沈降アーク炉でのシリコマンガン(Si-Mn)生産 シリコマンガン(Si-Mn)は製鋼時、低炭素(C)でシリコン(Si)とマンガン(Mn)を溶鋼添加する合金。標準Si-Mn合金：Mn 65〜70%、Si 15〜20%、C 1.5〜2%。Si-Mnグレード：中炭素(MC)・低炭素(LC)。製鋼業界のみ消費者。高炭素フェロマンガン(Fe-Mn)合金とフェロシリコン(Fe-Si)合金ミックス代替Si-Mn使用は経済的理由駆動。 Mn・Si両方製鋼重要構成元素。脱酸剤・脱硫剤・合金元素として使用。Siは主脱酸剤。MnはSiより穏やか脱酸剤だが、安定マンガンシリケート・アルミネート形成で効果増強。脱硫剤役

フェロマンガン（Fe-Mn）生産 フェロマンガン（Fe-Mn）は製鋼時脱酸剤として使用される重要添加剤。鉄（Fe）とマンガン（Mn）のマスターアロイで、Mn含有量最低65%、最大95%。二酸化マンガン（MnO2）と酸化鉄（Fe2O3）酸化物混合物を炭素（C、通常コークス/石炭）と加熱生産。 1872年、ランベルト・フォン・パンツにより高炉（BF）でそれまでより高Mn含有Fe-Mn初生産（従来12%→37% Mn）。冶金グレードMn鉱石（Mn 40%以上）通常ピロ冶金プロセス（鉄ピロ冶金プロセス類似）で適正金属フェロアロイ形態へ加工。製造プロセス：Mn鉱石・還元剤(C形態)・溶剤(CaO)混合物

フェロシリコン（Fe-Si）生産 フェロシリコン（Fe-Si）は鉄（Fe）とシリコン（Si）を主成分とするフェロアロイ。Si含有率通常15〜90%。市場流通Fe-Siの代表的Si含有率：15%、45%、65%、75%、90%。残部はFe、その他元素（アルミニウムAl、カルシウムCa等）約2%。 Fe-Siは鉄鉱石、鋼スクラップ、ミルスケール等Fe源存在下、二酸化ケイ素（SiO2）を炭素（C）で炭素熱還元し工業生産。Fe-Si製錬は自己焼成電極を用いた電気沈降アーク炉（SAF）で連続運転。 Fe-Si（代表品質65%、75%、90% Si）主用途：製鋼・鋳造所での炭素鋼・ステンレス鋼製造時の脱酸

フェロクロム（Fe-Cr）製造 フェロクロム（Fe-Cr）は鉄（Fe）とクロム（Cr）の合金で、主にステンレス鋼製造用。両金属比率は変動し、Cr比率は50〜70%範囲。 Fe-CrはCrと炭素（C）比率で分類されることが多く、大部分は「チャージクロム」（低Cr/C比、ステンレス鋼用途で最多生産）。第二位は「高炭素フェロクロム（HC Fe-Cr）」（高Cr含有、高品位クロム鉱石由来）。その他「中炭素フェロクロム（MC Fe-Cr）」（中間炭素フェロクロム、炭素4%まで含有可能）と「低炭素フェロクロム（LC Fe-Cr）」（Cr最低60%、C 0.03〜0.15%、最大1%まで）がある。 Fe-C

リグニット乾燥技術 石炭は一般に無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、リグニットの順でランク分けされ、無煙炭が最も古く、リグニットが最も若い（地質学的に新しい）とされます。石炭は経年変化とともに水分含有量が減少し、発熱量が増加します。リグニットは「褐炭」とも呼ばれ、最低ランク、最低炭素含有量、最高水分含有量が特徴で、水分含有率は60%以上に達することもあります。 リグニットは浅い地層に埋蔵されていることが多く、露天掘りが容易です。高水分のほか、高揮発分、低発熱量（CV）、自然発火しやすい性質を持ちます。高水分含有量がリグニット利用の主な制約となっています。 石炭の水分は処理、貯蔵、輸送、粉砕、燃焼の各段階

