JPH0445214A - 含クロム溶銑の製造方法 - Google Patents

含クロム溶銑の製造方法

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JPH0445214A
JPH0445214A JP14988790A JP14988790A JPH0445214A JP H0445214 A JPH0445214 A JP H0445214A JP 14988790 A JP14988790 A JP 14988790A JP 14988790 A JP14988790 A JP 14988790A JP H0445214 A JPH0445214 A JP H0445214A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、竪型炉を用いて原料中に有するクロム源から
極力クロムの収率を高めた操業の可能な含クロム溶銑の
製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、クロム成分を含有する特殊鋼やステンレス鋼は
、−旦溶製された含クロム溶銑を主要な出発原料とし、
これを精錬して製造されている。
古くから行われてきたこの含クロム溶銑の製造方法とし
て、クロム鉱石から一部フエロクロムを造りそれから含
クロム溶銑とする方法がある。しかしながらこの方法は
、電気炉や電気精錬炉を使用するので原料の溶解やクロ
ム酸化物の溶融還元に多くの電力を費やして多大なエネ
ルギーコストがかかる欠点があった。
これに対して近年、大電力を使用しない方法として、上
部に原料装入口をまた下部付近に上下2段の羽口を有す
る竪型炉の原料装入口から鉄源。
炭材及び造滓材から主として成り更にクロム源の一部を
加えることのある装入原料を装入し、上下段の各羽口か
ら高温空気又は高温酸素富化空気を吹き込むと共に上段
羽口からマグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有す
る粉粒状のクロム原料を炉内へ供給し、この様々なりロ
ム原料中に含有されるクロム酸化物を溶融還元しながら
含クロム溶銑を出銑して製造する方法が特開昭60−1
62718号公報や、特開昭62−54007号公報や
、特開昭62−167808号公報や、特開昭62−1
67809号公報などに開示されている。しかしながら
、このような従来技術においては、クロム原料中に含有
されているクロムの収率換言すればクロム歩留が、低い
という問題点が存在し、この問題点については未解決で
あった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、前述の従来技術の欠点を解消し、安価なりロ
ム鉱石や、含クロム溶銑を主要な出発原料として使用し
た特殊鋼やステンレス鋼の製造工程において副産物とし
て発生するスラブ、ダスト。
スラグ等をできるだけ手を加えずに多量にクロム原料と
して積極的に使用し、この竪型炉の上段羽目からこのよ
うな粉粒状のクロム原料として供給しても常に高いクロ
ム収率で含クロム溶銑の製造を可能とさせることを課題
とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは種々検討した結果、このクロム収率は炉内
で生成されるスラグの組成に大きく影響され、スラグ組
成上の次の2つの成分特性、即ち((,1%AQ20.
 ) + (wt%Mg0))  及び((wt%Ca
0)/(wt%Sin、))の値をそれぞれ特定の適正
な範囲に調整維持することにより、前述の課題を達成で
きることを究明して本発明を完成した。
以下、図面を用いて本発明に係る含クロム溶銑の製造方
法について詳細にを説明する。
第1図は本発明におけるスラブ組成上の成分特性値の適
性範囲を示す図、第2図は実施例、比較例のスラグ組成
上の成分特性値を示すグラフ、第3図は本発明方法が適
用される竪型炉の1例の概略断面図を含む含クロム溶鉄
製造設備の概略図である。
先ず、本発明方法が適用される含クロム溶銑の一般的製
造方法を第3図により説明する。
空気供給源1から送られてくる空気を必要に応じて酸素
供給源2によって酸素富化し、更に熱交換器3によって
