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たたら製鉄の技術論

たたら製鉄の技術論
日本古来の鉄作りが現代によみがえる



永田和宏

2021年4月10日 初版1刷
ISBN 978-4-86707-004-8 C3057
発行 アグネ技術センター
A5判/ 250頁
定価 3,080円(本体価格 2,800円+税 10%)

→厚さ: mm,重さ: g

砂鉄という粉鉄鉱石を原料に使う「たたら製鉄」は世界でも非常にユニークな製鉄法で、溶けた銑鉄と鋼の塊をわずか30分で作る高速製鉄です。
製鉄法は6世紀後半にわが国に伝えられ、砂鉄を使った製鉄法としてわが国で独自に発展し、明治の中頃までの主要な製鉄法でした。1500年も昔からの人たちが、どのように砂鉄を吹飛ばないよう工夫したか、なぜたたら炉が箱型なのか、なぜ精巧な地下構造があるのか、天秤鞴などで送る脈動風の効果は何か、現代の溶鉱炉とあまりにも異なる「たたら製鉄」を科学的に解明した書です。
そして、粉鉄鉱石を使うたたら製鉄の原理を使ってカーボンニュートラルを実現するマイクロ波加熱高速銑鉄製造方法を紹介します。



[目次]

はじめに

第1章 “ たたら” との出会い
  1 “ たたら” との出会いそして失敗の連続
  2 大野兼正刀匠と“ 永田たたら” の開発
  3 包丁作りツアー
  4 “ 出前たたら” と“ たたらサミット”
  5 たたら製鉄の広がり

第2章 たたら研究への道
  1 日刀保たたらと木原明村下との出会い
  2 高橋一郎先生とたたらの研究
  3 日刀保たたら鈴木卓夫課長と安部由蔵村下
  4 勉強会
  5 日本鉄鋼協会「鉄の歴史」フォーラム

第3章 日刀保たたら操業見聞録
  1 出雲ヘ
  2 高 殿
  3 炉の構造
  4 炉作り
  5 操 業
  6 炉況判断
    1)炎の観察
    2)ホド穴の観察
    3)ノロの観察
    4)「しじる」音と送風音
  7 早種による炉内反応の調整
  8 ノロの組成変化と炉内状況
  9 生産量と品質

第4章 たたら製鉄復元への道
  1 靖国鑪の建設と製錬技術
    1)計 画
    2)建 設
    3)操 業
    4)生産性と原価計算
  2 日本鉄鋼協会のたたら製鉄復元実験
    1)たたら製鉄復元の思い
    2)計 画
    3)建 設
    4)操 業
  3 日刀保たたら製鉄の復元
    1)計 画
    2)復元工事
    3)砂鉄の採取
    4)たたら炭の製造
    5)釜土の採取
    6)地下構造の補修
    7)炉の構築
    8)操業の条件設定
    9)操業結果
    10)日本鉄鋼協会の復元実験との関係

第5章 村下の技
  1 堀江要四郎村下の技
    1)堀江要四郎村下
    2)高殿の立地条件
    3)釜 土
    4)炉の形状
    5)操 業
    6)たたら歌
    7)金屋子信仰
  2 安部由蔵村下の技
    1)安部由蔵村下
    2)聞き取り調査
    3)砂鉄の装入
    4)木炭の装入

第6章 地下構造
  1 地下構造と構築
    1)地下構造の大きさ
    2)「カワラ」から下の構造
    3)「本床」と「小舟」の構造
    4)床焼き
    5)本床の仕上げ
  2 地下構造の歴史的変遷
  3 地下構造のメンテナス
  4 本床と小舟の機能
    1)本床の試料採取と分析
    2)本床の灰の嵩密度,水分濃度,定圧比熱および熱伝導度
    3)操業中の小舟の温度,湿度および水蒸気濃度
    4)地下構造における熱流と温度分布
    5)本床と小舟の役割
    6)平成12年および13年の冬季操業実績と本床修復効果

第7章 砂 鉄
  1 砂鉄とは何か
    1)原料となる砂鉄の見分け方
    2)砂鉄の性質
  2 砂鉄の選鉱法
  3 各地の砂鉄の組成
  4 籠り砂鉄を用いた操業
    1)日刀保たたらにおける籠り砂鉄を使用した操業
    2)明治期のたたら製鉄操業における籠り砂鉄
    3)日本鉄鋼協会復元たたら操業における籠り砂鉄
  5 籠り砂鉄の性状
  6 籠り砂鉄使用の効果
    1)操業上の効果
    2)玉鋼の性質
  7 籠り期の炉内反応

第8章 たたら炭
  1 たたら炭とは何か
  2 木炭製造の歴史
  3 たたら炭の製造方法
    1)伏せ焼法
    2)炭焼き窯法
  4 炭焼き窯の中の状態
  5 たたら炭の反応性

第9章 ヒと銑の生成機構
  1 小型たたら炉
    1)永田たたら炉の構造
    2)炉内の酸素分圧と温度の測定および試料採取
    3)操業方法
    4)操業結果
  2 炉内の状態
    1)温度と酸素分圧分布
    2)羽口上20cmにおける砂鉄の還元と溶解
    3)ヒと銑の成分組成
    4)ノロの成分組成と時間変化
    5)羽口の角度の影響
  3 ヒと銑の生成機構
    1)送風速度の影響
    2)吸炭と溶融
  4 ノロの生成とその役割
    1)ノロの生成
    2)TiO2とAl2O3の役割
  5 炉下部におけるヒと銑の状態
  6 「ヒ押し」と「銑押し」の操業方法の相違

第10章 風と炎
  1 炎の色と高さ
  2 鞴の送風能力
  3 風の流れと炎の出方
  4 木炭の燃焼温度と送風速度
  5 砂鉄の飛散条件
  6 送風管内の圧力損失
    1)砺波鑪の場合
    2)價谷鑪の場合
    3)永田式小型たたらの場合

第11章 物質収支と熱収支への脈動送風の影響
  1 たたら製鉄操業における脈動送風の効果
    1)たたら製鉄の操業と炉況
    2)吹き込み空気の利用効率
    3)砂鉄の飛散量
  2 小型たたら操業における脈動風と連続風の比較
    1)永田たたら炉と脈動風発生装置
    2)操業結果
    3)脈動送風による木炭の燃焼効果
    4)ヒの状態に及ぼす脈動送風の影響
  3 たたら製鉄の熱収支
    1)発熱量
    2)吸熱量
  4 たたら製鉄の非効率性の原因

第12章 たたらを現代に
  1 第3 の製鉄法
  2 粉鉄鉱石から銑鉄を作る新製鉄法
  3 マイクロ波加熱連続製銑法
  4 マイクロ波製鉄による炭酸ガスの排出抑制
  5 エネルギー利用の革新的転換

付 録
  1 地下構造の物性値の測定方法(第6章)
  2 酸素センサー(第9章)
  3 炭素の燃焼熱とマグネタイトの炭素還元反応熱(第11章)

あとがき
参考文献
索  引

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