研究課題/領域番号 |
17K14846
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研究種目 |
若手研究(B)
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配分区分 | 基金 |
研究分野 |
金属・資源生産工学
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研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
石原 真吾 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40760301)
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研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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キーワード | ADEM / SPH / シミュレーション / 高炉 / 軟化 / 溶融 / 相変化 / 融着帯 / 鉱石 / 粉化 / 軟化溶融 / 粒子法 / 通気性 |
研究成果の概要 |
ADEM(Advanced Distinct Element Method)とSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)のカップリングモデルにより、鉱石の加熱時における軟化溶融挙動の再現を試みた。単一の鉱石の定性的な溶融挙動の再現に成功し、構築したモデルが上記の解析対して有効であることが示された。鉱石の荷重軟化試験における温度-収縮率曲線を実験的に取得し、連結バネ定数の変化によって鉱石の変形挙動の再現に成功した。単一の荷重軟化試験で決定されたパラメータを用いて粒子層の荷重軟化試験に適用することで、充填層の収縮挙動を予測できることが示された。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果により、相変化を伴う高炉内粒子挙動が明らかとなることで、高炉操業条件の理論的な最適化が進み、高炉プロセスのエネルギー改革を達成できる。また、鉄鋼業の社会的課題である二酸化炭素排出量の削減に貢献し、還元剤であるコークスを低減させ国際的な競争力の強化に資すると考えられる。学術的には高炉解析の分野における新たな枠組みの一つとなり、当該分野および周辺分野における数値計算手法の発展に資すると考えられる。
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