JPS6067608A - 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】 本発明は、中・低炭素フェロマンガンの製テｆ方法に関
し、特に本発明は、溶融高炭素フェロマンガンを原料と
し上吹・底吹転炉による中・低炭素フェロマンガンの製
造方法に関するものである。

従来、中・低炭素フェロマンガンは一般に下記（ａ）、
Φ）の工程を経て製造されている。

（ａ）　マンガン鉱石、珪石を主原料として電気％４針
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％、　ＣＯ８５〜２％。

残部鉄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。

Φ）前記シリコマンガンを別個の電気製針炉中に高品位
マンガン鉱石９右灰と共に装入しで（ｒｒ　Ｆｌ’ｌ’
させることにより、前記シリコマンノメン中の８１を酸
化させてＳ　ｉＯ２となし、すなわちＨＩａ月１ｉ応を
生起させることによＩ）　Ｍｎ　７５〜８５％、５ｉＯ
０２〜２％、Ｃ０，５〜２％を含有し、残部実質的にＦ
ｅ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、（ａ）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を当シ３５
００〜５０００Ｋｗｈ消費サレ、サラニ（ｂ）脱珪反応
工程で製品１を当り８００〜１２００　ＫＷｈ　力消費
されるブヒめ、電気エネルギーコストが高くなり、この
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程高くなっている。さらにΦ）
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つている。

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１ｙ繁を吹込んで中・低炭素フェロマンガンを
製造する方法が特公昭５５−４２３８号および特公昭５
７−２７１６６号によシ開示されており、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Ｕ、Ｓ特許３．３０５．３５２およ
び中華人民共ｆｆＩ国ぐ；（鉄誌ＶＯ１，１６，Ａ　５
　Ｍａｙ１９８１にはそれそ第１上吠ランスを用いて反
応容器内に酸素を吹込む方γ人が、また特開昭５４９７
５２１号には底部き転炉を用いる製造方法が開示されて
いる。

ところでマンガンは鉄あるいけクロムに比重◇して酸化
され易く、また蒸気圧も相当品いため、酪紫吹精中にマ
ンガンはスラグとなるがよ）るいｉｌ　萎発して系外へ
逸出する爪が多くなるので、征ユ１−カ法によれば脱炭
は行なわれてもｋｉｎの歩留の点で経済的な精錬にはな
シ得ず、このため上吹き、側吹きあるいは底部きの何れ
かに上り酸素を吹込１−ｒ中・低炭素フェロマンガンの
１とり迫方法娃Ｉ：Ａ’−的Ｊ１Ｊ模では行なわれてい
ない。

本発明は、従来の酸素吹込みによる中・６．’＋＋　４
ｚ！：ｌ！’フェロマンガンの製造方法の有する欠点を
除ノ（。

改善した方法を提供することを目的とし、特’　ｆｆ”
ｌ’　請求の範囲記載の方法を提供することによシ前記
目的を達成することができる。

次に本発明の詳細な説明する。

Ｍ　１ｇｌ高炭素フェロマンガンを酸素吠精によシ中・
低炭素フェロマンガンとなす精錬においては、吹込捷れ
た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、脱炭反応に伴って生起するマンガン
の蒸発損失を抑制することおよび精錬によりスラグ中へ
移行したマンガン分を効率よく回収することなどが達成
される必要がある。

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）ｔｏ９Ｋ　−−１２８５３／Ｔ＋７，９１・・
・・・（２）式（２）より判るように低温領域において
はＣの酸化よシもｆ’ｖｉｎの酸化が優先し、高湿領域
においては逆にＭｎの自・ｋ化よりもＣの酸化が促先す
る。従って脱炭の１］的からずれば反応を極力高温下で
生起させることか望才しいが、一方マンガンの萎発が活
発になり、また反応容器のライニング等のｆ（ｌ　Ｉｌ
ｉグパ問題になってくる。このため溶湯の湿度をＩ＋！
：西ＬＧ（二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反応容器はそのＩｊ’ｊ’；　
ｔｒｌｌＸあるいは底部に近い側壁部に１個あるいにｉ
’　ｔｉｊｊ　ン、：ｌ（個のガス吹込み手段を有し、
この手段は三重管もしくは三重管からなり、これら管の
外管からｄ、アルゴン、窒紫、炭酸ガス、プロパンのな
かから選ば］する少なくとも１種のガスを管の先端の溶
ｔｔｌ　？？防止するだめの冷却ガスとして吹込み、内
管がらｒｊ＋Ｑ　；（Ｃガスを、あるいはアルゴン、窒
素等の不活ｔ／１．ガスを精錬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ｈｌ”！　＋
！’ｂ炭素フェロマンガンは一般に電気製錬炉あるいＩ
ｔ、Ｊシャフト炉により製造され、その成分組成Ｓｉ　
２％以下、Ｃ６〜７％、　Ｍｎ　７５〜８５％を含イｊ
し残置・実質的にＦｅよりなる高炭素フェロマンガン５
−ｆ１利に使用することができ、かかる溶湯１７１．　
ｊＪｙ！！　ｎ４１＋炉から抽出されたものを直接ある
いはこの溶湯を−ＪＪ保持炉に装入した後、必要の都度
反応容器に装入して精錬する。反応容器に装入される溶
湯の温度は脱炭Ｆｉ応を考広して高温である程好ましい
が、′Ｒ：；融温度以上であれば何ら問題はない。

