JPH0124855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素含有量の多い、いわゆる“高炭
素”フエロマンガンに保護された挿入管を介して
各種流体を吹込むことによつて脱炭して、炭素含
有量の少ない、いわゆる“精製”フエロマンガン
を作る方法に関するものである。

現在、周囲を流体で保護した挿入吹込み管を備
えた転炉中で銑鉄および鋼を精練することは周知
である。この精練操作は迅速に行うことができる
ので生産性も良く、コストも低い。

しかし、現在まで保護された挿入管を介して吹
込むことによつて銑鉄や鋼浴を精練するのに周知
のこの方法はフエロマンガンの精練には用いられ
ていなかつた。すなわち、酸素を吹込んでフエロ
マンガンを精練するには次の２つの問題、即ち、 (1) 炭素よりもマンガンの方がより多く酸化され
るためスラグ中にマンガンが多量に失なわれて
しまうこと、及び (2) マンガンは比較的蒸発し易い元素であるた
め、吹込み中に蒸発によつて多量のマンガンが
失なわれてしまうことの問題がある。

マンガン酸化よりも脱炭を多く行なわせるため
にはできるだけ浴を加熱しなければならないが、
マンガンの蒸発を少なくするには浴をできるだけ
低温にしなければならない。

本発明の目的はこの方法を十分実用化できるよ
うにするために上記の２つの欠点をできるだけな
くして酸化によつてフエロマンガンを精練するこ
とにある。

そのため、本発明の対象とする液体フエロマン
ガンの精練法は炭素含有量を下げるために、精練
浴中に冷却流体を外周に送つて損耗から保護され
た浴中挿入管を用いて放出される酸化性ガス、水
蒸気および／または不活性ガスを精練浴の液面よ
り下から吹込む方法であつて、この方法は次の一
連の段階によつて特徴付けられる。すなわち、 (a) ６〜7.5％程度である被精練フエロマンガン
の初期炭素含有量C₁から、２〜3.5％程度であ
る中間炭素含有量C₂までは、純粋な酸素を前
記管を介して吹込んで浴の温度を1670℃〜1710
℃にし、 (b) 中間炭素含有量C₂から最大1.6％である含有
量C₃までは管を介して水蒸気又は水蒸気に純
酸素及び又は不活性ガスを添加して、50％まで
の純酸素、少くとも30％の水蒸気残部不活性ガ
スより成る酸化性ガスをフエロマンガン浴の温
度が常に1670〜1710℃の間に維持されるように
調節して吹込むことである。

また浴の炭素含有量を1.2％以下にする特殊な
場合には、管を介して水蒸気と不活性ガスを別々
あるいは混合して同時に純酸素と一緒あるいはそ
れなしに吹込み、各ガスの体積比率は１回ごとに
吹込む全ガス体積に対して25％までの純酸素、30
〜50％の水蒸気、30〜70の不活性ガスとなるよう
にし、これらの比率はフエロマンガン浴の温度が
常に1670〜1710℃の間に維持されるように調節す
る。

本発明では前記温度より低い場合にはMnの酸
化が増進して脱炭が充分でなく、一方高い場合に
はMnの蒸発が増加するので1670゜〜1710℃の温度
範囲とするが、浴の温度調節はMn、Ｃの酸化に
よる発熱反応を償う水蒸気の熱分解に伴う吸熱反
応によつて行なわれる。

次に酸化及び脱炭の第２段階における酸化性ガ
スの組成は下記の理由による。即ち、脱炭を増進
し、Mnの酸化を抑制するために溶湯に作用する
ガスのCO分圧を低くすべきであり、これは主と
して水蒸気の熱分解により生ずる稀釈ガスの水素
及び不活性ガスによつて達成されるので、充分な
稀釈を得るためには多量でない酸素や充分な水蒸
気を必要とし、そのために酸素は50％まで、水蒸
気は少くとも30％、残部不活性ガスより成るガス
を使用している。また、この段階においては浴の
温度によつて前述の通り水蒸気のみを使用するこ
とができるが、水蒸気、酸素及び不活性ガスの割
合は上記範囲内で転炉の容量、浴の温度、ガスの
吹込速度などによつて調節される。本発明でさら
に低い炭素含有量（例えば1.2％以下）を目的と
する場合はマンガンの酸化を少なくして稀釈効果
を高くすべきであるので、酸化性ガスは不活性ガ
スの下限及び酸素の上限において上記と異なる組
成とする。