リグニット乾燥のためのWTA技術 ドイツのRWE Power AG社によって開発されたWTA（Wirbelschicht Trocknung Anlage）技術は、内部廃熱利用型流動層乾燥のドイツ語略称です。RWE Power AG社はこの技術に関する多数の特許を保有しています。 実証プラントでの実績 最初の蒸気流動層乾燥機は、ドイツ・ケルン近郊のフレッヒェンにあるWTA-1実証プラントとしてRWEによって開発されました。処理能力は粒度0〜6mmの原料リグニットで毎時53トン、蒸発能力は毎時25トンです。1993年から1999年にかけての20,000時間の試験運転において、世界で初めてリグニッ

圧延は最重要産業金属成形操作の1つ。熱間圧延は熱間ストリップミルで鋼スラブを熱間ストリップ圧延に採用。他熱間圧延操作同様、熱間ストリップ圧延もロールセット通じて加わる圧縮力によるスラブ材料塑性変形。スラブ断面積熱間圧延プロセスで縮小。材料ロール組間挟まれ、結果厚み減少・長さ増加。大きな変形必要ため高温で熱間ストリップ圧延実施。熱間圧延で残留応力フリーストリップ結果。通常酸化スケール伴う熱間圧延、寸法精度冷間圧延ストリップ比劣る。 熱間ストリップ圧延でスラブ初期1100〜1300℃加熱。熱間ストリップミル最終仕上スタンド温度700〜900℃変動。常に上部臨界温度以上で均一等軸フェライト結晶粒生成

鉄スクラップリサイクルは、新たな資源採掘必要性低減による環境影響削減に焦点を当てた新たな環境イニシアチブにより、近年更なる推進力獲得。鉄スクラップリサイクルは鉄資源賢明管理の一環でもあります。世界鉄鋼協会によれば、高炉（BF）・転炉（BOF）ベース統合製鋼ルートでは鉄鉱石1400kg、石炭800kg、石灰石300kg、リサイクル鋼120kgで粗鋼1000kg生産、電気炉（EAF）ルートでは平均リサイクル鋼880kgと他ソース（DRI、銑鉄、粒状鉄）変動量、石炭16kg、石灰石64kgで粗鋼1000kg生産。平均してスクラップから1トン鋼回収で推定鉄鉱石1030kg、石炭580kg、石灰石50k

石炭ベース直接還元回転窯プロセスは、鉄鉱石を溶融せず直接金属鉄へ変換するため開発されました。低資本支出・コークス不要という利点があります。このプロセスでは鉄鉱石融点（1535℃）以下で、非コークス炭中炭素質材料利用し酸化鉄還元で金属鉄生成。鉄鉱石が還元プロセス全体で還元剤と直接接触するため直接還元鉄（DRI）と呼ばれます。高金属化度還元製品は「ハニカム構造」示すためスポンジ鉄とも呼ばれます。 石炭ベースDRIプラントはプラント立地に柔軟（非コークス炭広く大規模鉱床分布、輸送容易）。多くプラントが回転窯還元プロセス採用。多様な原料・非コークス炭使用。これら材料品質がプロセス・製品に直接影響。一部

20世紀後半、従来高炉（BF）製鉄が冶金石炭（BFコークス製造用、高炉銑鉄生産必要）依存であるため、溶融還元技術開発による液体鉄（銑鉄）生産代替ルート確立へ複数新規イニシアチブ開始。冶金石炭は高コストのみならず、コークス炉バッテリーでのBFコークス変換時環境問題伴う。溶融還元プロセスは溶融還元技術ベースで、冶金コークス不使用で銑鉄生産実施。コレクスプロセスはこれらイニシアチブの1つ。非コークス炭ベースで高炉代替ルートとして銑鉄生産可能な、最初かつ唯一商業確立済み溶融還元プロセスです。 コレクスプロセスはオーストリア技術サプライヤーVOESTが1970年代後半開発、1980年代に実現性確認。最初

