高温における複層(主に固体層/固液体共存層)試料の材料試験法開発の基礎研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555219
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 江見 俊彦 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (30250822)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 徹也 川崎製鉄株式会社, 銑鋼プロセス研究部長 ; 柴田 浩幸 東北大学, 素材研, 助手 (50250824) ; 佐藤 俊一 東北大学, 素材研, 助教授 (30162431)
• Keywords: 複層凝固殻 / 鋼 / 連続鋳造 / 引張試験

Research Abstract

本研究は、連続鋳造時に亜包晶組成の中炭素鋼に生じる縦割れの発生原因を解明するため、凝固初期の凝固殻の強度が測定可能な試験法を開発することに主眼を置いている。
本年度は既設の材料試験機に独自設計の高周波加熱・ガス冷却装置を設置した。凝固殻の前面側を固液共存状態の1500℃まで高周波加熱できる特殊な形状のコイルと、反対側を1000℃前後の低温に保てるガス冷却装置を試作し、材料試験機に組み込んだ。この加熱および冷却装置の性能(加熱速度。保持温度・均熱帯)を検証し、必要な性能があることを確認した。また、高温において試験片を保持するジグの試作も実施した。これらの試作により、試料中に所望の温度勾配が存在する状態での引張試験が可能となった。曲げ試験については、加熱コイルが試料の変形と共に移動する必要があり、コイルの試作を行っているが未だ十分な性能が得られていない。次年度より凝固殻の複層状態での引張試験を実施するとともに、温度勾配下での応力-歪曲線の理論的な検討を行い、鋼の高温における複層凝固殻の力学特性も明らかにする計画である。また、曲げ試験用のコイルを完成させ、基本性能の確認後曲げ試験も実施する。
一方、炭素濃度を変えた鋼の凝固実験を行い、引張試験用の試料の試作を行った。試作した試料では、極低炭素鋼および亜包晶組成の中炭素鋼では表面にデプレッションが生じることが明らかとなった。デプレッションは凝固殻形成時に凝固殻に伝熱不均一を介し局所応力を生じさせ、その結果、縦割れが生じると考えられ、本試験法の適用により実際の温度勾配下における凝固殻の力学特性と発生応力の対比から、縦割れとの相関を解明する計画である。