JP2000290716A - 溶銑精錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来法に較べてマンガン合金鉄の使用量を低
減できるとともに、省資源、省エネルギーで、且つスラ
グ等の発生物の量も極力少なくできる環境に優しい溶銑
精錬方法を提供する。 【解決手段】 溶銑予備処理を行う高炉溶銑の精錬方法
であって、少なくとも脱珪工程、脱燐工程及び脱炭工程
を、この順序で行う溶銑精錬方法において、前記脱珪工
程での高炉溶銑の脱珪処理においては、溶銑製錬工程で
投入すべき全マンガン源のうち少なくとも一部を投入
し、溶銑中のマンガン濃度を高めるとともに、溶銑の脱
珪濃度を０．１０重量％以下とし、前記脱燐工程におい
ては、３０ｋｇ／Ｔ以下のスラグ量で脱燐処理を行うこ
とにより、溶銑中の燐濃度を実質的に製品の燐濃度レベ
ルまで低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来法に較べてマ
ンガン合金鉄の使用量を低減できるとともに、省資源、
省エネルギーで、且つスラグ等の発生物の量も極力少な
くできる環境に優しい溶銑精錬方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高炉で製造された溶銑から鋼材を製造す
るには、溶銑に含まれる不純物成分を所定濃度まで低減
するとともに、必要な成分を添加して鋼材として要求さ
れる成分組成に調整することが必要である。溶銑中に含
まれる不純物成分としては、４重量％以上含まれる炭素
のほか、燐、硫黄等があり、また、鋼材の要求成分とし
ては強度や靭性を高めるマンガン、珪素等がある。

【０００３】溶銑から燐や炭素を除くためには、溶銑を
スラグと反応させたり、大量の酸素を添加して酸化反応
を進行させる方法が採られるが、転炉を用いて炭素・燐
を同時に除去していた従来の方法に対し、最近では溶銑
段階で燐だけを事前に除去（溶銑予備脱燐処理）した
後、転炉脱炭吹錬を行う方法が普及しつつある。また、
このような転炉吹錬では、高価なマンガン合金鉄の使用
量を節約するために、マンガン鉱石や高マンガンスラグ
などのマンガン源が添加される。

【０００４】この方法では、転炉吹錬において脱燐のた
めに必要であったスラグの量を減らすことが可能にな
り、この結果、転炉吹錬終了時点でスラグからのマンガ
ン還元率を高め、出鋼中または出鋼後に添加されるマン
ガン合金鉄の使用量を削減することができる。さらに最
近では、転炉脱炭工程だけでなく、溶銑脱燐工程でもマ
ンガン源の添加が行われ、これに伴い転炉脱炭工程後の
マンガン歩留まりを効率的に高める方法が求められてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法では、添加されたマンガン源の一部が転炉脱炭
工程や溶銑脱燐工程のスラグ中に残留し、マンガン歩留
まりを高くすることが難しいという大きな問題がある。
特に、転炉脱炭終点でマンガン歩留まりを高くすること
は、溶鋼とスラグの反応原理上、非常に難しい。これ
は、転炉脱炭終点においては溶鋼中の炭素濃度が減少し
てスラグの酸化度が上昇するため、マンガンも酸化物と
なりやすく、マンガンのスラグ中への移行量が増えるた
めである。

【０００６】また、マンガン酸化物を効率的に還元する
ために、スラグ塩基度を高めに制御する方法も採られて
いるが、溶銑脱燐工程や転炉脱炭工程でマンガン鉱石を
用いる場合、マンガン鉱石は酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主
体とした脈石を含むため、この酸化珪素に応じて石灰の
添加量が増え、このためスラグ量を減らすことは困難で
ある。したがって、スラグ中のマンガン酸化物の濃度は
減少しても、スラグ量が多くなるため、スラグ中に存在
するマンガン量自体はそれほど減少しない。したがって
本発明の目的は、溶銑精錬工程において高いマンガン歩
留まりが確保でき、これにより溶銑精錬段階で高いマン
ガン濃度を得ることができる溶銑精錬方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、溶銑精錬過程におけるマンガンの反応原理を十
分に考慮した条件で精錬を行うことが重要であるが、そ
れだけでなく、溶銑精錬プロセスでのスラグ量を如何に
極限まで減少させ得るかなど、一貫プロセス全体の条件
を考慮することも重要である。

