に保持された金属材料２を溶解させる際には、高周波電源８１から交流の高周波電流を誘導加熱コイル８０に供給して、誘導加熱コイル８０に交番磁束を発生させる。この交番磁束は金属材料２にうず電流を誘起させるため、金属材料２に発生したうず電流による抵抗発熱と誘導加熱コイル８０からの交番磁束によるヒステリシス損から生じる発熱によって、金属材料２が加熱される。このようにして金属材料２が溶解温度にまで加熱されることで、金属材料２が溶解される。
【００３８】
誘導加熱装置８は、誘導加熱により溶解炉７に供給された金属材料２を溶解させるだけでなく、溶解炉７に保持された溶湯３を誘導加熱により加熱して溶湯３の温度制御が可能なように構成されている。このような誘導加熱装置８による加熱制御方法としては、例えば、ハウジング５内に設けられた図示せぬ温度センサにより検出される溶解炉７内の溶湯３の温度が所定温度となるように高周波電源８１から出力される電流周波数が制御されて、誘導加熱コイル８０による加熱状態が制御されることにより行われる。特に、本実施例では、溶解炉７に溶湯３が常時保持されるため、誘導加熱装置８によりかかる溶湯３が所望の設定温度となるように温度制御される。
【００３９】
次に、本実施例の溶解供給装置１を用いた金属材料２の溶解供給方法について、以下に説明する。なお、本実施例では、金属材料２を溶解して鋳造装置４に溶湯３を供給するまでのサイクル（以下、溶解供給サイクルという）について説明する。
【００４０】
図２及び図３に示すように、本実施例の金属材料２の溶解供給方法は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０と、を有するものである。
【００４１】
ここで、溶解炉７に予め保持される溶湯３を保持用溶湯３ａといい、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給用溶湯３ｂといい、保持用溶湯３ａと供給用溶湯３ｂとを合わせた溶湯３を全溶湯３ｃという（図３参照）。
【００４２】
まず、金属材料供給工程Ｓ１００では、供給装置６にて金属材料２が溶解炉７に供給される。ハウジング５内は、ガス供給装置５４にて供給された不活性ガス雰囲気に調整されている。溶解炉７は、基準位置Ｐ１にて停止されており、予め保持用溶湯３ａが保持されている（図３（ａ）参照）。このとき、溶解炉７に保持された保持用溶湯３ａは、誘導加熱装置８による誘導加熱により加熱されて所定温度に調整されている（予備加熱工程）。
【００４３】
供給装置６では、加熱ヒータ６２にて金属材料２が加熱されて所定温度に調整され、かかる加熱状態の金属材料２が搬送コンベア６１にて搬送ダクト６０内を搬送される。そして、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３に相当する量の金属材料２が開口端部６０ａより排出されて、溶解炉７の本体部７０に収容される（図３（ｂ）参照）。
【００４４】
次いで、溶解工程Ｓ１１０では、誘導加熱装置８により高周波電源８１が制御されることで誘導加熱コイル８０により加熱状態が変更されて、金属材料２の溶解温度にまで加熱さて溶解炉７に供給された金属材料２が溶解される。このようにして、溶解炉７には、保持用溶湯３ａと鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の供給用溶湯３ｂとを合わせた全溶湯３ａが保持される（図３（ｃ）参照）。
【００４５】
そして、溶湯供給工程Ｓ１２０では、ハウジング５のシャッタ部材５３が操作されて開口部５２が開口された状態で、溶解炉７が基準位置Ｐ１から溶湯供給位置Ｐ２へと傾動操作されることで、溶解炉７に保持された全溶湯３ｃの中から、保持用溶湯３ａと同じ量の溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３すなわち供給用溶湯３ｂが注湯口７１から鋳造装置４へと供給される（図３（ｄ）参照）。そして、鋳造装置４への溶湯３の供給が完了すると、溶解炉７は再び傾動操作されて溶湯供給位置Ｐ２から基準位置Ｐ１へと戻される。
【００４６】
そして、本実施例では、上述した溶解供給サイクルが連続して繰り返し行われることで、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が鋳造装置４に連続して供給される。
【００４７】
以上のように、本実施例の金属材料２の溶解供給方法は、誘導加熱により金属材料２を溶解し、溶解した金属材料２を鋳造装置４に供給する金属材料２の溶解供給方法であって、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給する金属材料供給工程Ｓ１００と、金属材料供給工程Ｓ１００にて溶解炉７に供給された金属材料２を誘導加熱により溶解する溶解工程Ｓ１１０と、溶解炉７内に溶湯３を残存させつつ、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３を供給する溶湯供給工程Ｓ１２０とを有するため、金属材料の溶解時間を低減して、溶解供給サイクルを短縮化させることができるのである。
【００４８】
すなわち、本実施例の溶解供給方法によれば、予め所定量の溶湯３を保持した溶解炉７に金属材料２を供給し、かかる状態で金属材料２を溶解させるものであるため、金属材料２を溶解させる際の熱効率が高く金属材料２の溶解時間を低減でき、誘導加熱時の電気エネルギーの使用量を低減できる。
また、本実施例の溶解供給方法では、溶解炉７内に保持された溶湯３を一回の鋳造で全て使用するのではなく、溶解炉７に溶湯３を残存させるものであるため、鋳造ごとに溶解炉７に新たな金属材料２を供給して溶湯３を補充する際であっても、溶解炉７に保持された溶湯３に新たな金属材料２を供給すればよいことから、上述したような金属材料２の溶解時間が低減される効果と相まって、ひいては溶解供給サイクルを短縮化することができ、このような溶解供給サイクルが連続されることで溶解供給装置１の運転効率を飛躍的に向上できる。
