JPH0488113A - 溶鋼の精錬方法 - Google Patents

溶鋼の精錬方法

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JPH0488113A
JPH0488113A JP20271790A JP20271790A JPH0488113A JP H0488113 A JPH0488113 A JP H0488113A JP 20271790 A JP20271790 A JP 20271790A JP 20271790 A JP20271790 A JP 20271790A JP H0488113 A JPH0488113 A JP H0488113A
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molten steel
refining
vacuum
vessel
stirring
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JP20271790A
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Yoshihiko Higuchi
善彦 樋口
Yoshiyasu Shirota
城田 良康
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

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) この発明は、転炉、電気炉等で溶製した溶鋼を更に取鍋
等の精錬用容器内において精錬し、脱りん、脱硫、脱ガ
ス等の処理を行う溶鋼の精錬方法に関するものである。
(従来の技術) 溶鋼の精錬に際し、脱りん、脱硫、脱ガス等の反応効率
を上げるには、大きく攪拌することが有効であるため、
従来からガス攪拌やインペラー攪拌等が採用されていた
しかし、ガス攪拌によって攪拌力を増強するにはガス流
量の増加や真空系の設置が必要である。
また、ガス攪拌は場面の揺動が激しいため、フリーボー
ドを高くする必要があるが、フリーボードを高くしても
スプラッシュのために地金の付着が著しいなどの問題が
あり、必然的に攪拌力の大きさに制限がある。
また、インペラー攪拌では、ガスの吹込みは不要である
が、耐火物製のインペラーを高温の溶鋼中に挿入して高
速で回転するため耐久性に問題があり、インペラーの頻
繁な交換が必要になる。
これらの問題を克服するための手段として電磁攪拌を利
用するものが提案されている。
その第1は、例えば特公昭63−26169号公報に開
示されているように、容器底部に移動磁界装置を設置す
ると共に、その部分にガスまたはガスと精錬剤の混合物
を供給し、移動磁界の溶鉄流動力によってガス気泡を微
細化して分散させることにより精錬効果の向上を狙った
ものである。
その第2は、特公昭59−29083号公報、特開昭6
2−127417号公報、特開昭62−235416号
公報、特開昭62−238321号公報、特開昭62−
287011号公報、特開昭63−45316号公報等
に開示されているように、容器外周に回転磁界装置を設
置し、容器内の溶鋼を回転させて攪拌混合を行うもので
ある。
この攪拌方法では溶鋼は剛体運動をしており、介在物の
凝集等については良好である。また、スラグメタルの混
合を促進する場合は、邪魔板や邪魔棒を溶綱内に設置し
てスラグの巻込みを強制的に引き起こさせることにより
極めて良好な反応速度が得られる。
しかしながら、これらの電磁攪拌を利用する方法には次
のような問題がある。
■ 容器底部に移動磁界を印加する方法−Cに工業的に
用いられる容器は、溶鋼が非常に高温であるという理由
から、鉄製容器の内側に耐火煉瓦を張った状態で用いら
れる。特に容器の底部は、溶鋼の流出を防く必要がある
