JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）p. 1-7

カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み
Recent Development of Ironmaking Technology in JFE Steel toward
Carbon Neutrality
佐藤道貴

SATO Michitaka

JFE スチール

スチール研究所

主席研究員・博士（工学）深田喜代志

FUKADA Kiyoshi

JFE スチール

スチール研究所

製銑研究部長（理事）・博士（工学）長谷川伸二

HASEGAWA Shinji

JFE スチール

製銑技術部長（理事）

要旨
前回の製銑特集号（2008 年）以降，製銑分野を取り巻く事業環境は大きく変化した。すなわち，中国の台頭による石炭，鉄鉱石価格の高騰と劣質化への対応に加え，2015 年のパリ協定以降は，地球温暖化問題への対応が最も重要な課題と認識されるようになった。
本論ではまず，これらを背景として JFE スチールの高炉，焼結，コークス各分野で実施してきた主要な技術開発-安価・劣質な資源の使用技術や高炉還元材比の低減技術等-について概括する。次いで将来のカーボンニュート
ラルの実現を見据えて当社が取り組んでいる革新的技術開発（フェロコークスやカーボンリサイクル高炉）について展望する。

Abstract:
Since the last special issue on ironmaking（2008）, the business environment surrounding the ironmaking field has
dramatically changed. In other words, in addition to developing countermeasures to the soaring price of raw materials
due to rise of China and deteriorating a raw materials grade, a countermeasure to the global warming becomes themost urgent issue since the Paris Agreement in 2015.
Against this background, this paper first summarizes the major technological developments; using technology of
inexpensive and low grade resources and low RAR（reducing agent rate）technology at a blast furnace, that havebeen carried out in the fields of blast furnace, sintering, and coke-making of JFE Steel. Lastly, this paper will offer
future prospects on the innovative technologies such as ferro coke and carbon recycling blast furnace that JFE steel
is working on to realize the carbon neutrality in the future.

2）

1． はじめに

データサイエンス特集号 等を参照されたい。
1）

2． 製銑分野を取り巻く事業環境の変化

2008 年に JFE 技報の製銑特集号 が発刊されてから 13
年が経過した。この間，製銑分野を取り巻く事業環境は大きく変化した。この変化に対応した技術開発の特徴をいく

世界の粗鋼生産量，日本の粗鋼生産量の推移を図 1 に示

つかのキーワードで代表させると，①資源価格高騰・劣質す 。2000 年以降，日本の粗鋼生産量は 1 億トン/年弱に留化への対応，②地球温暖化・カーボンニュートラルへの対まっている一方で，BRICs 諸国の著しい経済発展があり，

3）

応，および③デジタル化・データサイエンス技術の活用と特に中国の粗鋼生産量は，2020 年に初めて 10 億トン/年のいう 3 つに集約されるのではないだろうか。

大台を超えた。このような鉄鋼需要の増大により，2000 年

本特集号においてはまず，製銑分野をめぐる過去約 10 年

以降，鉄鉱石，石炭価格は高騰し，現在も高止まりが続い

間の環境変化を総括する。次いで，JFE スチールの製銑分ている（図 2） 。また，品質の劣化も徐々に進展してお野で，上記キーワード（技術体系）に対応して開発されてり，劣質な資源を使いこなす技術開発が強く求められるようきた様々な技術開発を紹介する。紙面の都合で①，②に関になっている。

4, 5）する技術を中心に述べるが，これらの技術開発内容の詳細

図 3 には全国平均高炉還元材比（以下，RAR: Reducingについては本 特 集号に掲載の各 論 文を，③に関しては，

Agent Rate）およびその内訳の推移を示す 。1980 年以降，高6）

炉操業は高価なコークスを比較的安価な微粉炭に置換する
高微粉炭吹き込み（以下，高 PCR: Pulverized Coal Injection）

2021 年 10 月 4 日受付－1－
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カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

