JPS6056051A - 中・低炭素フエロマンガンの製造方法 - 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】 本発明は、中・低炭素フェロマンガンの製造方法に関し
、特に本発明は、溶融高炭素フェロマンガンを原料とし
上吹・底吹転炉による中・低炭素フェロマンガンの製造
方法に関するものである。

従来、中・低炭素フェロマンガンは一般に下記（ａ）、
Φ）の工程を経て鯛遺されている。

（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％、　８１１４〜２３％、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１五灰と共に装入して溶解させること
により、前記シリコマンガン中の８１を酸化させて８ｉ
０２となし、すなわち脱珪反応を生起させることにより
Ｍｎ　７５〜８５％。

Ｓｉ　Ｏ，２〜２％、Ｃ０，５〜２邦を含有し、残部実
質的にＦｅよりなる中・低炭素フェロマンガンを製造す
る。

上記従来のシリコマンガンを脱珪して中・低炭素フェロ
マンガンを製造する方法によれば、（ａ）工程のシリコ
マンガンを製造する際の電気エネルギー　カ１　を当り
　３５００〜５０００ＫＷｈ　消費サレ、サラＫ（ｂ）
脱珪反応工程で製品１を当ｃ　ｓｏｏ〜１２００　ＫＷ
ｈが消費されるため、電気エネルギーコストが高くなリ
、この結果、特に電力式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られない程高くなっている。

ところで、上記電気エネルギー消費の大きいシリコマン
ガンを経由する中・低炭素フェ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５７−２７１
６６号によれば、転炉中の高炭素フェロマンガン溶湯を
酸素吹込み前に過熱して、例えば溶融点範囲よりも１０
０Ｃ以上高い温度に加熱する形式の炉ジャケットガスノ
ズルを使用して吹錬することによって高炭素フェロマン
ガンを脱炭する際、酸素吹込みにより１６５０〜１９Ｑ
ＯＣに昇温させ、酸化マンガン相を石灰及び珪素合金を
添加することによって十分に還元することを特徴とする
高炭素フェロマンガンを脱炭して中・低炭素フェロマン
ガンを製造する方法が提案されている。

しかしながらＭｎはＦｅ＋　Ｃｒに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
ト化およびスラグ化する量が多く、効率的脱炭が行なわ
れないという欠点があり、従来のシリコマンガンを経由
する中・低炭素フェ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いない。

本発明は、上記従来方法の有する諸欠点を除去もしくは
改善した中・低炭素フェ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って、前記目的を達成すること
ができる。すなわち本発明は、溶融高炭素フェロマンガ
ンを上吹き手段ならびに底吹き手段を具える反応容器中
に装入して、上吹き手段よりは酸素ガスを前記容器中に
吹込み、一方底吹き手段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、かつ溶湯温度
１６００〜１８３０　Ｃの温度範囲内で吹錬を行なうこ
とを特徴とする中・低炭素フェロマンガンの製造方法に
関する。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明によれば、溶融高炭素フェロマンガンを出発原料
として使用する。前記フェロマンガン溶湯は従来の高炭
素フェロマンガン製造用電気製錬炉あるいはシャフト炉
で還元製錬された溶湯を直接用いることができ、あるい
はとの溶湯を一旦保混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
を上吹き手段と底吹き手段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１００Ｃ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手段例え
ば反応容器上方よシ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
手段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種以上を吹込む。前記底吹き手段は反応容器の側部
であっ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、底吹き手段を用いて底吹きすることに
よシ溶湯を強制的に攪拌して、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
手段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、前記溶湯の攪拌によって溶湯組成が均
一化されると共に溶滓中の酸化マンガン、酸化鉄によっ
て溶融フェロマンガン中の炭素の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ォーミングおよびまたはスロ
ッ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
溶湯を攪拌することにより上吹き酸素量を増大しても前
記フォーミングおよびまたはスロッピングは生起せず、
従っ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、上吹き手段からの吹込み酸紫容量標準
状態換算１００容量部に対し、底吹き手段から吹込む攪
拌用ガスは３〜１０容量部に限定する。

この理由は攪拌用ガスが３容器部より少ないと攪拌力が
弱く、溶湯中のガス拡散が極めて悪くなるため、スラグ
のフォーミングが激しく、上吹き手段からの送酸素置を
減少せざるを得なくなって高効率脱炭が達成されず、一
方攪拌用ガスが１０容量部より多いと、溶湯からガスが
吠抜ける現象が生起して、溶湯を効率的に攪拌すること
が′できなくなるので、上述のように攪拌用ガスは上吹
き酸素容量１００容社部に対し３〜１０容量部に限定す
る必要がある。

なお、底吹き手段を容器の底部に複数個設けて１つの底
吹き手段からの攪拌用ガスの吹込み量を分割させること
によシ前記吹抜は現象を解消させて溶湯を効率的に攪拌
させることができるが、複数個の底吹き手段を設けるこ
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手段の設置数
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　ｔ：’より低いと椿融金属中の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　Ｃより高いと溶融金属中のＭｎの
揮散が多くなるので、吹錬時の溶湯温度は１６００〜１
８３０　ｔ：’の範囲内にする必要がある。