【０００８】マンガンの反応原理上、マンガンの酸化・
還元を支配する要因には温度以外にスラグの酸素ポテン
シャルがあり、マンガンの酸化を抑制してその損失（酸
化によるスラグへの移行）を抑えるためにはスラグの酸
素ポテンシャルを低くすることが重要である。ここで、
転炉を用いた脱炭工程では酸素を吹錬して溶湯中の炭素
を除去するためスラグ中の酸化鉄の量も増大し、吹錬終
点でのスラグの酸素ポテンシャルは溶銑の精錬過程の中
で最も高くなり、そのレベルは１０^−１０ａｔｍ以上に
もなる。一方、溶銑段階（脱炭工程前の段階）では炭素
濃度が４重量％以上もあり、スラグの酸素ポテンシャル
は１０^−１６ａｔｍ程度と低い。さらに、高炉からの出
銑段階では珪素を含有するため、酸素ポテンシャルはさ
らに安定して低位にある。このような溶銑段階での低い
酸素ポテンシャルは、溶銑温度が若干低いというマンガ
ン反応上の不利を十分補償できるレベルである。

【０００９】したがって、マンガン源の添加は酸素ポテ
ンシャルが低い脱炭工程前の溶銑、とりわけ脱燐工程前
の溶銑に対して行うことが好ましい。特に、上述したよ
うにマンガン源として安価なマンガン鉱石を用いる場合
には、脈石中のＳｉＯ_２量に応じた量の石灰を添加する
必要があり、このことはスラグ量の削減（後述するよう
にスラグ量の削減はマンガン歩留まりの向上に有効であ
る）には不利となるので、スラグの酸素ポテンシャルの
低いプロセスの選定がさらに重要となる。

【００１０】また、溶銑から鋼材を製造する一貫プロセ
スにおいてマンガン歩留まりを高くしようとした場合、
プロセス中でのマンガン源の添加時期の選択だけでな
く、その後の工程でのマンガンの損失を最少限に抑える
ことが重要である。マンガン源の添加後に還元性の精錬
のみを行う場合には、マンガンの酸化は防止できるため
スラグへのマンガンの損失は少なくできる。一方、マン
ガン源の添加後に酸化精錬を行うことが避けられない場
合には、上述したマンガン反応の原理に則り酸素ポテン
シャルを下げた精錬を行い、スラグ中へのマンガンの分
配量を低下させることが先ず必要である。これに関して
は、スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）を可能な限り下げること
や、スラグの塩基度を制御することが有効である。

【００１１】また、スラグとメタルのマンガン分配比と
同様に重要なのは、スラグ量である。マンガンの物質収
支から見た場合、スラグ量は上記分配比と同じ比率でマ
ンガン損失に対して影響し、分配比を二分の一にするこ
とは、スラグ量を二分の一にすることと等価である。こ
のようにマンガン添加後においては、スラグの酸素ポテ
ンシャルを低くし、且つスラグ量を少なくできる精錬プ
ロセスであることが、一貫プロセス全体でのマンガン歩
留まりを高めるための必要条件となる。

【００１２】本発明は、上述したような基本的な設計思
想の下になされたもので、その特徴は以下の通りであ
る。 [1] 溶銑予備処理を行う高炉溶銑の精錬方法であって、
少なくとも脱珪工程、脱燐工程及び脱炭工程を、この順
序で行う溶銑精錬方法において、前記脱珪工程での高炉
溶銑の脱珪処理においては、溶銑精錬工程で投入すべき
全マンガン源のうちの少なくとも一部を投入し、溶銑中
のマンガン濃度を高めるとともに、溶銑の珪素濃度を
０．１０重量％以下とし、前記脱燐工程においては、３
０ｋｇ／Ｔ以下のスラグ量で脱燐処理を行うことによ
り、溶銑中の燐濃度を実質的に製品の燐濃度レベルまで
低減させることを特徴とする溶銑精錬方法。

【００１３】[2] 上記[1]の溶銑精錬方法において、脱
炭工程においては、新たに発生するスラグ量を１０ｋｇ
／Ｔ以下にして吹錬を行うことを特徴とする溶銑精錬方
法。 [3] 上記[1]または[2]の溶銑精錬方法において、脱珪工
程でのマンガン源の投入により、脱珪工程終了時におけ
る溶銑中のマンガン濃度を、高炉溶銑に対して０．２重
量％以上増加させることを特徴とする溶銑精錬方法。

【００１４】[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの溶銑精錬方
法において、脱珪工程でのマンガン源の投入量を、溶銑
精錬工程で投入すべき全マンガン源量の７０重量％以上
とすることを特徴とする溶銑精錬方法。 [5] 上記[1]〜[4]のいずれかの溶銑精錬方法において、
脱珪工程で投入されるマンガン源が、マンガン鉱石、高
マンガンスラグ、マンガン合金鉄の中から選ばれる１種
または２種以上であることを特徴とする溶銑精錬方法。

