鋳造工程において、介在物は最も一般的な欠陥です。長年にわたり、業界では不純物の混入を防ぐために、高品質の炉装入物の選定、注湯前のスラグ除去、取鍋を覆うスラグコレクター、底注湯式またはティーポット型取鍋、閉鎖型湯口システム、水平ランナー上のスラグトラップ／チャンネルなど、複数の従来型プロセスが採用されてきました。しかしながら、これらの方法では、ミクロンサイズの微細な介在物に対する捕捉性能は限られています。

金属溶融ろ過技術は1970年代に開発され、織布フィルタースクリーン、押出成形ストレートホールセラミックフィルター、第3世代の3世代の製品を経てきました。セラミックフォームフィルター（CFF）優れた精製能力を特徴とするCFFは、世界の鋳造業界で広く普及しており、鋳造品質の向上、生産コストの削減、鋳造製品の国際競争力の強化のためのコアプロセスとして機能しています。

I. セラミックフォームフィルターの製造原理と製品の利点

セラミックフォームフィルター（略称CFF）は、ポリウレタンフォームの担体をセラミックスラリーに浸漬し、余分なスラリーを絞り出した後、高温焼結することによって製造されます。ポリウレタンの骨格は高温下で完全に分解し、相互に連結した3次元の多孔質セラミック構造を形成します。

CFFは、ダクタイル鋳鉄、ねずみ鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金など、あらゆる鋳造合金に対応し、標準化された商業生産を実現しています。欧米の先進工業国では、このろ過技術は、鋳物の気泡やスラグ混入を除去し、機械的特性を向上させるための、最もシンプルで効率的な標準化されたソリューションとして広く普及しています。

II．セラミックフォームフィルターの5つの主要な用途上の利点

1. 溶融金属を大幅に節約し、プロセス歩留まりを向上させます。

   従来のスラグ保持ソリューションは、不純物を捕捉するために、水平方向のランナーを拡大・延長したり、スラグトラップを拡張したりすることに依存しているが、これは湯口システム内で大量の溶融金属を消費し、鋳造歩留まりを低下させる。

   ある鋳造工場のダクタイル鋳鉄製フロントハブ鋳造を例にとると、フィルターなしの場合の工程歩留まりは65.3%でしたが、CFF（連続ろ過フィルター）導入後は71.5%に上昇し、溶銑消費量を6パーセントポイント削減できました。年間8万トンのダクタイル鋳鉄鋳造を生産するこの鋳造工場では、溶銑の製錬量を年間5,000トン削減でき、生産能力を維持しながら原材料とエネルギー消費量を大幅に削減できます。

2. 加工代を削減し、被削性を最適化する

   鋳型の上部では、注湯時に介在物が蓄積しやすい傾向がある。従来の方法では、上向きの加工面に6～8mmという非常に大きな加工代が必要となり、全体の加工コストを押し上げていた。

   セラミックフォームフィルターで精製された溶融金属は、著しく高い清浄度を誇り、過剰な機械加工代を必要としません。フィルターは、完全に溶融していない接種剤を捕捉して鋳造内部の硬化部分を除去し、単一鋳造品の硬度ばらつきを50%削減します。

   機械加工における大きなメリット：ろ過されていない鋳造品の場合、工具は最大でも4時間、長くても8時間ごとに交換する必要がありますが、ろ過後は工具を8～16時間使用できるため、工具の寿命が2～4倍に延び、機械加工消耗品のコストを大幅に削減できます。

3. 溶融金属の流動性を向上させ、スクラップ率を劇的に削減する

   （１）溶融流動性と成形品質の向上

   フィルターは非金属介在物や溶解ガスを除去し、溶融金属の粘度を低下させます。精製された溶融金属は核生成に必要な過冷却度が高くなるため、結晶化が促進され、凝固時間が10%短縮されます。これにより、金型への充填および供給能力が向上し、流れ落ちやコールドシャットが大幅に減少します。自動車用ダクタイル鋳鉄製フロントハブに適用した場合、スラグトラップを不要にし、ランナーを短縮し、ライザーの高さを半分にすることができます。

