JPS63290242A - 低炭素低シリコンフェロマンガンの製造方法およびその実施のための転炉およびランス - 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、高炉内で生成した高炭素フェロマンガンを吹
錬することによって低炭素低シリコンフェロマンガン（
精製フェロマンガン）　’Ｃ製＆　ｆる方法に関する。

〔従来の技術〕

転炉でシェル−ガス羽口を用いて高マンガン酸化物スラ
グをほとんど形成させずに低炭素フェロマンガン（精製
フェロマンガン）を酸素吹錬することが知られており、
この場合、酸素を吹き込む前にこのフェロアロイ溶湯を
溶融域よりも１００℃高温に加熱し、フェロアロイトン
当りの除去対象炭素１１％について約１５Ｎｒｒｒの酸
素をフェロアロイ中に吹き込む、溶融範囲以上での加熱
は、吹き込み期間の初めに存在するまたは付加的な酸素
関係金属もしくはその合金たとえば金属シリコン、フェ
ロシリコン、アルミニウムを加えてからそれらを酸素で
酸化することによって行なう。フェロアロイ溶湯の処理
温度は、固体冷却材料、たとえばりフランクス金属等、
スラグ含有金属等、精製鉱石、予備還元鉱石等の添加に
よって一定に維持される（ドイツ特許明細書２２０１３
８８　）。

これを更に発展させた方法では、冷却媒体を添加せずに
フェロアロイ溶融の温度を１６５０〜１９００℃以上に
まで昇温させ、高融点マンガン酸化物相を形成させる。

次に、一方では石灰を導入し他方ではシリコン、アルミ
ニウム、および／またはこれらの合金のような固体還元
剤を添加することによって、上記の相を還元する（ドイ
ツ公開公報２５３１０３４　）。

更に公知の方法では、約２０％までの固体合金金属をフ
ェロアロイ溶湯に添加し、酸素の供給の量および速度を
、脱炭反応がジャケット内のシェル−ガス羽口上のフォ
ーカルスポットで起きるように選択する（ドイツ特許明
細書２５４０２９０　）　、　　ドイツ公開公報２９０
１７０７は、金属溶湯のレベルより下で、吹錬される浴
中へ排出される周縁冷却流体の導入によって保護された
浸漬羽口で酸化ガス、水蒸気および／または不活性ガス
を吹き込むことによってフェロマンガンを製造する方法
を開示している。この方法では、中間的炭素量２〜３．
５％まで純酸素を羽口から吹き込み、吹錬される浴の温
度を１６５０〜１７５０℃に到達させる。１．６％の最
高炭素量まで純酸素および水蒸気を羽口から別々に吹き
込みそして同時に混合させ、不活性ガスは用いまたは用
いず、吹込ガス総量中の体積率は酸素が最高５０％、水
蒸気が最低３０％、不活性ガスが最低７０％であり、こ
れらの比率の調整はフェロマンガン浴の温度を１６７０
〜１７００℃に維持するように行なう。

ドイツ公開公ｆｌａ３００１９４１は、反応装置内で酸
化剤を用いて炭素量３〜８％、シリコン量７％までのフ
ェロマンガン溶湯の脱炭によって炭素１０．５〜２％の
フェロマンガンを製造する方法を開示する。この方法で
は、酸化剤たとえば酸素を、過剰雰囲気圧、望ましくは
１．５〜１５ｂａｒに維持された溶湯の下部域に導入す
る。二酸化炭素、空気、窒素、アルゴン、および／また
は水蒸気の形の温度調整ガスを酸化剤に添加することが
できる。

以上に説明した方法は全て、ジャケット内のシェル−ガ
ス羽口を用い、これを介して脱炭反応に必要な酸素を吹
き込む、これらの羽口は浴面の下方に配置されているた
め、焼損から保護するために炭化水素のような冷却媒体
を用いながら作動させる。これらの保護媒体は高価であ
り、冶金学的には重要でなく、したがって非常に大きな
コスト要因である。

このようなガスのために高価な気化装置、加熱装置およ
び付加的な制御ステーションが必要である。その上、炭
素含有冷却ガスは酸素消費量を増加させかつ再炭化効果
によって到達炭素量を制約する。

羽口横断面積は吹込速度に必要な酸素の量に応じて寸法
設定されるので、同様な量の不活性ガス（Ａｒ　、　Ｎ
ｚ　）を転炉の空炉もしくは転換期間中ずっと流してお
かなければならず、このことが更にコストを上昇させる
。