溶融還元（SR）プロセスは、銑鉄（溶銑）製造技術における最新の発展です。これらプロセスは非コークス炭ガス化と鉄鉱石溶融還元を組み合わせます。コークス製造不要、鉄鉱石前処理低減により、SRプロセスのエネルギー強度は高炉（BF）より低いです。 SR製鉄プロセス構想は1930年代後半に生まれました。SRプロセス開発歴史は1950年代に遡ります。鉄鉱石SRの実験室規模基礎研究は1951年ダンシーにより開始。しかし本格的取り組みは1980年以降です。 20世紀後半、一次製鉄技術には2つの別個の開発ラインが存在しました。 第1ラインは高炉（BF）中心で、銑鉄生産の主要プロセスユニットとして残存。一般に炉自

ロメルト製鉄プロセスは、銑鉄（溶銑）製造のための溶融還元プロセスです。ロシアの国立科学技術大学「MISiS」（旧モスクワ製鋼合金研究所）によって開発されました。1978年、ウラジミール・ロメンツ率いるMISiS科学者グループが本プロセス設計に着手。1979年にロシアで最初の特許取得。 炉床面積20㎡、年産4万トン銑鉄能力のパイロット生産プラントが1985年、ノボリペツク製鉄所（NLMK）で稼働。パイロットプラントはモスクワ・ギプロメズが設計。信頼性の高いバニュコフ炉設計をプロトタイプとして、この新しい銑鉄製造法が開発されました。1985〜1998年にパイロットプラントで試験・習熟が行われ、41

DIOS（直接製鉄溶融還元）プロセスは、銑鉄（溶銑）製造のための溶融還元プロセスです。日本で開発された2段階プロセスで、粉状または粒状の非コークス炭を用いて鉄鉱石微粉を溶融還元し液銑を製造するため、コークス炉と焼結工場が不要です。鉄鉱石微粉は流動床炉で予備還元され、非コークス炭と溶剤とともに溶融還元炉に供給され、酸素が吹き込まれます。 DIOSプロセスの2段階は、(i) 予備還元炉（PRF）での鉄鉱石予備還元、および (ii) 溶融還元炉（SRF）での最終還元と溶融です。鉱石の予備還元はSRFからの排ガスを利用して2段階で行われ、各段階は垂直炉型の流動床リアクターを使用します。 DIOSプロセ

ミドレックス法は、直接還元鉄（DRI）の製造のために開発された製鉄プロセスです。天然ガスから生成される還元ガスを用いて、鉄鉱石ペレットや塊鉱を溶かさずに固体状態で還元しDRIを製造するガスベースの竪型炉プロセスです。還元ガスを用いた還元プロセスの原理は図1に示されています。 図1 還元ガスを用いた還元プロセスの原理 ミドレックス法の歴史は1966年に遡り、サーフェス・コンバッション社のドナルド・ベッグスがミドレックス直接還元プロセスのアイデアを考案しました。元々のプロセスはミッドランド・ロス社によって開発され、後にミドレックス・テクノロジーズ社となりました。現在は神戸製鋼所の完全子会社です。

HYLプロセスは、固体-気体移動床反応器において還元ガスを使用して、鉄鉱石（ペレット/塊鉱）を金属鉄へ変換するように設計されています。水素（H₂）と一酸化炭素（CO）ベースの化学反応により鉄鉱石から酸素（O₂）を除去し、高冶金化直接還元鉄（DRI）/ホットブリケット鉄（HBI）を生産します。HYLプロセスは現在「エナジロン」商標で販売されています。 開発歴史 HYLプロセスは、オハラータ・イ・リミナ社（後のヒルサ）によって1950年代初頭に開始された研究努力の結実です。初期コンセプト評価後、トンネル炉使用プロセス設置決定、複数ラン実施。最初のバッチは1950年7月5日、古い炉（板加熱用に建設

