JPH03100140A - 中・低炭素フェロマンガンの溶製方法 - 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、マンガン鉱石を主成分とする原料から、中
・低炭素フェロマンガンをより安価に一貫製造する方法
に関するものである。

〈従来の技術〉 鉄製品の合金成分として有用であるマンガン（Ｍｎ）は
、高炉溶銑を主原料とする転炉精錬の終了時点で、また
スクラップを主原料とする電気炉製鋼法の場合には溶鋼
作業後に、何れもＦｅ　−Ｍｎ合金の形で添加されるの
が一般的である。

このＦｅ　−Ｍｎ合金は、その炭素含有量によって高炭
素フェロマンガン（ＩＩＣＦｅＭｎ）　、中炭素フェロ
マンガン（ＭＣＦｅＭ口）、低炭素フェロマンガン（Ｌ
ＣＦｅＭｎ）に分類され、日本工業規格（ＪＩＳ）で定
められている成分値を転記すれば第１表の通りである。

ところでｌＩＣＦｅＭｎはＣ含有率が高く、融点が低い
ので製造は比較的容易でかつ経済的であるが、ＭＣＦｅ
ＭｎやＬＣＦｅＭｎは、通常、高価な５１−Ｍｎ合金と
多量の電力を使用して製造するのでｌＩＣＦｅＭｎに比
して、はるかに高価な合金鉄である。

ＭＣＦｅＭｎ製造法としては電気炉による場合のほか溶
融ｌＩＣＰｅＭｎを酸素（０，）によって脱炭する方法
も提案され、例えば、特開昭６０−５６０５１号公報で
は、不活性ガス底吹き、純０□ガス上吹き法でＭｎの酸
化による損失を抑制するために、熱力学的にＣの酸化が
優先的に起こる約１８００℃、実施例では１８１０〜１
８３０°Ｃといった高温で、吹錬を行う技術が開示され
ている。

熱力学的にＭｎ、炭素、酸素の関与する下記の反応式（
１）においては、式（２）の平衡が成立することが知ら
れている。

記 ＮｎＯ＋　Ｃ＝Ｍｎ＋ＣＯ（１） ｌＤｇＫ　−−１２８５３／Ｔ　＋７．９１　　　　　
　　　　　　（２）式（２）から判るように、低温領域
においては炭素の酸化よりもＭｎの酸化が優先し、高温
領域においては逆にＭｎの酸化よりも炭素の酸化が優先
する。

従って脱炭を効率的に行うには、できるだけ高温下で反
応を進行させることがを利であることは明らかである。

しかしながら高温下ではＭｎの蒸発が活発になり、また
反応容器の耐火物等の損耗が問題になる。特に１８００
℃以上といった高温に長時間耐えられる耐火物はまだな
く、このような高温吹錬の工業的な実施は経済的に不利
である。

さらに脱炭効率が低下する低炭素濃度域になるとＭｎの
酸化が大となり、その結果Ｍｎの酸化反応の発熱により
さらに溶湯温度が上昇することになる。

そこで実際上は塗材を吹錬中に投入せざるをえない、事
実例えば特開昭６０−５６０５１号公報には、塗材とし
て高・中・低炭素フェロマンガンやフェロシリコン、シ
リコマンガンを用いることが開示されている。

しかしながら、フェロシリコンやシリコマンガンを塗材
として投入することは、スラグ量が増加し、脱炭効率が
低下することにつながり当然好ましくなく、中・低炭素
フェロマンガンを投入することは生産効率上当然好まし
くない、また、高炭素フェロマンガンを投入することは
、溶鉄中に炭素源を入れることになるので脱炭に不利と
なる。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、従来の問題であるフェロマンガンの脱炭に伴
うマンガンの酸化損失を抑制し、かつ従来よりも低温で
脱炭を迅速に進行させることを可能とする中・低炭素フ
ェロマンガンの製造方法を提供するためになされたもの
である。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは、高炭素フェロマンガン溶湯の上底吹き反
応容器における脱炭精錬で、脱炭効率が低下し、かつ溶
湯温度が上昇する低炭領域で例えばフェロマンガン等の
６材投入が同一温度での脱炭効率を著しく低下すること
を見出した（第２図参照）。

