撥水性固体壁上の液滴および気泡の動的挙動に関する研究

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本研究は,鉄鋼プロセスの高効率化を目的とし,転炉等において耐火物近傍を上昇する気泡およびスピッティングによって生成された溶鋼滴が耐火物に衝突・降下するときの動的挙動と,溶銑予備処理工程における脱硫剤め動的挙動を対象とした.本年度は,耐火物に沿って降下する溶鋼滴と浴内に侵入する脱硫剤の動的挙動に焦点を当てた.最初に耐火物に沿って降下する溶鋼滴の動的挙動の結果について述べる.なお,この成果は高炉下部の滴下帯における溶銑の挙動解明にも役立つと考えられる.液滴には,イオン交換水,水銀,炭酸カルシウム含有液を用いた,濡れ性の悪い固体壁(耐火物)に沿って降下する粘度の小さい液滴には壁面の摩擦の影響は少なく,その加速度は重力加速度の傾斜平板成分とほぼ等しいことが分かった.液滴の粘度が大きくなると粘性によるエネルギ散逸により,降下加速度は小さくなった.液滴の降下加速度と固体球の降下加速度との比として定義される降下加速度比を導入し,降下加速度比に対する実験式をモルトン数の関数として導出した.続いて,溶鋼中へ侵入する固体球の動的挙動の結果について述べる。溶銑予備処理工程の高効率化には,溶鋼中の脱硫剤の分散挙動を把握する必要がある.脱硫剤と溶鋼との濡れ性は悪いため,これまでの先行研究では水中へと侵入する濡れ性の悪い単一固体球の動的挙動に関する研究が行われてきた.実際には数多くの脱硫剤が吹き込まれることから,本研究では,水平および鉛直に設置した複数の濡れ性の悪い固体球が水中へと侵入するときの動的挙動について,高速度カメラを用いた可視化実験によって検討した.水よりも密度の大きい球だけでなく,密度の小さい球も用いた.最大気柱深さ,気柱破断時間,最大到達距離などを測定し,実験式を提案した.