【００１５】[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの溶銑精錬方
法において、脱珪工程において、脱珪処理容器内に酸素
源を添加しつつ、溶銑を撹拌することにより、脱珪工程
終了時に溶銑中の珪素濃度を０．０５重量％以下、スラ
グ中（Ｔ．Ｆｅ）を５重量％以下とすることを特徴とす
る溶銑精錬方法。

【００１６】また、本発明のより好ましい形態は以下の
通りである。 [7] 上記[1]〜[6]のいずれかの溶銑精錬方法において、
脱燐工程において、石灰を主成分とする脱燐剤を用い、
該脱燐剤の添加量を１５ｋｇ／Ｔ以下とすることを特徴
とする溶銑精錬方法。 [8] 上記[1]〜[7]のいずれかの溶銑精錬方法において、
脱燐工程において、２０ｋｇ／Ｔ以下のスラグ量で脱燐
処理を行うことを特徴とする溶銑精錬方法。 [9] 上記[1]〜[8]のいずれかの溶銑精錬方法において、
脱炭工程において、実質的に媒溶剤を使用せず、前チャ
ージまたはそれ以前のチャージに生成したスラグを主と
して使用することを特徴とする溶銑精錬方法。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細をその限定理
由とともに説明する。本発明法は、溶銑予備処理を行う
高炉溶銑の精錬方法であって、少なくとも脱珪工程、脱
燐工程及び転炉型容器を用いた脱炭工程をこの順序で行
う溶銑精錬方法である。高炉から出銑された溶銑は、ま
ず脱珪工程において脱珪処理されるが、この脱珪工程で
は、溶銑精錬工程で投入すべき全マンガン源のうちの少
なくとも一部、好ましくは７０重量％以上のマンガン源
を投入する。

【００１８】先に述べたように、この脱珪工程ではスラ
グの酸素ポテンシャルが低いためマンガンの酸化が抑制
され、しかも、処理時のスラグ塩基度が比較的低いた
め、マンガン源（マンガン鉱石の場合）から脈石として
混入するＳｉＯ_２に対して添加される石灰の量は少なく
てよく、このため生成するスラグ量も低く抑えられる。
この結果、添加したマンガン源の溶銑中への歩留まりを
非常に高くすることが可能である。

【００１９】したがって、溶銑精錬工程で投入すべき全
マンガン源のうちの相当量（好ましくは７０重量％以
上）を、このような酸素ポテンシャルが低い脱珪工程で
投入することは、マンガン源の高歩留まりを確保する上
で非常に有効である。投入するマンガン源としては、マ
ンガン鉱石、高マンガンスラグ、マンガン合金鉄の中か
ら選ばれる１種または２種以上を利用できるが、上述し
たようにこの脱珪工程ではマンガン鉱石を投入した場合
でも高いマンガン歩留まりが得られるため、熱的な制約
などの特別な理由がない限り、脈石分は少ないが高価な
マンガン合金鉄を用いる必要はなく、脈石分を比較的多
く含有するが安価なマンガン鉱石や高マンガンスラグを
使用した方が工業上は有利である。

【００２０】また、この脱珪工程では溶銑中珪素濃度
０．１０％以下、好ましくは０．０５重量％以下まで脱
珪処理する。これにより、後に行われる脱燐工程におい
て脱燐のために必要な高塩基度のスラグの量を十分に低
減させることができる。一般に、高炉から出銑された溶
銑は鋳床を経由して溶銑鍋等の容器に注湯及び貯留され
るが、脱珪処理は鋳床での脱珪、容器内での脱珪処理の
いずれか、若しくはその両方を実施してよい。容器内で
の脱珪処理では、処理容器として溶銑鍋や装入鍋等の取
鍋、トピードカー（混銑車）、その他の脱珪専用容器等
が用いられる。したがって、マンガン鉱石等のマンガン
源の添加は、鋳床、溶銑鍋等の容器への注湯時、容器内
での処理時等のいずれで行ってもよい。また、その添加
方法としては、溶湯流や溶湯浴面上への上置きや浴中へ
の吹き込みのいずれでもよい。

【００２１】脱珪処理では脱珪剤として酸素源が添加さ
れ、また、必要に応じて媒溶剤として焼石灰などのＣａ
Ｏ分が添加され、スラグの塩基度が調整される。酸素源
としては、固酸（通常、鉄鉱石、ミルスケール等の酸化
鉄）または気酸（気体酸素または酸素含有ガス）のいず
れを用いてもよく、また両者を併用してもよい。

