真空吸引脱ガス法による溶融アルミニウムの脱水素に関する速度論的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 平沢 政広 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (90126897)
• Keywords: アルミニウム / 脱水素 / 真空吸引脱ガス法 / 反応速度

Research Abstract

本研究は,真空吸引脱ガス法(Vacuum Suction Degassing Method, VSD法)の適用による溶融アルミニウムの脱水素についての速度論的基礎研究を目的としたものである.
本年度は,VSD法の実験の前段階として,機械的撹拌下の溶融Al浴自由表面からの脱水素に関する速度論的実験を,雰囲気および浴の機械的撹拌を厳密に制御した条件下で開始した.
グラファイトるつぼ(内径100mm,外径114mm,高さ120mm)にAl(純度99.99%)を1100g装入し,実験炉(カンタル抵抗炉)の反応管内の均熱部にいれる.炉内雰囲気を精製Ar雰囲気とし,Alを溶解して実験温度733°Cに保持する.Al浴表面にAr-H_2O混合ガスを吹き付けて溶融AlにHを溶解させ,所定のH初濃度とする.浴表面にArガスをアルミナ製ランス(内径4mm,外径6mm,ランス先端と浴表面の距離30mm)から1 Nl/minの流量で吹き付け,炉内をAr雰囲気とし,浴表面からの脱水素の実験を開始する.実験中,溶融Al浴をグラファイト製の撹拌羽根(直径25mm,高さ22mm)により機械的に撹拌する.溶融Al中H濃度の経時変化は水素センサーにより測定する.
この実験は現在も継続中であり,撹拌羽根の回転速度を400rpm〜1000rpmの間で変化させた一連の実験から,現時点では以下の結果が得られている.
(1)脱水素速度は撹拌回転速度の増大とともに増大する.
(2)溶融Al中水素濃度の経時変化はおおむね一次速度式により記述できる.
(3)以上より,機械的撹拌下での溶融Al浴表面からの脱水素では液側のHび物質移動が律速段階になっていることが推定される.
さらに,実験条件を種々変化させた実験を行ない,浴表面からの脱水素におけるガス側物質移動および界面化学反応速度の影響について検討中である.