2025/03/31 更新

写真a

ハラダ ヒロシ
原田 寛
HARADA Hiroshi
所属
大学院工学研究科 材料デザイン工学専攻 ナノ構造設計 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 マテリアル工学科
職名
教授
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位 3

  1. 博士(工学) 論工博第1567号 ( 2003年9月   名古屋大学 ) 

  2. 理学修士    理修第1844号 ( 1989年3月   九州大学 ) 

  3. 理学士    第4985号 ( 1987年3月   九州大学 ) 

研究キーワード 5

  1. 鋳造

  2. 電磁力

  3. 流動制御

  4. 組織制御

  5. 凝固

研究分野 4

  1. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 加工学、生産工学

  2. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 熱工学

  3. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

  4. ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御

現在の研究課題とSDGs 1

  1. 凝固を出発点とした材料加工

経歴 6

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科材料デザイン工学専攻   教授

    2021年4月

  2. 日本製鉄株式会社   技術開発本部プロセス研究所

    2019年4月 - 2021年3月

  3. 新日鐵住金株式会社   技術開発本部プロセス研究所

    2014年5月 - 2019年3月

  4. 新日鐵住金株式会社   技術開発本部大分技術研究部

    2011年11月 - 2014年4月

  5. 新日本製鐵株式会社   技術開発本部広畑技術研究部

    2003年10月 - 2011年10月

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学歴 2

  1. 九州大学   理学研究科   物理学専攻

    1987年4月 - 1989年3月

  2. 九州大学   理学部   物理学科

    1983年4月 - 1987年3月

所属学協会 5

  1. Association for Iron & Steel

    2024年5月

  2. 公益社団法人 日本鋳造工学会   東海支部 代議員

    2024年4月

  3. 一般社団法人 軽金属学会

  4. 一般社団法人 日本鉄鋼協会   本部 代議員、東海支部 理事 

  5. 一般社団法人 日本塑性加工学会

委員歴 12

  1. 一般社団法人日本鉄鋼協会   論文誌編集委員  

    2025年4月   

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    団体区分:学協会

  2. 一般社団法人日本鉄鋼協会   代議員  

    2024年4月   

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    団体区分:学協会

  3. 一般社団法人日本鋳造工学会東海支部   代議員  

    2024年4月   

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    団体区分:学協会

  4. 公益財団法人 永井科学技術財団   選考委員  

    2024年4月   

  5. 製鋼科学技術コンソーシアム   副主査  

    2023年4月   

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受賞 6

  1. 俵論文賞

    2022年3月   日本鉄鋼協会   粒子の侵入・浮上挙動に及ぼす濡れ性の影響

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  2. 西山記念賞

    2018年3月   日本鉄鋼協会   連続鋳造プロセスにおける電磁気力利用による高品位鋳片製造技術の開発

    原田寛

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  3. Best Paper Award

    2001年8月   Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum   Continuous Casting of Hollow Billets

    Hiroshi HARADA, Einao Anzai and Eiichi Takeuchi

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    受賞区分:国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:カナダ

  4. 俵論文賞

    2001年3月   日本鉄鋼協会   均一電磁ブレーキを利用した異鋼種連々鋳技術の開発

    原田寛,竹内栄一,瀬々昌文,石井孝宣

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  5. 俵論文賞

    1999年3月   日本鉄鋼協会   電磁制動技術を利用した連鋳鋳型内の溶鋼噴流挙動

    岡澤健介,沢田郁夫,原田寛,藤健彦,竹内栄一

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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論文 49

  1. 高P過包晶鋼凝固時の偏析形成とリン化鉄の晶析出

    原田 寛, 杉本 憲弥, 高山 拓也

    鉄と鋼   111 巻 ( 3 ) 頁: 175 - 186   2025年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本鉄鋼協会  

    In the production of high strength steel, it is necessary to improve the inner quality of steel slab. Among of the internal defects, the center segregation deteriorates the ductility and fatigue strength of high strength steel. Therefore, it is necessary to understand the generation mechanism of center segregation and develop the countermeasure technologies. In the center-segregated region of high phosphorous and hyper-peritectic steel slabs, iron-phosphide may be observed. However, the precipitation mechanism of iron-phosphide has not been fully clarified. Therefore, in this study, in order to clarify the formation mechanism of micro- and macro-segregation in the final solidification of CC slab, the melting behavior of the center segregation region of high phosphorous and hyper peritectic steel slab has been investigated by using high temperature observation equipment installed with the image furnace. Additionally, the enrichment of solute in the inter-dendritic region has been analyzed by using micro- segregation model with consideration of delta-gamma transition of steel. Under the assumption that the enriched solute in the inter dendritic region was transferred to the final solidification region because of fluid flow and the center-segregation was formed, the re-solidification of micro-segregated liquid was analyzed by using the modified micro-segregation model. At the same time, the possibility of precipitation of iron-phosphide was examined by using solubility limit of iron-phosphide. Moreover, under the basis of Fe-C-P ternary eutectic solidification system, the precipitation mechanism of iron-phosphide during the formation of center segregation was discussed (Figure Presented).