さらに、本実施例の溶解供給方法では、予め保持された溶湯３に追加して金属材料２が溶解されるため、鋳造装置４に供給される溶湯３の量や温度のバラつきが抑制されて、鋳造品質を向上させることができる。
【００４９】
特に、本実施例の溶解供給方法では、金属材料供給工程Ｓ１００において金属材料２を所定温度に加熱して溶解炉７に供給するものであるため、溶解炉７に供給する金属材料を予め加熱して供給することで、溶解炉７での金属材料２の溶解時間をより低減できるのである。
【００５０】
以上、本実施例の金属材料２の溶解供給方法および溶解供給装置１の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５１】
すなわち、上述した実施例の溶解供給方法においては、予め所定量の溶湯３が保持された溶解炉７に金属材料２を供給する際には、溶解炉７に保持された溶湯３を誘導加熱により加熱して所定温度に調整する予備加熱工程を有するのが好ましい。このように溶解炉７に保持された溶湯３を温度制御しておくことで、金属材料２の溶解時間をより効果的に低減することができる。
【００５２】
特に、図４に示すように、溶解供給サイクルが連続して繰り返し行われる場合には、溶湯供給工程Ｓ１２０から金属材料供給工程Ｓ１００に戻って溶解供給サイクルが繰り返される際に、予備加熱工程Ｓ１３０として、溶湯供給工程Ｓ１２０にて鋳造装置４に溶湯３が供給された後直ちに、溶解炉７に残存された溶湯３を誘導加熱により金属材料２の溶解温度にまで加熱しておくのが好ましい。このように、溶湯供給工程Ｓ１２０にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始することで、溶解工程Ｓ１１０における金属材料２の溶解時間をより低減することができる。
【００５３】
また、本実施例の溶解供給方法においては、少なくとも溶湯供給工程Ｓ１２０で鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な量の溶湯３が供給可能であればよく、溶解炉７に予め保持される溶湯３の量（保持量）、溶湯供給工程Ｓ１２０にて溶解炉７に残存される溶湯３の量（残存量）、及び金属材料供給工程Ｓ１００にて供給される金属材料２の供給量をそれぞれ任意の量に変更することができる。鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な溶湯３の量が鋳造ごとに異なる場合も想定されるからである。つまり、上述した実施例の溶解供給方法では、溶解炉７における溶湯３の保持量及び残存量が等しくなる場合について説明したが（図３参照）、かかる溶湯３の保持量と残存量とが異なるように調整されてもよい。また、供給装置６による金属材料２の供給量も、鋳造装置４にて一回の鋳造に必要な溶湯３の量と異なるように調整されてもよい。
【００５４】
なお、上述した実施例の溶解供給装置１では、鋳造装置４として射出スリーブを介して鋳造用金型４０のキャビティ内に溶湯３を供給する構成とされているが、鋳造装置４の構成及び鋳造装置４への供給プロセスはこれに限定されず、例えば、溶解炉７に保持された溶湯３を一旦取り鍋に給湯し、かかる取り鍋を介して鋳造用金型４０のキャビティ内に溶湯３を供給するように構成してもよい。
【００５５】
また、上述した実施例の溶解供給装置１では、インゴット状の金属材料２を供給する供給装置６の構成について説明したが、かかる供給装置６の構成はこれに限定されず、例えば、粒状の金属材料２が用いられる場合には、金属材料２を保持したホッパ装置により金属材料２を溶解炉７に自重落下させて供給するように構成してもよい。
【００５６】
特に、図５に示すように、金属材料２として形状や大きさの異なる異形片や鉄屑等が用いられる場合には、供給装置１０６に設けられる加熱装置としては、上述した実施例（図１参照）の加熱ヒータ６２のように輻射加熱により金属材料２を加熱する構成と異なり、搬送コンベア１６１にて搬送される金属材料２を熱風により所定温度に加熱する熱風加熱装置１６２が設けられるのが好ましい。熱風加熱装置１６２としては、搬送コンベア１６１上の金属材料２に対して上下方向又は水平方向から所定温度の熱風を吹き付けるように構成される。図５に示す実施例では、熱風加熱装置１６２が搬送コンベア１６１の下方に配置され、搬送コンベア１６１の下方から上方に向けて金属材料２に熱風を吹き付けて加熱するように構成されている。このように、加熱装置として熱風加熱装置１６２を用いることにより、形状や大きさの異なる金属材料２であっても効率よく加熱することができる。なお、搬送コンベア１６１の上下方向から熱風を吹き付けるように構成される場合には、搬送コンベア１６１としては搬送面がメッシュ状に形成されたコンベアが用いられる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 溶解供給装置
２ 金属材料
３ 溶湯
４ 鋳造装置
５ ハウジング
６ 供給装置
７ 溶解炉
８ 誘導加熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法において、
予め所定量の溶湯を保持した溶解炉に金属材料を供給する金属材料供給工程と、
前記金属材料供給工程にて溶解炉に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する溶解工程と、
前記溶解炉内に溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給する溶湯供給工程と、
を有することを特徴とする金属材料の溶解供給方法。
【請求項２】
前記金属材料供給工程は、金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給することを特徴とする請求項１に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項３】
