JPH0355538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、中・低炭素フエロマンガンの製造方
法に関し、特に本発明は、溶融高炭素フエロマン
ガンを原料とし上吹・低吹転炉による中・低炭素
フエロマンガンの製造方法に関するものである。 従来、中・低炭素フエロマンガンは一般に下記
(a)、(b)の工程を経て製造されている。 (a) マンガン鉱石、珪石を主原料として電気製錬
炉中で炭材を還元剤として用いて還元製錬し
て、Mn60〜70％、Si14〜23％、C0.5〜２％、
残部鉄ならびに不可避的不純物よりなるシリコ
ンマンガンを製造する。 (b) 前記シリコマンガンを別個の電気製錬炉中に
高品位マンガン鉱石、石炭と共に装入して溶解
させることにより、前記シリコンマンガン中の
Siを酸化させてSiO₂となし、すなわち脱珪反
応を生起させることによりMn75〜85％、Si0.2
〜２％、C0.5〜２％を含有し、残部実質的に
Feのよりなる中・低炭素フエロマンガンを製
造する。 上記従来のシリコンマンガンを脱珪して中・低
炭素フエロマンガンを製造する方法によれは、(a)
工程のシリコンマンガンを製造する際の電気エネ
ルギーが1t当り3500〜5000KWh消費され、さら
に(b)脱珪反応工程で製品1t当り800〜1200KWhが
消費されるため、電気エネルギーコストが高くな
り、この結果、特に電力代の高い我が国において
は製品コストが国際競争力に耐えれられない程高
くなつている。 ところで、上記電気エネルギー消費の大きいシ
リコンマンガンを経由する中・低炭素フエロマン
ガンの製造方法の有する欠点を改善、除去するた
め、特公昭57−27166号によれば、転炉中の高炭
素フエロマンガンを溶湯を酸素吹込み前に過熱し
て、例えば溶融点範囲よりも100℃以上の高い温
度に加熱する形式の炉ジヤケツトガスノズルを使
用して吹錬することによつて高炭素フエロマンガ
ンを脱炭する際、酸素吹込みにより1650〜1900℃
に昇温させ、酸化マンガン相を石炭及び珪素合金
を添加することによつて十分に還元することを特
徴とする高炭素フエロマンガンを脱炭して中・低
炭素フエロマンガンを製造する方法が提案それて
いる。 しかしながらMnはFe、Crの比較して酸化され
易く、かつ蒸気圧が高いため酸素吹錬中にMnの
蒸発ダスト化およびスラダ化する量が多く、効率
的脱炭が行なわれないという欠点があり、従来の
シリコンマンガンを経由する中・低炭素フエロマ
ンガンの製造方法をコスト的に凌駕する優れた方
法とはなり得てない。 本発明は、上記従来方法の有する諸欠点を除去
もしは改善した中・低炭素フエロマンガンの製造
方法を提供することを目的とするものであり、特
許請求の範囲記載の方法を提供することによつ
て、前記目的を達成することができる。すなわち
本発明は、溶融高炭素フエロマンガンを、上吹き
ランスならびに底吹き羽口を具える転炉内に装入
し、前記上吹きランスにより酸素ガスを前記転炉
内溶湯に向けて噴射し、一方、底吹き羽口よりは
アルゴンガス、炭酸ガス、窒素ガスのなかから選
ばれる何れか少なくとも１種のガスを、前記酸素
ガス吹込み容量標準状態換算で100容量部に対し
て３〜10容量部の比率で吹込み、かつ溶湯温度
1600〜1830℃の温度範囲内で吹練を行なうことを
特徴とする中・低炭素フエロマンガンの製造方法
に関する。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明によれば、溶湯高炭素フエロマンガンを
出発原料として使用する。前記フエロマンガン溶
湯は従来の高炭素フエロマンガン製造用電気製錬
炉あるいはシヤフト炉で還元製錬された溶湯を直
接用いることができ、あるいはこの溶湯を一旦保
温保持炉に貯留した後必要に応じて前記保持炉よ
り抽出して用いることができる。前記溶湯を上吹
きランスと底吹き羽口を有する反応容器に装入す
る。前記容器に装入された溶湯温度は脱炭反応を
効率的に進行せしめる上で溶融温度より100℃以
上高い温度が有利である。 本発明によれば、反応容器中の溶湯面に上吹き
ランス例えば反応容器上方より垂下させた水冷ノ
ズルより酸素ガスを吹き付けると共に、反応容器
