１．最近（１２月）のタイタイの鋳物工場では、うらやましいくらい景気の良い話が多い。

現状の増産をどうしてこなすか、或いは、来年の夏以降２０％増産しないといけないがどうして対処するか・・・など話は大きく現実に形となって現れてきている。日本から出向している方々も晴々としてやる気満々であった。

やはり日系の自動車産業が景気を牽引しているのが一番の原因のようである。街を走っても、大半は日系の車(オートバイも)である。現地の知人に聞いたら日系の車が９０パーセントを超えていると言っていた。これは本当に驚きである。何か日本の国を走っているようで外国という感がしない。さすがに郊外の車窓では、日本と異なり大平地が広がり草木もバナナや椰子の木、ブーゲンビリヤの花などが目立ち南方の感がする。又、タイではいたる所に工業団地が造成されており、日系の会社が多く進出しているのにはいつ行っても驚かされる。

日系の皆さんに聞くと、タイ人はまじめで対日感情がよく仕事も良くやってくれるので助かるという話を良く聞く。今からしばらく、来年の３月初めくらいまで気候もよく過ごしやすい季節の到来である。皆さんも折を見て、一度日系の鋳物工場を訪問してみてください。

２．公害減少のための促進酸化

多量生産の生砂鋳造工場は、PCS−Pouring(注湯)、Cooling(冷却)、Shakeout(砂落とし)中に放出される、有害な大気汚染物（HAPｓ）と揮発性有機化合物（VOCｓ）を減少させるために圧力をかけられている。PCS（注湯、冷却、砂落とし）で放出される煙と臭気は、深刻な作業場環境の懸念であり、地域苦情のもとである。

１９９８年に、米国のウイスコンシン州ではHAPベンゼンを１年に３００ｌｂｓ（１３６Kg）、HAPホルムアルデヒドを１年に２５０ｌｂｓ（１１４ｋｇ）に制限規制した。米国環境保護局は２００２年１２月に、鋳鉄、鋳鋼工場に新しいPCS基準として２０ｐｐｍの提起されたVOC排出基準を発表した。熱酸化機のようなパイプ処理システムのほとんどはエネルギー多消費であり費用がかかるため、鋳造業界は常に厳しい空気質の要求に経済的に対応する公害予防策が明らかに必要である。

▼促進酸化法▲

促進酸化法の組合せを使用して、Furness-Newburge,Inc.（FNI）はこの鋳造業界のニーズに応ずるため、1994年にSonoperoxone処理システムを開発した。Sonoperoxoneシステムは、オゾン添加、過酸化水素添加、強力な音響効果の組合せで水を処理する。Sonoperoxoneクリアウオーターシステムは、砂の混練や生砂鋳造の砂冷却操業で使用する水を処理する。

促進酸化剤は、それらの原料の有害な放出物を防ぐために生砂と反応する。７４％のVOC減少と６４％のベンゼン減少は、生砂ラインでこのプロセスを使用している鋳物工場でのレポートである。１９９５年の最初のシステム操業では、Sonoperoxone処理の付随的な利点が発見された−砂組織強度の向上である。特に、このシステムを使用した時、粘土に対する成型圧縮強度の割合が増加する。これらの砂組織は、鋳物工場が粘結材の使用を１５％削減する事を可能にしたクリアウオーターシステムを使用している時効果がある。

Sonoperoxoneブラックウオーターシステムは、鋳造工場の集塵システムから粘土と石炭をリサイクルするための、固体分離システムとこれら促進酸化法を組合わせる。一般的に２０〜３０％の粘土を含むバグハウスのダストは、水でスラリーにされる。そして激しい音響エネルギーでシリカと粘土の粒子を分離させる。清澄装置は、次にシリカ微粉から軽い粘土と石炭を重力で分離させる。促進酸化剤で処理されたスラリーは、全ての砂組織の水分添加ポイントへ供給される。生砂組織の微分のコントロールは、清澄装置からシリカの変量除去を通じて達成する。Sonoperoxoneブラックウオーターシステムを使用している鋳物工場は、粘結剤の使用を３５〜４０％削減したと報告されている。

▼中子造型の浄化▲

近日、FNIは中子造型作業からの臭気を消去し、汚染物質を除去するSonoperoxoneスクラバーシステムを開発した。このシステムでは、汚染物質は湿式スクラバーとUV酸化装置を使用し気流から除去され、水はSonoperoxoneプロセスで再生される。

