(6) 介在物におけ る 応力

PR =

2j

^{(3 x} O. 833 ( -ER) (εF - εR)

x (温度区間) }

(6)'

こ こ で， ER， εR はそれぞれ介在物の ヤ ン グ率， 熱膨 脹係数，

EF， εF はそれぞれ鋼の ヤ ン グ率， 熱膨脹係数 (注〉 以上におい て 応力 + は tension， ー は comp -ression を示す。

V -2) 鋼の冷却時に AI.03 に よ り 生 じ た応力 の 計算 表- 4 鋼お よ び AIzO. の ヤ ン グ率 と 熱膨脹係数

|鋼の熱膨脹|鋼の ヤ ン グIAIzOョ の 熱IAh03 の ヤ

時ち

^開

閉 ^{;h lrh}

^si)

野町野i ^m弘

ⁱ⁾

2ú� 100

I

^{12. 3}

I

^{29. 86}

I

8. 5 100-200 I 13. 3 I 29. 00

I

^{8. 5} 200-300

j

^{14. 5 I 27. 87}

I

^{8. 5} 300-400 I 15. 5

I

^{26. 73} I 8. 5

55. 5 55. 0 54. 9 400-500

54. 0 52. 5 16. 2 25. 59 8. 5

表- 5 鋼の冷却時に Ah03 に よ っ て 生 じ た応力 温 度 (O C)

I 士院RU221F

^{に鋤こ生 じ}

20 100 15. 95

100 200 24. 45

200 300 29. 38

300 400 32. 87

400 500 34. 62

常温に おけ る 応力 137. 28

34

Alz03 に よ っ て 生 じ た応力は鋼の 抗張力を は る かに超え て い る 。 こ の事は冷却の際にあ る 温度域で局部的に 亀裂 を 生ず る 事を意味 し て い る 。

\1 -3) 鋼の冷却時に MgO に よ り 生 じた応力 の計算 表 5 MgO の ヤ ン グ 率 と 熱膨脹係数 お よ び

冷却応力

ìffil度区間 (O C)

l

i n

^守

i

^{MgO に よ り}

I MgO の 熱膨 MgO の ヤ /1_{脹係数6 ) | グ会)}

_|

冷却時に鋼に

呂 i

^{( x 1門}

l h凶 ltJU)

l

^{13 5} _{13. 5}

20

�

100 100

�

200

30. 5 30. 5

- 5 . 0"'，

1. 02

戸hd FhJU Fぺυ qυ つd qυ 1i 4iム 1ょ

0 0 0

←る

ハU Au nu

一司令J

ηヘU A斗A ru

-LV

~ ~

~ 一一一

∞

∞ ω

一

温力 2 3 4

一常応

30. 5 30. 0 30. 。

4. 90 9. 39 12. 14 20. 37 MgO の場合 も Alz03 の場合 と 同様介在物側の 方が冷却 応力が大であ る けれ ど も ， そ の値は小 さ く ， あ ま り 影響 を及ぼ さ な い 。

V -4) 鋼の冷却時に Si02 に生 じた冷却応力の計算 表 6 Si02 の ヤ ン グ率 と 熱膨脹係数お よ び

Si02 に 生 じ た冷却応力 i 一 陣式'Si02 の ヤ ン |

温咋序E伊間 i綿 ^I 農齢2主誠3

^{( x 10一6り)}

熱柿 明膨眠|守守9: uui品3ム33入L)))一PS

^ν

^l

(包kg/mm2り) 2加o

�

^10ωo

I

3白2. 6 1日1. 5日9 2却0. 0閃5 100

�

^20ωo

I

^{3白2. 6} 1口1. 2加o 2包4. 2引1 200

�

^30ωo

I

^{3詑2. 6} 10. 9ωo 2幻1.01 1 30ωo

�

⁴⁰⁰

I

^{3包2. 6} 1刊O. 5印o 1凶9.1ロ2 32. 6 10. 20 17. 60 101. 99 Si02 の場合は介在物側に tension が働 き ， 常温に至 る

