酸化物厚膜/金属系の熱伝導度測定法の確立と鋼の圧延工程における冷却制御への応用

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420789
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 遠藤 理恵 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (00372459)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 酸化スケール / 熱浸透率 / 熱伝導率

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、酸化スケールが存在する鋼系において、「酸化スケール」と「鋼」の熱伝導度を同一装置を用いて測定する手法を確立することである熱伝導度測定のために、本研究では従来より用いてきたホットストリップ法を改良し、従来よりも短時間で測定できる装置の開発と解析方法の改良を行う。
平成25年度は、ホットストリップ法により酸化物厚膜/金属系熱伝導度測定法の確立を行うことを目的とした。その課題として、1 ms間の温度上昇をとらえるシステムが必要であることがわかった。
平成26年では、これを解決するためにオシロスコープを導入し、20μs以下の測定間隔で1 ms間の温度上昇を捉えられるように測定システムを構築した。また、測定の原理式を見直した。ストリップヒーターから酸化スケールへのみ伝熱しているとき(はじめの1ms間)には、ヒーターの温度上昇から酸化スケールの熱浸透率が得られることがわかった。熱浸透率からは、熱拡散率および熱伝導率を求められる。この式に基づいて、石英ガラスおよび酸化スケールの熱浸透率を求めた。酸化スケールは、極低炭素鋼板を酸化して、FeO膜を100mm生成させたものである。この結果、石英ガラスおよび酸化スケールとも文献値と同程度の値が得られた。さらに、ヒーターが幅をもつ帯とみなせるときの解析解も得た。今後、酸化スケールの厚さが薄いときには、これに基づいて解析を行っていく。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成26年度は、オシロスコープを用いて、短時間間隔での測定システムを再構築した。この際、チャンネル間の絶縁、ノイズ除去など様々な課題があり、順に解決していったため、当初よりも装置開発に時間がかかった。また、測定結果を当初の解析解にフィッティングさせて熱伝導率を求めると、非常にばらつきが大きいことがわかった。これは、本測定条件では熱伝導率ではなく、熱浸透率が求められるためである。これに基づいて、熱浸透率を正確に求めるための測定・解析方法を見出して、研究課題に取り組んでいる。

Strategy for Future Research Activity

「酸化スケール/鋼」系における酸化スケールの熱浸透率を求めていく。平成26年度は、厚さ100μmの酸化スケールの熱浸透率の測定ができるようになったため、これよりも薄いスケール膜の熱浸透率の測定に挑戦する。また、ヒーターが幅をもつ帯とみなせるときの解析解についても検討していく。まず、室温で測定を行い、高温への適用も試みる。

Causes of Carryover

残金が少額であり、実験用の消耗品を購入できなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

翌年度使用額と合わせて消耗品を購入する。