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なぜ鋳物にとって湯が大切なのでしょう?

良品の鋳物を作るには、材料・鋳型・方案・鋳込み方法など様々な要因が関係します。
鋳物を造る場合、最も重要な仕事は溶湯を作ることではないでしょうか。地金を溶解して溶湯を作る作業は、単に溶かすだけでは良い湯にはなりません。

使用する地金が新材料の組合せであったり、インゴットであったり、またインゴットもメーカーの作り方が同じではありませんから品質が必ずしも一定しませんし、品種によって成分も湯の性質も異なります。それに加えて湯口やセキなどの返り材やダライ粉など、時には青銅、黄銅系スクラップも使用されますね。それらを同じような考え方で溶解することは問題があるのではないでしょうか?

私共インゴットメーカーは、スクラップを精錬して地金(インゴット)を作ることが仕事ですので、日々の作業は精錬を目的とした溶解作業をおこなっています。インゴットを作る溶解の考え方を、鋳物の溶湯を作る工程の中にとり入れていただけたら、何かのお役に立つのではないでしょうか。

インゴットは中身が重要

材料に注目してみましょう。現在ではインゴットが主流で、それに自社発生の湯口・セキ・ダライ粉などが使われています。材料としてのインゴットはJIS規格で定められており、「規格に入っていればどのインゴットも同じ」と思われがちですが、成分表示だけでは判らない「中身」が実は問題なのです。

酸化物の多い湯

不純物は成分規格で決められていてある程度数字でつかむことができます。が、「酸化物」はなかなかつかみにくい「中身の問題」です。

銅合金は実際には大気中で溶解するので、多かれ少なかれ必ず湯の中に酸化物が発生します。また返り材として使う湯口やセキは、元々鋳物に酸化物(カス)が入らないようにするものですから、それ自身は酸化物の多い材料と言えます。ダライ粉も鋳物の表面を削ったものなので、油水分を含むことも多く、溶解すると酸化物が発生しやすい材料です。

主原料として使うインゴットにもし酸化物が多く残っていたら…

↓

そのまま鋳込むと・・・

湯を鋳込む

酸化物の反応

酸化物が多いと湯がにごる?!

それらの材料をただ熔解しただけでは、酸化物の多い「濁った湯」になってしまいます。金属酸化物は純金属に比べて比重が重く融点も高いので、湯の中に「生煮え」状態で散らばっています。りん脱酸処理(青銅の場合)をしてもとりきれないことが多く、そのような酸化物の多い湯を鋳込むと、「生煮え」の酸化物が大気に触れてカスになったり、鋳型の水分と反応してガスが発生して不良の原因となります。

こんな場合、鋳型や方案・鋳込み方法を検討して対処されることが多いと思いますが、「元の湯をきれいにする」ことは案外忘れがちなようです。

酸化物の少ない「きれいな湯」であれば、鋳型・方案に多少問題があっても「湯でカバーできる」こともあるのではないでしょうか?少なくても湯の品質が安定していれば、不良への対処がしやすくなると思います。
では、どうしたら「湯をきれいにする」ことができるのでしょうか?

きれいな湯をつくるには・・・


湯のかくはん


大気中で熔解すると必ず酸化物が発生します。また、湯口やセキ・ダライ粉は酸化物が多いと考えるとただ溶かすだけでは、酸化物を取り除くことはできません。

金属酸化物は純金属に比べて比重が重く、融点も高いため湯の中に「生煮え」の状態で散らばっているとお考えください。それらを取るには「酸化物を空気(酸素)に触れさせて更に酸化させてカスにして取ってしまう」という方法が必要です。

湯を徹底的にまぜて、カスをとること

かすを取る

るつぼ炉であれば空気に触れるのは湯面だけですから、火を止めた状態で攪拌棒をつかって何度も攪拌して、全溶湯を空気に触れさせます。

すると湯の中の「生煮えの酸化物」は外気の酸素を吸って酸化が進み、カスになって湯面に浮いてくるので取ることができます。精錬用のフラックスを使用すると一層攪拌の効果がでてきます。十分攪拌することにより成分の偏析を抑え、湯の温度差を無くし均一化することができます。

きれいな湯を作るにはどうしても手間がかかります。手間のかかる作業を少しでも楽にするには、材料であるインゴットを作るときに、充分に精錬して品質の良いものをお客様に提供することが必要です。


私たちは「悪いものはカスにして取ってしまう」ことを基本に精錬作業を行っています。精錬作業を充分に行って「きれいな湯の材料」をお使いいただき、お客様の作業を少しでも楽にすることが私たちの使命と考えています。

それでは、実際の熔解作業では、どのようにすればよいでしょうか?

 
(お断わり)
酸化物と攪拌に関する記述については、学術的には違和感のある表現かもしれませんが、私たち現場サイドの見方として「このようなモデルで考えるとわかりやすく、対処もしやすいのではないか」という観点から記述しています。従いましてあくまで「現場での創意工夫、実例」として捉えていただきますようお願いします。
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