JPS6011099B2 - 低燐マンガン合金鉄の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマンガン合金鉄の製造方法に関し、特に、隣含
有量の少ないマンガン合金鉄の製造方法に関する。

近年、低燐マンガン鉱石が枯渇して、入手いこくくなり
、入手できたとしても高価格であるため、マンガン合金
鉄の価格が上昇し、必然的に安価な高燐マンガン鉱石を
使用することになり、マンガン合金鉄の燐の含有量がま
すます上昇頚向にある。

一方、鋼の高級化及び高マンガン非磁性鋼等の需要の増
大に応じて、ますますマンガン合金鉄の不純物、特に燐
の低下が強く要望されている。従来、低燐のマンガン合
金鉄の製造は、低燐マンガン鉱石を低燐還元剤で還元す
る方法、高燐マンガン鉱石を溶融し燐を還元して除去し
、低燐マンガンスラグを製造し、ついで低燐の還元剤で
還元する方法、マンガン合金鉄中のケイ素を高品位とし
、その溶湯をＣａ○−ＣａＦ２系スラグで脱燐する方法
等が考案されている。しかしながら、いずれの場合も、
低燐マンガン鉱石を使用するか、高価なケイ素を高品位
に入れることにより低燐マンガン合金鉄を製造するもの
で、製造工程が複雑であり高価格となる。そこで、本発
明の目的は、上記の欠点を解消し、複雑な工程を要せず
安価に低燐マンガン合金鉄を製造する方法を提供するこ
とにある。

本発明者らは、該目的を達成するために、鋭意研究した
結果、実用上要求される量（６０％以上）のマンガンを
含有し、且つ、炭素およびケイ素が所定量以下のマンガ
ン合金鉄原料を予め調製し、該合金鉄原料の溶湯に、炭
化カルシウムおよびフッ化カルシウムを主成分とする脱
燐剤を添加することによって、きわめて効果的に脱燐が
行なわれることを見出した。

かくして、本発明に従えば、Ｍｍ含有量６０％以上、Ｓ
ｉ含有量（×％とする）とＣ含有量（Ｙ％とする）が０
．２７Ｘ十Ｙミ４．２であるマンガン合金鉄原料を調製
すること、該マンガン合金鉄原料を溶融しながら、Ｃａ
Ｃ２３０％〜７０％とＣａＦ２１５％〜６０％を含む脱
燐剤を添加して脱燐すること、および、冷却後脱燐マン
ガン合金鉄を取出すことを特徴とする低燐マンガン合金
鉄の製造方法が提供される。本発明に従えば、高鱗マン
ガソ鉱石からも上記のごときマンガン合金鉄原料を調製
することができ、また、ケイ素含有量を低くすることを
特徴とするために、マンガン合金鉄の製造コストが非常
に低廉となる。以下、本発明および本発明を導くに到っ
た経過について詳述する。

本発明者らは、脱燐剤として、従来から用いられている
Ｃａ○−ＣａＦ２系スラグの代わりに、ＣａＣ２−Ｃａ
Ｆ２系スラグを用いることに注目し、先ず、マンガン合
金鉄中の炭素含有量が脱燐率に与える、影響について調
べた。

第１図は、その結果の１例を示したもので、低炭素フェ
ロマンガンと高炭素フェロマンガンとを種々の比率に混
合することによって炭素含有量を変化させ、炭素含有量
と脱燐率の関係を表わしている。なお、第１図における
マンガン合金鉄のケイ素含有量は１．５％以下である。
図から理解されるように、炭素含有量がある値以上大き
くなると（第１図では４％以上）脱燐率が極端に低下す
ることが見出された。ここで「脱燐率とは次の式で示さ
れる値である。脱燐率 九のマンガン合金鉄 処理後のマンガン 脱燐率Ｆ２隣含有量 −鋳鉄の隣含有量Ｘ，。

允のマンガン合金鉄の隣含有量このように、ＣａＣ２−
Ｃａｐ２系脱燐剤を用いた場合に炭素含有量によって脱
燐効果が影響されるのは次のような理由によるものと解
される。