図 1 世界の粗鋼生産量
Fig. 1

図 3 我が国の還元材比推移

Trend of crude steel production in the world

Fig. 3

Trend of reducing agent rate in Japan

2021 年 2 月には"我が国の 2050 年カーボンニュートラルに関する日本鉄鋼業の基本方針"を公表し，日本鉄鋼業としても 2050 年のゼロカーボン・スチールの実現に向け果敢に8）挑戦していくことを表明した 。これらを受け，JFE ホール
ディングスは 2021 年 5 月に JFE グループ環境経営ビジョン
2050 を発表し，2050 年にカーボンニュートラルを実現する
9）という野心的なビジョンと道筋を示した 。
このような急激な経営環境の変化の中，当社の高炉，焼結，コークス各分野において，過去約 10 年の間に開発，あるいは実用化されてきた技術についてまず 3 章に概括する。
そしてカーボンニュートラル実現を見据えた当社の革新技

図 2 我が国の原料価格推移
Fig. 2術の開発については 4 章で展望する。

Trend of raw materials unit cost in Japan

3． 製銑各分野における技術開発の概要
操業を志向してきたが，2000 年代以降は鉄鋼業全体に対す

3.1

る CO2 削減への要請の高まりを受け，RAR を削減するため

高炉分野

表 1 は最近約 10 年間の高炉分野における研究，開発事例の技術開発へとシフトしつつある。しかし，図からも明らかなように，RAR は近年，500～520 kg/t で頭打ちとなっておをまとめたものである。

り，ほぼ技術的限界に達していると言わざるを得ない。よっ表 1 高炉分野の主要技術開発て，さらなる RAR 低減には従来の延長線上にないイノベー
Table 1

ションが必須な状況となっている。
2010 年代に入ると，地球温暖化防止に向けた対応は，国内外を問わず喫緊の課題と位置付けられた。2015 年には地
球気温の上昇を 2 ℃以下に抑えるパリ協定が締結され，こResearch and developments in blast furnace process

Process

Technology

Fundamentals

Solid flow, segregation and mixing behavior
analysis model with DEM

れ以降はカーボンニュートラルを実現することが世界的な潮流となった。我が国でも，政府による各種施策・計画がBurdencharging

矢継ぎ早に打ち出され，2020 年 10 月 26 日には，菅義偉総理（当時）による 2050 年カーボンニュートラル宣言が発表

Small coke mixed charging by segregation
control in bunker
Development of cohesive layer simulator

された。
（一社）日本鉄鋼連盟はこれに先立つ 2018 年 11 月

Tuyereinjectionに"ゼロカーボン・スチールへの挑戦"を公表し，3 つのエ
コ＋革新技術（COURSE50 やフェロコークス技術；4 章にHigh PC injection supported by sophisticatedmathematical simulation
PC and LNG co-injection

Measurement On-line coke fine measurement system

後述）に加え，水素還元製鉄や CCU（Carbon Capture andUtilization）を含む超革新製鉄の開発を 2100 年までに実現

Data science

7）

させるとしていたが ，上記国内外の急激な動きを受け，JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）High ratio coke mixed charging & FCG dynamic
control－2－

Blast furnace operation guidance system(Heat level in lower part, pig iron temperature,permeability)

カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

低 RAR 操業のための炉頂ガス利用率向上に向けて，当社の独自技術である並列 3 バンカー（3PB）型装入装置の多バッチ装入，同時切り出し機能を活用した塊コークス多量
混合装入技術が 2006 年に東日本製鉄所（千葉地区）第 6 高炉（以下，千葉 6 高炉。他の設備も同様に表記する）で実10）用化されていたが ，さらに FCG（Flow Control Gate）ダ11）

イナミック制御技術が開発され，RAR の低減に寄与した 。
一方，3PB や垂直バンカー等の形式によらず，小中塊コー
クスの適正使用による RAR 低減を目的に，バンカー内の偏12）

析挙動を精細に制御する分布制御方法も開発された 。また，炉上部での混合状態が融着帯部での還元や通気性にどのような影響を与えるかを実験的に解明することを目的に，
13）

融着層シミュレーターが新規に開発され ，炉下部現象の解明に貢献している。混合装入を対象とした数値解析技術

図 4 高炉内容積と PCR の推移

も大きく進展し，DEM 法（Discrete Element Method）を用

Fig. 4

いた個々の粒子の炉内装入・偏析挙動や粒子間の反応挙動

Trend of inner volume of blast furnace and PCR（ガス化や還元挙動）を同時にかつ精緻に解析する技術が開14）発されている 。

