JPH10324929A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
焼結鉱の製造方法Info
- Publication number
- JPH10324929A JPH10324929A JP14986997A JP14986997A JPH10324929A JP H10324929 A JPH10324929 A JP H10324929A JP 14986997 A JP14986997 A JP 14986997A JP 14986997 A JP14986997 A JP 14986997A JP H10324929 A JPH10324929 A JP H10324929A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porosity
- pore diameter
- average pore
- raw material
- sinter
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼結鉱の製造工程において、焼結途中に成品
焼結鉱の還元粉化性および被還元性を迅速に推定し、所
望の還元粉化性または被還元性に制御する。 【解決手段】 CTスキャナー4、5、7で焼結充填層
8の断面を撮像し、断面から原料中のコークスが燃焼し
ている領域を判別し、その領域中の気孔率および平均気
孔径を求める。気孔率および平均気孔径が所定の範囲内
になるように、焼結原料に配合する粉コークス、石灰石
の一方または両方の粒度を調整する。
焼結鉱の還元粉化性および被還元性を迅速に推定し、所
望の還元粉化性または被還元性に制御する。 【解決手段】 CTスキャナー4、5、7で焼結充填層
8の断面を撮像し、断面から原料中のコークスが燃焼し
ている領域を判別し、その領域中の気孔率および平均気
孔径を求める。気孔率および平均気孔径が所定の範囲内
になるように、焼結原料に配合する粉コークス、石灰石
の一方または両方の粒度を調整する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉用原料として
用いられる焼結鉱の製造方法、特にその還元粉化性や被
還元性を制御する焼結鉱の製造方法に関する。
用いられる焼結鉱の製造方法、特にその還元粉化性や被
還元性を制御する焼結鉱の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の一般的な焼結鉱製造工程は以下の
通りである。先ず、原料槽から切り出された複数銘柄の
鉄鉱石粉に石灰石、珪砂や蛇紋岩等のシリカ源、粉コー
クスおよび返鉱を配合し、配合原料をドラムミキサーで
加水、造粒した後、ドワイトロイド式焼結機で焼成して
シンターケーキとする。焼結機から排出されたシンター
ケーキは、破砕整粒されて、通常5mm以下が返鉱とし
て原料に循環される一方、5mm以上が成品として高炉
工程へ輸送される。
通りである。先ず、原料槽から切り出された複数銘柄の
鉄鉱石粉に石灰石、珪砂や蛇紋岩等のシリカ源、粉コー
クスおよび返鉱を配合し、配合原料をドラムミキサーで
加水、造粒した後、ドワイトロイド式焼結機で焼成して
シンターケーキとする。焼結機から排出されたシンター
ケーキは、破砕整粒されて、通常5mm以下が返鉱とし
て原料に循環される一方、5mm以上が成品として高炉
工程へ輸送される。
【0003】一方、焼結鉱の品質調整は、輸送途中でサ
ンプリングした一部の成品焼結鉱の諸品質を別工程で測
定した結果をもとに、前記焼結鉱製造工程を種々制御す
ることで実施される。具体的に、被還元性の調整におい
ては、JISで規定された方法により求めたRI指数、
ないしはFeO化学分析値を管理指標として、それが目
標範囲内となるように粉コークス配合量や鉱石銘柄の調
整を行い、還元粉化性の調整においては、製銑部会法に
より求めたRDI指数やAl2 O3 化学成分を管理指標
として、それが目標範囲内となるように石灰石やシリカ
源の粒度調整または鉱石銘柄の変更を行い、冷間強度の
調整においては、回転強度指数(TI)ないし落下強度
指数(SI)を測定した後、それが目標範囲内となるよ
うに粉コークス配合量や鉱石銘柄の調整を行うのが一般
的である。
