本發(fā)明涉及導(dǎo)電性金屬(非鐵金屬以及鐵)的驅(qū)動(dòng)方法以及驅(qū)動(dòng)裝置，例如，涉及用于熔解al、cu、zn或者其中至少兩種的合金、mg合金等導(dǎo)體(導(dǎo)電體)等非鐵金屬、或者鐵金屬等導(dǎo)電性金屬的驅(qū)動(dòng)方法以及驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

作為熔解導(dǎo)電性金屬的技術(shù)，例如，本發(fā)明人此前提出了日本特愿2013-090729(在先申請(qǐng))所示的技術(shù)。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，提出了比該在先申請(qǐng)的發(fā)明更加優(yōu)異的發(fā)明或者與該在先申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)造不同、更加優(yōu)異的發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是上述本發(fā)明人進(jìn)行獨(dú)自努力而作出的發(fā)明，其目的在于提供更加優(yōu)異的導(dǎo)電性金屬的驅(qū)動(dòng)方法以及熔解爐。

本發(fā)明的實(shí)施方式的導(dǎo)電性金屬的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于，在熔解爐主體的容納導(dǎo)電性金屬的熔解室內(nèi)表面露出的狀態(tài)下設(shè)置的第一電極與相比所述第一電極設(shè)置于下方的第二電極之間，經(jīng)由所述熔解室中容納的導(dǎo)電性金屬的熔液沿縱向流動(dòng)直流電流，并且從所述熔解爐的外部向所述熔解室的中心或者從所述熔解室的中心向所述熔解爐的外部以放射狀施加磁場(chǎng)，通過(guò)所述直流電流與所述磁場(chǎng)交差而產(chǎn)生的電磁力對(duì)所述熔解室中的所述熔液施加繞縱軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)力旋轉(zhuǎn)所述熔液，從而使所述熔液從設(shè)置在所述熔解室與附設(shè)所述熔解室的保持爐之間的擋板的出口開(kāi)口排出到所述保持爐中，同時(shí)從所述擋板的入口開(kāi)口吸引所述保持爐中的熔液。

本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電性金屬的熔解爐附設(shè)在保持導(dǎo)電性金屬的熔液的保持爐，具有熔解爐主體和磁場(chǎng)裝置，

所述熔解爐主體具有與保持爐連通的熔解室以及設(shè)置在所述熔解室內(nèi)的擋板，所述熔解室經(jīng)由所述擋板的出口開(kāi)口和入口開(kāi)口與所述保持爐連通，

所述熔解爐主體具有經(jīng)由所述熔解室中容納的導(dǎo)電性金屬的熔液沿縱向流動(dòng)直流電流的第一電極以及相比所述第一電極設(shè)置于下方的第二電極，

所述磁場(chǎng)裝置由永磁鐵構(gòu)成，從所述熔解爐的外部周?chē)蛩鋈劢馐业闹行幕蛘邚乃鋈劢馐业闹行南蛩鋈劢鉅t的外部以放射狀施加磁場(chǎng)，通過(guò)所述直流電流與所述磁場(chǎng)交差而產(chǎn)生的電磁力對(duì)所述熔解室中的所述熔液施加繞縱軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力而使其旋轉(zhuǎn)，從而使所述熔解室中的所述熔液從所述擋板的所述出口開(kāi)口排出到附設(shè)所述熔解爐的保持爐中，同時(shí)將所述保持爐中的熔液從所述擋板的所述入口開(kāi)口吸引至所述熔解室中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的導(dǎo)電性金屬的熔解爐的平面說(shuō)明圖。

圖2是沿圖1的ii-ii線的縱截面說(shuō)明圖。

圖3是擋板的說(shuō)明圖。

圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)是表示上部電極部以及下部電極部的示意性平面說(shuō)明圖、側(cè)面說(shuō)明圖。

圖5(a)、圖5(b)是表示上部電極部的不同實(shí)施方式的示意性平面說(shuō)明圖、側(cè)面說(shuō)明圖。

圖6(a)、圖6(b)是表示下部電極部的不同實(shí)施方式的示意性平面說(shuō)明圖、側(cè)面說(shuō)明圖。

圖7是表示上部電極部主要部分的縱截面說(shuō)明圖。

圖8是表示下部電極部主要部分的縱截面說(shuō)明圖。

圖9(a)、圖9(b)、圖9(c)是用于說(shuō)明磁力線、電流、電磁力的平面說(shuō)明圖、縱截面說(shuō)明圖。

圖10(a)、圖10(b)是熔解爐主體的不同實(shí)施方式的平面說(shuō)明圖、縱截面說(shuō)明圖。

具體實(shí)施方式

圖1是表示附設(shè)在保持爐(主熔池)2上的本發(fā)明第一實(shí)施方式的導(dǎo)電性金屬熔解爐(熔解爐)1的橫切說(shuō)明圖，圖2是縱截面說(shuō)明圖。圖1是沿圖2的i-i線截取的說(shuō)明圖，圖2是沿圖1的ii-ii線截取的說(shuō)明圖。