3.2

吹き込み技術に関しては，全高炉とも微粉炭多量吹き込

焼結分野

焼結原料は，輸送コストの削減の観点から南米鉱石からみが指向されており，当社は実操業において偏芯ダブルラ
1）ンスを高燃焼率ランスと位置付けてきた 。近年は LES と豪州鉱石にシフトすると同時に，豪州鉱石では良質のヘマ

15）

タイト鉱石の枯渇に伴う高結晶水鉱石の増加，さらには脈が提案されるなど，燃焼挙動の理解に資する数値解析技術

石成分（特に SiO2, Al2O3）の増加による原料品質の劣化がが大きく進展した。一方，東日本製鉄所では高水素含有吹進んだ。これら原料の変化は，焼結機の生産性低下や凝結

拡張 CPD モデルを基盤とした高度な微粉炭燃焼モデル

込み材である LNG と微粉炭の同時吹込み技術が開発され，
1）

材原単位の上昇を招くとともに，強度を低下させるといった

出銑比の増加や CO2 削減に効果を発揮してきた 。さらな問題を引き起こす。表 2 はこれら課題に対して過去約 10 年

る PCR 増加や CO2 削減を目的に LNG と微粉炭ランスの適の間に焼結分野において研究，開発された事例をまとめた

正配置条件や微粉炭/LNG 多重管ランスなどが提案され，ものである。

実験炉および数値シミュレーションによりその効果が検証さ16）れている 。
高炉の計測関連では，リアルタイム計測技術が進展した。
装入原料であるコークスの粉率をベルトコンベア上でカメラ

表 2 焼結分野の主要技術開発
Table 2

Research and developments in sintering process

Process

画像の輝度解析を行うことにより，オンラインで計測する技
17）

術が実用化され ，装入原料性状の把握に大いに役立って

Fundamentals

いる。また高炉の各種検出炭情報（Physical）から仮想的なサイバー（Cyber）空間上へとモデル化を行う CPS（Cyberphysical system）化が飛躍的に進展し，炉熱・溶銑温度や17）通気性をガイダンスするシステムが実装された 。今後はTechnology
Intra-particle water migration dynamics
Dephosphorization technique

Granulation
process

Limestone and coke breeze coating granulationNew
agglomerate

Carbon core pellet

さらに自動操業を実現させるためのツールとしての発展がAgitating, mixing and granulation model
Return fine agglomerate
Sintering with combined usage of coke breezeTMand gaseous fuel (Super-SINTER )期待される。

CarbonaceousTMbonding agent Super-SINTER with oxygen enrichment
reduction
Utilizing oxidation heat of magnetite ore

図 4 には高炉内容積の変遷，および高炉操業の代表諸元として PCR の推移を 2003 年の平均値に対する相対値で示

Biomass usage as bonding agent

3す。高炉内容積は概ね 40 000 m と一定であり，2010 年以

Sinter quality

降，設備を増強しながら徐々に PCR を増加させている。コ

RDI reduction
Two-stage combustion burner at ignition furnace

ロナ禍の影響で，2019～2020 年にかけ福山 4 高炉の一時的
Sinteringmachineなバンキングや倉敷 4 高炉の改修に向けた吹き止めを実施
したため，多少の変動はあるものの，過去 10 年の間に約 50％吹き込み量を増加してきた経緯が理解されよう。
－3－Pallet length extension (Keihin 2 sinteringmachine)Restart operation (Fukuyama 3 sinteringmachine)
JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）

カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

混合・造粒技術に関しては，2000 年代前半に石灰・コー

焼結プロセスの基盤技術強化に関し，造粒や混合現象に

クス外装法が開発され，生産性向上や被還元性（RI）改善

関わる理解が大きく深化した。造粒時の水分浸透挙動と鉄が実証されたため，2011 年までに当社 7 焼結機中，6 焼結

鉱石性状との関係評価 ，撹拌操作による微粉原料の混合・

24）

18）

機に展開してきた 。

造粒過程の解明25）など，今後進展する劣質化（高結晶水鉱

焼結鉱品質を抜本的に改善する新塊成鉱として，2 層ペ石増加，脈石成分増加，微粉化）を見据えた基礎研究が継レット製造技術が新たに開発された。この方法は炭材を核続実施されている。また将来想定される P（リン）の上昇に粒子として，微粉鉱石をペレタイジングにより被覆させて 2

