铝熔解系统及其运转方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及将铝及铝
合金制的构件
机械加工时产生的铝屑作为铝熔解原料而熔解的系统及其运转方法。
背景技术
[0002] 作为将铝及
铝合金等的非
铁金属材料的
切削屑、
车削屑用熔解炉熔解而再生利用
钢锭的技术，例如
专利文献1(日本特开平6-207230号
公报)中记载一种铝切屑熔解装置，一边将熔液循环一边将投入的铝切屑用熔解炉熔解时，设置在铝切屑投入口中循环的熔液的
涡流室，借着于该
涡流室的出口设置朝熔解炉的底部流出熔液的导入管，以将铝切屑与循环熔液于短时间内混合且熔融。
[0003] 此外，作为去除再生金属废料时混入的夹杂物的熔解装置，专利文献2(日本特开平6-346162号公报)中记载一种金属废料的熔解装置，于废料熔解室的下游配有分隔壁以具有复数个过滤室，于其底部及
侧壁部设置惰性气体喷出装置。
[0004] 先行技术文献
[0005] 专利文献1：日本特开平6-207230号公报
[0006] 专利文献2：日本特开平6-346162号公报
[0007] 发明所欲解决的问题：
[0008] 但是，在包含以往的熔解装置的铝熔解系统中，从外部所供给的利用切削加工等产生的铝屑是在熔解室及保持室中被熔解处理而提供至钢
锭模等时，在其铝熔解系统内的铝熔液的畅通流动及供给平衡受到干扰，而有在整体系统的铝熔液的平均混合及
净化处理受妨碍的情形，而具有所谓欠缺铝熔解处理的效率性与熔液净化的确实性的问题。
[0009] 本发明是为解决上述以往的问题所完成者，目的在于提供一种在熔解处理铝屑(成为铝熔解原料)时，铝熔解处理的效率性与熔液净化的确实性优异，有利于自动化的铝熔解系统及其运转方法。
发明内容
[0010] (1)本发明的铝熔解系统，其特征在于具有：预备处理部，将经由铝屑供给送料机从原料槽所供给的铝屑，脱
水处理作为铝熔解原料；熔解室，使在所述预备处理部脱水后的铝熔解原料从上部供给且熔解而作为铝熔液；保持室，经由第一连通部与所述熔解室连通且将铝熔液凭借加热装置加热及保持；排气筒，用以将在所述保持室内产生的气体朝外部排出；脱气室，经由第二连通部与所述保持室连通且对铝熔液灌注惰性气体，同时凭借旋
转子搅拌而进行脱气处理；过滤室，经由第三连通部与所述脱气室连通且将所述脱气处理后的铝熔液过滤而进行净化；供给控制装置，根据凭借设置于所述过滤室的熔液液位
传感器所取得的熔液液位讯息，控制因所述铝屑供给送料机所形成的铝屑的供给量；将在保持室内产生的
腐蚀性气体朝外部排出时，停止所述铝屑供给送料机及所述保持室内的加热装置的运作，同时将设置于所述排气筒的切换
开关设为开启，以将在所述保持室内产生的腐蚀性气体朝外部排出。
[0011] (2)本发明的铝熔解系统是在所述(1)中，其特征在于所述加热装置设定为自排热回收型
燃烧器，将该燃烧器排气导入热交换夹套内，在所述预备处理部中，将凭借转鼓脱水处理后的铝屑加热并去除附着物以供给至熔解室。
[0012] (3)本发明的铝熔解系统是在所述(1)或(2)中，其特征在于设置复数台所述自排热回收型燃烧器，同时直到于所述保持室内设置的炉内环境
温度检测传感器的设定温度为止，使复数台同时燃烧，达到设定温度时则仅使一台燃烧器燃烧。
