2022/01/19 更新

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イトウ キミヒサ
伊藤 公久
所属
理工学術院 基幹理工学部
職名
教授

兼担

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴

  •  
    -
    1983年

    東京大学   工学系研究科   金属工学  

  •  
    -
    1983年

    東京大学   工学系研究科   金属工学  

  •  
    -
    1978年

    東京大学   工学部   金属工学科  

学位

  • The University of Tokyo   (BLANK)

  • 東京大学   工学修士

  • The University of Tokyo   (BLANK)

  • 東京大学   工学博士

経歴

  • 1996年
    -
     

    早稲田大学教授

  • 1991年
    -
    1996年

    早稲田大学助教授

  • 1983年
    -
    1991年

    東北大学助手

  • 1986年
    -
    1988年

    カーネギー・メロン大学 博士研究員

所属学協会

  •  
     
     

    日本鋳造工学会

  •  
     
     

    資源素材学会

  •  
     
     

    ISS of AIME

  •  
     
     

    日本金属学会

  •  
     
     

    環境資源学会

  •  
     
     

    日本物理学会

  •  
     
     

    日本鉄鋼協会

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研究分野

  • 地球資源工学、エネルギー学

  • 金属生産、資源生産

  • 数理物理、物性基礎

  • 基礎物理化学

研究キーワード

  • 数理物質工学

論文

  • The Estimation of Structural Properties for Molten CaO–CaF2–SiO2 System by Molecular Dynamics Simulations

    Tsuyoshi Asada, Yoshiki Yamada, Kimihisa Ito

    ISIJ International   48   120 - 122  2008年02月  [査読有り]

  • Fe-Si-P合金とカルシウムフェライトとの反応

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   19   654 - 656  2006年09月

  • 分子動力学法によるCaO-CaF2-SiO2系の融体構造および物性値の計算

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   20   832  2006年09月

  • Physical Chemistry of Slag-Metal Reaction in Hot Metal Pretreatment

    Proceedings of The Asia Steel International Conference 2006     62 - 65  2006年05月

  • The evaluation of the mixing properties of the mechanically stirred cylindrical vessel

    Kimihisa Ito, Norihiro Yamamoto, Seiichiro Kuranaga

    ISIJ INTERNATIONAL   46 ( 12 ) 1791 - 1794  2006年  [査読有り]

     概要を見る

    The effect of baffles on the mixing of bath liquid and solid particles was investigated using a water model for the mechanically stirred vessel. The baffle whose width is 1/10 of the vessel diameter was enough to enhance the liquid-particles mixing. The LDV measurement showed the formation of the unsteady vertical flow by the baffle. The concept of information entropy was introduced for the evaluation of the mixing properties of the reactor. The vessel was divided into 35 regions and the transition probability for each region was estimated from the velocity profiles obtained from the LDV measurement. The complete mixing time was predicted by the calculation and compared with the observations.

  • Water Model Experiment for the Measurement of the mixing characteristics of a mechanically stirred cylindrical reactor

    Proceedings of The 12th ISIJ-VDEh Seminar     63 - 67  2005年11月

  • 鉄鋼工学セミナーテキスト 熱力学

    日本鉄鋼協会    2005年07月

  • 酸化チタンを含む酸化鉄系スラグの物理化学

    鉄と鋼   91   28 - 32  2005年01月

  • 溶銑脱りんにおけるスラグ−固相間反応

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   17   646  2004年09月

  • 機械式撹拌炉内の固液混合に及ぼす邪魔板の効果

    鉄と鋼   90 ( 6 ) 329 - 333  2004年06月

  • The dissolution rate of solid lime into molten slag used for hot-metal dephosphorization

    T Hamano, M Horibe, K Ito

    ISIJ INTERNATIONAL   44 ( 2 ) 263 - 267  2004年  [査読有り]

     概要を見る

    Highly efficient dissolution of CaO into melt has an important role in reducing the amount of steelmaking slag produced in the hot-metal dephosphorization process because the existence of free-CaO in the melt prevents reuse of the slag. There are numerous studies related to the rate of CaO dissolution, however, in many cases the experimental conditions have been limited. The present work measured the dissolution rate of CaO into several kinds of slags: FetO-CaO-SiO2-X (X,- CaF2, CaCl2, Al2O3 and B2O3) systems at hot-metal temperatures. To apply the results to practical operations, the efficiency of additives in dissolving CaO in the melts was compared using "the enhancement factor" based on the results.