スクラバーの水は処分のため上記に記述したプロセスで生砂組織へ送られる。最初のスクラバーシステムは２００３年７月に操業が開始され、シェル中子造型作業から２０，０００scfmのエアーと、この鋳造工場のバグハウス集塵機から８０，０００scfmのエアーが処理された。現在、鋳造工場７社のSonoperoxoneシステム１０台が米国とカナダで操業されている。（クリアウオーター６台、ブラックウオーター３台、スクラバー１台）これらの鋳造工場の生砂ラインは、異なった金属を鋳造しており（真鍮、FC、FCD）、多種の中子を使用し（シェル、フェノール‐ウレタン、フェノール、フルフリルアルコール中子レジンベース）、水平、垂直造型ラインで１日あたり５０から４５０トンの鋳物を生産している。

▼生砂PCS（注湯、冷却、砂落とし）放出とその予防▲

生砂の石炭と中子レジンバインダーは、有機的HAPとVOC放出の主な発生源である。溶湯を砂型に鋳込むと、高温は石炭と有機レジンから有機化合物の発散させる原因となる。これらの有機化合物は、鋳物欠陥の予防と良好な表面仕上げを供給する鋳物表面の還元雰囲気を供給するため、鋳造プロセスに必要である。

これらの有機化合物は、３つの結末となる；鋳型の炎で焼ける；鋳型の冷えた部分に凝結するか吸収される；大気中に放出される。これら有機化合物の大半は、ベンゼン系統（ベンゼン、トルエン、キシレン）であり、有害な大気汚染とみなされる。Sonoperoxone処理は、それら有機化合物を吸収するため砂型の性能を向上する事により、発生源にて公害を予防する。

生砂で使用する水を処理することで、促進酸化剤はシリカのコーティングしている有機物の幾つかを破壊する。さらに重要な事は、促進酸化剤は石炭と粘土の細孔をきれいにし、生砂成分の有孔性を上げる。この有孔性を上げる意味は、砂型はより多くの有機化合物を保持できるという事である。これは、より少ない排出物の発散となり、多くの消耗品が次の鋳造サイクルに維持される結果となる。化学結合した中子からの放出物でさえ、砂型で捕獲される。しかしながら、減少される放出物は、そのプロセスは中子砂を処理しないため、中子サイズが大きくなるにつれ効果が薄くなる。中子砂の放出物は、生砂型を回避するためである。

*ReproducedwithpermissionfromFoundryTradeJournalNovember2003

３．ヨーロッパ鋳造工場における耐火材の発展と影響

鋳造業界は、高品質で費用効果が高く、環境にやさしい製品を、これらの要求事項を委託された耐火物の供給者から必要としている。

廃棄物の処分は、今では環境問題の原因となるばかりではなく鋳造工場にとって大きな費目となっている。この目的のため、耐火物技術の傾向は、良い品質で、長持ちする、費用効果の良い商品で、交換するより修復する；この方針は、現在新しくも古くも全ての用途方法に適用されている。

▼坩堝型誘導炉溶解▲

坩堝型誘導電気炉は、鉄・非鉄系の最も一般的な鋳造合金の溶解に、また溶湯を保持するためにも広く使用されている。この電気炉に使用される主な耐火材は、６つの種類に分類される：シリカ；強化シリカ；ムライト成形アルミナ；スピネル成形アルミナ；高アルミナ；マグネサイト

鉄

鉄の場合、最も一般的に使用されるライニングは、石英ベースの無水ホウ素結合シリカである；安価で、信頼性が高く、整合的で、熱・物理的による酷使にも耐性があり、ハイパワーの高周波炉の導入であっても、FC鋳鉄用標準耐火材ライニングで存続する。５％以下の低シリコン鉄がマリアブルとFCD生産に溶解されたとき、標準石英ライニングは、溶鉄が均衡に達しようとすることによるシリカの減少のため浸食する傾向がある。耐火材と鉄の溶解の間で起こるこの反応の結果として、耐火材の浸食は、時折ライニング寿命を劇的に減少させるとともに激しくなる。この結果、標準シリカライニングへ各種のミネラル添加する多くの努力が費やされた。より成功した中では、炉のライニング内で、局在性の浸食に対抗するため時折ゾーニングとして使用される溶融シリカ、酸化クロム、ジルコンである。あるユーザーの経験によると、溶融シリカは珪石より熱伝導率が低く、また熱衝撃に対してもより抵抗力がある事を示している。これらの要因は、炉が素早い出湯で直ちに冷材が投入されるハイパワーの高周波炉の場合、特に有益となる。残湯を残して操業する溶解、保持用の周波炉は、シリカの代わりにムライト成形アルミナのライニングを使用するケースが強い。これはまた高周波炉にも適合するが、ライニングは熱衝撃に対しての耐性が低いため、炉を完全に空にする事は避けなければならない。経験によると、毎週再焼結するアルミナライニングのように、週末中炉を一杯にしておくことも又ライニングの寿命が向上する事を明らかにしている。このアルミナベースの耐火材のコストはシリカの３倍する反面、そのパフォーマンスが２倍になることにより、通常は各改修で使用する人件費、フォーマ等の節約となるため費用効果が良い。

