固体・液体スラグの熱伝導度とその推算式-スラグ構造と分子動力学によるアプローチ-

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本研究では、2元系,3元系,4元系および実用スラグの熱伝導度を室温から1773Kの温度範囲において測定し,その温度および組成依存性を明らかにすることにより,実用スラグに適用を目指した幅広い温度域に適用できるスラグ熱伝導度の推定方法を提案することを目的とした。個体および液体状態の熱伝導度の測定には非定常熱線法を用いた。CaO-SiO_2に第3成分としてLi_2O, Na_2O, K_2OあるいはCaF_2を添加し,その熱伝導度を添加元素の濃度および温度の関数として測定した。その結果,溶融フラックスの熱伝導度はいずれも負の温度依存性を示すこと,また,Li_2O, Na_2O, K_2Oは熱伝導度を低下させ,中でもLi_2Oが最もその効果が大きいこと,一方,CaF_2は熱伝導度を増加させることを明らかにした。さらに,溶融R_2O-CaO-SiO_2(R=Li, Na, K)の熱伝導度は,液相線温度による規格化温度に対してプロットすると,SiO_2の濃度のみで整理できることを示し,この関係に基づいた溶融R_2O-CaO-SiO_2の熱伝導度の推定方法を提案した。CaO-SiO_2-CaF_2-Na_2O-Li_2O, CaO-SiO_2-CaF_2-Na_2O-Li_2O-Al_2O_3および実用モールドフラックスの熱伝導度測定を行い,その結果,Al_2O_3には溶融シリケートの熱伝導度を増加させる効果があることを明らかにした。また,これらの熱伝導度を液相線温度による規格化温度に対してプロットすることで,溶融モールドフラックスの熱伝導度は,CaO, SiO_2,CaF_2,Na_2O, Li_2OおよびAl_2O_3の6成分に主に依存することを明らかにした。固体状態の熱伝導度は結晶化にともなって上昇することを明らかにした。