即，特別是如圖1所示，本實(shí)施方式的熔解爐1附設(shè)在保持爐(主熔池)2上，用于將導(dǎo)電性金屬(非鐵金屬以及鐵金屬)熔解并送入前述保持爐2中。也就是說(shuō)，該熔解爐1能夠用于將例如al、cu、zn或者其中至少兩種的合金、mg合金導(dǎo)體(導(dǎo)電體)等非鐵金屬、或者鐵金屬等導(dǎo)電性金屬熔解并送入保持爐2中。

即，特別是如圖1所示，前述熔解爐1在連通狀態(tài)下與大容量的主熔池2連接使用。也就是說(shuō)，該熔解爐1強(qiáng)制自身內(nèi)部的熔液m沿例如圖1中的虛線所示向左旋轉(zhuǎn)，從而將熔液m送入(排出)到主熔池2中，與此同時(shí)，將熔液m從主熔池2中引入(吸引)。在這些操作中，從外部上方向?qū)?dǎo)電性金屬的原料投入旋轉(zhuǎn)中的熔液m中，通過(guò)可靠引入到旋轉(zhuǎn)的熔液m中可以高效熔解。也就是說(shuō)，盡可能使熔液m的所述旋轉(zhuǎn)形成為強(qiáng)力的渦流，通過(guò)將投入該渦流中的導(dǎo)電性金屬原料例如鋁切屑(即，重量較小而難以沉入熔液中的物質(zhì))可靠地引入，可以使切屑高效熔解。

如上所述，驅(qū)動(dòng)熔液m的力基于左手定則的電磁力。即，特別是如圖2所示，在熔液m中沿圖2的縱向流動(dòng)電流i，并沿橫向例如從周?chē)蛑行囊阅娣派錉?或者，與之相反地從中心向周?chē)苑派錉?穿過(guò)磁力線ml。由此，如圖9(c)所示，產(chǎn)生電流i與磁力線ml交差而成的基于左手定則的電磁力f1、f2…，這些電磁力f1、f2…fn合成為圖1中的一個(gè)左旋的合成力rf，驅(qū)動(dòng)熔液m。此外，在后面所述的磁場(chǎng)裝置19的磁化方向與圖1相反的情況下，前述合成力為圖1中的右旋方向。

下面，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的熔解爐1。

特別是如圖1所示，在主熔池2上附設(shè)有熔解爐1。主熔池2的內(nèi)部2a與熔解爐1的內(nèi)部(熔解室)1a經(jīng)由貫穿主熔池2的側(cè)壁2b的開(kāi)口2c連通。

更詳細(xì)地，在前述側(cè)壁2b上以連通狀態(tài)安裝有熔解爐1的熔解爐主體5。該熔解爐主體5由耐火材料構(gòu)成，特別是如圖1所示，橫截面為u字形或者半圓形。在該熔解室1a的內(nèi)部設(shè)置有作為擋板的閘板7。該閘板7以液密狀態(tài)插入至熔解爐主體5的內(nèi)部，因此能夠適當(dāng)?shù)夭灏?。也就是說(shuō)，在因使用而磨損等情況下能夠簡(jiǎn)單更換。該閘板7如圖3所示，具有兩個(gè)切口，一個(gè)是入口7a，另一個(gè)是出口7b。由此，如上所述，主熔池2的內(nèi)部2a與熔解爐主體5的內(nèi)部即前述熔解室1a經(jīng)由主熔池2的開(kāi)口2c、閘板7的入口7a以及出口7b彼此連通。也就是說(shuō)，隨著前述合成力rf旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)熔液m，主熔池2中的熔液m從閘板7的入口7a流入(被吸引)到熔解爐主體5的熔解室1a中，并從出口7b流動(dòng)返回(排出)到主熔池2中。

前述熔解爐主體5隔著側(cè)部隔熱材料9通過(guò)非磁性材料金屬板制的固定板10被固定在前述主熔池2的側(cè)壁2b的外側(cè)。另外，如后面所述，在前述熔解爐主體5上設(shè)置有上部電極部14(圖2)。

