PowerPoint プレゼンテーション

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原則

原則

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原則

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熱 　

鉧 　

感

目次

目次

1

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_Team

_Team

熱鉧感

熱鉧感

2

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．リハーサル　

．リハーサル　

～温度の検討～～温度の検討～

3

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．本操業　

．本操業　

～スラグの検討～～スラグの検討～

4

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．たたら成果

．たたら成果

5

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．総括

．総括

Team 熱鉧感とは？

Team

Team

熱鉧感とは？

熱鉧感とは？

Team 熱鉧感 ＝「熱く鉧を感じたい！」

リーダー 川内　大輔 新日本製鐵㈱ 操業リーダー 今藤　大輔 黒崎播磨㈱ 操業班 堀江　慎一郎 九州工業大学 大谷　雅人 九州工業大学 大野　理子 法政大学 黒土　裕之 新日本製鐵㈱ 西村　信也 新日本製鐵㈱ 築炉リーダー 井手　悟 新日本製鐵㈱ 築炉班 伊澤　宏一 山九㈱ 小出　智 日鐵運輸㈱ 藤井　健太朗 九州工業大学 寺島　光 新日本製鐵㈱ 資材リーダー 北條　哲也 新日本製鐵㈱ 木下　修一 黒崎播磨㈱ 清水　隆之 新日本製鐵㈱ 資材班 班長 班 班長 班 班長 協力会社：4名 大学生　 ：4名 新日鐵　 ：7名 計：15名

Team 熱鉧感　コンセプト

Team

Team

熱鉧感　コンセプト

熱鉧感　コンセプト

◆今年の全体目標 　　 　　原点に立ちかえり原理原則に則った、たたらを学ぶ！ 　　たたら理論と心を掴み、安定操業と均一な鉄を目指す。

◆Team 熱鉧感の目標

　 先人たちが試行錯誤の上、築き上げてきた

原理原則

に 　　我々の創意工夫や発想を取り入れる。(原理の活用) 操業をより可視化、定量化し、ものつくりを成功させる！

Team 熱鉧感　操業目標

Team

Team

熱鉧感　操業目標

熱鉧感　操業目標

製品化 鉧でこそできる製品を造りたい！ 日本刀に決定！ 日本刀（脇差）：鉧12kg/本 品質の高い玉鋼を選別 鉧 鉧3636kgkg　（　（砂鉄砂鉄120120kgkg投入投入）） 操業目標

刀匠：

宇戸五郎國之

原料検討　（砂鉄・炭の選定）

原料検討　（砂鉄

原料検討　（砂鉄

・炭

・炭

の選定）

の選定）

・刀を造る際に悪影響を及ぼす成分が少ないもの 　　　（P：冷間脆性、S：熱間脆性） ・目標歩留達成のためFeの多いもの

砂鉄の選定条件

・燃焼性が高い（砂鉄の還元が早まる） ・燃え残りが少ない（不純物混入を避ける） ・持続性が高い（砂鉄還元時間の増加） ・_{P量が少ない（ケラへの混入を避ける）}

炭の選定条件

篭もり期：ニュージーランド産タハロア砂鉄

篭もり期以降：島根県産鍛冶大砂鉄

を使用

岩手県産松炭を使用

炉の設計

炉の設計

炉の設計

_{東田初の長方形炉} 一段目羽口 　　炉底昇温用⇒角度10度 　　　　高さ58mm（炉底より） 二段目羽口 　　本操業用⇒角度25度　　 　　　　高さ170mm（炉底より）

二段羽口

（操業中に切替え） 羽口 配置 二段 羽口 ②Ｕ字型の内壁で 　　　鉧の成長スペース確保

内壁

①内壁は非侵食式

操業結果

操業結果

操業結果

○砂鉄・副原料：_{176kg　(計画：153kg)} ○木炭：_{260kg　(計画：292kg)} 　　

得られた製品：

26kg

　

(

歩留：

20%)

本操業　

_(2007/11/30

～

_12/2)

◆操業特記：高融点スラグの発生による操業停止危機

リハーサル　

_(2007/11/23

～

₂₅₎

○砂鉄・副原料：72.5kg　(計画：155kg) ○木炭：126.5kg　(計画：300kg) 　　

