金属・酸化物の急冷凝固プロセスの熱伝達制御による高速化

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工業的な急冷凝固プロセスである鋼のスラブ連続鋳造では、熱間圧延機と同期し直結化する操業が盛んに行われている。直結化のために必要不可欠な技術は、圧延機の生産量に連鋳の生産量を一致させるための高速鋳造技術と欠陥の無い健全な鋳片の製造技術である。高速化していくと特に凝固時に包晶反応を伴う鋼では鋳型内の伝熱異常と鋳片表面割れが多発するという問題があり、高速化が遅れている。これは鋳型内において、凝固殻の変形に伴う表面形状と凝固時の抜熱量との関係、および鋳型内の伝熱を制御するモ-ルドフラックス(以下MF)の特性とその制御因子が定量的に明らかになっていないためである。本研究では連続鋳造プロセスの高速化を進めるために以下の研究を実施した。1.溶鋼を鋳型で直接冷却した場合の凝固殻の変形量と凝固時の抜熱量を同時計測する装置を作製し、さらに得られた凝固殻の表面の形状の関係を定量的に評価した。亜包晶鋼および極低炭素鋼では表面の凹凸が大きく、鋳型/鋳片間の熱流束が低下することが明らかとなったが、収縮量との関係はまだ明らかではない。鋳型/MF間の界面熱抵抗を測定し、MFの表面に凹凸が生じ、熱抵抗が生じることが明らとなった。さらにガラス層・結晶層・融体層の各層の熱拡散率測定を行った。1、2より鋳型内の伝熱に関する素過程は明らかになってきているが、高速化を阻害している原因と解決策を明らかにするには本研究から得られた基礎的データを基に総合的に鋳型内伝熱を検討する必要がある。