すなわち、脱燐反応は、【１）式で表わされるように炭
化カルシウムが金属カルシウムと炭素に分解する段階と
、‘２’式のように金属カルシウムがマンガン合金鉄中
の燐と反応して隣化カルシウムになる段階とから成るも
のと考えられるが、ＣａＣ２→Ｃａ＋２Ｃ
・・・・・・・・・（１１３Ｃａ十が一Ｃａ３Ｐ
２ …・・・・・・■この場合マンガ
ン合金鉄の炭素が飽和していると炭素がマンガン合金鉄
中に移行せずそのためＣａＣ２の分解が起こらず、金属
カルシウムが生成しないと考えられる。

したがって、マンガン合金鉄の炭素は不飽和、すなわち
、ある値以下の量で存在する必要があるものと理解され
る。更に、本発明に従い、ＣａＣ２−ＣａＦ２系脱燐剤
を用いた場合には、従来からの方法における知見とは反
対に、効果的な脱燐を行なうためにはマンガン合金鉄中
のケイ素含有量を低くすべきであることも見出された。

第２図は、そのような結果の１例であり、中炭素フェロ
マンガン２号とシリコマンガン３号を任意に混合比率を
変えて、シリコン含有量を変化させた場合のシリコン含
有量と脱燐率の関係を示している。この時のマンガン合
金鉄の炭素含有量は２．０％であり、同図の場合、マン
ガン合金鉄中のシリコン含有量が８％以上では脱燐率が
極端に低下し脱燐効果が大きく減少することが理解され
る。本発明者らは、更に研究を進めた結果、ＣａＣ２一
ＣａＦ２系脱燐剤を用いるマンガン合金鉄の脱燐におい
ては原料となるマンガン合金鉄中のケイ素と炭素の合計
量が重要であり、かくして、原料となるマンガン合金鉄
中のＭｎの量を実用上要求される値以上（ＪＩＳで定め
られているような６０％以上）とすると共に、該合金鉄
原料中のケイ素と炭素の合計量を所定の値すなわち、ケ
イ素の含有量を×％、炭素の含有量をＹ％とすれば０．
２７×十Ｙが４．２斗下となるようにすることによって
、該マンガン合金鉄原料の効果的な脱燐が行なわれ得る
ことを見出し、本発明を導くに到った。第３図は、その
ような本発明に従って脱燐を行なうためのマンガン合金
鉄原料の組成の適応性を示すもので、有効な脱燐が行な
われるためには、Ｍｎ６０％以上で、ＣとＳｉが図中実
線で示す４．２＝０．２７×十Ｙよりも下の領域に存す
る必要があることが理解される。本発明において用いる
脱燐剤は、ＣａＣ２３０％〜７０％とＣａＦ２１５％〜
６０％とから成ることが必要である。

ＣａＣ２３０％以下では脱燐剤中の比率が少なく、溶融
合金鉄と接する機会が小さいので、また７０％以上では
脱燐剤が流動性のあるスラグを生成しにくいため、これ
も溶融合金鉄と接する機会が小さくなり、炭化カルシウ
ムの分解による金属カルシウムの生成が少なく脱燐率が
低下する。また、ＣａＦ２１５％以下では流動性のある
スラグが生成しにくく、６０％以上では反応容器のラィ
ニングの消耗が激しく好ましくない。すなわち、脱燐剤
は第４図に示す範囲にあることが必要である。脱燐剤と
してのＣａＣ２およびＣａＦ２は、それぞれの純粋品の
他、各種の原料から調製され得る。例えば、ＣａＣ２糠
として工業用カーバイト、また、ＣａＦ２源として蟹石
を使用でき、それらの原料を混合して脱燐剤スラグを調
製する。しかしながら、不純物を含む原料を用いる場合
においては、得られる脱燐剤組成物中における酸化ケイ
素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マンガン等の酸化
物をできるだけ少なくすることが好ましく、その合計量
が１５％以下であることが必要である。これは酸化物が
多くなると金属カルシウムの酸化が多くなるためである
。また、脱燐剤の添加量は、マンガン合金鉄重量の１％
〜１０％、好ましくは１％〜５％である。添加量が１％
以下では脱燐率は低く効果が激減する。一方、１０％以
上では脱燐剤をメタルの頭熱のみで溶融することは困難
であり、脱燐剤を何らかの方法で加熱しなければならず
、コストが上昇するための不利である。また、脱燐剤の
添加は、マンガン合金鉄原料の落陽中へ添加する方法、
あるいは、反応容器の底に脱燐剤を装入して置きそれに
マンガン合金鉄原料の溶湯を入れる方法等によって行な
われ、また、脱燐に際して落陽中へ不活性ガスを吹き込
んでも良く、いずれの方法でも脱燐は可能である。