ンプリングした一部の成品焼結鉱の諸品質を別工程で測
定した結果をもとに、前記焼結鉱製造工程を種々制御す
ることで実施される。具体的に、被還元性の調整におい
ては、JISで規定された方法により求めたRI指数、
ないしはFeO化学分析値を管理指標として、それが目
標範囲内となるように粉コークス配合量や鉱石銘柄の調
整を行い、還元粉化性の調整においては、製銑部会法に
より求めたRDI指数やAl2 O3 化学成分を管理指標
として、それが目標範囲内となるように石灰石やシリカ
源の粒度調整または鉱石銘柄の変更を行い、冷間強度の
調整においては、回転強度指数(TI)ないし落下強度
指数(SI)を測定した後、それが目標範囲内となるよ
うに粉コークス配合量や鉱石銘柄の調整を行うのが一般
的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記通常の品質測定方
法では、多くても化学成分、RDI、冷間強度指数(T
I、SI)で4時間毎、RIでは6時間毎が限界である
ため、迅速な操業調整は難しかった。
法では、多くても化学成分、RDI、冷間強度指数(T
I、SI)で4時間毎、RIでは6時間毎が限界である
ため、迅速な操業調整は難しかった。
【0005】それに対し、特開昭61−110726号
公報、特開昭63−101738号公報および特開平3
−101738号公報には、CTスキャナーを利用して
オンラインで得たシンターケーキの断層像から焼結鉱の
焼結度、歩留および生産性を評価する方法が開示されて
いるものの、焼結充填層の断層像から焼結鉱の還元粉化
性および被還元性を評価する方法はまだなかった。
公報、特開昭63−101738号公報および特開平3
−101738号公報には、CTスキャナーを利用して
オンラインで得たシンターケーキの断層像から焼結鉱の
焼結度、歩留および生産性を評価する方法が開示されて
いるものの、焼結充填層の断層像から焼結鉱の還元粉化
性および被還元性を評価する方法はまだなかった。
【0006】本発明は、焼結充填層のCT画像から焼結
鉱の還元粉化性および被還元性を評価する方法を提供
し、これにより迅速な焼結鉱品質の制御を可能とする。
鉱の還元粉化性および被還元性を評価する方法を提供
し、これにより迅速な焼結鉱品質の制御を可能とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、CTスキャナ
ーで焼結充填層の断面を撮像し、該断面から原料中のコ
ークスが燃焼している領域を判別し、該領域中の気孔率
および平均気孔径を求め、該気孔率および平均気孔径が
所定の範囲内になるように、焼結原料に配合する粉コー
クス、石灰石の一方または両方の粒度を調整することを
特徴とする焼結鉱の製造方法である。
ーで焼結充填層の断面を撮像し、該断面から原料中のコ
ークスが燃焼している領域を判別し、該領域中の気孔率
および平均気孔径を求め、該気孔率および平均気孔径が
所定の範囲内になるように、焼結原料に配合する粉コー
クス、石灰石の一方または両方の粒度を調整することを
特徴とする焼結鉱の製造方法である。
【0008】本発明は、焼結過程前期の粉コークス燃焼
・消滅にともなう比較的微細な気孔が成品焼結鉱内の微
細気孔として残留し、それが焼結鉱の還元粉化性および
被還元性を強く左右することに着目し、焼結過程でのダ
イナミックなCT測定により微細気孔を検出・定量化し
て品質制御に活用する。
・消滅にともなう比較的微細な気孔が成品焼結鉱内の微
細気孔として残留し、それが焼結鉱の還元粉化性および
被還元性を強く左右することに着目し、焼結過程でのダ
イナミックなCT測定により微細気孔を検出・定量化し
て品質制御に活用する。
【0009】なお、コークスが燃焼している領域として
は、初期の配合原料状態の像が変化を開始した時点より
30〜120秒経過した範囲の領域とするのがRI、R
DIとよい関係が得られる点で好ましい。また、その領
域を設定する際の層高方向の位置は、通常400〜60
0mmの層厚の場合、上層100mmおよび下層100
mmを除いた中間部とするのが良い推定ができる点で好
ましい。気孔率および平均気孔径の所定の範囲とは、個
々の焼結機に課せられている品質管理基準値に対応する
気孔率および平均気孔径の範囲であり、具体的には図