ま で Si02 内 に亀裂が生ず る か， ま たは鋼 と Si02 の境 界に亀裂を 生ず る 事を 示 し て い る 。

以上の 研究は主 と し て 物理定数表， ハ ン ド ブ ッ ク 等か ら Ah03， MgO， Si02 の 諸数値を 求めて 計算 した も の であ り ， 目 下実際試料で実験中であ る 。

M 結 0=ミ

鉄鋼基礎共同 研究会の非金属介在物部会 よ り ， 富士製

依頼 さ れ， 地 キ ズ検査を 行 な い， 地 キ ズの 成因につい て 少 し く 数的計算 し て ， 次の様な結言を得た。

1. 地キ ズは ア ル ミ ニ ウ ム の添加量， 注入速度の影響 介在物浮上時間 の延長な どで， 介在物 よ り の地キ ズ は多 く は減少 し て い る が， 試料 が リ ム ・ コ ア 部 な の で気泡の 未圧着部分 も あ り ， 判定 し難し 、 と こ ろ も あ る 。

2. 介在物 と し て ， 硫化物系の も の が多く ， 次いで粒 状酸化物 ・ ア ル ミ ナ の順に少 な く な る 。

3. 鋼 と 非金属介在物の 冷却時に 生 じ る 応力を求め る 計算式を求めた。

4. そ の 式か ら求め る と ， 鋼の 5000 C か ら 常温 ま での 冷却に伴 う 応力 は Ah03 の場合は， 137. 28 kg/mm2 で 鋼の抗張力を は る かに超えた tension が働 き ， 地 キ ズ 生 成の一因 と 考え得 る 。

5 . MgO の場合は鋼側に 20. 37 kg/mm2 の tension が働く が， そ の 値が少 な い の で地キ ズ 生成の 直接原因 と は な り 得な い。

6. Si02 の場合は 101. 99 kg/mm2 の応力が介在物側 に testion に働 き ， 常温に至 る ま でに Si02内に 亀裂が 生 じ る か， ま たは鋼 と Si02 の境界に亀裂を生ず る 事を 示 し て い る 。

謝辞

本研究を行な う に 当 つ て は鉄鋼協会 よ り 色 々 お世話に な っ た こ と に つ い て 厚く 御礼 申 し tげたし 、 。 な お研究に 協力 さ れた堀弘隆学士， 余川昭吉学士の 労を謝する 。

鉄鋼基礎共同研究会非金属介在物部会資料， 昭 和 43 年 2 月

日 本鉄鋼協会北陸支部 1 講演会概要集， 昭和 日 本金属学会北信越支部 J 45年 2 月 5 日 引 用 文 献

(1) Meta l Handbook vo l . I. 1206 p (2) Un ivers ity P h y s i c 250 p (3) 金属便覧 ( 旧版 218 p ) (4) Me ta l H a n d b o o k 28 p (5) キ ャ ン プペ ノレ ; 高温工学 48 p (6) Meta l Handbook 28 p (7) ^{高温工学 48 p}

(8) Metal Ha ndbook， 28 p

(9) Me ller ; H a n dbook of Inoganic & The oretica l chemistry CSi 部門) 251 p

鉄株式会社室蘭製鉄所の地キ ス 用試料について の 研 究を ω Sosma n ; The Prop e rti e s of S i l i c a 436 p

富山大学工学部紀要第 23 巻 1， 2 号 1972

接 触 (第 2 報

面 の 流 体 漏 れ 論 突 出 部の弾塑性変形に よ る 修正)

風 巻 十亘 ^司

An lnvestigation of Air-leakage between Contact Surfaces (2 nd Report ， Analysis based on the elastoplastic

deformation of modeled surface irregularit ies) Tsunej i KAZAMAKI

In the case in which the specimen was pressed against a rigid smooth surface ， assuming its surface irregularities had a form of similar truncated cone was elasto 句 plastic ， the analytical values of equivalent gap for the fluid leakage between them were derived with considering the permanent reduction of the central height of surface roughness.

