JP-2026075701-A - 液中溶解保持炉の運転処理方法

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Abstract

【課題】アルミニウム溶湯を脱ガス処理するミキサの摩耗を低減でき、酸化物の発生を抑制できる液中溶解保持炉の運転処理方法を提供する。【解決手段】流動するアルミニウム溶湯の液中にアルミニウム材料を投入し溶解させる溶解保持室を有する液中溶解保持炉の運転処理方法において、アルミニウム材料の投入量が設定量Ｓｗに対して増減するのに応じて、アルミニウム溶湯を脱ガス処理するミキサの回転数を増減させる。【選択図】図６

Inventors

土屋真一

Assignees

日産自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260511
Application Date: 20241023

Claims (3)

流動するアルミニウム溶湯の液中にアルミニウム材料を投入し溶解させる溶解保持室を有する液中溶解保持炉の運転処理方法において、前記アルミニウム材料の投入量が設定量に対して増減するのに応じて、前記アルミニウム溶湯を脱ガス処理するミキサの回転数を増減させる、液中溶解保持炉の運転処理方法。
前記アルミニウム材料の投入量が設定量に対して増減するのに応じて、前記アルミニウム溶湯を脱ガス処理する不活性ガスの流量を増減させる、請求項１に記載の液中溶解保持炉の運転処理方法。
前記アルミニウム材料の投入温度が設定温度に対して増減するのに応じて、前記ミキサの回転数を増減させる、請求項１または２に記載の液中溶解保持炉の運転処理方法。

