JPS586921A - 高炭素フエロマンガンの脱燐方法 - Google Patents

高炭素フエロマンガンの脱燐方法

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JPS586921A
JPS586921A JP56105346A JP10534681A JPS586921A JP S586921 A JPS586921 A JP S586921A JP 56105346 A JP56105346 A JP 56105346A JP 10534681 A JP10534681 A JP 10534681A JP S586921 A JPS586921 A JP S586921A
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JP
Japan
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flux
carbon ferromanganese
high carbon
dephosphorization
cac2
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JP56105346A
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Toru Matsuo
亨 松尾
Tateo Aoki
青木 健郎
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02Extraction of non-metals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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】 この発明は、高炭素フェロマンガンの脱燐方法に関する
ものである。
一般に、 Mnは鋼の機械的性質向上に不可欠の合金元
素として知られておシ、普通、高級鋼にはMn成ρが1
%(以下「%」は重量%を示す)以上添加されている。
また、最近、これらの鋼よシもはるかに高いMn含有量
の高マンガン非磁性鋼(Mn含有量が約18チ)が開発
され、ステンレス鋼に比べて安価な非磁性材料として注
目されている。
そして、このような鋼へのMn成分の添加方法としては
、溶鉄中へ合金鉄を添加する方法が一般に採用されてお
シ、このMn調整用合金鉄として、価格が最も安価であ
るということから高炭素フェロマンガンが広く採用され
ている。
この高炭素フェロマンガンは、通常、Mn鉱石を電気炉
等でカーボン還元して製造するが、このとき原料中のP
の酸化物も還元されて金属中に入ってしまうので、通常
の原料を使用して製造した高炭素フェロマンガンはP含
有量が0.15〜0,20チという高い値を示すもので
あった。したがって、とのP含有量の高い高炭素フェロ
マンガンをMn源として使用する場合、この合金鉄よシ
鋼中へPが入シ込み、鋼製品自身のP含有量も高くなる
という結果をともなうものであった。
一方、鋼中のPは鋼の機械的性質を低下させる有害不純
物として知られており、このため、鋼質向上という見地
からはP含有量をできるだけ低くすることが重要であっ
て、少なくともP含有量を0.04%に抑えることが必
要である。そこで、Mn調整用の合金鉄に原因する鋼中
のPの上昇が問題になるような場合は、そのMn調整用
として電解79/ガンを使用しているのが現状であった
。しかし、この電解マンガンはPをほとんど含んでいな
いけれども非常に高価であシ、これを使用して製造する
鋼自身のコストをも上昇させるという問題点があったの
で、これに代るものとして、高炭素フェロマンガンを脱
燐してP分の少ないフェロマンガンを得ようとの試みも
いくつかなされていた。
従来、高炭素フェロマンガンの脱燐法の比較的有効なも
のとしては、粉状の高炭素フェロマンガンにCaまたは
Mgを約900℃の温度下で作用させるという方法が知
られている程度であったが、この方法にはつぎのような
欠点があった。すなわち、(a)脱燐しようとする高炭
素フェロマンガンを粒径0.06朋程度まで細かくする
必要があり、粉砕費が高くつくとともに、後処理に多大
の費用と時間とを有する。
(b)処理対象のフェロマンガン全量を均一に脱燐する
ためには、高価なMgやCaを5多量に必要とする。
(C)脱燐効率があまシ良好ではなく、処理後のP含有
量が0.1%程度までのものしか得られない。
したがって、上記の脱燐法は、単に実験室的規模で試験
されているにすぎず、工業的規模で実施できるようなも
のではなかった。
そこで、同一出願人は、先に、高炭素フェロマンガンの
価格の安さに着目して、よシ効率的にこノ高炭素フェロ
マンガンの脱燐を行ない、安価で高品質のMn源とする
ために、高炭素フェロマンガンを粒状または粉状として
、これにPを補足するためのMgおよびCaの1種以上
を含み、残りがMgCl2およびC!act2の1種以
上からなるフラックスを、   :、、よ1その融点以
上で、かつ高炭素フェロマンガンの融点以下の温度下で