【００２２】脱珪処理では溶銑をガス撹拌等により十分
に撹拌することが、脱珪効率及びマンガン源のマンガン
歩留を高める上で有効である。この点、取鍋等の容器内
で行う脱珪処理は、その溶銑保持形状のために溶銑を十
分に撹拌できるため、他の方法（例えば、鋳床での脱珪
処理）よりも効率が良い。したがって、特に優れた脱珪
効率及びマンガン源のマンガン歩留を得るためには、取
鍋等の容器内での脱珪処理を実施するか、或いは鋳床脱
珪を実施した後、容器内での脱珪処理を実施するのが好
ましい。このような容器としては、媒溶剤、脱珪剤、マ
ンガン源等の供給機能と溶銑の撹拌機能を備えたもので
あればよく、先に述べた溶銑鍋等の取鍋やこれに類似し
た形状の脱珪専用容器のいずれでもよい。

【００２３】なお、脱珪処理を鋳床と容器内の両方で実
施する場合において、鋳床での脱珪処理においてマンガ
ン源を添加した場合には、マンガン鉱石中のマンガンの
メタルへの回収をより完全に行わせるために、鋳床での
脱珪処理と容器内での脱珪処理間における排滓はなるべ
く行わない方が好ましい。一方、マンガン源の添加を容
器内での脱珪処理でのみ行う場合には、鋳床での脱珪処
理と容器内での脱珪処理間における排滓は任意である
が、容器内での脱珪処理時のスラグ量を削減するという
観点からは排滓を行うのが好ましい。

【００２４】図１は、溶銑鍋１を用いた脱珪処理状況の
一例を模式的に示しており、この例では溶銑鍋１内に送
酸ランス２を通じて気酸（気体酸素または酸素含有ガ
ス）が吹き込まれるとともに、浸漬ランス３を通じて撹
拌ガスや石灰粉等の媒溶剤が溶銑中に吹き込まれ、さら
に必要に応じて固体原料（例えば、焼結粉やミルスケー
ル等の固酸）が鍋上方の原料投入装置４から上置き装入
できるようになっている。このような溶銑鍋１内の溶銑
に対してマンガン源を投入する場合、浸漬ランス３を通
じた吹き込み、鍋上方からの上置き装入のいずれでもよ
く、また、その両方を併用することもできる。

【００２５】また、スラグの酸素ポテンシャルを低減さ
せて、投入されたマンガン源の還元を効果的に促進させ
るためには、容器内に脱珪剤である酸素源を添加しつ
つ、溶銑を撹拌することにより、脱珪工程終了時のスラ
グ中（Ｔ．Ｆｅ）を５重量％以下とすることが好まし
い。脱珪工程終了時のスラグ中（Ｔ．Ｆｅ）が５重量％
を超えると、スラグの酸素ポテンシャルが高くなり過ぎ
るため、マンガン源の還元を効果的に促進させることが
できない。

【００２６】以上のようにして行われる脱珪処理によ
り、高炉溶銑よりもマンガン濃度が高められ、且つ珪素
濃度が０．１０重量％以下、好ましくは０．０５重量％
以下まで低減された低珪素溶銑を得る。また、脱珪工程
終了時の溶銑中のマンガン濃度は、高炉溶銑に対して
０．２重量％以上増加していることが好ましい。これ
は、一貫プロセスの中でスラグの酸素ポテンシャルが最
も低い脱珪処理において積極的に溶銑中マンガン濃度を
上昇させておくことが有利だからである。

【００２７】前記脱燐工程では、上記のようにマンガン
濃度が高められた低珪素溶銑に対して、３０ｋｇ／Ｔ
（溶銑ｔｏｎ）以下、好ましくは２０ｋｇ／Ｔ以下のス
ラグ量で脱燐処理を行い、溶銑中の燐濃度を実質的に製
品の燐濃度レベルまで低減させる。この脱燐工程では、
脱燐に有利な低温処理を可能とするために溶銑の脱炭を
最小限に抑さえ、処理後メタルの炭素濃度を高く維持す
るものであるから、メタルの酸素ポテンシャルが低く、
それに伴い処理後スラグの（Ｔ．Ｆｅ）を低くできる。
このためスラグの酸素ポテンシャルの問題は比較的少な
いが、スラグへのマンガン損失を抑制するにはスラグ量
を極力少なくした精錬を行う必要があり、スラグ量が３
０ｋｇ／Ｔを超えるとスラグへのマンガン損失が増大
し、マンガン歩留まりの向上を図る本発明の目的が損な
われる。脱燐処理される溶銑が珪素濃度０．１０重量％
以下、好ましくは０．０５重量％以下の低珪素溶銑であ
ることは、スラグ量の低減化に有効である。