更に、雰囲気として、大気中でも脱燐は可能であるが、
炭化カルシウム及び生成した金属カルシウムが大気中の
酸素により酸化カルシウムとなるため雰囲気は非酸化性
にすることが好ましい。次に本発明の実施例を述べる。
実施例 １ 高周波譲導炉に低炭素フェロマンガン、すなわち、Ｍｎ
７５．５％、ＣＩ．０％、Ｓｉｌ．３％、ＰＯ．１５％
の品位のものを１０ｋ９菱入し溶融後、粒状の炭化カル
シウム（純度８２％）３００夕と粒状の蟹石（純度９７
．６％）３００夕を秤量混合し、雰囲気を〜雰囲気にし
たところへ添加した。

添加後１０分でスラグ除去し、出濠したところＭｎ７５
．３％、ＣＩ．６％、Ｓｉｌ．３５％、ＰＯ．０２２％
の低燐中炭素フェロマンガンが得られた。

実施例 ２ 取鍋に実施例１と同品位の低炭素フェロマンガン１２ト
ンを受け、スラグ除去後ポーラスプラグの取付けてある
取鍋に入れかえ、取鍋に蓋をしポーラスプラグよりＡｒ
ガスを吹込み、溶湯の燈拝しているところへ、粒状の炭
化カルシウム（純度８２％）３６０ｋ９と粒状の蟹石（
純度９７．６％）１８０ｋ９を秤量混合し添加した。

添加後２２分でスラグ除去し出錫したところＭｎ７５．
１％、ＣＩ．６％、Ｓｉｌ．４０％、Ｐ０・０４３％の
低燐中炭素フェロマンガンが得られた。実施例 ３ 取鍋に実施例１と同品位の低炭素フェロマンガン１２ト
ンを受け、スラグ除去後、他の取鍋の底に粒状の炭化カ
ルシウム（純度８２％）１８０ｋ９と粒状姿石（純度９
７．６％）３６０ｋ９を秤量混合し装入して置き、そこ
へ溶湯を入れ、２び分後スラグ除去し出傷したところ、
Ｎｈ７５．５％、ＣＩ．７８％、Ｓｉｌ．４５％、ＰＯ
．０６７％の低燐中炭素フェロマンガンが得られた。

以上の説明から理解されるように、本発明は、複雑な工
程を要せず、工業的規模で安価に低燐マンガン合金鉄を
製造することを可能にした点において産業上きわめて有
用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれマンガン合金鉄中の炭
素含有量およびケイ素含有量の脱燐率に与える影響の１
例を示すグラフであり、第３図は、マンガン合金鉄中の
ケイ素含有量と炭素含有量の合計量が脱燐率に与える影
響の１例を示すグラフであり、これらのグラフはいずれ
も本発明を導くのに際して見出された事実を図示するも
のである。 また、第４図は、本発明において用いる脱燐剤の組成の
適用範囲を示すグラフである。第１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｍｎ含有量６０％以上、Ｓｉ含有量（Ｘ％）とＣ含
   有量（Ｙ％）が０．２７Ｘ＋Ｙ≦４．２であるマンガン
   合金鉄を調製すること、該マンガン合金鉄をＡｒ雰囲気
   中で溶融しながら、ＣａＣ＿２３０％〜７０％とＣａＦ
   ＿２１５％〜６０％を含む脱燐剤を該マンガン合金鉄の
   １〜１０％添加して脱燐すること、および、冷却後脱燐
   マンガン合金鉄を取出すことを特徴とする低燐マンガン
   合金鉄の製造方法。