JPH02182820A - 転炉による溶鋼中Ｍｎ上昇精錬方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） この発明は、酸素吹錬にて吹止［Ｍｎｌ？１度の高い鋼
を良好なＭｎ歩留の下で溶製するための転炉精錬方法に
関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、厚板、鋼材等の品質安定化要求の高まりと共に高
Ｍｎｔｌｉｉの需要が増大しているが、従来、溶鋼の［
Ｍｎｌ濃度を高い値に調整する手段として、まず高炉装
入物中にＭｎ含有物質を配合することにより溶銑中［Ｍ
ｎｌ　Ｎａ度を０．５重量％前後にまで高め、次いでこ
の溶銑を転炉で酸素吹錬すると言う方法が採用されてい
た。そして、この際、酸素吹錬により溶銑中のＭｎが酸
化されてスラグ中へ移行し、吹止時［Ｍｎｌ濃度が０．
１〜０．３重量％程度にまで目減りしがちであるのを補
償するため、転炉出鋼時にフェロマンガン等の合金鉄を
更に添加して目的製品に見合う［Ｍｎｌ　Ｗｊｉ度を確
保する対策が講じられていた。

しかしながら、上記従来法は、転炉精錬の際のＭｎ損失
が大きいため、折角［Ｍｎｌ濃度の高い溶銑を原料とし
ているにもかかわらず出鋼の際にも高価な鉄−マンガン
合金の添加を必要とし、その分だけ製品コストが高くな
ってしまうとの問題が指摘されるものであった。

そこで、上記問題を解消すべく、［事前に製品レベルま
で脱Ｐ処理した溶銑を用いて使用スラグ量を少な（し、
スラグ中へのＭｎの移行を抑えると共に、更に溶鉄中へ
Ｍｎ含有物質（Ｍｎ鉱石等）を投入して酸素吹錬を行う
ことで吹止［Ｍｎｌ濃度を上昇させる転炉精錬方法」が
提案された（特開昭５５−５０４１４号）。　この方法
は、事前脱Ｐにより転炉（酸素製鋼炉）での脱Ｐを不必
要とすることで造滓剤量を極少量しか添加しないところ
の、所謂“スラグミニマム吹錬”を可能とし、これによ
ってスラグへのＭｎロスを極力抑えると共に、転炉中に
添加したＭｎ含有物質中のＭｎ力９容鉄中［Ｃ］により
還元されて溶鉄中へ溶解する現象をも利用して吹止［Ｍ
ｎｌ　ｔｌ、度を向上させようとしたもので、高価な鉄
−マンガン合金の大幅な節約が期待されるものであった
。

ところが、後述する実施例での結果からも確認できるが
、上記方法には、なお次のような問題点の存在すること
が明らかとなってきたのである。

即ち、上記方法を適用した場合にはスラグミニマム吹錬
によるスラグへのＭｎロス抑制効果は確かに顕著とはな
るが、転炉吹錬末期に至って［Ｃ］濃度が０．１〜１．
０重量％程度以下に低くなると、それまでは［Ｃ］の還
元作用により溶鉄中へ溶解・移行していたＭｎが、今度
は逆に酸化されてスラグ中へ移行するようになり、Ｍｎ
歩留の点で好ましくない結果をもたらすことが分ったの
である。このＭｎ歩留低下の原因は、吹錬末期の脱炭反
応減衰期においてスラグ中の（Ｆｅｄ）が急激に増加し
、［Ｍｎｌ　＋　（Ｆｅｄ）　＝　（ＭｎＯ）　＋　Ｐ
ｅなる反応に従って溶鋼中［Ｍｎｌが酸化されスラグ中
に移行するために起きるものと考えられる。

もっとも、転炉吹錬末期における［Ｍｎｌの酸化ロスを
抑制する手段として、「脱炭反応減衰期に粒状又は塊状
の炭素含有物質を上方添加してスラグの還元を図り、復
Ｍｎを促す方法」も提案されてはいる（特開昭６０−９
８１３号）。　しかし、この方法では炭素含有物質の添
加が転炉吹錬での脱炭反応減衰期に行われるため、次の
ような諸問題を伴い、その採用が躊躇されるものであっ
た。

ａ）転炉吹錬の末期において炭素含有物質のＣが溶鋼中
にピックアップされるため、溶Ｉ　［Ｃ］濃度の終点制
御が難しい。

ｂ）炭素含有物質としてコークスや石炭等の安価な炭材
を用いた場合には、炭材中の不純物であるＳやＰのピッ
クアップが問題となり、一方、不純物の少ない炭材（土
状黒鉛等）の場合には高価であるのでコストアップを招
く。