ために厚みを大きく (通常30CW1以上)とり、し
かも鉄皮があるために移動磁界の磁束を容器内の溶鋼ま
で到達させるためには移動磁界の周波数を1〜5)(z
と小さくする必要がある。移動磁界の電磁力によって攪
拌される溶鋼の流速は、移動磁界の周波数と磁極の極間
距離に比例するため、前記したように周波数を低下させ
た場合、磁束の移動と溶鋼の移動との間のすべりを考慮
すると、溶鋼の流速を特公昭63−26169号公報に
記載されるような0.8M)sec以上とすることは極
めて困難である。また、容器底部に移動磁界を印加する
場合、電磁力による回転運動が客器間の溶鋼の上部に伝
達するまでに時間がかかり、処理時間が長くなってしま
う。更に、容器底部へ移動磁界を設ける場合は、磁界の
印加面積及び印加半径が大きくとれないため、回転力の
トルクが十分に得られないという問題がある。
■ 容器外周に回転磁界印加装置を設置する方法この方
法によってスラグメタルの撹拌を促進し、溶鋼の脱硫・
脱りんを高効率に行うためには、容器(取鍋)全体の外
周を覆う回転磁場印加装置が大掛かりで装置の製造費が
高くなる。また、容器の内壁耐火物も高速で移動する溶
鉄中に混入したフラックスと長時間接触するため、非常
に速く溶損し、取鍋補修時間の増加や、取鍋の保有数増
加などの問題が生じる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記のような従来方法の問題点を解決するため
になされたものであり、溶鋼に移動磁界を有効に印加し
て効率よく回転攪拌流を発生させることにより、溶鋼の
脱りん、脱硫、脱ガスを短時間に行える方法を提供する
ことを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明は、取鍋等の精錬用容器に収容した溶鋼を真空排
気槽内に吸い上げた上、これに移動磁界を印加すれば、
溶鋼に効率よく回転攪拌流を発生させることができると
いう知見に基づいてなされたものであり、その要旨は「
真空排気槽の下部に取り付けた1本または複数本の浸漬
管を精錬用容器内の溶鋼に浸漬し、上記槽内を真空排気
して槽内に吸上げた溶鋼に外部から移動磁界を印加する
ことを特徴とする溶鋼の精錬方法Jにある。
本発明方法の実施に際しては、精錬用容器の底部もしく
は浸漬管側壁に取り付けたポーラスプラグ、または溶鋼
中に浸漬したランスからガスを吹き込む゛ことができる
。そうすることによって、?容器の回転攪拌にガス攪拌
の効果が加わり、さらに精錬容器内溶鍛と真空排気槽内
の吸上げ溶鋼との混合撹拌も促進される。この結果、精
錬容器内全一溶鋼の精錬反応が速やかに進行する。
さらに、精錬用容器内または/および真空排気槽内の溶
鋼に精錬剤を供給すると、真空排気槽に吸上げられた溶
鋼の回転運動よって生じた溶鋼表面富み部に集中して溶
融精錬剤が浮上するので、真空排気槽の内張り耐火物を
過度に溶損させずに溶鋼と精錬剤のスラグ精錬反応を促
すことができ本発明方法の実施に用いる下部に浸漬管を
取り付けた真空排気槽の形状、寸法の選択は下記のとお
りとするのが望ましい。すなわち、 (a)  精錬容器内の熔綱深さが浅い場合は、真空排
気槽を容器内に下降させる必要がある。したがって、耐
火物壁、移動磁界装置、鉄皮から構成される真空排気槽
外径が精錬容器の底面内径の0.9倍以下となるように
真空排気槽内径を選択するのがよい。
(b)  浸漬管が1本の場合は、溶鋼吸上げ量を多く
するため、浸漬管内径と真空排気槽内径を等しくするの
がよい。溶鋼を真空排気槽(下部に浸漬管が連結されて
いる)に吸上げたとき、精錬容器内に残存する溶鋼に浸
漬管が浸漬された状態で保持されるように、処理前の精
錬容器内の?8fJ深さを管理して処理を行うのがよい
(c)  t!漬管が偶数本の場合は、その半数は循環
