メタル・スラグ反応促進のための界面駆動型電磁攪拌装置の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702053
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 上野 和之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20250839)
• Keywords: 材料電磁プロセッシング / 電磁撹拌 / スラグ・メタル反応 / 電磁流体力学 / 誘導機

Research Abstract

メタル・スラグ反応による精錬において時間を短縮するには、未反応の溶湯を界面に次々と供給する必要がある。これを行うには、メタル・スラグ界面を面内で押し広げ、下方の溶湯を界面に導くのが最も効果的な撹拌方法であると考える。高温プロセスでこれを実現するには電磁力利用が有望であると考え、撹拌装置の開発を進めた。
昨年度試作したコイルで溶融ガリウムを駆動し、その撹拌流速を計測した。計測データには非常に大きな高周波ノイズが含まれていたため、各種ノイズ除去対策を施した。最終的に得られた計測値の誤差は10%程度である。当初想定していた計測精度にいたっていないが、主要ノイズが撹拌装置の駆動磁場そのものであるため、これ以上の精度向上は難しいと判断している。また、磁場ノイズに強い代替センサーは見つかっていない。
セットアップに関係する誤差のばらつきの影響を減らし、計測位置を増やすために、流速計測点が連続的に移動できる槽を設計し製作した。
昨年度試作したコイルでは、2層配置したコイルのうち液面から遠い側のコイルで過熱が問題になった。そこで、継鉄を設置することにした。これにより、液面からコイルまでの距離が離れても磁場の減衰が小さくなるので、励磁電流を抑えることができ、過熱が防止できると期待している。設計・製作した継鉄はフェライト製で、従来にない特殊形状のものとなった。現在この継鉄の形状に合わせたコイルを製作しているところで、これが完成すると本格的駆動実験および性能評価のための計測に入ることができる。
電気化学的手法による物質移動計測システムの設計を行い、来年度の実験に備えた。