溶融金属中介在物の異相界面挙動の解明とその理論構築

熔融金属中夹杂物异相界面行为的阐明及理论构建

• 批准号: 22K04792
• 负责人: 新井 宏忠
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hachinohe National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04792/
• 关键词: 介在物; 界面捕捉; 液液界面; 速度定数; 金属素材清浄化

金属素材の高清浄化は最終製品の品質に直結するため古くから取り組まれてきた課題であり、そのために溶融金属中に懸濁している非金属粒子（介在物）を徹底的に除去する取り組みがいまなお続いている。その基礎となるのが介在物粒子の動力学的挙動の現象理解であり、これら諸現象を適切にモデル化してシミュレーションを適用し、新プロセスの開発や操業条件の最適化などが図られている。これまで介在物粒子の凝集や気泡付着など様々な介在物挙動が明確になってきたが、非金属介在物の異相界面（溶融金属／スラグ、溶融金属／耐火物界面など）における速度論的介在物挙動はほとんど進んでおらず、フィッティングパラメータとして扱われているのが現状である。そこで本研究は、介在物の異相界面における捕捉・離脱などの動力学的（速度論的）挙動を解明し、プロセスシミュレータの高度化に資する理論モデル構築を目指した。初年度は界面捕捉の理論モデル構築とその妥当性検証を実施した。理論モデルの構築においては、介在物の乱流拡散モデル（本申請以前に構築済み）にブラウン拡散機構を考慮し、マクロ・マイクロスケールの介在物の界面捕捉モデルを構築した。並行して、水-油（有機溶媒）系を用いて、水中に懸濁させた模擬介在物粒子（プラスチック粒子）が有機溶媒相に移行する速度を測定し、界面捕捉速度定数を算出した。実験値とモデル計算値を比較した結果、両者はよく一致し、モデルの妥当性を確認できた。初年度の取り組みとしてモデル構築は計画以上に進展した。実験データは一部不足があるため、第2年度も継続してデータ拡充を図る。

Metal material の hd at the は quality of final products の に straight knot す る た め ancient く か ら group take り ま れ て き た subject で あ り, そ の た め に in the melt metal に clouding し て い る non-metallic particles (lie in) を に to remove completely す る group take り み が い ま な お 続 い て い る. Based と そ の な る の が interface in material particles の dynamics 挙 の phenomenon understanding で あ り, こ れ ら various phenomena を appropriate に モ デ ル change し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を し, new プ ロ セ ス の open 発 や の office conditions optimization な ど が 図 ら れ て い る. こ れ ま で interfaces in the material particles の agglutination や 気 bubble wrapped な ど others 々 な interface in content 挙 が clear に な っ て き た が, nonmetal dielectric in の interphase interface (melt metal / ス ラ グ, melt metal/refractory interface な ど) に お け る speed theory of interface in content 挙 は ほ と ん ど into ん で お ら ず, フ ィ ッ テ ィ ン グ パ ラ メ ー タ と し て Cha わ れ て い る の が Current situation である. そ こ で は this study, medium in の interphase interface に お け る capture, from off な ど の dynamics (speed) of the theory of dynamic を 挙 interpret し, プ ロ セ ス シ ミ ュ レ ー タ の に empirically endowment す る theory モ デ ル build を refers し た. In the first year, the <s:1> interface capture モデ theory モデ construction とそ <s:1> appropriability 検 evidence を implementation た た. Theory モ デ ル の build に お い て は, medium in の turbulence company, scattered モ デ ル に (this application before constructing 済 み) に ブ ラ ウ ン company, scattered を consider し, マ ク ロ · マ イ ク ロ ス ケ ー ル の interface in の interface to capture the モ デ ル を build し た. Parallel し て, water - oil (organic solvent) を with い て に suspension, water turbidity さ せ た simulation interfaces in the material particles (プ ラ ス チ ッ ク particles) が に organic solvent phase transition す る assay を し, interface to capture speed constant を calculate し た. The experimental values are とモデ, the calculated values are を, and the results of the comparison of <s:1> た are consistent. <s:1> and the appropriateness of the モデ モデ is confirmed by を た た. In the first year, the <s:1> group みと てモデ てモデ てモデ みと is used to construct the みと plan. The above に progress is た た. In the first year, there is a shortage of があるため, and in the second year, there is a shortage of を, 継続, てデ, タ拡 and る.