| 研究概要 |
高周波誘導炉は各種精錬反応の速度論的研究に広く利用されているが重要な速度論的パラメ-タである融体の温度と攪拌強度とを独立に変化させることができない。本研究では融体の温度を一定に保ちつつ攪拌強度を広範に変化させることができる電磁シ-ルド方式を提案し,その攪拌制御特性を実験的,理論的に検討した。
1.2次コイルによる攪拌制御の実験的検討
平成元年度に検討した導電性リングによる制御方式を改良した2次コイル方式を考案し,その特性を実験的に検討した。この方式は,るつぼと加熱コイルとの間隙に水冷銅コイルを挿入し,それに炉外で接続した外部コイルの巻数を変えることにより2次コイル系のインダクタンスを変化させ,これによって炉内の磁界を制御する方式である。まず,2次コイルを設置した条件で炉内の磁束密度を測定し,外部コイルの巻数を変化させることによって磁束密度分布が大きく変化することを確認した。次いで,溶鉄の流れの可視化を目的として溶鉄へのグラファイト丸棒の溶解実験を行った。グラファイト丸棒の局所的溶解速度から求めた局所物質移動係数の分布は,外部コイルの巻数によって大きく変化し,本法により溶鉄の局所的攪拌制御が可能であることが明らかになった。
2.炉内電磁場および溶鉄の流れと物質移動に関する数値解析
相互インダクタンスモデルに基づく炉内電磁場の数値解析を行った。得られた磁束密度の数値解は実測値とよく一致した。次にナビエ・スト-クスの式と流れ場の拡散方程式とを数値的に解き,溶鉄の流速分布および濃度分布を計算した。その結果,溶鉄の表面流速が2次コイルによって広範に変化すること,および局所物質移動係数の数値解が上記の実測値とほぼ一致することなどが確認された。
以上の研究により2次コイルによる攪拌制御の可能性が実証された。
|
