JPH01142011A - 転炉による溶鋼中Ｍｎ上昇精錬方法 - 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〉 この発明は、転炉による酸素吹錬によって吹止［Ｍｎｌ
量の高い鋼を得る精錬方法に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 近年、厚板鋼材等の品質安定化要求の高まりと共に高Ｍ
ｎ１ｌの需要が増大しているが、溶鋼［Ｍｎｌ量の調整
には、従来、「まず、高炉装入物中にＭｎ含有物質を配
合して溶銑中の［Ｍｎｌ量を０．５重量％前後にまで高
めると共に、この溶銑を転炉にて酸素吹錬するが、この
酸素吹錬により溶銑中のＭｎが酸化されてスラグ中へ移
行し、吹止時［Ｍｎｌ量が０．１〜０．２％程度にまで
目減りするので、これを補償するため、転炉出鋼時に更
にフェロマンガン等の合金鉄を添加して目的製品に見合
う［Ｍｎｌ量とする」と言う方法が採用されていた。

しかしながら、上記従来法には、「転炉精錬の際のＭｎ
損失が大きく、そのため折角高い［Ｍｎｌ量の溶銑を原
料としているにも係わらず出鋼の際にも高価な鉄−マン
ガン合金の添加が必要であるなど、製品コストがどうし
ても高くなってしまう」との問題が指摘されていた。

このようなことから、事前に製品レベルまで脱燐処理し
た溶銑を用いることによって使用するスラグ量を少なく
し、これに加えて溶鉄中にＭｎ鉱石等のＭｎ含有物質を
投入して酸素吹錬を行うごとで吹止［Ｍｎｌ量を上昇さ
せる転炉精錬方法が提案された（特開昭５５−５０４１
４号）。即ち、この方法は、転炉（酸素製鋼炉）での脱
燐を不必要とすることで造滓剤を極く少量しか添加しな
い所謂“スラグミニマム吹錬”を可能とし、これによっ
てスラグへのＭｎロスを極力抑えると共に、転炉中に添
加したＭｎ含有物質中のＭｎが溶鉄中［Ｃ］により還元
され溶鉄中に溶解する現象をも利用して吹止［Ｍｎ］量
を向上させようとしたもので、この方法を適用すること
により高価な鉄−マンガン合金の大幅な節約が達成でき
るとされている。

ところが、後述する実施例の結果からも明らかなように
、上記方法には、Ｍｎ鉱石（Ｍｎ含有物質）の装入量を
増やして吹止［Ｍｎ］量を更に上昇させようとすると（
特に、Ｍｎ鉱石装入量が溶鉄トン当り１０に＋ｒ以上に
なると）　Ｍｎ歩留の低下を招くばかりか、スロッピン
グによる操業トラブルを引き起こし易くなると言う問題
点が認められたのである。

この”Ｍｎ歩留の低下”は、Ｍｎ鉱石（Ｍｎ含有物質）
の添加量が多くなるとＭｎ鉱石自身の溶融が遅くなって
溶鉄中［Ｃ］によるＭｎＯの還元が速やかに進行しなく
なることに起因するものと考えられ、また、“スロッピ
ング等のトラブルが引き起こされ易くなる原因”は、上
述のように溶鉄中の［Ｃ］によるＭｎ鉱石還元が速やか
に進行しないためＭｎＯ含有量の高いスラグが生成し、
スラグのフォーミングが著しくなることにあると推測さ
れる。

従って、高Ｍｎａをコスト安く安定して溶製するために
は、上記問題を解決できる転炉吹錬法の確立が是非とも
必要であった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、転炉吹止［Ｍｎ
］量の低下抑制に対する“スラグミニマム吹錬”の利点
を十分に認識した上で、操業トラブルやコスト上の不満
を招くことなく吹止［Ｍｎ］量を更に大幅に向上させ得
る転炉精錬法を見出すべ（、まず、前記特開昭５５−５
０４１４号として提案された方法に見られる問題の発生
原因について様々な角度から検討を加え、次のような確
認と結論を得た。