[0013] (4)本发明的铝熔解系统是在所述(1)～(3)中，其特征在于所述熔解室内设置材料检测传感器，根据该材料检测传感器，将所述熔解室内以未熔解状态被蓄积的铝熔解原料的堆积的高度，凭借材料检测传感器检测，检测出未熔解原料的堆积的情形时则停止所述铝屑供给送料机的运作，检测出未熔解原料的堆积消除的情形时则使所述铝屑供给送料机再度运作。
[0014] (5)本发明的铝熔解系统是在所述(1)～(4)中，其特征在于于所述熔解室的底部设置温度传感器，用以掌握熔融铝对熔解室耐火物的渗透状况，测量并监控该熔解室的底部的温度。
[0015] (6)本发明的铝熔解系统是在所述(1)～(5)中，其特征在于于所述熔解室的下方，以可上下方向自由活动形式设置用以旋转搅拌熔解室内的熔液的非
接触式搅拌装置，凭借使该非接触式搅拌装置朝上下方向移动，以调整所述熔解室内的铝熔液的涡流的大小。
[0016] (7)本发明的铝熔解系统是在所述(1)～(6)中，其特征在于于所述熔解室的上方设置燃烧器，以加热投入该熔解室内的铝屑，同时使从该铝屑
蒸发的油份燃烧。
[0017] (8)本发明的铝熔解系统是在所述(1)～(7)中，其特征在于于所述原料槽内设置检测铝屑的存在的材料检测传感器，以在该原料槽内没有被检测到铝屑的情形时，发布警报同时停止所述铝屑供给送料机的运作。
[0018] (9)本发明的铝熔解系统的运转方法，其特征在于是于具有：预备处理部，将经由铝屑供给送料机从原料槽所供给的铝屑，脱水处理作为铝熔解原料；熔解室，使在所述预备处理部脱水后的铝熔解原料从上部供给且熔解而作为铝熔液；保持室，经由第一连通部与所述熔解室连通且将铝熔液凭借加热装置加热及保持；脱气室，经由第二连通部与所述保持室连通且对铝熔液灌注惰性气体，同时凭借旋转子搅拌而进行脱气处理；过滤室，经由第三连通部与所述脱气室连通且将所述脱气处理后的铝熔液过滤而进行净化；供给控制装置，根据凭借设置于所述过滤室的熔液
液位传感器所取得的熔液液位讯息，控制因所述铝屑供给送料机所形成的铝屑的供给量；排气筒，用以将在所述保持室内产生的气体朝外部排出；将在保持室内产生的腐蚀性气体朝外部排出时，停止所述铝屑供给送料机及所述保持室内的加热装置的运作，同时将设置于所述排气筒的切换开关设为开启，以将在所述保持室内产生的腐蚀性气体朝外部排出的铝熔解系统中，使暂时停止的运转再度开始的情形时，为防止材料堵塞，从铝溶解系统的制造工序的下游侧开始启动。
[0019] 根据本发明，由于原料预备
处理室、熔解室、保持室、脱气室、过滤室为一体地构成，所以能使铝屑的熔解设备的尺寸变小而可实现应用于小规模生产。
[0020] 又，由于这些各室的熔液是通过连通部而被一体地储存，所以可有效地进行熔液的脱气及净化处理等的处理。
[0021] 此外，于过滤室设置熔液液位传感器，根据凭借熔液液位传感器所取得的熔液液位讯息，控制来自铝屑供给送料机的铝屑的供给，所以能稳定且有效率地进行在铝熔解系统中的铝熔液的熔解及净化处理，同时可以正确且确实地控制铝熔液的流动。
[0022] 又，设有用以将在保持室产生的腐蚀性气体朝外部排出的排气筒，所以可防止保持室及自排热回收型燃烧器的内部腐蚀。
附图说明
[0023] 图1是显示本发明的实施型态的铝熔解系统的整体的平面配置图。
[0024] 图2是显示图1的铝熔解系统的正视配置图。
[0025] 图3是本发明的另一实施型态的铝熔解系统的保持室、熔解室的部分扩大后的平面图。
[0026] 图4是图3的A-A断面图。
[0027] 图5是显示自排热回收型燃烧器的构造的说明图。
[0028] 附图标记说明：11-原料槽；12-螺旋