  • 2相ステンレス鋼のクロム欠乏領域の計算

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   16 ( 4 ) 1514  2003年09月

  • 溶銑脱りんスラグ中FeOのCOによる還元速度

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   16 ( 4 ) 987  2003年09月

  • Measurement of the volumetric mass-transfer coefficient for gas-liquid reaction in a mechanically stirred vessel

    CAMPISIJ/日本鉄鋼協会   16 ( 4 ) 890  2003年09月

  • 溶融CaO-SiO2-Al2O3スラグ中ZnOの熱力学

    環境資源工学   50 ( 3 ) 127 - 130  2003年08月

  • 還元溶解炉を用いた都市ごみ処理のシミュレーション

    環境資源工学   50 ( 3 ) 131 - 134  2003年08月

  • 攪拌浴中での結晶生成速度の推定

    CAMP-ISIJ/日本鉄鋼協会   16   150  2003年03月

  • 機械式攪拌炉における粒子分散の水モデル実験

    CAMP-ISIJ/日本鉄鋼協会   16   149  2003年03月

  • マテリアルサイエンスの基礎 速度論

    八千代出版    2003年02月

  • Reaction Kinetics of FeO Containing Molten Slags

    Steel Research   70   1  2003年01月

  • Reaction Kinetics of FeO Containin Molten Slags

    The 11th ISIJ-VDEh Seminar    2002年09月

  • Water Model Experiment of Fluid flow in Continuous Agitation Vacuum Agitation Vessel

    Proceedings of EMC 2001    2001年09月

  • Distribution Equilibria of Pb and Cu between CaO-SiO2-Al2O3 Melts and Liquid Copper

    Met. & Maters. Transactions   31B   1261  2000年12月  [査読有り]

  • Simulation of Waste Treatment in Steelmaking Furnace

    Proc. of the Int. Conf. on Steel & Society   463  2000年06月

  • Physical Chemistry of FeO Based Slags Containing TiO2 and P2O5

    Proc. of the Int. Conf. on Steel & Society     439  2000年06月

  • Effect of P2O5 on Reduction Rate of FeO Containing Slags with CO gas

    Proc. of the 6th Int. Conf. on Molten Slags     92  2000年06月

  • Development of Dephosphorization Simulator for The Minimization of Steelmaking Slags

    Proc. of the Int. Conf. on Steel & Society     277  2000年06月

  • マテリアルサイエンスの基礎 熱力学

    八千代出版    2000年02月

  • 製鋼スラグ極小化委員会報告 脱りんシミュレータ

    日本鉄鋼協会    1999年11月

  • 溶融スラグ中FeOのCOによる還元速度に及ぼすP2O5の効果

    CAMP-ISIJ / 日本鉄鋼協会   Vol.12  1999年11月

  • 凝固現象に及ぼす融液流れの効果

    CAMP-ISIJ / 日本鉄鋼協会   Vol.12  1999年11月

  • 気泡および超音波による介在物粒子の除去

    CAMP-ISIJ / 日本鉄鋼協会   Vol.12  1999年11月

  • ウッドメタル、シリコンオイルを用いたモデル実験によるCzメルト内の温度計測

    講演大会予稿集 / 日本金属学会    1999年11月

  • Czメルトの熱対流に関するモデル実験と可視化

    講演大会予稿集 / 日本金属学会    1999年11月

  • CaO-SiO2-Al2O3スラグ中PbOの熱力学

    CAMP-ISIJ / 日本鉄鋼協会   Vol.12  1999年11月

  • Rate of Reduction of FetO-SiO2-TiO2 Melts with CO gas.