即ち、上記特開昭５５−５０４１４号として提案された
方法においては、転炉に装入する含Ｍｎ物質として一般
に塊状のＭｎ鉱石が用いられる。なぜなら、粉状のもの
を装入すると、転炉吹錬による発生ガス（Ｃｏ、Ｃｏ□
等）により大部分が飛散ロスしてしまうからである。

また、Ｍｎ鉱石は、Ｍｎ酸化物を主成分とすると共に脈
石として主にＳｉＯ□、　Ａｌ１２０　ｓ　’　”／ｃ
金含有ているが、その融点は１７００℃以上と高い。し
かし、Ｍｎ鉱石を還元するためにはスラグ中に溶解する
ことが必要であるので、生石灰、ドロマイト、蛍石等の
造滓剤を添加してＭｎ鉱石の溶解を促進する方法が一般
に行われている。そして、このような造滓剤も飛散ロス
防止の意味から一般に塊状のものが使用される。

ところが、造滓剤が塊状であると溶解が遅く、特に吹錬
初期の低温域（１５００℃以下）では造滓剤そのものの
滓化が不十分であり、そのためＭｎ鉱石の溶解も十分に
進行しない。従って、特に多量のＭｎ鉱石を添加した場
合には、Ｍｎ鉱石の滓化が遅れてしまって、吹錬末期に
至っても未還元のＭｎ酸化物がスラグ中に多量に残った
状態になり（場合によっては未溶解のＭｎ鉱石が残った
状態になる）、Ｍｎの歩留が低下する。

一方、Ｍｎ酸化物含有量の高いスラグは非常にフォーミ
ングし易い性質を持っている。従って、上述の現象によ
りフォーミングし易い高ＭｎＯスラグが生成されると、
スロッピング等のトラブルを引き起こす原因となる（な
お、フォーミングを鎮静するのにコークス粉等の粉状炭
材を吹付は添加する手段が効果的であることは知られて
いるが、これは炭材によりＭｎＯが還元されてその濃度
が低下することに加え、炭材が混在することにより生成
ガスがスラグより抜は易い状態となるためであると考え
られる）。

そこで、本発明者等は、これらの問題発生原因を踏まえ
た上でその対策を種々検討した結果、「“スラグミニマ
ム吹錬”を実施しながらＭｎ含有物質を転炉に投入して
吹止［Ｍｎ］量の向上を図る際、Ｍｎ含有物質として“
粉状のＭｎ鉱石、粉状の炭材及び粉状の造滓剤を混合し
ペレット状やブリゲット状等に団塊化したもの”を使用
すると、■　Ｍｎ鉱石と造滓剤との反応が速やかに起こ
って滓化が促進される。

■　配合した炭材によりＭｎ鉱石が速やかに還元される
。

■　溶融スラグ中に粉状炭材が分散した状態が速やかに
実現され、スラグフォーミングの鎮静化が効果的に推進
される。

等の作用により、多量のＭｎ鉱石装入時も格別なトラブ
ルを引き起こすことなく、良好な歩留の下で吹止［Ｍｎ
］量の飛躍的向上が確保される」との知見を得るに至っ
たのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 ［転炉製鋼に当り、予備処理によって脱燐した溶銑を使
用すると共に、Ｍｎ鉱石粉、炭材粉及び造滓剤粉を混合
・成形した小団塊精錬剤を投入して酸素吹錬することに
より、多量のＭｎ鉱石装入時もＭｎ歩留が高く、しかも
スロッピング等のトラブル発生もなしに、高い吹止［Ｍ
ｎ］量を安定して達成し得るようにした点」に特徴を有
するものである。

本発明は、転炉内へ溶銑及び含Ｍｎ物質を装入して酸素
吹錬を行い、吹止［Ｍｎ］量の高い鋼を製造するのに際
し、上記溶銑として予備処理によって脱燐した低燐溶銑
を用い、かつ上記含Ｍｎ物質として“粉状Ｍｎ鉱石、コ
ークスや石炭等の粉状炭材及び生石灰や石灰石等の粉状
造滓剤とを混合しペレット状・ブリケット状等に小団塊
化したもの”を使用することを骨子とするものであるが
、小団塊化精錬剤の配合は次の条件を目安として行われ
る。