输送机(铝屑供给送料机)；13-预备处理部；13a-热交换夹套；14-熔解室；14a-非接触式搅拌装置；14b-非接触式搅拌装置用轨道；14c-小型燃烧器；15-保持室；15a-加热装置(自排热回收型燃烧器)；15b-第一连通部；15c-第二连通部；15d-排气筒；16-脱气室；16a-旋转子；17-过滤室；17a-第三连通部；30-供给控制装置。
具体实施方式
[0029] 如同作为本发明的一实施型态的图1的整体平面配置图、图2的正视配置图、及作为另一实施型态的图3的扩大平面图、图4的A-A断面图、及图5的燃烧器构造说明图所示，本实施型态的铝熔解系统是具有：原料槽11，接受从切销加工机械产生的铝切削屑等的铝屑；预备处理部13，将经由
螺旋输送机等的铝屑供给送料机12从原料槽11所投入的铝屑，具有转鼓、冷
风风扇等而脱水处理；熔解室14，使在预备处理部13脱水后的铝熔解原料从上部供给且熔解而作为铝熔液；保持室15，经由第一连通部15b与熔解室14连通且将熔解的铝熔液凭借气体燃烧器等的加热装置15a加热及保持；排气筒15d，用以将在保持室15内产生的气体朝外部排出；脱气室16，经由第二连通部15c与保持室15连通且对铝熔液灌注惰性气体，且凭借旋转子搅拌而进行脱气处理；过滤室17，将脱气处理后的脱气室16内的铝熔液过滤而进行净化；供给控制装置30，根据凭借熔液液位传感器所取得的过滤室17内的熔液液位讯息，控制铝屑供给送料机12的铝屑的供给量；将在保持室15内产生的腐蚀性气体朝外部排出时，停止铝屑供给送料机12及保持室15内的加热装置15a的运作，同时将设置于排气筒
15d的切换开关设为开启，以将在保持室15内产生的腐蚀性气体朝外部排出。
[0030] 如此，铝熔解系统内即使发生变动，也可以正确且确实地控制铝熔液的流动，在从铝屑制造铝熔液的铝熔解系统中可有效率的进行熔液的净化处理。
[0031] 本实施型态的铝熔解系统是具备储存铝屑的原料槽11、将铝熔解用的原料进行熔解前处理的预备处理部13、将铝熔解原料熔解的熔解室14、保持室15、脱气室16、过滤室17。
[0032] 特别地，熔解室14、保持室15、脱气室16、过滤室17是铝熔液的流路及储存部以耐火材
内衬而整体为一体性构成的钢铁制的框体所构成的的构造体。
[0033] 也就是说，于分隔各室的分隔壁的下端与底部之间，形成作为铝熔液的流路的连通部，经由各连通部，熔解室14、保持室15、脱气室16、及过滤室17为一体地构成，经由这些的连通部而能够使各室的铝熔液流动且均匀化。
[0034] 又，利用脱气室16与过滤室17之间所设置的陶瓷
过滤器，可去除铝熔液中的
氧化物等的杂质而能够提高被储存在过滤室的铝熔液的清洁度。
[0035] 原料槽11是用以接受成为铝熔解原料的铝屑的容器体，将储存于漏斗形状的底部的铝屑经由螺旋输送机12等的铝屑供给送料机取出。
[0036] 螺旋输送机是凭借在圆筒体内旋转的螺杆一边将铝屑推出一边搬运的装置，由于量化性优异，所以在自动系统的构筑时可提高其控制性及
稳定性。
[0037] 再者，根据铝屑的种类及型态、插入量等的条件，系统本身的性能有可能受到原料槽内的桥接件及鼠洞等而被影响。
[0038] 特别是原料槽11内的铝屑用完的情形时，为了防止铝屑供给送料机12的空转，也理想的是原料槽11内设置原料检测传感器以发布警报。
[0039] 作为原料检测传感器，例如可列举接触传感器、金属探测传感器、光电管传感器等。