高温(通常600〜1 、200℃)に加熱した後、炉
の下部付近に上下2段に設けられている上段羽口4と下
段羽口5とから竪型炉6内へ吹き込む。一方、炉の上部
の原料装入ロアから種々の装入原料を装入する。この装
入原料は鉄源、炭材及び造滓材から主として成り、更に
クロム源の一部を加えることがある。このクロム源の一
部としては普通、クロムを含有する鉄源や高炭素フエロ
クロムが使用され、クロム源の全部を次に説明する上段
羽口4からのクロム原料供給に頼る場合以外は上部の原
料装入ロアから装入され、むしろこの方が一般的である
。このように炉の上部の原料装入ロアから原料を装入す
ると共に、ホッパー8内のマグネシウム酸化物及びクロ
ム酸化物を含有する粉粒状のクロム原料(以下、単にク
ロム原料又は吹込みクロム原料と言うことがある)9を
高温空気又は高温酸素富化空気と共に上段羽口4より竪
型炉6内へ吹き込む、炉内が高温となり、炉の上部から
装入した諸原料の主として溶解反応と炉の上段羽口4か
ら吹き込まれた粉粒状のクロム原料9の溶融還元反応が
進行し、炉の下部の出銑樋10から含クロム溶銑を出銑
させ、出滓樋11から溶融スラグを排出させる。
また、竪型炉6からの排出ガスは燃焼装置f12で可燃
成分を燃焼させ、熱交換機3を通過させた後に集塵装置
13を経て系外へ排出する。
本発明者らは、このような竪型炉6を用いて含クロム溶
銑を製造する場合、クロム収率がスラグ組成に大きく影
響されることに気付き、どのようなスラグ組成にすると
高い収率でクロム原料中のクロム酸化物を溶融還元でき
るかということに重点を置いて検討した。検討するに当
り、実際の操業条件に合うように、即ち上段羽口4から
吹き込む粉粒状のクロム原料9中のクロム酸化物し滞溜
時間の短い上下段羽口4,5間で如何に速く溶融して還
元するか、という点に注力した。
先ず、溶融に関しては上段羽口4から吹き込んだクロム
原料9中のクロム酸化物を上段羽口4近傍を降下中の溶
融スラグに短時間で溶融させることが必要である。その
ためにはスラグ組成はどうあるべきかを検討した。その
検討内容は次のようであった。クロム原料9として最も
一般的なりロム鉱石の組成はCr2O,: 43−57
%、 FeO: 10〜20%。
5io2: o〜5%、 MgO: 10〜19%、 
Al1.0. : 10〜14%である。このような組
成のクロム鉱石が上段羽口4から吹き込まれて上段羽口
4の近傍を降下している溶融スラグ〔この溶融スラグは
通常、炉の上部から装入された原料中の炭材の灰分(シ
リカ及びアルミナが主成分)や造滓剤(フラックス)や
炉内耐火物の溶損に由来するCaO−Sin、 −11
,0,−MgO系である〕に出会うと、その境界で先ず
Fe。
鵠の成分が溶は出し最後にこのクロム鉱石中に含有され
ている難溶解性のピクロクロマイト: MgO・Cr2
O,粒子が残る。そしてこの難溶解性のピクロクロマイ
ト:阿gO・Cr2O,粒子が出会った溶融スラグ中に
溶解するのである。
しかしながら、この溶融スラグの組成上における成分特
性値である((wt%AQ203) + (wt%Mg
0))が高いと難溶解性のピクロクロマイト: MgO
−Cr2O。
粒子表層に難溶解性のAQ、0.−MgO系スピネルの
濃縮層が形成され、稟溶解性のMg0−Cr、0.粒子
の溶融スラグへの溶解を阻害するようになる。従って、
難溶解性のピクロクロマイト: MgO・c r z 
O3粒子ノ溶融スラグへの溶解を促進するためには、溶
融スラグ中の成分特性値((vt%AQ、03)+ (
wt%Mg0))が高くならないようにする必要がある
次に、このように溶融スラグ中に溶解されたクロム酸化
物の還元に関しては、次のように検討した。即ち、クロ
ム酸化物の還元の主要な反応は、溶融スラグ中に溶解し
たクロム酸化物と上下段羽口4,5間のコークス充填層
内に存在するカーボンとの直接還元反応である。しかし
ながら、上下段羽口4,5間には同時にメタル層も形成
されていて、その中には炉の上部から装入された諸原料
中の鉄源等に由来する五が含まれており、溶融スラグ中
に溶解したクロム酸化物はこのメタル層中の王によって
も還元される。そしてこの還元反応を促進するためには
、前述の溶融スラグ中の成分特性値((wt%AQ20