このようなことから、本発明の主目的は、従来の転炉に
よるＭｎ富化精錬で措摘された上記各問題点を解消し、
良好なＭｎ歩留の下で、しかも転炉の安定操業上支障と
なるような格別な問題を伴うことなく、吹止［Ｍｎｌ　
？１度の高い鋼を低コストにて溶製し得る方法を提供す
ることに置かれた。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的の達成を目指すと共に、転炉吹止［
Ｍｎｌ　？Ｍ度の低下抑制に対する“スラグミニマム吹
錬”の利点を十分に認識した本発明者による「スラグミ
ニマム吹錬での更なるＭｎ歩留向上の可能性を追求した
研究」の結果完成されたものであり、 「転炉内に溶銑及び含Ｍｎ物質を装入して酸素吹錬し吹
止［Ｍｎｌ濃度の高い鋼を溶製するに際し、装入溶銑と
して予備処理にて脱Ｐした低Ｐ溶銑を用いると共に、転
炉吹錬末期における脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応
減衰期初期の区間内でスラグ融点上昇物質を添加し、溶
融スラグを固体又は半溶融状態にして所定［Ｃ］濃度ま
で脱炭することことにより、良好なＭｎ歩留の下で吹止
［Ｍｎｌ濃度の高い鋼をコスト安く溶製し得るようにし
た点」に特徴を有するものである。

以下、本発明の詳細をその作用と共に詳細に説明する。

〈作用〉 さて、本発明に係る転炉精錬において、転炉に装入され
た含Ｍｎ物質はスラグ化して溶鋼中の［Ｃ］により還元
されるが、このＭｎの還元反応は吹錬初期から脱炭反応
最盛期まで進行し、該期間中に溶鉄中の［Ｍｎｌは漸次
上昇する。しかし、吹錬末期の脱炭減衰期に至ると、前
述した如く逆に溶鉄中の［Ｍｎｌが酸化されてスラグ中
に移行する現象が生じ、溶鉄中［Ｍｎｌが低下する傾向
となる。

上記事実からも明らかなように、含Ｍｎ＠質を装入する
［Ｍｎｌ冨化精錬においては、吹錬終了前の未だ吹錬中
の時点に最も溶鉄中［Ｍｎｌの高い状態（即ち最もＭｎ
歩留が高い状態）が存在していることとなる。そして、
その状態が実現されるのが、後述する実施例での結果か
らも確認できるように、脱炭反応最盛期の末期から脱炭
反応減衰期初期にかけての間であり、具体的には［Ｃ］
濃度が０．１〜１．０重量％の時に相当する。

そこで、この時点に生石灰や軽焼ドロマイト等のスラグ
融点の上昇に有効な物質を添加して溶融スラグを固体又
は半溶融状態とすれば、［Ｍｎｌのスラグロスを最小限
に留めることが可能となる。

これは、スラグを固化又は半溶融状態にすると溶融状態
の時に比べて著しくスラグ−メタル間反応速度が低下し
、所定［Ｃ］濃度にまで更に脱炭吹錬を続ける際の［Ｍ
ｎｌの酸化反応を顕著に抑制できるためである。

従って、脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応減衰期初期
にかけてのスラグ融点上昇物質添加処理により前述の問
題点（吹錬時期での［Ｍｎｌの酸化ロスによるスラグ中
へのロスの増大）を効果的に解決することができ、ｈ歩
留が大幅に向上されることとなる。

ところで、スラグ融点上昇物質の添加時期を転炉吹錬末
期における脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応減衰期初
期にかけての期間（［Ｃ］濃度が０．１〜１．０のとき
）と定めたのは、この時期は溶鉄中の［Ｍｎｌ濃度がも
っとも高い状態にあり、添加時期がそれより早いと装入
した含Ｍｎ＠ＩＪ質が十分に還元されておらず、一方、
それより遅いとスラグ中の（Ｆｅｄ）が増加して［Ｍｎ
ｌがスラグ中に酸化ロスされるので、何れにしてもＭｎ
歩留りが悪化するためである。

なお、使用するスラグ融点上昇物質としては生石灰や軽
焼ドロマイト等のＣａｂ、ＭｇＯを多量に含有する物質
が適当であり、石灰石或いは生ドロマイトであっても勿
論適用が可能である。即ち、転炉内スラグを固化又は半
溶融状態とするにはスラグの融点を少なくとも転炉処理
温度の最高値（約１７００℃）よりも高くする必要があ
るが、ＣａＯやＭｇＯの添加はこのスラグ温度の上昇に
極めて有効に作用する。