アルミ

アルミ自動車鋳物の需要が増えているように、従来の坩堝炉を犠牲にして、溶解に誘導炉の使用が増えてきた。アルミは綿密な合金である。従って、乾燥した振動成形ライニングの粒度測定は、クラック形成とその結果起こる差込みを引起す完全焼結を避けるため、標準的な形式の７００℃付近でライニングを焼結する必要があるバインダーシステムのように重要である。耐火材ライニングは、７０％アルミナから９０％以上まで多様である。バインダーシステムに加えて、アルミ耐性添加物を含む耐火材もある。この特別に調製された添加は、アルミに対して非湿潤特性の耐火材の向上として考案されており、差込みの減少と鋼玉の成長を防止する。　　アルミ用乾性ライニングは、特に高アルミナベース製品に評判悪く一貫しない性能である。

▼キュポラ溶解▲

キュポラは、３つの種類に分類される；従来の日々操業するキュポラ、長時間操業キュポラ、コークレス/ガスキュポラであり、どれも異なった製品と技術を使う。ほとんどの日々操業のキュポラは、シャフトに低セメントキャスタブルライニングと溶解ゾーンにシリカで溶射法により補修される。しかし、長時間キュポラは、連続した大量の溶湯が要求される大手自動車会社や鉄管鋳造工場により長い間ヨーロッパで使用されている。これは２つのカテゴリーに分けられる。

これら高炉の性能における要求は増え続けており、能力は耐火材に左右されるため、新しい製品の開発に対する圧力は絶えずある：溶湯のトンあたりに対するコストの削減；交換での人件費の削減；５年前での可能性を超えた能力の向上

ライニングキュポラ

低／超低セメントキャスタブルにより、耐火材の性能に著しい改良がなされた。キュポラの上部シャフトには、現在煉瓦に変わる低セメントキャスタブルライニングが一般的であり、修復無しに５年程もっている。このシステムはどの高炉にも適応できる。溶解ゾーンでは、無機的に結合した高炭化珪素（５５％）が、水冷シェルの効果を上げ、溶解操業を延ばすし、ライニング全体に必要な温度勾配を供給する。

ライニングレス（無し）キュポラこのライニングレスは、羽口の下部と圧力サイホンボックスに耐火材があるため、誤った名称である。これらのキュポラは７，５００トン／週以上の溶解ができ、長期操業を達成するために相当な耐火材が必要とされる。キュポラ底部と横壁に高品質の耐火材を使用することは、次のことに結びつく：冶金的制御の向上；耐火材消費の減少；古い耐火材の少ないブレークアウト；より少ない処分費用ここ近年、粒状のラミング材から、より多くの研究開発が高炉の汎用化としてこれらの製品に注ぎ込まれたように、低セメントキャスタブルに変わってきている。キュポラ内にてこれらの製品の性能が大変良い反面、１６週間を超える長期操業の多くの炉では、ラミングがサイホンボックスの施工及び補修に対して最良の解決策だと絶えずみなされている。最近のオーストラリアとイギリス間における共同リサーチでは、強度の増強だけでなく、ノロによるマトリックスの腐食を大幅に減少する、炭化珪素を含む高アルミナ低粘土粒上ラミングの新しい範囲へ先導している。

▼取鍋耐火材▲

鋳鉄鋳物工場では、ほとんどの搬送及び注湯取鍋用に、低セメントキャスタブルがレンガに取って変わり使用されている。しかしながら、ごく最近では　この用途に対しセメントキャスタブル無しへの変更と同様に、取鍋を耐火物業者へ鋳金の除去とライニングの乾燥のため移送する動きがある。これは、施工の正しい手順が完全な乾燥も同様に実施されることを保証し、従って使用する際良い性能が保証される。