用不活性ガスを吹き込み溶鋼上昇管として用い、残りの
半数は溶鋼下降管として用いる。
この場合の浸漬管径、不活性ガス吹き込み量、吹き込み
位置等の決定に当たっては、従来のRH真空脱ガス法で
用いられる条件(例えば、鉄鋼便覧(第3版)■・製鉄
・製鋼、P、672〜673参照)を参考にすればよい
本発明の真空排気槽はオーステナイト系ステンレス鋼の
ような非磁性材料の円筒管に耐火物をライニングし、溶
鋼吸上げ部に移動磁界発生装置を取り付けて構成する。
このような装置は、構造が簡単で耐火物のライニングの
厚さも薄くできる。
また外皮材料が非磁性であれば誘導電流ロスを少なくで
きるので、移動磁界発生装置としては公知の磁力調整可
能な電Til攪拌装置を用いることができる。
真空排気槽に吸上げた溶鋼を電磁攪拌しても、浸漬管が
1本で処理前の精錬容器内の溶餌深さが深いと全処理溶
鋼量に対する真空排気槽内吸上げ溶鋼量の比率(以下、
真空吸上げ溶鋼比率と呼ぶ)が低くなり、精錬反応は真
空吸上げ溶鋼にしか及ばないので溶鋼全体の精錬反応速
度は遅くなる。
このような場合は、精錬容器下部に取り付けられたポー
ラスプラグまたは溶鋼中に浸漬したランスから攪拌用ガ
ス(例えばAr、窒素等の不活性ガス)を供給して、浸
漬管内の溶鋼中に吹き込むことにより精錬容器内と真空
排気槽内の溶鋼の循環および精錬容器内i′8鋼の混合
攪拌を促進するのが望ましい。
一方、浸漬管が偶数本の場合は、上昇管側壁からのガス
吹き込みにより精錬容器内溶鋼は真空排気槽に上昇し、
真空排気槽で精錬反応を受けた溶鋼は下降管を経て精錬
容器内に還流する。従って、精錬容器内の溶鋼は順次精
錬反応を受けることになるので、この場合は、浸漬管の
半数の上昇管側壁に取り付けたポーラスプラグから循環
用ガスを浸漬管内の溶鋼中に吹き込めばよい。
本発明の精錬反応に用いる精錬剤は特に限定されるもの
ではなく、公知の脱燐剤、脱硫剤あるいは非金属介在物
吸収フラックス等を用いてよい。
精錬剤は攪拌用ガスとともに浸漬ランスから溶鋼中に吹
き込むのが望ましいが、精錬容器内または真空排気槽、
或いはその両方に適当なシュート等によって精錬剤を添
加してもよい。
(作用) 第1図は本発明の溶鋼の精錬方法を実施するための装置
を模式的に示す断面図である。図において、1は移動磁
界発生装置、2は等径の浸漬管2−1が連結した真空排
気槽、3は精錬容器、4は処理前の精錬容器内の溶鋼面
、5は溶鋼吸上げ後の精錬容器内の溶鋼面、6は真空排
気槽内の吸上げ溶鋼面、7はポーラスプラグである。
真空排気槽2内に吸上げられた溶鋼は移動磁界装置1に
より印加される電磁力により回転攪拌され精錬反応速度
が上がる。精錬容器内に残存する?8tAの深さが浸漬
管が浸漬状態を保持できる限度まで浅くなるように処理
前の精錬容器内の溶鋼の深さを管理することにより、精
錬容器3内の溶鋼の真空吸い上げ溶鋼比率を高めること
ができ、全処理溶鋼の精錬時間を短縮することが可能と
なる。
第2図(a)は本発明の溶鋼の精錬方法を実施している
状態を模式的に示す断面図である。第2図(b)は電磁
攪拌を行わない場合の溶鋼の状態を示す図である。この
図の例では処理前の精錬容器内の溶鋼深さが深く、真空
吸い上げ溶鋼比率が低いので溶鋼中浸漬ランス8から攪
拌用ガス10を吹き込み、かつこのガスをキャリアとし
て精錬剤9−1を供給している。
第2図(ロ)に示すごとく、電磁攪拌を行わないと攪拌
用ガス10の気泡により真空排気槽2内の溶鋼表面6の
中央が盛り上がり、中央から真空槽内壁へ向かう溶鋼流
11により真空排気槽内Ntm+表面6に浮上したスラ
グ9は真空排気槽2の内壁近傍にたまり耐火物の局部溶
損を早める。
電磁攪拌を行った第2図(a)の場合は、電磁攪拌の回
転流によって生した溶鋼表面6の中央窪み部にスラグ9
かたまり、スラグ9と真空排気槽2の内壁耐火物との接
