日本古来の技術「たたら製鉄」から、 最先端の製鉄法を開発しました。

現代によみがえる“たたら”の技術

東京藝術大学教授 東京工業大学名誉教授

永田 和宏 氏

ながた かずひろ

1946年岐阜県生まれ。69年東京工業大学工学部金属工学科卒業、75年同大学院理工学研究科博士課程修了、工学博士。ベネズエラ国立科学研究所主任研究員を経て、92年より東京工業大学教授。この間、マサチューセッツ工科大学（MIT）客員助教授も務める。2009年より現職。専門分野は、鉄冶金学、熱力学、非平衡熱力学、高温物理化学。日本鉄鋼協会俵論文賞、日本金属学会功績賞・論文賞、日本鉄鋼協会学術功績賞など受賞多数。

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永田　さらに、しなやかで伸びが良く、可塑性（一度変形させると元に戻らない性質）にも優れています。1800度くらいで、お餅のように柔らかくなり、簡単に板にすることができ、また、折り曲げたり、容易にくっつけることも可能です。現代の鉄では、もっと温度を上げないとくっつきませんし、堅くて、叩いても全くへこみもしないんですよ。

「塊」から「粉」へ発想を転換

──先生は「たたら製鉄」を活用した新しい製鉄技法を研究されているそうですが、どういったものなのですか？

永田　高炉法の場合、銑鉄をつくるまでに約8時間かかるのですが、これを短縮できないかと考えていたときに、「たたら製鉄」のように砂鉄を使ったらどうかと思い付いたんです。

「日刀保たたら」は、操業が途絶えていた靖国たたらの跡地（島根県仁多郡横田町）で復元されたもの。地下は大規模構造となっている。炉の下部から空気を吹き込み、同時に木炭と砂鉄を交互に装入し、3昼夜1操業で銑鉄と鋼を生産する。炉は1操業ごとに取り壊され、つくり直される

──それはどういうことですか？

永田　粉末状であれば、塊に比べて体積当たりの表面積が大きくなるため、熱や一酸化炭素を吸収しやすく、還元反応が速いのです。すると、銑鉄ができるまでの時間も短くなり、高炉法よりも数倍の速さでつくることが可能です。この方法だと、高さ1.2ｍの小さな炉でも銑鉄をつくることができます。

──大量生産するために、高炉を大型化しなくてもいいわけですね。

永田　はい。ただ、熱をどう供給するかという課題がありました。高炉では高温ガスで熱を与えていますが、砂鉄を入れた場合、下から吹き入れた高温ガスで粉が吹き飛んでしまい、また目詰まりを起こします。
そんなとき、教え子から、焼き物を高温で焼き上げるのに、熱源としてマイクロ波を使っているという話を聞き、ひらめいたのです。

──マイクロ波とは、電子レンジなどの電磁波ですよね。

永田　そうです。マイクロ波を使えば、製鉄に関連する物質である酸化鉄や炭素だけを効率良く加熱することができるんです。しかも、高炉より200度も低温でできる上、塊だと表面から数十ミクロンの深さまでしか届かないマイクロ波が、粉鉄鉱石を使うことで、奥深くまで浸透することも分かったのです。

──熱効率が良く、反応のスピードも速い。すばらしい発見ですね。

レンガを使って現代風にアレンジしたたたらの炉。鉄をつくっている様子＜写真提供：永田和宏氏＞

永田　マイクロ波のパワーや原料の量にもよりますが、これまでの研究では、最短で5分で銑鉄をつくることができました。しかもマイクロ波でつくった銑鉄は、高炉でできた銑鉄よりも高純度だったのです。

 

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