即ち、炭材量はＭｎ鉱石中のＭｎ酸化物及び鉄酸化物を
還元するのに必要な化学量論量程度が望ましいが、熱源
として必要な分を更に増量して配合してもよい。

また、造滓剤配合量は、小団塊（ブリケット等）中のＣ
ａＯ含有量と５ｉｎ２含有量との比が０．５〜２．０と
なるように配合することが望ましい。これは、後述の実
施例で示すように、吹錬初期（１５００℃以下の低温期
）でのＭｎ鉱石の滓化を促進するためであり、この範囲
外ではＭｎ鉱石の滓化・還元が遅れ、その結果Ｍｎ歩留
りが悪化する恐れが強まる。

なお、団塊化の際は適当な結合剤（例えばベントナイト
等）を添加することが有効である。

団塊化精錬剤の転炉への装入時期としては、Ｍｎ鉱石の
還元時間を確保する意味から吹錬中期より前の時期が適
切である。

また、予備処理による溶銑脱燐は、転炉吹錬時の脱燐量
を考慮し、吹錬後製品レベルまで［Ｐ］量が低下するよ
うなレベルまで脱燐処理すれば良い。そして、この脱燐
処理はトーピード、取鍋或いは転炉等の何れで実施して
も問題はない。

続いて、本発明を実施例により更に具体的に説明する。

〈実施例〉 ２トン試験転炉を準備し、これによってＭｎ鉱石添加転
炉吹錬実験を実施した。

試験は、炭材内装Ｍｎ鉱石ペレット（粉状Ｍｎ鉱石。

粉状コークス及び粉状石灰石を所定量配合・混合し、ペ
レット状に小団塊化したもの）を装入した場合と、塊状
のＭｎ鉱石を使用した場合とについて行い、両者のＭｎ
歩留並びにスロッピングの状況を比較した。

なお、実験はＭｎ鉱石の添加量を種々に変え、多数の回
数で実施したが、以下、代表的な例についてのみ説明す
る。

まず、第１表に、使用した脱燐溶銑、　Ｍｎ鉱石及びコ
ークスの組成を示す。

第１表 （注）数値は「重量割合（％）」を示す。

また、第２表は、転炉に装入した各原料及び燃料の使用
量を示したものである。

第２表中、「ケース１」は炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットを
使用した場合、「ケース２」は塊状Ｍｎ鉱石を使用した
場合である。

第２表 更に、炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットの成分配合割合を第３
表に示す。

なお、炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットの成分配合は、ペレッ
ト中のＣａＯ含有量とＳｉＯ□含有量の比が約１．０と
なるように石灰石配合量を決定して行った。

また、ベントナイトは、ペレット造粒の際の結合剤とし
て使用した。そして、第３表における各配合原料の粒度
は、すべて１００メツシユ以下であった。

第３表 炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットは、ディスク型ペレタイザー
にて造粒したペレットを２００’Ｃで２時間乾燥して製
造したが、実験にはこのうちの粒径が１０〜２５ｍのも
のを選んで使用した。

ところで、前記ケースｌ及び２とも、Ｍｎ鉱石。

コークス及び各造滓剤の全使用量は同一とした。

コークスの配合量は、添加したＭｎ鉱石中のＭｎ及びＦ
ｅ酸化物をすべて還元するのに必要な量の２０％増とし
た。また、造滓剤の配合はスラグの塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ□）が約３になるように設定した。

さて、実験吹錬は、前記脱燐溶銑を転炉内に注銑後、吹
錬開始直前に第２表に示す装入物を全量投入して実施し
た。なお、吹錬開始時の溶湯温度は１３００℃であった
。

吹錬中、上吹ランスからの送酸量は５．０Ｎｎｆ／分で
一定とし、また底吹羽口からはアルゴンガスを１．０Ｎ
ｒｒｒ１分の流量で吹込んだ。そして、途中でメタル及
びスラグのサンプリングを実施して分析に供した。

