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転炉(基本酸素炉・BOF)の仕組み:現代製鋼の主力プロセスを徹底解説

基本酸素炉(BOF)の定義と位置づけ

基本酸素炉(BOF)は、銑鉄(ピグアイアン)を酸化精錬し、不純物をスラグ化、残部を酸素吹き込みで溶鋼化する装置。世界の製鋼主力プロセス。製造鋼は化学分析後、合金添加で調整可能。耐火物のアルカリ性とアルカリ材料添加に由来し「基本酸素炉」と呼ばれる。

1ヒート(バッチ)の詳細手順

  1. 炉準備:長円形容器にマグネサイト・焼石灰等アルカリ耐火物ライニング。極限温度・高酸化環境耐久用。
  2. 装入:炉傾斜、スクラップ約1/3・溶銑約2/3投入。石灰/ドロマイトフラックス添加。コンピュータが銑鉄分析から最適配合・吹き込み時間算出。
  3. 酸素吹き込み:水冷ランスから純酸素吹き込み約20分。ランス先端高さ調整可。コンピュータ制御・監視下実施。
  4. 反応・温度上昇:炭素・ケイ素酸化で大発熱、スクラップ溶解。炉内温度約1,649℃(3,000°F)到達。酸化ケイ素→シリカ→フラックスと結合スラグ化。硫黄・リンはスラグ吸収。一酸化炭素/二酸化炭素は公害防止設備で排気。
  5. 取鋼・スラグ分離:溶鋼・スラグ層分離。サンプリング試験。予熱取鋼(レードル)に溶鋼タッピング。スラグ混入防止検知器作動。合金添加(Fe-Si、Mn等)或いは鋳造ラインへ直送。
  6. スラグ処理:全鋼取出後スラグ別容器へ。数ヶ月冷却安定化後、建設骨材等へ再利用。

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