5、6に例示したような関係がある。
は、初期の配合原料状態の像が変化を開始した時点より
30〜120秒経過した範囲の領域とするのがRI、R
DIとよい関係が得られる点で好ましい。また、その領
域を設定する際の層高方向の位置は、通常400〜60
0mmの層厚の場合、上層100mmおよび下層100
mmを除いた中間部とするのが良い推定ができる点で好
ましい。気孔率および平均気孔径の所定の範囲とは、個
々の焼結機に課せられている品質管理基準値に対応する
気孔率および平均気孔径の範囲であり、具体的には図
5、6に例示したような関係がある。
【0010】
【発明の実施の形態】焼結過程の代表的な気孔構造変化
をある層高位置における気孔率、平均気孔径、気孔の形
状係数の時間変化として図4に例示する。これは、CT
スキャナーによる動的な断層観察から明らかとなったも
のであり、全体は4つの段階からなる。第1段階は、焼
結が開始する前の配合原料の状態であり、気孔率40%
程度で2〜3mmの微細な球状の気孔群からなる。第2
段階は、粉コークス燃焼途中の昇温期に相当するもの
で、気孔率が50%程度まで増加しつつ、平均気孔径も
4〜5mmまで増加するが、形状はまだ球に近い状態を
保っている。第3段階は、粉コークスの燃焼が完了した
以降なおも高温に保持されている状態に対応し、気孔率
の変化は少なくなるがさらに気孔径が増加し、その形状
が偏平化する。第4段階は、冷却過程以降焼結の進行が
停止し、最終的なシンターケーキとなった状態である。
をある層高位置における気孔率、平均気孔径、気孔の形
状係数の時間変化として図4に例示する。これは、CT
スキャナーによる動的な断層観察から明らかとなったも
のであり、全体は4つの段階からなる。第1段階は、焼
結が開始する前の配合原料の状態であり、気孔率40%
程度で2〜3mmの微細な球状の気孔群からなる。第2
段階は、粉コークス燃焼途中の昇温期に相当するもの
で、気孔率が50%程度まで増加しつつ、平均気孔径も
4〜5mmまで増加するが、形状はまだ球に近い状態を
保っている。第3段階は、粉コークスの燃焼が完了した
以降なおも高温に保持されている状態に対応し、気孔率
の変化は少なくなるがさらに気孔径が増加し、その形状
が偏平化する。第4段階は、冷却過程以降焼結の進行が
停止し、最終的なシンターケーキとなった状態である。
【0011】初期(第1段階および第2段階)に形成さ
れる気孔が焼結鉱品質に影響を及ぼす機構を次に説明す
る。焼結鉱に残留する気孔は2〜5mmを境として、そ
れ以上は開気孔、それ以下は閉気孔と考えられている。
品質面では、5mm以上の開気孔が強度を左右する一
方、0.5mm以下の閉気孔は被還元性を支配する。従
来は、焼結鉱の生産性・強度・歩留に着目していたた
め、第3段階以降に形成される気孔群が重要であると考
えられており、特開昭61−110726号公報、特開
昭63−101738号公報記載の方法はシンターケー
キの開気孔を、特開平3−101738号公報記載の方
法は、第3段階、具体的には10mm以上に限定した開
気孔の変化量を対象としたものである。しかし、焼結鉱
の還元性状に着目する場合はそれでは大きすぎ、第2段
階で形成される気孔が重要となる。本発明者らは、この
第2段階で観測される気孔(第2段階では微細ながら開
気孔と推察される)の一部が引き続く第3段階で成品焼
結鉱に取り込まれて閉気孔化しつつ残留すること、かつ
それが下記のように還元粉化性および被還元性とよい関
係を示すことに着目した。そして、第2段階で観測され
る初期の比較的微細な気孔構造をCTスキャナーによる
断層像を用いて測定し、RIおよびRDIの制御に活用
する。
れる気孔が焼結鉱品質に影響を及ぼす機構を次に説明す
る。焼結鉱に残留する気孔は2〜5mmを境として、そ
れ以上は開気孔、それ以下は閉気孔と考えられている。
品質面では、5mm以上の開気孔が強度を左右する一
方、0.5mm以下の閉気孔は被還元性を支配する。従
来は、焼結鉱の生産性・強度・歩留に着目していたた
め、第3段階以降に形成される気孔群が重要であると考
えられており、特開昭61−110726号公報、特開
昭63−101738号公報記載の方法はシンターケー
キの開気孔を、特開平3−101738号公報記載の方
法は、第3段階、具体的には10mm以上に限定した開