    DOI: 10.2355/tetsutohagane.tetsu-2024-094

    Scopus

    CiNii Research

  2. Ag–Sn合金の一方向凝固実験による包晶凝固の解析

    堀野 貴也, 原田 寛

    鉄と鋼   advpub 巻 ( 0 )   2025年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本鉄鋼協会  

    <p>In the peritectic solidification, the same solute has been ejected toward the liquid during the growth of primary and secondary phases and these two phases grow interacting with each other. In this study, the unidirectional solidification experiments by using binary Ag-Sn alloy have been performed to find the layered structure solidification, in which primary phase and secondary phase alternately grow in hyper-peritectic Ag-Sn alloy. In order to clarify the mechanism of the aforementioned solidification phenomena, the relationship between fractional solid and Sn concentration distribution obtained by FE-EPMA was examined by using the random sampling methods. Through some theoretical analysis, it has been estimated that solute convection due to the density difference between bulk and inter dendritic liquid could occur and the growth and decline of primary phase could be repeated periodically in the unidirectional solidification. Based on these results, a mechanism for the occurrence of the layered structure solidification induced by solute convection was proposed. Furthermore, it was confirmed that the layered structure solidification also occurs in hypo- peritectic under conditions that promote convection, revealing that the presence or absence of convection directly influences the occurrence of the layered structure solidification.</p>

    DOI: 10.2355/tetsutohagane.tetsu-2024-142

    CiNii Research

  3. 注入ノズル内での気泡と介在物の付着に及ぼす濡れ性の影響 査読有り

    吉田悠人、原田寛

    日本鋳造工学会誌     2025年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語  

  4. 連鋳注入ノズル内の介在物挙動に及ぼす濡れ性の影響 Open Access

    中根 智治, 原田 寛

    鉄と鋼   110 巻 ( 10 ) 頁: 731 - 739   2024年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本鉄鋼協会  

    Molten steel flow in the submerged entry nozzle (SEN) largely affects the cast steel quality. However, it wasn't clarified how non-metallic inclusions behave at the front of nozzle wall in the SEN. One of the reasons is that the contact angle of inclusions with molten steel is bigger than 90 degree and the effect of wettability of the inclusions and nozzle wall on the multi-phase flow behavior in SEN has not been fully clarified. In this study, water model to simulate the multi-phase flow in the SEN has been constructed to investigate the effect of wettability of particles and the nozzle wall on the fluid flow by changing the contact angle of the surface of particles and the nozzle wall. Additionally, an endoscope has been installed into the stopper in order to directly observe the behavior of particles in the SEN. As a result, it was found that particles coated with hydrophobic agent are swept away as if they hit on the nozzle wall and changed the flow direction in the air. This is why the air film was surrounded around the particle by the hydrophobic treatment and cavity bridge was formed between the hydrophobic treated particles in the water. The adhesion force acting between the hydrophobic treated particles was calculated by theoretical analysis and the aforementioned adhesion force could not be ignored compared to the buoyancy force and the drag force in the water.

    DOI: 10.2355/tetsutohagane.tetsu-2024-043

    Open Access

    Web of Science

    Scopus

    CiNii Research

  5. Irregular solidification triggered by competitive growth in peritectic solidification of Ag-Sn alloys 招待有り 査読有り

    Takaya HORINO and Hiroshi HARADA

    AISTech 2024 Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference     2024年5月

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    担当区分:責任著者  

    DOI: 10.33313/388/178

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書籍等出版物 1

  1. 鉄鋼便覧 第5版 第1巻 製銑・製鋼 

    原田寛( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 電磁気利用)