   （２）スラグ、砂、気泡などの欠陥を管理し、スクラップ損失を削減する

   シリンダーヘッドは、複雑な薄肉構造で、厳しいシール要件があり、より高い注湯温度が必要です。閉ゲートや流量制限器など、複数の従来型のスラグ遮断構造を使用しても、介在物による不良率は約12%のままでした。セラミックフォームフィルターを設置後、安定した注湯条件により漏れが大幅に減少し、介在物関連の不良率が3%未満に抑えられました。1,000回の注湯テストを含む4,000個のリアブラケット鋳造品のバッチテストでは、ろ過によりスラグ欠陥が根本的に最小限に抑えられ、欠陥モードが変化しました。

   （３）第２世代フィルターと第３世代フィルターの生産比較

   同一の製造条件下において、第2世代押出成形セラミックフィルターの全体不良率は6.58%であったのに対し、第3世代セラミックフォームフィルターでは3.58%に低下した。ろ過不良による不良率は3.62%から1.79%に減少し、CFFの優れた浄化性能が実証された。

4. 金属組織構造を洗練し、機械的特性を完全に向上させる

   非金属介在物は金属マトリックスの連続性を破壊し、介在物境界での応力集中を引き起こし、粒界破壊を容易に招きます。セラミックフォームフィルターは、2μm以下の微細な介在物を捕捉し、溶解ガスを除去することで、溶融物の純度を根本的に向上させます。

   HT150ねずみ鋳鉄の試験結果によると、濾過溶融物ではより低い温度で黒鉛の核生成が起こり、より微細で高密度かつ均一に分布した黒鉛が生成され、黒鉛の母材切断効果が弱まるとともに、微細で均一なパーライトが形成されることが分かった。同一条件下では、引張強度は16%、曲げ強度は5.4%、硬度は10%向上する。特に伸び率の改善が顕著である。

5. ゲートシステムの簡素化とパターンプレートの利用率向上

   球状黒鉛鋳鉄の製造において、球状化剤／接種剤の分散不良や溶銑温度の低さは粒子偏析を引き起こし、硬化斑や逆冷却欠陥の原因となる。従来の対策としては、パターンプレート上で大きなスペースを占める複雑で大型の閉鎖型ゲートシステムが採用されている。

   セラミックフォームフィルターは、微細なスラグ粒子を効率的に捕捉し、ゲートレイアウトを大幅に簡素化することで、パターンプレート上のランナーが占めるスペースを削減します。元々4つの鋳造パターンを保持していたプレートに、1～2個の追加キャビティを配置できるため、パターンプレートの利用効率と単一バッチ生産効率を同時に向上させることができます。

III．産業振興の意義：国内鋳造工場の品質向上と海外市場拡大を支援する

実用データは、セラミックフォームろ過技術の幅広い利点を実証しています。スラグ、砂、気泡などの欠陥のある鋳造品の不良率は約70%減少し、工程歩留まりは10%向上し、総生産コストは6%削減されます。同時に、被削性や機械的特性も最適化され、経済的にも環境的にも大きな社会的利益をもたらします。低投資で即座に品質向上を実現できるセラミックフォームフィルターは、鋳造工場が製品品質を向上させ、生産ロスを削減し、輸出事業におけるコア競争力を強化するために不可欠な技術であり、産業振興価値が非常に高いと言えます。

下流産業が鋳造材料の品質と信頼性に対する基準を引き上げていくにつれ、溶融金属の精製は高級鋳造品の製造において必須の工程となっている。

XINDAセラミックフォームフィルターは、成熟した焼結技術と安定した3D多孔質ろ過構造で製造されており、ダクタイル鋳鉄、ねずみ鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金のすべての生産ラインに対応しています。高効率のスラグ除去、脱ガス、金属組織精製機能を統合したXINDA CFFは、初期投資を抑えながら、スクラップの大幅な削減、鋳造歩留まりの向上、工具消費量の削減、そして総合的な機械的特性の向上を実現します。

XINDAセラミックフォームフィルターを選べば、鋳造品中のスラグ混入物、気泡、硬化部分を完全に除去できます。当社は、国内鋳造工場が国際規格に準拠した高品質な鋳造品を生産し、グローバルな販売チャネルを拡大し、鋳造業界全体の持続可能で低損失かつ環境に優しい発展を推進できるよう支援します。