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高炉-転炉法とはどういうものでしょうか?
また、高炉に還元鉄を装入すると環境にも良いと聞いたのですが、どういうことでしょうか?

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A 回答 (2件)

「高炉に還元鉄を装入すると環境にも良い」理由について



高炉は元来コークス(石炭を蒸し焼きにして隙間の多い状態にしたもの)と焼結鉱(鉄鉱石を焼き固めてこぶしの大きさにしたもの)をサンドイッチ状に積み重ね、下からから熱風を吹き込むことで鉄鉱石(酸化鉄)を炭素で還元し、純鉄と一酸化炭素を出すシステムです。
コークスや焼結鉱を使うのは風の通りをよくするためのノウハウです。

スクラップやプラスチックは風を通しにくいのでそのまま高炉に入れると支障をきたします。プラスチックは瞬間的にガス化させたり、スクラップは転炉に入れるのが普通です。

転炉とは溶けた鉄の炭素量を調節するための大きななべです。高炉から出てくる鉄は酸素は取り去っていますが逆に炭素が多い状態になっています。そこで再度酸素を吹き込んで炭素を燃焼させて1酸化炭素として取り出し、炭素量を10%程度にします。
高炉から出た鉄を銑鉄(いもの)、転炉で処理した鉄を鋼といいます。

ご質問の「高炉に」というのは「転炉に」の間違いではないかと思います。

「直接還元製鉄」といって、スクラップ、鉄鉱石、炭素、酸素をミックスしていきなり鋼を作る処理法は現在研究開発中です。高炉と違い少量生産しか可能でないため実用になっていませんが実現できれば省エネルギーになります。

高炉や転炉で出た一酸化炭素は燃焼させて火力発電を行い製鉄所の電気をまかなっています。製鉄所で使う電気は大きな製鉄所になると四国全県分くらいを消費しますのでガスの回収、発電は有効なシステムです。結果的に二酸化炭素を大量に出しますが、単に石炭を用いて火力発電した結果出るものとは意味合いが違います。
電炉では直接的にCO2を出しませんし使用する電力も少ないですが、どこかで作った電気を使って作るわけなので製鉄所以外ではCO2を出します。(原子力発電なら少ないですが)

転炉にスクラップを入れればリサイクルができるという意味で環境によいことになります。ただし出来上がる鉄の品質は一般的に低下します。


鉄の製造法の得失比較は以前回答しましたのでそちらを参考にされてください。なお、新日鉄、JFEスチールなどのHPも参考にしてみてください。小学生程度にもわかるように書かれたページがあります。

http://www0.nsc.co.jp/story/
http://www.nsc.co.jp/saiyou/trip/trip.html
鉄の博物館
http://www.jfe-steel.co.jp/museum/index.html

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1151381
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製鉄会社のサイトを参照されるとよいと思いますが、鉄鋼の生産法は日本では二種類あり、最も一般的なのが高炉-転炉法です。

これは、高炉(文字通り凄く高い。製鉄工場のシンボルタワー的存在)で鉄鉱石をコークス(石炭をを加工し熱効率を高めたもの)で還元・溶解してまず銑鉄というものを作り、次に転炉(文字通り軸があって回転する)で酸素を吹き込み成分調整して粗鋼を作ります。その粗鋼を圧延して鉄鋼製品を作ります。鉄鉱石を還元する段階でエネルギー消費が大きいのでCO2の発生も多く、ここで地球温暖化の影響が大きいということです。一方、電気炉法は、鉄スクラップを電気炉の中で電力を用いて溶かして粗鋼を作り、圧延して鉄鋼製品を作ります。原料として、既に還元された鉄スクラップを用いるため、エネルギー消費、CO2発生ともに高炉-転炉法よりも少ないということです。しかし、品質が劣るため、主に建築用の鋼材に用いられているそうです。高炉に還元鉄を入れると消費エネルギーが小さくて済むのでCO2発生量を抑えられるということだと思います。

参考URL:http://www.gispri.or.jp/kankyo/kondankai/22.html
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Q鉄鋼の作り方と品質について

鉄鋼業について詳しい方に質問です。

ネット検索でいろいろ勉強したところ、鉄鋼の生産方法には
大きく分けて「高炉」方式と「電炉」方式があるそうです。
前者は鉱物等を素材にして成分調整して用途にあった鉄鋼を
生産し、後者はスクラップ等を素材にして鉄鋼をリサイクル
するものと学びました。これら両者の方法でそれぞれ製品化
された商品には品質の差、すなわち値段の差というものが
あるのでしょうか?

現在鉄鋼需要がひっ迫しているとの報道をよく耳にする一方で
スクラップ価格が大幅に下落しているそうです。もし上記の
2つの方法で作られた「同じ形、同じ重さ」の商品があった
として、「品質も同じ、販売価格も同じ」となれば、片や
鉱物資源の値上がりでコストが高くなる生産方法と、他方で
材料安スクラップからの生産方法を比べると断然後者が有利で
しょう。

実際のところはどうなのでしょうか?