得られた製品：

0kg

　

(

歩留：

0%)

　

◆操業特記：操業温度の低下による不完全精錬

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原理

原則

原則

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_Team

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熱鉧感

熱鉧感

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．リハーサル　

．リハーサル　

～温度の検討～～温度の検討～

3

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．本操業　

．本操業　

～スラグの検討～～スラグの検討～

4

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．たたら成果

．たたら成果

5

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．総括

．総括

目次

目次

操業温度の検討

操業温度の検討

操業温度の検討

日刀保の

木原村下

の目利き により評価 日刀保の

木原村下

の目利き により評価 玉鋼_{1級品の鉧の炭素含有量}

0.8 ～1.2 %

• Fe-C系状態図より鉧成

長部（炉心）温度を決定

• 鍛造時、

脱炭は可能

だが

吸炭は非常に困難

炭素濃度が低くなりすぎ ないように注意して設定 固液共存領域 γFe + L 1147℃ 4.32% 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 炭素濃度 〔 wt% 〕 1400 1600 1000 1200 800 温度 〔 ℃ 〕

目標の鉧を得るために

1300℃

付近を狙う

（1280℃～1350℃で鉧を成長させる） 刀を造り易い鉧の炭素含有量

1.0 ～1.5 %

送風量計算

送風量計算

送風量計算

必要送風量（Nm₃/h）　　

操業時間から計算

=木炭量（kg/h）×モル換算（kmol/kg）×体積換算×大気/O₂ 　　≒ 60.0 Nm3_/h ※固定炭素量90%

※投入木炭と吹込みO₂は全て反応し、CとO₂の反応で全量COを生成すると仮定 　　　　　　　（ＣＯ→ＣＯ₂は酸化鉄の還元に使われる） ※操業時間=10時間と仮定　　　 必要送風量（Nm₃/h）　　

荷下から計算　

=燃焼木炭量（kg/10分）×モル換算（kmol/kg）×体積換算×大気/O₂ 　　≒ 88.8 Nm3_/h ※荷下速度=13cm/10minとする (過去の実績より) この範囲内で 想定する。

リハーサルの温度推移

リハーサルの温度推移

リハーサルの温度推移

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 1: 00: 13 1: 35: 43 2: 11: 13 2: 46: 43 3: 22: 13 3: 57: 43 4: 33: 13 5: 08: 41 5: 44: 11 6: 19: 41 6: 55: 11 7: 30: 41 8: 06: 11 9: 15: 52 9: 51: 22 10: 26: 52 11: 02: 22 11: 37: 52 時刻 温度　[℃] ２段目羽口（南）_炉心 ２段目羽口（北） 炉底 炉心温度：

1300℃付近

に調整

羽口切替

計画通りの操業 しかし、炉解体しても、そこ にケラは無かった・・・

リハーサルの温度比較

リハーサルの温度比較

リハーサルの温度比較

① ② ③ ④ ’05　けらんちゅ 1000～1100℃ 900～ 1050℃ 1100～1250℃ 1050～ 1200℃ 炉心： 溶損 炉心： 1300℃ 11 10 羽口 9 8 ①’ ②’ 6 ③’ 5段目 ’07　熱ケラ感 リハーサル時の実績温度は2年前のけらんちゅ 実績より100～200℃低いことが判明

リハーサル総括

リハーサル総括

リハーサル総括

◆リハーサル中に以下の異常があった 　　・荷下速度が13cm/30min　(目標：13cm/10min) 　　・終始、青色の炎だった　(山吹色の炎が出るはず) ◆操業中に、熱電対の温度と設計風量のどちらを優先するか？ 　　→熱電対の温度を優先し、風量を下げた 　　　　・異常風量(29Nm3/hr)での操業という認識の欠如 　　　　・操業中も風量の検討があったが、温度優先を続行　 結論：風量不足による低温操業で、鉧が成長できなかった     →本操業には、明確な指標が必要 本操業ではより風量を上げて操業を行い、風量設定は、

