モンテカルロ法による連鋳パウダーの熱放射挙動の研究

鉄鋼一貫製造プロセスの安定操業、高速化には連続鋳造工程の正確な解析が不可欠である。特に中炭素鋼の高速連鋳においては鋳片の割れなどの表面欠陥により生産性が阻害されており、原因究明に向け多くの研究が行われている。現在までに実機、試験連鋳器、シミュレータによる検討から経験的にパウダーにより鋳片/鋳型間の総括熱流束が大きく変化することが知られているが、その原因の詳細は不明でありパウダー開発の障害となっている。このような観点から鋼の連続鋳造プロセスのモ-ルドフラックスフィルム中の放射伝熱量を見積もるため、熱放射の解析にモンテカルロ法を適用した新しい伝熱解析法を開発した。この方法を用いて鋼の連続鋳造用モ-ルドフラックスフィルム中の総括伝熱量を、散乱アルベドの関数としてモ-ルドとモ-ルドフラックス間に接触熱抵抗がある場合とない場合について計算を行った。散乱アルベドは異なった厚さの2つの試料を透過するレーザービームの強度比の測定から決定した。得られた散乱アルベドの値を用いてモンテカルロ法の適用により得られた結果は、熱放射の吸収の変化が生ずるため、結晶化によりモ-ルドフラックスフィルム中で8-30%の総括熱流束の減衰が生ずることを定量的に示しており、これらの結果を従来の研究者による結晶化による熱流束の総括熱流束の変化の測定結果と比較した結果、測定結果を良く説明できることを明らかにした。今後はパウダー相の吸収スペクトルを測定し更に詳細な計算を実施するとともに、計算結果からパウダーの設計指針を与えることを計画している。

鉄鋼一貫製造プロセスの安定操業、高速化には連続鋳造工程の正確な解析が不可欠である。特に中炭素鋼の高速連鋳においては鋳片の割れなどの表面欠陥により生産性が阻害されており、原因究明に向け多くの研究が行われている。現在までに実機、試験連鋳器、シミュレータによる検討から経験的にパウダーにより鋳片/鋳型間の総括熱流束が大きく変化することが知られているが、その原因の詳細は不明でありパウダー開発の障害となっている。このような観点から鋼の連続鋳造プロセスのモ-ルドフラックスフィルム中の放射伝熱量を見積もるため、熱放射の解析にモンテカルロ法を適用した新しい伝熱解析法を開発した。この方法を用いて鋼の連続鋳造用モ-ルドフラックスフィルム中の総括伝熱量を、散乱アルベドの関数としてモ-ルドとモ-ルドフラックス間に接触熱抵抗がある場合とない場合について計算を行った。散乱アルベドは異なった厚さの2つの試料を透過するレーザービームの強度比の測定から決定した。得られた散乱アルベドの値を用いてモンテカルロ法の適用により得られた結果は、熱放射の吸収の変化が生ずるため、結晶化によりモ-ルドフラックスフィルム中で8-30%の総括熱流束の減衰が生ずることを定量的に示しており、これらの結果を従来の研究者による結晶化による熱流束の総括熱流束の変化の測定結果と比較した結果、測定結果を良く説明できることを明らかにした。今後はパウダー相の吸収スペクトルを測定し更に詳細な計算を実施するとともに、計算結果からパウダーの設計指針を与えることを計画している。