触が抑制されるので局部溶損を防止することができる。
また、電磁攪拌の回転流により攪拌用ガス10の気泡の
分散も促進されるのでスプラッシュの発生が減少し、真
空排気槽内壁の地金付きを低減できる。更に、真空排気
槽の中心に集まったスラグ9に対して攪拌ガスが作用し
、スラグの溶鉄中分散が促進され、分散したスラグが真
空排気槽内を上昇する攪拌ガスに再び巻き込まれるので
分散がさらに促進される。このため、スラグの分散粒径
がより小さくなり精錬反応効率が向上する。
第3図(alは、真空排気管下部に2本の浸漬管を取り
付けた装置によって本発明方法を実施する場合の模式的
断面図である。第30(b)は電磁撹拌を行わない場合
である。いずれも処理前の精錬容器内の溶鋼深さが深い
場合で、浸漬管の1本には環流用ガス吹込み用のポーラ
スプラグ7を付けて溶鋼上昇管2−1 とし、他の1本
は溶鋼下降管2−2としている。
第3図(b)に示すごとく、電磁攪拌を行わないと、溶
鋼上昇管2−1に吹き込んだ環流用ガス10の気泡によ
り溶鋼表面6が盛り上がること、および上昇管2−1か
ら下降管2−2への溶鋼流があることのため真空槽内に
投入されたスラグ9は下降管2−2側に偏在し、真空排
気槽耐火物が局部溶損する。
電磁攪拌を行う第3図(a)の場合は、前述した第2図
(a)と同様の効果があり、局部溶損と地金付きを低減
することができる。また、真空排気槽中央部に集まった
スラグ9に対して攪拌ガス10が作用し、スラグの溶鋼
中分散が促進され精錬反応効率が向上する。なお、第3
図(a)の場合は、分散したスラグがすみやかに下降管
を通じて取鍋内に放出される。
(実施例) 以下、実施例により本発明の精錬方法の効果を具体的に
説明する。なお、実施例1〜5および比較例1および2
の試験条件および試験結果を第1表にまとめて示した。
[実施例1および2〕 この実施例は真空排気槽(到達真空度: l Torr
)の下部に取り付けた等径の浸漬管を溶鋼中に浸漬し、
槽内にできるだけ多くの溶鋼を吸い上げて電磁攪拌をす
るため、精錬容器内の処理前の溶鋼深さを浅くした場合
である。
精錬容器としては、100 )、取鍋(内径寸法・・・
底部直径: 3500mm、上部直径: 4000mm
、高さ: 2500IIIIn)を使用し、真空排気槽
は内径1700mm、下部浸漬管は1本で真空排気槽と
等じ内径である。
王妃の取鍋に転炉で溶製したRfiA (C: 0.0
4%、Si : 0.005%、Mn : 0.12%
、P : 0.010%、S二〇、005%) 50−
を出鋼し、真空排気槽にはその半量の約25シを吸い上
げて真空脱炭精錬により極低炭素鋼を製造した。
真空排気槽に吸い上げた溶鋼に磁場強さ3000ガウス
、周波数3臣の移動磁界を印加して1i磁攪拌を行った
実施例2では取鍋底に取り付けたポーラスプラグから撹
拌用としてArガス (流量5001 /win)を供
給し、浸漬管内用鋼中に吹き込むガスPAPPを併用し
た。
〔比較例1〕 電磁攪拌は行わず、ガス攪拌のみを実施例と同し条件で
行った。
第1表に実施例および比較例の精錬結果を示す。
実施例1のように処理前の取鍋内溶鋼深さが浅くなるよ
うにライトチャージして、取鍋的全処理溶鋼量に対する
真空排気槽内吸い上げ溶鋼量の比率を高めて移動磁界を
印加すると脱炭速度定数は従来のガス攪拌のみ(比較例
1)の値0.20(1/win)より高い0.28(1
/m1n)が得られた。また、!磁攪拌にガス攪拌を併
用した実施例2ではさらに0.34(1/win)まで
向上した。
また、溶鋼攪拌中にCuを約1kg/ト>−括投入し、
溶鋼中のCu濃度が一定になるまでの時間で測定した均
一混合時間も比較例1の1.1分に対し、実施例1は1
.2分で大差はなかった。
この結果から、真空吸い上げ溶鋼比率を高めておくと、
吸い上げ溶鋼と取鍋内残存溶鋼との混合攪拌の度合いは
