JPS613816A - 炭素不飽和高マンガン鉄合金の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電力に依存せずにマンガン鉱石から炭素不飽和
高マンガン鉄合金を安価にかつマンガン歩留シを高く製
造する方法に関するものである。

（従来の技術） 炭素不飽和高マンガン鉄合金は通常中炭素フェロマンガ
ン、低炭素フェロマンガンと呼称され、市販されている
が、一般に電気炉を用いて下記（、）　。

（ｂ）の工程を経て製造されている。

（、）　　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、Ｍｎ６
０〜７０％、５ｉ１４〜’２３％、Ｃ０，５〜２チ、残
部鉄ならびに不可避的不純物よシ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右灰と共に装入して溶解さぜるこ
とによシ、前記シリコマンガン中のＳｌｉ酸化させて５
ｉｏ２となし、すなわち脱珪反応を生起させることによ
＃）　Ｍｎ　７５〜８５チ、ＳＩｏ、２〜２チ、Ｃ００
５〜ｚ係金含有し、残部実質的にＦｅよシなる中・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、０）工程のシリコマ
ンガンを製造する際の電気エネルギーが１を当’）３５
００〜５０００ＩＧＶＨ消費され、さらに（ｂ）脱珪反
応工程で製品１を当シ８００〜１２００ｍが消費される
ため、電気エネルギーコストが高くな夛、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。さらに伽）の工程に
おいても電気炉を必要とするため設備ならびに作業人員
の面でも経費がかかっている。

一方、シリコマンガン法によらずに溶融高炭素フェロマ
ンガンに酸素を吹込んで中・低炭素フェロマンガン全製
造する方法が特公昭５５−４２３８号公報および特公昭
５７−２７１６６号公報によシ開示されておシ、前者の
方法によれば反応容器側壁に設けられたジャケット式ノ
ズルから酸素を吹込み、後者の方法によれば反応容器底
面に設けた二重管構造のノズルから酸素および天然ガス
を吹込んでいる。この他に米国特許第３，３０５，３５
２号明細書および中華人民共和国鋼鉄誌（Ｖｏｌ、１６
　ｓ　Ａ　５　Ｍａｙ１９８１）にはそれぞれ上吹ラン
スを用いて反応容器内に酸素を吹込む方法が、また特開
昭５４−９７５２１形公報には底吹き転炉を用いる製造
方法が開示されている。

ところでマン、ｆンは鉄あるいはクロムに比較して酸化
さね易く、また蒸気圧も相当高いため、酸紫吹精中にマ
ンガンはスラグとなるかあるいは蒸発して糸外へ逸出す
る量が多くなるので、従来方法によれば脱炭は行なわれ
てもＭｎの歩′蓄の点で経済的な精錬にはなシ得ず、こ
のため上吹き、側吹きあるいは底吹きの何れかによシ酸
素を吹込む中・低炭素フェロマンガンの製造方法は工業
的規模では行なわれていない。

（発明が′Ｍ、訳しようとする問題点）本発明の目的は
加熱熱源として安価な１次エネルギー（特に石炭、コー
クスなどの石炭系固体炭素質物質の燃焼エネルギー）を
利用し、更に高エネルギー効率でかつマンガンの歩留シ
ラ高く、シかも簡単に、即ち単一工程で、炭素不飽和高
マンガン鉄合金全製造することにある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の前記の目的は、ガスを上底吹きできる転炉型反
応容器を用いて、マンガン鉱石まだはその予備還元物の
うち少なくとも１種と固体炭素質物質と造滓剤を原料と
し、前記反応容器に、前記原料を装入し、酸素または酸
素を含有するガスを供給して、加熱、溶融、還元する高
マンガン鉄合金の溶融還元精錬方法において、炭素の飽
和した高マンガン鉄合金を生成させた後、同時に生成す
るスラグの一部を取り除いて再び酸素又は酸素を含有す
るガスを吹き込み、脱炭することヶ特徴とする炭素不飽
和高マンガン鉄合金の製造方法によって達成される。

（発明の作用） 本発明で用いる上底吹転炉型反応容器としては製鋼用転
炉が望ましい。その底部には１個または複数個のノズル
を配置する。ノズルの数は前記反応容器の容量及び吹き
込みガス量によって決定される。

ノズルは２重管とし、内管よシ酸素あるいは不活性ガス
、外管よシ冷却用ガスを吹込むことの出来る４；４造と
する。前記冷却用ガスとしてはプロパンが好適であるが
Ｎ２．　Ｃｏ２．　Ａｒなども使用できる。