ここで、本発明者らは、さらに研究を重ね、反応容器の
一部に冷却器を配設し、脱炭精錬中に冷却水量をコント
ロールし、それにより塗材を投入しないことによって、
フェロマンガンの脱炭効率を飛躍的に向上できるとの知
見を得、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、■高炭素フェロマンガン溶湯を反
応容器内に装入し、溶湯浴面上に上吹きランスから酸素
含有気体を吹きつけると共に、反応容器の底部から不活
性ガスを吹き込む脱炭精錬において、反応容器上側壁部
に冷却器を配設し、該冷却器の冷却水量を調節し、溶湯
温度を制御ｎすることを特徴とする中・低炭素フェロマ
ンガンの溶製方法で、また■溶湯の炭素濃度が約２．０
重量％となった時に、溶湯温度を１７００〜１７５０℃
に制御する前項■記載の中・低炭素フェロマンガンの溶
製方法で、かつ■溶湯の炭素濃度が約１．０重量％とな
った時に、溶湯温度を１７５０〜１８００°Ｃに制御す
る前項の記載の中・低炭素フェロマンガンの溶製方法で
ある。

く作　用〉 本発明では、高炭素フェロマンガン溶湯を脱炭精錬する
反応容器の上側壁部に冷却器を配設し、その冷却器の冷
却水量を調節して溶湯温度を制御した。従って従来のよ
うに、脱炭効率が低下し溶湯温度が上昇する低炭素領域
で６材を投入する必要がなくなり、フェロマンガンの脱
炭効率は従来に比べて著しく向上した（第２図参照）。

塗材投入によって火点温度が急激に低下するために、脱
炭反応が悪化するが、本発明では塗材投入を中止したの
で脱炭効率が向上した。

さらに塗材投入による脱炭効率の悪化は、第３図に示す
ように溶湯の炭素濃度（〔Ｃ〕と略す）が特に２％以下
になる時点で大きく表れることを見出した。したがって
（Ｃ）が低下してＭｎの酸化物が生じやすい時点では、
特に溶湯温度の維持が肝要である。

脱炭効率の向上には溶湯温度を高温に制御することが望
ましいが、耐火物ｔｌｔｊｌ低域には低温が望ましい０
．ここで、〔Ｃ〕、溶湯温度、脱炭効率との間には第４
図に示すような関係があることを確認したので、この関
係を用い目的の炭素濃度に応じた溶湯温度に制御すれば
よいことがわかった。

すなわち、脱炭精錬中に溶湯の（Ｃ）が次第に低下し２
．０％以下となった時点で、溶湯温度が１７００〜１７
２０°Ｃになるように制御しなから脱炭精錬を行い、さ
らに炭素含有量が減少し、（Ｃ）が１．０％以下となる
時点で溶湯温度を１７５０’Ｃがら１８００”Ｃになる
ように制御することによって、耐火物の溶損低減を図り
つつ、脱炭効率を高く維持できる。

〈実施例〉 以下に実施例を第１図に従うて説明する。

なお、本発明に使用する反応容器１は内容積９ばて内張
りの耐火物４の厚さは２５０鵬であり、溶湯１１３．５
〜１４．０ｔｏｎ　Ｓ溶湯温度１７００〜！７５０°Ｃ
に温度制御するには前記の冷却器２で水量６０〜９０ｔ
／ｈｒに調整することによって達成できることを確認し
た。

実験ではたて型製錬炉によって溶製した高炭素フェロマ
ンガンを、上底吹き可能な反応容器１に装入して脱炭を
行った０反応容器ｌへの装入温度は１３００〜１３５０
°Ｃであった。

この装入以前から精錬中にわたって底吹き羽口６を経て
不活性ガス８を適当量流し、フェロマンガン溶湯９を攪
拌し、次に上吹きランス５を上方より下降させ、酸素含
有気体７を吹きつけて脱炭を行う、ここで、上方より吹
きつける酸素含有気体７は、酸素ガスと、窒素、希ガス
などの酸素分圧を下げる非酸化性ガスとの混合ガスを用
いるを可とするが、酸素ガスのみとしてもよい。

溶湯１ｔ１３．５〜１４．ＯＬとし、上吹きランス５か
ら吹きつける酸素ガスは２．０Ｍ／ａｍ／ｌとした。底
吹き羽口から吹きこむ＾ｒガスは０．１〜０．２　Ｎｊ
／ｍ／Ｌとした。

さて、実験に用いた反応容器の炉壁の上側壁部は水冷可
能なように冷却器２を設ける０例えば電気炉で用いられ
る水冷パネルや、耐火物４．鉄皮３から成る炉壁に銅管
を巻きつけて水冷してもよい、こうした水冷部分は脱炭
初期は冷却能力が小となるように冷却水は最低必要量の
み流す、やがて溶湯中の炭素濃度が低下し、溶湯温度が
上昇すると共にＭｎの酸化が始まり発熱量が増加する。