本発明によれば、上吹き手段および底吹き手段よシ酸素
、攪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、フェロマンガン、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ェロマン
ガン中のＳｔ含有量によって定められ、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Ｓ　ｉ　＋　Ｍｎが酸化されて滓化し、そ
の酸化熱により溶湯流度が上昇し始め、次いでＣの酸化
、すなわち脱炭反応が進行し、溶湯の昇温か続く。すな
わち前記造滓剤は、滓化したＳ　ｉ０２　＋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１６００〜１８３
０　ｔ；の範囲内に維持するため、冷却材１発熱材を装
入することができる。また温度が過剰に上昇したときに
は、上吹き手段からの酸素の吹き込みを中断することも
できる。塗材としては高、中。

低炭素フェロマンガンであって製品サイズ規格を下廻っ
たサイズ下品、フラックス等を用いるととができ、発熱
材としてはシリコマンガン、フェ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、必要によりフェロシリコンあ
るいはシリコ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、吹錬にあたって転炉は６個の二重壁状の炉底ノ
ズルを有し、保護流体として外側ジャケット内にプロパ
ンを使用し、内側ジャケットから酸素ガスを飲込んでい
る。かかる吹込み吹精によれば、実際操業にあたって一
個の底吹きジャケットを使用して吹精すると、ガスの吹
抜は現象が生ずるために吹錬の進行が遅くなるばがりで
なく、ガスによる反応効率も極めて悪い。゛従って複数
個の底吹きジャケットを使用せざるを得す、この際には
ジャケットの設ＯＩ＃費、保守費の面から経済的に不利
であるばかりでなく、底吹きジャケットの寿命は本発明
の底吹き手段にアルゴンガスなと不活性ガスのみを使用
する場合に比し、極めて短がい。

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。

第１表　使用原料の組成（％） 第１表の組成の溶融高炭素フェロマンガン３ｔを底部中
央にガス吹きノズルを有するマグネシャ系煉瓦を内張す
した内径１．１１１１φの反応容器にアルゴンガスを毎
分４０ＯＮｔを吹込みながら装入した。装入直後の溶融
高炭素フェロマンガンの温度は１ａｏｏ　ｃであった。

続いて上方ランスより毎分１０．５　Ｎｌ１１３ノ酸素
を１５分間吹込み、その後１ｏ分３０秒間は？、９Ｎｍ
３／分の酸素流量とした。この間、造滓剤としてドロマ
イト２０　ＫＦ、生石灰５０Ｋｐ、フェロマンガンスラ
グ４０即を装入した。

吹精開始１５分後に１８１００を記動した時点で塗材高
炭素フェロマンガン１５０　Ｋｆを装入した。続いてそ
の６分後に中炭素フェロマンガンｒサイズ下品を１５０
９装入して１８３０　ｃ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
させずにシリコマンガン３５０ＫＦを装入して１０分間
のガス攪拌を行った後、除滓しメタルを鋳造した。

得られた製品Ｆｉ３２２０　Ｋｐでその分析値は第２表
の通シであった。

第２表　製品の分析値（％） この実施例を行なうに先立ち、底吹き量を毎分１．２Ｎ
−にしたところ、溶湯からのガス軟接は現象を起すこと
が認められた。この実施例の結果を従来の電気炉法なら
びに底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った。

実施例２ 第１表の組成の溶融高炭素フェロマンガン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ャ系煉瓦を内張シした内径１．１
　ＩＮφの反応容器に窒素ガスを毎分４５０Ｌ吹込みな
がら、装入した。反応容器に装入した直後の溶融高炭素
フェロマンガンの温度は１２９０　Ｃであった。続いて
上方ランスより毎分１０．５　Ｎ−の流量で１４分間酸
素を吹込み、その後の酸素流量を毎分９Ｎ−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
６０　Ｋｇ。

フェロマンガンスラグ４０６を装入した。また吹錬中の
溶湯温度を測温し、塗材高炭素フェロマンガンを２００
　ＫＰ、低炭素フェロマンガンを１５ｏ　Ｋｐ　５回に
分割装入して溶湯温度を１ｓａｏ　ｃ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３００　Ｎｔに変更して生石灰２ｏｏＫｆとシリ
コマンガン３００Ｋｐを装入して１５分間のガス攪拌を
行った後除滓しメタルを鋳造した。

得られた製品は２９３５Ｋｐでその分析値は第３表の通
シであった。

生産コス）Ｋついて本検討した結果、実施例１と同様従
来法を１００とした場合本発明法は９２．５となった。

以上本発明によれば、中・低炭素フェロマンガンを最も
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】

図は本発明の精錬による溶湯温度（Ｃ）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. ／、　溶融高炭素フェロマンガンを上吹き手段ならびに
   底吹き手段を具える反応容器中に装入すると共に、上吹
   き手段によシ酸素ガスを前記容器中に吹込み、一方底吹
   き手しよりはアルゴンガス、炭酸ガス、窒素ガスσ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１６００〜１
   ８３０　Ｃの温度範囲内で吹錬を行なうことを特徴とす
   る中・低炭素フェロマンガンの製造方法。