底部に設けられた底吹き羽口例えば底吹きノズル
もしくはポーラスプラグより溶湯中にアルゴンガ
ス、炭酸ガス、窒素ガスのなかから選ばれる何れ
か１種または２種以上を吹き込む。前記底吹き羽
口は反応容器の側部であつて溶湯を装入した際、
溶湯面より下方になる側部に設けることができ
る。 本発明によれば、底吹き羽口を用いて底吹きす
ることにより溶湯を強制的に撹拌して、溶融金属
面を覆う溶滓を部分的に排除して溶融金属を露出
させた領域に、上吹きランスより酸素ガスを吹付
けて溶融金属中の炭素を脱炭させることができ、
前記溶湯の撹拌によつて溶湯組成が均化されると
共に溶滓中の酸化マンガン、酸化鉄によつて溶融
フエロマンガン中の炭素と酸化を促進させること
ができる。 ところで、上吹きのみにより酸素吹錬する際、
酸素吹込量を増加するとスラグのフオーミングお
よびまたはスロツピングが生起するため、酸素吹
込量が自から制限されて精錬時間が長くなるが、
本発明によれば底吹きにより溶湯を撹拌すること
により上吹き酸素量を増大しても前記フオーミン
グおよびまたはスロツピングは生起せず、従つて
精錬時間が短縮されて生産性を大幅に向上させる
ことができる。 次に本発明において、吹込み条件を限定する理
由を説明する。 本発明によれば、上吹きランスからの吹込み酸
素容量標準状態換算100容量部に対し、底吹き羽
口から吹込む撹拌用ガスは３〜10容量部に限定す
る。この理由は撹拌用ガスが３容量部より少ない
と撹拌力が弱く、溶湯中のガス拡散が極めて悪く
なるため、スラグのフオーミングが激しく、上吹
きランスからの送酸素量を減少せざるを得なくな
つて高効率脱炭が達成されず、一方撹拌用ガスが
10容量部より多いと、溶湯からガスが吹抜ける現
象が生起して、溶湯を効率的に撹拌することがで
きなくなるので、上述のように撹拌用ガスは上吹
き酸素容量100容量部に対し３〜10容量部に限定
する必要がある。 なお、底吹き羽口を容器の底部に複数個設けて
１つの底吹き羽口からの撹拌用ガスの吹込み量を
分割させることにより前記吹抜け現象を解消させ
て溶湯を効率的に撹拌させることができるが、複
数個の底吹き羽口を設けることは設備費、保守費
の面からの不利も生ずることがあるので、生産速
度と経済性との面から底吹き羽口の設定数を定め
る必要がある。 本発明者らの実験によれば、図に示すように吹
錬時の溶湯温度が1600℃より低いと溶融金属中の
Mnの酸化が激しくなるだけでなく、脱炭、脱珪
反応が遅くなり、一方1830℃より高いと溶融金属
中のMnの揮酸が多くなるので、吹錬時の溶湯温
度は1600〜1830℃の範囲内にする必要がある。 本発明によれば、上吹きランスおよび底吹き羽
口より酸素、撹拌用ガスをそれぞれ吹いて精錬を
開始し、精錬の進行により生石灰、ドロマイト、
フエロマンガン、スラグ等の何れか少なくとも１
種の造滓剤を装入するが、造滓剤の種類および重
量は出発原料である高炭素フエロマンガン中のSi
含有量によつて定められ、これら造滓剤の装入時
期は精錬反応の進行に応じて数時期にわたる。 精錬初期にはSi、Mnが酸化されて滓化し、そ
の酸化熱により溶湯温度が上昇し始め、次いでＣ
の酸化、すなわち脱炭反応が進行し、溶湯の昇温
が続く。すなわち前記造滓剤は、滓化したSiO₂、
マンガン酸化物と共融して精錬反応の進行に最適
なスラグとなるように、その重量ならびに種類を
定める必要がある。 本発明によれば、精錬時の溶湯温度を1600〜
1830℃の範囲内に維持するため、冷却材、発熱材
を装入することができる。また温度か過剰に上昇
したときには、上吹きランスからの酸素の吹き込
みを中断することもできる。冷材としては高、
中、低炭素フエロマンガンであつて製品サイズ規
格を下廻つたサイズ下品、フラツクス等を用いる
ことができ、発熱材としてはシリコンマンガン、
フエロシリコン等を使用することができる。 本発明によれば、吹錬終了の際にはスラグ中に
Mn酸化物が含有されているため、必要によりフ
エロシリコンあるいはシリコンマンガンを投入し
てMnの回収を計ることは有利である。 なお前記特公昭57−27166号公報記載の実施例
によれば、吹錬にあたつて転炉な６個の二重壁状
の炉低ノズルを有し、保護流体として外側ジヤチ
ツト内にプロパンを使用し、内側ジヤケツトから