    一般社団法人 日本鉄鋼協会  2014年8月 

MISC 15

  1. 注入ノズル内での流れと濡れ性が気泡と介在物の付着に及ぼす影響

    原田寛、吉田悠人  

    製鋼科学技術コンソーシアム凝固プロセス研究会提出資料   2025年1月

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    担当区分:筆頭著者  

  2. Ag-Sn系合金を用いた一方向凝固実験による包晶凝固の解析

    原田寛、堀野貴也  

    製鋼科学技術コンソーシアム凝固プロセス研究会提出資料   2024年5月

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    記述言語:日本語  

  3. 注入流を模擬した水モデル実験による濡れ性の影響に関する検討

    原田寛、中根智治  

    独立行政法人日本学術振興会製鋼第19委員会凝固プロセス研究会提出資料   頁: 1 - 11   2022年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

  4. 連続鋳造鋳型直下での鋼の磁気変態を活用した電磁センサーの開発

    原田寛,長嶋正樹,今野智弘,山名正哲,藤健彦  

    日本製鉄技報 ( 414 ) 頁: 55 - 59   2019年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

  5. 鋳型直下における鋼の磁気変態を利用した電磁センサーの開発

    原田寛,長嶋正樹,今野智弘,山名正哲,藤健彦  

    独立行政法人日本学術振興会凝固プロセス研究会提出資料19委 巻 ( 12796 )   2017年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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講演・口頭発表等 107

  1. Effect of wettability on the behavior of non-metallic inclusiions in the submerged entry nozzle in CC moldzle of casting process 招待有り 国際会議

    Hiroshi HARADA and Tomoharu Nakane

    The international Conferenece on Emerging Advanced Nanomaterials 2024 (ICEAN-2024)  2024年11月7日  The University of NEWCASTLE

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:英語  

    開催地:Newcastle, Australia   国名:オーストラリア連邦  

  2. セルオートマトン法を用いた凝固組織予測モデルによるアルミニウム合金一方向凝固実験のシミュレーション

    杉野龍、原田寛、皆川晃広

    第147回秋期大会  2024年11月10日  一般社団法人軽金属学会

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    開催年月日: 2024年11月

    開催地:群馬大学  

  3. 微細化剤添加時のアルミニウム合金中の核生成と凝固組織の関係に関する一方向凝固実験による検討

    高瀬有登、原田寛、皆川晃広

    第147回秋期大会  2024年11月9日  一般社団法人軽金属学会

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:群馬大学  

  4. 接触角を変化させた粒子間に作用する凝集力に関する水モデル実験による評価

    原田寛、中根智治

    第188回秋季講演大会  2024年9月18日  一般社団法人日本鉄鋼協会

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大阪大学豊中キャンパス   国名:日本国  

  5. 包晶反応時に発生する層状凝固

    堀野貴也、原田寛

    第188回秋季講演大会  2024年9月18日  一般社団法人日本鉄鋼協会

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    開催年月日: 2024年9月

    開催地:大阪大学豊中キャンパス   国名:日本国  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 5

  1. アルミニウム合金の柱状晶ー等軸晶遷移に関する一方向凝固実験による検討

    2024年7月 - 2025年6月

    教育研究資金 

    原田寛

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    資金種別:競争的資金

    配分額:300000円 ( 直接経費:300000円 )

  2. 電磁力で保持した固液共存アルミニウム合金の一軸圧縮による溶質分配に関する検討

    研究課題番号:AF-2023011-B2  2023年10月 - 2026年3月

    一般研究開発助成 

    原田寛

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    資金種別:競争的資金

    配分額:3000000円

  3. 炭素飽和溶鉄における燐化鉄と脱燐フラックスを利用した燐化脱銅

    2023年4月 - 2025年3月

    第2回鉄鋼カーボンニュートラル研究助成 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:2000000円

  4. 注湯プロセスにおける濡れ性が混相流挙動に及ぼす影響

    2023年4月 - 2025年3月

    第32回鉄鋼研究振興助成 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:3000000円

  5. 縮流下での微細気泡生成条件に関する検討

    2021年10月 - 2022年9月

    公益財団法人 谷川熱技術振興基金  令和3年度研究助成金 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1000000円 ( 直接経費:1000000円 )

科研費 1

  1. 介在物の物性と縮流を利用した注湯プロセスにおける介在物の直接検知

    研究課題/研究課題番号:22K04788  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    原田 寛

