介在物の分離・除去

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10211202
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷口 尚司 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00111253)
• 研究分担者: 上野 和之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20250839)
• キーワード: 介在物分離 / 電磁力 / 高清浄金属 / 介在物凝集 / スパイラル撹拌 / 電磁ポンプ

研究概要

平成13年度は、溶融金属中介在物の高周波磁界中での電磁分離、導電性流体中の非導電性2球周囲の電磁流動、ハイブリッド攪拌装置の開発、および移動磁界による液体金属表面攪拌に関する基礎的研究を実施した。以下に個々の研究実績を述べる。
1.溶融金属中介在物の高周波磁界中での電磁分離:平成12年度に指摘された溶融Al中SiC粒子の凝集の影響を調べるために、溶融Alに超音波を印加して凝集粒子を再分散後、電磁分離した。分離速度は前年度の結果と大きな差はなく、凝集による分離速度の増加の影響は小さいことが分かった。
2.導電性流体中の非導電性2球周囲の電磁流動:非導電性粒子周囲の電磁力場の乱れによって発生する電磁流動を数値解析によって解明した。電流、磁場、電磁力の3方向に2球を配置した場合に、電磁流動に変化が認められたが、流体力は粒子間の引力・斥力としては作用しないことが示された。
3.ハイブリッド攪拌装置の開発:これまでに開発したスパイラル電磁ポンプの原理を円筒容器中の液体Gaの攪拌に応用した。円周方向の回転磁界と軸方向の移動磁界をそれぞれ独立に制御するハイブリッド攪拌方式を採用し、溶融金属の回転攪拌で問題となる液面の変形を抑制しながら強い攪拌電力を印加できることを明らかにした。
4.移動磁界による液体金属表面攪拌:製鋼工程で使用される鉄皮を巻いた取鍋においては、取鍋側面および底面から擬枠用の磁界を浸透することができない。そこで溶鋼液面から界面を開く向きに移動磁界を印加し、スラグ-メタル間反応を促進できる新たな攪拌方式を提案し、その特性を液体Gaを用いて検討した。

研究成果

• [文献書誌] 安藤努, 上野和之, 谷口尚司, 高木敏行: "回転ねじれ磁場を使った高温溶融金属のための誘導型電磁ポンプ-固体金属円柱を使った予備実験-"日本AEM学会誌. Vol.9・No.2. 202-212 (2001)
• [文献書誌] 窪田征弘, 吉川 昇, 谷口尚司: "直流電磁力場における非誘導電性2粒子に作用する電磁泳動力"鉄と鋼. 87巻・3号. 113-120 (2001)
• [文献書誌] 高橋功一, 渡部正臣, 谷口尚司, 菊池 淳: "溶鋼中非金属介在物の高周波磁場中での分離に関するモデル実験"材料とプロセス. Vol.14, No.1. 42-45 (2001)
• [文献書誌] K.Takahashi, S.Taniguchi: "Effect of Mechanical Stirring on Electromagnetic Separation of Inclusion Particles from Liquid Metal"Proc. 4th Pacific Rim Int. Conf. on Advanced Materials and Processing. (in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Kubota, N.Yoshikawa, S.Taniguchi: "Migration Force Acting on Two Non-Conducting Particles in Conducting Liquid with Imposition of DC Electromagnetic Force"Proc. 4th Pacific Rim Int. Conf. on Advanced Materials and Processing. (in press). (2001)