. ) +(wt%Mg0) )を低めることの他に、
スラグの塩基度((wt%Cab)/(wt%5in2
))を大きくする必要がある。
これは以下に概略説明する理由による。溶融スラグ中に
溶解した前述の難溶解性のMgO−Cr2O,粒子をも
含むクロム酸化物は、メタル層中のSiにより、下記の
反応式に示すように還元され、そして下式に示すように
平衡する。
ここで、 (wt%Cr) :溶融スラグ中のCr濃度aor :
メタル(層)中のCrの活量aSi  ”メタル(層)
中のSiの活量前記与式において、溶融スラグ中のクロ
ム酸化物の還元反応を促進するには、このスラグ中のC
r濃度、即ち(vt%Cr)を極力低くせねばならない
が、このためにはVの値を大きくする必要がある。とこ
ろがこのV値を決定するのに、(wt%Mg0)は前述
の理由で大きくすることが好ましくないので、結局残っ
た他の((vt%Cab)/(it%5inz))を大
きくすることが必要となるのである。
本発明者らは以上に述べた検討結果に基づいて更に検討
を進め、難溶解性のMg0−Cr、0.の溶融スラグへ
の溶解及びメタル層中のはによる溶融スラグ中のクロム
酸化物の還元反応を促進させるためのスラブ組成、即ち
このスラグ組成中における成分特定値である前記((w
t%All、 0. ) + (wt%Mg0) )と
溶融スラグの塩基度((vt%Ca0)/(wt%5x
Oz ) )とを各適正範囲を定めるための数多くの実
験を行った。この実験において、含クロム溶銑の出銑温
度は省エネルギーや炉内耐火物の耐久性の向上の観点か
ら格別高温にする必要はなく、上部から装入された諸原
料の溶解と羽口から吹き込まれた諸原料の溶融還元反応
に足る温度が確保されてから出銑されれば良いのであり
、含クロム溶銑や溶融スラグの融点、操業性、クロムを
はじめ各種有効金属の収率などによる経済性から総合的
に検討して実用性の高い1450℃〜1550℃の範囲
について特に実験を重ねた(これらの実験のうちの代表
的なものについては、後に実施例、比較例として示す)
その結果、竪型炉の上段羽口4からクロム原料9を吹き
込んで含クロム溶銑を製造する場合において、炉内で生
成し出滓@llから排出する溶融スラグ組成のクロム収
率に及ぼす影響に関して、次のような新たな知見を得て
本発明を完成したのである。
即ち、炉の上部に原料装入口をまた炉の下部付近に上下
2段の羽口を有する竪型炉の原料装入口から鉄源、炭材
及び造滓材から主として成り更にクロム源の一部を加え
ることのある装入原料を装入し、上下段の各羽口から高
温空気又は高温酸素富化空気を吹き込むと共に上段羽口
からマグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有する粉
粒状のクロム原料を炉内へ供給し、この粉粒状のクロム
原料中のクロム酸化物を溶融還元しながら含クロム溶銑
を出銑し製造するときのクロムの収率(クロム歩留)に
及ぼす溶融スラグ組成の影響は、第1図に示すように、
スラグ組成中の前記2つの成分特性値範囲の組合わせに
よる3つの領域、詳細には4つの領域によって異なる知
見を得て、本発明を完成させたのである。
(I)領域A : ((wt%AQ203)+(wt%
Mg0))>21%この領域では、((wt%^Q20
3) + (wt%Mg0))が高過ぎるため、難溶解
性のMg0−Cr、 off粒子が溶融スラグ中に溶解
し切れず、このスラグの塩基度如何に拘わらずクロム収
率は低い。
ここで本発明に言うクロム収率(%lt%)とは、炉の
上部から装入された原料及び羽口から吹き込まれた原料
が炉内をトラベリングして炉の下部の出銑樋から含クロ
ム溶銑として出銑する一定期間における下式によって定
義され、 十吹込みクロム原料(t)×クロム品位(wt%)/1
00そして通常、炉内投入原料の初期トラベリングタイ
ムを除く一定期間において、投入原料中の全クロム純分
量(1)に対する出銑溶銑中に含有されるクロム純分量
(1)を重量百分率として算呂される。
出銑した溶銑中に含有されなかったクロムは、未還元の
まま酸化物として溶融スラグ中に残留したものと、炉の
上部から排ガスと共にダストとして系外に排出されたも
のとによって収支する。
(1)領域B : ((wt%AQ、 03) + (