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    鋼材中に含まれる介在物は鋼材の品質に大きく影響する。鋳型内に、今、まさに注湯している溶鋼中に含まれる介在物に関する情報(大きさ、個数、組成等)を知ることができれば、オンラインで品質の良否を判定できるシステム構築につながる。そこで、本研究においては、介在物は溶鋼に比べて軽く、かつ濡れ性が悪いこと、注湯量制御のために縮流が導入されることに着眼した。具体的には、注湯プロセス内に気液界面を形成し、その界面に介在物を露出・集積する条件をつくり出すことで、溶鋼中に含まれる介在物の直接評価を狙ったものである。本研究では、これらの具体的な条件について水モデル実験、数値解析を行い明らかにする。
    本研究は注湯プロセスの縮流部近傍に気液界面を形成し、その界面に介在物を集積・露出させることで注入流の介在物品位を直接評価する方法の提供を目的としている。これは溶鋼と介在物の濡れ性が悪いことに着目したものであり、模擬介在物(以下、粒子)の物性を変化できる水モデル実験と数値解析を行い気液界面に粒子を集積・露出するための方法の検討を進めている。令和4年度において、注湯プロセスを模擬する水モデル実験装置を作製しストッパー(流量調整弁)の中心軸に内視鏡を設置し、ストッパーとノズル間の縮流下での粒子の挙動を観察できる実験装置を構築した。その際、粒子表面に親水剤や撥水剤を塗布し接触角を変化させた結果、粒子の挙動が接触角によって大きく変化することを知見した。さらに、ハイスピードマイクロスコープとレーザースリット光を導入し、ストッパー前面に気液界面を形成する方法について検討した。その結果、ストッパーからの空気吹込み方法の工夫により、ストッパー前面に気液界面を、かつその界面下に気泡群を生成できることがわかった。令和5年度においては、空気吹込み下で粒子をノズル内に注入する条件で実験を行い、ストッパー前面に形成された気泡群に粒子が付着する過程を観察することができた。加えて、数値解析を用いた粒子挙動解析に着手し、粒子の密度や粒径による粒子挙動の違いを解析で表現するとともに実験との比較検討を行った。その際、粒子表面やノズル表面に撥水剤を塗布し濡れ性を悪くした条件において、粒子間、粒子とノズル間で凝集力が作用し、粒子挙動に大きく影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで、粒子間に作用する凝集力の測定装置を考案し、接触角による凝集力の変化を実測、さらに得た実験結果を記述するモデル式を考案した。現在、粒子解析モデルへ凝集力推定モデルを導入し、凝集力の影響を含めて粒子挙動を解析するモデル構築を進めている。
    本研究は、介在物の物性(濡れ性と密度)と注湯流の特徴(縮流)に着目したもので、注湯流内に気液界面を形成し、その界面に介在物を集積・露出させるための具体的な方法について、水モデル実験と数値解析により検討を行っている。令和4年度において、ノズル内流動を模擬する水モデル実験装置を製作、その注入流量を制御するストッパーの中心軸に内視鏡を設置し、ストッパーとノズル間の縮流下での模擬介在物(以下、粒子)挙動を観察した。粒子にはスチレン―ジビニルベンゼン系合成吸着剤を用い、その粒子表面に親水剤や撥水剤を塗布し、水との接触角を変化させた。その結果、親水剤を塗布した条件では、粒子はノズル内面に沿って流入するのに対し、撥水剤を塗布した条件では、まるで空気中のノズル内に剛体球を投げ入れたようにノズル内壁と衝突し流動方向を変えながら流入することを知見した。令和5年度においては、気泡含め粒子の動的挙動を捉えるため、ハイスピードマイクロスコープとレーザースリット光を導入した。加えて、ストッパー先端部への空気吹込み方法の工夫により、ストッパー前面に気液界面とその界面下に気泡群を形成することができた。さらに、空気吹込み下で粒子をノズル内に注入する条件で実験を行い、ストッパー前面に形成された気泡群に粒子が付着する過程を観察することができた。並行して、混相流体解析を行い粒子の密度や粒径による粒子挙動の違いについて検討するとともに実験結果と比較した。その際、濡れ性の悪い粒子間、粒子とノズル間には凝集力が作用し、粒子挙動に大きく影響を及ぼすことが考察を通じて明確となった。そこで、新たに粒子間に作用する凝集力の測定装置を考案、接触角による凝集力の変化を実測するとともに、得た結果を記述するモデル式を考案した。現在、粒子解析モデルへ凝集力推定モデルを導入し、凝集力の影響を含めて粒子挙動を記述するモデル構築を進めている。
    令和6年度は最終年度となるため、モデル実験については、ストッパー前面に形成された気液界面と気泡群に模擬介在物(以下、粒子)が集積・露出する条件を(1)粒子密度<流体密度、(2)粒子密度>流体密度、それぞれの条件で明確化する。上記検討結果を踏まえ、溶鋼とアルミニウム溶湯の注湯プロセスへの適用可能性を明らかにする。数値解析については、(1)先ず、粒子解析モデルへ凝集力推定モデルを導入し、凝集力の影響を含めた粒子挙動を記述するモデルを構築する、(2)次に、ストッパー前面に界面を導入し、その界面にノズル内に導入された粒子が到達する否かを記述するモデル構築を目指す。構築した数値解析モデルを用いて、鋼とアルミニムの代表的な注湯プロセス条件で解析を行い、今回提案する注湯プロセスにおける介在物検出方法の実現可能性を総括する。さらに、本研究の次ステップへの具体的な展開について、分析分野の研究者、技術者と技術討議を行い、実際の注湯プロセスでの介在物検出方法についての検討に着手する。実際のプロセスへの適用にあたっては、段階的に進めることを計画しており、まず、低融点合金を用いた注湯プロセスでの技術評価、さらに実湯プロセス(アルミ溶湯、溶鋼)への展開を想定した研究計画を策定する。策定した研究計画については、大学および企業関係者との協議を計画する。

