| 研究課題/領域番号 |
10650737
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
横谷 真一郎 日本工業大学, 工学部, 教授 (80049692)
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| 研究分担者 |
井口 学 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00043993)
高木 茂男 日本工業大学, 工学部, 助教授 (30265368)
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| キーワード | 微細気泡の生成 / 旋回流 / 漬浸ノズル / 旋回による微細気泡の生成 / 介在物除去 / 気泡付着法 |
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| 研究概要 |
精錬・連鋳プロセスにおける介在物除去は極めて重要な課題となっている。気泡付着法によってノズル内の流動する溶鋼の介在物を除去する際には、ノズル壁面から溶鋼中に、微細な気泡を安定的かつ簡易に吹き込み、かつ、ノズル内を通過する介在物と気泡の接触機会を如何に多くするかに懸かっている。本研究では浸漬ノズルの溶鋼に旋回を付与することによって生じる気泡と溶鋼の密度さによる遠心力の差とノズル壁面における剪断力を利用して気泡の微細化が可能ではないかと考えた。そこで、水銀を満たした円筒容器(内径40mm)内の水銀に旋回(容器壁面近傍の周速度が0〜1.3m/sの範囲で変化する)を付与した状態で、容器壁の気泡ノズル(内径0.5mm)から空気を注入して、気泡微細化の検討を行った。その結果以下の事項が明らかにされた。
1. 容器壁面近傍の最大周速度が0.8m/sを超えると微細気泡の容器内水銀中に貫入が始まり、最大周速度の増加とともに気泡貫入効率が増加する。気泡ノズルからの空気注入量を31.61/minとしたときの気泡貫入効率は、0.8m/sで60%、1.15m/sで95%である。その際生成される気泡径は2〜6mm程度にばらついている。同一周速度で比較すると気泡ノズルからの空気注入量(181/min〜471/min)とともに気泡貫入効率(80%〜95%)が増加している。空気注入圧力は3000Pa以下で、容器内水銀に旋回を付与しない場合に比較して1/30以下である。
2. 容器(浸漬ノズル)内に生成される気泡半径bは気泡に作用する遠心力と表面張力の関係からb=(1/w)(2RT/ρ)^<1/2>:w;内壁近傍の最大周速度、R;浸漬ノズル半径(容器内径)、T:溶鋼(水銀)の表面張力、ρ;溶鋼(水銀)の密度
で表示され、実験値と程良く一致していた。
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