対しては，脱リン技術の開発が国プロにおいてオールジャ層構造のグリーンペレットを得，これを焼結機で焼成するこ

パンで取り組まれている 。

26）とで，内部に炭材が残された塊成鉱を得るもので，RI が従なお，焼結生産量を抜本的に増大させる手段として，福19）

来焼結鉱よりも著しく高いことが確認されている 。

山 3 焼結機の再稼働（2019 年 12 月），京浜 1 焼結の機長延

®

焼結機への LNG 吹き込み（Super-SINTER ）は，少量の長（2020 年 3 月）が実施され，この結果，図 5 に示すとおLNG を焼結ベッド上部から吹き込むことで，高強度・高反り焼結面積が約 17 ％拡大している。また 2015 年に，倉敷 2

応性のカルシウムフェライト相の生成に適した 1 200～1 400 ℃

焼結点火炉で 2 段燃焼式高流速バーナーが開発，設置され，の温度域を拡大できる画期的な方法である。2009 年に京浜

約 30 ％の省エネを達成している 。大きな CO2 削減効果が

1 焼結機で世界で初めて実機化され，焼結鉱品質（強度 TI，期待できる技術として，全社展開中である。

27）

還元粉化指数 RDI）の改善と凝結材の削減が検証された。
比較的小規模の設備付与（LNG 吹き込みフード設置）で済

3.3

コークス分野むため，その後，当社の全 7 焼結機に実機展開された 。

20）

図 2 に示したとおり，2000 年以降，原料炭価格高騰を受さらに，LNG と酸素を同時に吹き込み，生産性を向上する

け，コークス製造における強粘結炭の削減，非微粘結炭な21）技術が千葉 4 焼結機で実機化された 。これらの技術開発

どの安価な劣質石炭配合率上昇が急務となった。また高炉の結果，当社の RDI は継続的に減少してきており（図 5），側からは PCR の上昇を具現化する技術としてコークス強度

高 PCR，低 RAR 操業に寄与している。

上昇への要求が高まった。さらに 2000 年代以降，1970 年代

一方，昨今の CO2 削減要請を鑑みると，焼結工程におけの高度成長期時代に建設したコークス炉が軒並み老朽化し，る炭材系の凝結材削減は大きな課題となっている。対策の生産性悪化が顕在化した。これらを背景に，コークス分野

一つとして，マグネタイト鉱石を原料として用い，その酸化では，老朽コークス炉の更新（パドアップ）を計画的に推熱を利用することで凝結材を低下させる技術が検討されて進するとともに ，安価劣質石炭使用とコークス強度向上

28）

22）

いる 。当社独自技術である磁気ブレーキ式装入装置と組を両立させる技術，ならびに老朽炉の診断・補修技術に取み合わせることで，装入時の偏析が制御できる。また，産り組んできた（表 3）。

学連携による共同研究の一環として，カーボンニュートラル

石炭の評価指数について新たな切り口からの提案があり，炭材であるバイオマスを利用するプロセスも実用化を目指し

高強度コークス製造に向けた配合指針として活用されてい23）て検討されている 。

る。浸透距離やセミコークス表面張力はその代表例であり，石炭同士の相互作用や相性といった性状評価の定量化を可
29, 30）能にしている。ラマン分光法による石炭表面性状測定
31）

技術も新しい評価技術と位置づけられる 。また，芳香族
32）

アミンを添加して石炭を直接改質する手法も提案され ，コークスの強度向上への貢献が期待される。コークス強度の数値解析手法としては DEM 法に基づく手法が開発され33）た 。本法は破壊挙動のみならず強度のばらつきを評価できる手法として注目される。
老朽コークス炉の操業技術に関しては，押し出し時の炉
壁変形

