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以下は

Reverberatory furnace - Wikipedia

の部分訳です。原文にはアルミの精錬のことも書かれていますが、これは省略しました。

反射炉は幕末における日本では日本の現代化の観点から語られていますが、 これは的外れだと思われます。第一に日本の反射炉は大砲の製造のために使用されただけで、 軍事以外のことを想定していない。 当時のヨーロッパにおける製鉄産業に占める軍事物資の製造は極めて少なく、 大砲の製造は現代化とはおよそ関連が無かったと言うべきです。 単に日本の反射炉は第二次大戦の敗北に至るまでの軍事化のみに貢献したのみで、 本当の意味の現代化は第二次大戦後に始まったと言うべきです。

一般に、どの文明でも製鉄産業は武器の製造よりは農機具の製造の方に比重が高いのが普通だと思われます。 これは戦争が始終あるわけでもなく、より豊かになるためには産業 -- 初期であれば農業 -- が 発展する方がより重要で、こうでなければ製鉄が産業規模とならないためです。

反射炉 (reverberatory furnace)

反射炉は冶金あるいは加工 (process) 溶鉱炉で、 処理される材料が燃料とは接触しないが、燃焼ガスとは接触するものである。 反射 (reverberatory) という言葉は、ここでは「はねかえり」(rebounding) や 「(光・熱の) 反射」 (reflecting) のような一般的な意味で使用され、 「こだま」のような音響的意味ではない。

  1. 動作 (operation)
  2. 応用と高炉[爆風炉]との比較
  3. 歴史
動作 (operation)

加工中の化学反応が、多くの要素の中で燃料と材料の最適関係を決める。 反射炉は一方で高炉[爆風炉]と対比すべきで、ここでは燃料と材料が 混ぜられる。他方、「るつぼ炉」(crucible)、「覆い炉」(muffling)、 「レトルト炉」(retort) と対比すると、ここでは材料が燃料、燃焼の産物 -- ガスと飛散する灰 -- から隔離されている。 反射炉は典型的には材料と加熱ガスを分離していると、 前後関係から述べている場合があるが、一般にはこのようになっていないと 思われる。実際、幾つかの応用では材料と加熱ガスが接することが必要である。 しかしながら、非常に多くの溶鉱炉のデザインがあり、 冶金学の用語が首尾一貫して定義されているわけでもないので、 別の観点をカテゴリカルに否定することは困難である。


Reverberatory furnace - Wikipedia の絵から作成した絵
応用と高炉[爆風炉]との比較

反射炉の応用は 2 つのカテゴリーに分類される。 1 つは冶金のための、溶かすための溶鉱炉、そしてもう一つは 金属の鉱石や他の鉱物に典型的に使用される、より低温処理のための 溶鉱炉である。

反射炉は高炉[爆風炉]との比較からは、 燃料と材料とが分離していることにより効率の面からは不利であるが、 反射熱と廃ガス (対流) が直接に接するため、熱伝導が最高となる。 歴史的には反射炉は固形燃料を利用し、ビツマス炭がもっともよいことがわかっている。 揮発性の成分が随分あるため、明るく眼に見える炎により、 無鉛炭や木炭よりは多くの熱が輻射により伝導するのである。

燃焼によって生成されるものと接することは 材料に望ましくない要素を加える可能性があるが、 ある場合には有利となる。 燃料/空気 のバランスを制御すれば、 廃ガスの化学成分を変えて、酸化の方向に仕向けることもできるし、 還元の方向に仕向けることもでき、 処理されている材料の化学組成を変えることができる。 例えば、酸化の環境下ではパドルによって、 銑鉄を低炭素のマイルド・スチールや板鉄に変換することができる。

反射炉は (この場合には通常 暖気炉 (air furnace) と呼ばれ) 以前は、真鍮、青銅、銑鉄の鋳造にも使用された。

歴史

最初の反射炉は恐らく中世で、鐘の鋳造のために 青銅を溶かすために使用された。 17 世紀の後期に始めて金属を精錬する (smelt) ために 使用された。 サー・クレメント・クラーク (Sir Clement Clerke) と その息子のタルボット (Talbot) は キューポラ (cupola) あるいは 反射炉を 1678 年頃にブリストル (Bristol) の南の エーボン峡谷 (Avon Gorge) に作った。 1687 年には (訴訟によって) 鉛の精錬から銅の精錬に移行した。 つづく何十年もの間、反射炉はこれらの材料の精錬に広く使用され、 スズの精錬にも使用された。 彼らの方法は、 燃料が石炭であり、 木炭でないという理由から古い方法よりは 有利であった。

1690 年に彼らは (あるいは仲間が) 反射炉 (この場合には暖気炉 と言うべきであるが) を銑鉄を鋳造する目的のために適用した。 これはコールブルックデール (Coalbrookdale) と それ以外の色々な場所で使用された。 しかし 18 世紀の終わりに「鋳造キューポラ」(foundry cupola) が導入されると時代遅れのものとなった。 「鋳造キューポラ」とは一種の高炉[爆風炉]であり、 反射炉とは全く質の違うものであった。

1780 年にヘンリー・コート (Henry Cort) が、 より古い「精製工程」(finery process) の代わりに 導入したパドル炉 (puddling furnace) も反射炉の一つである。

訳注
  1. 反射炉のことを「キューポラ」(cupola) と呼んでいますが、これは恐らく当時の呼び方で 直後に「鋳造キューポラ」なるものが出現し、これが現在の「キューポラ」に相当するもののようです。
  2. 次の最初の図が英国におけるブリストルの位置と、その市内を流れる エイボン川、およびエイボン峡谷です。その次がエイボン峡谷の写真です。 いずれも Avon Gorge - Wikipedia に掲載のもの。 エイボン川と呼ばれる川は随分沢山あり、ブリストルのエイボン川 (Bristol Avon) と呼ぶことがあります。

  3. これを翻訳しようとした目的の一つは 1857 年に完成した 韮山の反射炉 のことを疑問に思ったからです。
    たたらの話:たたらの衰退
    によれば、
    ... 反射炉の原料鉄にはたたら製鉄によるズク(銑鉄)が使用されました。...
    ... 水戸反射炉への銑鉄供給を目的に釜石に西洋式溶鉱炉を建設します。....
    などの記載が見られますから、基本的には反射炉は銑鉄を鋳造するために 使用したようです。 文面から比較すれば韮山の反射炉は、その時点でも過去の 英国の真似をしたのにすぎないようで、かなりお粗末であったようです。 1855 年にはベッセマー工程が発見され、アームストロング砲も製作されていたのですから、 日本はまだ遠い遠い道を歩まねばならなかったようです。