経験上、転炉底または浴面下からの酸素吹込みは局部的
な浴撹乱を生じるので、転炉底およびその隣接域の耐火
物を非常に早期に損耗させ、補修費および耐火物費の増
加原因となる。

最後に、米国特許明細書３３０５３５２は、酸素上吹き
によって炭素Ｊｉ１．５％以下のフェロマンガンを製造
する方法を開始する。この方法は、たとえば高炉で生成
した、最低炭素量３％、シリコンＭ５％以下のフェロマ
ンガンから出発する。この高炭素フェロマンガンを最低
１５５０℃の脱炭温度に加熱する０次に、溶湯温度を約
１７００℃にするのに十分な量で酸素を上吹きし、炭素
量を１．５％にまで低下させる。この吹錬操作を、溶湯
温度が１７５０℃に達するまで継続させ、この温度に達
した後に終了させ、炭素量１．５％以下のフェロマンガ
ンを得る。

最低１５５０℃の脱炭温度に達するために全必要酸素量
の２を吹き込むことができる。しかし、溶湯を誘導炉で
誘導加熱することによってこの温度にすることもできる
。

この方法は、鋼の製造で基本的に知られている比較的簡
単な設備で実施できるという利点がある。

しかし、この方法の大きな欠点は、製造過程の最終時点
で多量の高マンガン酸化物高融点スラグが存在するため
、金属とスラグの分離を十分に行なうために出湯および
鋳造の温度が高くなければならないことである。また、
このスラグではマンガンの損失がかなり大きく、結局、
金属／マンガン収率が比較的低い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、高炉で生成した高炭素フェロマンガンを転炉
内で純酸素で吹錬することによって、公知の底吹き法の
本質的な利点を利用しかつ大きな欠点を排除した、すな
わち低エネルギーで、極力損失を無くし、ライニングの
重大な損耗を解消した、低炭素低シリコン（精製）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。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、本発明によれば、高炉で生成した高炭素
量のフェロマンガンを転炉内で純酸素で吹錬することに
よって低炭素低シリコンフェロマンガンを製造する方法
において、酸化期間に酸素を上方から上吹きランスで高
炭素フェロマンガン溶湯上に吹きつけ、一方同時に不活
性ガスを羽口から該溶湯の浴面下に吹きつけ、そして酸
素上吹きの終了後に、引き続き行なう還元期間に固体還
元剤および塊状石灰を該溶湯に添加して、スラグ化した
マンガンを回収することを特徴とする低炭素低シリコン
フェロマンガンの製造方法によって達成される。

固体還元剤の添加完了後に、望ましくは冷却期間に、吹
込みガスを継続して吹き込みながら、溶湯は同種の材料
で鋳造温度にまで冷却される。

出湯温度は広い範囲で鋳造技術に適合させることができ
る。底部ガスの量は羽口の横断面積、個数および配置の
選択によって低減でき、ガス量の調整は製造過程の諸要
因によって個々の製造工程に必要な浴運動を維持する限
度になされる。

本発明においては、酸化期間において、上吹き酸素量は
高炭素フェロマンガン１トン当り１．５０〜４．０Ｎｒ
ｒｒ／分、望ましくは高炭素フェロマンガン１トン当り
２．５〜３．５Ｎｎｒ／分であり、撹拌ガスの量は高炭
素フェロマンガン１トン当す０．０２〜０．５０Ｎｎ？
／分、望ましくは高炭素フェロマンガン１トン当り０．
０２〜０．１５Ｎｒｄ／分である。還元冷却期間におい
ては、撹拌ガスの量を高炭素フェロマンガンｌトン当り
０．０５〜０．５０Ｎｎ？／分とすると操業上有利であ
る。

本発明において用いる撹拌ガスは、酸化期間には窒素、
アルゴン、二酸化炭素、または廃ガスであり、還元期間
にはアルゴンまたは窒素である。

還元期間に用いる固体還元剤は、望ましくは、シリコマ
ンガン、フェロシリコン、シリコン、アルミニウム、ま
たはこれらの合金であり、その量は高炭素フェロマンガ
ン１トン当りのシリコンまたはアルミニウムの量で５〜
１５ｋｇである。塊状石灰の量の範囲は高炭素フェロマ
ンガン１トン当り１０〜４０ｋｇであり、シリコン含有
量に依存する。

本発明のもう１つの特徴によれば、マンガン鉱石または
製造過程で分離されたフィルター・ダストを吹諌朋間中
および後に冷却のために添加し、そして引き続き行なう
還元期間を改変して新しいスラグと上記固体還元剤を添
加されたマンガン鉱との両方からマンガンが得られるよ
うにする。