并且，特別是如圖1所示，在前述固定板10的周?chē)O(shè)置有永磁鐵裝置形成的磁場(chǎng)裝置19。該磁場(chǎng)裝置19構(gòu)成為以u(píng)字形或半圓形圍繞熔解爐主體5的熔解室1a的周?chē)?。該磁?chǎng)裝置19將內(nèi)側(cè)磁化為n極，外側(cè)磁化為s極。由此，向圖1中的左旋方向驅(qū)動(dòng)熔液m。磁場(chǎng)裝置19的磁化方向也可以相反，在該情況下，如上所述，右旋驅(qū)動(dòng)熔液m。

前述熔解爐主體5、隔熱材料9、固定板10以及磁場(chǎng)裝置19在它們下側(cè)由支撐部21支撐在地面f上。如圖2所示，該支撐部21具有非磁性材料制的外殼26，在該外殼26內(nèi)容納有底部隔熱材料24。并且，由該底部隔熱材料24覆蓋此前簡(jiǎn)單說(shuō)明的對(duì)應(yīng)上部電極部14的下部電極部15。前述上部電極部14和前述下部電極部15通過(guò)配線17與電源16連接，在這些電極部14、15之間經(jīng)由熔液m流動(dòng)電流。該電源16除了至少能夠流出直流電流并調(diào)節(jié)電流值以外，還能夠切換極性。

詳細(xì)說(shuō)明前述上部電極部14以及前述下部電極部15。在本發(fā)明的這種熔解爐系統(tǒng)中，通常需要對(duì)各部件設(shè)置高溫對(duì)策。例如，在熔解作為導(dǎo)電性金屬鋁的情況下，根據(jù)鋁的熔解溫度，熔解爐主體5會(huì)達(dá)到幾百度。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，對(duì)設(shè)置在該熔解爐主體5附近的電極、配線進(jìn)行本發(fā)明特有的設(shè)計(jì)。

即，首先，詳細(xì)說(shuō)明與前述電源16連接的前述上部電極部14以及前述下部電極部15的電極構(gòu)造。此后的實(shí)施方式中能夠獨(dú)立于熔解爐主體5設(shè)置這些電極，但是，在下面說(shuō)明的該實(shí)施方式中，熔解爐主體5構(gòu)成為一體精心制作電極的一體構(gòu)造。即，在熔解爐主體5自身的一部分即側(cè)壁以及底壁一體精心制作電極。但是，如后面所述，在熔解爐主體5中，上部電極主體14a與下部電極主體15a通過(guò)它們之間的中央部分(非導(dǎo)電性耐火物)相互絕緣?；蛘哒f(shuō)，熔解爐主體5構(gòu)成為連續(xù)一體地設(shè)置有上部電極主體14a(導(dǎo)電性耐火物)、中央部分(非導(dǎo)電性耐火物)、下部電極主體15a(導(dǎo)電性耐火物)。

更詳細(xì)地說(shuō)，圖4(a)、(b)、(c)分別是表示前述上部電極部14以及前述下部電極部15、即熔解爐主體5及其電極的示意性平面說(shuō)明圖、平面說(shuō)明圖、縱截面說(shuō)明圖。即，為了易于理解后面所述的上部電極主體14a的平面形狀，圖4(a)僅顯示上部電極主體14a。另外，同樣為了易于理解后面所述的下部電極主體15a的平面形狀，圖4(b)僅顯示下部電極主體15a。圖4(c)相當(dāng)于沿圖4(a)的c1-c1線以及圖4(b)的c2-c2線的縱截面的說(shuō)明圖。如該圖4(c)所示，在熔解爐主體5的上部一體地精心制作有上部電極主體14a，在下部一體地精心制作有下部電極主體15a。另外，熔解爐主體5由熱膨脹率非常小的非導(dǎo)電性材料的耐火物制成，但其中的一部分由具有導(dǎo)電性的上部電極主體14a和下部電極主體15a制成。作為該制造方法，可以使用各種技術(shù)，例如可以使用燒結(jié)等技術(shù)。此外，上部電極主體44a以及下部電極主體45a的電阻大于熔液m的電阻。但是，上部電極主體44a以及下部電極主體45a的電阻也可不必一定不大于熔液m的電阻。在該情況下，從前述上部電極部14處來(lái)看，電流i并不是后面圖7所示的路徑，而是從與上部電極主體14a的下端的中央部分(非導(dǎo)電性耐火物)連接的部分向熔液m中流入。