前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱する予備加熱工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項４】
前記予備加熱工程は、前記溶湯供給工程にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始することを特徴とする請求項３に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項５】
誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給装置において、
金属材料を供給する供給装置と、
前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯よりも多い溶湯を保持可能な容量に形成され、前記供給装置にて供給された金属材料を収容する溶解炉と、
前記溶解炉に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置とを具備してなり、
前記溶解炉は、予め保持した所定量の溶湯と前記供給装置から供給された金属材料を溶解した溶湯とを保持した状態で、溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給するように傾動されることを特徴とした金属材料の溶解供給装置。
【請求項６】
前記供給装置は、
金属材料を所定温度に加熱する加熱装置が設けられ、
前記加熱装置にて金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給することを特徴とする請求項５に記載の金属材料の溶解供給装置。
【請求項７】
前記加熱装置は、金属材料に所定温度の熱風を吹き付けて加熱する熱風加熱装置が用いられることを特徴とする請求項６に記載の金属材料の溶解供給装置。
【請求項８】
前記誘導加熱装置は、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の金属材料の溶解供給装置。
【請求項１】
誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給方法において、
予め所定量の溶湯を保持した溶解炉に金属材料を供給する金属材料供給工程と、
前記金属材料供給工程にて溶解炉に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する溶解工程と、
前記溶解炉内に溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給する溶湯供給工程と、
を有することを特徴とする金属材料の溶解供給方法。
【請求項２】
前記金属材料供給工程は、金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給することを特徴とする請求項１に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項３】
前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱する予備加熱工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項４】
前記予備加熱工程は、前記溶湯供給工程にて溶湯を供給した後に直ちに加熱を開始することを特徴とする請求項３に記載の金属材料の溶解供給方法。
【請求項５】
誘導加熱により金属材料を溶解し、溶解した金属材料を鋳造装置に供給する金属材料の溶解供給装置において、
金属材料を供給する供給装置と、
前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯よりも多い溶湯を保持可能な容量に形成され、前記供給装置にて供給された金属材料を収容する溶解炉と、
前記溶解炉に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱装置とを具備してなり、
前記溶解炉は、予め保持した所定量の溶湯と前記供給装置から供給された金属材料を溶解した溶湯とを保持した状態で、溶湯を残存させつつ、前記鋳造装置にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給するように傾動されることを特徴とした金属材料の溶解供給装置。
【請求項６】
前記供給装置は、
金属材料を所定温度に加熱する加熱装置が設けられ、
前記加熱装置にて金属材料を所定温度に加熱して前記溶解炉に供給することを特徴とする請求項５に記載の金属材料の溶解供給装置。
【請求項７】
前記加熱装置は、金属材料に所定温度の熱風を吹き付けて加熱する熱風加熱装置が用いられることを特徴とする請求項６に記載の金属材料の溶解供給装置。
【請求項８】
前記誘導加熱装置は、前記溶解炉に保持された溶湯を誘導加熱により加熱することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の金属材料の溶解供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４３４４４（Ｐ２０１１−１４３４４４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９４０（Ｐ２０１０−５９４０）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５９４０２０２４８）株式会社幸和電熱計器 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５９４０２０２４８）株式会社幸和電熱計器 (11)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]