酸素ガスを含んでいる。かかる吹込み吹精によれ
ば、実際操業にあたつて一個の底吹きジヤケツト
を使用して吹精すると、ガスの吹吹け現象が生ず
るために吹錬の進行が遅くなるばかりでなく、ガ
スによる反応効率も極めて悪い。従つて複数個の
底吹きジヤケツトを使用せざえるを得ず、この際
にはジヤケツトと設備費、保守費の面から経済的
に不利であるばかりでなく、底吹きジヤケツトの
寿命は本発明の底吹き羽力ちアルゴンガスなど不
活性ガスのみを使用する場合に比し、極めて短か
い。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 １ 使用した原料の組成は第１表の通りである。

【表】 第１表の組成の溶融高炭素フエロマンガン3tを
底部中央にガス吹きノズルを有するマグネシヤ系
煉瓦を内張りした内径1.1ｍφの反応容器にアル
ゴンガスを毎分400Nlを吹込みながら装入した。
装入直後の溶融高炭素フエロマンガンの温度は
1300℃であつた。続いて上方ランスより毎分
10.5Nm³の酸素を15分間吹込み、その後10分30秒
間は7.9Nm³／分の酸素流量とした。この間、造
滓剤としてドロマイト20Kg、生石灰50Kg、フエロ
マンガンスラグ40Kgを装入した。 吹精開始15分間後に1810℃を記録した時点で冷
材高炭素フエマンガン150Kgを装入した。続いて
その６分後に中炭素フエロマンガンのサイズ下品
を150Kg装入して1830℃以下の温度に制御した。
酸素吹込みを25分30秒で停止した後、底吹きガス
量を変化させずにシリコンマンカガン350Kgを装
入して10分間のガス撹拌を行つた後、除滓しメタ
ルを鋳造した。 得られた製品は3220Kgでその分析値は第２表の
通りであつた。

【表】 この実施例を行なうに先立ち、行吹き量を毎分
1.2Nm³にしたところ、溶湯からのガス吹抜け現
像を起すことか認められた。この実施例の結果を
従来の電気炉法ならびに低吹きのみによる吹錬法
と比較すると、総合コストにおいて約１割のコス
ト低減が可能となつた。 実施例 ２ 第１表の組成の溶融高炭素フエロマンガン2.8t
を、底部に正三角形配置で３個のガス吹込み用ポ
ーラスプラグを装備するマグネシヤ系煉瓦を内張
りした内径1.1ｍφの反応容器に窒素ガスを毎分
450吹込みながら、装入した。反応容器に装入
した直後の溶媒高炭素フエロマンガンの温度は
1290℃であつた。続いて上方ランスより毎分
10.5Nm³のっ流量で14分間酸素を吹込み、その後
の酸素流量を毎分9Nm³に変化させ12分20秒間吹
錬した。この間、造滓剤として生石灰60Kg、フエ
ロマンガンスラブ40Kgを装入した。また吹錬中の
溶湯温度を側温し、冷材高炭素フエロマンガンを
200Kg、低炭素フエロマンガンを150Kg５回に分割
装入して溶湯温度を1830℃以下に制御した。 酸素吹込みを26分20秒で停止した後、底吹きガ
ス量を毎分300Nに変更して生石灰200Kgとシリ
コンマンガン300Kgを装入して15分間のガス撹拌
を行つた後除滓しメタルを鋳造した。 得られた製品は2985Kgでその分析値は第３表の
通りであつた。

【表】 生産コストについも検討した結果、実施例１と
同様従来法を100とした場合本発明法は92.5とな
つた。 以上本発明によれば、中・低炭素フエロマンガ
ンを最も経済的にかつ安定して製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図な本発明の精錬による溶湯温度（℃）と
〔Mn〕歩留（％）との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融高炭素フエロマンガンを、上吹きランス
   ならびに底吹き羽口を具える転炉内に装入し、前
   記上吹きランスにより酸素ガスを前記転炉内溶湯
   に向けて噴射し、一方底吹き羽口よりはアルゴン
   ガス、炭素ガス、窒素ガスのなかから選ばれる何
   れか少なくとも１種のガスを、前記酸素ガス吹込
   み容量標準状態換算で100容量部に対して３〜10
   容量部の比率で吹込み、かつ溶湯温度1600〜1830
   ℃の温度範囲内で吹練を行なうことを特徴とする
   中・低炭素フエロマンガンの製造方法。