    Metallurgical and Materials Transactions   30B  1999年08月  [査読有り]

  • 鉄鋼工学セミナーテキスト 反応速度

    日本鉄鋼協会    1999年07月

  • Waste Treatment in New Ironmaking Processes.

    East Asia Recycling Symposium, Tsukuba    1999年06月

  • Activity Coefficient of Nickel Oxide in BaO-based Slags.

    Metallurgical and Materials Transactions   30B  1999年04月

  • RH 反応器の環流量特性

    材料とプロセス/日本鉄鋼協会   10;1  1997年03月

  • BaO系スラグ中におけるNiOの熱力学

    材料とプロセス/日本鉄鋼協会   10;1  1997年03月

  • アジアにおける金属系材料の地球環境保全型・有効利用促進のための調査研究報告書

    日本機械工業連合会、 金属系材料研究開発センター    1997年03月

  • 古典的核生成理論を熱力学から考えてみよう

    まてりあ   36 ( 1127 )  1997年

  • Thermodynamics of NiO,CrO and CrO1.5 in CaO-SiO2-CaF2 Slag.

    Proceedings of the 5th International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts./Iron and Steel Society    1997年01月

  • Cold Model Experiments of Gas Removal from Molten Metal by an Irradiation of Ultrasonic Waves.

    ISIJ International/日本鉄鋼協会   37;1  1997年01月  [査読有り]

  • 均質核生成の熱力学

    メゾスコピック2相組織形成の熱力学とシミュレーションに関する調査報告書/池谷科学技術振興財団    1996年09月

  • 希土類金属鉱石分解へのアルカリ水熱法の利用

    金属/アグネ技術センター    1996年08月

  • 過酷環境使用金属系材料の研究課題に関する調査研究報告書

    日本機械工業連合会、金属系材料研究開発センター    1996年04月

  • Model Study of Gas Removal from Melts Using High-Power Ultrasonic.

    International Congress of Steelmaking./Iron and Steel Society    1996年04月

  • バストネサイト鉱石のアルカリ水熱反応速度

    資源と素材/資源素材学会   111;14  1995年12月

  • Decomposition of Rare Earth Containing Ores by Alkaline Hydrothermal Process

    Metallurgical Review of MMIJ/資源素材学会   12;2  1995年12月

  • 真空排気過程における脱ガス挙動のモデル実験

    材料とプロセス/日本鉄鋼協会   8;4  1995年11月

  • 高製錬能スラグの水和反応

    材料とプロセス/日本鉄鋼協会   8;4  1995年11月

  • 固体鉄と平衡するFeO-TiO2-SiO2系スラグの熱力学

    材料とプロセス/日本鉄鋼協会   8;4  1995年11月

  • Mesurement of the Volumetric Mass Transfer Coefficient in a Cylindrical Gas Injected Vessel under Reduced Pressures

    ISIJ International/日本鉄鋼協会   35;11  1995年11月

  • 水熱法を用いた銅−マンガン複合酸化物の合成

    資源・素材関係学協会合同春季大会講演概要/資源・素材学会    1995年09月

  • 含希土類鉱石のアルカリ水熱分解

    資源と素材/資源素材学会   111;7  1995年07月

  • Application of Gas-Lift Pump to Molten Metal System

    ISIJ International/日本鉄鋼協会   35;7  1995年07月

  • 製鋼基礎

    鋳物/日本鋳造工学会   67;5  1995年05月

  • Synthesis of Boron Nitride from Boron Oxide by Using Super-Critical Ammonia

    Materials Transactions, JIM/日本金属学会   36;5  1995年05月  [査読有り]

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受賞

  • 西山記念賞

    1998年04月  

  • 村上記念研究奨励賞

    1991年10月  

  • ジョン・チップマン賞

    1991年04月  

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 高温反応プロセス解析のためのマルチフェーズ熱流体シミュレータの開発