他のライニング解決策は、プレキャスト取鍋ライナーであるが、これは状態の良い取鍋又は、米国のケースの様に、最初からライナーを供給する取鍋メーカーとの共同事業を必要とする。最も最近の開発では、キャスタブルと同様に鋼製型枠の裏に振動で施工される揺変（チキソトロピック）プラスチックの使用であるが、ミキサーは必要ない。チキソトロピック製品の性質は、施工後すぐにフォームを抜くことを可能にし、そして乾燥はリン酸結合のため硬化無しに即時に始まり、全体の乾燥時間を短縮する。

▼保持/注湯炉▲

鋳鉄鋳物工場での溶湯の保持は、通常チャンネル炉で行なわれる。　大型チャンネル炉本体には、乾燥ライニングが依然最も一般的ではあるが、より長い乾燥と焼結時間にもかかわらず、低セメントキャスタブルで試されている。　しかし、乾燥ライニングの施工技術の変化は、依然コスト効果のある代替案を提供できる。クロムとシリコンカーバイドで強化されたコランダムでは、最初のコンセプトは、フォーマを取り除かせるために中間の結合剤を供給することであった。溶けるフォーマを使用することにより、中間結合剤は不要となり、従ってコストを削減し、ライニングの性能が向上する。

フォーマの余熱を取り止め、それによりいっそうコストを削減し、拡張スチールフォーマの圧縮によるライニングの余熱の更なる利点で、より良いライニング性能を供給する。キャスタブルのケースのように乾燥も不要のため、施工の時間とコストは削減される。注湯炉の場合、状況は全く反対となる。加圧炉の効果的な使用法で重要なことは、ライニングは、炉の効果的な操業も、また圧縮ガス（窒素であることが多い）の経済的な使用にも影響されない事である。経験から言って、鋳造ライニングは、上記金属レベルでは乾燥ライニングよりも多孔性ではないため、より経済的である。

誘導炉

ほとんどすべての誘導質は、乾燥ライニングであり、炉の重要な部分であるため新製品やプロセスの開発は遅い。しかし、鋳鉄での開発の動機は、スピネル成形マグネサイトとの詰まり問題や、溶融アルミナとの浸食腐食が問題であった。それらの結果は、詰まらないスピネル成形アルミナ誘導炉ライニングの使用増加と、溶融アルミナよりかなり良い性能となる。これは、最もハイパワーの誘導炉以外全てに適する。

アルミニウム炉

アルミ生産ではめったに温度が800℃を超えることはないが、アルミの侵攻性は激しくなり、コランダム増大の更なる問題は、コストの増加と炉容量と性能の低下となる。アルミは酸素と大変な親近性があるため、大変良い還元剤となる。耐火材中の少量の酸化不純物とシリカの削減は、コランダムの組成やバルク金属への金属成分の放出に至る。煉瓦ライニングの炉では、継目へのアルミの浸透が起こり、その後炉の裏に蓄積するアルミは、耐火材ライニングが増大するような問題へと発展し、溶解／保持容量が減少してしまう。

大部分の不定形耐火物にあるシリカの存在は、ダウンタイムを増やし、溶解初期の品質問題（水素吸収）を引き起こし、それに関する含水量と共に、その使用と開発が制限されていた。アルミにより湿式、浸透できる耐火材は、ダメージや粉砕の傾向があり、早期に失敗する。含水量５％以下の低セメントキャスタブル、速乾ファイバー、低フリーシリカ製品のほとんどの発展は、非湿潤添加剤の追加で、アルミ炉の不定形耐火物の容認が広く行き渡った。

新しいライニングから水素吸収を最小限に抑える必要は重要であり、含水量３．５％以下の超低水分キャスタブルと代用のセメント無し、及びリン酸結合キャスタブルの開発を促した。この超低セメントキャスタブルのタイプは、新しいライニングから素早く良好な水素ピンホール無し鋳物を成し遂げるため、大手自動車会社の耐火物ライニングに選ばれている。この会社は、生産でこのかなりのコスト削減を保証するため、保険料を支払う準備がある。

しかしながら、これらの功績にもかかわらず、注意深く調節された乾燥と素地ライニングの予熱は無視できず、水素ピンホールからの大量スクラップを回避する場合重要である。

*ReproducedwithpermissionfromFoundryTradeJournalNovember2003