wt%Mg0))521%で且ツ((wt%Ca0)/
(wt%Sin、))≦0.85この領域ではC(%1
20. ) + (%NgO))が!いため、難溶解性
のMg0−Cr、O,粒子は溶融スラグ中に完全溶解す
るが、このスラブの塩基度が低過ぎるためクロム収率は
低い。
(1)領域C:((wt%AQ、 O,) + (vt
%Mg0))521%で且つ((wt%Cab) / 
(vt%5in2))≧0.85この領域(図中斜線部
分)では、((%AQ20.)+(%Mg0))が低い
ため、難溶解性のMgO・Cr、03粒子は溶融スラグ
中に完全溶解し、且つスラグの塩基度も大きいためクロ
ム収率は高い。
この領域C内で、スラブの塩基度((tzt%Cab)
 /(wt%Sin、))が例えば1.2を超えて高く
なると、スラグの融点が高くなってその流動性が悪くな
るので操業しにくくなるが、前述の如く含クロム溶銑の
出銑温度が1450〜1550℃の条件下においてはス
ラグの塩基度が 0.85≦((wt%Ca0)/(wt%Sin、))
≦1.2の範囲(第1図中の領域C′)なら操業は容易
で高いクロム収率が得られる。
以上の知見から、本発明はマグネシウム酸化物及びクロ
ム酸化物を含有する粉粒状のクロム原料を上段羽口4か
ら吹き込みながら含クロム溶銑を出銑し製造する場合、
炉内で生成するスラグ組成を ((wt%i、 0. ) + (wt%Mg0) )
521% 且つ((,1%Ca0)/(wt%5in2
))≧0.85の範囲に調整維持することを特徴とする
このスラグ組成の調整は、最初は計算により前記スラグ
組成となるように原料の配合割合を定め。
操業開始後は溶融スラグをサンプリングしてその分析結
果によって上部の原料装入ロアから装入する造滓剤の種
類や品位9割合、量を調整して行う。
本発明においてはマグネシウム酸化物及びクロム酸化物
を含有する粉粒状のクロム原料9として最も一般的で安
価なりロム鉱石の他、製造された含クロム溶銑を主要な
出発原料とした特殊鋼や、ステンレス鋼製造工程で副産
物として発生するスラグ、ダスト及びスラグの1種以上
を有効に且つ積極的に利用することができるのである。
このようにして、これらの粉粒状のクロム原料9に難溶
解性のピクロクロマイト: Mg0−Cr、O,が含有
されていても、しかもできるだけ手を加えずに多量に使
用してスラグ組成を前記範囲に調整維持することにより
高いクロム収率が得られ、そして円滑な操業が可能であ
る。
〔実施例〕
実施例1〜8.比較例1〜7 炉内径1mの上下役者3本づつの羽口4,5を有する第
3図と同様の含クロム溶銑の製造設備を用い、第1表に
示す送風条件で1450〜1550℃の12%Crの含
クロム溶銑を出銑し製造した。
炉の上部から装入原料としては、第2表に示す原料を使
用し、生石灰、珪石については第3表に示す15水準の
スラグ組成になるように配合し、装入原料の割合、量を
調整してその組成を維持させた。第3表には各水準に対
応して、実施例、比較例のNaを後に述べる実施例、比
較例の丸も併せて記載した。
また、上段羽口4からはステンレス鋼製造工程で発生し
た転炉スラグが29%、スラグ33%及びダスト(マグ
ネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有)38%の混合
物であって第4表に示す組成及び粒度のクロム原料を炉
内へ800kg/時間で吹き込んだ。
以下余白 第1表 (送風条件) $02富化率とは (酸素富化空気中の酸素濃度(%)−空気中の酸素濃度
(%))第2表 (炉頂装入原料) 以下余白 第3表 (目標スラグ紬め 以下余白 第4表(吹き込みクロム原料) その結果、第2図に示す結果を得た。
即ち、スラグ組成が ((vt%AQ、 O,) + (vt%Mg0))5
21% 且つ((,1%Cab) / (wt%510
2))≧0.85の適正範囲にある水準No、2,3,
4,5,7゜8.9,10の場合は、高いクロム収率が
得られ、円滑な操業が可能であった。
スラグ塩基度が1.20と高い水準No、10及び15
の場合には、スラグ流動性が僅かに劣る傾向が見られた
が、実際操業上全く支障なかった。
しかしながら、((wt%An203) + (%it
%Mg0) )が25%と高い水準No、11.12.
