2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of visualization technology for raw material softening behavior in high temperature process aiming for sustainable low carbon ironmaking
| Project/Area Number |
15H04168
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
大野 光一郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50432860)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
助永 壮平 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20432859)
夏井 俊悟 北海道大学, 工学研究院, 助教 (70706879)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 金属生産工学 / シミュレーション工学 / 製造プロセス / 高温融体 / 可視化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，高炉融着帯生成挙動解析システムによる震災起因木質系バイオマスの製鉄利用最適化研究において申請者が開発した革新的軟化溶融シミュレーターと，本申請課題で構築する「高温融体物性その場測定システム」を組み合わせ，それらの知見をフィードバックして作成する「粒子法による数値シミュレーションモデル」により，持続型低炭素製鉄を目指した高温プロセス内原料軟化融着挙動可視化技術を開発することを目的とする．
平成30年度は，各担当者により以下の点が明らかとなった．
九州大学では大野によって，金属鉄，酸化鉄，スラグが共存する状況における粒状試料充填層の軟化溶融挙動が評価され，金属鉄粒子が軟化収縮に対して抵抗力を示す骨材効果を発揮していることが明らかにし，酸化鉄の存在は炭材との反応性を向上するため，充填層内部で生成するスラグ融体の炭素材料に対する濡れ挙動を変化させるという知見を明らかにした．さらに，充填層を構成する一粒子に注目した模擬還元鉱石の軟化挙動を調査し，粒子内のミクロ構造が軟化挙動を支配することを明らかにした．
東北大学では助永によって、既存の表面張力推算モデルを利用し、CaO、SiO2、Al2O3およびMgOを主成分とするスラグの表面張力を推算できる状況を整えた。また、高炉内スラグの成分のうち表面張力への影響が未解明な成分であるFexOに注目し、鉄イオンの酸化状態が表面張力に与える影響について実測した。
北海道大学では夏井によって、回転強度試験に基づきコークスの劣質化指標を評価するとともに、走査型レーザー距離計を用いた3D-scan技術とlevelset法によってコークス劣化現象のデジタル化する手法を確立した。本技術を離散要素シミュレーションへフィードバックすることが可能となった。充填層内の液滴あるいは固液共存相の存在形態が幾何学的に圧力損失に与える影響について数値解析を実行した。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