此外，前述上部電極主體14a可以不是圖4(a)所示的平面u字形，如圖5(a)、(b)所示，可以將熔解爐主體5的內(nèi)壁的一部分一體地精心制作為局部上下縱長(zhǎng)的線狀電極，或者埋入單獨(dú)電極。上部電極主體14a不限于上述結(jié)構(gòu)，只有能夠與內(nèi)部的熔液m電連接即可，在滿足該條件的情況下，可以采用任意形狀及結(jié)構(gòu)。

并且，可以將前述下部電極主體15a的平面形狀分別設(shè)置為圖6(a)、(b)所示的結(jié)構(gòu)。下部電極主體15a的平面形狀不限于圖4(b)、圖6(a)、(b)的形狀，只要能夠與內(nèi)部的熔液m電連接即可，在滿足該條件的情況下，可以采用任意形狀及結(jié)構(gòu)。

前述上部電極部14的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖7所示。該圖7是放大表示圖2、圖4(c)的一部分的圖。在本實(shí)施方式中，在溫度為幾百度的情況下也能夠確保熱膨脹率非常小的熔解爐主體5與熱膨脹率較大的連接金屬件等的連接狀態(tài)，從而確保兩者間的導(dǎo)通。更詳細(xì)地說(shuō)，如圖7所示，在熔解爐主體5的上部電極主體14a的上端部形成僅上方開(kāi)口的溝狀(槽狀)的用于低熔點(diǎn)合金的貯存池14b。在該貯存池14b中容納有低熔點(diǎn)合金22以及銅制電極部件23的下部23a。該電極部件23具有下部23a和上部23b，縱截面構(gòu)成為大致的t字形。在高溫的使用狀態(tài)下，低熔點(diǎn)合金22在前述貯存池14b內(nèi)成為液體，確保上部電極主體14a與前述上部23b的電導(dǎo)通。另外，在低溫的非使用狀態(tài)下，前述低熔點(diǎn)合金22在前述貯存池14b內(nèi)以填埋在貯存池14b與下部23a之間的方式固化。在前述電極部件23的上部23b的下面與前述上部電極主體14a的上面之間夾有隔熱板25。通過(guò)螺栓27將連接金屬件28固定在前述上部23b上，通過(guò)螺栓29將前述配線17固定在該連接金屬件28上。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，前面已經(jīng)簡(jiǎn)單地說(shuō)明，在高溫使用的情況下，熔解爐主體5(上部電極主體14a)幾乎不會(huì)膨脹，即使電極部件23等相應(yīng)地膨脹，也可以通過(guò)熔融的低熔點(diǎn)合金22良好保持兩者間的電連接狀態(tài)，不會(huì)對(duì)實(shí)際使用造成任何故障。

下面，說(shuō)明下部電極部15。圖8是放大表示圖2、圖4(c)的一部分的圖。在本實(shí)施方式中，在溫度為幾百度的情況下也能夠確保熱膨脹率非常小的熔解爐主體5與熱膨脹率較大的連接金屬件等的連接狀態(tài)，從而確保兩者間的導(dǎo)通。更詳細(xì)地說(shuō)，如圖8所示，在熔解爐主體5的底部的下部電極主體15a的下面設(shè)置有銅制外殼31。在該外殼31內(nèi)容納有多個(gè)由導(dǎo)電性材料制成的球32、32…。該外殼31的下部與導(dǎo)線34連接。該導(dǎo)線34與電源用前述配線17連接。由此，確保下部電極主體15a、球32、外殼31、導(dǎo)線34、配線17、電源16的通電路徑。這樣，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在使用裝置時(shí)無(wú)法避免熔解爐主體5由于少量熱膨脹而向底部(下部電極主體15a)下方膨脹。但是，這種膨脹會(huì)被前述球32吸收。因此，即使下部電極主體15a向下方膨脹，也可以可靠確保下部電極主體15a與球32的電導(dǎo)通狀態(tài)。此外，也可以代替前述球32而使用具有相同功能的部件。例如，可以橫向堆積多個(gè)輥體，即將與前述球32直徑相同的圓棒切斷而成的輥體。

根據(jù)上述內(nèi)容可知，耐火材料制的前述上部電極主體14a、下部電極主體15a沒(méi)有直接與連接金屬件連接。即，并不是連接金屬件直接彼此連接非鏡面的上部電極主體14a、下部電極主體15a。因此，在兩者間流動(dòng)電流的情況下，可以防止接觸部分的電阻發(fā)熱。另外，也可通過(guò)螺栓使連接金屬件緊固在耐火性材料制的前述上部電極主體14a、下部電極主體15a上。因此，即使耐火性材料制的前述上部電極主體14a、下部電極主體15a與連接金屬件的熱膨脹率大不相同，也可以通過(guò)松弛螺栓可靠防止發(fā)生電路斷線。

