炭素移動と界面反応に基づく金属溶解・精錬プロセスの理解
製鉄プロセスの最終段階では、還元された鉄が炭素を取り込みながら溶融し、その化学組成や物性が決定されます。浸炭反応、金属の溶解挙動、スラグ–金属界面反応は、鋼の品質や精錬効率を直接左右する重要な高温現象です。これらの反応は、炭材の性状やスラグ組成、加熱条件によって大きく変化します。
大野研究室では、こうした高温界面で進行する反応を対象に、炭素移動と溶解・精錬挙動を基礎から理解する研究を行っています。異なる炭材を用いた浸炭挙動の比較、急速加熱条件下での溶解開始現象、さらにはスラグ組成が界面反応に及ぼす影響を体系的に整理し、精錬反応を支配する本質的な反応機構の解明を目指しています。
Research Focus（研究の主眼）
- 炭素移動・浸炭反応を反応速度論と界面現象の観点から定量的に理解する
- 金属溶解・精錬過程における炭材・スラグ性状の影響を明確化する
- 急速加熱・急冷条件下で進行する非平衡高温反応を捉える
- 基礎反応の理解を通じて、炭素使用量削減・精錬制御高度化につなげる
Representative Research Topics（研究テーマ例）
- 炭材種類が浸炭速度および溶解開始挙動に及ぼす影響
- 急速加熱条件下における金属溶解挙動と炭素拡散挙動の解析
- スラグ組成が金属–スラグ界面反応に及ぼす影響評価
- 高温その場観察および急冷試料解析による溶融・精錬機構の解明
Related Publications（関連論文・研究成果）
- Effect of carbonaceous material graphitization degree on carburization behavior in Fe–C mixture powder during rapid heating
Metallurgical Research & Technology, 123 (2026), No.2, 203 - Measurement of Bubble Size Distribution and Generation Position of Bubbles Generated during Smelting Reduction of Iron Oxide-containing Slag
ISIJ International, 64 (2024), pp. 2134–2143 - Slag Formation Behaviour at Interface between Pre-reduced Lump Iron Ore and CaO under Load Conditions
ISIJ International, 61 (2021), pp. 2953–2963
※ 浸炭・溶解・界面反応に関する代表的な論文を抜粋しています。
その他の研究成果は Publications / Achievements に掲載しています。
Student Involvement（学生の関わり方）
学部4年生から大学院生までが、試料作製、浸炭・溶解実験、高温反応試験、組織・成分解析に段階的に取り組みます。実験結果を基に反応機構を議論し、「界面反応を支配する要因を考える力」を養います。基礎研究を軸としつつ、企業との共同研究に発展するテーマも多く、実プロセスと学術研究を結びつける視点を身につけることができます。
このテーマに興味を持った学生はJoin Ohno LABもぜひ見てください。