不活性ガス雰囲気中にて作用させることからなる高炭素
フェロマンガンの脱燐法を提案し、さらには、Cr+M
n等の酸化されやすい合金成分を含む合金を粒状または
粉状として、これにPを補足する金属Caを含み、残り
がNaCLからなるフラックスを、その融点以上で、か
つ該合金の融点以下の温度下で、不活性ガス雰囲気中に
て作用させて脱燐する方法をも提案した。これらの先行
発明はつぎに示すような知見にもとづいてなされたもの
であった。すなわち、CaはCと反応してCaC2を生
成しやすいので、たとえば炭素含有量が高く、しかも1
000℃といった高温の溶鉄に、CaとCaF2等から
なるフラックスを添加してもCaC2の生成が優先して
進行するだけで、脱燐は進行せず、したがって、たとえ
ばCa−CaF2系等のようなCaを含むフラックスを
使用して高温の溶鉄を脱燐する場合は低炭素の溶鉄の脱
燐の場合に限られていたが、その雰囲気温度が約100
0℃という低温であれば、固体粒状の炭素飽和状態の高
炭素フェロマンガンであっても、Caと、CaCl2あ
るいはMgC42もしくはNaC4とからなるフラック
スで脱燐が進行し、この場合、脱燐とともに脱炭も同時
に進行するという状況であること、すなわち、低温で固
体状態の高炭素フェロマンガンの場合には、炭素飽和で
ちってもCaを含む脱燐フラックスで脱燐が進行すると
いう事実を見出したことにもとづいたものであった。
しかしながら、このような脱燐方法では、効率の良い良
好な脱燐を行なうことができるが、フラックスのCaや
Mg等が高価であシ、また、安全上取扱いに注意を要す
るという問題が依然として内在していた。
本発明者等は、上述のような観点から、Pを補足する役
割を担ったCaやMgに代わる安価で取扱いの容易な添
加成分からなるフラックスを見出すべく、まず、CaO
脱燐機構について基本的な考察を加えて検討を行なった
結果、低温で固体状態の高炭素フェロマンガンの場合、
炭素飽和であっても、Caを含む脱燐フラックスで脱燐
が進行するということは、Caが高温はどCと反応して
CaC2を作シやすく、一方Pとは低温はどCa3P2
を生成しやすいという熱力学的原理にもとづくものであ
るとともに、固体の高炭素フェロマンガンは、その中の
Pが均一に分布しておらず、Pの低いマトリックスにP
の高い偏析部が均一に分布した状態となっておシ、かつ
割れが多く、この偏析部を横切っている場合が多いとい
う特有の組織を有しておシ、この割れを通して脱燐フラ
ックスが粒の中へ入シ、活量が高い状態で存在するPを
優先的に除去しやすくしているものであることとの結論
を得るに至ったのである。
そこで、本発明者等は、このように低温ではCaがCよ
シもPと結びつきやすいのであれば、CaO代シに安価
で取扱いの容易なCaC2を用いても、このCaC2が
分解して生成するCaがPと結びついて脱燐が進行する
のではないかとの認識に立って、さらに研究を重ねた結
果、Ca0.2を含み、CaC42あるいはMgCl2
もしくはNaCtの1種からなるフラックスを、該フラ
ックスの融点以上で、かつ高炭素フェロマンガンの融点
以下の比較的低温で使用すれば、高炭素フェロマンガン
の脱燐が有効に進行することを知見したのである。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、高炭素フェロマンガンを粒状または粉状とし、
不活性ガス雰囲気中にて、これにCaC22、MgC2
2、およびNaC1の1種とCaC2とからなるフラッ
クスを、該フラックスの融点以上で、かつ高炭素フェロ
マンガンの融点以下の温度下で作用させることによって
、効率良く脱燐を行なうことに特徴を有するものである
さらに、この発明の脱燐方法をよp詳細に説明する。
この発明において対象とする高炭素フェロマンガンは、
たとえばCが6〜7チで、Mnが60〜−80%の通常
の市販品であるが、成分はこれに限ることなく、この成
分組成範囲外のものや、81等を含有するものでも良く
、要するに高炭素フェロマンガンであればいずれも対象
となるものである。
この高炭素フエロマ、ンガンを、脱燐処理前に粒状ちる
いは粉状にする必要があるが、塊状の高炭素フェロマン
ガンを破砕もしくは粉砕する通常の方法、鋳塊を市販成
品にサイジングする過程で生ずるフルイ下を用いる方法
、あるいはアトマイズ法等にて粒や粉を作る方法等、い
ずれも採用することができる。そして、その粒径は、目
的とする脱燐レベルによって調整される。すなわち、粒
径が小さいほど脱燐は良好であるが、効果的な脱燐を行
なうためには、粒径は5B以下、好ましくは2順以下が
良い。しかしながら、これよシ粗くても、程度は低いが
脱燐は進行する。
使用するフラックスは、CaC22、MgCl2 、 
あるいはNaC1の1種と、CaC2とからなるもので
あるが、このうちCaC2は脱燐有効成分であるCaを
提供する物質であシ、CaCl2 、 MgCl2 、
 NaCtは、CaC2とともに融体を作ると同時に、
脱燐生成物のCa3P2の溶媒の役目を果すものである
。そして、フラックス中に存在するCaC2の割合は、
全7ラツクスの3〜50%であることが好ましい。これ
は、フラックス中に存在するCaC2が全フラックスの