[0040] 预备处理部13是将从原料槽11经由螺旋输送机等的铝屑供给送料机12所投入的铝屑，凭借转鼓、冷风风扇进行杂质的分离及脱水处理的部分，利用转鼓的离心
力分离附着于铝屑上的异物及水分等，同时经由冷风风扇对转鼓内灌注冷风而可使残余的水分干燥。
[0041] 又，根据需要，也能在预备处理部13中将铝屑投入转鼓内进行脱水处理后，利用热交换夹套13a预备加热，且凭借将铝熔解原料预热至特定温度而提高整体的热效率性。
[0042] 也就是说，于热交换夹套13a中，将来自保持室15的排热经由自排热回收型燃烧器15a，导入铝熔解原料供给输送机12的外侧。
[0043] 又，将用以回收在预备处理部13回收后的切削油及
污泥的分离器，凭借设置于切削油回收槽内而也可考虑到环境问题(图中未示出)。
[0044] 此外，为了一边使铝屑分散、一边使其移动至转鼓中，也可于原料槽下部配置兼具
粉碎机与螺旋输送机的
羽毛状的设备(图中未示出)。
[0045] 如此，凭借捶打在加工流程产生的
块状的铝屑，可顺畅进行在铝屑供给送料机12的移送。
[0046] 熔解室14是以耐火材内衬的熔解炉体部分，经由分隔壁及第一连通部15b而与保持室一体地构成。
[0047] 于此熔解室14，在预备处理部13被前处理的铝熔解原料是凭借熔解原料供给送料机12从上部以特定的供给速度被供给，同时经由连通后工序的保持室15的第一连通部而使铝熔液的部分回流，如此以熔解铝熔解原料。
[0048] 再者，也理想的是于熔解室14底部埋入温度传感器，测量并监测底部的温度。又，也可考虑用表面
温度计测量并监控熔解室14的底部的温度。
[0049] 如此，可经常掌握熔解室14的耐火物的损伤，确保系统的安全性。
[0050] 又，为了熔解室14及作为用以搅拌熔解室内的铝熔液的驱动源的非接触式的非接触搅拌装置14a(俗称：搅拌器。配置于熔解室底部的下方)的搅拌
齿轮的保养，将非接触搅拌装置14a设置于非接触搅拌装置用轨道14b的上面，以便保养时使其移动至容易保养的地点(参照图2)。
[0051] 再者，调节非接触搅拌装置14a的旋转速度，调整在熔解室14内产生的铝熔液的漩涡的大小也相当重要。
[0052] 也就是说，若投入比重轻的铝屑，则在熔解室14内会浮在熔液表面，往铝熔液中渗透的情况会变得更糟。
[0053] 于是，凭借使通电于非接触搅拌装置14a的搅拌
马达的
电流量增大而提升旋转速度，扩大于熔解室14所生成的漩涡的形状(半径)，促进在熔解室14中的铝屑的卷入而可使熔解速度提高。
[0054] 再者，在熔解室14内产生的铝熔液的漩涡的大小，也能根据使非接触搅拌装置14a在上下方向可动，变更与熔解室14内的熔液的距离，而据此来调整。
[0055] 凭借缩短距离而可加强对铝熔液的
磁力线的影响力，可扩大旋转漩涡的半径。
[0056] 作为使非接触搅拌装置14a在上下方下可动的升降装置，可列举有升降机、上下调节器、
起重机、螺丝、缩放仪等。
[0057] 此外，如图3的另一实施型态所示，也理想的是于熔解室14内配置小型燃烧器14c，使从铝屑蒸发的油份燃烧。
[0058] 如此，将残留于铝屑上的切削油等的附着物在熔解室14内燃烧去除，可防止系统的火灾。
[0059] 又，也理想的是于熔解室14的上部设置排气盖。
[0060] 如此，可收集根据铝屑附着的油分的燃烧而产生的排气，可确保系统的安全性。
[0061] 此外，也理想的是于熔解室14内配置材料传感器。