Aベストアンサー

高炉で作る鋼材は、
鉄鉱石(酸化鉄の結晶=鉄を食べていた昆虫の死骸の化石)を石炭(植物の化石)で還元し純粋な鉄の液体(銑鉄)を作った後、用途に応じて微量元素や炭素量を調整してはがねを作ります。
さらに最終工程の圧延を行うと鋼が鍛えられ強度が高まります(日本刀をハンマーで叩いたり水で急冷したりという作業を工業的に行います)

電炉はスクラップを原料にして鋼材を作ります。
スクラップは鉄骨、自動車車体、空き缶、鉄筋コンクリートから取り外した鉄筋などが主原料ですが、それぞれ成分が異なります。
さらに空き缶に混入するアルミ缶、自動車車体にある銅などは鋼材の強度を著しく低下させます。

鋼材の性能を表す指標としては
・軽いのに強度が高い(単位重量あたりの強度)
  *SS400などJIS規格がある
などのほかにもいろいろあります。
たとえば自動車のボディーであれば
・溶接しやすい
・さびにくい(ステンレスなどの特殊鋼)
・衝突して変形すると強度が高まる
・プレス成形しても割れない、深い絞り加工ができる
・塗装しやすい(焼付け塗装のために加熱しても強度が変わらない)
・めっきしやすい
・薄く延ばしても穴が開かない
・冬の凍結路に撒く塩で穴が開かない

などが要求されます。
一方缶詰用の鉄板は
・酸・アルカリに強い
・プレス成形しても割れない(ビール缶)

発電所のボイラや化学プラントの反応器に使う鋼材では
・高温でも強度が下がらない
・酸・アルカリに強い
・溶接しやすい

などが必要です。これらを微量成分の調整や鉄を圧延するときの温度や温度の下げ方、圧延ロールで加える加工の力などを精密に制御して作り出しています。
これらのノウハウは各社最高機密なのでたとえ工場を作るメーカーが中国にそっくりコピーの製鉄所を作っても同じ製品を作ることができません。(トヨタなど自動車メーカーは同じ会社であっても工場単位で買う・買わないを決めるほど厳格です)



自動車用や冷蔵庫などの鉄板はきわめて軽く薄いのに高強度ですが現在の技術では電炉から作った鉄からはこの用途向けの製品が作れません。
電炉の主用途はグレードの低い(重くてもかまわないもしくは強度が低くてもよい)鉄骨、鉄筋、建材、家庭用品などにしか使えません。これはスクラップをどんなに厳格に選別しても素性がわからないことと、混入した微量元素を除去するのには膨大なコストがかかるためです。


現在鋼材の価格が高騰していますが、この理由のひとつは家電製品、自動車の需要が増えているのに作れる製鉄所がアジアでは日本だけのためです。もうひとつは鉄を作る原料の奪い合いです。中国の建設ブームなどで鉄骨などが大量に消費され、それをスクラップではまかないきれないため鉄鉱石や石炭を使った高炉製鉄による高級な鉄を鉄骨にしていることが原因です。


国内のスクラップ価格は自動車リサイクル、容器リサイクルなどで回収ルートが明確になりつつある一方で、輸出が難しいこと、公共事業の抑制と景気低迷によって国内の建設需要が伸び悩んでいることに原因があります。

台湾では原子力施設のスクラップがマンションの鉄筋になる事件があり、各国はスクラップの輸入に神経質になっています。


鋼材の価格は日経新聞に掲載されています(曜日限定されます)
鋼材価格は
・工場などの固定資産
・労働者、技術者などの人件費
・開発費
・原材料(鉱石、副原料、電気、水、修理費)

などからコストが決まります。
電炉の工場は高炉に比べてコンパクトで10分の1程度で作れるといわれています。また建設鋼材に用途を限定すれば開発費もさほどかからず人件費も少なくてすみます。

スクラップが原料といっても溶解するために加熱するために世界一高い電気代を払うので燃料費という点では安くはありません。

おもに設備費の差が値段に表れていると言ってよいでしょう。

資源リサイクルと化石燃料消費の抑制という点からはスクラップの有効活用は急務です。アメリカなど応急かしたビル・高速道路の建て替えなどで今後は大量にスクラップが発生します。これらを原料にした高級鋼材の製造法の開発が望まれています。電炉メーカーもこういった技術開発を進めていて、物置や屋根材など従来高炉法で作っていた鋼材も作れるようになっています。
電炉が安かろう、悪かろうというのではなく、「適材適所」というのが今後のあり方だと思います。

鉄鋼がわかる本

http://www0.nsc.co.jp/CGI/top/top.cgi?mode=jpn&key=newspick&seq=501


東京製鐵(電炉大手)
http://www.tokyosteel.co.jp/process/prflow.html

新日鉄
http://www0.nsc.co.jp/monozukuri/index.html

JFEスチール

参考URL:http://www.jfe-steel.co.jp/museum/index.html

高炉で作る鋼材は、
鉄鉱石(酸化鉄の結晶=鉄を食べていた昆虫の死骸の化石)を石炭(植物の化石)で還元し純粋な鉄の液体(銑鉄)を作った後、用途に応じて微量元素や炭素量を調整してはがねを作ります。
さらに最終工程の圧延を行うと鋼が鍛えられ強度が高まります(日本刀をハンマーで叩いたり水で急冷したりという作業を工業的に行います)

電炉はスクラップを原料にして鋼材を作ります。
スクラップは鉄骨、自動車車体、空き缶、鉄筋コンクリートから取り外した鉄筋などが主原料ですが、それぞれ成分...続きを読む


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