連続鋳造における鋳型内潤滑挙動に関する研究

本研究では、鋼の製造プロセスである連続鋳造において、連鋳鋳片の品質を大きく左右する鋳型内の潤滑現象を明らかにすることを目的としている。その中でも特に、鋳型/鋳片間に流れ込むモールドパウダーの潤滑挙動をデジタルビデオカメラを用いてメニスカス近傍を直接観察することによって、諸現象を明らかにすることを目的とした。昨年度は、連続鋳造を模擬した実験装置を製作し、鋳型内のモールドパウダーの潤滑挙動に着目し、ビデオカメラによる直接観察からポジティブストリップ期にモールドパウダーが流入していることが判明した。また、鋳型/鋳片間の摩擦力を鋳型に設置したロードセルの荷重より摩擦力を算出した結果、鋳型振動がサイン振動の場合、鋳造速度の増加、振動数の増加、振幅の減少により鋳型/鋳片間の摩擦力が増大し、潤滑が悪化することが判明した。昨年度の結果を元に、鋳型振動方式を非サイン振動に変化させて同様の実験を行った。また、鋳型/鋳片間の流れに関して、溶融モールドパウダーの流れを非圧縮性粘性流体と仮定し1次元のNavier-Stokesの方程式を適用し、計算モデルを構築してシミュレーション計算を行った。シミュレーションにおいては、溶融モールドパウダーに加わる剪断応力を鋳型/鋳片間の摩擦力と等しいと仮定した。その結果、非サイン振動は、サイン振動と同様に鋳造速度の増加、振動数の増加、振幅の減少によって摩擦力が増加すること、また、非サイン振動はサイン振動と比較して摩擦力が減少し、潤滑が向上するという実験結果が得られた。一方、計算シミュレーションによる鋳型/鋳片間の摩擦力の評価を行った結果、鋳造速度の増加、振動数の増加、ひずみ率の減少に伴い、流体の剪断応力は増加し、鋳型/鋳片間の摩擦力が増加する結果が得られた。これは、鋳造実験による結果と一致した。

本研究では、鋼の製造プロセスである連続鋳造において、連鋳鋳片の品質を大きく左右する鋳型内の潤滑現象を明らかにすることを目的としている。その中でも特に、鋳型/鋳片間に流れ込むモールドパウダーの潤滑挙動をデジタルビデオカメラを用いてメニスカス近傍を直接観察することによって、諸現象を明らかにすることを目的とした。昨年度は、連続鋳造を模擬した実験装置を製作し、鋳型内のモールドパウダーの潤滑挙動に着目し、ビデオカメラによる直接観察からポジティブストリップ期にモールドパウダーが流入していることが判明した。また、鋳型/鋳片間の摩擦力を鋳型に設置したロードセルの荷重より摩擦力を算出した結果、鋳型振動がサイン振動の場合、鋳造速度の増加、振動数の増加、振幅の減少により鋳型/鋳片間の摩擦力が増大し、潤滑が悪化することが判明した。昨年度の結果を元に、鋳型振動方式を非サイン振動に変化させて同様の実験を行った。また、鋳型/鋳片間の流れに関して、溶融モールドパウダーの流れを非圧縮性粘性流体と仮定し1次元のNavier-Stokesの方程式を適用し、計算モデルを構築してシミュレーション計算を行った。シミュレーションにおいては、溶融モールドパウダーに加わる剪断応力を鋳型/鋳片間の摩擦力と等しいと仮定した。その結果、非サイン振動は、サイン振動と同様に鋳造速度の増加、振動数の増加、振幅の減少によって摩擦力が増加すること、また、非サイン振動はサイン振動と比較して摩擦力が減少し、潤滑が向上するという実験結果が得られた。一方、計算シミュレーションによる鋳型/鋳片間の摩擦力の評価を行った結果、鋳造速度の増加、振動数の増加、ひずみ率の減少に伴い、流体の剪断応力は増加し、鋳型/鋳片間の摩擦力が増加する結果が得られた。これは、鋳造実験による結果と一致した。