【００２８】少ないスラグ量で効率的な脱燐処理を行う
ためには脱燐能が高いスラグを生成させる必要がある。
このためにはスラグの塩基度を高めることが必要であ
り、したがって、脱珪スラグ等の混入は極力抑制するこ
とが好ましい。脱燐工程では、機械式排滓装置や手作業
等より前工程で生じたスラグを分離した溶銑を溶銑鍋等
の取鍋、トピードカー、転炉型容器等を用いて脱燐処理
するが、使用する容器に特別な制約はなく、場合によっ
ては、同一容器内で前記脱珪処理と脱燐処理を順次実施
してもよい。

【００２９】通常、脱燐処理では石灰を主成分とする脱
燐剤が用いられるが、その添加量は１５ｋｇ／Ｔ（溶銑
ｔｏｎ）以下、望ましくは８ｋｇ／Ｔ以下とすることが
好ましい。脱燐剤の添加量が１５ｋｇ／Ｔを超えると、
生成するスラグ量が３０ｋｇ／Ｔを超えてしまう。脱燐
処理では、脱燐反応を効率的に行うために気酸（気体酸
素または酸素含有ガス）および／または固酸（例えば、
鉄鉱石、ミルスケール等の酸化鉄）を媒溶剤とともに添
加（上置きまたはインジェクションによる添加）する
が、スラグの過酸化を防止してマンガンの酸化を抑制す
るためには、十分な撹拌を行うことが好ましい。一般
に、この撹拌は浸漬ランス等を利用したガス撹拌が行わ
れる。

【００３０】また、この脱燐工程でのマンガン源の投入
も可能であるが、マンガン源によっては、脈石や含有成
分としてＳｉＯ_２やＳｉを含むため、多量には添加でき
ない。これは、マンガン源を多量に添加した場合にはス
ラグに溶解したＳｉＯ_２が塩基度を低下させてしまうた
め、脱燐に有利な高い塩基度を補償するには媒溶剤の追
加が必要であり、このためスラグ量が増え、添加したマ
ンガン源のメタル（溶銑）への歩留まりを高くできない
ためである。

【００３１】前記脱炭工程では、上記脱珪処理と脱燐処
理においてマンガン濃度が高められ且つ低燐化、低珪素
化された溶銑を、転炉型容器を用いて新たに発生するス
ラグ量を１０ｋｇ／Ｔ（溶銑ｔｏｎ）以下にして脱炭処
理が行われる。この脱炭工程では、炭素濃度が低下する
にしたがって処理後スラグの酸素ポテンシャルが高くな
ることは従来と同様に避けがたい。しかし、本発明法に
おいては、事前の脱燐工程において溶銑中の燐濃度は実
質的に製品の燐濃度レベルまで低下しているため、脱炭
工程では実質的な脱燐は必要とされない。さらに、溶銑
中のマンガン濃度も事前に十分に高めておくことができ
るため、マンガン源、特にＳｉＯ_２の混入源となるマン
ガン鉱石の投入量は実質的ゼロか、若しくは投入する場
合でも最小限の量に抑えることができる。

【００３２】これらのためにスラグ塩基度を調整するた
めの石灰の投入もほとんど必要がなく、このためスラグ
の発生量を１０ｋｇ／Ｔ以下の最小限に抑えることがで
きる。このため前チャージのスラグを用いても、当チャ
ージ中のスラグの塩基度低下などの組成の劣化がなく、
実質的にスラグを半永久的に繰り返し使用でき、この意
味でパーマネントスラグ化が可能である。この結果、前
チャージの吹錬中に生じたマンガン損失分は次チャージ
以降で回収することが可能となる。このように本発明法
では、脱炭工程におけるスラグ自体の酸素ポテンシャル
が高いにもかかわらず、脱炭工程でのマンガン損失を実
質的にほとんど無くすことができる。

【００３３】上述したように脱炭工程では脱燐の必要が
ほとんどないため、吹錬時に生成する酸化鉄の希釈材と
してや、浴面からの粒滴の飛散や放熱を抑制するために
多少のカバースラグは必要であるが、媒溶剤で生成させ
るスラグ量は極く少量でよい。また、スラグの精錬能が
必須ではなく、スラグ組成の多少の変動も問題ないた
め、上述したように炉内へのスラグ残し操業などにより
スラグを繰り返し使用すること、すなわち、実質的に媒
溶剤を使用せず、前チャージまたはそれ以前のチャージ
に生成したスラグを主として使用することも可能であ
る。

