伝統的溶解技法である甑炉操業法の科学的解明に関する研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25350393
• Research Institution: Fukuoka University of Education
• Principal Investigator: 宮田 洋平 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (20325434)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永田 和宏 東京藝術大学, 大学院美術研究科, 教授 (70114882) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 羽口比 / 送風量および方法 / 送風効率 / ガスの排出 / 熱の排出抑制 / 装入物混成比および大きさ

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、鋳造作品製作に不可欠な金属溶解技術の中の、甑炉の操業メカニズムを科学的に分析し、その特性を解明することを目的としたものである。溶解実験を行い得られたデータをもとに実際に鋳鉄作品を製作し、鋳造に適した溶湯が得られたことを確認する。
平成25年度は甑炉の作成、燃料の選択、地金の調達を行い操業を行った。甑炉の設計は、溶湯最大量約70kg、全高1500㎜、羽口（送風口）前炉内径300㎜、羽口径50A傾斜角度30°とした。木炭は、坩の立て炭に馬目樫備長炭、中甑の床込め用に樫黒炭、上甑に装入する追い込め用に松炭を用いることとし、地金は砂鉄を木炭燃料で製錬した和銑を用いることとした。26年度には燃焼効率を高め高温化するために、実際に使用されていた太鼓腹の形状に近づけ、中甑内径の最大部を420㎜に拡大し羽口径を65Aに変え、傾斜角度を20°に変えた。また、還元状態での温度上昇を確認するために、間欠送風装置の開発及び実践を行った。26年度までに3回の操業及び地金を投入しない燃焼実験操業を2回行ったが炉底の温度上昇に至らなかった。改善策として坩底をかさ上げし羽口周辺部の過熱帯との距離を短くし熱伝導を効果的にする。かさ上げにより溶湯最大量30kgとなる。坩底側面に新たに2か所穴を開け計3か所としガスの排出を促す。燃焼時間を長くするため床込め用樫黒炭を樫備長炭に変えサイズを大きくすることで風の通りを良くした。また、上甑上部を耐火煉瓦で塞ぎ熱の排出を抑えた。この改善により27年度9月の操業で出銑口から1210度の溶湯を確認し、厚み4㎜と6mで280㎜四方の板を鋳造する鋳型に注湯し鋳造可能溶湯であることを確認した。3月の操業で鋳鉄作品鋳型に注湯を予定したが間欠送風装置の効果が出ず、炉底温度が上がらなかったため溶湯を得るに至らなかった。
論文及び学会発表に向けデータ解析及び分析を行っている。