JP2711758B2 - 製鋼精錬用のマンガン焼結鉱とその製造方法 - Google Patents

製鋼精錬用のマンガン焼結鉱とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶銑予備処理にて燐を除去した溶銑を転炉
内で吹錬する際に、溶鋼にMnを添加するための上方添加
用マンガン焼結鉱およびその製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
近年、溶銑予備処理技術の発展と共に、転炉における
吹錬はレススラグ吹錬が主流になっている。この中で、
溶鋼へのMnの添加方法は、従来行われていた吹錬後に高
価なFe−Mn系合金を使う方法に代わって、レススラグ吹
錬中に安価なMn鉱石を投入して溶融還元を行う方法が一
般的となってきた。しかし、Mn鉱石が高融点であるた
め、反応性を高めるための方策が必要であり、その一つ
の例として特開昭62−33709号公報に見られるようなMn
鉱石を事前に焼結して転炉に投入する方法が提案されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
特開昭62−33709号公報で示されている方法は、基本
的には焼結時の加熱によるMn鉱石の熱分解(酸素の放
出)による転炉での還元促進を狙ったものであるが、焼
結機における焼結鉱の製造歩留、生産性向上、強度等の
観点から石灰石を混合することが有効であることも述べ
られている。
この際の石灰石の配合条件としては、配合率10%で焼
結鉱のCaO/SiO2が1.3のデータが示されているのみであ
る。そこで、本発明者らは、これらのMn焼結鉱のレスス
ラグ吹錬におけるMn歩留向上代を評価するため、溶銑脱
燐処理を行った溶銑の転炉吹錬に本焼結鉱を使って上方
投入し、従来使用していたMn鉱石の生鉱石の場合と比較
した。ところが、その結果は、従来使用していた生鉱石
のMn歩留と大差がなかったため、Mn歩留を向上させるた
めのMn焼結鉱に具備すべき条件と、その製造方法の明確
化が強く望まれていた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨は以下の通りである。
(1) T.Mn=40〜60W%,CaO=6〜30W%,SiO2=2〜1
0W%,Al2O3=0.5〜10W%,T.Fe=15〜20W%,MgO≦5W%を
含有し、CaO/SiO2≧3、且つ気孔率が20〜50%である製
鋼精錬用のマンガン焼結鉱。
(2) T.Mn=40〜60W%,CaO=6〜30W%,SiO2=2〜1
0W%,Al2O3=0.5〜10W%,T.Fe=15〜20W%,MgO≦5W%を
含有すると共にNa2O,NaCl,NaF,K2O,CaF2,CaCl2,B2O3
1種又は2種以上の合計を0.3〜5.0W%含有し、CaO/SiO
2≧3、且つ気孔率が20〜50%である製鋼精錬用のマン
ガン焼結鉱。
(3) 配合成分がSiO2+Al2O3≦15W%である配合マン
ガン鉱石を40〜70W%と、石灰石又は生石灰を13〜35W%
と、コークスを4〜15W%とを配合すると共に、酸化鉄
粉を5〜20W%配合して焼成することを特徴とする製鋼
精錬用のマンガン焼結鉱の製造方法。
(4) マンガン鉱石の粒度構成を0.5〜5mmが80%以
上、石灰石又は生石灰の粒度構成を0.05〜2mmが80%以
上、コークスの粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、酸化鉄
粉の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上になるように調整す
ることを特徴とする前記(3)記載の製鋼精錬用のマン
ガン焼結鉱の製造方法。
(5) 配合成分がSiO2+Al2O3≦15W%である配合マン
ガン鉱石を40〜70W%と、石灰石又は生石灰を13W%以下
と、コークスを4〜15W%と、酸化鉄粉を5〜20W%とを
配合すると共に、CaO/SiO2が2.5以上のレススラグ吹錬
滓を15〜40W%配合して焼成することを特徴とする製鋼
精錬用のマンガン焼結鉱の製造方法。
(6) マンガン鉱石の粒度構成を0.5〜5mmが80%以
上、石灰石又は生石灰の粒度構成を0.05〜2mmが80%以
上、コークスの粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、酸化鉄
粉の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、レススラグ吹錬滓
の粒度構成を0.1〜5mmが80%以上になるように調整する
ことを特徴とする前記(5)記載の製鋼精錬用のマンガ
ン焼結鉱の製造方法。
〔作 用〕
先ず、上記第1の発明について、Mn焼結鉱の各組成を
規定した理由を以下に述べる。
T.Mnは、40W%より少なくなると焼結鉱中のMn−オキ
サイドの濃度が他の成分に希釈されて充分な還元反応が
進まないこと、および60W%を超えると焼結鉱の融点が
