製鋼プロセス:6大工法・フロー図・FAQで完全理解

この記事では、鉄と炭素(≤1.5 %)の合金である鋼を製造する6大商業プロセス(ベッセマー・LD・平炉・坩堝・電気・デュプレックス)とフロー図、よくある質問をまとめ、製鉄・製鋼の全体像を把握できるよう構成しました。
鋼の定義と炭素の役割
鋼=Fe-C合金(C≤1.5 %)。Cは化合物(セメンタイト等)として固溶。1.5 %超過分は遊離炭素(グラファイト)となり鋳鉄へ移行。Cは微量ながら組織変態・特性支配の鍵元素。他元素(S・Si・P・Mn等)も含有するがCが品質決定の主役。
6大製鋼プロセス
- ベッセマー法:溶銑に空気吹き込み(コンバータ)。酸性(シリカライニング・P・S除去不可)と塩基性(ドロマイトライニング・P・S除去可)。
- LD法(リンゾル・ドナヴィッツ法):空気替わり純酸素吹き込み。N混入防止・低リン鉱石対応・高温確保。現代主流法の基礎。
- 平炉法(ジーメンス・マルチン炉):溶銑・スクラップ・鉄鉱石を浅い炉床でガス燃焼輻射熱溶解(1600~1650 ℃)。高温輻射熱が鍵。
- 坩堝法:錬鉄・スクラップ・フェロマンガン・木炭を密閉坩堝で溶解合金化。再生炉加熱、約4時間。溶解・合金化主体、精錬機能なし。合金鋼少量生産に歴史的意義。
- 電気炉法:電気エネルギーのみで加熱。利点:①超高温(2000 ℃)で有害不純物(O・S・P・非金属介在物)除去容易、②温度精密制御、③高価合金元素(Cr・Ni・W等)酸化損失なし、④多品種・幅広い組成対応。安価電力普及で急拡大。
- デュプレックス法:2炉直列併用。塩基性平炉+酸性平炉、塩基性平炉+塩基性電気炉、ベッセマー+塩基性平炉等組合せで各炉長所活用。
製鋼プロセスフロー図



FAQ
- 製鋼プロセスとは? 主工程:溶銑→転炉(BOF)またはスクラップ/DRI→電気炉で溶鋼製造。二次精錬:合金添加・不純物除去。
- 製鋼用ガスは? 酸素・窒素・アルゴン・水素。
- ベッセマー法の内容? 溶銑に空気吹き込み、コンバータで酸化精錬。
- ベッセマー法発明者? サー・ヘンリー・ベッセマー。
- 鋼への炭素供給? 高炉で鉄鉱石・コークス・石灰石溶解時、コークス燃焼で発生するCが溶銑へ溶解。
以上、製鋼の主要6工程とフロー、基礎Q&Aをまとめました。製鉄所見学・技術習得・試験対策にご活用ください。ご質問はコメント欄へ。
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