| 研究課題/領域番号 |
17K20063
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小野 英樹 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30283716)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 廃棄物再資源化 / 環境技術 / 環境材料 / 二酸化炭素排出削減 |
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| 研究実績の概要 |
リサイクル型高度循環製鉄を実現するためには、新たな原理に基づく鉄スクラップ中循環性元素の除去方法の確立が必要である。そこで新たに、鉄と不混和な相を連続的に重ねた多重相を用い、その鉄と不混和相間に温度と酸素ポテンシャル差を導入することによって循環性元素を選択的に除去する“多重相スルーリファイニング”の原理を創出することを目的としている。“多重相スルーリファイニング”において、循環性元素の除去が有利にすすむ最適条件を把握するための基礎として、温度勾配下におけるFe(l)相とγFe(s)相の2相共存状態において循環性元素の濃度分布を調べる要素研究を行った。本実験に必要な準備として、縦型電気炉に温度勾配をコントロールできる機能を付加した。循環性元素としてCuを用いて実験を行った。あらかじめ作製したFe-Cu-C合金をるつぼに入れ、1500 ℃、Ar雰囲気下に保持して全体を溶融させた後、制御した温度勾配下に保持した。実験後、試料を取り出し水冷した。冷却後の試料を高さ方向に平行な断面で切断し、断面のSEM－EDS分析を行った。さらに、等温条件でのγFe(s)相とAg(l)相間それぞれにおけるCu濃度の平衡関係を明らかにする実験を行った。Fe-Cu-C合金を1 mm厚に切断し、円盤状に整形した後、るつぼに入れ、さらに上からAgを添加した後、電気抵抗炉内に設置した。Ar雰囲気下でγFe(s)相とAg(l)相の共存状態となる温度に昇温保持した。平衡後、試料を炉から取り出し、水冷した。冷却後の試料をFe相とAg相の界面に垂直な断面で切断し、断面のSEM－EDS分析を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画の範囲内で進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
“多重相スルーリファイニング”では、Fe-Ag相間に温度勾配を設け、Fe(l)-γFe(s)-Ag(l)相を介して循環性元素の除去を行う。したがって、それを可能にするためには、Fe(l)-γFe(s)-Ag(l)相の3相共存状態を安定に実現する必要がある。本研究では、上部が低温となる温度勾配がある縦型炉の内部に試料を設置することにより、Fe相に温度分布をつくり上部のみを凝固させ、その上にAg相をおくことで、上部からAg相を酸化することを想定する。この3相共存状態を実現するに際し、最適な条件(各相の温度、相間の温度分布)を実験により決定する。循環性元素としてCuを用いる。アルミナるつぼにあらかじめ作製したFe-Csatd.-Cu合金を入れる。これを黒鉛るつぼに入れ、1500K, Ar雰囲気の炉に挿入し、Ar 気流中で保持し、試料全体を一旦溶融させた後、温度勾配がある炉内に移動させて設置する。試料上部が凝固した後、上部よりAgを添加し溶融させる。実験後、試料を炉から取り出し、試料内の3相共存状態を観察する。各相の温度、相間の温度分布を変えて実験を行い、3相共存状態を安定に実現するための最適条件を決定する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費（消耗品）が当初予定よりも少なく済んだため。次年度以降は、研究の進捗に伴い消耗品費が増加する見込み。
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