JPH03183719A - 製鋼工程におけるマンガン鉱石の還元促進方法 - 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） 本発明は、溶鋼のマンガン源として、通常の合金鉄のか
わりにマンガン鉱石を用いる場合の、マンガン還元回収
率を上げるためのマンガン鉱石の還元促進方法に関する
。

（従来の技術） 従来、製鋼工程におけるマンガン威分調整のためにはフ
ェロマンガンが使用されてきｋ。

フェロマンガンはエルケム式の電気炉にマンガン鉱石と
コークスのような炭材を上から添加し、アーク加熱によ
り溶融、還元して製造されてきた。

最近、マンガン濃度が高い（例えば１．５％）高級鋼種
の生産量増加によって、合金材コストが、製鋼全体のコ
ストにおよぼす形響を無視できなくなり、コスト低減の
ための方法が検討されている。例えば、特開平１−１８
４２１６号公報じあるように、製鋼転炉にマンガン鉱石
を直接添加して、製鋼過程で還元、回収する方法が用い
られている。この方法は、溶銑予備処理法の普及によっ
て製鋼工程でのスラグ発生量が低下したことから、たと
えスラグのＭｎＯ濃度が高くても、スラグに残るマンガ
ン総量は低下するため、工業的に適用可能となったので
ある。

（発明が解決しようとする課題） 製鋼転炉にマンガン鉱石を直接投入する方法には、次の
問題点がある。

■　製鋼転炉での熱バランスの制約で、鉱石により添加
できるマンガン量には上限がある。

■　製鋼過程では、還元剤となる溶鋼中のＣ濃度が時間
とともに低下する。一方、還元進行にはマンガン鉱石が
スラグ中へ溶融する必要があるが、溶融物の温度が時間
とともに上昇するという傾向にあり、適切な温度条件が
得られないと、吹止め時点のスラグのマンガン濃度が高
くなる。マンガン鉱石の値段が上昇すると、この回収率
の低さが経済的に問題となり、末法のメリットが小さく
なる。

したがって、マンガン鉱石使用量の増加に伴なって鉱石
からのマンガン回収効率を一層高めることが求められて
いる。

（課題を解決するための手段〉 本発明は、製鋼工程においてマンガン鉱石の還元を促進
するために、まず第１工程として、マンガン鉱石を、鉱
石重量の２〜２５％の炭素質固体とともに温度６００〜
１２００℃に加熱して予備還元する。次に第２工程とし
て、その予備処理物を３ｍｍ以下の篩い目で篩い分ける
。最後に第３工程として、その篩下部分をメタル温度１
４３０℃以上の溶銑中に吹込む。このような３段階の工
程をこの順序で組合わせてなる製鋼工程におけるマンガ
ン鉱石の還元促進方法である。

（作　　　用） 本発明を実施するための設備フローを第１図に示す。こ
の設備は、マンガン鉱石を予備還元するための予備還元
炉１　（第１図では例としてロータリーキルンを示す）
と上底吹き可能な転炉３との組合わせからなっている。

本発明では、この設備を用いて次のような操業を行なう
。

第１工程； 予備還元炉１にマンガン鉱石と炭素質固体（第１図では
石炭）を装入して加熱を行なう。

マンガン鉱石の粒度は特に制約ない、炭素質固体として
は石炭、コークスなどが用いられ、その量はマンガン鉱
石重量の２％以上、２５％以下にすることが必要である
。炭素質固体は予備還元炉１内でマンガン鉱石を予備還
元するための還元剤として必要で、２％未満だと少なす
ぎる。一方、炭素質固体が２５％を越えて配合された場
合には、予備還元能力はそれほど向上しないのに、処理
後の予備還元物に残留する炭素分が、後続の製鋼過程で
脱炭反応進行に悪影響を及ぼすので好ましくない。

加熱温度は、予備還元炉１内の最高温度を６００℃以上
、１２００℃以下にするのが適正である。この温度条件
でマンガン鉱石を加熱すると、該マンガン鉱石の還元が
進み、マンガン及び鉄と結び付いていた酸素の除去率が
２０〜５０％の範囲となったときに、第２図に示すよう
な、本工程の目的の一つであるマンガン鉱石の強度低下
が起こる。６００℃未満では予備還元が十分に進まず、
その結果として、予備還元鉱石の強度は低下しない、一
方、１２００℃を越えるとマンガン鉱石の溶融が起こり
、予備還元鉱石の強度は低下せず、また、操業も不安定
となる。

本発明でこのような強度低下を狙うのは、次の理由によ
る。マンガン鉱石は、本来非常に固い鉱石であり、粒径
も大きくて微粉の少ないものであるため、その細粒化に
は多大の粉砕エネルギーを必要とする。しかし、前述の
製鋼転炉に直接マンガン鉱石を添加するような場合は、
反応を促進する意味からもこの細粒化を図る必要がある
。そこで、本発明では、マンガン鉱石を予備還元するこ
とによって、該鉱石の強度を低下させ、脆くする。こう
すれば、軽い粉砕程度の処理で細粒化が可能となる。