[0062] 如此，可掌握投入熔解室后的铝屑的未熔解材料的堆积，检测出未熔解原料的堆积的情形时则停止铝屑投入，可执行间歇运转直到检测不到未熔解原料的堆积为止。
[0063] 作为材料传感器，可列举有例如
光电传感器、雷射传感器、接触传感器、金属探测传感器等。
[0064] 保持室15是形成大致箱状的耐火物构造体，于其天井部及侧壁部具备气体燃烧器等的加热装置15a，将从连通熔解室14的第一连通部15b所供给的铝熔液加热，使此铝熔液通过与后工序的脱气室16连通的第二连通部15c而流动。
[0065] 于保持室15具备的加热装置15a是使气体
燃料与空气中的氧混合并燃烧的燃烧装置，可接受来自于保持室15所具备的温度传感器的
信号以控制熔液温度与
环境温度。
[0066] 再者，作为加热装置15a，理想的是使用在燃烧器内可回收排热的自排热回收型燃烧器。
[0067] 自排热回收型燃烧器15a是回收燃烧器的排热而再利用的装置。
[0068] 也就是说，如图5的构造说明图所示，可将加热保持室15内后的排气的热，引导至预备处理部13，使用于干燥、去除附着于铝屑上的切削油。
[0069] 如此，消除设备上切削油等附着、堆积，可降低由油分引起的火灾的发生。
[0070] 又，理想的是于保持室15设置排气筒15d，以便将在保持室15发生的氟化合物等的腐蚀性气体朝外部排出(参照图3)。
[0071] 也就是说，在保持室15中虽然有进行用于铝熔液的净化处理的熔剂处理的情形，但此时，从投入保持室15的熔剂处理成分中产生腐蚀性气体，若此腐蚀性气体被吸引至自排热回收型燃烧器15a内，则有可能会发生燃烧器内部腐蚀。
[0072] 因此，于保持室15设置将腐蚀性气体朝外部排出的排气筒15d，同时于排气筒15d设置用汽缸等开启、关闭的切换开关(闸板)。
[0073] 而于熔剂处理工序时，将系统的编程设为熔剂处理模式，停止铝屑的投入及排热回收型燃烧器15a的燃烧，将排气筒15d的切换开关开启。
[0074] 也就是说，在将腐蚀性气体朝外部排出时，停止铝屑供给送料机12及保持室15的排热回收型燃烧器15a的燃烧，仅吹送空气，同时使切换开关作动而将设置于排气筒15d的切换开关设为开启，以将在保持室内产生的腐蚀性气体朝外部排出，使其不会被吸引至排热回收型燃烧器15a内。
[0075] 此外，如本发明的另一实施型态的图3、图4所示，排热回收型燃烧器15a为复数台设置，为了保持室15的铝熔液的温度稳定性，理想的是使各自的燃烧器燃烧如以下所述控制。
[0076] 也就是说，直到于保持室15内设置的炉内环境温度检测传感器的设定温度为止，使复数台同时燃烧，达到设定温度时则仅使一台燃烧器燃烧。
[0077] 再者，也可以根据铝熔液的温度调整燃烧器燃烧量、与燃烧器燃烧量的调整的同时调整铝屑往熔解室14的投入量。
[0078] 也就是说，变得比保持室15的设定温度还高的情形时则大量投入，比保持室15的设定温度还低的情形时则少量投入。
[0079] 又，也理想的是于保持室15设置测量铝熔液液位的保持室熔液液位传感器，调整往熔解室14的铝屑投入量。
[0080] 凭借保持室熔液液位传感器，可测量熔解室14及保持室15的铝熔液液位而进行铝屑的投入量的控制，可防止因原料投入量的增减而造成的铝熔液的温度变化及因燃烧器差异而造成的炉内温度的急遽变化。
[0081] 又，凭借将在保持室15中的铝熔液液位保持一定，可稳定地投入原料，并非一次大量提供液体，可以将提供液体作为溢流方式而谋求铝熔液液位的一定化。