【００３４】この脱炭工程では、必要に応じてマンガン
源の添加（溶銑精錬工程で投入すべき全マンガン源のう
ち、脱珪工程で添加されなかった残量）が行われるが、
脱珪工程においてマンガン濃度を十分に高めておくこと
により、マンガン源の投入量を実質的ゼロか、若しくは
投入する場合でも最小限の量に抑えることができる。脱
炭工程で添加できるマンガン源としても、脱珪工程と同
様、マンガン鉱石、高マンガンスラグ、マンガン合金鉄
の中から選ばれる１種または２種以上を利用できるが、
高価なマンガン合金鉄の使用量を節減するという点から
は、マンガン鉱石や高マンガンスラグを用いることが好
ましい。

【００３５】また、脱炭工程で添加されるマンガン源
は、溶銑精錬工程で投入すべき全マンガン源の量の３０
重量％未満とすることが好ましい。脱炭工程におけるマ
ンガン源の投入量が３０重量％以上となると、マンガン
源（特に、マンガン鉱石）から混入するＳｉＯ_２量に応
じて石灰の添加量を増やす必要があるため、その分スラ
グ量が増大してスラグ発生量が１０ｋｇ／Ｔを超えるよ
うな場合も生じ、脱炭工程でのマンガン損失が抑制でき
なくなる。以上のように本発明法によれば、溶銑精錬工
程において高い歩留まりで溶銑中のマンガン濃度を高め
ることができ、このため出鋼中や出鋼後に添加されるマ
ンガン合金鉄の使用量を従来に較べて大幅に削減するこ
とができる。

【００３６】

【実施例】［実施例１］高炉から出銑された溶銑に対
し、鋳床脱珪−鍋脱珪（溶銑鍋での脱珪）−転炉脱燐−
転炉脱炭を行う一連の工程での溶銑の精錬を行った。マ
ンガン源としては、マンガン濃度：４８重量％、ＳｉＯ
_２濃度：６重量％のマンガン鉱石を用い、大部分の実施
例においては、鋳床脱珪工程および／または鍋脱珪工程
においてマンガン鉱石の塊状物を上投入により添加する
とともに、転炉脱炭工程においても工程初期に炉内に上
投入によって添加した。また、一部の実施例（比較例）
では、転炉脱炭工程においてのみマンガン鉱石を添加し
た。全溶銑精錬工程でのマンガン源の添加量は、溶銑ｔ
ｏｎ当たり約１２ｋｇで一定とした。

【００３７】マンガン鉱石中の酸素を脱珪反応に利用す
るため、鋳床脱珪工程においてマンガン源を添加した場
合には鋳床脱珪工程と鍋脱珪工程との間での排滓は行わ
ず、溶銑と反応させた。鍋脱珪工程では、浸漬ランスか
ら約０．０１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・Ｔ（溶銑ｔｏｎ）の供給
量で窒素ガスを浴中に吹き込んで、溶銑を撹拌するとと
もに、スラグ反応を進行させた。また、必要とする脱珪
量に応じて気体酸素や酸化鉄を添加した。脱珪終了時の
スラグの（Ｔ．Ｆｅ）は、一部の実施例では５重量％を
超える濃度であったが、大部分の実施例では、鋳床での
上置き添加後の落下流による撹拌とその後の溶銑鍋での
ガス撹拌によってスラグを強化することにより、これを
５重量％以下とした。

【００３８】鋳床脱珪工程および鍋脱珪工程により溶銑
の珪素濃度を所定のレベルまで低下させた後、生成スラ
グを排滓し、次いで溶銑脱燐を行う転炉に溶銑を装入し
た。脱燐のための石灰量は、装入された溶銑の珪素濃度
に応じ決められるため、珪素濃度が低い溶銑の場合は石
灰投入量は少なく、このため生成した脱燐スラグ量にも
差が生じた。本実施例では、石灰の投入によりスラグの
塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）をほぼ４．５に調整した。
また、脱燐処理終点のスラグの酸化度を低位とすること
によりスラグへのマンガン損失を少なくするため、スラ
グ中の全酸化鉄濃度の指標である（Ｔ．Ｆｅ）濃度を５
重量％以下とした。

【００３９】転炉での脱燐処理が終了した溶銑は、一旦
溶銑鍋に出湯した後、別の転炉に再装入し、最終脱炭を
主目的とした処理を行った。この脱炭処理では炉底部か
ら約０．１Ｎｍ^３／ｍｉｎ・Ｔ（溶銑ｔｏｎ）の供給量
で窒素またはアルゴンガスを吹き込んで溶銑の撹拌を行
いつつ、上部から送酸を行った。この脱炭工程では、ス
ラグの塩基度が３．５に調整されるよう、混入するＳｉ
Ｏ_２量に対して石灰源を添加した。脱炭処理後のスラグ
は全量排滓せず、炉内に１５〜４５ｋｇ／Ｔ（溶銑ｔｏ
ｎ）相当のスラグが残留する状態で処理を連続して行っ
た。