気孔の変化量を対象としたものである。しかし、焼結鉱
の還元性状に着目する場合はそれでは大きすぎ、第2段
階で形成される気孔が重要となる。本発明者らは、この
第2段階で観測される気孔(第2段階では微細ながら開
気孔と推察される)の一部が引き続く第3段階で成品焼
結鉱に取り込まれて閉気孔化しつつ残留すること、かつ
それが下記のように還元粉化性および被還元性とよい関
係を示すことに着目した。そして、第2段階で観測され
る初期の比較的微細な気孔構造をCTスキャナーによる
断層像を用いて測定し、RIおよびRDIの制御に活用
する。
【0012】第2段階の気孔構造と品質の関係の具体例
を図5、6に示す。図5は、画像変化開始後30〜12
0秒の領域の画像をもとに得られた平均気孔径をパラメ
ータとして気孔率とRIの関係を示したもので、平均気
孔径が同じであれば気孔率が大きいほど、気孔率が同じ
であれば平均気孔径が小さいほどRIは高くなる。ま
た、図6は図5と同様気孔率および平均気孔径とRDI
の関係を示したもので、傾向はRIと同様である。
を図5、6に示す。図5は、画像変化開始後30〜12
0秒の領域の画像をもとに得られた平均気孔径をパラメ
ータとして気孔率とRIの関係を示したもので、平均気
孔径が同じであれば気孔率が大きいほど、気孔率が同じ
であれば平均気孔径が小さいほどRIは高くなる。ま
た、図6は図5と同様気孔率および平均気孔径とRDI
の関係を示したもので、傾向はRIと同様である。
【0013】石灰石および/または粉コークスの粒度調
整により、第2段階での気孔率および平均気孔径を制御
できる理由を簡単に説明する。粉コークスは第2段階で
まさに燃焼消滅して気孔を形成する物質であり、その燃
焼前の粒度の大小により気孔制御が可能である。また、
石灰石は900℃付近で熱分解するが、この時幾分収縮
し、微細な気孔を形成すると考えられる。従って、石灰
石の粒度調整によっても、第2段階の気孔率や平均気孔
径を制御できる。
整により、第2段階での気孔率および平均気孔径を制御
できる理由を簡単に説明する。粉コークスは第2段階で
まさに燃焼消滅して気孔を形成する物質であり、その燃
焼前の粒度の大小により気孔制御が可能である。また、
石灰石は900℃付近で熱分解するが、この時幾分収縮
し、微細な気孔を形成すると考えられる。従って、石灰
石の粒度調整によっても、第2段階の気孔率や平均気孔
径を制御できる。
【0014】CTスキャナーによる焼結充填層の断面の
撮像方法は、図1に示すように、焼結機パレット1を中
心に回転するX線発生器4とX線検出器5を対峙して設
置して直接的に撮像する方法があるが、設備的に大掛か
りとなる。従って、図2に示すように、造粒後の配合原
料を焼結機に装入される前に採取し、焼結鍋6で実機と
同等条件で焼成しながらCT装置で垂直断面を撮像して
もよい。粉コークスが燃焼している領域は、原料状態の
像の変化開始後30〜120秒にあたる領域をさす。さ
らに、この領域が充填層の上下100mmを除いた中間
部分に存在する複数の垂直断面に対してそれぞれ気孔率
および平均気孔径を求め、その平均値を求めるとなおよ
い。また、図3に示すように水平断面像を撮像する構成
の装置も使用可能である。水平断面を撮像する場合の粉
コークスが燃焼している領域に相当する画像は、ある時
間間隔で連続して撮像した水平断面像の内、初期原料状
態の継続した状態から変化が開始した時点より30〜1
20秒の間に撮像した水平断面画像の1枚、ないしは数
枚の平均画像を使用すればよい。
撮像方法は、図1に示すように、焼結機パレット1を中
心に回転するX線発生器4とX線検出器5を対峙して設
置して直接的に撮像する方法があるが、設備的に大掛か
りとなる。従って、図2に示すように、造粒後の配合原
料を焼結機に装入される前に採取し、焼結鍋6で実機と
同等条件で焼成しながらCT装置で垂直断面を撮像して
もよい。粉コークスが燃焼している領域は、原料状態の
像の変化開始後30〜120秒にあたる領域をさす。さ
らに、この領域が充填層の上下100mmを除いた中間
部分に存在する複数の垂直断面に対してそれぞれ気孔率
および平均気孔径を求め、その平均値を求めるとなおよ
い。また、図3に示すように水平断面像を撮像する構成
の装置も使用可能である。水平断面を撮像する場合の粉
