JPS63206446A - 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】 （産業上の利用分野） 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、溶融高炭素フェロマンガンを出発原料として上
・底吹き転炉精練によって中・低炭素フェロマンガンを
製造する方法について提案するものである。

〔従来の技術〕

従来、中・低炭素フェロマンガンは下記（ａ）、　（ｂ
）の工程を経て製造する方法が一般的である。

（ａｌ　　マンガン鉱石、けい石を主原料とし炭材を還
元剤として電気製錬炉中で還元製練を行いＭｎ：６０〜
７０Ｗｔ！（以下は単にｒ％Ｊで略記すル）　、Ｓｉ：
１４〜２３％、Ｃ：０．５〜２％、残部Ｆｅ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、を別の電気製錬炉中に
高品位マンガン鉱石２万灰ととも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Ｓｉを酸化させて
ＳｉＯ２とする脱けい反応を起させることにより、Ｍｎ
ニア５〜８５％、　　Ｓｉ：０．２　％１〜２％。

Ｃ：０．５〜２％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。

シリコマンガンを脱けいして中・低炭素フェロマンガン
を製造する上述した従来方法によれば、（ａｌ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を当り
３５００〜５０００ＫＷＦＩ消費サレルコト、（ｂ）脱
けい反応工程で製品１を当り８００〜１２００ＫＷＨが
消費されるため電気エネルギーコストが高く、その結果
、特に電力化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ものになってしまう。さらに（１
１）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。

これに対し、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
ンを製造する方法が特公昭５５−４２３８号あるいは特
公昭５７−２７１６６号などに開示されている。前者の
方法は反応容器側壁に設けられたジャケット式ノズルか
ら酸素を吹込む技術であり、後者の方法は反応容器底面
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
吹込む技術である。この他、米国特許第３，３０５，３
５２号および中華人民共和国鋼鉄誌ＶＯ１，１６，Ｎ１
５　Ｍａｙ　１９８１には、それぞれ上吹きランスを用
いて反応容器内に酸素を吹込む方法が、また特開昭５４
−９７５２１号公報には底吹き転炉を用いる製造方法が
それぞれ開示されている。

ところで、Ｍｎは、ＦｅあるいはＣｒに比較して酸化さ
れ易く、また蒸気圧も高いため、ｔｇＭｎは酸素吹精中
にスラグとなるかあるいは蒸発して多くが系外へ逸散す
る。従って、従来方法によれば脱炭は行われてもＭｎの
歩留りの点で経済的な精練にはなり得す、このため上吹
き、横吹きあるいは底吹きにより酸素を吹込む中・低炭
素フェロマンガンの製造技術はいまだ工業的規模で実施
される方法という領域には達していない。

また本出願人は先に、従来の酸素吹込みによる中・低炭
素フェロマンガンの製造方法の有する欠点を除去、改善
する方法として、特開昭６０−６７６０８号を提案した
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術のうち特に特開昭６０−６７６０８号公報
に開示の技術は、フェロマンガン溶湯中の炭素を効率よ
く除去することができ、さらにスラグ中のマンガン分も
メタル中に回収しやすいという特徴はあるものの、 メタル中のＭｎ含有量は元湯のＭｎ含有量と同程度の若
干高い程度であり、８０％以上のＭｎ含有量の中・低炭
素フェロマンガンを得ることができなかった。

本発明の目的はＭｎ含有量が元湯よりもはるかに高い中
・低炭素フェロマンガンを低コストで製造する有利６な
方法を提案するところにある。

（問題点を解決するための手段） 上掲の目的に対し本発明は次の事項を要旨構成とするフ
ェロマンガンの製造方法、すなわち、上・底吹きの可能
な精練容器中に高炭素フェロマンガン溶湯を装入し、そ
の溶湯に向けて上吹きランスより酸素ガスを噴射し、一
方底吹き羽口の内管からは酸素ガスをまた該羽目の外管
からは不活性ガスを吹込み、該溶湯中の炭素含有量を所
定値にまで低下させ、引続き上吹きランスよりの酸素ガ
ス噴射を停止すると同時に底吹き羽口からのガス吹込み
は継続しつつ前記容器内にシリコマンガン、フェロシリ
コン、金属シリコン、および金属アルミニウムのなかか
ら選ばれる何れか少なくとも一種とマンガン酸化物とを
装入して引続き精練を行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、 を提案する。

（作　用・） 溶融高炭素フェロマンガンを酸素吹精により中・低炭素
フェロマンガンとする精練においては、吹込み酸素によ
る脱炭効率を上げること、マンガンの酸化を極力防止す
ること、脱炭反応に伴って起るマンガンの蒸発損失を抑
制することおよび精練によりスラグ中へ移行したマンガ
ン分を効率よく回収することなどを実現することが重要
である。