このときの吹錬中におけるメタル中［Ｍｎ］濃度及び［
Ｃ］濃度の推移を第１図及び第２図に示した。ここで、
第１図は炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットを使用した場合の結
果であり、第２図は塊状Ｍｎ鉱石及び塊状コークスを添
加し元場合の結果である。

なお、両者の場合とも吹止［Ｃ］は０．１２％であり、
溶鋼温度は１６５０℃であった。

この第１図と第２図とを比較することで、炭材内装ペレ
ットの使用によりＭｎ鉱石の溶融還元反応が促進され、
その結果、吹止［Ｍｎ］が向上しているのが分かる。な
お、Ｍｎ投入量に対するメタルヘ−のＭｎ歩留は、塊状
Ｍｎ鉱石使用の場合には約６０％であったのに対して炭
材内装Ｍｎ鉱石ペレット使用の場合は約７２％に向上し
た。

また、第３図は吹錬中のスラグ層厚を計測した結果を示
しているが、この第３図からも、塊状Ｍｎ鉱石を使用し
た場合には激しいスロッピングが起こったのに対し、炭
材内装ペレットを使用した場合はスロッピングを殆んど
生じることなく吹錬を終了し得たことが確認できる。

更に、第４図はこれら一連の実験結果を″Ｍｎ鉱石添加
量とＭｎ歩留”との関係でまとめたものであるが、この
第４図から、炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットを使用すればＭ
ｎ鉱石を多量添加した場合でも迅速に溶融還元反応を進
行させ北ことができ、従って比較的高いＭｎ歩留を達成
できることが明らかである。

一方、第５図は、種々造滓剤（石灰石、生石灰。

ドロマイト等）の配合を変えたペレットを作成し、炭材
内装Ｍｎ鉱石ペレット中の適正な造滓剤配合割合を検討
した結果を示しているが、この第５図に示される結果か
らは、ペレットに配合する造滓剤のＣａｂ／Ｓｉｎｇ比
を０．５〜２．０に調整することが高いＭｎ歩留を確保
する上で好ましいと判断することができる。勿論、この
場合の各テストとも、塊状の造滓剤も含めた全造滓剤配
合量は一定とした。

この第５図に現れた結果は、Ｍｎ歩留は特に吹錬初期の
低温域でのＭｎ鉱石の滓化の良否に依存しており、Ｃａ
Ｏ／５ｉＯｚが０．５−２．０の範囲を外れるとＭｎ鉱
石の滓化・還元が遅れ、その結果Ｍｎ歩留が悪化するた
めであると推測される。

〈発明の効果〉 以上に説明した如く、この発明によれば、転炉吹錬にお
いて操業トラブルを引き起こすことなく投入Ｍｎ源から
高いＭｎ歩留で溶鉄中へＭｎ分を移行させることができ
、吹止［Ｍｎ］　濃度を安定して大幅に向上することが
可能となって高Ｍｎ鋼精錬コストの顕著な低減が実現さ
れるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炭材内装Ｍｎ鉱石ペレットを投入した場合の
、吹錬中のメタル中［Ｍｎ］及び［Ｃ］？ｍ度の推移を
示したグラフである。 第２図は、塊状Ｍｎ鉱石及び塊状コークスを投入した場
合の、吹錬中のメタル中［Ｍｎ］及び［Ｃ］濃度の推移
を示したグラフである。 第３図は、吹錬中におけるスラグ層厚の計測結果を示し
たグラフである。 第４図は、実施例での結果を“Ｍｎ鉱石添加量とＭｎ歩
留”との関係でまとめたグラフである。 第５図は、ペレットに配合する造滓剤のＣａＯ／ＳｉＯ
２比とＭｎ歩留との関係を示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　転炉製鋼に当り、予備処理によって脱燐した溶銑を使
   用すると共に、Ｍｎ鉱石粉、炭材粉及び造滓剤粉を混合
   ・成形した小団塊精錬剤を投入して酸素吹錬することを
   特徴とする溶鋼中Ｍｎ上昇精錬方法。