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2010 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)2.45GHz・20kWマイクロ波集中型加熱連続銑炉から銑鉄を炉外に連続的に出銑させる方法を開発した。マイクロ波の漏洩防止のために鉄管の途中に3cm幅のチョークを2個入れた。また、出銑口からのCOガス遺漏防止のため銑鉄受けのマグネシア容器中にB_2O_3を溶解し、シリカ管をこれに浸した。さらに接地したグラファイト板をルツボ底に設置して銑鉄を接地した。(2)2.45GHz・120kWマイクロ波加熱炉の開発では、(1)アイソレータ、方向性結合器、3スタブ自動整合器、コーナー・アークディテクターを30kWクライストロン・マイクロ波発振装置に矩形伝送管で結合し、マイクロ波の発生特性を測定した。これを4系統試験した。(3)日産1トンの連続銑鉄製造装置は、厚さ5mmの鉄製容器の中に軽量キャスタブルで断熱層を作り、その内壁にグラファイト板を貼り付けて、マイクロ波が炉壁で反射し炉内に閉じ込められるようにした。炉床と出銑口はヒーターで加熱し銑鉄の凝固を防止した。4系統の矩形伝送管は水平に接地し、その先端を斜めに切断してマイクロ波が炉床に直接照射するようにした。反応容器の天井中央に水冷管を垂直に取り付け、原料を炉床に連続的に供給できるようにした。(4)2と3による日産1トン連続製銑の実証試験は、法律上の許可を待って実施する予定である。(5)12kW出力可変型マイクロ波加熱炉を用いてNiOの炭素熱還元実験を行ない、NiOの還元と炭材の酸化反応の活性化エネルギーを測定した。その結果、マイクロ波による活性化エネルギーは見かけ上、通常加熱による活性化エネルギーより小さくなることが分った。これにより、コヒーレントなマイクロ波の一部が直接化学反応に寄与している事を示した。(6)Fe_3O_4、Cr_2O_3及び石炭等炭材の電磁気学的物性値を1000℃までの高温で測定した。さらに、高温で起る耐火物の急速発熱現象を解明した。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (4件) (うち外国 3件)

  • [雑誌論文] High temperature measurement of complex permittivity and permeability of Fe_3O_4 powders in the frequency range of 0.2 to 13.5GHz2011

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

      ISIJ International

      巻: 51 ページ: 491-497

    • 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

      巻: 80 ページ: 44-50

  • [雑誌論文] Removal of Fe_3O_4 film using atmospheric transferred plasma at low Temperature2010

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

      ISIJ International

      巻: 50 ページ: 169-173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concept of furnace for metal refining by microwave heating-A desighn of microwave smelting furnace with low CO_2 emission-2010

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

      Materials Transactions

      巻: 51 ページ: 1847-1853

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex permittivity and permeability of a-Fe_2O_3 and Fe_<1-x>O powders in the microwave frequency range between 0.2 and 13.5GHz2010

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

      ISIJ International

      巻: 50 ページ: 1514-1516

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface structure of wustite observed using scanning tunneling microscopy2010

    • 著者名/発表者名
      T.Watanabe, K.Kitamura, T.Yamashita, K.Nagata
    • 雑誌名

      Steel Research Intenational

      巻: 81 ページ: 814-818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pig iron making from powdery iron ores2010

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

      Proc.of 8^<th> Japan-Brazil Symp.on Dust Processing-Energy-Environment in Metallurgical Industries

      ページ: 142-147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Continuous pig iron-making by microwave heating2010

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

      CAMP-ISIJ

      巻: 23 ページ: 851-854

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flame and blowing of Tatara2010

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

      CAMP-ISIJ

      巻: 23 ページ: 867-870

    • 査読あり
  • [雑誌論文] たたら製鉄の技術論(追補1)たたら製鉄の送風条件(その1)2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 雑誌名

      金属

      巻: 80 ページ: 420-426

  • [雑誌論文] たたら製鉄の技術論(追補2)たたら製鉄の送風条件(その2)2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 雑誌名

      金属

      巻: 80 ページ: 507-512

  • [雑誌論文] たたら製鉄の技術論(追補3)たたら製鉄操業における脈動送風の効果(その1)2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 雑誌名

      金属

      巻: 80 ページ: 966-969

  • [雑誌論文] たたら製鉄の技術論(追補4)たたら製鉄操業における脈動送風の効果(その2)2010

    • 著者名/発表者名
      永田和宏
    • 雑誌名

      金属

      巻: 80 ページ: 1045-1049

  • [学会発表] Pig iron making from powdery iron ores2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nagata
    • 学会等名
      8^<th> Japan-Brazil Symp.on Dust Processing-Energy-Environment in Metallurgical Industries
    • 発表場所
      福岡リーセントホテル
    • 年月日
      2010-11-02
  • [学会発表] Flame and blowing of Tatara2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nagata
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] Continuous pig iron-making by microwave heating2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nagata
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-26
  • [産業財産権] マイクロ波加熱炉2011

    • 発明者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 権利者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 産業財産権番号
      特願2011-143783
    • 出願年月日
      2011-06-29
  • [産業財産権] マイクロ波製鉄炉2011

    • 発明者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 権利者名
      東工大・自然科学研究機構
    • 産業財産権番号
      特許、EPC,フランス・ドイツ:2023068
    • 取得年月日
      2011-02-16
    • 外国
  • [産業財産権] マイクロ波製鉄炉2011

    • 発明者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 権利者名
      東工大・自然科学研究機構
    • 産業財産権番号
      特許、韓国:10-1063070
    • 取得年月日
      2011-08-31
    • 外国
  • [産業財産権] マイクロ波製鉄炉2010

    • 発明者名
      永田和宏, 佐藤元泰
    • 権利者名
      東工大・自然科学研究機構
    • 産業財産権番号
      特許、米国:7744810
    • 取得年月日
      2010-06-29
    • 外国

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公開日: 2013-06-26  

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