還元に直接続く冷却期間においては、高炭素フェロマン
ガンｌトン当り４０〜３５０ｋｇの量の低炭素低シリコ
ンフェロマンガン（精製フェロマンガン）を添加するの
が望ましく、この量は高炭素フェロマンガン１トン当り
６０〜１８０ｋｇであると更に望ましい、しかし、この
精製フェロマンガンの一部または全部に代えて冷却媒体
としてマンガンまたは製造過程で分離されたフィルター
・ダストを用いることができる。

ドロマイトおよび／またはマグネサイトを付加的なスラ
グ形成材料として高炭素フェロマンガン１トン当り４０
ｋｇまでの量で用い、必要な冷却効・果だけでなく容器
耐火物ライニングを特別に保護するようにすることがで
きる。

本発明にしたがう低炭素フェロマンガンの製造方法の重
要な利点の１つは、浴面下に配置した羽口を用いて吹錬
過中および後に少量の撹拌ガスを吹き込むことによって
十分に強い浴運動を起こすことである。

その結果、酸化期間に脱炭反応が弱まったときに、十分
な浴−スラグ転倒が維持され、そして直後の還元期間に
高マンガン酸化物スラグを減少させることが可能であり
、そのため出湯の際に十分な流動性によって必要な金属
／スラグ分離が達成される。

用いる製造用容器は、従来の鋼製造用転炉の底部に本発
明にしたがって撹拌ガス吹き込み用の羽口を２〜２０個
、望ましくは６〜１０個配置した転炉でよい。

酸素を上吹きするために、先端に３〜１０゛個、望まし
くは４〜６個のノズル開口部を有する水冷式上吹きラン
スを用いる。

吹錬速度およびランス高さは脱炭過程に応じて調整し、
吹錬を行なう対象の高炭素フェロマンガンおよび製造す
る低炭素フェロマンガンの分析値に依存する。

浴面下に吹き込まれる撹拌ガスの種類および性質は個々
の製造の工程に関係する。

吹込羽口の配置および寸法は、比較的少量のガスで操業
することができ、それによって従来の多量のガスによる
シェル・ガス羽口の欠点を回避するようにする。望まし
くは、底部羽口は転炉底部の中心に転炉の回転軸に平行
に配列されるか、または転炉が傾倒されたときに溶湯お
よびスラグから自由になる転炉の部分に完全に配置され
る。このことによって、溶湯の効果的な循環運動が行な
われ、そのため金属とスラグが常に十分接触し、かつ転
炉の耐火物ライニングの損耗が増加しない。

本発明にしたがった転炉底部の羽口の配置によるもう１
つの利点は、転炉が傾倒したときに、羽口が露出するの
でこの製造段階では撹拌ガスの量を減少することができ
る。更に、噴霧による金属の気化を防止できる。転炉底
部羽口の内径は３〜１２鶴、望ましくは７〜９　ａｍで
ある。

発明によって得られる利点は詳しくは次のとおりである
。

（イ）　溶湯に撹拌ガスを吹き込むので、不活性ガスの
量を個々の期間の必要量に応じて決めることができ、不
活性ガスの消費量をかなり低減できる。

（ｏ）　　羽口を公知のシェル・ガス冷却式別とは変え
たこととスラグの処理とによって耐火物の損耗を特に底
部域でかなり低減できる。

＆９　複雑な調整と高価な気化装置を必要とする高価な
冷却ガスを使う必要がない。

に）単純な管状羽口を用いることによ、って、転炉底部
の構造をかなり簡単にすることができる。

け）酸化期間の直後が還元および冷却期間なので、出湯
温度を広い範囲で必要に応じて調整できる。

（へ）　　スラグ内での高い収率損失を解消できる。

以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１ 下記の組成、 ７、ｌＯ％Ｃ ０，８１％５ｉ ７９．３０％Ｍｎ Ｏ，１２０％Ｐ ０．０１４％Ｓ 残部Ｆｅ を有する高炭素フェロマンガン１２０７００ｋｇを温度
１３３５℃で容量１４０トンの転炉に導入した。

４個のノズル開口部を有する上吹きランスを用いて酸素
を速度３０ＯＮｎｒ／分で約２７分間溶湯上に吹きつけ
た。同時に、アルゴンを６個の底部羽口から速度６．３
Ｎｒｒｒ／分で溶湯中に導入した。