さらに本発明において前記(a)と(b)の２段階の期
間中に摩耗に対して管を保護する周辺冷却流体は
溶融浴の炭素含有量をできるだけ低くすることが
必要であるからこの保護流体により炭素が溶融浴
に運ばれないような流体を選択する。

本発明においては、また酸化及び脱炭の第２段
階で水蒸気を使用した場合に溶融浴に水素が溶解
するのでこれを除去することが必要であり、その
場合はアルゴンやチツソのような不活性ガスを吹
込んで浴の脱水素を行う。この不活性ガスの吹込
みによる脱水素段階はフエロシリコン及び石灰で
のスラグの還元の前又は後の何れかで行なう。

本発明はさらに酸化および脱炭後のスラグのマ
ンガン酸化物を、フエロシリコンやケイ素マンガ
ンのような還元剤添加後にアルゴンやチツソ等の
不活性ガスを最終段階で吹込むことによつて減少
することができ、これによりマンガンを回収する
ことができる。この還元段階中はスラグを液体と
するものである。

本発明においては、また酸化および脱炭段階の
終りに、シリカ、アルミナあるいはフツ化カルシ
ウムを添加することによつてスラグを液体とし、
このスラグを除滓し、電気炉に再循環させること
によつて酸化物の還元によつてスラグ中に含まれ
る大部分のマンガンを回収することもでき、例え
ばスラグにシリカを添加して20％のSiO₂、60％
のMnO及びその他の平均組成を有するスラグを
作製し、このスラグを均質化するためにノズルよ
り不活性ガスを吹込みながら短時間撹拌後除滓し
てマンガン鉱の溶解炉に戻せばマンガンを回収す
ることができ、一方精製したフエロマンガンは取
鍋に出湯する。

本発明においてチツソ化した精製フエロマンガ
ンを作りたい場合に、(b)段階で用いる不活性ガス
をチツソにし、その量を所望のチツソ含有フエロ
マンガンが得られるように添加することがある。

本発明はまた酸化及び脱炭段階において純酸素
を吹込む第１段階の時に精練転炉の入口から軟マ
ンガン鉱あるいは廃煙を集塵したマンガンを多く
含んだチリから作つたペレツトのようなマンガン
鉱物を必要に応じさらに加えて、安価なマンガン
酸化物をスラグに供給しマンガン鉱物の量、吹込
酸素の流量を調節して浴の温度を1670゜〜1710℃
となして、吹込み初期における高い炭素含有量を
減少し、これによつて期間の酸化及び脱炭を確実
に行なわせることができる。

さらに本発明方法においては、精製したフエロ
マンガンを転炉より出湯した後最終スラグを除滓
せずに炉内に保護し、この未還元スラグの上に次
に装入する液体の高炭素フエロマンガンを供給し
て、吹込み初期の酸化及び脱炭を行うこともでき
る。

以上説明したように、本発明の基本的利点は酸
化性ガスおよび加熱媒体としての純酸素、酸化性
ガスおよび冷媒としての水蒸気、（これは分解に
よつて水素を出し一酸化炭素を稀釈してマンガン
の酸化よりも浴の脱炭に有用である）及び一酸化
炭素を稀釈するが水蒸気と違つて浴を冷却しない
チツソやアルゴン等の不活性ガスを同時にかつ各
回ごとに最適の精練比率で使用でき、また燃料
油、液体炭酸などの周辺流体を使用して各吹込み
管を摩耗から保護冷却することができることであ
る。