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    数値流体力学の代表的なLagrange的手法の一つであるSPH法を用いて,熱流体解析シミュレータの開発を行い,以下の成果を挙げた。1) XSPH法を導入した気液混相流のシミュレーションプログラムを完成させ,水中を上昇する気泡形状の予測および浴表面への高速ガスジェット吹付シミュレーションを実施するとともに,実験による検証を行った。最終年度では,さらに伝熱や膨張を考慮したモデルを作成した。2) 流体プログラムに伝熱及び化学反応を連成させることで,溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションを行った。まず,熱伝導方程式とStefan-Boltzmannの式をSPH法の解析コードへ実装し,解析解との比較を行うことで十分な精度を持つことを確認した。その後,フラックス球が鉄浴へと打ち込まれる際の挙動を計算し,時間変化する内部温度分布を追跡し,分解速度式を導入して計算を行った。さらに最終年度では,界面熱抵抗を導入したモデルを作成し,より実際に近い条件でのシミュレーションを可能にした。3) 凝固析出を伴う非ニュートン流体の解析プログラムを開発し,溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションを行った。脱炭スラグの平衡状態図から固相率を概算し,双ロール式スラグ連続凝固プロセスにおけるスラグの凝固及び流動の予測を行い,最終年度には,界面熱抵抗を考慮したモデルの改良を行って,実機と良い一致を見た。4) 最終年度には回転剛体の打ち込みシミュレーションプログラムの開発を新たに開発し,水モデル実験の再現を行うことができた。5) 新たに固体の液体への溶解シミュレータを開発して,水モデル実験との比較を行った。以上1)から5)のシミュレーションによって得られた速度論パラメータを用いて,実プロセスの解析に資するべく,脱りんシミュレータの改良を行った

  • ハミルトニアンに基づく粒子法の非平衡統計力学的理論に関する研究

    研究期間:

    2011年04月
    -
    2015年03月
     

     概要を見る

    非平衡熱力学の一つの理論的枠組みとして提唱されているGENERICと呼ばれる定式化に基づいて粒子法を構成することを試みた。具体的には流れのオイラー記述に対するポアソン括弧に基づく粒子法と呼べるような計算アルゴリズムを考案し検査計算を行った。また二次元渦度方程式をGENERICの枠組みで定式化し離散変分法を用いて離散化することによって、運動エネルギーとエンストロフィーが非粘性のときには正確に保存し、粘性がある場合には正しく散逸するような数値計算手法を開発した

  • ナノ粒子添加による超高度金属材料の創成

    文部科学省 

    研究期間:

    2000年
    -
    2004年
     

  • アルミニウムからのZn除去

    研究期間:

    1999年
    -
    2001年
     

  • 環境調和型製鉄プロセス

    研究期間:

    1996年
    -
    2000年
     

  • 核生成の制御

    研究期間:

    1997年
    -
    1998年
     

  • 超臨界水を用いた希土類酸化物超微粒子および薄膜の製造

     概要を見る

    超臨界状態の水を用いた素材製造プロセスの一例として、希土類化合物の超微粒子・薄膜の製造に関する研究を行なった。まず、製造条件を明らかにするために、超臨界状態の水を高密度のガスと見なし、希土類化合物が超臨界状態の水中に蒸発し、水分子を配位して分子状で溶ける溶解モデルを考えた。超臨界流体中における希土類化合物の溶解度を状態方程式を用い熱力学モデルにおいて、相互作用パラメ-タa_<12>を用いて比較的良く実験結果を再現することができた。さらにこの熱力学モデルをシリカに関して適用した結果、モデルの有効性が確認された。次いで、水酸化ランタンが溶解している超臨界溶液をノズルを通して急速膨張させることにより超微粒子を生成させた。この粉末は加熱によって、容易に酸化物となる。生成粒子の平均粒径は、ノズル径には依存せずに、圧力の増加に伴い大きくなった。これは、超臨界溶液中の溶質濃度が増加するためと考えられる。超臨界溶液の急速膨張による溶質の析出機構を考察した結果、急速膨張による等エントロピ-領域での状態量は急激な減少によって、水滴核が形成することが推測された。このため溶媒(水滴)の溶解力が急激に低下して、溶媒中の溶質が過飽和状態になり、水酸化ランタンの不均一核生成が起こると考えられる。急速膨張プロセスでは、液滴の生成が溶質の析出よりも早いため、薄膜を作ることはできなかった。また、超臨界水中での薄膜生成速度の推定計算を行なった結果、溶解度を大きく増加させるエントレイナ-の使用が必要であろうとの結論に達した