[0082] 脱气室16是具备用耐火材内衬的炉体部，将从熔解室14所供给的铝熔液，利用
碳化
硅质或
石墨等的旋转子一边搅拌一边进行脱器处理的装置。
[0083] 再者，通过在此旋转子所具备的管子将氮气或氩气等的惰性气体灌注铝熔液，利用此可进一步促进脱气处理。
[0084] 铝屑的成分中添加有硅或铁等元素。这些氧化物大量分散于熔解后的铝熔液中，成为使熔液的清洁度降低的主要原因。
[0085] 又，机械加工时产生的铝切削屑由于其表面积大，因此除了氧化物的外还含有大量的氧化膜。这些复合氧化物的比重比铝熔液的比重大，因此容易堆积于炉底部，堆积的氧化物利用熔剂处理及脱气处理再次分散于铝熔液中。因此，使用铝切削屑作为原料的情形时，铝熔液的脱气处理相当重要。
[0086] 为了在适当条件下进行此种脱气处理，需要确实地控制炉体内所储存的铝熔液的储存量。
[0087] 从连通保持室15的第二连通部15c所供给而储存于脱气室16的铝熔液的储存量，是可凭借设置于过滤室17的熔液液位传感器经常检测出。
[0088] 作为熔液液位传感器，可应
用例如利用来自保持室上部的雷射照射等检测其反射
位置的反射型传感器，及检测因设置于保持室侧壁的接点与铝熔液的导通所造成的
电子信号的浸渍型传感器等。
[0089] 在本实施型态中，熔液液位传感器也可设为与过滤室内的铝熔液接触而导通检测的浸渍型传感器或者是将铝熔液雷射照射而取得熔液液位的雷射传感器。
[0090] 如此，可监控炉的液体漏出，同时防止铝熔液的储存量低于特定液位以下而使铝熔液整体冷却并在熔解系统之中
凝固的状况。
[0091] 再者，作为监控铝熔液的储存量的传感器，除了熔液液位传感器以外也可设置测量熔液的温度的熔液温度传感器。
[0092] 过滤室17是具备大致箱状的耐火物制炉体而经由第三连通部17a与脱气室16一体地构成，且将脱气处理后的脱气室16内的铝熔液通过过滤室17所具备的
陶瓷过滤器，过滤而去除熔液中的夹杂物的铝熔解系统的构成部分。
[0093] 在此过滤室17中，熔液成分被平均化，同时净化后的铝熔液是从其炉体侧壁的上部所设置的出汤部提供至其他熔解炉或钢锭模等。
[0094] 供给控制装置30是由经由设置于过滤室17的熔液液位传感器取得脱气室16内的熔液液位讯息，用以控制从原料槽11对预备处理部13供给铝屑的铝屑供给送料机12的旋转速度等的集成
电路装置或电子计算器等所组成。
[0095] 如此，将熔解室14、保持室15、脱气室16、过滤室17的四者一体化的铝熔解系统中，过滤室17的熔液液位对基准值增减的情形时，准确控制成为熔解原料的铝屑的供给量，可使来自过滤室17的供给量自动控制于基准范围内，可构筑铝熔解处理的效率性与熔液净化的确实性优异、同时有利于自动化的铝熔解系统。
[0096] 又，供给控制装置30是控制为将在保持室15内产生的腐蚀性气体朝外部排出时，停止铝屑供给送料机12及保持室15内的自排热回收型燃烧器15a的运作，同时将设置于排气筒15d的切换开关设为开启，以将在保持室15内产生的腐蚀性气体朝外部排出。
[0097] 再者，使暂时停止的运转再度开始的情形时，为防止铝屑的堵塞，需要从铝溶解系统的制造工序的下游侧开始启动。
[0098] 【产业上可利用的可能性】
[0099] 本发明的铝熔解系统是储存铝熔液的熔解室、保持室、脱气室、过滤室经由连通部而一体地构成，所以可使铝屑的熔解系统小型化而可应用于小规模生产，产业上可利用的可能性非常高。
