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2009 年度 実績報告書

マイクロ波照射 低温・高酸素ポテンシャル迅速高純度製銑法の開発

計画研究

研究領域マイクロ波高温非平衡加熱の研究総括
研究課題/領域番号 18070003
研究機関東京工業大学

研究代表者

永田 和宏  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 連携教授 (70114882)

研究分担者 渡邊 玄  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70361780)
キーワード環境技術 / 金属生産工学 / 省エネルギー / 二酸化炭素排出削減 / 反応分離工学
研究概要

1. 20kWマイクロ波集中照射加熱連続製銑炉を完成した。2.45GHzマグネトロン型マイクロ波発生装置8台を直径1mの球状ステンレス製アプリケーターに設置し、ヘリカルアンテナにより指向性を持たせたマイクロ波を炉中心部に集中させた。約30cm範囲でマイクロ波が集中している。ここに、マグネシア燒結板を炉床に用いた反応炉を設置した。反応炉内部はマグネシアセメントで内張りし、マグネシア炉床はシリカ管の上に置いて空気断熱した。炉壁の外周は多孔質のムライトボードで囲み、マグネシアセメントとの間にムライトファイバーを入れて断熱した。天井はムライトボード板を用いた。これにより、マイクロ波を透過させても炉の断熱壁の温度が数百度以下に抑えられ、壁自身の発熱暴走を防止できた。一方、炉床のマグネシア板は発熱して原料の加熱に有効に利用できる。また、空気断熱層により下部のレンガの加熱による発熱暴走を防止できた。原料は水冷ステンレス管により炉上部から連続投入し、排気ガスは同様な管で上部から排出した。この炉を用いてマグネタイトとグラファイトの混合粉末を毎分50g投入し、毎分30gの銑鉄を連続して生成した。
2. 120kWマイクロ波加熱日産銑鉄1トン炉を設計し、そのコンピューター・シミュレーションを行なった。それに基づき30kWクライストロンと電源を昨年に引き続き2セット購入し、チューナーとサーキュレーター、方向性結合器、導波管を1系統購入し、検討した。また、反応炉を設計し、黒鉛レンガを購入した。
3. ムライト耐火物の誘電率を1200℃までの高温で測定した。1000℃近傍以上で自己発熱による熱暴走が起きる。この時誘電率も急に大きくなることが分った。
4. 最大1.5kWマグネトロン型マイクロ波発生装置8台をステンレス製アプリケーターに設置して、出力連続可変型マイクロ波炉(12kW)を作製した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Pig Iron Making by Microwave Heating for Reducing CO_2Gas Emission by Half2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hayashi, K.Nagata
    • 雑誌名

      Proc.Ironmaking for Sustainable Development 2010

      ページ: 137-140

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Removal of Fe_3O_4 Film Using Atomsphere Transferred Plasma at Low Temperature2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kashimura, K.Nagata
    • 雑誌名

      ISIJ International 50

      ページ: 169-173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロ波加熱による革新的製鉄技術2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 雑誌名

      金属 80

      ページ: 44-50

  • [雑誌論文] Excess Vaporization of Na from Na_2O-SiO_2 Molten Slag by Transfer Thermal Plasma of Ar2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kashimura, Y.Kitayama, K.Nagata
    • 雑誌名

      Materials Transactions 50

      ページ: 814-818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex Permittivity and Permeability of SiO_2 and Fe_3O_4 Powders in Microwave Frequency Range between 0.2 and 13.5GHz2009

    • 著者名/発表者名
      M.Hotta, M.Hayashi, A.Nishikata, K.Nagata
    • 雑誌名

      ISIJ International 49

      ページ: 1443-1448

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Oxygen Prtial Pressure on the Surface of Na_2O-SiO_2 Molten Glass Heated by Thermal Plasma of Ar2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kashimura, K.Nagata
    • 雑誌名

      Materials Transactions 50

      ページ: 1346-1350

    • 査読あり
  • [学会発表] たたら製鉄における送風条件2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第159回春季講演大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2010-03-30
  • [学会発表] 溶融シリケートガラスの超音波速度2010

    • 著者名/発表者名
      林幸
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第159回春季講演大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2010-03-30
  • [学会発表] ムライト質耐火物のマイクロ波電場加熱と高温複素誘電率2010

    • 著者名/発表者名
      堀田太洋
    • 学会等名
      日本金属学会2010年春期大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2010-03-30
  • [学会発表] Fe_<094>O(001)単結晶表面の原子構造がSTM像に及ぼすバイアス電圧依存性2010

    • 著者名/発表者名
      藤井貴浩
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第159回春季講演大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2010-03-29
  • [学会発表] Pig Iron Making by Microwave Heating for Reducing CO2Gas Emission by Half2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hayashi, K.Nagata
    • 学会等名
      Ironmaking for Sustainable Development 2010
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2010-01-28
  • [学会発表] マイクロ波加熱による革新的製鉄技術2009

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 学会等名
      Microwave Workshop Digest 2009
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2009-11-26
  • [学会発表] Na_2O-SiO_2系スラグの液相及び固液共存状態における音速・超音波吸収係数測定2009

    • 著者名/発表者名
      松園庸介
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第158回春季講演大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2009-09-16
  • [学会発表] 青瓷釉中のFe^<2+>/Fe^<3+>の比に及ぼす素地組成の影響2009

    • 著者名/発表者名
      寺門輝
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第158回春季講演大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2009-09-15
  • [産業財産権] 縦型マイクロ波製錬炉2010

    • 発明者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 権利者名
      東京工業大学、核融合科学研究所
    • 産業財産権番号
      国際特許出願、PCT/JP2010/051299
    • 出願年月日
      2010-01-31
    • 外国

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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