プラズマ加熱下のメタルプ-ルにおけるマランゴニ流発生機構の解明

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01470060
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 向井 楠宏 九州工業大学, 工学部, 教授 (60023173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和才 京子 九州工業大学, 工学部, 助手 (90128124) ; 中村 崇 九州工業大学, 工学部, 助教授 (20112360)
• Keywords: プラズマ加熱 / メタルプ-ル形状 / マランゴニ流 / 酸素濃度 / 溶融鉄ー酸素合金 / 表面張力 / 表面張力の温度係数

Research Abstract

1.Fe-O系の表面張力と表面張力の温度係数の測定
1ー1 表面張力測定装置の製作
LaC_2O_3発熱体を用いた電気抵抗炉を製作し、雰囲気を厳密に制御した状態で、1750℃までの温度範囲の表面張力を、十分な精度で測定しうることを確認した。さらに、表面張力の算出に、コンピュ-タ-で処理する解析法を適用することによって、接触角が90°以下になる高温、高酸素濃度域でも、信頼性の高い表面張力の測定値を得ることに成功した。
1ー2 Fe-O系の表面張力
1ー1の装置を用いO濃度;10ppm〜600ppm、1550℃〜1750℃の範囲で、Fe-O系の表面張力を測定した。1550℃での結果は、同一測定条件下の従来の測定結果に近い値を得た。温度の増加とともに、O濃度の増加に対する表面張力の減少割合は、小さくなった。
1ー3 Fe-O系の表面張力の温度係数
本系の表面張力の温度係数は、数+ppmO以下の低酸素濃度域では、負、数+ppm以上の高酸素濃度域では、正になり、しかも、O濃度の増加とともに増大することを明らかにした。
2.プラズマ加熱下の溶鉄プ-ルでのマランゴニ流の発生状態の観察
まず、メタルプ-ルの溶け込み形状におよぼすO濃度の影響を、表面張力測定と同一の試料および雰囲気のもとで行ない、溶け込み形状が、O濃度、数+ppmから100ppm付近を境にして、著しく変化することを明らかにした。また、プ-ル内のトレ-サ-の分布状態から、内部の流動状態が、低酸素濃度と高酸素濃度では逆転することを、間接的に証拠づけることができた。表面の流動状態の直接観察は、高速度カメラを用いて、現在撮影を遂行中であり、平成二年度前半までに、研究を終了したい。