第２工程； まず、前記第１工程で得られた予備還元鉱石の軽粉砕を
行なう。方法としては、例えばショークラッシャーによ
る粉砕がある。目標粒度は３ｍｌ１１以下とする。これ
は、後続の第３工程で該予備還元鉱石を転炉に吹込む場
合に、ノズル詰まりを起こさない必要があり、そのため
には、３ｍｍ以下とすることが好ましいという実績によ
る。

しかし、軽粉砕後の粒度が全量目標粒度をクリアすると
は限らないため、この軽粉砕後に、例えば篩い目３ｍｍ
で篩って、その篩下分を後続の転炉吹込みに使用する。

ここでの篩い目は、軽粉砕時の目標粒度と同じ理由によ
り、３ｎ＋ｍ以下であれば問題ない。

篩い上の分については、再度粉砕して全量篩い下とする
ことも可能であるが、別の活用法として、後続の工程で
転炉の上から添加することもできる。

以上のような方法により、予備還元で酸素の一部を除去
し、かつ、吹込み可能粒度に調整した粉状マンガン源が
得られる。

第３工程； このマンガン原料を製鋼転炉において次の条件で使用す
る。

転炉Ｃはメタル浴にガス、粉体を吹込むための底吹き羽
口５が設けられている。メタル温度が１４３０℃未満で
は底吹きガスだけで行ない、マンガン鉱石の予備処理物
の吹込みは、メタル温度が１４３０℃以上になってから
行なう、メタル温度が低い場合は、メタル中でのマンガ
ン鉱石予備処理物の還元速度が小さく、従って、スラグ
中のマンガン濃度が高くなり、耐火物に悪影響を及ぼす
ので好ましくない、マンガン鉱石予備処理物の吹込みは
メタルのＣ濃度がまだ０．５％以上のときに終了する。

Ｃ濃度が０．５％未満になると、還元剤であるメタル中
のＣの量が減少して、還元能力が低下するためである。

もし、予備還元物の一部を炉底からのメタル内吹込みで
はなく、上からの投入で添加するとすれば、それはメタ
ルのＣ濃度が１．６％以上の時期に行なうことが望まし
い。

以上のように、本発明では、 ■　適正な条件でマンガン鉱石を予備還元することによ
って、それを転炉で使用する時の還元必要熱量を低減し
、マンガン添加量を高めたこと、また、予備還元時に鉱
石から不安定な酸素を除去することにより、メタル内吹
込み時の還元反応速度を大きくしたこと、■　マンガン
鉱石予備還元時に鉱石が脆くなる現象を利用して、吹込
み添加のための粉状物を安価に製造できるようになった
こと、■　転炉で還元に最も適した時期にメタル中へマ
ンガン鉱石予備還元物を吹込んで、効率的にメタル浴内
反応を進め、その結果、総合的にマンガン歩留が高くな
り、かつ耐火物への負荷を最小にし得たこと、 に特色がある。

（実　施　例） マンガン鉱石の予備還元に用いるロータリーキルン（耐
火物内張り後の内径：２．Ｏｍ、長さ：３５ｍ）と、上
底吹き可能な転炉（耐火物内張り後の炉内容積：　１４
０ｍ’　）の組合わせからなる設備を使用した。

始めにマンガン鉱石（成分を第１表に示す）と石炭（成
分を′ｊ４２表に示す）をロータリーキルンで加熱して
、予備還元マンガン鉱石と石炭の揮発分が除かれたチャ
ーとからなる予備処理物を製造し、次に粒度調整した後
、転炉で溶銑を脱炭する工程で、転炉の底に設けた羽口
を通して該予備処理物を吹込んで鋼を製造した。

第１図に示すように、ロータリーキルンの加熱は、コー
クス炉ガス（ＣＯＧ）を燃料とするバーナー２で行なっ
た。加熱温度は、ロータリーキルン排出部（Ａ点）から
測って４ｍ　（Ｂ点）、ｔｏｎ（Ｃ点）および２０ｍ（
Ｄ点）の位置に設けである熱電対で計測した。その結果
、Ｂ点が最も高い温度を示すことがわかったので、ロー
タリーキルンの操業時の温度制御はＢ点の計測値に基づ
いてＣＯＧバーナーの燃焼ガス量を増減する方法で行な
った。

石炭の添加は、マンガン鉱石が装入される側から計って
１２ｍ　（Ｅ点）に設けたスクープフィーダーにより行
なった。

マンガン鉱石の供給速度が１　、５　ｔ／ｈに対して、
石炭は、実施例Ｎｏ１および実施例Ｎｏ４では３７５ｋ
ｇ／ｈ、実施例Ｎｏ２では２００ｋｇ／ｈ　、実施例Ｎ
ｏ３では３０　ｋｇ／ｈ、並びに実施例Ｎｏ５では１０
０ｋｇ／ｈの供給速度で添加した。これらに対して、比
較例では、石炭は添加せずにマンガン鉱石だけを加熱処
理した。