一般に、転炉スラグはＣａ　Ｏ＊　Ｍｇ　Ｏ＋　Ｓ　ｉ
　Ｏを及びＦｅＯを主成分とするが、その成分割合を変
化させた転炉スラグの融点を調べると第１図の如くにな
る。つまり、第１図の結果は、転炉スラグの融点は（Ｔ
、Ｆｅ）？１１度と塩基度（（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／Ｓｔ
ｏｗ）によりほぼ決定されることを示している。第１図
を見ると、例えば（Ｔ、Ｆｅ）が１５％のスラグでは塩
基度が約５．０以上になるように生石灰や軽焼ドロマイ
トを添加しないと固化又は半溶融状態にならないことに
なる。そして、実際上は、スラグを十分に固化し、スラ
グ−メタル間反応を著しぐ抑制するためにはスラグの融
点を１８００度以上になるように調整することが望まし
く、第１図の関係に従いスラグ中の（Ｔ、Ｆｅ）濃度に
応じてスラグ融点上昇物質を所定量添加するのが良い。

ここで、予備処理による溶銑の脱Ｐは、転炉吹錬時の多
少の脱Ｐ量を考慮し、吹錬後の製品が目的の［Ｐ］量範
囲に入るレベルにまで脱Ｐ処理すれば良い。そして、こ
の脱Ｐ処理はトーピード。

取鍋或いは転炉等の何れで実施しても問題はない。

また、転炉内に装入される含Ｍｎ＠ｌｌ質としては通常
のようにＭｎ鉱石で十分であるが、これに炭材や造滓剤
を混入して団塊化したもの等を使用すればより効果的で
ある。

次いで、本発明を実施例によって更に具体的に説明する
。

（実施例〉 ２トン試験転炉を準備し、これによってＭｎ鉱石添加転
炉吹錬実験を実施した。

試験では、第１表に示す成分組成の事前脱Ｐ溶銑及びＭ
ｎ鉱石を用い、更に通常の如くに生石灰。

軽焼ドロマイト、蛍石及び珪砂の造滓剤を転炉に装入し
て酸素吹錬を行ったが、精錬条件を次の２通りとして両
者でのＭｎ歩留りを比較した。

■本発明例： 脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応減衰期初期にかけて
の間に生石灰及び軽焼ドロマイトを追加装入してスラグ
を固化し、その後所定の［Ｃ８１度になるまで脱炭する
操業を実施。

■比較例： 生石灰及び軽焼ドロマイト等のスラグ融点上昇物質の追
加装入なしに終点まで脱炭吹錬する操業を実施。

第　　　１　　　表 本発明例及び比較例とも同一としたが、これら各々の使
用量は第２表の通りであって、造滓剤の配合量は塩基度
（（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／Ｓｔｏｗ）が約４．０になるよ
うに設定されたものである。

第　　　２　　　表 なお、この試験は、脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応
減衰期初期にかけての間に添加する生石灰及び軽焼ドロ
マイトの量並びに添加時期を種々に変えて多数回実施し
た。また、使用した脱Ｐ溶銑、　Ｍｎ鉱石及び吹錬初期
に添加する造滓剤の量は実験吹錬は、前記脱Ｐ溶銑を転
炉内に注銑後、吹錬開始直前に第２表に示す他の装入物
を全量投入して実施した。なお、吹錬開始時の溶湯温度
は１３００℃であった。

この実験吹錬中、上吹ランスからの送酸量は５．０Ｎｒ
ｄ／分で一定とし、一方、底吹羽口からはＡｒガスを１
．ＯＮ　ｒｄ／分の流量で吹き込んだ。そして、途中で
溶鉄及びスラグのサンプリングを実施して分析に供した
。

さて、本発明例としては、脱炭反応最盛期の末期から脱
炭反応減衰期初期にかけての間に生石灰及び軽焼ドロマ
イトを追加添加してスラグを固化させる平文てを講じて
Ｍｎ歩留向上効果を調査した。

なお、生石灰及び軽焼ドロマイトの追加添加量は生石灰
：　９ｋｇ／ｃｈ、軽焼ドロマイト：　４ｋｇ／ｃｈと
し、塩基度（（ＣａＯ＋Ｍｇ０）／５ｉＯｔ）が約６．
０になるように設定した。そして、本実験の際の脱炭反
応最盛期の末期から脱炭反応減衰期初期にかけての期間
中のスラグ中（↑、Ｆｅ）は約１５％で、このときのス
ラグ融点は１８００℃以上になった。

一方、比較例としては、既述した通りスラグ融点上昇物
質（生石灰、軽焼ドロマイト等）の追加添加を行わず、
終点まで脱炭吹錬した。

この吹錬実験中における溶鋼中［Ｍｎｌ濃度及び［Ｃ］
濃度の推移を第２図（生石灰及び軽焼ドロマイトの追加
添加を行わなかった場合の結果）及び第３図（生石灰及
び軽焼ドロマイトの追加添加を行ってスラグを固化した
場合の結果）に示す。