上昇し滓化しない為充分な反応速度が得られないことよ
り、40〜60W%にすべきである。
CaOおよびSiO2については、焼結鉱中のMn−オキサイ
ドの活性化のためにCaO/SiO2を3以上に調製する必要が
ある。
Al2O3については、0.5W%より少ないと焼結鉱の滓化
性が阻害されること、および10W%を超えると焼結鉱中
のMn−オキサイドの活性度が低下し反応しにくくなるこ
とから、0.5〜10W%にする必要がある。
T.Feは、滓化性向上を狙う目的で外部から酸化鉄を添
加することを前提に15W%以上にすることでMn−オキサ
イドの還元に寄与するが、20W%を超えるとMn−オキサ
イドの濃度が他の成分に希釈されることと焼結鉱の組成
が高酸素ポテンシャルとなり還元反応が基本的に起こり
にくくなることから、15〜20W%に調製する必要があ
る。ここで、酸化鉄の種類としては、鉄鉱石,ミルスケ
ール、あるいは転炉ダストを使用しても良い。
また、MgOについては、焼結鉱の滓化性を維持するた
め5%以下にしなければならない。
さらに、第1図に示すようにMn焼結鉱の気孔率を20〜
50%にすることにより、Mn歩留が大幅に向上する。これ
は、Mn歩留を高く維持するためには、上記組成に調製し
高塩基度にすることでMn焼結鉱中のMn−オキサイド分を
活性化し、化学的にMn−オキサイド分を還元しやすくす
ると同時に、反応界面積を確保するため気孔率をある一
定値以上に保つことが必要であるからである。なお、気
孔率50%を超えると焼結鉱の強度が低下し、搬送に耐え
られなくなるため使用出来ない。
次に、上記第2の発明については、第1の発明に示し
た焼結鉱に種々の添加剤を添加しその効果を調べた結
果、第2図に示すように、Na2O,NaCl,NaF,K2O,CaF2,CaC
l2,B2O3の1種又は2種以上の合計を0.3〜5.0W%含有さ
せることで、Mn−オキサイドの還元促進を更に助長する
ことが分かった。これらの成分の効果は、Mn焼結鉱の融
点低下効果とMn焼結鉱中のMn−オキサイドの活性化効果
の相乗効果によるものと考えられる。この効果は、上記
添加剤の合計濃度が0.3W%より少なければ実効が得られ
ないし、逆に5W%を超えてもその効果は大きくは変わら
ずコストが高くなるだけである。
次に、上記Mn焼結鉱を得るための製造条件について述
べる。先ず、上記第3の発明の配合条件としては、Mn焼
結鉱の組成を上記組成に調製するため、第3図に示すよ
うに配合Mn鉱石中のSiO2とAl2O3の合計濃度を15%以下
とすると共に、Mn鉱石を40〜70%,石灰石又は生石灰を
13〜35%,酸化鉄粉を5〜20%配合し、さらに気孔率を
上記範囲に調製するためコークスを4〜15%配合する必
要がある。
また、上記第4の発明の配合物の粒度については、Mn
鉱石の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、コークスの粒度
構成を0.5〜5mmが80%以上、酸化鉄の粒度構成を0.5〜5
mmが80%以上に調製した上で、石灰石又は生石灰の粒度
構成を0.05〜2mmが80%になるように調製することが必
要である。Mn鉱石の粒度調製は気孔率の調製のために必
要であり、石灰石又は生石灰の粒度は、第4図に示すと
おり、高CaO/SiO2であってもCaO分によるふけ現象を起
こさないために焼結時に鉱石と充分に融合出来るような
小サイズのものを使用することが必須である。また、酸
化鉄の粒度は、酸化鉄が他成分と融合すると低融点化す
ることから、比較的大きな0.5〜5mmサイズで良い。
次に、上記第5および第6の発明について述べる。
これまで述べた上記の方法において、焼結鉱に添加す
るCaO分は石灰石又は生石灰であったが、本発明者らは
産業廃棄物の利用についても検討し、溶銑予備処理で脱
燐した溶銑を転炉でレススラグ吹錬を行った際に発生す
る高塩基度で高(MnO)のレススラグ吹錬滓を活用する
ことが可能であることも突き止めた。
すなわち、Mn焼結鉱の組成を上記組成にすることは、
基本的に添加元素の全体配合比を調製することで達成出
来、CaO分としては必ずしも石灰石あるいは生石灰を使
用する必要はない。その代替として、レススラグ吹錬滓
は、高塩基度であるためCaO分を多く含み、Mn焼結鉱の
塩基度調製に利用できるうえに、Mn鉱石を添加した吹錬
における発生スラグであることから10〜40%の(MnO)
を含んでおり、Mnソースとしても活用でき、さらには
(P2O5)が1%以下であるため転炉内に再添加しても復
燐の問題はなく、Mn焼結鉱の組成調製剤として極めて適
している。
この場合の配合条件としては、配合Mn鉱石中のSiO2
Al2O3の合計濃度を15W%以下とすると共に、Mn鉱石を40
〜70W%と、石灰石又は生石灰を13W%以下と、コークス
を4〜15W%と、酸化鉄を5〜20W%配合すると共に、Ca
O/SiO2が2.5以上のレススラグ吹錬滓を15〜40%配合し
て焼結する必要がある。CaO/SiO2が2.5より低いと、焼
