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論文

水素熱脱離解析におけるデトラップ速度定数の算出に対する試料サイズの影響; 数値シミュレーションによる考察

海老原 健一; 蕪木 英雄; 高井 健一*

材料とプロセス(CD-ROM), 27(1), P. 418, 2014/03

応力腐食割れの1つである水素脆化割れの機構解明には、鋼材中の欠陥による水素の捕獲状態の同定が不可欠である。欠陥による水素捕獲状態の同定では、水素を含む鋼材試料の昇温脱離解析で得られる熱脱離曲線が広く用いられるが、熱脱離曲線には水素を捕獲する欠陥の情報のほか試料のサイズや実験条件の影響が含まれるため数値解析が必要となる。従来、数値解析モデルでは、欠陥が水素をデトラップする速度定数の前指数因子は、フィッティングパラメータとして用いられてきた。今回の発表では、デトラップ速度定数の前指数因子を実験的に同定する際の試料サイズの影響について数値解析を使い調べた。結果として、純鉄及びマルテンサイト鋼において、試料サイズが0.3mmより大きくなると同定の精度が急激に落ちることが分かった。また、熱脱離曲線への影響の調査から、実験において前指数因子をオーダー程度で同定可能であることが分かった。

論文

高温ガス炉を用いた水素の製鉄所への供給とその規模

笠原 清司; 久保 真治; 稲垣 嘉之; 小川 益郎

材料とプロセス(CD-ROM), 26(2), p.498 - 501, 2013/09

高温ガス炉・ISプロセス水素製造及びこれらと組み合わせた水素還元製鉄プロセスの概要を述べた。プロセスフロー計算による物質収支解析により、標準的な高炉プラントと同規模となる製鉄量1万トン/日を達成するには、熱出力600MWの高温ガス炉5基を用い、ISプロセスで水素7.07$$times$$10$$^{6}$$Nm$$^{3}$$/日を、ヘリウムガスタービンで497MWの電力を製造して、製鉄所に供給する必要があることを明らかにした。製鉄プロセスではシャフト炉3基、電気炉2基が必要となった。本プロセスによって、CO$$_{2}$$排出量が従来の高炉プロセスの13%にまで激減することも示した。また、製鉄コストに対する水素製造コストの感度を調べ、従来法よりも低コスト化するためには、水素製造コストを3.0US${$}$/kg-H$$_{2}$$以下にする必要があることを明らかにした。

論文

炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉の検討

笠原 清司; 佐藤 博之; 稲垣 嘉之; 小川 益郎

材料とプロセス(CD-ROM), 25(2), p.647 - 650, 2012/09

製鉄におけるCO$$_{2}$$排出量の削減、並びに還元材である炭素資源の供給安全保障を目的として、製鉄プロセスへの炭素循環エネルギーシステム(ACRES)の適用が検討されている。ACRESは炭素資源利用後に発生するCO$$_{2}$$を非炭素系一次エネルギーによって炭素資源(CO)に再生し、再利用するものである。この適用性を評価するためには、非炭素系一次エネルギーやCO$$_{2}$$再生技術の選定が重要な課題となる。CO$$_{2}$$再生には電気・水素・高温熱等の利用が考えられることから、これらの供給が可能な高温ガス炉がその候補として挙げられる。ここでは、炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉について、熱・物質収支等の検討を行った。また、再生可能エネルギーである太陽光・熱もACRESの非炭素系一次エネルギーとして有望と考えられる。そこで、高温ガス炉と太陽光・熱による電気・熱供給の併用を想定して、高温ガス炉における負荷変動追従の成立性についても検討し、高温ガス炉と太陽光・熱の併用が可能であることを示した。

論文

Microstructure evolution during isothermal annealing of 17Ni-0.2C martensite steel studied by ${it in situ}$ neutron diffraction

徐 平光; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 鈴木 裕士; 秋田 貢一; Li, J.*; 友田 陽*

材料とプロセス(CD-ROM), 24, p.547 - 549, 2011/03

Ultrafine grained austenite-ferrite duplex steels have much better strength-ductility than ultrafined grained ferrite-cementite steels, because the large volume of dispersive austenite can increase the work hardening ability and prevents the early necking phenomenon. However, the ${it in situ}$ crystallographic observation is urgently needed to clarify the competition behavior between the precipitation of austenite and the recrystallization of ferrite considering the meta-stability of low-carbon austenite, which is very important for the development of new-generation commercial austenite-ferrite duplex steel. In this paper, TAKUMI time-of-flight (TOF) neutron diffractometer at JAEA/J-PARC was employed to carry out the in situ neutron diffraction during isothermal annealing and MUSASI-L angle dispersive neutron diffractometer at JAEA/JRR-3 was used to confirmed the changes of crystallographic textures at room temperature. The GSAS Rietveld refinement of neutron diffraction spectra showed that the annealing treatment promoted the solute carbon in martensite to diffuse into the precipitated austenite. In addition, the inverse pole figures and crystallographic textures of ferrite based on the GSAS Rietveld spectrum refinement showed a clear difference in crystallographic orientation before and after 823K isothermal annealing, which was related to the recrystallization of ferrite.

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