    researchmap

産業財産権 77

  1. 鋼の連続鋳造方法

    水上英夫,山田健二,原田寛

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    出願人:新日鐵住金株式会社

    出願番号:2015-213676  出願日:2015年10月

    公開番号:2017-080787  公開日:2017年5月

    特許番号/登録番号:6515291  登録日:2019年4月 

  2. 連続鋳造方法

    水上英夫,山田健二,原田寛

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    出願人:新日鐵住金株式会社

    出願番号:2015-147166  出願日:2015年7月

    公開番号:2017-024057  公開日:2017年2月

    特許番号/登録番号:6651306  登録日:2020年1月 

  3. 溶鋼の連続鋳造方法および連続鋳造放置

    笹井勝浩,原田寛,中島潤二

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    出願人:新日鐵住金株式会社

    出願番号:2015-123751  出願日:2015年6月

    公開番号:2016-083703  公開日:2016年5月

    特許番号/登録番号:6500630  登録日:2019年3月 

  4. 溶鋼の連続鋳造方法

    笹井勝浩,諸星隆,原田寛

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    出願人:新日鐵住金株式会社

    出願番号:2015-079260  出願日:2015年4月

    公開番号:2016-198787  公開日:2016年12月

    特許番号/登録番号:6455289  登録日:2018年12月 

  5. 連続鋳造方法

    中島潤二,水上英夫,中村洋二,原田寛,山田健二,阪本真士,山下悠衣

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    出願人:新日鐵住金株式会社

    出願番号:2015-057466  出願日:2015年3月

    公開番号:2016-175104  公開日:2016年10月

    特許番号/登録番号:6451437  登録日:2018年12月 

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担当経験のある科目 (本学) 2

  1. 材料組織制御工学基礎

    2022

  2. 素材プロセス工学

    2022

担当経験のある科目 (本学以外) 6

  1. 持続可能な社会における製鉄プロセス

    2024年12月 東京工業大学)

  2. 持続可能な社会における製鉄プロセス

    2023年12月 東京工業大学)

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    科目区分:大学院専門科目 

  3. 持続可能な社会における製鉄プロセス

    2022年12月 東京工業大学)

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    科目区分:大学院専門科目 

  4. 鉄鋼製造概論

    2016年12月 - 2020年1月 西日本工業大学)

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国

    鉄鋼製造プロセスにおける製鋼の役割について概要を紹介。年1回実施。

  5. 鉄鋼製造概論

    2013年9月 九州大学)

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

    鉄鋼製造プロセスにおける製鋼の役割について概要を紹介。

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社会貢献活動 6

  1. 凝固組織の見方講習会

    役割:講師, 報告書執筆

    日本鉄鋼協会  2024年12月

  2. 凝固専科

    役割:講師, 報告書執筆

    日本鉄鋼協会  2024年8月

  3. 凝固組織の見方講習会

    役割:講師, 報告書執筆

    日本鉄鋼協会製鋼部会  2023年12月

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    対象: 企業

  4. 環境調和型鋼材製造における鋳造プロセスが果たす役割

    役割:講師, 報告書執筆

    日本鉄鋼協会  第31回鉄鋼工学アドバンストセミナー  2023年10月

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    対象: 企業

  5. 凝固専科

    役割:講師, 報告書執筆

    日本鉄鋼協会  2023年8月 - 2023年9月

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    対象: 企業

    種別:セミナー・ワークショップ

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