34）

やコークスケーキの押し出し性に関わる数値シ

ミュレーションモデル

35）が開発され，押し出し挙動に対する理解が深まった。同時に，炉壁損傷モニタリング技術や
36）

診断補修技術（LS 診断） との連携により老朽コークス炉の安定操業維持や寿命延長が図られている。最近はデータ
サイエンスを活用した押し出し力低減ガイダンスシステム
図 5 焼結面積と RDI の推移
Fig. 5や分散型適応制御モデル

業に大きく寄与している。

Trend of sintering bed surface area and RDI

JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）

38）

－4－

37）

などが開発・適用され，安定操カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

4． カーボンニュートラルを目指した
革新プロセスの開発

表 3 コークス分野の主要技術開発
Table 3

Research and developments in coke making process

Process

Technology

Fundamentals

Coal surface characterization by Raman
spectroscopyてフェロコークスと COURSE50 を取り上げ，開発状況を概Coke particle breakage model by DEM説する。また，当社が将来技術として独自に取り組んできた

Novel
Permeation distance as new index
measurement
method for coal Surface tension of coal and semi-coke

酸素高炉プロセスの特徴について述べ，その発展形である

本章では，国プロとして取り組んでいる革新プロセスとし酸素高炉型カーボンリサイクル高炉の概念について述べる。

Coal
pretreatment

Addition of aromatic amines

4.1

Coal blending

Advanced blending based on permeation
distance and surface tension of coal

フェロコークスは金属鉄を約 30 ％含むコークス主体の塊成物であり，金属鉄の触媒作用により CO2 との反応性を著

Deformation of damaged coke oven wall byCoke
DEM model
discharging
from coke ovens Coke cake discharging behavior based on
clearance model

しく高めた高炉用新原料である。高炉の熱保存帯温度を低下させることにより，原理的に高炉の還元材比を大きく低減
できると期待されている。2009～2012 年には新エネルギー・Life
Monitoring refractory wear
prolongation of
Hot repair technique of coke oven brick workcoke ovens

Data science

フェロコークス

産業技術総合開発機構（NEDO）助成事業として"資源対応力強化のための革新的製銑プロセス技術開発"を実施し，Operation guidance system to reduce pushingload of coke ovens

この中で JFE スチール東日本製鉄所（京浜地区）に 30 t/d

Decentralized adaptive control of coke ovenbatteriesの実証と大型高炉での還元材比低下効果（5 日間試験）を規模のフェロコークス製造設備を建設し，30 t/d の製造能力
39）

確認してきた 。
さらに 2017 年度からは 6 年間の予定で，"環境調和型プ
ロセス技術の開発（フェロコークス技術の開発）"として，NEDO の助成を受け，パイロットの 10 倍規模（300 t/d）となる中規模設備によるプロセス実証と高炉での長期使用時の効果確認を目的とする開発が実施されている。現在，中規模設備が JFE スチール西日本製鉄所（福山地区）に設置
され，2020 年 10 月より試験操業を開始している。本設備を用い製造技術を実証後，2023 年頃までに製銑工程のエネル
ギー消費量を約 10 ％削減する技術の確立を目指している
39）（シミュレーション含む） 。

4.2

COURSE50

COURSE50（CO2 Ultimate Reduction System for Cool Earth50）は，①高炉法における炭素系還元材であるコークスの一部を水素で代替すること，および②高炉から発生する

図 6 非微粘炭使用比率（全国平均）と DI の推移
Fig. 6

CO2 を分離・回収することにより，製鉄所からの CO2 排出

Trend of low grade coal ratio and drum index（DI）

量を 30 ％削減（①により 10 ％，②により 20 ％削減）する
ことを目標とする国プロである。本プロジェクトは NEDO

6）

図 6 には全国平均の非微粘炭使用比率 ，当社のコークス

100 ％助成事業として 2008 年度に開始され，要素技術開発

ドラム強度指数（DI（150/15））の推移を示す。前者は全国（フェーズⅠ STEP1），試験高炉を用いた水素還元と CO2 分

平均であるが，概ね当社も同調していると思われる。上述

離回収を統合した総合技術開発（フェーズⅠ STEP2）を経の研究開発により，2005 年以降は非微粘炭使用比率を徐々て，現在，実用化開発のフェーズⅡ STEP1 に入っている 。

