アルミニウムを溶解する鋳物工場では、目的に合わせて設計された 酸化物除去フラックス は、表面および浮遊酸化物を除去し、ドロスの形成を抑え、耐火物ライニングを保護し、鋳造品質を向上させるための最も迅速で一貫した方法を提供します。最も効果的なフラックスは、塩化物塩とフッ化物塩（例えばNaCl、KCl、NaF、Na3AlF6）を主成分とする塩ベースの混合物であり、被覆、洗浄、ドロス、および壁面洗浄製品を含むカテゴリーに配合されています。正しい選択、温度制御、および塗布技術は、歩留まりの向上と再加工の低減を決定します。.
1.はじめに、なぜ酸化物管理が重要なのか
溶融アルミニウムは、酸素と接触した瞬間に薄く粘り強い酸化皮膜（Al₂O₃）を瞬時に形成する。その皮膜は水素や非金属介在物を捕捉し、鋳造品に空隙を生じさせ、耐火物の摩耗を促進し、貴重な金属を廃棄しなければならないドロスに変える。正しく適合された酸化物除去フラックスは、酸化物片を収集または溶解し、浮遊を促し、さらなる酸化を遅らせる保護膜を形成します。その結果、金属回収率が向上し、欠陥が減少し、プロセスの安定性が改善されます。.
2.溶融アルミニウム中の酸化物の形成
アルミニウムが溶融すると、炉内雰囲気やスクラップ中の酸素が反応して酸化アルミニウムが形成される。酸化皮膜は瞬時に形成され、両性で安定性が高く、付着性が高い。その他の酸化物の発生源としては、スクラップからの巻き込みスケール、以前のサイクルからのフラックス残留物、合金元素の酸化（マグネシウムなど）があります。水素は液体アルミニウムに溶解し、凝固中に空隙を形成する。酸化物は水素や他の不純物を捕捉し、鋳造内部欠陥を悪化させる。溶存水素を低下させ、酸化物片を除去する技術的アプローチは、優れた鋳造の完全性につながります。.
3.酸化物除去フラックスの役割とその効果
フラックスは、以下の物理化学的タスクの1つ以上を実行する：
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浴槽表面にバリアを形成し、新たな酸化を防ぐ（被覆作用）。.
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酸化皮膜と化学反応し、スキミング可能な低融点化合物または可溶性化合物に変換する（化学的軟化）。.
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化学的または物理的に、酸化物粒子や浮遊介在物を表面に浮く塊に集める（ドロス凝集）。.
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炉壁に堆積した酸化物を浸透させて軟化させ、機械的な除去（炉壁の洗浄）を可能にする。.
ほとんどの市販フラックスは、Al₂O₃に対する濡れ性と化学反応性の両方を提供するために、ハロゲン化物塩とフッ化物化合物を使用している。脱ガスは水素の除去をターゲットとするが、フラックスは酸化物を処理するため、フラックスの運転はしばしば脱ガス処理（ロータリーデガッサー、ロータリーインペラー、ガスフラッシング）を補完する。.
4.フラックスのカテゴリーと運用上の役割
フラックスの種類は、特定のニーズに合わせて最適化されている。下の表は操作上の分類法である。.
表1.フラックスのカテゴリーと主な機能
| フラックス部門 | 溶融／精製における主な役割 | 典型的な使用例 |
|---|---|---|
| カバーフラックス | 新たな酸化を抑えるバリアを形成する | 小型溶解炉、注湯面 |
| 洗浄フラックス | 浮遊酸化物や介在物を化学的に結びつける | スクラップの多い鋳物工場 |
| ドロシング・フラックス | 金属とドロス層の分離を促進 | 重いドロスの形成シナリオ |
| 壁洗浄用フラックス | 機械的除去のために耐火スケールを軟化させる | 定期的な炉のメンテナンス |
| 精製フラックス | 合金元素（Mg、Na）との選択的反応 | 元素別クリーンアップが必要な合金 |
| ろう付け/はんだ付け用フラックス（専用） | 接合時にアルミニウムの濡れを促進する | ろう付け、補修作業 |
フラックス機能を分類する情報源は、業界のサプライヤーや独立したテクニカルレビューにおける慣行と一致している。.