なお、両者の場合とも終点［Ｃ］濃度が０．０７％で、
溶鋼温度は１６７０℃であった。

この第２図及び第３図の比較から明らかなように、比較
例（第２図）ではＭｎ歩留が６５％だったのに対して、
本発明例（第３図）ではＭｎ歩留が８２％にも達してお
り、本発明の方法によると吹錬末期のＭｎの酸化ロスを
顕著に抑制できて、Ｍｎ歩留を大幅に向上させ得ること
が分かる。

一方、第４図及び第５図は、Ｍｎ歩留がスラグ融点上昇
物質（生石灰、軽焼ドロマイト等）の追加添加時期に大
きく左右されることを示している。即ち、第４図には、
脱炭反応最盛期の末期に至る前に生石灰及び軽焼ドロマ
イトの追加添加を行った場合の溶鋼中［Ｍｎ］　１度及
び［Ｃ］ｔ１度の推移が示されているが、この場合には
Ｍｎ鉱石が十分に還元されていない。これに対して、第
５図は脱炭反応減衰期に至った後で生石灰及び軽焼ドロ
マイトの追加添加が行われた場合の溶鋼中［Ｍｎｌ濃度
及び［Ｃ］濃度の推移を示したものであり、この場合に
は［Ｍｎ］がスラグ中に酸化ロスされ、スラグの固化又
は半溶融化によるＭｎ歩留り向上効果を十分に生かしき
れないことが分かる。

従って、スラグ融点上昇物質（生石灰、軽焼ドロマイト
等）の添加時期は［Ｍｎｌ濃度が最高値となる脱炭反応
最盛期の末期から脱炭反応減衰期初期にかけての間が適
切であることを確認できる。

ところで、第６図は本実験結果より判明したスラグ融点
と鋼中［Ｍｎｌの酸化ロス量との関係を示したものであ
る。ここで、スラグ融点はサンプリングしたスラグの組
成を基に第１図の関係から求めたもので、［Ｍｎｌの酸
化ロス量はスラグ融点上昇物質を添加する前の［Ｍｎｌ
　濃度と吹錬終点での［Ｍｎｌ　ｔＭ度との差から求め
たものである。この第６図は、生石灰や軽焼ドロマイト
等のスラグ融点上昇物質の添加量はスラグ中の（Ｔ、Ｆ
ｅ）？１１度に応じてスラグ融点が約１８００℃以上に
なるよう調整することが望ましいことを示していた。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、鋼を転炉吹錬
する際、投入Ｍｎ源から溶鉄中へ高いＭｎ歩留でＭｎ分
を移行させることができ、吹止Ｍｎ濃度を大幅に向上さ
せることが可能となって高Ｍｎｌ精錬コストの著しい低
減が実現されるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、成分組成による転炉スラグの融点測定結果を
示したグラフである。 第２図は、スラグ融点上昇物質の追加装入を行わなかっ
た“比較例”における溶鋼中［Ｍｎ］？ｊｆ１度と［Ｃ
１８度の推移を示したグラフである。 第３図は、脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応減衰期末
期にかけての間にスラグ融点上昇物質の追加添加してス
ラグを固化させた“本発明例”における溶鋼中［Ｍｎｌ
　濃度と［Ｃ］ｆｉ度の推移を示したグラフである。 第４図は、脱炭反応最盛期の末期に至る前にスラグ融点
上昇物質を添加した場合の溶鋼中［Ｍｎｌ濃度と［Ｃ］
濃度の推移を示したグラフである。 第５図は、脱炭反応減衰期に至った後にスラグ融点上昇
物質を添加した場合の溶鋼中［？ｌｎ］ｉ！１度と［Ｃ
］　１度の推移を示したグラフである。 第６図は、酸化ロスＭｎ量とスラグ融点との関係を示し
たグラフである。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転炉内に溶銑及び含Ｍｎ物質を装入して酸素吹錬し吹止
   ［Ｍｎ］濃度の高い鋼を溶製するに際し、装入溶銑とし
   て予備処理にて脱Ｐした低Ｐ溶銑を用いると共に、転炉
   吹錬末期における脱炭反応最盛期の末期から脱炭反応減
   衰期初期の区間内でスラグ融点上昇物質を添加し、溶融
   スラグを固体又は半溶融状態にして所定［Ｃ］濃度まで
   脱炭することを特徴とする、転炉による溶鋼中Ｍｎ上昇
   精錬方法。