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連鋳機鋳型内の溶鋼の自由表面におけるパウダー巻き込み機構とその制御規範の確立

研究課題

研究課題/領域番号 07555519
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 材料加工・処理
研究機関京都大学

研究代表者

八田 夏夫  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30026041)

研究分担者 高谷 幸司  住友金属工業(株), 鉄鋼技術研究所, 主任研究員
藤本 仁  京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (40229050)
宅田 裕彦  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (20135528)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
1996年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
キーワードモ-ルド / パウダー巻き込み / 数値解析 / 混相流 / 多流体モデル / 水モデル / 自由表面 / 浸漬ノズル / 流動様式
研究概要

まず,タンディシュから浸漬ノズルを介してモ-ルドへ流入する流体のモ-ルド内流れの数値解析を自由表面の変化に重点をおいて行なった.支配方程式に3次元非圧縮性粘性流体のNavier-Stokes方程式を採用し,流れ場の解析はMAC (Marker and Cell)タイプの解法に従って行なった.この解析では,時間の経過に伴う自由表面形状を把握するため,非定常物体適合座標系を採用した.その結果,自由表面の形状及び表面流速に及ぼす鋳造速度の影響が極めて大きいことが明らかにされた.さらに,ノズルのボックス深さが流れ場に及ぼす効果も顕著であることが確認された.また,実機大の水モデル実験を行ない,数値解と実測値を比較したところ両者は良好な対応が得られ,数学モデルの妥当性が確認された.
つぎに,モ-ルド内の自由表面近傍の流れ場がパウダー粒子の挙動に及ぼす影響を明らかにするために2流体モデルと粒子追跡法を用いた数学モデルを構築し,数値解析を行った.溶鋼中の直径が1mmオーダーの粒子は浮力の効果によって,すぐに自由表面に浮上するが,0.1mmの粒子は液相から及ぼされる抗力によって,液相の流れに追従することが明らかになった.また,ノズルの吐出角度,鋳造速度が自由表面の形状に及ぼす影響は顕著であることを明らかにした.さらに,パウダー巻き込み現象は,モ-ルド内に2つの渦構造が形成されるときに起こり,自由表面から溶鋼内部に向かうせん断流がパウダー巻き込みの発生原因であることを解明した.

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] 八田夏夫: "溶鋼の鋳型内流動における自由表面形状と流速の非定常挙動" 鉄と鋼. 36. 285-290 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八田夏夫: "変形を伴う気泡まわりの流れ場の解析" 資源と素材. 111. 630-636 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八田夏夫: "揚鉱管内を上昇する固気液3相流体の流動に関する数値モデル" 資源と素材. 111. 637-642 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八田夏夫: "揚鉱管途中の空気注入による2相流から3相流への遷移を含めた非平衡な流れ場の理論解析" 資源と素材. 112. 81-88 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤本 仁: "管摩擦が鉛直管内における非平衡流動と揚鉱特性に及ぼす効果" 資源と素材. 113. 133-139 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八田夏夫: "熱の流れ" 森北出版, 208 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Natsuo Hatta: "Nonsteady Behavior of Free Surface Configuration and Velocity Distribution in a Flow Field of Molten Steel in a Mold" Tetsu-to-Hagane. 82. 285-290 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Natsu Hatta: "A Numerical Analysis of Flow Fields around a Deformable Gas Bubble Rising through an Incompressible Viscous Fluid in a Pipe" Shigen-to-Sozai. 111. 630-636 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Natsu Hatta: "Numerical Model for Gas-Liquid-Solid Three-Phase Mixture Flow in a Lifting Pipe" Shigen-to-Sozai. 111. 637-642 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Natsu Hatta: "Theoretical Analysis for Non-Equilibrium Flow Fields with Transitional Process from Two-Phase to Three-Phase Mixtures by Injecting Air Halfway into Lifting Pipe" Shigen-to-Sozai. 112. 81-88 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hitoshi Fujimoto: "Effect of Pressure Drop Owing to Friction between Pipe Inner Wall and Water on Non-equilibrium Flow Fields in an Airlifting Pipe" Shigen-to-Sozai. 113. 133-139 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Natsuo Hatta: Introduction to Heat Flow. Morikita, 208 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八田夏夫ら: "溶鋼の鋳型内流動における自由表面形状と流速の非定常挙動" 鉄と鋼. 36・4. 285-290 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 藤本仁ら: "管摩擦が鉛直管内における非平衡流動と揚鉱特性に及ぼす効果" 資源と素材. 113. 133-139 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 八田夏夫: "変形と伴う気泡まわりの流れ場の解析" 資源と素材. 111. 630-636 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 八田夏夫: "揚鉱管内を上昇する固気液3相流体の流動に関する数値モデル" 資源と素材. 111. 637-642 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 八田夏夫: "揚鉱管途中の空気注入による2相流から3相流への遷移を含めた非平衡な流れ場の理論解析" 資源と素材. 112. 81-88 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 八田夏夫: "熱の流れ" 森北出版, 208 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 八田夏男: "変形を伴う気泡まわりの流れ場の数値解析" 資源と素材. 111. 630-636 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 八田 夏男: "揚鉱管内を上昇する固気液3相流体の流動に関する数値モデル" 資源と素材. 111. 637-642 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 八田 夏男: "揚鉱管途中の空気注入による2相流から3相流への遷移を含めた非平衡な流れ場の数値解析" 資源と素材. (発表予定).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Natsuo Hatta: "Nimerical Analysis of Deformation Behaviro of a Water Droplet Impinging on a Solid Surfoce at Room Temperature" ISIJ International. 35. 1094-1098 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Natsuo Hatta: "Deformation Process of a Water Droplet Impinging on a Solid Surface" Transoctions of ASME, Journal of Fluids Engineering. 117. 394-401 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Hitoshi Fujimoto: "Deformation and Rebounding Processes of a Water Droplet Impinging on a Flat Surface Above the leidenfrost Temperature" Transactions of ASME, Journal of Fluids Engineering. 118(発表予定).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 八田 夏夫: "溶鋼の鋳型内流動における自由表面形状と流速の非定常挙動" 鉄と鋼. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高谷 幸司: "最近の高炉数学モデル" 鉄と鋼. 81. 1031-1036 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高谷 幸司: "コンピュータによるプロセス解析シミュレーションの現状" 住友金属技報. 47. 45-53 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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