機械式攪拌時の渦の形成時間とインぺラへの到達時間

摘要

鉄鋼業では多くの撹枠操作が用いられているが，脱燐剤や脱硫剤などの低密度粒子の浴内均一分散を達成するには機械式撹拝が適しているようである。 インベラを用いた機械式撹拝では，インベラによって溶鋼に遠心力が働き，溶鋼が側壁のほうへ押しやられ，それと同時に浴中心部では下向きの流れが形成され，浴表面がインベラに向かって降下してくる。 浴表面に散布されている微粒子は，浴表面とともに降下してインベラに衝突し，浴内に分散される。 このような機械式撹拝に関しては，特に化学工学の分野で多くの研究が行われている。 従来の機械式撹拝プロセスでは，回転軸を浴中心に設置する中心撹拝が主流であったが，この方法では低密度粒子の浴内への均一分散は困難であり，新たな撹拝方法が求められている。 著者らは，回転軸を浴中心からずらした偏心撹拝において形成する傾斜渦が低密度粒子の浴内の均一分散に極めて有効であることを見出した。 傾斜渦とは，渦の開口部が撹拝子の中心軸から離れ，渦管が傾斜するような渦を言う。 そこでまず傾斜渦が形成する条件や傾斜渦の形状を明らかにしてきた。 しかし，渦が形成し始めてから，インベラまで到達する時間についての研究は行われていない。 本研究では，処理時間に密接な関係を有する渦の形成時閏とインベラへの到達時間を水モデル実験により調査した。なお，鉄や鋼などの溶融金属の流動モデルとして水モデルがしばしば用いられるが，それは，溶融金属の動粘度が水の動粘度に近く，流動現象の解明に有効であるためである。さらに，相似則を用いることにより，異なるスケールでの現象の予測も可能になると考えられるが，次の段階としては低融点金属を用いたモデル実験を行い，この点を検討していく必要がある。 また,溶銑予備処理に関する機械式増枠法の論文については鉄と鋼誌の特集号を参照されたい。