| 研究課題/領域番号 |
22K04788
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
原田 寛 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90373951)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 介在物 / 濡れ性 / 密度差 / 注湯流 / 旋回流 / 付着力 / 縮流 / 密度 / 凝集力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鋼材中に含まれる介在物は鋼材の品質に大きく影響する。鋳型内に、今、まさに注湯している溶鋼中に含まれる介在物に関する情報（大きさ、個数、組成等）を知ることができれば、オンラインで品質の良否を判定できるシステム構築につながる。そこで、本研究においては、介在物は溶鋼に比べて軽く、かつ濡れ性が悪いこと、注湯量制御のために縮流が導入されることに着眼した。具体的には、注湯プロセス内に気液界面を形成し、その界面に介在物を露出・集積する条件をつくり出すことで、溶鋼中に含まれる介在物の直接評価を狙ったものである。本研究では、これらの具体的な条件について水モデル実験、数値解析を行い明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、注入ノズル内の縮流部近傍に気／液界面を形成し、その界面に介在物を集積・露出させることで注入流中の介在物品位の直接評価を行う方法を提供することを目的としている。そこで介在物を模擬する粒子の物性を変化できる水モデル実験と数値解析を行い検討した。その結果、当初想定した粒子の集積方法に加え、旋回流下で空気ならびに粒子を吹込むことでノズル中心に気柱を生成し、粒子はその気柱表面へ集積することを明らかにした。また、この現象は粒子表面の接触角によらないこと、気柱はノズル内径の変化により微細気泡として離脱することを別途確認しており、本方法は接触角によらない粒子の浮上促進法として適用が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の主目的である注入ノズル内において気液界面を形成しその気液界面に粒子を集積する条件を明らかにできた。加えて、本方法において、生成した気柱は微細気泡として離脱させることが可能なため、接触角によらない粒子の浮上促進法としての適用が期待される。一般的に気泡と粒子の付着には接触角が90°よりも大きい、濡れ性が悪い条件が必要とされるが、濡れ性に依存することなく気柱表面へ粒子を集積できることを見出した点が本研究によって明らかになった点である。本方法を用いることで微細介在物を効率よく気柱表面に集積した後に浮上させることができる高効率な溶鋼清浄化法としての適用が期待される。
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