前記溶湯を反ｒｉｂ：容器に装入するに際ｌ−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
手段の内管よりは酸素を、外管よりは不活性ガスを吹込
みなから溶湯を装入する。その際の底吹き手段の内管か
らの吹込み酸素量は上吹き手段と底吹き手段とより吹込
まれる全酸詣容鍛の３〜２０％であり、底吹き手段の外
管からの不活性ガスの吹込み世は前記内管からの酸素容
量とす丘ぼ同量とすることが有利である。

上述のようにして反応容器内に溶湯の注入を終了した後
、上吹き手段よシ酸素吹精を開始する。

その際の酸１容量は全使用酸素容ｂ１の８０〜９７％で
ある。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は有利であ
る。酸素吹精の初期には溶湯中のシリコンおよびマンガ
ンが酸化され、Ｉ’ｉ”ｊ　ｙＬ５　温度は急速に上昇
し、引続いて炭素の酸化が〆ｉって溶湯温度は上昇を続
けるが溶湯温度ｆ３：１６５０〜１８５０　ｔｌ；に制
御して最終製品の炭素含有１ｉ１を制ｔ１１１する。す
なわち最終製品中のＣを２％以下にするには溶湯最終到
達温度を１７５０〜１７８０　Ｃに、′またＣを１％以
下にするには前記温度を１８２０〜１８５０ＣＫ調整す
る。

溶湯温度が１６５０　ｔｌ’より低いと炭素のｎ１化よ
りマンガンの酸化が優先し、一方１８５００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　Ｃの範囲内
で精錬することが好ましい。なお溶湯ｆＡ１燵を制御す
るには高、中あるいは低炭素フェロマンガン等の冷材あ
るいはフラックスを装入するとＪ−のほか、酸素吸込み
量を調整することに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酸化されて酸
化マンガンとしてマンガン０有［・１テ３０〜５０％含
有されている。このスラグ中のマンガン分を回収するに
は上吹き手段からの酸素吹込みを停止し、底吹き手段の
内管よシの酸素吹込みを不活性ガス飲込みに切替え、シ
リコマンカン。

フェロシリコン、金１ｆｆＥシリコン、アルミニウムの
なかから歳ばれる何れか１種贅たは２種以上を必要によ
りフラックスと共に容器中に装入し、１０〜１５分間不
活性ガスを底吹きして溶湯ならびにスラグを撹拌して、
スラグ中の酸化マンガンを還元して還元されたマンガン
を溶湯中に回収して精錬を終了する。

以上に述べた本発明方法の特徴を従来の方法と比軸し７
なから以下に説明する。

１）溶ＦＡＲ高炭素フェロマンガン中の炭素を酸化して
脱炭するには、上吹き手段より吹込まれる酸素を常に新
魚１゛な溶湯と接触する機会を多くしてやる必要があり
、本発明によれば、従来の上吹きのみにより酸素吹精す
る場合に比し下吹き手段よりの不活性ガスならびに酸繋
ガス吹込みによりｉ＋’；湯のｊ〃拌が有効に行なわれ
るだけでなく、底吹き酸素ガスによる溶湯中の炭素の酸
化が促進され、かつ炭素の酸化により生成さノするＣ　
ＯあるいはＣ０２により溶湯の攪拌がさらに増加する。

