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鉄鋼連鋳プロセスに対する異形磁場印加効果

研究課題

研究課題/領域番号 10555259
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 金属生産工学
研究機関九州大学

研究代表者

尾添 紘之 (尾添 絋之)  九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (10033242)

研究分担者 田川 俊夫  九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (90294983)
平野 博之  岡山理科大学, 工学部, 講師 (60264115)
鎌倉 勝善  国立富山工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40042832)
柿本 浩一  九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (90291509)
研究期間 (年度) 1998 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
10,100千円 (直接経費: 10,100千円)
2001年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2000年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1999年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1998年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード鉄鋼 / 連鋳 / 磁場 / 数値解析 / 鉄鋼連鋳 / カスプ磁場 / 異形磁場
研究概要

本年度は最終年度で、過去3年間を含め、研究成果の取りまとめを行った。鉄鋼の連続鋳造プロセスの鋳型部分に外部より磁場を印加し、安定的に融鉄の固化を行うプロセスについて、融液対流の非定常三次元数値解析を行った。モデル式は、連続の式、x-,y-,z-方向の連続の式、エネルギー式から成り、さらにオームの法則、電化保存則、磁場を与えるビオ・サバールの式から成る。
対象とするけいは、上方から見てl×lの正方形断面で高さは2lとした。上方より0.5lの深さに0.1l×0.1lの四角形のノズルが液中にのび、その下端より左右に融鉄が噴出するものとした。直方体空間の四側面は等温冷却されるものとし、上下面は熱的絶縁とした。磁場が作用するコイルが上方より0.5lで直方体を囲む場合、x軸方向の端に2本あるいはy軸方向の端に2本ある場合を取り上げた。基礎方程式は差分近似し、HSMAC法で数値解析した。格子分割数は50^3で不等間隔スタッガードメッシュとした。計算条件はRe=10^4,Re_<in>=10^3,Gr=10^7,Pr=0.025とし、Ha=0,100,200,500の各場合を求めた。磁場を印加しない場合、ノズルからの噴流はほぼ真横の固化界面に衝突し、渦が上下、左右に形成された。1コイルの場合、Ha=100,200では、上下左右方向に大きな循環流が形成されたが、Ha=500ではこれが大きく減少した。x軸方向2コイルの場合、Ha=100,200ではHa=0の場合と大差ないが、Ha=500では、ノズル上部のみに流れが限定され、上面からみると、固化界面までは、噴流が達せず、安全性が向上することが確かめられた。y軸方向2コイルの場合、Ha=500では、ノズル上部の流れがかなり強く残り、上面からみると、固化界面まで、噴流が達していた。
これらより、1コイルが最適で次にx軸方向2コイルが好ましいことが予測された。
しかし、鉄鋼の連鋳過程は大変複雑で、これらの結果だけからは、高品質を保証できるところまでには至らず、今後のさらなる検討が必要とされる。

報告書

(5件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Double diffusive natural convection in binary gases with augmenting horizontal thermal and solutal gradients"Advanced Computational Methods in Heat Transfer, Heat Transfer V. 125-134 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Oscillatory double diffusive natural convection in low Prandtl number fluid"Heat Transfer 1998, Proc. of 11th IHTC. 3. 361-366 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Numerical analyses of double-diffusive natural convection with an initial condition of a vertically linear concentration gradient"5th ASME/JSME Joint Thermal Eng. Conf., San Diego. AJTE99-6370 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji Ezaki et al.: "Effect of magnetic field on a continuous steel casting model"13th Symp. on Chem. Eng. Kyushu-Taejon/Chungnam. 57-58 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Kamakura, H. Ozoe, J. T. van der Eyden, Th. H. van der Meer and C. J.Hoogendoorn: "Double diffusive natural convection in binary gases with augmenting horizontal thermal and solutal gradients"Advanced Computational Methods in Heat Transfer. Heat Transfer. V. 125-134 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura and Hiroyuki Ozoe: "Oscillatory double diffusive natural convection in low Prandtl number fluid"Heat Transfer 1998, Proc. of 11th IHTC, Kyongju. Vol. 3. 361-366 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura and Hiroyuki Ozoe: "Numerical analyzes of double-diffusive natural convection with an initial condition of a vertically linear concentration gradient"5th ASME/JSME Joint Thermal Eng. Conf., San Diego. 89-95 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji Ezaki, Toshio Tagawa and Hiroyuki Ozoe: "Effect of magnetic field on a continuous steel casting model"13th Symp. on Chem. Eng. Kyushu - Taejon/Chungnam. 57-58 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Double diffusive natural convection in binary gases with augmenting horizontal thermal and solutal gradients"Advanced Computational Methods in Heat Transfer, Heat Transfer V. 125-134 (1998)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Oscillatory double diffusive natural convection in low Prandtl number fluid"Heat Transfer 1998, Proc. of 11th IHTC. 3. 361-366 (1998)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Kamakura et al.: "Numerical analyses of double-diffusive natural convection with an initial condition of a vertically linear concentration gradient"5th ASME/JSME Joint Thermal Eng. Conf., San Diego. AJTE99-6370 (1999)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Koji Ezaki et al.: "Effect of magnetic field on a continuous steel casting model"13th Symp. on Chem. Eng. Kyushu-Taejon/Chungnam. 57-58 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kamakura H. Ozoe and Th. H. van der Meer: "Double diffusive natural convection in binary gases with augmenting horizontal thermal and solutal gradients" Advanced Computational Methods in Heat Transfer, Heat Transfer V. 125-134 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kamakura H. Ozoe: "Oscillatory double diffusive natural convection in low Prandtl number fluid" Heat Transfer 1998, Proc. of 11th IHTC. 3. 361-366 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kamakura H. Ozoe: "Numerical analyses of double-diffusive natural convection with an initial condition of a vertically linear concentration gradient" Proc. 5th ASME/JSME Joint Themal Eng. Conf.AJTE99-6370 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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