JPS62263909A - 鉄を製造する方法 - Google Patents
鉄を製造する方法Info
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- JPS62263909A JPS62263909A JP62050405A JP5040587A JPS62263909A JP S62263909 A JPS62263909 A JP S62263909A JP 62050405 A JP62050405 A JP 62050405A JP 5040587 A JP5040587 A JP 5040587A JP S62263909 A JPS62263909 A JP S62263909A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
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- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
-
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C2007/0093—Duplex process; Two stage processes
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
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- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (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。
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、伸ばされた(長い)反応容器内で鉄を製造す
る方法に関するものであり、この反応容器は浴底ノズル
および頂部吹込み手段を備え、これらから炭素質燃料、
鉄鉱石および/又はあらかじめ還元された鉱石が溶湯へ
供給され、かつ溶湯から出る反応ガス、おもにCOおよ
びH2がひとつ又はそれ以上の段階において酸素含有ガ
スで後燃焼される。
る方法に関するものであり、この反応容器は浴底ノズル
および頂部吹込み手段を備え、これらから炭素質燃料、
鉄鉱石および/又はあらかじめ還元された鉱石が溶湯へ
供給され、かつ溶湯から出る反応ガス、おもにCOおよ
びH2がひとつ又はそれ以上の段階において酸素含有ガ
スで後燃焼される。
同じ種類の知られた方法が西ドイツ公開公報第3133
575号に記載されている。炭素質燃料および/又は炭
化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化され、ガスだけでな
く一部が酸化物形態の鉄を含有する物質から溶融鉄をも
作る。鉄浴内石炭燃焼中に解放されたエネルギは、この
方法において、鉄浴反応器のガス室内でガス状反応生成
物を浴表面へ向けられた酸素含有媒体の自由ジェットで
もって後燃焼することによっておよびこのようにして発
生した熱を溶湯へ伝えることによって高められる。
575号に記載されている。炭素質燃料および/又は炭
化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化され、ガスだけでな
く一部が酸化物形態の鉄を含有する物質から溶融鉄をも
作る。鉄浴内石炭燃焼中に解放されたエネルギは、この
方法において、鉄浴反応器のガス室内でガス状反応生成
物を浴表面へ向けられた酸素含有媒体の自由ジェットで
もって後燃焼することによっておよびこのようにして発
生した熱を溶湯へ伝えることによって高められる。
この方法を適用する際に、鉄浴内でのガスの激しい発生
が溶融鉄の反応容器からの排出を招くことは明らかであ
った。従来タイプの60トン製鋼の底吹き転炉が上述公
報に係る方法によって操業されて、溶融鉄が石炭および
鉱石から得られた。
が溶融鉄の反応容器からの排出を招くことは明らかであ
った。従来タイプの60トン製鋼の底吹き転炉が上述公
報に係る方法によって操業されて、溶融鉄が石炭および
鉱石から得られた。
この方法を実施するときに、反応成分の石炭および鉱石
並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノスルを通して転
炉底部にて保護媒体包囲体(sheathing)と共
に供給される。転炉のガス室内で鉄浴から出た反応ガス
が浴上方のノズルからの酸素によって後燃焼されて、約
30%の後燃焼程度が達成されるであろう。1トンの溶
融鉄を鉄鉱石から製造するために、約1トンの石炭を溶
湯に供給する必要があった。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転炉から
