| 研究課題/領域番号 |
11355031
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
永田 和宏 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70114882)
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| 研究分担者 |
金澤 幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80302967)
福山 博之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40252259)
須佐 匡裕 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90187691)
小林 勲 (株)神戸製鋼所, エンジニアリング事業部・開発部, 主任部員
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
36,520千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 1,620千円)
2001年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2000年度: 16,500千円 (直接経費: 16,500千円)
1999年度: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
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| キーワード | pig iron / low temperature / high oxygen potential / pellet / melting / reduction / meiting / high oxygenpotential / Pellet |
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| 研究概要 |
1.直径20mmの炭材内装ペレットをアルゴン雰囲気下で急速に加熱した。約2分半後には完全に銑鉄となって溶け落ちた。酸素分圧は非常に低い値から上昇し、還元終了時には約1x10^<14>atmに達した。これは炭素とCOガス1atmの平衡酸素分圧より2桁高い値である。その後は低下し、銑鉄が溶け落ちる時点では銑鉄中の炭素の活量とCOガス1atmの平衡酸素分圧に一致した。銑鉄が生成する最低温度は1350℃であった。
2.アルミナるつぼ中に鉄鉱石粉と石炭粉の混合物を詰め急速加熱すると、炭材内装ペレットとほとんど同様な経過を辿って変化し、約10分で銑鉄が生成した。温度は1350℃である。層の厚さが2cmでは還元後の酸素分圧は約1x10^<14>atmであったが、これを4cmにすると2桁下がった。
3.電解鉄とグラファイトを接触させ溶融銑鉄が生成する機構を、高温顕微鏡を用いて観察した。電解鉄表面に酸化物があると、COガスの発生により液層が攪拌され、溶解速度は加速される。酸化鉄層を還元するとこの層に先導されるようにやはり溶解速度が速くなる。
4.COガスによる浸炭・溶融速度は固体炭素より5分の1程度遅く、かつ固体鉄表面での炭素の吸着解離反応速度と固体鉄中への炭素の拡散速度が律速している。また、鉄-炭素系状態図の固相濃度に達した後もすぐには液相が生成せず、時間的な遅れを生じた。これは液相が生成するために界面張力が必要なためである。
5.高温X線回折装置を用いて鉄鉱石とグラファイト粉末の反応状態をその場観察した。共にミリングし黒鉛粒子が10μm以下になるとFe2O3からFe3O4への還元反応開始温度が低下する。
6.FeO単結晶をArCOガス中で加熱すると、還元反応により表面に30μm程度の厚さの還元鉄は生成する。その生成速度は1050℃以上で早くなり、COガス分圧が低くなると進行と停止を周期的に繰り返す現象を見つけた。
7.低温製鉄として「たたら製鉄」反応機構と、炉床の地下構造の役割を調査した。
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