すなわち、本発明の方法では互いに異なる作
用：酸化−加熱−冷却−一酸化炭素の稀釈−管の
保護が全く別々に行われており、これらは互いに
他の結果に影響されずに変えることができる。例
えば、浴温が1700℃以上では、水蒸気の使用量を
多くすることによつて温度上昇が抑制でき、マン
ガンの蒸発を抑制することができる。すなわち、
水蒸気は温度調節の他に(b)段階でのマンガンの蒸
発抑制の基本的役目をしている。

逆に、(b)段階で浴温度が低過ぎる場合に、水蒸
気の放出を少なくする必要のある時には、一酸化
炭素の稀釈作用を抑制し、水蒸気放出量の減少に
関連させて不活性ガスの放出量を多くしてマンガ
ンが過剰にスラグ化しないようにすることもでき
る。

本発明をより良く理解してもらうために、以下
本発明方法の実施例を記載するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

実施例 １ この実施例は底部に３本の同心状管路を有する
２本の垂直管を備えた容積６トンの転炉を用い
た。

この転炉にマンガンが78.3％、炭素が6.51％、
ケイ素が0.17％、鉄が14.7％のフエロマンガン
5.340Kgと、焼成ドロマイト100Kgとを装入した。

溶融液体フエロマンガンの温度は1305℃であつ
た。

第１段階(a)では２本の管に対して20Nm³／min
（０℃、１バール）の純粋酸素を２本の管の外側
以外の２本の管路から吹込み、第１段階の終りに
は281Nm³を記録した。２本の管はその外側に燃
料油を送つて摩耗から保護した。

第１段階終了時の浴分析結果はＣ＝2.01％、
Mn＝81.65％、Si＝0.1％以下、Fe＝14.2％で、温
度は1700℃であつた。

一方、スラグ分析結果はSiO₂＝0.57％、CaO＝
8.35％、Al₂O₃＝0.15％、MgO＝5.7％、全鉄＝
9.35％、全Mn＝68.3％、（スラグ中に分散する全
金属成分を含む）であつた。

第２段階(b)では各中間管路から２本の管に対し
て6Nm³／minの純酸素を吹込み、中心管路から
水蒸気を６Kg／minの割合あるいは２本の管路か
ら7.5Nm³／minの割合で吹込んで第２段階で酸素
を35Nm³と、水蒸気を35Kg（あるいは43.5Nm³）
送つた。

この第２段階終了時の浴分析結果はＣ＝1.37
％、Mn＝80.85％、Fe＝16.7％で、温度は1680℃
であつた。

スラグの分析結果は次のとおり。

SiO₂＝1.32％、CaO＝7.6％、Al₂O₃＝0.21％、
MgO＝10.5％、全鉄＝9.45％、全Mn＝64.4％
（スラグ中に分散した金属各成分を含む） 本発明のこの実施例では、第２段階の間常に浴
温度は1685〜1680℃の間に維持されたので不活性
ガスの吹込みをする必要はなかつた。この温度は
極めて満足なものである。

精練は最終還元段階で75％フエロシリコン130
Kgと石灰130Kgを加え、アルゴン吹込み量が30N
m³になるまで6Nm³／minの割合で吹込んで終了
した。

最終金属の分析結果は、 Ｃ＝1.33％、Mn＝81.05％、Si＝0.77％、Fe＝
16.6％であり、一方、スラグの分析結果は、SiO₂
＝24.4％、CaO＝29.0％、Al₂O₃＝0.77％、MgO
＝9.5％、全鉄＝1.8％、全Mn＝29.85％であつた。

上記分析から精製フエロマンガンの最終収量は
4770Kgであり、“口輪”とよばれる転炉入口の囲
りに付いた精練付着物は約100Kgと思われる。

全体を含めると、この作業の精練収率は88.2％
で、マンガン収率は91.47％に向上した。

この収率は容量のより大きな転炉を用いればも
う少し高くなるということは理解できよう。

２本の管を保護する燃料油の消費量は29リツタ
ーであり、精練フエロマンガン１トン当りでは
6.1リツターであつた。この燃料油消費量も転炉
の容積を大きくすれば通常少なくなる。

実施例 ２ 実施例１と同一型式で同じ容積６トンの転炉に
Mn：78.9％、Ｃ：6.6％、Si：0.1％を含有する高
炭素フエロマンガン5720Kgと焼成ドロマイト100
Kgとを装入した。