ロータリーキルンの操業温度は、Ｂ点の温度が、実施例
Ｎｏ！、実施例Ｎｏ２、実施例Ｎｏ３および比較例では
９２０℃に、実施例Ｎｏ　４では６００℃に、また実施
例Ｎｏ　５では１２００℃に制御した。

ロータリーキルンの操業条件と得られたマンガン鉱石の
酸素除去率を第３表に、マンガン鉱石の酸素除去率と回
転強度試験（ＪＩＳ　Ｍ８７１２による）の粉率の関係
を第２図に示す。

実施例Ｎｏｔ〜Ｎｏ５および比較例のいずれの場合にも
、マンガン鉱石中のマンガン及び鉄と結び付いていた酸
素を一部が除去されているが、石炭を使用しなかった比
較例に比べて、マンガン鉱石に対して石炭を３〜２５％
添加した実施例Ｎｏｔ〜Ｎｏ５の場合の酸素除去率は高
い。また、回転強度試験の粉率は、マンガン鉱石の酸素
除去率の上昇とともに増加し、その程度は酸素除去率が
２０％以上になると顕著になる。

実施例ＮＯＩ〜Ｎｏ５および比較例で得られた予備処理
物を、ロールクラッシャーを使用して軽粉砕したあと、
２ｍ＋＋ｎ目の篩を用いて篩い分けた。この篩い分は後
の予備処理物について、２ｍｍ未満のものの割合と成分
を第４表に示す。

次に、製鋼工程の転炉で１６３　ｔの溶銑に対して、実
施例Ｎｏ　１で得られた２１未満の予備処理物５．２５
ｔを底吹き羽口を通して吹込んだ。

まず、上吹きランスによる吹酸を開始してから２０分３
０秒後に、サブランスを用いて溶湯の温度を測定したと
ころ１４３８℃であった。そこで、吹酸開始後３分から
、上吹きランスによる吹酸を継続しつつ、パイプ内径が
２０＋ａｍの２木の底吹き羽口を通して、羽０１本当り
１３０ＯＮｍ’／ｈの窒素ガスをキャリアガスとして、
該予備処理物の吹込みを開始し、吹酸開始後１１分に予
備処理物の吹込みを終了した。予備処理物の吹込み終了
後も、上吹きランスによる吹酸を続け、吹酸を開始して
から１６分後に上吹き吹酸も終了した。第５表に転炉の
操業条件を、並びに第６表に予備処理物の吹込み開始直
前、吹込み終了直後及び吹止め直前の成分を示す。

以上に述べた操業を行ない１５８ｔの溶鋼が得られた。

この操業におけるマンガン歩留は７９％であった。

比較例として、底吹き羽口を通して、同量の窒素ガスの
みを吹込み、従来法である未処理のマンガン鉱石を直接
投入した場合を検討した。

その結果、このときのマンガン歩留は５１％であり、前
述の本発明実施時の３分の２以下であることが分かった
。

以上のように、マンガン歩留は、本発明の実施により大
きく向上することが分かった。

（発明の効果） 本発明は、製鋼工程でのマンガン源として高価なフェロ
マンガンを使用するかわりに、マンガン鉱石を使用し、
その際に従来法が持っていた問題点、すなわち、マンガ
ン鉱石の使用量が限定されること、およびスラグのマン
ガン濃度が高くなり、歩留が悪いということを、適当な
予備還元を行ない、転炉で適正使用を図るという組合わ
せによって解決したもので、経済的かつ資源の有効利用
という点から効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施態様を示す設備フロー図、第２図は
マンガン鉱石の酸素除去率と、四転強度試験（ＪＩＳ−
Ｍ８７１２）による粉率との関係を示す図である。 １・・・ロータリーキルン ２・・・バーナー　　　　　３・・・上底吹き転炉４・
・・上吹き酸素ランス ５・・・底吹き羽目 他４名 第 図 マンガン鉱石の酸素除去率（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マンガン鉱石を、鉱石重量の２〜２５％の炭素質固
   体とともに加熱して予備還元する第１工程と、予備処理
   物を篩い分ける第２工程と、篩下部分を溶鉄の中に吹込
   む第３工程の組合わせからなることを特徴とする、製鋼
   工程におけるマンガン鉱石の還元促進方法。 ２　第１工程において、予備還元時の加熱温度を６００
   ℃以上、１２００℃以下とすることを特徴とする、請求
   項１記載の製鋼工程におけるマンガン鉱石の還元促進方
   法。 ３　第２工程において、篩い分ける時の篩い目を３ｍｍ
   以下とすることを特徴とする、請求項１記載の製鋼工程
   におけるマンガン鉱石の還元促進方法。 ４　第３工程において、溶鉄中に吹込み開始する時のメ
   タル温度を１４３０℃以上とすることを特徴とする、請
   求項１記載の製鋼工程におけるマンガン鉱石の還元促進
   方法。