荷下速度

13cm/10min

を目安に行う

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原理

原理

原則

原則

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_Team

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熱鉧感

熱鉧感

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．リハーサル　

．リハーサル　

～温度の検討～～温度の検討～

3

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．本操業　

．本操業　

～スラグの検討～～スラグの検討～

4

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．たたら成果

．たたら成果

5

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．総括

．総括

目次

目次

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0: 00: 26 0: 37: 26 1: 14: 26 1: 51: 26 2: 28: 26 3: 06: 56 3: 43: 56 4: 20: 56 4: 57: 56 5: 34: 56 6: 11: 56 6: 48: 56 7: 25: 54 8: 02: 54 8: 39: 54 9: 14: 50 9: 51: 50 10: 28: 50 11: 05: 50 11: 42: 50 12: 19: 50 時刻 温度[ ℃ ] ２段目羽口（南・貫通） 炉心 ２段目羽口（北・貫通） 炉底

羽口切替

操業中期 高融点スラグ発生 操業後期 炉内温度が回復

風量最大

操業前期 炉心の熱電対溶損

本操業の温度推移

本操業の温度推移

本操業の温度推移

荷下速度13cm/10min

を参考に送風量を決定

荷下速度

荷下速度

荷下速度

0 5 10 15 20 800 1000 1200 1400 1600 炉内温度(2段目羽口北) [℃] 荷 下 速 度 [ cm /10m in] 本操業前期 (76.8Nm3/hr) リハーサル (29Nm3/hr) 参考荷下 13cm/10min 荷下：風量増加による反応酸素量が増加 　　　　松炭の燃焼が進み、荷下速度が上昇

炎の色

炎の色

炎の色

リハーサル

　　

青色の炎

本操業

　　

山吹色の炎

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0: 00: 26 0: 37: 26 1: 14: 26 1: 51: 26 2: 28: 26 3: 06: 56 3: 43: 56 4: 20: 56 4: 57: 56 5: 34: 56 6: 11: 56 6: 48: 56 7: 25: 54 8: 02: 54 8: 39: 54 9: 14: 50 9: 51: 50 10: 28: 50 11: 05: 50 11: 42: 50 12: 19: 50 時刻 温度[ ℃ ] ２段目羽口（南・貫通） 炉心 ２段目羽口（北・貫通） 炉底

羽口切替

操業中期 高融点スラグ発生 操業前期 炉心の熱電対溶損 操業後期 炉内温度が回復

風量最大

本操業の温度推移

本操業の温度推移

本操業の温度推移

荷下速度13cm/10min

を参考に送風量を決定

操業停止の危機

操業停止の危機

操業停止の危機

4:00過ぎ、炉内のスラグが急に固まりだす 羽口詰りが頻発し、炉内温度が低下していく・・・

決死の復旧作業

：繰り返される羽口清掃とノロ出し・・・

炉内で固まり続けるスラグから、        

3.5h以上の長きにわたり、全員で炉を守り続けた

夜明けと共に

夜明けと共に

夜明けと共に

我々がハンマーでこじ開けていた穴を

細い掻き棒

でいとも容易く切り開く

その後も木原村下のご指導の下、

順調に操業が継続

していく

羽口の詰りも解消し、　　　

ノロが自然と流れるまでに

日刀保たたら

木原村下

操業が回復

した！

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0: 00: 26 0: 37: 26 1: 14: 26 1: 51: 26 2: 28: 26 3: 06: 56 3: 43: 56 4: 20: 56 4: 57: 56 5: 34: 56 6: 11: 56 6: 48: 56 7: 25: 54 8: 02: 54 8: 39: 54 9: 14: 50 9: 51: 50 10: 28: 50 11: 05: 50 11: 42: 50 12: 19: 50 時刻 温度[ ℃ ] ２段目羽口（南・貫通） 炉心 ２段目羽口（北・貫通） 炉底