ランスからの酸素供給を酸素１８１５０　Ｎ　ｎ？　Ｏ
□で遮断し、そしてランスを転炉から引き抜いた。酸化
期間の後で、５８３８ｋｇのＳｉＭｎを転炉に上方から
２分間導入した。これより１分の遅れで２１４４ｋｇの
石灰を転炉中に導入した。この還元期間中にアルゴンを
１２．６Ｎｒｒｒで底部羽口から溶湯に吹き込んだ。

次に、転炉内の溶湯を同種の冷却媒体で出湯温度約１５
８０℃まで冷却した。冷却媒体としては６９０２ｋｇの
低炭素フェロマンガンを消費した。同時に、４０３２ｋ
ｇのドロマイト石灰をス、ラグ形成材料として添加した
。

下記の組成を有する低炭素フェロマンガン１１２０００
ｋｇを転炉から出湯した。

以下倉白 １．２２％Ｃ ０，６４％５ｔ ８２．２０％Ｍｎ Ｏ，１２０％Ｐ ０．０１０　　％Ｓ 残部Ｆｅ 下記の組成を有するスラグ約１０５００ｋｇが堆積した
。

１９．７％Ｍ　ｎ　２” ２３．６％Ｓｉｎｇ ３０．０％ＣａＯ １９，７％ＭｇＯ 残部Ｆｅｄ、八Ｉ！２ｏ、。

金属の収率は８３．９％で、マンガンは収率８８％であ
った。

実施例２ 下記の組成、 以下ｊ〒白 ７．１４％Ｃ ０，７３％５ｉ ７９．２　％Ｍｎ Ｏ，１２０％Ｐ ０．０１３　　％Ｓ 残部Ｆｅ を有する高炭素フェロマンガン１２７４００ｋｇを温度
１３４５℃で実施例１と同様の転炉に導入した。

４個のノズル開口部を有する上吹きランスを用いて酸素
を速度３０ＯＮｒｒｒ／分で約２６分間溶湯上に吹きつ
けた。同時に、アルゴンを６個の底部羽口から速度６．
３Ｎｎ？／分で溶湯中に導入した。

上吹きランスからの酸素供給を、９００ＯＮ　ｎ？　０
２を吹き込んだ後に停止し、そして上吹きランスを転炉
から引き抜いた。

次に、実施例１と同様に、マンガン酸化物をスラグから
減少させて溶湯中へ回収した。その目的で、Ａｚ７８８
ｋｇおよび石灰２２８０に、を転炉に上方から導入する
と共に、同時にアルゴンを１０．５／Ｎｍ’分で底部羽
口から浴中へ吹き込んだ。還元反応が起きた後で、転炉
中の溶湯を同じ性質の冷却媒体によって温度１６１１℃
にした。そのために低炭素冷却媒体１１８２０ｋｇが必
要であった。同時に、４２８４ｋｉｒのドロマイト石灰
をスラグ形成材料として添加した。

下記の組成を有する低炭素フェロマンガン１１７０００
ｋｇを転炉から出湯した。

０．８３％Ｃ ００１７％５ｉ ８２．７０％Ｍｎ Ｏ，１５０％Ｐ ０．０１０％Ｓ 残部Ｆｅ 下記の組成を有するスラグ約１１１００ｋｇが堆積した
。

１９．３％Ｍ　ｎ　”　” １２．４％５ｉＯｚ ３１．２％Ｃａ０ １１．２％Ａ１□０３ １８．３％ＭｇＯ 残部Ｆｅ 金属の収率は８３．６％で、マンガンは収率８７．４％
であった。