直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出されるスプラソ
シ1のためにかなりの量の鉄が失われて、プロセス全体
としては経済的でない。
並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノスルを通して転
炉底部にて保護媒体包囲体(sheathing)と共
に供給される。転炉のガス室内で鉄浴から出た反応ガス
が浴上方のノズルからの酸素によって後燃焼されて、約
30%の後燃焼程度が達成されるであろう。1トンの溶
融鉄を鉄鉱石から製造するために、約1トンの石炭を溶
湯に供給する必要があった。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転炉から
直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出されるスプラソ
シ1のためにかなりの量の鉄が失われて、プロセス全体
としては経済的でない。
本発明は、鉄撰先を回避して炭素質燃料および鉄鉱石か
ら鉄を製造する方法を提供する課題に基づいている。
ら鉄を製造する方法を提供する課題に基づいている。
この課題が、本発明にしたがって、反応容器の廃ガス開
口を炭素質燃料の反応領域からずらして噴出かつ飛散の
領域の外に配置し、該廃ガス開口に接続された熱ガス導
管内で廃ガスの温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温
度以上に保ち、そして廃ガスを隣接画室内で1000℃
以下に冷却することによって解決される。
口を炭素質燃料の反応領域からずらして噴出かつ飛散の
領域の外に配置し、該廃ガス開口に接続された熱ガス導
管内で廃ガスの温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温
度以上に保ち、そして廃ガスを隣接画室内で1000℃
以下に冷却することによって解決される。
本発明によると、提案された課題を解決する第1ステツ
プは長い反応容器、例えば、ドラム型転炉の使用にあり
、この反応容器では廃ガス開口が炭素質燃料の反応領域
からずらされて噴出かつ飛散の領域の外に配置されてい
るので、この反応領域の上方には容器の中から直接に飛
散された金属スプラッシュが通るような大きな直径の開
口はない。
プは長い反応容器、例えば、ドラム型転炉の使用にあり
、この反応容器では廃ガス開口が炭素質燃料の反応領域
からずらされて噴出かつ飛散の領域の外に配置されてい
るので、この反応領域の上方には容器の中から直接に飛
散された金属スプラッシュが通るような大きな直径の開
口はない。
しかしながら、このような反応容器でさえも、廃ガスが
約0. l ts以下の滴サイズの漱細鉄滴を大量に運
ぶことが驚くほどあるとわかった。導入した石炭1トン
当り約100〜200 kgの量が直径0.01〜0.
I n+の同じような滴(粒子)である。廃ガスによ
って運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、かつ比較
的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例えば、101−ン
転炉の廃ガス導管でかなりの堆積および閉塞さえもが3
〜30トンの石炭処理量で1〜10時間の操業後に既に
確められていた。
約0. l ts以下の滴サイズの漱細鉄滴を大量に運
ぶことが驚くほどあるとわかった。導入した石炭1トン
当り約100〜200 kgの量が直径0.01〜0.
I n+の同じような滴(粒子)である。廃ガスによ
って運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、かつ比較
的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例えば、101−ン
転炉の廃ガス導管でかなりの堆積および閉塞さえもが3
〜30トンの石炭処理量で1〜10時間の操業後に既に
確められていた。
本発明によれば、廃ガス導管内でのこのような堆積が、
廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガス温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保つことによって
回避できる。廃ガス導管のこの熱い区域が大きな画室に
開孔しており、この画室内で廃ガスが1000℃以下ま
で冷却される。
廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガス温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保つことによって
