高炉内における軟化・溶融・通気性の解明
高炉は、鉄鉱石を還元して鉄を製造する巨大な高温反応容器であり、内部における安定したガス流れの確保は、安定操業を支える最重要課題の一つです。
高炉下部では、還元が進行した鉱石が昇温に伴って軟化・溶融し、「融着帯」と呼ばれる高抵抗領域を形成します。
融着帯の形状や分布は、炉内のガス流動性を大きく左右するため、その適切な制御が高炉操業の成否を決定づけます。
鉱石の軟化・溶融挙動は、金属鉄の生成・溶解、脈石成分の溶融、固体から液体への相変態が同時に進行する極めて複雑な高温現象です。
大野研究室では、こうした高炉内現象を直接的に捉えるために、急速昇温・急速冷却が可能な荷重軟化試験装置を独自に開発し、マイクロX線CTによる三次元構造解析と組み合わせることで、鉱石層内部で進行する軟化・溶融・収縮挙動の解明に取り組んでいます。
これらの手法により、鉄鉱石の種類や還元条件が融着帯形成挙動および通気性に与える影響を定量的に評価し、高炉内現象の本質理解と操業指針の構築を目指しています。
代表的な研究例：
高炉内融着帯における酸性ペレットおよびオリビンペレットの軟化挙動
Antti Kemppainen, 大野光一郎 ほか, 鉄と鋼, 103 (2017), 4, pp.175–183