這樣，在使用熔解爐時(shí)，即使各連接部、連接部件膨脹，也能夠可靠維持電源16、上部電極主體14a、下部電極主體15a的連接狀態(tài)，在它們之間穩(wěn)定供給電流，使前述熔解爐1安全且穩(wěn)定地持續(xù)工作。

下面說(shuō)明上述實(shí)施方式的操作。如圖2所示，在熔解室1a中容納有熔液m的狀態(tài)下，沿圖2的縱向流動(dòng)來(lái)自電源16的直流電流i。該熔液m的高度如圖7所示。更詳細(xì)地說(shuō)，在圖7中，來(lái)自配線17的電流傳輸至圖中上部的電極部件23、低熔點(diǎn)合金22、上部電極主體44a。此后，電流i從上部電極主體14a流入熔液m，如圖2所示，流入前述下部電極主體45a。該電流i的流向如圖9(b)所示。即，此前進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，使上部電極主體44a以及下部電極主體45a的電阻大于熔液m的電阻。因此，從前述低熔點(diǎn)合金22流入前述上部電極主體14a的電流i如圖7所示，向圖中的下方稍微流動(dòng)，此后，在通過(guò)比上部電極主體14a的電阻低的熔液m的路徑上流動(dòng)。由此，如圖9(b)所示，電流i沿圖中的縱向流動(dòng)。并且，如圖9(a)所示，該電流i與從磁場(chǎng)裝置19向熔解室1a的中心的磁力線ml在縱向中心軸周?chē)恼麄€(gè)圓周上交差。由此，例如，如圖9(c)所示，在本實(shí)施方式中，分別產(chǎn)生左旋的電磁力f1、f2…fn，它們合并為前述合成力rf，以圖9的方式左旋驅(qū)動(dòng)熔解室1a中的熔液m。通過(guò)該驅(qū)動(dòng)，熔液m從圖3的前述閘板7的圖中右側(cè)的出口7b經(jīng)由前述主熔池2的側(cè)壁2b的開(kāi)口2c向其內(nèi)部2a排出，與此同時(shí)，主熔池2內(nèi)的熔液m經(jīng)由前述開(kāi)口2c、閘板7的入口7a被吸入熔解室1a中。這樣，如圖9(c)所示，作為各電磁力fi的合成力得到前述合成力rf，該力極大，能夠旋轉(zhuǎn)熔液m而形成強(qiáng)力的渦流。由此，即使從熔解室1a的上部投入例如鋁切屑這種較輕而無(wú)法融入熔液m內(nèi)的原料，也可以將前述切屑可靠地引入到前述渦流的中心，從而使其高速且高效地熔解。

在上述說(shuō)明的實(shí)施方式中，列舉了一體型的熔解爐主體5，但如圖10(a)、(b)所示，也可以由多個(gè)部件構(gòu)成熔解爐主體35。即，圖10(a)是熔解爐主體35的平面說(shuō)明圖，圖10(b)是沿b-b線的截面說(shuō)明圖。特別是如圖10(b)所示，可以通過(guò)耐火性材料制的側(cè)壁部41、嵌入其內(nèi)面的碳制上部電極主體44a、嵌入其下面部分的同樣碳制的下部電極主體45a來(lái)構(gòu)成熔解爐主體35。下部電極主體45a相對(duì)于熔解爐主體35可裝卸，從而進(jìn)行維護(hù)。在本實(shí)施方式中，上部電極主體44a、下部電極主體45a可以與上述實(shí)施方式的圖7、圖8同樣地與配線17連接。

根據(jù)上述各實(shí)施方式，獲得以下優(yōu)點(diǎn)。即，能夠安裝在已有的主熔池2上。不使用電磁鐵而使用永磁鐵，因此電力消耗極小，僅為使用電磁鐵的方式的1/10、1/20。沒(méi)有驅(qū)動(dòng)部分，因此不會(huì)產(chǎn)生渦電流，不會(huì)產(chǎn)生渦電流的干擾。閘板(擋板)易于更換，因此易于進(jìn)行維護(hù)。連接于電源16的配線17沒(méi)有直接與耐火性材料制的熔解爐主體接觸，因此能夠防止兩者間的接觸電阻發(fā)熱。