Description

本発明は、液中溶解保持炉の運転処理方法に関する。液中溶解保持炉は、流動するアルミニウム溶湯の液中にアルミニウム材料を投入し溶解させる溶解保持室を有する。溶解保持室内におけるアルミニウム溶湯の流れは、アルミニウム溶湯を脱ガス処理するミキサの回転を利用して形成される。脱ガス処理は、アルミニウム溶湯中の水素ガス量を減らす処理である。ミキサは、アルミニウム溶湯に挿入されるシャフトと、シャフトの先端に取り付けられる撹拌翼と、シャフト内に形成されたガス供給通路とを有する（特許文献１を参照）。不活性ガスは、回転中のミキサのガス供給通路を流れ、シャフトの先端部からアルミニウム溶湯内に吹き込まれる。特開２００６－１７６８７４号公報液中溶解保持炉を示す概略平面図である。液中溶解保持炉の溶解保持室を示す概略正面図である。液中溶解保持炉の溶解保持室を示す概略側面図である。溶解保持室の脱ガス処理槽を示す概略構成図である。液中溶解保持炉の運転を制御する制御系を示すブロック図である。アルミニウム材料の投入量およびアルミニウム材料の投入温度に応じて、ミキサの回転数の増減制御を説明するための模式図である。アルミニウム材料の投入量に応じて、不活性ガスの流量の増減制御を説明するための模式図である。液中溶解保持炉の運転処理方法を説明するためのフローチャートである。以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。よって、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者等により考え得る実施可能な他の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範囲、要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状等について、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。＜実施形態＞図１、図２、図３、および図４に示すように、実施形態の液中溶解保持炉１０は、流動するアルミニウム溶湯４０の液中にアルミニウム材料５０を投入し溶解させる溶解保持室２０と、溶解保持室２０に投入されるアルミニウム材料５０のインゴットを予熱する予熱装置３０と、を有する。液中溶解保持炉１０はまた、溶解保持室２０のアルミニウム溶湯４０を加圧によって鋳型内に送り込む加圧室（図示せず）を有する。アルミニウム溶湯４０は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる。溶解保持室２０と予熱装置３０との間には、予熱されたアルミニウム材料５０を溶解保持室２０に投入するロボット６０と、投入されるアルミニウム材料５０の投入温度を検知する温度センサ５１とが配置される。溶解保持室２０は、投入槽２１と、溶解槽２２と、脱ガス処理槽２３と、に区分けされる。投入槽２１は、予熱装置３０によって予熱されたアルミニウム材料５０のインゴットが投入口２１ａから投入される。溶解槽２２は、アルミニウム材料５０を溶解するヒータ２２ａが配置されている。脱ガス処理槽２３は、脱ガス処理を行う脱ガス処理装置２３ａが配置されている。脱ガス処理は、アルミニウム溶湯４０中の水素ガスを除去ないし低減する処理である。投入槽２１と溶解槽２２とは、通路２４を介して連通する。溶解槽２２と脱ガス処理槽２３とは、通路２５を介して連通する。脱ガス処理槽２３と投入槽２１とは、通路２６を介して連通する。脱ガス処理装置２３ａは、アルミニウム溶湯４０を撹拌する回転自在なミキサ７０と、ミキサ７０を回転駆動するモータ７１と、不活性ガス（例えば、アルゴンガスや窒素など）が充填されたガス供給源７２と、不活性ガスの供給流量を調整する流量調整弁７３と、を有する。図４にも示すように、ミキサ７０は、アルミニウム溶湯４０に挿入されるシャフト７０ａと、シャフト７０ａの先端に取り付けられる撹拌翼７０ｂと、シャフト７０ａ内に形成されたガス供給通路７０ｃとを有する。不活性ガス７４は、回転中のミキサ７０のガス供給通路７０ｃを流れ、シャフト７０ａの先端部からアルミニウム溶湯４０内に細かな気泡として吹き込まれる。アルミニウム溶湯４０中の水素ガスは、気泡に拡散して除去される。溶解保持室２０内におけるアルミニウム溶湯４０の流れは、ミキサ７０の回転を利用して形成される。図１に２点鎖線の矢印によって示されるように、ミキサ７０が回転することによって、アルミニウム溶湯４０は、脱ガス処理槽２３→通路２６→投入槽２１→通路２４→溶解槽２２→通路２５→脱ガス処理槽２３→・・・と循環して流動する。脱ガス処理中においては、アルミニウム溶湯面をできるだけ波立たせないようにし、新たな酸化物の発生を抑えることが重要である。図５に示すように、ロボット６０および温度センサ５１は、ＣＰＵやメモリを備えるコントローラ１００に接続される。ロボット６０の稼働に伴うアルミニウム材料５０の投入量に関する情報および投入されるアルミニウム材料５０の投入温度に関する情報が、コントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、モータ７１および流量調整弁７３に接続される。ミキサ７０の回転数を制御する制御信号および不活性ガス７４の供給流量を調整する制御信号が、コントローラ１００から出力される。図６に示すように、コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入量およびアルミニウム材料５０の投入温度に応じて、ミキサ７０の回転数を増減制御する。コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増減するのに応じて、アルミニウム溶湯４０を脱ガス処理するミキサ７０の回転数を増減させる。例えば、アルミニウム材料５０の投入温度が比較的低い場合において（設定温度Ｓｔ以下）、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増えたときには、ミキサ７０を高速回転させる（符号Ａ４の領域）。一方、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して減ったときには、ミキサ７０を高速回転から中速回転に減速する（符号Ａ３の領域）。