The results obtained can be summariz巴d as follows :

(

1 ) The analytical values of equivalent gap obtained by assuming the surface irreg ­ ularities as elasto- plastic were in agr巴ement with the experimental values with deviation about 7% except the state of which the applied load was low ， i . e. less than about 5kg/cm2 ， at the case in which abnormally high surface irregularities existed on the surface roughness.

The values obtained by assuming the surface irregularities as ideally plastic ， further ­ more ， were derived in the same results as above them .

(

2 ) The analytical expression of balance conditions between applied load and supplied gas pressure between contact surfaces was derived as follows :

l a e-2l b

I n

^{1 2}

Ln+... ^l t� ^� (町l nrol

peq 三 (Pc/p山 =

イ

^{玄 r lJ}

| ^J4

^{0 両 面 + 3}

⁾ 門 t= ^� (l+b l nri)

The analytical values were in agreement well with the experimental results .

1. 患者 日

既報引 で接触物体の一方の表面あ ら さ お う と つ (突出 部 と 呼称〕 の形状を 円すい台 と 仮定 し， かつ， その機械的 性質を完全弾性体 と 完全塑性体 と の両者に区分 して ， そ の物体を理想表面あ ら さ の剛体に押 し付けた際の接触面 か らの流体漏れに対す る 相当す き ま の理論式を導いて実 験結果 と 比較 した結果， 押付 荷重 の 低\， 、 場合 (pc :S;: 4 kg/cmり には 突出部を完全塑性体 と 仮定 した理論値 と 約 7 %以内で一致す る こ と を 述べた (供試材 : SS 41，

S45C) 。 本文は， 突出部に対 し て 弾塑性変形を考慮、 した 理論を導 き， ついで押付荷重に対す る hc の実験式を求 めた。 さ らに， r， S 値の変化を考慮 して上述の理論 と 実 験式 と を総合 した相当す き ま の計算式 と ， 接触面におけ

る 供給空気圧 と 押付荷重 と の平衡条件について の理論式 を導いて実験結果 と の比較検討を行 っ た 。

2. 突 出 部 の弾塑性変形理論

以下に記述す る 記号の意味は既報 と 同様であ る 。 押付 荷重に よ る 突出部の変位量 8 を弾性変形重 (;el と 塑性変 形量 (;Pl と の和 と して

こ こ で

a

=

(;el

+

(;Pl

ニ Pm { ら -;

-

1)2/VsJ /EH π tan2 r

I

)(1)

+〆Pm

/詞ζ

/tan r

í

三 H - Zo )

〔ν/-; -

1)2/下/-;E: dan2 r

=

X

l/V高三 tan r

= Y (2)

( 35 )

36

と おけば， 式(1)は

H - Zo

=

Pm (X/H)

+

^v

p長

^Y

と な り ， 上式か ら Pm を 求め る と P _{m ー}

m =

�(H -: _Zo) (X/

Ji ?

^{士 Y2}

2(X/H) 2

土 Y2〆1

+

^4(Hて-

一←一一一一一

^{Zo) (X/HY勺}

⁽³⁾

上式の正， 負符号に対 して は， つ ぎの二式 Pm

=

2(H - Zo) (H/X)

+

(Y/X) 2H"

(1) '

一 (H - Zo) 2/Y2

+

2 (H - ZO) 3 (X/HY4) (4-1)

= { (H

- Zo) /Yj 2 - 2 (H - Zo) 3 (X/HY4) (4-2) が求 ま る が， こ こ では， 式 (4ーの だけが適用 さ れ る (付 記参照〉 。

さ て ， 既報 と 同様な方法で全押付荷重 Pc を求め る に 当 っ て つ ぎの よ う に お く 。

X

/

^Y2ニX

し7ニカ1 っ て

Pm = { (H - ZO) 2 _ 2X (H - ZO) 3/H} /Y' (4-2) ' か ら

λ = N j ^{; 。 PJ(MH}

し一 r b円

いV

一一π

2 、P J2V

3

2

一 3 1 :

ドキュメント内 富山 大学工学部紀要 (ページ 37-40)