次に原料について述べる。

マンガン鉱石としては、乾燥した生鉱、またはロータリ
ーキルン、流動還元炉、焼結機等の予備処理設備を用い
−〔事前処理全行なったマンガン鉱石の予備還元物また
は焼結鉱をそれぞれ単独または混合して使用することが
できる。

炭素質ｌｒｇ質としては、石炭、コークスなどの石炭系
の固体炭素質物質を使用し、造滓剤としては主として石
灰、石灰石、転炉スラグなどが使用され、すべて乾燥品
とする。

これらの６涼￥＋を前記上底吹転炉型反応容器に装入す
る際、予備処理を行なった原料を用いる場合は、予備処
理後例冷却することなく直接前記反応容器に装入するこ
とが、原料の顕熱を利用出来るため総エネルギーの節約
上有利である。例えばロータリーキルンでマンガン鉱石
の予備還元を行う場合はマンガン鉱石と炭素質物質を前
記キルンに装入し、約１０００℃程度で加熱還元を行う
ので、前記キルンと上底吹転炉型反応容器を直結させて
直接１０００℃程度の原料を装入することができる。

次に本発明の実施の態様を詳細に説明する。

上底吹転炉内には高マンガン鉄合金溶湯と溶滓を残して
おき、底吹ノズルの内管から酸素または酸素を含むガス
を、外管からプロ・母ン、Ｎ２．Ｃｏ２゜Ａｒの何れか
を吹き込んでおき、まず、炭素質物質を前記炉内に装入
し、上吹きランスよシ酸素または酸素を含むガスの吹き
込みを開始する。この場合、上吹き、底吹きの酸素の割
合は？７：３〜８０：２０とするのが好適である。

次にマンガン鉱石および／またはその予備還元物と炭素
質物質と造滓剤を前記炉内に装入する。

゛との場合、これらの各原料社混合原料として装入して
も良く、また別々に装入することもできる。

前記炉内の高マンガン合金溶湯の温度は１６００℃を越
え々いように上吹き用ランスパイゾの高さおよび吹き込
みガス憚を調節する。このようにして、一定の吹酸量お
よび原料の装入が終了した後、溶融原料中のマンガン酸
化物が過剰の炭素によシ還−元される。

この還元期においては、底吹きノズルの内管から吹込む
がスを、酸素または酸素を含むガスからプロノ４７、Ｎ
、Ａｒ＋ＣＯ２＋ＣＯなどの中から選ばれる何れか少な
くとも１種のガスに切シ換えるととが好適である。これ
は、マンガンが鉄、クロムなどに比較して酸化されやす
いためである。

一定時間吹酸を行った後、生成されたスラグの一部を反
応容器よシ除去し、残したスラグおよび炭素の飽和した
高マンガン合金溶湯に再び吹酸し脱炭する。

この工程における酸素吹精の初期には溶湯中のマンガン
が酸化され、溶湯温度は急速に上昇し、引続いて炭素の
酸化が始って溶ｌＳ温度は上昇を続けるが溶湯温度を１
６５０〜１８５０℃に制御して最終製品の炭素含有量を
制御する。すなわち最終製品中のＣを２チ以下にするに
は溶湯の最終到達温度を１７５０〜１７８０℃に、また
Ｃを１％以下にするには前記温度を１８２．０〜１８５
０℃に調整する。

溶湯温度が１６５０℃よシ低いと炭素の酸化よシマンガ
／の酸化が優先し、一方１８５０℃よシ高いとマンガン
の蒸発が活発になってマンガンの拶失が激しくなるので
、溶湯温度は１６５０〜１８５０℃の範囲内で精錬する
ことが好ましい。

なお溶湯温度を制御するには評、中あるいは低炭素フェ
ロマンがン等の冷材あるいけフラックスを装入すること
のほか、酸素吸込み長を調整することＫよって行なうこ
とができる。

このようにして溶湯中の炭素含有量を所定値に低下さ・
せると、生成されるスラグ中にはマンガンが耐′化され
て酸化マンガンとしてマンガン含有量で３０〜５０％含
有されている。