例えばサブランスなどの手段を用いて溶ｔｎ’ＩＡ度が
必要な温度となった時期から、冷却器の冷却水量を増加
させ、冷却量を増加させる。この時水冷部分の冷却能力
をコントロールすることによって６材を全く用いずに脱
炭を行えば第２図に示されるように、従来法に比して脱
炭速度が向上し、それに対応してＭｎ歩留りが大幅に向
上することを確認できた。この理由は従来法は６材を投
入していたが、この塗材投入によって火点の温度が投入
時に急激に低下するために脱炭反応が悪化するが、本発
明方法では塗材投入を中止したので脱炭効率が向上した
。

またこの６材の投入による悪影響は第３図に示すように
（Ｃ）が特に２％以下となる時点で大きくあられれる。

すなわち、（Ｃ）が低下して、Ｍｎの酸化物が生じやす
い時点では特に火点温度の維持が重要である。

溶湯温度が１６００℃を超えてから、送酸速度を２、Ｏ
Ｎｊ／ｍ／ｌから１　、５　Ｎｊ　／　ｗａ　／　ｔに
変更して、脱炭操業を行った。測温により溶湯温度が１
７００℃を超えた時点を確認して、炉体の冷却水量を９
０ｔ／ｈｒに増加させた。

なお、吹錬中にサンプルを採取し、〔Ｃ〕〈２．０％と
なった時点で溶湯温度が１７００〜１７２０°Ｃとなる
ように水量をａｍしなから脱炭を行い、＋ＣＪ＜１．０
％となる時点で溶湯温度を１７５０℃から１８００℃と
なるようにした。

用いたランスはスロート径９．５■のラバールノズルを
４個有しており各ノズルの軸はランス軸に対して１５°
の角度をもって交わっている。脱炭精錬中のランスのス
ラグ表面からの高さは、精錬開始後１８分間は１．３ｍ
、その後、１．１ｍとした。

吹き止め後に、分析を行ったところ第２表に製品ＬＣＦ
ｅＭｒ＋で示す組成であったため、普通鋼スクラップを
１００ｋｇ投入すると共にけい石を５０ｋｇ投入した。

出湯後排滓したスラグは１０５０ｋｇであり、メタルの
混入は認められなか、た。

出湯量は１２．Ｏｔであり、Ｍｎ歩留りは９２．６％で
あった。

出湯後のＭｎ含有量は８０．０５％であった。

なお、冷却器のない同一寸法の反応容器で６材を用いた
従来の低炭素フェロマンガンの製造法によると、Ｍｎ歩
留りは約７８％と低かった。また、従来の溶製方法の耐
火物原単位は４０〜５０ｋｇ／ｌであり、本発明方法の
原単位１５〜２０ｋｇ／ｌに比べて著しく大きかった。

〈発明の効果〉 本発明方法によると、中・低炭素フェロマンガンを、高
炭素フェロマンガンから脱炭法により製造するに際し、
従来よりも低温で、かつＭｎ歩留りが高い状態で製造す
ることができる。その結果、耐火物コストが安く、かつ
製造することが困難であったＭｎ濃度の高い中・低炭素
フェロマンガンを製造できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる上底吹き転炉の模式図、第°
２図は、６材投入量と精錬中の脱炭効率との関係を示す
特性図、第３図は６材投入時と６材を投入しない時との
溶湯中（Ｃ）と脱炭効率との関係を示す特性図、第４図
は、溶湯中（Ｃ）ごとの溶湯温度と脱炭効率との関係を
示す特性図である。 ９・・・フェロマンガン溶湯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高炭素フェロマンガン溶湯を反応容器内に装入し、
   溶湯浴面上に上吹きランスから酸素含有気体を吹きつけ
   ると共に、反応容器の底部から不活性ガスを吹き込む脱
   炭精錬において、 反応容器上側壁部に冷却器を配設し、該冷 却器の冷却水量を調節し、溶湯温度を制御することを特
   徴とする中・低炭素フェロマンガンの溶製方法。 ２　溶湯の炭素濃度が約２．０重量％となった時に、溶
   湯温度を１７００〜１７５０℃に制御する請求項１記載
   の中・低炭素フェロマンガンの溶製方法。 ３　溶湯の炭素濃度が約１．０重量％となった時に、溶
   湯温度を１７５０〜１８００℃に制御する請求項１記載
   の中・低炭素フェロマンガンの溶製方法。