羽口切替

操業中期 高融点スラグ発生 操業前期 炉心の熱電対溶損 操業後期 炉内温度が回復

風量最大

本操業の温度推移

本操業の温度推移

本操業の温度推移

荷下速度13cm/10min

を参考に送風量を決定

スラグ設計

スラグ

スラグ

設計

設計

• スラグの融点が操業温度以下の領域 • 鉧押し法ではスラグ中のFeO濃度は50～60% • ノロ出しし易い低粘性のスラグを設計 過去の東田たたらでは・・・ SiO2 CaO _FeO SiO2 CaO FeO CaO ［%］ S iO 2 ［%_］ FeO［%］ ｹｾﾗｹﾗ 鉧人 ﾄﾘｹﾗﾄﾌﾟｽ Tm < 1200℃ 50% 60% < 0.7 熱鉧感 _熱鉧感

熱鉧感は・・・

FeO : SiO2 : CaO = 60 : 33 : 7

• スラグの融点が1150℃以下になるよう設計 • 古来たたらにおけるノロは低塩基度 • スラグの融点が1150℃以下になるよう設計 • 古来たたらにおけるノロは低塩基度 粘性 CaO ［%］ S iO 2 ［%_］ FeO［%］ 温度

操業前期・後期共に 　設計値と実績値が 　　近い値となる 操業前期・後期共に 　設計値と実績値が 　　近い値となる 図．三元状態図（設計値、実績値）

リハーサル

表．スラグ成分（設計値、実績値）

スラグ分析結果

スラグ分析結果

スラグ分析結果

FeO SiO2 CaO

前期設計値(mass%) 65.6 29.2 5.2 前期実績値(mass%) 61.2 32.0 6.8 後期設計値(mass%) 59.5 33.5 7.0 後期実績値(mass%) 62.2 31.0 6.8 高融点のスラグが発生 　・羽口閉塞の原因となる 高融点のスラグが発生 　・羽口閉塞の原因となる

本操業　　　

FeO SiO2 CaO

前期設計値(mass%) 66.4 28.3 5.3 前期実績値(mass%) 39.3 51.4 9.3 後期設計値(mass%) 後期実績値(mass%) 前期 設計値 後期 設計値 前期実績値 後期実績値 当初の設計に近い低融点の スラグ組成まで修正！ 当初の設計に近い低融点の スラグ組成まで修正！

FeO SiO2 CaO

前期設計値(mass%) 66.4 28.3 5.3 前期実績値(mass%) 39.3 51.4 9.3 後期設計値(mass%) 60.4 32.8 6.8 後期実績値(mass%) 53.4 34.9 11.6 ホド穴(風の通り道)を開ける ことにより、酸化反応が進み、 スラグ中のFeOが増加 ホド穴(風の通り道)を開ける ことにより、酸化反応が進み、 スラグ中のFeOが増加

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原理

原理

原則

原則

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熱 　

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目次

目次

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_Team

_Team

熱鉧感

熱鉧感

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．リハーサル　

．リハーサル　

～温度の検討～～温度の検討～

3

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．本操業　

．本操業　

～スラグの検討～～スラグの検討～

4

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．たたら成果

．たたら成果

5

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．総括

．総括

Team 熱鉧感　改善実績

Team

Team

熱鉧感　改善実績

熱鉧感　改善実績

①

②

③

_{①羽口スタンド (築炉時間短縮)} 　　同時に8本の羽口を取付 ②炭仕分けネット (炭選定時間短縮) 　　粉炭の除去と松炭の大きさを選別 ③砂鉄投入器具 (投入再現性向上) 　　常に同一ライン上に砂鉄を投入

本操業結果

本操業結果

本操業結果

26kgの鉧を得ることができた 歩留20%！ 26kgの鉧を得ることができた 歩留20%！ ・鉧は炉底で板状に生成 ・2層構造 　　→ 頂部・中部（銀の光沢有） 底部（青い部分） 鉧の分析結果 C (%) Si (%) S (%) P (%) 頂部 1.34 0.11 <0.001 0.06 中部 1.55 0.06 <0.001 0.04 底部 2.38 0.05 0.02 0.13 大部分の塊について、目標である「刀をつくりやすいC濃度（1.0～1.5%）」を満足 またSが少なく、その他の成分も過去に東田で得られた実績とほぼ同等であった 大部分の塊について、目標である「刀をつくりやすいC濃度（1.0～1.5%）」を満足 またSが少なく、その他の成分も過去に東田で得られた実績とほぼ同等であった