に上げつつ，DI 向上を果たしてきた経緯が分かるであろう。

当社は，羽口先における微粉炭/水素系還元ガス（COG

この DI の向上は図 4 に示した PCR の上昇にも大きく貢献など）の燃焼挙動の把握やシャフト上部への予熱ガス吹き39）

込みによる焼結鉱の還元粉化抑制技術の開発，物理吸着法

しているものと思われる。

による CO2 分離技術の開発等を分担し，COURSE50 プロセ
ス構築に貢献している。今後，外部 H2（C-free）を利用す－5－

JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）

カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

環境は過去に例を見ない激変の最中にある。
そのような環境の中，JFE スチールは，今後も各分野の総合力結集により，劣質原料使用を前提とした焼結鉱やコー
クス品質の改善を図るとともに，高炉の RAR 削減を通して合理化と CO2 削減技術を追求していく。さらに将来の抜本的な CO2 削減に関しては，図 7 に示すとおり，フェロコー
クス技術や COURSE50，カーボンリサイクル高炉の着実な開発と実機化に挑戦し，カーボンニュートラル製鉄の実現に向け鋭意取り組んでいく所存である。
参考文献

図 7 カーボンニュートラル製鉄開発の道筋
Fig. 71）JFE 技報 No. 22, 2008 年 11 月号
2）JFE 技報 No. 45, 2020 年 2 月号
3）World Steel Statistical reports
https://www.worldsteel.org/steel-by-topic/statistics/steel-statistical-

Way to carbon neutral ironmaking technology

yearbook.html
4）世界のネタ帳：鉄鉱石価格の推移
http://ecodb.net/pcp/imf_usd_piorecr.html
5）新電力ネット：石炭価格の推移

7）

る Super COURSE50 へと移行する予定であり ，NEDO のグリーンイノベーション基金（GI 基金）を活用して開発を40）進める構想が示されている 。

4.3

https://pps-net.org/statistics/coal3
6）鉄鋼統計要覧，（一社）日本鉄鋼連盟，（1990-2020）.

酸素高炉型カーボンリサイクル高炉

7）日本鉄鋼連盟長期温暖化対策ビジョンの策定について
https://www.jisf.or.jp/news/topics/181119.html

熱風（酸素濃度 21～27 ％程度）の代わりに，冷酸素（室8）2050 年カーボンニュートラルに関する日本鉄鋼業の基本方針
h t t p s ://w w w. j i s f . o r. j p/b u s i n e s s/o n d a n k a/z e r o c a r b o n s t e e l/

温，酸素濃度 100 ％）を羽口から吹き込む酸素高炉法がdocuments/2050CN_20210215.pdf
9）JFE グループ 環境経営ビジョン 2050
https://www.jfe-holdings.co.jp/investor/zaimu/g-data/jfe/2020/2020environmental-management-vision210525-01.pdf
10）Watakabe, S.; Takeda, K.; Nishimura, H.; Goto, S.; Nishimura, N.;

1980 年～1990 年代にかけて種々提案された。N2-free である
ことから還元速度を本質的に速くできることが特徴である
が，反対にシャフト部を通過するガス量減少によってシャフト部の装入物の昇温が不良となるため，シャフト上部またはUchida, T.; Kiguchi, M. Development of High Ratio Coke Mixed

下部からのガス吹き込みが必須なプロセスである。2000 年
代以降は CO2 削減の観点からプロセスの見直しが図られ，当社の先進酸素高炉

41）などが提案された。先進酸素高炉はCharging Technique to the Blast Furnace. ISIJ Int.. 2006, vol. 46, no. 4,
p. 513-522.
11）Murao, A.; Kashihara, Y.; Watakabe, S.; Sato, M. Development of FCG
Dynamic Control Technique at Mixed Charging of Massive Coke into
Ore Layer. ISIJ Int.. 2011, vol. 51, no. 8. p. 1360-1367.
12）Murao, A.; Kashihara, Y.; Oyama, N.; Sato, M.; Watakabe, S.; Yamamoto,K.; Fukumoto, Y. Development of Control Techniques for Mixing Small

羽口から水素を多く含む還元材（LNG）を多量に吹き込むことを特徴としており，水素還元の増加により CO2 削減を狙ったものである。

Coke at Bell-less Top Blast Furnace. ISIJ Int.. 2015, vol. 55, no. 6, p. 1172
-1180.

