| Project/Area Number |
21K04741
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
Ito Kimihisa 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10159866)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 耐火物 / 溶損現象 / 高温プロセス / 粒子法 / 乾燥破壊 / 溶解モデル |
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| Outline of Research at the Start |
鉄鋼・非鉄産業をはじめとした，様々な高温プロセスにおいて，耐火物は必要欠くべからざる材料であるが，溶損や破壊をもたらす操業条件の抽出と，寿命を最大にする最適な使用方法については，経験によるところが大きく，シミュレーションによるアプローチはほとんどなされていないのが現状である。本研究では，耐火物の長寿命化に資する基礎的研究として，耐火物の溶損と破壊現象について，精度の高い予測モデルの開発を目的として，①スラグ-メタルの流動に伴うスラグライン近傍での溶損挙動，②キャスタブル（不定形）耐火物の破壊現象の二つについて，粒子法を用いたシミュレーションを実施し，実験による検証を経てその精度を高める。
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| Outline of Final Research Achievements |
The simulation program for the dissolution and fracture phenomena of refractories was developed and the following results were obtained: 1) The simulation program for the dissolution of solids using the particle method was developed and compared with the results of a cold model experiment for the verification on the same scale, and it was confirmed that the simulator could sufficiently reproduce the experimental results. 2) A simulation program for the drying fracture phenomena of castable refractories using the particle method was developed. Compared with the verification experiment using a high-temperature drying cell, the developed simulator was able to sufficiently reproduce the crack propagation of CaCO3-water paste at high temperatures.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
耐火物は様々な高温プロセスで用いられており，特に鉄鋼産業における使用量は莫大な量に上るため，耐火物の溶損防止や高寿命化を実現するためのツールとして，本研究成果は，省資源・省エネルギーに対して，大いに貢献できるものと考える。また，耐火物溶損プログラムの本体は，物質移動論に立脚した固体溶解シミュレータなので，耐火物に限らず，様々な固体物質の溶解挙動を3Dで再現できる。このため，その応用範囲は限りがない。また，ペーストの乾燥破壊現象は，元々複雑系物理の代表的な問題として，様々な研究者によって取り上げられており，本研究の成果は基礎的分野にも波及効果が期待される。
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