結鉱のCaO/SiO2を3以上にすることが出来ない。又、配
合物の粒度としては、上記したと同様の理由から、Mn鉱
石の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、コークスの粒度構
成を0.5〜5mmが80%以上、酸化鉄の粒度構成を0.5〜5mm
が80%以上、石灰石又は生石灰の粒度構成を0.05〜2mm
が80%以上とした上で、レススラグ吹錬滓の粒度構成を
0.1〜5mmが80%以上にする必要がある。ここで、レスス
ラグ吹錬滓の粒度が同じCaO源である石灰石又は生石灰
より大きいのは、転炉内で一旦スラグになったものであ
るのでふけの問題が石灰石又は生石灰を用いた場合より
軽減されるからである。また、同様の理由で、レススラ
グ吹錬滓の配合はMn焼結鉱の融点降下にも寄与する。
〔実施例〕
実施例の製造方法について第1表に、製造結果および
転炉吹錬への適用結果について第2表に示す。
〔発明の効果〕 本発明は、転炉でのレススラグ吹錬時に高いMn歩留を
得るため、Mn焼結鉱の組成と性状、特に気孔率を特定す
ることにより低Mn歩留を解消するものであり、従来のFe
−Mn系合金を使用する方法より格段に製造コストを低減
すると共に、転炉精錬で発生するスラグの活用による更
なるコストメリットをも享受でき、効果は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は転炉におけるMn歩留に及ぼすMn焼結鉱の気孔率
の影響を示す図、 第2図はMn歩留に及ぼす低融点化剤微量添加の影響を示
す図、 第3図はMn歩留に及ぼす配合鉱石中のSiO2とAl2O3の合
計濃度の影響を示す図、 第4図は焼結鉱のふけ現象発生頻度に及ぼす石灰石又は
生石灰の粒度の影響を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−2312(JP,A) 特開 平1−142009(JP,A) 特開 昭62−86128(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】T.Mn=40〜60W%,CaO=6〜30W%,SiO2
    2〜10W%,Al2O3=0.5〜10W%,T.Fe=15〜20W%,MgO≦5
    W%を含有し、CaO/SiO2≧3、且つ気孔率が20〜50%で
    ある製鋼精錬用のマンガン焼結鉱。
  2. 【請求項2】T.Mn=40〜60W%,CaO=6〜30W%,SiO2
    2〜10W%,Al2O3=0.5〜10W%,T.Fe=15〜20W%,MgO≦5
    W%を含有すると共にNa2O,NaCl,NaF,K2O,CaF2,CaCl2,B2
    O3の1種又は2種以上の合計を0.3〜5.0W%含有し、CaO
    /SiO2≧3、且つ気孔率が20〜50%である製鋼精錬用の
    マンガン焼結鉱。
  3. 【請求項3】配合成分がSiO2+Al2O3≦15W%である配合
    マンガン鉱石を40〜70W%と、石灰石又は生石灰を13〜3
    5W%と、コークスを4〜15W%とを配合すると共に、酸
    化鉄粉を5〜20W%配合して焼成することを特徴とする
    製鋼精錬用のマンガン焼結鉱の製造方法。
  4. 【請求項4】マンガン鉱石の粒度構成を0.5〜5mmが80%
    以上、石灰石又は生石灰の粒度構成を0.05〜2mmが80%
    以上、コークスの粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、酸化
    鉄粉の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上になるように調整
    することを特徴とする請求項3記載の製鋼精錬用のマン
    ガン焼結鉱の製造方法。
  5. 【請求項5】配合成分がSiO2+Al2O3≦15W%である配合
    マンガン鉱石を40〜70W%と、石灰石又は生石灰を13W%
    以下と、コークスを4〜15W%と、酸化鉄粉を5〜20W%
    とを配合すると共に、CaO/SiO2が2.5以上のレススラグ
    吹錬滓を15〜40W%配合して焼成することを特徴とする
    製鋼精錬用のマンガン焼結鉱の製造方法。
  6. 【請求項6】マンガン鉱石の粒度構成を0.5〜5mmが80%
    以上、石灰石又は生石灰の粒度構成を0.05〜2mmが80%
    以上、コークスの粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、酸化
    鉄粉の粒度構成を0.5〜5mmが80%以上、レススラグ吹錬
    滓の粒度構成を0.1〜5mmが80%以上になるように調整す
    ることを特徴とする請求項5記載の製鋼精錬用のマンガ
    ン焼結鉱の製造方法。
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