、電磁攪拌とガス攪拌とで大差がないことがわかった。
電磁攪拌にガス攪拌を併用した実施例2では、ガス攪拌
のみの比較例1に比べてスプラッシュ等による地金付き
量は62%に低下し、これは上昇ガス気泡が溶鋼の回転
攪拌流により分散されたことによると考えられる。
[実施例3.4および5〕 これらの実施例は、精錬容器として250 )、取鍋(
内壁寸法・・・底部直径3800mm、上部直径420
0+n、高さ4000mm)を使用し、転炉で溶製した
溶鋼(成分組成は実施例1および2と同じ) 250 
)、を出鋼し、処理前の取鍋内溶鋼深さを深くした場合
である。
真空排気槽内径は1800mmであり、下部浸漬管は実
施例3では1本で真空排気槽と等内径、実施例4および
5は2本で内径500wImφである。
真空排気槽に吸い上げた溶鋼に実施例1および2と等し
い移動磁界を印加して電磁撹拌を加え、真空脱炭精錬を
行った。
実施例3では溶鋼中浸漬ランスから浸漬管溶鋼中に混合
攪拌用のArガスを流量200OR/mainで吹き込
んだ。
実施例4では浸漬管の中の溶鋼上昇管からの環流用ガス
の吹き込みを行わず、実施例5では溶鋼上昇管から流量
20001 /minで環流用のArガスの吹き込みを
行った。
[比較例2] 実施例5と同様、溶鋼上昇管内に環流用Arガスを吹き
込んだが、電磁撹拌をせずに真空脱炭精錬を行った。
第1表に示すように、浸漬管が1本の実施例3では電磁
攪拌にガス攪拌を併用することにより均一混合時間は1
.5分と短くなり、脱炭速度定数も0.38(1/wi
n)の高値となった。
浸漬管2本で環流用ガス吹き込みを行わず、電磁攪拌の
み行った実施例4では、真空吸い上げ溶鋼と取鍋固溶鋼
との環流がないこと、および真空吸い上げ溶鋼比率が低
いことにより、均一混合時間は5分以上と長くなり、脱
炭速度定数も比較例2の0.20(1/win)より低
い0.05(1/lN1n)であった。
これに対し、ガス攪拌と電磁撹拌を併用した実施例5で
は、均一混合時間は2分、脱炭速度定数は0.35(1
/win)まで向上し、従来のガス環流のみの比較例2
の約1.8倍の脱炭速度定数に改善された。
また、実施例5ではガス攪拌のみの比較例2に比べてス
プラッシュ低減効果が大きく、地金付き量は48%にま
で低減できた。
〔実施例6および7〕 これらの実施例では、250 ):、取鍋に250)、
の溶@ (C: 0.12%、Si : 0.005%
、Mn : 0.30%、P:0.018〜0.028
%、S : 0.007%)を出鋼し、真空排気槽に吸
い上げた溶鋼に、磁場強さ3000ガウス、周波数3蚤
の移動磁界を印加して電磁Pit拌を加え、浸漬ランス
から脱りん用の粉体フラックス(CaO:85%、Ca
Fz : 15%)を浸漬管内の溶鋼中に吹き込んで脱
りん精錬を行った。
実施例6モは、真空排気槽下部に1本の等径の浸漬管を
有する装置を使用し、溶鋼中浸漬ランスから浸漬管溶鋼
中へ攪拌用Arガスを吹き込んだ。
実施例7では、真空排気槽下部に2本の浸漬管を有する
装置を用い、溶鋼上昇浸漬管内に環流用Arガスを吹き
込んだ。
〔比較例3および4〕 比較例3および4は、NvL攪拌を実施しなかった以外
は、それぞれ実施例6および7と同じ条件で脱りん精錬
を行った。
第4図に実施例6.7および比較例3.4のフラックス
原単位と処理前後の溶鋼中りん含有量との関係を示す。
実施例6および実施例7は、処理前のCP)が異なる2
例づつ(OおよびΔ)を表示した。
浸漬管が1本の場合、a磁攪拌を行わずガス攪拌を行っ
た比較例3がフラックス原単位4.5kg/T・溶鋼で
処理後のりん含有量が0.014重量%であるのに対し
、実施例6では、フラックス原単位3〜4 kg/T−
溶鋼でりん含有量が0.010重量%以下の低りん鋼が
得られた。
浸漬管が2木の場合、比較例4がフラックス原単位4.
