カーボンニュートラル型の熱処理炉について
ここでは、環境に配慮した熱処理炉である、カーボンニュートラル型の特徴や事例について紹介します。
カーボンニュートラル型の熱処理炉とは？
カーボンニュートラル型の熱処理炉は、加熱処理中に二酸化炭素などの排出を削減するための技術を搭載した熱処理炉です。
工業炉の多くはエネルギー源に天然ガスを用いていますが、二酸化炭素の排出が環境に影響を与えることから、温室効果ガスの排出量を削減するための取り組みとして、水素などのゼロエミッション燃料を活用したカーボンニュートラル型熱処理炉の開発が提案されています。
ただし、天然ガスを燃料とする工業炉を直ちにカーボンニュートラル型に置き換えることは難しく、焼成炉や熱処理炉のユーザー企業によると、ライン構成の変更やランニングコストの問題から、カーボンニュートラルに対応するための電気炉への変更は難しい状況です。
水素やアンモニアなどのゼロエミッション燃料の導入と安定稼働にはコストがかかるため、すべての設備を置き換えるのではなく、既存の燃焼炉を改造することが現実的な選択肢とされています。
ゼロエミッション燃料として使用される水素やアンモニアは、燃焼速度や温度、窒素酸化物の発生など、特性の違いを考慮する必要があります。燃焼炉や電気炉に代わって十分な加熱処理が行えるか、運用を効率化するための研究開発が課題となっています。
カーボンニュートラル型熱処理炉の事例
連続式真空焼鈍炉の事例
エネルギー源を電気のみに限定し、炉内を真空化することで、従来の設備と同等、もしくはそれ以上の酸化や脱炭の抑制を実現した、完全カーボンニュートラルに対応した熱処理炉の事例です。
カーボンニュートラル熱処理に取り組む自動車部品サプライヤーの依頼に応じて、真空技術を焼鈍工程向けに応用し、装置を開発しました。
電化と真空の組み合わせにより、雰囲気ガスの使用をなくし、化石燃料を使用せずに製造された焼鈍炉です。
脱炭素化に向けた製品開発事例
中外炉工業株式会社では、脱炭素化に向けて水素・アンモニアをエネルギー源として活用するための取り組みを進めています。
クリーンエネルギーとして水素を酸素とともに燃焼させて、発生する高温水素ガス（過熱水蒸気）を利用する技術です。
過熱水蒸気を使用することで、低温200℃〜超高温1580℃までの処理が行えます。高い熱伝達特性をもち、短時間で加熱が可能です。燃焼を伴わない酸化反応を促進できます。
同社では、水素と並ぶエネルギー源としてアンモニアを使用した燃焼にも取り組んできました。先端燃焼技術を使用した「アンモニアバーナ」は、工業炉向けのアンモニア専焼バーナです。
加熱源を電熱化するために、高出力ヒーターの開発も進めています。従来のガス焚きを超える加熱容量を開発し、加熱に電力を使うことで二酸化炭素の排出量を削減できる仕組みです。
以外にも熱処理炉の基礎知識をチェックしよう
カーボンニュートラルとは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素やメタン、フロンガスといった温室効果ガスの排出量を減らし、排出と吸収を均衡させるための取り組みを指します。
熱処理炉では、熱処理の工程で多くの二酸化炭素が排出されることから、脱炭素化に向けた取り組みが進められています。特に、電気炉への置き換えや改造、ゼロエミッション燃料の導入は、カーボンニュートラルを達成するための手段として注目されています。
当サイトでは、熱処理炉のメーカーや基礎知識、省エネ対策などを詳しく紹介しています。「あわせてよく読まれている記事」もぜひ参考にしてください。
おすすめの熱処理炉メーカー3選
「日本工業炉協会」の正会員である工業炉メーカー112社のうち、熱処理炉を扱う62社を調査。
その中から、自動車業界、半導体業界、航空宇宙業界に必要な熱処理方法からメーカーを分類し、各社の熱処理炉の強みや特徴を紹介します。熱処理炉に求める効果から、自社に適した熱処理炉を選んでください。
耐摩耗性や耐疲労性を
高めたいなら
（https://pnk.co.jp/）
特化した炉を扱う
- 合金鋼やステンレスの窒化技術において特許を取得(※1)しており、耐食性を落とさずに耐疲労性や耐摩耗性を高める熱処理炉がある
- 60年にわたる表面熱処理の経験を基に、省エネと高精度を追求した独自技術の開発を通じて品質向上を支援
- 真空浸炭炉「ICBP NANO」
- 雰囲気制御式ガス窒化炉PCGNe
の軽さと高強度を
両立させたいなら
（https://www.h-techno.com/）
特化した炉を扱う
- 最大85℃の高水温で水冷することでアルミニウムやマグネシウムの歪みを減らしながら強度を高める熱処理が可能
- 冷却水を常にクリーンに保つことで不純物の付着を低減でき、素材本来の特性を保持しつつ品質の高い製品づくりに貢献
- アルミニウム、マグネシウムのT6熱処理炉
- アルミニウム、マグネシウムの連続T6熱処理炉
高温強度や耐食性を
高めたいなら
（https://www.daido.co.jp/）
特化した炉を扱う
- 航空宇宙業界などで使われる非鉄系金属に対して2000℃レベルの高温での真空熱処理ができる熱処理炉がある
- 独自の研究や開発を行っており、高温化で利用される金属に対する知見があることから高温強度や耐食性を高めるための技術提供ができる
- ローラーハース式超高温連続熱処理炉 SHRH
- 急速ガス冷却式真空熱処理炉 QHS/QHN