熱力学的にマンガン、炭素、酸素が関与する下記の反応
式（１）にあっては、式（２）の平衡が成立することが
知られている。

ＭｎＯ＋　Ｃ＝　Ｍｎ　＋　ＣＯ−−−−−−−＝＝−
−−−−−（１）１ｏｇＫ＝−１２３５３／’ｌ’＋７
．９ｌ−−−−−−−−−−−＝　　（２）式（２）よ
り判るように低温領域においてはＣの酸化よりもＭｎの
酸化が優先し、高温領域においては逆にＭｎの酸化より
もＣの酸化が優先する。従って、脱炭の目的からすれば
反応を極力高温下で起させることが望ましいが、そのこ
とはマンガンの蒸発が活発になり、また反応容器のライ
ニング等の損耗が激しくなることを意味している。この
ため溶湯の温度を適正に制御することが操業上の重要な
因子となる。

本発明において使用する精練容器は、上吹きランスの他
、その底部あるいは底部に近い側壁部に１個あるいは複
数個のガス吹込手段；すなわち羽口を具えている。この
底吹き羽目は二重管もしくは三重管からなり、これら管
の環状通路を形造る外管からはアルゴン、窒素、炭酸ガ
スおよびプロパンのなかから選ばれる少なくとも１種の
冷却ガスを管先端の溶損を防止するために吹込み、内管
からは精練段階に応じて酸素ガスを、あるいはアルゴン
、窒素等の不活性ガスを精練工程中に切替えて吹込むこ
とができる。

本発明において、主原料として使用する溶融高炭素フェ
ロマンガンは、一般に電気製錬炉あるいはシャフト炉に
より製造され、その成分組成は、Ｓｉ：２％以下、Ｃ：
６〜７％、　Ｍｎニア５〜８５％を含有し、残部が実質
的にＦｅよりなる高炭素フェロマンガンを有利に使用す
ることができる。かかる溶湯は、製錬炉から抽出された
ものを直接あるいはこの溶湯を一旦保持炉に装入した後
、必要の都度反応容器に装入して精練する。反応容器に
装入される溶湯の温度は脱炭反応を考慮して高温である
程好ましいが、溶融温度以上であれば何ら問題はない。

前記溶湯を精練容器に装入するに際しては、容器の底部
あるいは底部に近い側壁部に設けられた底吹き羽口内管
よりは酸素を、該羽口外管よりは不活性ガスを吹込みな
から溶湯を装入する。その際の吹込み酸素量は、上吹き
ランスから８０〜９７ｖｏｌ。

％、底吹き羽口からは３〜２０ｖｏｌ　、％の比率とし
、底吹き羽口外管からの不活性ガスの吹込み量は前記内
管からの酸素容量とほぼ等量とする。

上述のようにして精練容器内に溶湯の装入を終了した後
上吹きランスより酸素吹精を開始する。

吹精開始と同時に生石灰、ドロマイトあるいはフェロマ
ンガンスラグ等を容器中に投入して早期にスラグを生成
させてマンガンの損失を防止す−ることが有利である。

酸素吹精の初期には溶湯中のＳｉおよびＭｎ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
て溶湯温度は上昇を続けるが溶湯温度を１６５０〜１８
５０℃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含有量を２％以下にするには溶
湯最終到達温度を１７５０〜１７８０℃に、またＣ含有
量を１％以下にするには前記温度を１８２０〜１８５０
℃に調整する。

溶湯温度が１６５０℃より低いと炭素の酸化よりマンガ
ンの酸化が優先し、一方１８５０℃より高いとマンガン
の蒸発が活発になってマンガンの損失が激しくなるので
、溶湯温度は１６５０〜１８５０℃の範囲内で精練する
ことが好ましい。なお溶湯温度を制御するには高、中あ
るいは低炭素フェロマンガン等の塗材あるいはフラック
スを装入することのほか、酸素吹込み量を調整すること
によって行うことができる。

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Ｍｎが酸化されて酸化マ
ンガンとしてＭｎ含有量で３０〜５０％含有されたもの
になる。このスラグ中のＭｎ分を回収するには、上吹き
ランスからの酸素吹込みを停止し、底吹き手段からの吹
込みを継続しつつ、シリコマンガン、フェロシリコン、
金属シリコンおよびアルミニウムのなかから選ばれる何
れか１種または２種以上とマンガン酸化物とを、必要に
応じて加えるフラックスと共に精練容器中に装入し、１
０〜２０分間不活性ガス又は炭酸ガスと酸素の混合ガス
を底吹きして溶湯ならびにスラグを攪拌し、マンガン酸
化物およびスラグ中の酸化マンガンを還元させ、還元さ
れたＭｎを溶湯中に回収して精練を終了する。

このように、スラグ中のＭｎ分を回収することで例えば
元湯が７５％であれば、製品中のマンガン分が８０％以
上の中・低炭素フェロマンガンを製造することができる
。

本発明で使用するマンガン酸化物としては、マンガン鉱
石を８００〜９００℃で予備焼結したマンガン原料、電
気炉や転炉より発生するマンガンスラグ又はダスト等の
マンガン酸化物を使う。