コークスが燃焼している領域に相当する画像は、ある時
間間隔で連続して撮像した水平断面像の内、初期原料状
態の継続した状態から変化が開始した時点より30〜1
20秒の間に撮像した水平断面画像の1枚、ないしは数
枚の平均画像を使用すればよい。
【0015】
【実施例1】RIの管理を粉コークス粒度調整を手段と
して実施した例を示す。実機操業において、RIについ
ては1回/日の頻度の従来法と6回/日の頻度の図3に
示した水平断面を撮像する本発明法とを比較した。RI
の管理目標値は66とした。
して実施した例を示す。実機操業において、RIについ
ては1回/日の頻度の従来法と6回/日の頻度の図3に
示した水平断面を撮像する本発明法とを比較した。RI
の管理目標値は66とした。
【0016】具体的には、実機より焼結機パレット装入
手前で採取した配合原料を、高さ500mm×直径90
mmの石英製焼結鍋6を用いて風速0.5Nm/sec
で吸引焼結しつつ、20秒間隔で連続的に充填層水平断
面を撮像し、その断層像が初期原料充填状態より変化を
開始してから40〜120秒に撮像した4枚の画像をも
とに平均気孔径および気孔率を求めた。
手前で採取した配合原料を、高さ500mm×直径90
mmの石英製焼結鍋6を用いて風速0.5Nm/sec
で吸引焼結しつつ、20秒間隔で連続的に充填層水平断
面を撮像し、その断層像が初期原料充填状態より変化を
開始してから40〜120秒に撮像した4枚の画像をも
とに平均気孔径および気孔率を求めた。
【0017】従来法では、RIの実測結果と目標値を比
較し、RI値が目標値より高い場合は粉コークスの粒度
を粗くし、逆に低い場合は細かくして調整した。一方、
本発明法では、CTスキャナーにより求めた平均気孔径
と気孔率から図5に従って推定したRI値が目標値より
高い場合は粉コークス粒度を粗くし、逆に低い場合は細
かくして調整した。RI評価時の平均気孔径および気孔
率の実績は、それぞれ2.5±0.3mmおよび35±
3%の範囲で変化した。
較し、RI値が目標値より高い場合は粉コークスの粒度
を粗くし、逆に低い場合は細かくして調整した。一方、
本発明法では、CTスキャナーにより求めた平均気孔径
と気孔率から図5に従って推定したRI値が目標値より
高い場合は粉コークス粒度を粗くし、逆に低い場合は細
かくして調整した。RI評価時の平均気孔径および気孔
率の実績は、それぞれ2.5±0.3mmおよび35±
3%の範囲で変化した。
【0018】図7に示すRIの変動推移比較の結果、測
定頻度が増加して調整アクションが増加したことで、品
質管理工程能力が向上する結果を得た。
定頻度が増加して調整アクションが増加したことで、品
質管理工程能力が向上する結果を得た。
【0019】
【実施例2】RDIの管理を石灰石粒度調整を手段とし
て実施した例を示す。実機操業において、6回/日の頻
度の従来法と6回/日の頻度の図3に示した水平断面を
撮像する本発明の方法を比較した。RDIの管理目標値
はいずれも35とした。
て実施した例を示す。実機操業において、6回/日の頻
度の従来法と6回/日の頻度の図3に示した水平断面を
撮像する本発明の方法を比較した。RDIの管理目標値
はいずれも35とした。
【0020】従来法では、RDIの実績結果と目標値と
を比較し、RDI値が目標値より高い場合は石灰石の粒
度を粗くし、逆に低い場合は細かくして調整した。一
方、本発明法では、CTスキャナーにより求めた平均気
孔径と気孔率から図6に従って推定したRDI値が目標
値より高い場合は石灰石の粒度を粗くし、逆に低い場合
は細かくして調整した。RDI評価時の平均気孔径およ
び気孔率の実績は、それぞれ2.2±0.3mmおよび
33±3%の範囲で変化した。
を比較し、RDI値が目標値より高い場合は石灰石の粒
度を粗くし、逆に低い場合は細かくして調整した。一
方、本発明法では、CTスキャナーにより求めた平均気
孔径と気孔率から図6に従って推定したRDI値が目標
値より高い場合は石灰石の粒度を粗くし、逆に低い場合
は細かくして調整した。RDI評価時の平均気孔径およ
び気孔率の実績は、それぞれ2.2±0.3mmおよび
33±3%の範囲で変化した。
【0021】図7に示すRDIの変動推移比較の結果、
結果判明時間遅れが従来法では半日ほどあったものが本