回避できる。廃ガス導管のこの熱い区域が大きな画室に
開孔しており、この画室内で廃ガスが1000℃以下ま
で冷却される。
本発明によると、このガス冷却画室はひとつの選択とし
て基本的に設計されうる。しかしながら、それがほぼ円
筒状であることは好ましく、円筒の直径は熱ガス導管の
直径よりも何倍も大きい。ガス冷却画室は水冷壁を有す
るかまたは耐火材料で内張すされている。これら2つの
場合の組合せもまた有効であるとわかっている。ガス冷
却画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の存在
時間に起因して1000℃以下への温度低下を受ける程
長いのが好ましい。
て基本的に設計されうる。しかしながら、それがほぼ円
筒状であることは好ましく、円筒の直径は熱ガス導管の
直径よりも何倍も大きい。ガス冷却画室は水冷壁を有す
るかまたは耐火材料で内張すされている。これら2つの
場合の組合せもまた有効であるとわかっている。ガス冷
却画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の存在
時間に起因して1000℃以下への温度低下を受ける程
長いのが好ましい。
本発明のさらに特別の有益な実施態様は、廃ガス流の温
度を指定最大温度1000℃以下の値まで下げるために
廃ガスに冷たいガス、液体および/又は粉体物質を廃ガ
スが廃ガス通路を離れると又はその直後に混合すること
である。粉体物質の利点は廃ガスによって運ばれた鉄滴
が該粉体物質上に溜まることである。使用可能な粉体物
質は、例えば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工し
ていないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所望
の混合物である。
度を指定最大温度1000℃以下の値まで下げるために
廃ガスに冷たいガス、液体および/又は粉体物質を廃ガ
スが廃ガス通路を離れると又はその直後に混合すること
である。粉体物質の利点は廃ガスによって運ばれた鉄滴
が該粉体物質上に溜まることである。使用可能な粉体物
質は、例えば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工し
ていないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所望
の混合物である。
本発明によると、上述した粉体物質と廃ガス自身との間
で付加的な反応を起こすことができる。
で付加的な反応を起こすことができる。
例えば、石灰石を脱酸することができ、鉱石を部公的に
還元し、あるいは石炭をコークスにする。
還元し、あるいは石炭をコークスにする。
これらの反応のために固体−ガス混合物をある時間加熱
してそれを反応温度にて保持することが必要であろう。
してそれを反応温度にて保持することが必要であろう。
したがって、できるだけ微細な粒子とした物質を使用す
ることは好都合であろう。例えば、0.1 n以下の粒
径は、鉄鉱石の場合には、粒子をウスタイト状態まで1
秒以下の合計存在時間で還元するために有益であるとわ
かった。
ることは好都合であろう。例えば、0.1 n以下の粒
径は、鉄鉱石の場合には、粒子をウスタイト状態まで1
秒以下の合計存在時間で還元するために有益であるとわ
かった。
本発明の有利な実施態様例は、反応容器とガス冷却画室
との間の廃ガス誘導接続を真っすぐな熱ガス導管として
設計することにある。真っずくな流路には堆積を回避す
る有益な効果がある。熱廃ガス流を曲げることは曲げ地
点で金属滴がおもに堆積することになり、特に、約30
〜50%の高い後燃焼度が反応容器内で達成されたとき
には鉄含有滴が部分的に酸化された状態で存在する。こ
れら酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングとの
反応を招き、その結果としてとても堅くくっついた堆積
物となる。廃ガス導管のこの熱い部分をできるだけ短く
保つことが好ましく、例えば、相当するフランジ接続で
回転実施に必要な長さだけである。
との間の廃ガス誘導接続を真っすぐな熱ガス導管として
設計することにある。真っずくな流路には堆積を回避す
る有益な効果がある。熱廃ガス流を曲げることは曲げ地
点で金属滴がおもに堆積することになり、特に、約30
〜50%の高い後燃焼度が反応容器内で達成されたとき
には鉄含有滴が部分的に酸化された状態で存在する。こ
れら酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングとの
反応を招き、その結果としてとても堅くくっついた堆積
物となる。廃ガス導管のこの熱い部分をできるだけ短く
保つことが好ましく、例えば、相当するフランジ接続で
回転実施に必要な長さだけである。
