たたら製鉄の技術論(16)：製鉄炉の炉高と炉内状態（その2）

摘要

前報では，西洋の古代製鉄炉，木炭高炉，たたら製鉄炉および角炉から得られたスラグの成分結果を基に炉内の温度と酸素分圧を推定した．その結果，炉高が増すに従い，酸素分圧が大きく下がり，温度が上昇するごとが分った．そのため，炉高50cm程度では鉄が生成する還元状態になっていないこと，1m程度では鋼塊を，約2m以上では銑鉄を生成していることが分った．また，たたら炉は炉高1.2mであるが，砂鉄を用いて銑鉄を製造しており，西洋の製鉄炉とは少し条件が異なっている．スラグの組成は炉高1.2mと2mの間で大きく変化し，低い炉ではファイヤライト（2FeO·SiO{sub}2系）を基本にCaOが数％含まれており，FeOが約60％含まれていて鉄の歩留まりは悪い．これに対し，炉高が2m以上になり木炭高炉になると，CaO-SiO{sub}(2-)Al{sub}2O{sub}3系スラグになりFeOは数％と極端に少なくなる．たたら製鉄や角炉製鉄ではこれにTiO{sub}2が10～15％程度含まれ溶剤として機能しているが，やはりたたら炉の炉高1.2mから角炉の炉高3mになるとFeO濃度はファイヤライトTiO{sub}2系スラグ組成の約60％からCaO-SiO{sub}2-TiO{sub}2系スラグ中の3％程度に激減している．炉高1.2mから2mの間でこのような大きな炉内状態変化が起こる原因を検証する．