【００４０】この脱炭処理では、前チャージの処理で用
いたスラグを残し、これを当該チャージで使用したた
め、スラグ中のマンガン源も継続して利用でき、基本的
にはマンガンの損失がない条件で処理を行った。すなわ
ち、この脱炭工程で装入されたマンガン鉱石から混入す
るＳｉＯ_２量に応じて新たに増量されたスラグへのマン
ガン分配分が、マンガン損失として生じる条件であっ
た。

【００４１】また、本発明例の脱炭工程では新たに発生
したスラグ量を１０ｋｇ／Ｔ（溶銑ｔｏｎ）以下として
吹錬した。この新たに発生したスラグは、この工程で発
生するＳｉＯ_２分に対してスラグの塩基度補償するため
に添加される石灰と、酸化度に応じて分配される酸化鉄
分、マンガン分などを主体としたものである。上記のよ
うに事前に脱燐工程で燐を除去しているため、脱炭工程
では脱燐のためのスラグは実質的に不要であり、しかも
全マンガン源添加量の一部を脱珪工程で添加しているた
め脱炭工程でのマンガン源の添加および発生するＳｉＯ
_２分を少なくでき、この結果、石灰、酸化鉄、マンガン
分などで形成されるスラグ量を少なくできる。一方、一
部の比較例（表１のＮｏ．５）のように全マンガン源を
転炉での脱炭工程で添加した場合には、脱炭工程で新た
に発生するスラグは１０ｋｇ／Ｔを僅かに超えた。脱炭
工程終了時の溶鋼中炭素濃度は略０．０８重量％であ
り、溶鋼温度は約１６５０℃に制御した。

【００４２】本実施例における一連の処理条件とマンガ
ンの総合歩留まりを表１に示す。表１によれば、鋳床及
び溶銑鍋での脱珪処理後の珪素濃度が高い比較例（実施
例Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）では、その後の脱燐処理でのマ
ンガン損失が大きく、鋳床や溶銑鍋での脱珪工程でマン
ガン源を添加することによる効果はほとんどない。これ
に対して鋳床及び溶銑鍋での脱珪処理後の珪素濃度が
０．１０重量％以下と低い本発明例の場合には、脱燐工
程でのスラグ量も少なくでき、マンガン損失を効果的に
抑制することができる。さらに、実施例Ｎｏ．１３、Ｎ
ｏ．１４のように珪素濃度を０．０５重量％以下とし、
脱珪工程終点でのスラグの（Ｔ．Ｆｅ）を３重量％以下
とすることにより、さらに高いマンガン歩留まりが得ら
れている。

【００４３】また、実施例Ｎｏ．３、Ｎｏ．４のように
マンガン源の投入割合を脱炭工程で大きくすると、マン
ガン源から混入するＳｉＯ_２量に応じた量の石灰を投入
する必要が生じるためスラグ量が確実に増加し、このた
めマンガンの損失を抑制できなくなる。マンガン源の添
加は、処理時のスラグの塩基度を３以上と高くするため
にスラグ量が多くなる脱燐工程や脱炭工程（脱燐工程で
の脱燐能力を高めるためや脱炭工程でのスラグ／メタル
へのマンガン分配比を低下させるために、これらの工程
ではスラグの塩基度を高める必要があり、そのために石
灰源を多く添加することになるためスラグ量が多くな
る。）での投入割合が多くなることを避けるようにすれ
ば、鋳床脱珪工程、鍋脱珪工程のいずれで投入しても構
わない。

【００４４】

【表１】

【００４５】［実施例２］高炉溶銑を溶銑鍋に受銑後、
脱珪処理し、次いで脱燐及び脱炭を転炉で行った。マン
ガン源としては、マンガン濃度：５０重量％のマンガン
鉱石かマンガン濃度：２６重量％の高マンガンスラグを
用い、マンガン源は溶銑鍋での脱珪工程時にのみに添加
した。マンガン源の添加量は、溶銑ｔｏｎ当たり１０ｋ
ｇで一定とした。溶銑鍋内へのマンガン源の添加は上置
きまたはインジェクションで行った。

