高炉内における軟化・溶融・通気性の解明
高炉内では、装入された原料が還元されるだけでなく、温度上昇に伴って軟化・溶融・収縮を起こし、集合体としての構造を変化させながら降下します。この過程で生じる構造変化は、ガスの流れや圧力損失を支配し、操業の安定性や生産性に大きな影響を与えます。そのため、高炉プロセスを理解・高度化するためには、個々の反応だけでなく「炉内で装入物がどのように振る舞うか」を現象論的に捉える視点が不可欠です。
大野研究室では、高炉下部を模擬した条件下で、還元鉱石や装入物集合体の軟化・溶融挙動、収縮特性、圧力損失を実験的に評価しています。急速昇温・急速冷却試験により高温現象を凍結し、構造変化と通気性の関係を詳細に解析することで、高炉内現象を支配する要因の整理と理解を進めています。
Research Focus（研究の主眼）
- 高炉下部における装入物集合体の軟化・溶融・収縮挙動を現象論的に捉える
- 集合構造の変化と通気性・圧力損失の関係を定量的に評価する
- 還元条件・原料特性が高温下の構造変化に及ぼす影響を整理する
- 操業安定化や原料設計に資する基礎的指針を構築する
Representative Research Topics（研究テーマ例）
- 還元鉱石の軟化・溶融挙動と通気性低下メカニズムの解明
- 原料特性（鉱物組成・気孔構造）が収縮挙動に及ぼす影響
- 急速昇温条件下における高温構造形成プロセスの解析
- 高炉下部模擬条件における圧力損失挙動の定量評価
Related Publications（関連論文・研究成果）
- Effect of Pre-Reduced Structures on Deformation and Shrinkage Behavior of Iron Ore Pellets under CO and H2 Reduction
ISIJ International, 65(2025), No.6, pp.783–793 - ファニングの式による軟化溶融を伴うスラグ粒子充填層の通気性評価
鉄と鋼, 108(2022), pp.703 – 712 - Detailed modelling of packed-bed gas clogging due to thermal-softening of iron ore by Eulerian–Lagrangian approach
Chemical Engineering Journal, 392(2020), Article No. 123643
※ 高炉内の軟化・溶融・通気性に関する代表的な研究成果を抜粋しています。
その他の論文・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、高炉下部模擬試験、急速昇温・急冷実験、圧力損失測定、組織・構造解析に段階的に取り組みます。実験結果をもとに現象を整理し、「炉の中で起こっていることを構造と流れの両面から考える力」を養います。操業課題に直結するテーマであるため、企業との共同研究や実プロセスを意識した研究に発展するケースも多い分野です。
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。
