小たたら炉および電子レンジを用いての鋼と銑鉄の生成過程について

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1. 研究目的たたら製鉄は原料に砂鉄と燃料に木炭を用い、粘土で築いた炉において還元作用により鉄を作る直接製鉄法である。この製鉄法は、口伝または見聞で伝えられたため古文書として残っていない。このため鋼および銑鉄を造り分ける方法において、釜土・砂鉄の種類・木炭の種類・釜の大きさなど不明なところが多い。本研究は小型たたら炉および電子レンジを使用した「瞬間たたら法」で鋼を作り、木炭および釜土、加熱条件を変えて製造過程を考察する。また、「たたら操業」を子供たちと一緒に行い、ものづくりの魅力を伝える。2. 研究方法雲南地方においてマサ土を採取し、砂分と粘土分の割合を変えて築炉を行い、砂鉄は比重選鉱法ならび比重選鉱法より採取した。木炭は松炭、楢炭、雑炭を用い、180Wの送風機を2基使用し、片方3本の羽口を設置して操業を行なった。「瞬間たたら法」では、耐熱るつぼ(30ml)の内側にマサ土を塗布し、炭の種類、加熱時間、砂鉄量を変えて加熱した。炉内温度はPR熱電対により測定し、小たたら炉でできたケラおよびノロ、電子レンジを用いての鋼は、金属顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察を行い比較検討した。3. 研究結果3回の操業を行ない、1回目はマサ土だけで築炉し、楢炭を主に使用して川砂鉄100kgを投入した。結果22kg程度の〓ができた。2回目はレンガを用い、内側にはマサ土を張り、松炭を主に海砂鉄を30kg投入して6kg程度の録ができた。3回目はレンガを用い、内側にマサ土を張り、雑炭を主に海砂鉄を100kg投入し24kg程度の〓ができた。小型炉での操業では、使用する木炭および砂鉄の種類、炉内温度により炭素濃度の変化が見られた。「瞬間たたら法」によりできた鉄球は、加熱保持時間が長くなるにつれて炭素濃度が高くなることが認められた。これは吸炭反応により保持時間が長くなると炭素濃度が上昇すると考えられる。1回目の小型炉での操業は、学校開放事業に併せて行い、親子で砂鉄採取、築炉、炭きりの作業を行なった。また、鍛造で小刀を製作し「ものづくり」に対する関心を高めることができた。