この酸素高炉プロセスは炉頂ガス中に N2 を含まないこと

13）市川和平，柏原佑介，大山伸幸，廣澤寿幸，石井純，佐藤道貴，松野英寿．融着帯圧力損失推定モデルによる通気性に及ぼすコークス層厚の影響の評価．鉄と鋼．2016, vol. 102, no. 1, p. 1-8.

から CO2 分離，ならびに CCU との連携が容易である。分離
した CO2 を外部 H2（C-free）を用いて還元してメタンに変換した後（メタネーション反応；CO2＋4H2＝CH4＋2H2O），
高炉で循環使用する，いわゆるカーボンリサイクル高炉が当9）社から提案されている 。C-free と見なせるメタンの多量のリサイクルが可能なため，高炉からの CO2 発生量は従来の14）照井光輝，市川和平，柏原佑介．篩層モデルを用いた鉱石―コークス
混合層内の粒子偏析挙動の推定．鉄と鋼．2019, vol. 105, no. 9, p. 864870.
15）川島知之，村尾明紀，山本尚貴，安藤誠，岡田淳，渡邊裕章．LES と
拡張 CPD モデルを用いた高炉羽口部の微粉炭燃焼挙動の予測．鉄と鋼．2018, vol. 104, no. 12, p. 766-775.
16）村尾明紀，深田喜代志，松野英寿，佐藤道貴，赤尾津翔大，齋藤泰

高炉法に比し約 30 ％の削減が期待できる。本法も GI 基金を活用しての開発構想が示されており ，今後のカーボン洋，松下洋介，青木秀之．微粉炭の燃焼ガス化特性に及ぼす都市ガス
吹き込み位置の影響．鉄と鋼．2018, vol. 104, no. 5, 243-252.

ニュートラルの実現に貢献していくことが期待されている。

17）伊藤友彦，橋本佳也，島本拓幸．データサイエンスによる高炉操業ガ

40）

イダンス技術．JFE 技報．2020, no. 45, p. 19-25.
18）佐藤道貴，武田幹治，櫻井雅昭．CO2 削減を目指した製銑プロセスの進展．金属．2012, vol. 82, no. 11, p. 12.
19）岩瀬一洋，樋口隆英，山本哲也，村上太一．焼結機での複合焼成を目

5． おわりに指した炭材核ペレットの設計．鉄と鋼．2021, vol. 107, no. 6, p. 483-493.
20）山本哲也，岩見友司，大山伸幸，佐藤道貴．炭化水素系気体燃料を活用した鉄鉱石焼結プロセスの開発．ふぇらむ．2017, vol. 22, no. 6, p.
301-304.
21）岩見友司，山本哲也，樋口隆英，主代晃一，佐藤道貴，大山伸幸．粉前回の製銑特集号以降，中国ミルの著しい台頭，これによる石炭，鉄鉱石価格の高騰に加え，世界規模の地球温暖化防止への要求の高まり，これを受けた鉄鋼業のカーボン
ニュートラル化への舵切りなど，製銑分野を取り巻く事業
JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）

－6－カーボンニュートラルに向けた JFE スチール製銑分野の取り組み

コークスと気体燃料の併用焼結技術における酸素富化の影響．鉄と鋼．

35）照井光輝，松井貴，深田喜代志，土肥勇介．コークスケーキの押出し

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22）岩見友司，山本哲也，大山伸幸，松野英寿，齊藤敬高，中島邦彦．焼性に及ぼす燃焼室温度分布の影響．鉄と鋼．2017, vol. 103, no. 10, p.
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結層内におけるマグネタイトの偏析制御による焼結鉱の生産性改善．
鉄と鋼．2017, vol. 103, no. 6, p. 325-334.