（実施例） 例１ 下記第１表に示す成分組成を有する各原料を用い、マグ
ネシャ系れんがを内張すした内径１，１００＋ｎｍφの
精練容器で、溶融高炭素フェロマンガンを本発明に従っ
て酸素吹精するに当り、容器内にその底部中央に設けた
底吹き羽口の内管から酸素及びＣＯ，をそれぞれ５０Ｑ
　Ｉ−／ｍｔｎ−、外管から炭酸ガス８００１　／ｍｉ
ｎ、を吹込みながら前記溶湯２．８ｔを装入した。この
時の溶湯温度は１２８０℃であったが、上吹きランスよ
り酸素を噴射すると容易に着火し、脱炭反応が開始され
た。なお上吹きの酸素の送酸速度は１５　Ｎｍ’／ｗｉ
ｎの速度で２０分間行った。

その間、塗材として高炭素フェロマンガン２８０ｋｇ、
生石灰６０ｋｇを徐々に添加し、溶湯温度を１７００℃
に保持しつつ精練を行った。

ついで、上吹きを停止した後、底吹き羽口の内管から酸
素を３００　ｉｔ　／ｍｉｎ、、炭酸ガスを９００１１
　／ｍｉｎ、、外管の炭酸ガスを９００１２　／ｍｉｎ
、を継続して吹込み、マンガン・ダスト１，６５０　ｋ
ｇ、金属シリコン４７０ｋｇ及び生石灰を１２２０ｋｇ
を徐々に投入し、２０分間攪拌を行って除滓後溶湯を鋳
造した。得られた製品重量は３７８０ｋｇであり、スラ
グは２５６０ｋｇでスラグ中のＭｎ分は６．０％であっ
た。

例２ 前記第１表に示す成分組成を有する各原料を用いて、マ
グネシャ系れんがを内張すした内径１１００ｍｍφの精
練容器中で、溶融高炭素フェロマンガンを本発明に従っ
て酸素吹精するに当り、容器内にその底部中央に設けた
底吹き羽口の内管から酸素５００１　／ｍｉｎ、、炭酸
ガスを８００１７ｍ１ｎ、、外管からＲ酸ガス８００１
７ｗ１ｎ、を吹込みながら前記溶湯２．８ｔを装入した
。その時の溶湯温度は１２８０℃であったが、上吹きラ
ンスより酸素を吹込むと容易に着火し、脱炭反応が開始
された。なお上吹きの酸素の送酸速度は１５　Ｎｍ３／
ｌ１ｉｎの速度で２０分間行った。

その間生石灰６０ｋｇを徐々に添加し、溶湯温度を１７
００℃に保持しつつ精練を行った。

上吹き停止後、底吹き羽口の内管から酸素を３００ｆ／
ｍｉｎ、　、炭酸ガスを８００１　／ｗｉｎ、、外管か
ら炭酸ガスを９００１１　／ｗｉｎ、を継続して吹込み
、高炭素フェロマンガンスラグ１０００ｋｇ、生石灰を
１３０ｋｇ及びＡＩベインット１８０ｋｇを徐々に投入
し１５分間攪拌を行い除滓した。その後、さらに高炭素
フェロマンガンスラグ１５００ｋｇ、生石灰２５０ｋｇ
及びＡ１インゴフ）　１８０ｋｇを徐々に投入し２０分
間撹拌を行い除滓後溶湯を鋳造した。得られた製品重量
は３３７０ｋｇであり、スラグは合計３２５０ｋｇであ
り、スラグ中のマンガン含有量は５．３％であった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、Ｍｎ含有量元湯よ
り数％以上；即ち８０％以上高めた中・低炭素フェロマ
ンガンを容易に得ることができ、しかも出発原料の高炭
素フェロマンガンより種々の規格に対応した中・低炭素
フェロマンガンを高価となる電気炉によることなく製造
することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上・底吹きの可能な精練容器中に高炭素フェロマン
   ガン溶湯を装入し、その溶湯に向けて上吹きランスより
   酸素ガスを噴射し、一方底吹き羽口の内管からは酸素ガ
   スをまた該羽口の外管からは不活性ガスを吹込み、溶湯
   中の炭素含有量を所定値にまで低下させ、引続き上吹き
   ランスよりの酸素ガス噴射を停止すると同時に底吹き羽
   口からのガス吹込みは継続しつつ前記容器内にシリコマ
   ンガン、フェロシリコン、金属シリコン、および金属ア
   ルミニウムのなかから選ばれる何れか少なくとも１種と
   マンガン酸化物とを装入して引続き精練を行うことを特
   徴とする中・低炭素フェロマンガンの製造方法。 ２、上吹きおよび底吹きするに当り、供給酸素ガスのう
   ち、上吹きランスより供給する酸素ガスの量８０〜９７
   ｖｏ１．％とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の製造方法。