13.14.15の場合には、難溶解性のMgO・Cr
、 O,粒子が溶融スラグ中へ完全溶解しなかったため
クロム収率が低かった。
水準No、1及び6の場合には、((wt%AI2.0
.)+(wt%Mg0) )が21%と低いために、難
溶解性のMgO・Cr2O□粒子は溶融スラグ中へ完全
溶解したが、反面スラグの塩基度が0.8と低いため、
メタル層の8による溶融スラグ中の酸化クロムの還元反
応が促進せず、クロム収率がや\低かった。
実施例9〜16.比較例8〜14 0□富化率を8%とし、炉の上部から装入原料及び吹込
みクロム原料の装入量、吹き込み量をそれぞれ第5表及
び第6表のようにしたこと以外は実施例1〜8.比較例
1〜7と同様にして12%Crの含クロム溶銑を出銑し
製造した。吹き込み原料としてはクロム鉱石を使用し、
500kg/時間で吹き込んだ。
第5表(炉頂装入原料) 第6表(吹き込みクロム原料) その結果、実施例1〜8.比較例1〜7と全く同様に第
2図と同じ結果を得た。即ち、スラグ組成が適正範囲に
ある水準Nn2,3,4,5,7゜8.9.10の場合
は、良好なりロム収率が得られ、円滑な操業が可能であ
った。
しかしながら、水準No、11.12.13.14.1
5の場合にはクロム収率は低く、また水準No、1.6
の場合もクロム収率はやN低かった。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明に係る含クロム溶銑の製造方
法は、竪型炉の上段羽口から粉粒状のクロム原料を吹き
込んで含クロム溶銑を製造するに当り、炉内で生成する
スラグ組成に関し2つの成分特性値を特定の範囲に調整
、維持するように構成したことにより、以下に述べる効
果を有する。
(イ)難溶解性のピクロクロマイトを含有するマグネシ
ウム酸化物及びクロム酸化物を含有するクロム原料から
も、安定して高いクロム収率で含クロム溶銑を出銑し製
造することができ、また円滑な操業が可能である。
(ロ)また、クロム原料として安価なりロム鉱石を使用
し、電力を使用せず且つ高いクロム収率で含クロム溶銑
が得られるからコスト的に有利である。
(ハ)更に、製造された含クロム溶銑を主要な出発原料
とする特殊鋼やステンレス鋼製造工程で発生し難溶解性
のMgO・Cr、 O,粒子を含有するスラグ、ダスト
、スラグ等を余り手を加えずどもクロム原料として多量
に使用することができて、しかも良好なりロムの回収率
で処理することが可能であり、廃棄物中のクロムを有用
に利用することができるので省資源、環境改善の面でも
非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明におけるスラグ組成上の成分特性値の適
性範囲を示す図、第2図は実施例、比較例のスラグ組成
上の成分特性値を示すグラフ、第3図は本発明方法が適
用される竪型炉の1例の概略断面図を含む含クロム溶鉄
製造設備の概略図である。 図面中 1・・・・空気供給源 2・・・・酸素供給源 3・・・・熱交換機 4・・・・上段羽口 5・・・・下段羽口 6・・・・竪型炉 7・・・・原料装入口 8・・・・ホッパー 9−・・・クロム原料 10・・・・出銑樋 11・・・・出滓樋 12・・・・燃焼装置 13・・・・集塵装置 ■ 曙融スラグの塩基度 ((wt”/ecao)/(wt”/*5i02))図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上部に原料装入口をまた下部付近に上下2段の羽口
    を有する竪型炉の前記原料装入口から鉄源、炭材及び造
    滓材から主として成り更にクロム源の一部を加えること
    のある装入原料を装入し、前記上下段の各羽口から高温
    空気又は高温酸素富化空気を吹き込むと共に前記上段羽
    口からマグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有する
    粉粒状のクロム原料を炉内へ供給し、この粉粒状のクロ
    ム原料を溶融還元しながら含クロム溶銑を出銑し製造す
    るに当り、炉内で生成するスラグ組成を {(wt%Al_2O_3)+(wt%MgO)}≦2
    1%且つ{(wt%CaO)/(wt%SiO_2)}
    ≧0.85の範囲に調整維持することを特徴とする含ク
    ロム溶銑の製造方法。 2 1450〜1550℃の温度範囲の含クロム溶銑を
    出銑し製造するに当り、炉内で生成するスラグ組成を 0.85≦{(wt%CaO)/(wt%SiO_2)
    }≦1.2の範囲に調整維持する請求項1に記載の含ク
    ロム溶銑の製造方法。 3 マグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有する粉
    粒状のクロム原料として、難溶解性のピクロクロマイト
    :MgO・Cr_2O_3を含有する原料を使用する請
    求項1又は2に記載の含クロム溶銑の製造方法。 4 マグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有する粉
    粒状のクロム原料として、難溶解性のピクロクロマイト
    :MgO・Cr_2O_3を含有するステンレス鋼製造
    工程で副産物として発生するスラグ、ダスト及びスラジ
    の1種以上を使用する請求項3に記載の含クロム溶銑の
    製造方法。 5 マグネシウム酸化物及びクロム酸化物を含有する粉
    粒状のクロム原料として、難溶解性のピクロクロマイト
    :MgO・Cr_2O_3を含有するクロム鉱を使用す
    る請求項3に記載の含クロム溶銑の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797184B2 (en) 2000-01-05 2004-09-28 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for treating waste water, method for preparing the same and process for treating waste water

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797184B2 (en) 2000-01-05 2004-09-28 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for treating waste water, method for preparing the same and process for treating waste water

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