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鋼片の連続鋳造装置設計：装置長さを求める
2023/10/18 02:48
- 鋼片の連続鋳造装置の設計において、厚さ20cmの鋼片の表面を1000℃に保持するための装置長さを求めます。
- 幅方向と長さ方向の熱流は無視し、厚さ方向のみを考慮した場合、下記の物性値を使用して計算します。
- 低合金鋼の物性値：熱伝導度40 W・m⁻¹・k⁻¹、比熱0.6 kJ・Kg⁻¹・k⁻¹、密度7000 Kg・m⁻³、溶解温度1780 K、凝固潜熱270 kJ・Kg⁻¹。
鋼片（平板）の連続鋳造装置の設計 （装置長さを求…
2010/08/06 09:21
鋼片（平板）の連続鋳造装置の設計 （装置長さを求める）
鋼片（平板）の連続鋳造装置の設計にて、
厚さ20ｃｍの鋼片の表面を1273K（1000℃）に保持し、鋼片引抜き速度を2/minとした時、装置の長さはどれくらいになりますか？下記低合金鋼の物性値使用。
幅は十分に広く、また引抜速度が速い為、幅方向と長さ方向の熱流は無視し、厚さ方向のみを考慮すれば良いです。
・低合金鋼物性値
熱伝導度（W・m⁻1・k⁻1） ：40
比熱 （kJ・Kg⁻1・k⁻1）：0.6
密度 （Kg・m⁻3） ：7,000
溶解温度（K） ：1,780
凝固潜熱（kJ・Kg⁻1） ：270
回答 （1件中 1～1件目)
素人なのでお問い合わせの内容を十分に把握できていませんが、
まずは、このＱ＆Ａの回答に基づいて連続鋳造装置を設計なさろうとしてい
るのではないものと推定します。
では、何かの演習問題なのかと考えると、与条件が不足しているようにも思
えます。
与えられた物性値等から推測すると、溶融状態の鋼が冷却されて固体になる
までの装置の長さを求めようとしているようにも思えます。そうであれば、
「鋼片の表面を1273K（1000℃）に保持し」という温度一定条件を理解する
ことができません。
溶融状態の鋼が冷却されて、どのような状態に達するまでの「装置の長さ」
を求めたいのでしょうか？
前文を読んで題意を理解できました。
1,780Kの溶融した鋼塊の表面を1273K一定に保つように冷却したとき、芯部
が凝固点以下に低下するにはどれだけの時間を要するかという問題ですね。
連続鋳造装置という設定は見せかけであって、冷却時間さえ求まれば、
時間÷速度で所要の設備長は容易に求められます。
ちょっと難しいことは、凝固潜熱を考慮する必要があるということですね。
この段階でもう一つ疑問ですが、鋼の凝固点温度は条件として与えられて
いるのでしょうか？ この演習問題は、この温度（おそらくは1153℃・・
1426K）も知識として知っていることを要求しているのでしょうか？
鉄鋼材料を扱う学生に対する演習問題であれば、この値を知っているか否か
を含めて演習問題とすることは適切と思いますが、単なる伝熱の計算問題の
場合であれば、鋼の凝固点温度を具体的に与えた方が適切な問題になると
思います。
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お礼
2010/08/07 00:57
ohkawaさん、ご返答ありがとうございます。
お察しの通り、演習問題にて出題された内容です。
解答には直接かかわらないと思い、前文を載せずに質問していました。
どの部分が必要な与条件になるのか自信が持てないので、
下記に削除した前文をすべて記載致します。
「鋼片（平板）の連続鋳造では鋳型から出てきた鋼片を直接に水冷するが、冷却強さを調節して表面温度を制御しながら内部の凝固を進める。中心まで凝固した後に切断、搬出するので装置全体の長さ（鋳型から切断までの距離）は凝固速度を考慮して設計しなければならない。・・・」
教科書に記載されている公式に自分なりに当てはめるのですが、
全く的外れな解答になってしまうので、どうしてよいのか分かりません。
よろしければ、改めてご検討お願い致します。
以上です。
ohkawaさん、ご返答ありがとうございます。
ohkawaさんの質問に関してですが、問題中に鋼の凝固点温度の条件は与えられておりません。ただ、これまでの学習にて、平衡状態図の見方等については
習っており、もしかしたら知識としてしっているか要求しているのかもしれません。
ohkawaさんは鋼の凝固点温度が1153℃・・1426Kとご存じでしたが、
教科書にもその数値は載っておらず、平衡状態図から読み取るのかな？と思ったのですが、鋼といっても様々な組成の鋼があり、どの平衡状態図を参考にして良いかわかりません。一般的に（鉄鋼材料を扱う者）にとってはこの数値は知識として知っておくべき数値なのでしょうか？
演習問題にて、凝固点温度であるという事であれば、上記数値を用いた解の出し方を教えて下さい。
当初の質問から脱線してしまい、何か質問ばかりしてしまい申し訳ありません。
よろしければご返答下さい。