  • 拡大アーク法を用いたC_<60>合成プロセスの開発

     概要を見る

    従来のC60合成プロセスに比べてはるかに大量のリウムガスをアーク部に導入することによって、安定な拡大アークを生成させ、フラーレンを合成が可能なことを実証した。C60とC70の分析法の検討を行い、飛行時間型質量分析計に導入する試料の加熱方法を改良することによって、C60と低次の炭素クラスターのピークに加えて、C70のスペクトルを明確に分離し、それぞれの生成率を正確に分析できるようにした。実際の合成実験においては、実験装置内の捕集器を4つの部分に分割し、各部分における捕集率を求めた。前述したように大量のHeガスを用いた結果、C60に対して従来10%程度であったC70の存在比が、本実験では20〜50%に達した。これは、容器内のガス流れによって、未捕集のC60が増加したためであると考えられる。容器内ガス流れを熱粒体計算によって求めたところ、アークに対して同軸にガスを吹き込むと、陰極堆積物が増加し、捕集効率が低下すること、下部捕集器付近に、渦が生じ、これが捕集率の増加に寄与していることが明らかとなり、最適装置設計の指針を得た。また、拡大アーク反応装置の特徴でる、液体導入機構を用いて、黒鉛以外の炭素源として、トルエンの利用を試みた。また、Laを内包するフラーレンの合成のため、2-エチルヘキサン酸ランタンのトルエン溶液(La:7%)を同様に吹き込んで実験を行った。前者では、長時間の実験が不可能であったため、合成の可能性についての結論は得られなかった。また、後者の実験では、安定なアークを保持することが困難であり、さらに大容量の実験設備が必要であるとの結論を得た

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特定課題研究

  • 製鉄プロセスにおける未利用顕熱回収プロセス構築のための非Newton熱流体シミュレータの開発

    2018年  

     概要を見る

    鉄鋼産業のCO2排出量は我が国全体の13%を占めている。この大量のCO2削減のため、高温のエネルギーを持つ製鋼スラグからの顕熱回収プロセスの開発は重要である。プロセスの最大の問題は、凝固の進行に伴う固相率の増加によって非ニュートン流体の挙動を示す製鋼スラグの流動性予測とその制御である。本研究では自由界面の変形予測に適したSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法に擬塑性流体およびビンガム流体の粘性モデルを導入した流体シミュレータを開発し、スラグ-冷却ロール間の界面熱抵抗を考慮した伝熱プログラムを連成することで、プロセスシミュレータを完成させ、パイロットスケールでの試験結果と良い一致を見た。

  • 高温反応プロセス解析のためのマルチフェーズ熱流体シミュレータの開発

    2017年  

     概要を見る

    数値流体力学の代表的なLagrange手法の一つであるSPH法を用いて、熱流体解析プログラムの開発を行った。本年度は、高速GPGPU(P-100)を3基導入し、高速かつ大規模な計算が可能となった。主たる成果は以下の通りである。① XSPH法を導入した気液混相流の詳細シミュレーションに成功し、上昇気泡の形状予測や高速ガスジェット吹付による液面変動の再現が可能となった。②流体プログラムに伝熱及び化学反応を連成させることで、溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションを行い、焼成条件の効果を予測した。③ 凝固析出を伴う高粘性混相流の解析プログラムを開発し、溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションを行い、実機と良い一致を見た。

 

現在担当している科目

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