溶融るつぼとは？

溶解るつぼは、通常、溶解する金属を保持するために使用される炉の中央に置かれたポット型の容器です。 一般に炭化ケイ素とグラファイトで作られていますが、タンタルやタングステンなどの高温用途に適した金属で構成することもできます。 るつぼは、用途に応じて、円錐状または平面状の板状に成形することもできます。

工業用るつぼは、冶金業界で最も古く、最もシンプルな設計の1つです。 ファウンドリは通常、大規模な商業ファウンドリプロセスよりも少量の金属または特殊合金を溶解するためにそれらを使用します。 さまざまな種類のるつぼのいずれかを含む炉を加熱する方法は、天然ガスやプロパンの燃焼から、石油、コークス、誘導電気の使用に至るまで、どのようなものでもかまいません。

溶融るつぼの形状は、円筒形状のビルジと呼ばれ、円錐形状のA形状と呼ばれます。Aのるつぼは、製造が容易なので安価です。 溶解るつぼの材料は、耐える温度レベルも決定します。 炭化ケイ素るつぼは、華氏2,750°（摂氏1,510°）までの温度に耐えることができます。 これにより、金、銀、アルミニウムなどのすべての軟質金属、およびほとんどが亜鉛と銅で構成されている真鍮などの合金の処理に適しています。

鉄と鉄合金は、鉄の融点が非常に高いため、通常、溶融るつぼ炉を使用して処理されません。 鉄は華氏2,800°（摂氏1,538°）で融解するため、標準の炭化ケイ素るつぼ構造では金属サンプルが破壊され汚染されます。 炭化ケイ素モデルなどの黒鉛混合物を含むるつぼも、黒鉛が鉄に溶けて鉄と反応するため、鉄の溶解には使用されず、鉄の内容物が変化し、るつぼ構造がゆっくりと摩耗します。 ただし、モリブデン金属製の特殊なるつぼは、華氏4,712°（2,600°C）の非常に高い温度に耐えることができ、鉄の溶解に使用できます。

溶融るつぼを使用する炉の設計には、るつぼから溶融金属を取り出す方法が示されています。 ベールアウト炉には、溶融金属が取れるるつぼがあり、傾斜炉には、金属を注ぐために傾けられるるつぼがあります。 リフトアウト炉は、るつぼ構造全体を取り外し、溶融金属をひしゃくまたは注ぎ出すことができるように設計されています。

アルミニウムの組成はるつぼにも共通しており、幅広い金属化学の下で不活性になることがあります。 ただし、溶融材料の酸レベルが中性の場合に最適です。 マグネサイトるつぼは、塩基性溶融化合物や、ジルコン-シリカるつぼから強酸性化合物への使用に適しています。

るつぼもまた、加熱と冷却を繰り返すとストレスを受けます。 これは熱衝撃として知られており、るつぼの壁の一部の金属化合物は他の金属化合物よりもうまく処理されます。 適用される温度、溶解される化学組成、および溶解るつぼが経験する長期使用量はすべて、鋳造のニーズに最適なモデルを選択する際に考慮すべき重要な要素です。