テクノレッドプロセスはブラジルの「Tecnored Desenvolvimento Tecnológico S.A.」によって開発され、冷間結合、炭素担持、自己溶剤、自己還元ペレットを還元する低圧移動床還元炉ベースです。独自設計の低炉高シャフト炉で典型的還元温度で還元を行い、銑鉄（液体鉄）を生産します。 テクノレッド技術の特徴 テクノレッド技術は「コークスレス」製鉄プロセスとして構想・開発され、環境有害なコークス炉の投資・運転を回避し、銑鉄生産における温室効果ガス排出を大幅に削減します。 テクノレッドプロセスは熱風と冷風の組み合わせを使用し、追加酸素を必要としません。コークスプラント、焼結

ロータリーハース炉（RHF）での製鉄は、非コークス炭を用いて鉄鉱石を還元する直接還元プロセスです。RHFは平らな耐火炉床が静止した円形トンネルキルン内で回転するプロセス反応器です。RHF内部では、鉄鉱石または鉄系廃棄物の直接還元が、石炭を還元剤として行われます。 RHFの歴史と発展 RHFは新しい技術ではありません。熱処理、石油コークス焼成、廃棄物処理、非鉄高温金属回収など、幅広い産業用途で成功裏に使用されてきました。 RHFでの製鉄の歴史は、1960年代半ばにミドレックス社が「ヒートファスト」プロセスを開発したことに遡ります。以来、RHFベースの製鉄プロセスが複数開発されてきました。これ

再加熱炉は鋼材圧延において重要な要素であり、半製品鋼材を所望温度まで加熱し、圧延に必要な塑性を付与します。半製品鋼材を圧延のために加熱する基本目的は、(i) 圧延に適した軟らかさを得ること、および (ii) 圧延プロセスが完全オーステナイト温度領域で完了するよう十分高い初期温度を提供することです。 再加熱炉内でのスケール生成メカニズム 再加熱炉での再加熱中、鋼材は炉内を通過し、温度が浸透ゾーンまで段階的に上昇します。浸透ゾーンでは、鋼材の熱的・化学的均質性のために温度を一定に保ちます。再加熱炉は気体・液体・固体燃料と空気を使用する直接燃焼炉です。炉内雰囲気組成は主に窒素（N₂）、二酸化炭素（

再加熱炉は熱間圧延プロセスにおいて重要な設備であり、あらゆる熱間圧延ミルの心臓部です。鋼材の再加熱は連続プロセスです。圧延対象鋼材は再加熱炉入口で装入されます。鋼材はプッシャー機のラムが鋼材と直接接触することで、炉床上を前進させられます。鋼材は再加熱炉の予熱ゾーン、加熱ゾーン、浸透ゾーンを通過する際に、予熱、加熱、浸透されます。炉の浸透ゾーン末端で、鋼材はイジェクターにより炉から排出され、圧延ミルで圧延されます。排出時の加熱鋼材温度はいくつかの要因に依存し、1100℃～1250℃の範囲で変動します。 再加熱炉の能力と特徴 再加熱炉の規模は通常、圧延ミルに十分熱い鋼材を供給する能力として、トン

鋼材圧延とは、圧延材と呼ばれる材料を、互いに逆方向（一方が時計回り、他方が反時計回り）で同一周速で回転する2本のロール間に通し、それらの間隔を圧延材の厚さよりわずかに狭く設定するプロセスです。この条件下で、ロールが材料を把持し、厚さが減少し、長さが増加し、おそらく幅もわずかに増加した状態で排出されます。これは、高生産性、圧延製品の精密制御、低運転コストの理由から、すべての金属成形プロセスの中で最も広く使用されているプロセスの一つです。圧延は全長にわたって一定断面を持つ製品を生産でき、多くの形状と断面を圧延可能です。 圧延の基本原理 鋼材圧延は、回転ロールを通じて圧縮力を加えることで鋼材を塑性