生成したメタルは製品として取り出され、スラグはその
まま次回の溶融還元用原料として用いられる。

（実施例） 、原料マンがン鉱石として予備還元マンガン鉱石を使用
した場合の例について述べる。

反応容器としては、５を小型転炉の底部の中心に底吹き
ｍ＝重管ノズルを増付けたものを使用した。

使用される予備還元マンがン鉱石は品位の異なる二名柄
の塊状マンガン鉱石を別系統既設のロータリーキルンに
て還元剤としてのコークスとともに１０００℃にて加熱
・還元したものである。この時マンガンの酸化度（４価
のマンガンに換算されたマンがンの全マンがンに占める
割合）は５％であった。この予備還元されたマンガン鉱
石を熱鉱として前記転炉に投入するため密閉容器にて運
搬貯蔵した。

前記上底吹転炉には予め、高炭素フェロマンがンを別の
溶融炉で溶融したものを、１トン注入しておき、その表
面に２０禦厚さに溶融したシリコ・マンガンスラグを覆
う様に準備しである。

この時底吹ノズルよシは３に？／ｉの圧力で内管よシは
酸素を、外管よシは、冷却用ガスとしてアルゴンを各々
２００ｊ／−で吹き込んでいる。

先ず乾燥したコークスを前記上底吹転炉内に３０ｋｇ投
入し、上吹ランスより　５１Ｑ？／ｍ”の圧力で５　Ｎ
’ｇ　ｌ　７ｍで酸素を吹き込ンタ。

着火確認後、予備還元されたマンガン鉱石を連１的に、
コークス及び石灰原石は間欠的に４０分の間にマンガン
鉱石４２０ｋｌ？、コークス２００ゆおよび石灰原石３
０ゆを投入した。この間、溶湯倍変は１６００℃を越え
ない様に、ランス高さ、吹酸侶を随時Ｗ゛・１整した。

Ｒ刺投入完了後、スラグ中のマンガンを回収するため、
コークスを１０ｋｇ投入し、ランス位置を上げ、吹酸条
件’ｆｒ：　４ｋＦ／ｃＷ１”　ｖ　４Ｍｍ”　７Ｍ　
　に変更し、１０分間吹酸を実施した。この時マンガン
の再酸化防止のため底吹きの酸素１ｉ−Ａｒに切替えた
。

そして上吹ランスよシの吹酸を停止し、ランスを巻き上
げ過剰の炭材を除去し、又、スラグを約手分取り出し再
び上吹ランスよシ吹酸を開始した。

同時に底吹きの内管よシのＡｒは溶湯温度保持のため再
び酸素に切替えた。その時着火は容易であシ脱炭反応は
開始された。上吹酸素の送酸速度は最初の１０分間は４
．ＯＮｍ”７ｍ、その徒の１５分４５秒間は３．ＯＮｍ
”　／ｍｔであシ、底吹きは引続き２００１／Ｍで行り
ておシ酸素使用量は上吹、底吹合計で９２Ｎｍ”であっ
た。送酸速度の変更は、溶湯温度をみながら行った。即
ちマンガンの酸化が炭素のそれよシも優先して進行する
１６５０１：に至るまでは４．０ＮＩＩＮ”／―で行り
た。そして１７７０℃で上吹き吹酸を停止し除滓後溶湯
を鋳造した。

得られた製品重量は１１３０に９であった。その時メタ
ルとスラグの分離は良好でスラグ中へのメタルの混入は
殆んどなかりた。又、第１工程で除、去遮れたスラグ中
のマンガンは８チでありｆｃ−０得られた炭素不飽和高
マンがン鉄合金の成分は、Ｍｎ　ニア６．７０％、　８
１　：　０．１０％、Ｃ：１．５１％であった。

なお、製品の炭素含有量は最終の到達温度を制御するこ
とによシ、調整することができる。例えば溶湯の最終到
達温度を１８３０Ｃまであければ得られる製品の炭素含
有量は、０．９５．％となる。

（発明の効果） この様に本発明によれば電力−を使用することなしに単
一の工程でいかなる炭素含有量範囲の高マンがン鉄合金
でも容易に効率よく製造することが可１である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスを上底吹きできる転炉型反応容器を用いて、マンガ
   ン鉱石またはその予備還元物のうち少なくとも１種と固
   体炭素質物質と造滓剤を原料とし、前記容器に前記原料
   を装入し、酸素または酸素を含有するガスを供給して、
   加熱、溶融、還元する高マンガン鉄合金の溶融還元精錬
   方法において、炭素の飽和した高マンガン鉄合金を生成
   させた後、同時に生成するスラグの一部を取り除いて再
   び酸素または酸素を含有するガスを吹き込み、脱炭する
   ことを特徴とする炭素不飽和高マンガン鉄合金の製造方
   法。