5.代表的な化学物質の配合と性能
塩化物（NaCl、KCl）、フッ化物（NaF、AlF₃、Na₃AlF₆、クリオライト）、マグネシウム塩またはカルシウム塩、酸化剤または湿潤剤などの添加剤。フッ化物はAl₂O₃の溶解や軟化に役立つことが多いが、塩化物はフラックスの流動やドロスの凝集に寄与する。一部のウォールクリーニングブレンドは、局所的な熱を発生させフッ化物の浸透を促進するために酸化剤を含む。特許レシピは、合金シリーズと炉のタイプに合わせた幅広い組成範囲を示しています。.
表 2.一般的なフラックスタイプの代表的な成分範囲
| 成分ファミリー | 化合物例 | 代表的な質量分率の範囲（工業用ブレンド） |
|---|---|---|
| アルカリ塩化物 | NaCl、KCl | 20-60% |
| フッ化物塩類 | NaF, Na₃AlF₆（クリオライト）, AlF₃ | 5-40% |
| マグネシウム塩 | MgCl₂ | 5-25% |
| 酸化剤／改質剤 | Na₂SiF₆、K₂TiF₆、小さな金属粉 | <10% |
| フィラー / フローレギュレーター | ケイ酸塩、不活性塩 | 100%とのバランス |
注：特定の配合は独自のものです。正確な組成については、製品のSDSを参照してください。.
6.塗布方法、投与量、温度窓
一般的な応用技術
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放送 - 顆粒を浴槽の表面に振りかけ、かき混ぜる。.
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注射 - 深部洗浄と効率的な酸化物捕獲のために、表面下に空気圧または機械式注入を行う。.
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プールライン追加 - 移動中の金属を保護するため、移動または注湯ポイントにフラックスを注入する。.
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砲撃／壁スプレー - 耐火物の表面に壁洗浄用フラックスを塗布する特殊なシステム。.
典型的な投与量と温度
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フラックスの洗浄または被覆に関する一般的な指針： トン当たり1～4kg 日常的なメンテナンスではメルトの割合が高くなり、重質ドロスのコントロールでは高くなる。.
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炉のメンテナンス・サイクルの間、壁面クリーニングはより大きな料金で行われます。.
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多くのフラックスは、この間に有効である。 750℃と950, SDSやテクニカル・シートの推奨に従うこと。フラックスの使用温度が低すぎると反応性が低下し、高すぎると危険な分解ガスが発生することがある。.
表 3.アプリケーション・クイック・リファレンス
| タスク | テクニック | 典型的な投与量 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 表面被覆 | ブロードキャスト | 1～2kg/トン | 注湯時の素早い保護 |
| ディープクリーニング | 注射 | 2～4kg/トン | 塩類用のインジェクターを使用する |
| ヘビードロスコントロール | 放送＋スキミング | 3～6kg/トン | 削りかすは速やかに取り除く |
| 壁のクリーニング | ガンニング／スプレー | バッチ固有 | PPEの使用、換気の管理 |
投与量については、必ず供給者のガイダンスおよび地域の規制に従ってください。.
7.生産環境の選択基準
これらの変数を照合してフラックスを選択する：
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合金ファミリー:ある種のフラックスは、高マグネシウム合金またはろう付け用途向けに調合されている。.
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炉のタイプ:反射炉、るつぼ炉、チルトポール炉、誘導炉は粉体や顆粒に対して異なる挙動を示します。.
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プロセス統合:脱ガス処理とフラックス処理を同時に行う場合は、残渣とスキミングの挙動が適合するフラックスを選択する。.
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オートメーションの準備:インジェクションシステムには、粒径が制御された流動性のある顆粒が必要です。.
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環境制約:ハロゲン含有量、フッ素化合物、排気ガスに関する要件により、地域の規制によって選択肢が制限される場合がある。.
工場全体で採用する前に、文書化されたサプライヤーデータ、SDSレビュー、小規模試験が不可欠である。.
8.健康、安全、環境への配慮
フラックスの化学的性質には、ハロゲン化物とフッ化物が含まれる。分解経路によっては、フラックスが湿気や高温にさらされると、フッ化水素や塩化水素のような腐食性の有毒ガスが発生する。主な安全ポイント
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フラックスを添加するときや、フラックス塗布作業が激しいときは、局所排気装置を使用してください。.
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PPE：耐薬品性手袋、顔面シールド、安全ゴーグル、空気中の微粒子やヒュームに適した呼吸保護具。.
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応急処置、漏出時の対応および消火方法については、製品の SDS を参照すること。.
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水や、危険なガスを発生させる可能性のある化学物質との接触を避ける。.
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廃フラックス残渣およびドロスには反応性のフッ化物塩が含まれることがある。.