転炉におけるフエロマンガンの温度は1300℃
で、第１段階では実施例１と同様に純酸素を18N
m³／minで、第１段階の終りまでに270Nm³を吹
込み、さらに燃料油を用いて摩耗より管を保護し
た。

第１段階終了時の浴の分析結果はＣ：2.38％、
Mn：81.7％、Si＜0.1％であつた。

次いで、上記分析試料採集後直ちに第２段階の
ガス吹込みを開始し、第２段階では純酸素を内管
と中間管路との間の環状空間より6Nm³／minで、
また水蒸気を内管より６Kg／minで吹込み、ノズ
ルの外側は燃料油を送つて摩耗より保護した。第
２段階の終りまでに70Nm³の純酸素と70Kgの水蒸
気とを吹込んだ。

第２段階終了時の浴の分析結果はＣ：1.16％、
Mn：79.4％、Si＜0.1％で、温度は1690℃であつ
た。

溶湯の炭素含有量を１％以下とするために、酸
化吹込の第３段階として、ノズルの内管より純酸
素とアルゴンとを一緒に酸素2.8Nm³／min、アル
ゴン5.7Nm³／minで吹込み、かつノズルの中間環
状空間より水蒸気を５Kg／minで吹込んだ。ノズ
ルの外側に送る燃料油は少量のアルゴンを流して
代替し、上記吹込みを７分50秒行なつた。

第３段階終了時の浴の分析結果はＣ：0.74％、
Mn：79.8％、Si＜0.1％で、温度は1710℃であつ
た。

精練は実施例と同様にフエロシリコン及び石灰
を添加して還元段階を経て終了した。

本発明はその範囲を逸脱しない範囲で詳細な点
の改良や変形ができ、均等手段を用いることがで
きるということは理解できよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ６〜7.5％の高炭素含有量のフエロマンガン
   の脱炭方法において、第１段階では溶融浴に放出
   されている周辺冷却流体によつて保護され、かつ
   溶融浴中で挿入している管を通じて純酸素を吹込
   み、これによつて溶融浴の温度を1670゜〜1710℃
   として炭素含有量を２〜3.5％に減じ、次いで第
   ２段階では水蒸気又は水蒸気に純酸素及び又は不
   活性ガスを添加して容量％にて50％までの純酸
   素、少くとも30％の水蒸気、残部不活性ガスより
   成る酸化性ガスを吹込み、それによつて溶融浴の
   温度を1670゜〜1710℃として炭素含有量を多くと
   も1.6％に減少することを特徴とするフエロマン
   ガンの精練法。 ２ 前記第２段階において吹込まれる酸化性ガス
   は水蒸気に純酸素及び又は不活性ガスを容量％に
   て25％までの純酸素、30〜50％の水蒸気、30〜70
   ％の不活性ガスを含有するように添加され、それ
   によつて溶融浴の炭素含有量を多くとも1.2％に
   減少し、溶融浴の温度を1670゜〜1710℃とする特
   許請求の範囲第１項記載のフエロマンガンの精練
   法。 ３ 前記管を摩耗から保護する周辺流体は炭素を
   溶融浴に運ばないように選択される特許請求の範
   囲第１項記載のフエロマンガンの精練法。 ４ 水蒸気を使用する酸化及び脱炭の段階におい
   て溶融浴に溶解する水素は不活性ガスの吹込みに
   よつて脱水素する段階が行なわれる特許請求の範
   囲第１項記載のフエロマンガンの精練法。 ５ 前記不活性ガスに窒素を用いることにより窒
   素の含有量の高いフエロマンガンを得る特許請求
   の範囲第１項記載のフエロマンガンの精練法。 ６ 高炭素フエロマンガンに純酸素を吹込むこと
   によつて酸化及び脱炭する第１段階では精練用炉
   にカンガン酸化物を含むペレツト或いはマンガン
   鉱石を必要に応じ添加する特許請求の範囲第１項
   記載のフエロマンガンの精練法。