3チ以下であると効果的な脱燐が進行し難く、一方、フ
ラックス中のCaC2が全7ラツクスの50%以上では
、フラックスの融点が高くなシすぎ、脱燐の向上が望め
なくなるからである。しかし、CaC2とともに用いる
もののうち、NaCtを使用する場合のみ、CaC2量
をたとえば20%以上という本うに高い割合にすること
が、高い脱燐を所望する場合には重要である。
フラックス原料のうち、CaC42、MgC6z + 
あるいはNaC2は無水のものを使用することは当然で
あるが、これらの物質は潮解性大のため、吸湿しないよ
うに注意することが必要である。これは水分が存在する
とCaC2と反応し、アセチレンを生成して有効成分が
減少することとなシ、脱燐力が低下するためである。フ
ラックス原料のCaC2は、通常、脱硫剤として一般に
使用するもので良いが、さらに純度の高い薬品縁のもの
でも良いことはもちろんのことである。そして、フラッ
クスの使用量は、対象とする高炭素フェロマンガンが該
フラックスに接触作用できるのに必要な量ということで
決定される。具体的には、高炭素フェロマンガンのトン
当シ、少なくとも100kg以上が好ましいが、とれよ
りも少ない量であっても、処理中に攪拌し、該フラック
スと高炭素フェロマンガンの接触のチャンスを増してや
れば良好な脱燐が期待できる。
そして、種々の検討結果から、200〜300kg/ 
jonが最も良好であるとの結論が得られた。
高炭素フェロマンガンとフラックスとの接触処理温度は
、これらの7ラツクスの融点以上で、かつ高炭素フェロ
マンガンの融点以下であることが必要である。具体的に
は、フラックスの組成によっても異々るが、おおむね8
00〜1200℃の範囲である。そして好ましくは10
00℃程度が脱燐良好である。
処理に使用する反応容器としては、通常の酸化物系耐火
物(たとえばMgO質)でも使用できるが、この発明で
使用するフラックスは耐火物を浸食しやすいため、この
点が問題になる場合は、Fe、Mo。
W等の金属および合金で融点が処理温度以上の金属容器
が良い。また、CaC2を使用するこの発明の方法では
、黒鉛質の反応容器を使用することも可能である。
処理雰囲気は、CaC2を使用する還元脱燐であるから
、非酸化性にすることが必要でろp、Ar等の反応性ガ
ス中で行なうことが重要である。丑だ、処理時間は長い
ほど高い脱燐率が得られて好ましいが、おおむね4時間
以下で十分である。
脱燐処理後の高炭素フェロマンガンとフラックスの分離
は、水によってフラックスのみを溶かし出すという方法
で良いが、希塩酸で洗浄するとよ)速いフラックスの溶
出が可能である。しかしながら、これは、分離方法の一
例であって、高炭素フェロマンガンとフラックスとが分
離できるモノであれば、どのような方法を採用しても良
いことはもちろんである。
つぎに、この発明を実施例により説明する。
まず、第1表に示したような成分組成の高炭素フェロマ
ンガンを破砕し、フルイ別けして得られた粒径0.3〜
1朋、および粒径1〜2化のもの:°°°yを・高周波
炉(発熱体は黒鉛を使用)を   、4゜用い、l気圧
のAr雰囲気中で、第2表に示したフラックス組成のも
のを所定量使用するという条件の下で、フラックスとの
接触処理を行なった。
第   1   表 接触処理後の試料は水中に浸漬し、フラックスを溶出さ
せた後希塩酸で洗浄してから成分を分析して、高炭素フ
ェロマンガン中のP含有量を測定した。その結果も併せ
て第2表に示した。
第   2   表 第2表に示した結果からも、本発明方法によって、高炭
素フェロマンガンが効率良く脱燐されることが明らかで
ある。
上述のように、この発明によれば、比較的簡単な処理操
作によって、高い効率で高炭素フェロマンガンの脱燐を
行々うこ2ができ、P分を増加させることなく鋼の性質
向上を行なえるMn調整用合金鉄を安価に得ることがで
きるなど、工業上有用な効果がもたらされるの工ある。
出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  高炭素フェロマンガンを粒状または粉状とし
    、不活性ガス雰囲気中にて、これに、CaC4+MgC
    l2 、およびNaCtの1種とCaC2とからなるフ
    ラックスを、該スラックスの融点以上で、かつ高炭素フ
    ェロマンガンの融点以下の温度下で作用させることを特
    徴とする高炭素フェロマンガンの脱燐方法。
JP56105346A 1981-07-06 1981-07-06 高炭素フエロマンガンの脱燐方法 Granted JPS586921A (ja)

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JPS629663B2 JPS629663B2 (ja) 1987-03-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113718087A (zh) * 2021-08-16 2021-11-30 日照钢铁控股集团有限公司 一种在高废钢比条件下转炉脱磷的生产工艺

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