【００４６】本実施例における一連の処理条件とマンガ
ンの総合歩留まりを表２に示す。なお、表２に示す添加
方法の具体的内容は以下の通りである。 インジェクション１：２本の浸漬ランスからそれぞれ毎
分１Ｎｍ^３の撹拌ガスを吹き込むとともに、合計で毎分
０．２５ｋｇ／Ｔ（溶銑ｔｏｎ）のマンガン源をインジ
ェクションした。 インジェクション２：２本の浸漬ランスからそれぞれ毎
分１Ｎｍ^３の撹拌ガスを吹き込むとともに、合計で毎分
０．５０ｋｇ／Ｔ（溶銑ｔｏｎ）のマンガン源をインジ
ェクションした。 上置き１：マンガン源を上置き装入するとともに、２本
の浸漬ノズルからそれぞれ毎分１Ｎｍ^３の撹拌ガスを吹
き込んだ。 上置き２：マンガン源を上置き装入するとともに、１本
の浸漬ノズルから毎分１Ｎｍ^３の撹拌ガスを吹き込ん
だ。

【００４７】表２によれば、実施例１の結果と同様に、
脱珪処理終了時のスラグの（Ｔ．Ｆｅ）を低下させ、こ
の時点までに装入されたマンガンの歩留まりを高めるこ
とができれば、その後の脱燐及び脱炭工程でのマンガン
損失を少なくでき、溶銑精錬工程全体でのマンガン歩留
まりを高くすることが可能である。これは、脱珪処理終
了までに溶銑中のマンガン濃度を高めておけば、後工程
においてマンガン源から混入するＳｉＯ_２に応じた石灰
源を投入する必要が無くなり或いは投入量を低減できる
ため、スラグ量を極力少なくすることができ、マンガン
分配が一定の場合、スラグ量が少ないほどマンガン損失
が少なくできるためである。すなわち、マンガン歩留が
高い脱珪工程においてマンガン濃度を高め、後工程での
マンガン損失を極少とすることで、全体でのマンガン歩
留を高めることができる。

【００４８】また、脱珪工程で投入されるマンガン源の
種類に拘りなく、溶銑精錬工程全体で高いマンガン歩留
まりを得ることが可能であるが、脱珪処理時にインジェ
クションの装入速度や撹拌強度を調整して最終のスラグ
酸化度を低下することが有効である。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明法によれば、鋼
材に必要なマンガン成分の濃度を溶銑精錬段階において
高い歩留まりで効果的に高めることができ、このため出
鋼中や出鋼後におけるマンガン合金鉄の使用量を最小限
に抑えることができ、さらに、スラグ等の発生物の量も
極力低減させることができる。このため本発明法は、鉄
鋼製造における省資源化や省エネルギー化、さらにはス
ラグ等の発生物の低減化、製造コストの低減化の面で優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶銑鍋を用いた脱珪処理状況の一例を模式的に
示す説明図

【符号の説明】

１…溶銑鍋、２…送酸ランス、３…浸漬ランス、４…原
料投入装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川畑 涼 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K014 AA01 AA03 AB21 AC03 AC08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶銑予備処理を行う高炉溶銑の精錬方法
   であって、少なくとも脱珪工程、脱燐工程及び脱炭工程
   を、この順序で行う溶銑精錬方法において、 前記脱珪工程での高炉溶銑の脱珪処理においては、溶銑
   精錬工程で投入すべき全マンガン源のうちの少なくとも
   一部を投入し、溶銑中のマンガン濃度を高めるととも
   に、溶銑の珪素濃度を０．１０重量％以下とし、 前記脱燐工程においては、３０ｋｇ／Ｔ以下のスラグ量
   で脱燐処理を行うことにより、溶銑中の燐濃度を実質的
   に製品の燐濃度レベルまで低減させることを特徴とする
   溶銑精錬方法。
2. 【請求項２】 脱炭工程においては、新たに発生するス
   ラグ量を１０ｋｇ／Ｔ以下にして吹錬を行うことを特徴
   とする請求項１に記載の溶銑精錬方法。
3. 【請求項３】 脱珪工程でのマンガン源の投入により、
   脱珪工程終了時における溶銑中のマンガン濃度を、高炉
   溶銑に対して０．２重量％以上増加させることを特徴と
   する請求項１または２に記載の溶銑精錬方法。
4. 【請求項４】 脱珪工程でのマンガン源の投入量を、溶
   銑精錬工程で投入すべき全マンガン源量の７０重量％以
   上とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載
   の溶銑精錬方法。
5. 【請求項５】 脱珪工程で投入されるマンガン源が、マ
   ンガン鉱石、高マンガンスラグ、マンガン合金鉄の中か
   ら選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする
   請求項１、２、３または４記載の溶銑精錬方法。
6. 【請求項６】 脱珪工程において、脱珪処理容器内に酸
   素源を添加しつつ、溶銑を撹拌することにより、脱珪工
   程終了時に溶銑中の珪素濃度を０．０５重量％以下、ス
   ラグ中（Ｔ．Ｆｅ）を５重量％以下とすることを特徴と
   する請求項１、２、３、４または５記載の溶銑精錬方
   法。