保持炉とは
保持炉とは、溶解炉で溶解した金属の溶湯を、固まらないように一定の温度に維持するための炉です。
アルミニウムをはじめとした金属や合金は、溶解炉で溶解させた後、鋳造までに冷えると固まってしまいます。保持炉は溶湯の温度を維持するために利用され、鋳造機やダイカストマシン、または鋳型に直接注湯を行います。
保持炉の熱源はガスや電気が用いられ、加熱機構にはバーナーや浸漬ヒーターなどが利用されている仕組みです。溶解炉から独立した保持炉は溶解の必要がなく、保温のみの機能であるため熱容量は小さいです。一方、溶解保持炉と呼ばれる炉には、金属を溶解する溶解室と、溶けた溶湯を同じ温度に保持しておく保持室とが備えられており、1台で溶解機能と溶湯保持機能の両方を満たすことができます。
保持炉の使用用途
1. ダイカスト
ダイカストとは、アルミニウムや亜鉛、マグネシウムなどの非鉄金属の合金を高温で溶かし、高速・高圧で金型に流し込んで成形する鋳造法です。保持炉は、ダイカストマシンへ注湯する溶湯の温度を維持するために利用されています。
自動車部品をはじめとして、通信機器、建築材料、産業機械や家電製品、日用品など、様々な金属部材を製造するために利用されている加工技術です。アルミニウムのダイカストが主流ですが、亜鉛合金、マグネシウム合金なども利用されます。
2. 精錬・成分調整
アルミニウムなどの金属精錬においても保持炉は溶湯の温度維持に利用されています。電解炉などで精錬した溶湯温度の維持を行うだけでなく、合金成分の調整や不純物の除去を行うことも可能です。アルミニウムの場合、精錬用フラックスを添加し、アルカリ金属の除去、脱ガス装置による水素ガス除去、フィルタ処理による介在物ろ過などによって精錬度が高められます。
また、銅の主溶解炉であるシャフト炉は成分調整ができないため、保持炉で所定の成分調整を行った後に鋳造が行われています。
3. 低圧鋳造
低圧鋳造は、ダイカストとは異なり、空気圧を用いて溶融金属を金型に流し込む鋳造方法です。低圧鋳造においてもアルミなどの溶湯温度を維持するため、保持炉が利用されています。低圧鋳造は、ひけ巣やガス欠陥などの内部欠陥が少なく、寸法精度も高い鋳物を製作することが可能です。また押湯が不要なため、鋳造歩留まりにも優れています。
一般的には、保持炉と金型をストークで連結して低圧空気を溶湯表面に吹き付け、ストークを通して溶湯を金型内に注ぎ込みます。