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鋼をつくる

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銑鉄は炭素分を多く(4〜5%)含んでいるため、硬く、もろいので、これをねばりのある強靭な鋼(はがね)にするには炭素を徹底的に減らし、溶銑予備処理でとりきれなかったりん、硫黄、けい素など不純物を除去する必要があります。これが製鋼の目的です。現在、製鋼法の主流となっているのは転炉法です。

酸素で不純物を取り除く転炉

それでは転炉による精錬を見てみることにしましょう。転炉はずんぐりとしたつぼ型で、炉体を動かすことができます。まず、転炉に少量の鉄スクラップを装入し、続けて溶けた銑鉄が入った取鍋から、炉体を傾けた転炉の口に銑鉄を注ぎ込みます。再び、炉体を立てて精錬の開始。銑鉄に生石灰などを入れ、酸素を吹き込みます。大きな圧力をかけた高純度の酸素は、炭素をはじめけい素、マンガンなどと急速に反応し、高熱(酸化熱)を発生して溶融させます。この時生じた酸化物やりん、硫黄などの不純物は生石灰などと化合して、転炉滓(スラグ)として固定されます。
仕上げに成分調整や酸素除去のために少量のフェロマンガン、フェロシリコン、アルミニウムなどを加え、装入時とは反対側に炉体を傾け、白熱した鋼を取鍋に流し出します。

電気の熱で精錬する電気炉

製鋼の世界には、転炉と並んでもうひとつ、有力な設備である電気炉があります。電気炉は転炉と異なり、原料は溶けた銑鉄でなく鉄スクラップです。アーク式と高周波誘導式があり、アーク式は電極と鉄スクラップとの間にアークを飛ばし、その熱で精錬する方式です。高周波誘導式はルツボの周りにコイルを巻いて高周波の電流を通し、鉄スクラップに誘導電流を発生させてその抵抗熱で精錬する方式です。
アーク式電気炉はふたのついた鍋のような形で、ふたに黒鉛で出来た太い電極が垂直に差し込まれています。電流を流しアークを発生させるとともに酸素を吹き込み、電弧熱と反応熱で鉄スクラップを溶かした(酸化精錬)のち、酸素や硫黄を取り除く還元精錬を行ないます。

連続鋳造で固体に

溶けた鋼(溶鋼)は連続鋳造設備により鋼片という半製品に固められます。設備の最上階で溶鋼は鋳型へ滝のように注がれます。その鋳型を冷却し、中で固まってきた鋼を鋳型の底から連続的に引き出し、垂直にあるいはカーブさせながら下へ降ろしていきます。溶けていた鋼が分厚い固まりになって切れ目なくゆっくり流れ下っていくわけです。こうして固まった帯状の鋼片は、ガス切断機で所定の長さに切り分けられ、スラブ、ビレット、ブルームなどと呼ばれる半製品になります。

<アニメーション解説> 転炉の操業