もし予熱空気が本発明の方法での酸素含有ガスとして使
用されるならば、経済的な利点をも得られる。反応ガス
が反応容器のガス室内で反応ガスが吸い込まれるように
1000〜1200℃の予熱空気すなわち、熱衝風が浴
表面へ吹き込まれるならば、後熱焼されて解放されたエ
ネルギの大部分は溶湯へ与えられ、石炭のCO□および
H2Oへの酸化から得られるエネルギの40〜50%が
このプロセスで利用できる。例えば、この前提で700
kgの石炭が溶融鉄1トンを作るのに十分である。同
時に生じるガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場
合で、固体−ガス混合物の平均温度を1050℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じない問
題のない操業のために、廃ガスの温度を約900℃にさ
らに下げることを目ざすべきである。このことは、本発
明によると、石炭の合計量の一部を鉱石に添加すること
によっであるいは廃ガスの一部が冷たく再生利用される
ことによって行なわれて、固体−ガス混合物の温度を鉱
石還元に最適な約800〜900℃の温度にさらに下げ
る。
用されるならば、経済的な利点をも得られる。反応ガス
が反応容器のガス室内で反応ガスが吸い込まれるように
1000〜1200℃の予熱空気すなわち、熱衝風が浴
表面へ吹き込まれるならば、後熱焼されて解放されたエ
ネルギの大部分は溶湯へ与えられ、石炭のCO□および
H2Oへの酸化から得られるエネルギの40〜50%が
このプロセスで利用できる。例えば、この前提で700
kgの石炭が溶融鉄1トンを作るのに十分である。同
時に生じるガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場
合で、固体−ガス混合物の平均温度を1050℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じない問
題のない操業のために、廃ガスの温度を約900℃にさ
らに下げることを目ざすべきである。このことは、本発
明によると、石炭の合計量の一部を鉱石に添加すること
によっであるいは廃ガスの一部が冷たく再生利用される
ことによって行なわれて、固体−ガス混合物の温度を鉱
石還元に最適な約800〜900℃の温度にさらに下げ
る。
以下、図面および非限定的な例に関連して本発明をより
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第1図はガス冷却画室が接続された反応容器の縦断面図
である。
である。
新しいライニング2を有しかつ内容積が150耐のドラ
ム形状反応容器1には50〜150トンの鉄溶湯3が入
っており、この溶湯は炭素含有量が約2.5%でありか
つ温度が1550℃である。羽口4を通って熱ガス導管
5によって供給される1200℃の温度の熱衝風が浴表
面へ200ONn?/分の風量で吹付けられる。熱衝風
が羽目に入る前に、コークス、石灰およびウスタイト(
wiisti te)に還元された微鉱石の混合物が熱
衝風に直接に加えられる。この混合物は800℃の温度
を有しかつ導管6を経由して熱衝風導管5に達する。こ
の混合物の個々の成分の供給速度は、部分的に還元され
た鉱石が13501g1分で、コークスが400 kg
/分で、そして石灰が90kg/分である。内径18m
mの底ノズル7を通して200 kg/分のガス炎石炭
が金属浴中へ吹込まれて、十分な浴攪拌が行なわれる。
ム形状反応容器1には50〜150トンの鉄溶湯3が入
っており、この溶湯は炭素含有量が約2.5%でありか
つ温度が1550℃である。羽口4を通って熱ガス導管
5によって供給される1200℃の温度の熱衝風が浴表
面へ200ONn?/分の風量で吹付けられる。熱衝風
が羽目に入る前に、コークス、石灰およびウスタイト(
wiisti te)に還元された微鉱石の混合物が熱
衝風に直接に加えられる。この混合物は800℃の温度
を有しかつ導管6を経由して熱衝風導管5に達する。こ
の混合物の個々の成分の供給速度は、部分的に還元され
た鉱石が13501g1分で、コークスが400 kg
/分で、そして石灰が90kg/分である。内径18m
mの底ノズル7を通して200 kg/分のガス炎石炭
が金属浴中へ吹込まれて、十分な浴攪拌が行なわれる。
このようにして溶融鉄が約1トン/分で製造される。約
1680℃の温度の廃ガスが熱ガス導管8を通ってガス
冷却画室(タンク)9へ最短流路で導びかれる。このタ
ンク9内で廃ガス流がタンクの反対側壁に達する前に、
該廃ガスは粉末状材料の添加によって約800〜900
℃に冷却される。
1680℃の温度の廃ガスが熱ガス導管8を通ってガス
冷却画室(タンク)9へ最短流路で導びかれる。このタ
ンク9内で廃ガス流がタンクの反対側壁に達する前に、
該廃ガスは粉末状材料の添加によって約800〜900