表 4.安全クイックリファレンス
| ハザード | 実用的な管理策 | ソース |
|---|---|---|
| 有毒ガス（HF、HCl） | 強制局所換気、ヒューム・キャプチャー | SDS、サプライヤーガイダンス |
| 皮膚／目の熱傷 | 耐薬品性手袋、ゴーグル、顔面シールド | メーカーSDS |
| 粉塵吸入 | 取り扱い中はN95/レスピレーター以上 | SDSと労働基準 |
| 環境リリース | 乾燥した状態で保管し、漏出物を封じ込める。 | 規制ガイダンス |
9.品質管理、試験、効果測定
測定基準を確立する：
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溶融物あたりのドロスの質量フラックス変更前と変更後の1トン当たりのドロス生成キログラムを追跡する。.
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水素レベルフラックスだけでは水素は除去されない。.
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包含数酸化物包有物の定量化には、金属組織学的サンプルを使用します。.
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フラックス残渣の化学分析金属へのフッ化物または塩化物のキャリーオーバーが許容範囲内であることを確認する。.
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プロセスログ温度、添加時間、スキミングの間隔。.
メーカーは多くの場合、ベースライン指標を設定するためのラボサポートや実地試験を提供している。フッ化物塩を含むフラックスブレンドを適切なメカニカルスキミングと組み合わせることで、酸化物の溶解と介在物の除去が改善されることが、独自の研究で実証されている。.
10.保管、取り扱い、在庫のベストプラクティス
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水分の取り込みや固化を避けるため、フラックスは密封した乾燥した容器に保管する。.
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湿気にさらされたフラックスは、激しく反応したり、性能が低下したりする可能性がある。.
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酸、湿気の多い場所、および相溶性のない化学物質から離して保管すること。.
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メルトエリアでアクセス可能なSDSのコピーを維持し、緊急措置について要員を訓練する。.
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安全な移送システムを使用し、袋の取り扱い時の粉塵発生を最小限に抑える。.
11.マーケットノートと評判の良いサプライヤー
グローバルな鋳造および金属処理サプライヤーは、多様なニーズに対応する工業用フラックスブランドを提供しています。鋳造技術者がよく挙げるテクニカル・リーダーや製品ラインには、Foseco COVERALシリーズやPyrotekフラックス・ラインがある。多くのサプライヤーがSDSやテクニカル・アプリケーション・ノートを発行しているので、試用前にそれらを参照すること。製品の選択は、現地サポート、規制遵守、および精錬所での試験によって決まることが多い。.
12.よくある問題と対処法
問題:添加中のフラックス煙または強いヒューム。.
治療法:添加量を減らし、換気を良くし、フラックスの乾燥状態を確認する。分解挙動についてはSDSを参照のこと。.
問題:スキミング(オーバースキミング)における過剰な金属の巻き込み。.
治療法:投与量を減らす、添加タイミングを変える、スキミング技術を調整する。.
問題:フラックス処理にもかかわらず、インクルージョンが持続する。.
治療法:フラックスと回転式脱ガスを組み合わせるか、注入深さと機械的攪拌を改善する。.
13.実践事例（運用台数）
中規模鋳物工場では、バッチ当たり2トンを1日のスケジュールで溶解しています。ベースラインのドロスは、ブロードキャスト塩のみのミックスを使用してトン当たり80 kgです。10%のNa₃AlF₆とKCl/NaClをベースとする市販の洗浄用フラックスに切り替え、3kg/トンとインジェクター支援添加で適用したところ、4週間の試験でドロスが55kg/トンに減少し、再加工率が18％低下しました。目標気孔率制御を達成するためには、水素レベルの補完的脱ガスが必要であった。結果は、スクラップ混合物、合金、オペレーターの規律に依存するため、本格的に採用する前に試験データを収集し、分析する必要がある。.
14.まとめと推奨チェックリスト
フラックス採用前の運用チェックリスト
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合金の適合性とサプライヤーのテクニカルシートを確認する。.
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SDS、緊急手順、換気の必要性を入手し、検討する。.
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ドロス、介在物、水素のロギング、制御された条件下での試用フラックス。.
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散布方法を選択する：低資本で散布する場合はブロードキャスト、繰り返し散布する場合はインジェクション。.
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オペレーターを訓練し、投与量を記録し、壁の洗浄サイクルをスケジュールする。.
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排出を監視し、残留物を規則に従って処分する。.