発明法では解消したため、品質管理工程能力が向上する
結果を得た。
結果判明時間遅れが従来法では半日ほどあったものが本
発明法では解消したため、品質管理工程能力が向上する
結果を得た。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、焼結鉱の品質を極めて
迅速に予測できることにより、適切な操業アクションが
適時行える結果、品質の工程管理能力が格段に向上す
る。
迅速に予測できることにより、適切な操業アクションが
適時行える結果、品質の工程管理能力が格段に向上す
る。
【図1】本発明の焼結機ストランド上でCTスキャナー
により焼結充填層の垂直断面を撮像する方法を示す図で
ある。
により焼結充填層の垂直断面を撮像する方法を示す図で
ある。
【図2】本発明のオフラインでCTスキャナーにより焼
結充填層の垂直断面を撮像する方法を示す図である。
結充填層の垂直断面を撮像する方法を示す図である。
【図3】本発明のオフラインでCTスキャナーにより焼
結充填層の水平断面を撮像する方法を示す図である。
結充填層の水平断面を撮像する方法を示す図である。
【図4】焼結過程における気孔構造変化の概念を示す図
である。
である。
【図5】第2段階における気孔構造とJIS−RIとの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図6】第2段階における気孔構造とRDIとの関係を
示す図である。
示す図である。
【図7】従来法と本発明法によるJIS−RIおよびR
DIの変動幅の比較を示す図である。
DIの変動幅の比較を示す図である。
1 焼結機パレット 2 ウインドボックス 3 ウインドレグ 4 X線発生器 5 X線検出器 6 焼結鍋 7 回転ステージ 8 焼結充填層
Claims (1)
- 【請求項1】 CTスキャナーで焼結充填層の断面を撮
像し、該断面から原料中のコークスが燃焼している領域
を判別し、該領域中の気孔率および平均気孔径を求め、
該気孔率および平均気孔径が所定の範囲内になるよう
に、焼結原料に配合する粉コークス、石灰石の一方また
は両方の粒度を調整することを特徴とする焼結鉱の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14986997A JPH10324929A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 焼結鉱の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14986997A JPH10324929A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 焼結鉱の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10324929A true JPH10324929A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15484439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14986997A Withdrawn JPH10324929A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 焼結鉱の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10324929A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010073718A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | 新日本製鐵株式会社 | X線ctを用いた焼結原料の造粒方法 |
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- 1997-05-26 JP JP14986997A patent/JPH10324929A/ja not_active Withdrawn
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