次に、本発明にしたがった転炉の例を添付図面を参照し
て説明する。

第１図の例において、底部羽口５は転炉底部２の中心に
回転の軸３と平行にかつ転炉１の中心面内に配置されて
いる。枢支軸を符号４で示す。

第２図の例において、底部羽口５は、転炉１が傾倒した
ときに溶湯およびスラグから自由になる転炉底２の部分
、すなわち転炉ｌの傾倒状態での転炉底部２の上部に配
置されている。底部羽口５を転炉内でこのように配置す
ることによって、底部羽口５は転炉１が傾倒した後に露
出される。そのため、製造のこの段階においては、撹拌
ガスの量は減少させることができる。スラグおよび金属
の噴霧現象は起らず、したがって金属の気化が起らない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にしたがう底部羽口を有する転炉の例
を模式的に示す平面図、および第２図は、本発明にした
がう底部羽口を有する転炉のもう１つの例を模式的に示
す平面図である。 １・・・転炉、　　　　　　２・・・転炉底部、３・・
・回転軸、　　　　　４・・・枢支軸、５・・・底部羽
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉で生成した高炭素量のフェロマンガンを転炉内
   で純酸素で吹錬することによって低炭素低シリコンフェ
   ロマンガンを製造する方法において、酸化期間に酸素を
   上方から上吹きランスで高炭素フェロマンガン溶湯上に
   吹きつけ、一方同時に不活性ガスを羽口から該溶湯の浴
   面下に吹きつけ、そして酸素上吹きの終了後に、引き続
   き行なう還元期間に固体還元剤および塊状石灰を該溶湯
   に添加してスラグ化したマンガンを回収することを特徴
   とする低炭素低シリコンフェロマンガンの製造方法。 ２、該固体還元剤の添加完了後に、撹拌ガスを継続して
   吹き込みながら、該溶湯を同種の材料で鋳造温度にまで
   冷却することを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、該高炭素フェロマンガンが、該高炭素フェロマンガ
   ンの１トン当り１．５〜４．０Ｎｍ＾３Ｏ＿２／分の吹
   きつけ速度で吹きつけられることを特徴とする請求項１
   または２記載の方法。 ４、該酸化期間において撹拌ガスの量が該高炭素フェロ
   マンガンの１トン当り０．０２〜０．５０Ｎｍ＾３／分
   であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか
   １項に記載の方法。 ５、該還元および冷却期間において撹拌ガスの量が該高
   炭素フェロマンガンの１トン当り０．０５〜０．５０Ｎ
   ｍ＾３／分であることを特徴とする請求項１から４まで
   のいずれか１項に記載の方法。 ６、該酸化期間には窒素、アルゴン、二酸化炭素、また
   は廃ガスが、該還元期間にはアルゴンまたは窒素が、撹
   拌ガスとして該溶湯中に吹き込まれることを特徴とする
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。 ７、該還元期間に、該高炭素フェロマンガンの１トン当
   り１０〜１５ｋｇのシリコンまたはアルミニウムがシリ
   コマンガン、フェロシリコン、シリコン、アルミニウム
   、またはこれらの合金の形で添加され、該高炭素フェロ
   マンガンのシリコン含有量に応じて該高炭素フェロマン
   ガンの１トン当り１０〜４０ｋｇの石灰が添加されるこ
   とを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記
   載の方法。 ８、該酸化期間中および後に、マンガン鉱石または該方
   法の過程で分離されたフィルター・ダストを冷却のため
   に添加することを特徴とする請求項１から７までのいず
   れか１項に記載の方法。 ９、該還元期間に、スラグ化したマンガンおよびマンガ
   ン鉱石を還元するために請求項７記載の還元剤を添加す
   ることを特徴とする請求項８記載の方法。 １０、該冷却期間に、該高炭素フェロマンガンの１トン
   当り４０〜３５０ｋｇの低炭素低シリコンフェロマンガ
   ンを添加することを特徴とする請求項１から９までのい
   ずれか１項に記載の方法。 １１、該マンガン鉱石または該方法の過程で分離された
   フィルター・ダストを部分的にもしくは全部、該冷却期
   間に添加された低炭素低シリコンフェロマンガンと置換
   することを特徴とする請求項１０記載の方法。 １２、該冷却期間に、該高炭素フェロマンガンの１トン
   当り４０ｋｇまでの量のドロマイトおよび／またはマグ
   ネサイトを付加的なスラグ形成材料として添加すること
   を特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記
   載の方法。 １３、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方
   法を実施するための水冷式酸素上吹きランスであって、
   該ランスの先端に３〜１０個のノズル開口部を有するこ
   とを特徴とする水冷式酸素上吹きランス。 １４、４〜６個のノズル開口部を有することを特徴とす
   る請求項１３記載の水冷式酸素上吹きランス。 １５、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方
   法を実施するための転炉であって、底部に２〜２０個の
   撹拌ガス吹込み用の底部羽口を有することを特徴とする
   転炉。 １６、底部に６〜１０個の撹拌ガス吹込み用の底部羽口
   を有することを特徴とする請求項１５記載の転炉。 １７、該底部羽口が転炉底部の中心に転炉の回転軸に平
   行に配置されていることを特徴とする請求項１５または
   １６記載の転炉。 １８、該底部羽口が、転炉が傾倒されたときに溶湯およ
   びスラグから自由になる転炉の部分に完全に配置されて
   いることを特徴とする請求項１５または１６記載の転炉
   。 １９、該底部羽口の内径が３〜１２ｍｍであることを特
   徴とする請求項１７または１８記載の転炉。 ２０、該底部羽口の内径が７〜９ｍｍであることを特徴
   とする請求項１９記載の転炉。