5kg/T −N鋼で処理後のりん含有量が0.022
重量%と高いのに対し、実施例7では4〜4.5kg/
T−溶鋼のほぼ等しいフラックス原単位でりん含有量が
0.010重量%以下の低りん綱が得られた。
真空排気槽内壁の耐火物溶損は比較例3および4に比較
して、実施例6および7では大幅に低減した。
[実施例8および9] 実施例8および9は転炉で溶製した溶鋼(C:0.10
、Si : 0.15、Mn : 1.20、P  :
  0.005、S:0゜0022〜0.0028重量
%)にそれぞれ実施例6および7と同様の条件で脱硫精
錬を行った。
(比較例5および6〕 比較例5および6は電磁攪拌を実施しなかった以外は、
それぞれ実施例8および9と同様の条件で脱硫精錬を行
った。
第5図にフラックス原単位と処理前後のf@綱中硫黄含
有量との関係を示す。ここでも実施例9については、処
理前の[S〕の異なる2例(O印)を表示した。
浸漬管1本の場合、処理後5 pI)m以下の低硫黄鋼
を製造するためのフラックス原単位は比較例5では4 
kg/T−溶鋼に対し、実施例8では1.8kg/T・
?容綱に低減できた。
浸漬管2本の場合、比較例6ではフラックス原単位5 
kg/T−溶鋼でも処理8:5ppm以下の低硫黄鋼を
製造できなかったが、実施例9では2〜2.5kg/T
−溶鋼のフラックス原単位で5 pl)ffi以下の低
硫黄鋼を製造できた。
(発明の効果) 本発明方法では、真空排気槽内に吸い上げた溶鋼に回転
磁場を印加するので、溶鋼に効率よく回転攪拌流を与え
ることができる。また、真空吸い上げ溶鋼比率が低い場
合は、ガス攪拌を併用して、真空排気槽内で精錬反応を
済ませた溶鋼と精錬容器内の未反応溶鋼との混合攪拌を
促進できる。その結果、脱りん、脱硫、真空脱炭等の精
錬反応速度を高めることができ、高い生産性で低りん鈑
、低硫黄鋼、極低炭素鋼等を製造できる。また、フラッ
クス原単位および耐火物原単位の低減、耐火物補修工数
、付着地金取り工数の低減による経済効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の溶鋼の精錬方法を実施するだめの装
置を模式的に示す断面図、 第2図(a)は、本発明方法の一例における溶鋼の精錬
状況を模式的に示す断面図、 第2図(b)は、tM!L攪拌を行わない場合の?8鋼
の精錬状況を模式的に示す断面図、 第3図(a)は、本発明方法の他の例における溶鋼の精
錬状況を模式的に示す断面図、 第3図ら)は、電磁攪拌を行わない場合の溶鋼の精錬状
況を模式的に示す断面図、 第4図は、フラックス原単位と処理前後の溶鋼中りん含
有量との関係を示す図、 第5図は、フラックス原単位と処理前後の溶鋼中硫黄含
有量との関係を示す図、 である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空排気槽の下部に取り付けた1本または複数本
    の浸漬管を精錬用容器内の溶鋼に浸漬し、上記槽内を真
    空排気して槽内に吸上げた溶鋼に外部から移動磁界を印
    加することを特徴とする溶鋼の精錬方法。
  2. (2)精錬用容器の底部もしくは浸漬管側壁に取り付け
    たポーラスプラグ、または溶鋼中に浸漬したランスから
    ガスを吹き込むことを特徴とする請求項(1)記載の溶
    鋼の精錬方法。
  3. (3)精錬用容器内または/および真空排気槽内の溶鋼
    に精錬剤を供給することを特徴とする請求項(1)また
    は(2)の溶鋼の精錬方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388235B1 (ko) * 1998-12-14 2003-10-30 주식회사 포스코 교류전자기장에의한용융금속가열및환류수단을구비한용강정련장치
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