回転水中紡糸法の模擬実験による急速冷却の研究

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本研究は、アモルファス金属細線の製造法の一つである回転水中紡糸法における伝熱特性を模擬実験により明らかにすることを目的として行ったものである。実験は、溶融金属ジェットを模擬して円弧状に保持したB熱伝対素線(直径0.5mm)を通電加熱した後、回転ドラムの内側に形成された水層内に、一定の回転速度で浸漬冷却する方法である。細線の入射角度23°、細線の回転速度3〜9m/s、水層表面の流速5〜9m/s(ドラム回転速度202〜364rpm)、初期加熱温度1000,1200℃、水温10,40℃の実験条件で行い、以下のことが明らかになった。1.写真観察によると、細線の水中突入直後の後流域には空気の巻き込みおよび発生蒸気によるシートが形成されており、実際の製造プロセスに近い様相を示していた。2.水平細線の垂直落下浸漬冷却の実験における熱流束は入水直後に急激に上昇するのに対して、本実験ではかなり緩やかである。これは、線の軸方向の熱伝導と後流部に形成される蒸気シートが原因であると考えられる。3.入水後しばらくは熱伝達に及ぼすドラム回転速度の影響はほとんど認められない。しかし、ドラム底面に近づくにつれて、回転速度が大きいほど熱流束が大きくなる。4.細線の回転速度V_f=6〜9m/sの場合の熱流束は単調に増加するのに対して、V_f=3m/sでは増加して極大点に達した後、減少する。今後、塩類水溶液による伝熱促進効果について検討するとともに、現象の解明を進める予定である。