等級鑑定

等級鑑定

等級鑑定

島根県

安来製作所

鳥上木炭銑工場

木原村下に

「外観と断面の目視」で

玉鋼等級

の鑑定

3層に分かれており、均質な 玉鋼ではなかったものの、 目標とする鉧を作成すること に成功した 頂部 卸鉄 玉鋼2級-A (玉鋼1級-中小粒も混在) 底部 鉧銑 中部 底部 中部 頂部 玉鋼１級-A・B 炭素含有量：約1.2% 破面が均質 玉鋼１級-中小粒 玉鋼１級と同品質 大きさが10～40mm程度 玉鋼２級-A 炭素含有量：約0.8～1.5% 破面がやや均質 玉鋼２級-B 炭素含有量：約0.2～1.0% 破面が粗野 玉鋼２級-中小粒 玉鋼２級と同品質 大きさが20mm以下 鉧銑（けらずく） 炭素含有量：1.6%以上 溶解が進行 卸鉄（おろしがね）用 鉄、鋼、銑、ノロ、木炭等 が混在

日本刀の製作工程

日本刀の製作工程

日本刀の製作工程

水へし

積沸し

鍛錬

脇差【熱鉧感】

脇差【熱鉧感】

脇差【熱鉧感】

銘：熱鉧感 刃渡：36cm 刀匠：宇戸五郎國之 今後： 　　中子に刀匠名と銘を刻字 　　柄・鞘を作製 4月末完成予定

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原理

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原則

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目次

目次

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_Team

_Team

熱鉧感

熱鉧感

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．リハーサル　

．リハーサル　

～温度の検討～～温度の検討～

3

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．本操業　

．本操業　

～スラグの検討～～スラグの検討～

4

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．たたら成果

．たたら成果

5

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．総括

．総括

Team 熱鉧感　活動総括

Team

Team

熱鉧感　活動総括

熱鉧感　活動総括

■成果 ・プロジェクト活動内において、完全無災害を達成！ 　保護具着用の徹底・安全作業書の作製・指差呼称・砂鉄投入時の声だし ・本操業では、26kgの鉧を得た 　歩留：20％　(砂鉄投入量：131kg) 　等級：玉鋼2級－A　(日刀保：木原村下鑑定) ・得られた鉧を用いて、36cmの脇差を作製した 　銘：熱鉧感　(刀匠：宇戸五郎國之) ・積極的に自分たちのアイディアを取入れ、独自のたたらを展開した ■反省点 ・たたら操業を解明し、可視化、定量化するという目的は大きく未達 　　　・安定操業ができなかった 　　　　⇒木原村下「現実があって理論がある」 実践出来ず 　　　　　本来成功するために求めるべきものを見逃していた(炎の色、荷下、風量)

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原理

原理

原則

原則

体力，精神共にレベルアップ

体力，精神共にレベルアップ

　　忙しい業務の中で，厳しいたたら操業を無事終えることができた 　　忙しい業務の中で，厳しいたたら操業を無事終えることができた 　　　 　　　

色々な人との出会い

色々な人との出会い

　　　　　普段の環境では接する機会の無い人達と出会い、たたらの場を共有できた 　　　　　普段の環境では接する機会の無い人達と出会い、たたらの場を共有できた 　 　

プロジェクトの管理・運営の経験

プロジェクトの管理・運営の経験

　　　役割分担，他との連携，進捗確認など今後の仕事に活かせる能力が向上した 　　　役割分担，他との連携，進捗確認など今後の仕事に活かせる能力が向上した 　　　 　　　

固い団結力

固い団結力

　　　　非常時ほど団結力が試され，またそれが高まったことを経験できた 　　　　非常時ほど団結力が試され，またそれが高まったことを経験できた

達成感と未練

達成感と未練

　　やり遂げたという大きな達成感と、より上手く操業できたという小さな未練 　　やり遂げたという大きな達成感と、より上手く操業できたという小さな未練

たたらで得たもの

たたらで得たもの

たたらで得たもの

たたらで得たもの

たたらで得たもの

Team 熱鉧感

Team

Team

熱鉧感

熱鉧感

ご清聴、ありがとうございました