また、アルミニウム材料５０の投入温度が比較的高い場合において（設定温度Ｓｔより高い）、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増えたときには、ミキサ７０を中速回転させる（符号Ａ２の領域）。一方、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して減ったときには、ミキサ７０を中速回転から低速回転に減速する（符号Ａ１の領域）。このように、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増減するのに応じてミキサ７０の回転数を増減するため、アルミニウム材料５０の投入量が少ないときにミキサ７０の回転を低速にできる。このため、ミキサ７０を常時高速回転する場合に比較して、ミキサ７０の摩耗を低減してミキサ７０の寿命を長くできる。さらに、アルミニウム溶湯面の波立ちが比較的小さくなるため酸化物の発生を抑制できる。なお、図示例では、ミキサ７０の回転数をアルミニウム材料５０の投入量に応じて段階的に増減制御しているが、投入量に比例させて増減制御することができる。コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して増減するのに応じて、アルミニウム溶湯４０を脱ガス処理するミキサ７０の回転数を増減させる。例えば、アルミニウム材料５０の投入量が比較的少ない場合において（設定量Ｓｗ以下）、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して減ったとき（低くなったとき）には、ミキサ７０を中速回転させる（符号Ａ３の領域）。一方、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して増えたとき（高くなったとき）には、ミキサ７０を中速回転から低速回転に減速する（符号Ａ１の領域）。また、アルミニウム材料５０の投入量が比較的多い場合において（設定量Ｓｗより多い）、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して減ったときには、ミキサ７０を高速回転させる（符号Ａ４の領域）。一方、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して増えたときには、ミキサ７０を高速回転から中速回転に減速する（符号Ａ２の領域）。このように、アルミニウム材料５０の投入温度が設定温度Ｓｔに対して増減するのに応じてミキサ７０の回転数を増減するため、アルミニウム材料５０の投入温度が高いときにミキサ７０の回転を低速にできる。このため、ミキサ７０を常時高速回転する場合に比較して、ミキサ７０の摩耗を低減してミキサ７０の寿命を長くできる。さらに、アルミニウム溶湯面の波立ちが比較的小さくなるため酸化物の発生を抑制できる。なお、図示例では、ミキサ７０の回転数をアルミニウム材料５０の投入温度に応じて段階的に増減制御しているが、投入温度に比例させて増減制御することができる。アルミニウム材料５０の投入量に関する設定量Ｓｗ、アルミニウム材料５０の投入温度に関する設定温度Ｓｔは、鋳造品の単位時間当たりの生産量つまりアルミニウム溶湯４０の単位時間当たりの消費量、アルミニウム材料５０の単位時間当たりの投入量、インゴットの予熱温度などによって種々変更できる。一例を挙げれば、設定量Ｓｗは１００ｋｇ／時に設定できる。設定温度Ｓｔは、インゴットの予熱温度が例えば２００℃のときに、１５０℃～２５０℃に設定できる。ミキサ７０の回転数も任意に設定できる。一例を挙げれば、高速回転は４００ｒｐｍに、中速回転は３００ｒｐｍに、低速回転は２００ｒｐｍに設定できる。ミキサ７０の低速回転は、溶解保持室２０におけるアルミニウム溶湯４０の流動を十分に確保できる回転数以上に設定される。図７に示すように、コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入量に応じて、不活性ガス７４の流量を増減制御する。コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増減するのに応じて、アルミニウム溶湯４０を脱ガス処理する不活性ガス７４の流量を増減させる。例えば、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増えたときには、不活性ガス７４の流量を増やす（多くする）。一方、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して減ったときには、不活性ガス７４の流量を減らす（少なくする）。このように、アルミニウム材料５０の投入量が設定量Ｓｗに対して増減するのに応じて不活性ガス７４の流量を増減するため、アルミニウム材料５０の投入量が少ないときに不活性ガス７４の吹込み量を減らすことができる。このため、設備の稼働状況と関係なく多量の不活性ガス７４を常時吹き込む場合に比較して、不活性ガス７４の使用量を削減できる。なお、図示例では、不活性ガス７４の流量をアルミニウム材料５０の投入量に比例させて増減制御しているが、段階的に増減制御することができる。不活性ガス７４の流量は、脱ガス処理槽２３内のアルミニウム溶湯４０の収容量や温度、溶解保持室２０全体のアルミニウム溶湯４０の収容量、アルミニウム溶湯４０の単位時間当たりの消費量、アルミニウム材料５０の単位時間当たりの投入量などによって種々変更できる。図８のフローチャートを参照して、液中溶解保持炉１０の運転制御について説明する。コントローラ１００は、温度センサ５１によって検知されたアルミニウム材料５０の投入温度に関する情報を取得する（ステップＳ１０１）。コントローラ１００は、ロボット６０の稼働に伴うアルミニウム材料５０の投入量に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。コントローラ１００は、流量調整弁７３によって調整された不活性ガス７４の流量に関する情報を取得する（ステップＳ１０３）。コントローラ１００は、モータ７１によって調整されるミキサ７０の回転数に関する情報を取得する（ステップＳ１０４）。コントローラ１００は、アルミニウム材料５０の投入量に応じたミキサ回転数であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。コントロー