℃に冷却される。
供給管10を通して吹込み孔に微鉱石を供給する。微鉱
石は1600kg/分の吹込み量でガス冷却タンク9内
へ流れ、そこで加熱されてFeOに還元される。下流側
で約200 kg/分の石灰石粉末が供給管11に結合
された吹込み孔14を通して供給される。熱い廃ガス流
中で脱酸が起こる、すなわち、供給された石灰石がCa
OとCO□に分けられる。最後に、ガス炎石炭(Gas
flammkohle)が供給管12と連通した吹込み
孔15を通して520 kg/分の割合でガス冷却画室
9に供給されて、熱い廃ガス中でコークスになる。
石は1600kg/分の吹込み量でガス冷却タンク9内
へ流れ、そこで加熱されてFeOに還元される。下流側
で約200 kg/分の石灰石粉末が供給管11に結合
された吹込み孔14を通して供給される。熱い廃ガス流
中で脱酸が起こる、すなわち、供給された石灰石がCa
OとCO□に分けられる。最後に、ガス炎石炭(Gas
flammkohle)が供給管12と連通した吹込み
孔15を通して520 kg/分の割合でガス冷却画室
9に供給されて、熱い廃ガス中でコークスになる。
ガス冷却画室9は粉体物質のための供給孔の領域ではラ
イニング1Gを有し、かつこれに隣接する壁体が廃ガス
流の当りうる領域では水冷されている。
イニング1Gを有し、かつこれに隣接する壁体が廃ガス
流の当りうる領域では水冷されている。
廃ガス、ダストおよび反応清粉体物質の混合物が熱サイ
クロン18内に集まり、ここから反応容器に供給される
コークス、FeOおよびCaOの混合物が供給管6を通
って供給場所へ搬送される。浄化された廃ガスが導管1
9を通って熱サイクロン18から離れて、その一部が熱
衝風を作るのに役立つ。約840kcaff / Nポ
の発熱量を持つ約190ONn?の残部は外部用途に役
立つ。
クロン18内に集まり、ここから反応容器に供給される
コークス、FeOおよびCaOの混合物が供給管6を通
って供給場所へ搬送される。浄化された廃ガスが導管1
9を通って熱サイクロン18から離れて、その一部が熱
衝風を作るのに役立つ。約840kcaff / Nポ
の発熱量を持つ約190ONn?の残部は外部用途に役
立つ。
第1図はガス冷却室が接続された反応容器の縦断面図で
ある。 1・・・反応容器、 3・・・鉄溶湯、4・・・
羽口、 9・・・ガス冷却画室、13 、
14 、15・・・吹込み孔、18・・・サイクロン。
ある。 1・・・反応容器、 3・・・鉄溶湯、4・・・
羽口、 9・・・ガス冷却画室、13 、
14 、15・・・吹込み孔、18・・・サイクロン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、湯底ノズルおよび頂部吹込み手段を備えた長い反応
容器内で、炭素質燃料、鉄鉱石および/又は予備還元さ
れた鉱石が溶湯へ供給され、かつ該溶湯から出た反応ガ
スがひとつ又はそれ以上の段階で酸素含有ガスでもって
後燃焼されることになっている鉄を製造する方法におい
て、前記反応容器の廃ガス開口が前記炭素質燃料の反応
領域からずらされて噴出および飛散の領域の外に配置さ
れ、および前記廃ガス開口に接続された廃ガス導管内の
廃ガス温度が廃ガス流によって運ばれる鉄滴の凝固温度
以上に保たれ、そして前記廃ガスが隣接した画室内で1
000℃以上まで冷却されることを特徴とする鉄を製造
する方法。 2、前記廃ガスが、前記反応容器と熱ガス導管を介して
直接に接続されたガス冷却画室内で冷却されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記熱ガス導管を離れる後すぐに前記廃ガスが前記
ガス冷却画室内で温度を1000℃以下に下げることに
なる冷たいガス、液体および/又は粉体物質と混合され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
載の方法。 4、前記粉体物質、例えば、微細な鉱石、石灰、石灰石
、加工していないマグネサイト、石炭、コークス、が単
独で又は所望の混合物で吹き込まれて、前記廃ガス流で
運ばれた金属および/又は金属酸化物の滴をとらえるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれ
かに記載の方法。 5、前記粉体物質が吹き込まれて前記廃ガスと化学的に
反応することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第4
項のいずれかに記載の方法。 6、粒径0.1mm以下の粉砕された鉄鉱石が前記廃ガ
ス流内へ吹き込まれてウスタイト状に還元されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに
記載の方法。
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