36）亀崎俊一．老朽化したコークス炉の診断・補修技術．JFE 技報．2022,
no. 49, p. 61-67.

23）松村勝，山口泰英，山本啓司，弘中諭，樋口隆英，宮川一也，村上太37）Hashimoto, Y.; Tsuda, K.; Akiyama, S.; Honma, M. Development of an

一，前田敬之．バイオマス炭，粉コークス併用による焼結層高温帯伸Operation Guidance System to Reduce Pushing Load of Coke Ovens

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Based on Probabilistic Optimization. ISIJ Int.. 2014, vol. 54, no. 11, p.

24）樋口隆英，L. LU, 葛西栄輝．鉄鉱石の造粒過程における鉱石粒子内部2623-2626.

への水分移動挙動．鉄と鋼．2019, vol. 105, no. 11, p. 1033-1041.
25）竹原健太，樋口隆英，廣澤寿幸，山本哲也．鉄鉱石の造粒速度に及ぼ38）Tsumura, K.; Tsuda, K.; Fujisaki, Y. Decentralized adaptive control ofcoke oven batteries. Proc. of IFAC workshop on automation in the

す粒子水分の影響．鉄と鋼．2021, vol. 107, no. 6, p. 403-411.

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26）NEDO web ページ

39）野村誠治，佐藤道貴．鉄鋼業における CO2 削減の取り組み―環境調和

https://www.nedo.go.jp/koubo/CA3_100161.html
27）岩田好司，堀川透理，松村賢司．焼結点火炉 2 段燃焼式高流速バーナの開発．CAMP-ISIJ. 2018, vol. 31, no. 2, p. 666.

型プロセス技術の開発（COURSE50，フェロコークス）―．化学工学．
2021, vol. 85, no. 6, p. 34.
40）グリーンイノベーション基金事業「製鉄プロセスにおける水素活用」

28）鉄鋼年鑑 令和 2 年度版 （株）鉄鋼新聞社 令和 2 年 12 月29）Dohi, Y.; Fukada, K.; Yamamoto, T.; Matsui, T.; Sumi, H.; Shimoyama, I.
A Novel Measurement Method for Coal Thermoplasticity: Permeation

プロジェクトに関する研究開発・社会実装計画
https://www.meti.go.jp/press/2021/09/20210914002/20210914002-2.pdf41）Sato, M.; Takahashi, K.; Nouchi, T.; Ariyama, T. Prediction of Next-

Distance. ISIJ Int.. 2014, vol. 54, no. 11, p. 2484-2492.

Generation Ironmaking Process Based on Oxygen Blast Furnace30）永山幹也，深田喜代志，松井貴，藤本英和，土肥勇介，角広行，下山泉．セミコークス表面張力を用いたコークス強度への石炭相性影響の評価．鉄と鋼．2018, vol. 104, no. 9, p. 472-479.

Suitable for CO2 Mitigation and Energy Flexibility. ISIJ Int.. 2015, vol. 55,
no. 10, p. 2105-2114.

31）野間洋人，土肥勇介，松井貴，山本哲也，花田一利．ラマン分光法による石炭表面性状測定．CAMP-ISIJ. 2020, vol. 33, no. 1, p. 103.
32）Otsuka, H.; Dohi, Y.; Matsui, T.; Hanada, K. Addition Effect of AromaticAmines on Coal Fluidity and Coke Strength. ISIJ Int.. 2019, vol. 59, no. 8,
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33）髙橋功一，吉野絢，野内泰平，加納純也，石原真吾，有山達郎．気孔構造を考慮した離散要素法による高炉内コークス破壊現象のモデル化．
鉄と鋼．2019, vol. 105, no. 12, p. 1108-1117.
34）Shimoyama, I.; Yamamoto, T.; Fukada, K. Tolerable Limit of Localized
Force on Damaged Coke Oven Wall Analyzed by Discrete Element
Method. ISIJ Int.. 2010, vol. 50, no. 7, p. 1048-1053.

佐藤

－7－

道貴

深田喜代志

長谷川伸二

JFE 技報 No. 49（2022 年 2 月）
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