| 研究課題/領域番号 |
21K04735
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
|
|---|
| 研究機関 | 芝浦工業大学 (2022-2023)
東京工業大学 (2021) |
|---|
研究代表者 |
遠藤 理恵 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00372459)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
|
|---|
| キーワード | 熱伝導率 / 熱浸透率 / 熱拡散率 / 酸化スケール / 熱間圧延 / フラッシュ法 / Fe2O3 / ホットストリップ法 / 溶融石英 / 鋼 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
熱浸透率は，温度の異なる2つの物体が接触した時の界面温度を与える．これを鉄鋼製造の熱間圧延工程における鋼板の水冷却に当てはめる．熱浸透率から水が鋼板に直接接触するときの界面温度が予測でき，鋼板製造の温度制御ひいては鋼製品の高品質化につながる．実際には，鋼板の表面には高温酸化により酸化膜(酸化スケール)が生成しているため，酸化スケールと冷却水の熱浸透率が必要となる．しかし，酸化スケールの熱浸透率の温度依存性に関する報告例はない．本研究では，これまで注目されてこなかった酸化スケールとその熱浸透率を研究対象とし，鉄鋼製造工程の理解に役立てる．
|
| 研究成果の概要 |
鉄鋼製造の熱感圧延工程において鋼表面に生成する酸化スケールの構成相の熱物性値を測定し、その結果をもとに鋼板の冷却工程におけるクエンチ点の理解を深めることを目的とした。酸化スケールの構成相の熱浸透率と熱伝導率の測定にホットストリップ法、レーザフラッシュ法、熱物性顕微鏡を用いた方法を検討し、測定を行った。Fe2O3およびFe2SiO4の熱伝導率を詳細に測定し、酸化スケールの構造と比較したところ、これらを含む層の熱抵抗が大きいことが分かった。特に、Fe2SiO4が存在するときには空隙も同時に存在するため、鋼を均一に冷却するためには、酸化スケール中の空隙の形成を制御する必要性が示された。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義は、酸化スケールの熱物性値を詳細に解明した点である。これまで、酸化スケールの熱物性に対して構造も考慮して測定された例はなかった。本研究では特に、Fe2O3およびFe2SiO4の熱伝導率を精密に測定し、それぞれの構成相の熱抵抗の違いを示した。これらにより、酸化スケールの層構造が鋼板の冷却プロセスに与える影響を理解することができる。
社会的意義は、鋼板の冷却工程の最適化に寄与することである。酸化スケール中の空隙形成を制御することで、冷却の均一性が向上し、製品品質の向上と製造コストの削減が期待できる。さらに、この研究成果は環境負荷の低減にも寄与し、持続可能な製造プロセスの構築に貢献する。
|