溶湯の精錬が進行してスラグが生成してスラグ層が溶湯
表面上に形成されるとスラグ層を局部的に排除して上吹
き手段より吹込１れるＱｉ索を溶湯面に到達させる必要
がある。このｌ（め、従来の単独上吹き手段によシ酸繋
を以込むｊ′！；　ｆ７にはスラグ層を排除するため酸
素圧力を−１，り１させることが必要であるが、このよ
うにすると容器中でスピッティング、フォーミンク等の
現象が生起して順調な操業ができなくなるため、必然的
に操業時間が延長されるばかりでなく使用される酸素効
率が低かった。一方本光明によれば、底吹き手段よりガ
スを吹込むため溶湯Ｗ−：　１ｆｉｉのスラグ層を局部
的に排除することができることにより、上吹き酸素圧を
低くすること、」なわちンフトブローすることができる
ためｔ’ｒｒ　：！；　４：Ｊｔ率もよく、操業時間が
頗縮され、操卆の安７ｉ、１度も上昇する。

２）単独上吹き吹精によると酸化されたマンガンは速か
にスラグ中に移行する。−力木発明によれば、底吹き手
段の内管より吹込１れた酸素により酸化された酸化マン
ガンは溶湯中を浮上して表面に至る間に溶湯中の炭素と
接触反応して１１Ｔ化マンガンは還元されてマンガンと
なって溶湯中に溶合する。かくして酸素効率は上昇する
だけでなく、底吹き吹精により従来方法に比し酸素吹゛
（“Ｉ′１終了期のスラグ中のマンガン分の含有）１【
も低いので、スラグ中の酸化マンガンを還元するのに用
いられる還元剤すなわちシリコマンガン、フェロシリコ
ン、金４シリコンあるいはアルミニウムなどの使用量を
低下させることができ、１だマンガンの歩留を４〜５％
向上させることができる。

３）従来の上吹き単独吹精方法によれば、反応容器中の
溶融高炭素フェロマンガンの温度が低いと酸素吹η″１
の際の着火が困輔であるばかシでなく、たとえ着火して
も初期には低湿によるマンガンの酸化損失が大きい。こ
のため溶融高炭素フェロマンガンの温度を反応容器に装
入する前に別の昇温炉で所定の湿度まで上昇さぜる必要
がある。−力木発明方法によれば、底吹き吹１１″！に
よシ着大の如何は問題なく解消されるため、溶湯の初期
湿度の如何の影響は少ないのでＭ　７７Ｊ炉により溶湯
温度を」二昇させる必要度は軽減されて、例えば電気製
錬炉よりの溶湯を１ｖ（接反応容益中に装入することが
できる。

以上本発明によれば、従来方法に比し積触に使用される
酸素原嘔位は２０％程度低減し、前述のようにマンガン
歩留は４〜５％上昇する。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例１ 下記第１表に示す成分組成を有する＋！ａ原料を用いて
、マグネシャ系レンガを内張すした内径１・１００鴎ｆ
の反応容器中で溶融高炭素フェロマンガンを本発明によ
シ酸素吹精するに当って、容器！Ｊちｊ７１（中央に設
けた底吹き手段の内管から酸素４５０　ｔ／ｍｉｎ　。

外管からアルゴン４５０７／ｍｉｎを吹込みながら前：
：己溶湯３ｔを容器中に装入した。その時の溶湯温度は
１２８０　Ｃであったが、上吹き手段より酸素を吹込む
と容易に着火し、脱炭反応が開始された。上吹き酸素の
送酸速度は最初の１０分間は９．６　Ｎｒｎ３／ｒｒｌ
ｉｎ。

その後の１５分４５秒間は７．２Ｎｍ３／ｍｉｎで１１
）、酸素使用風は上吹、底吹台用で２２１Ｎｍ３であっ
た。

その間、生石灰１２０　Ｋｙ　、　ドロマイト３０に？
、マンガンスラグ４５Ｋｆをフラツクスとして装入した
。送酸速度の変更は溶湯′１Ｍ度を見ながら行った。す
なわちマンガンの酸化が炭素のそれより優先して進行す
る１６５０　Ｃに至るまでは９．６Ｎｍ３／ｒｒ１ｉｎ
で酸素吹’ＩＩＪ　Ｌ／た。これまでの時間１打着人後
１０分間であった。１６５０　Ｃになった後７．２　Ｎ
ｍ”／ｍｉｎに送酸量を減じて１７７０　Ｃになるまで
送酸した。これまでの時間は〃」人後２５分４５秒であ
った。この時点で」二吠きを停止し、底吹き手段の内管
の酸素を同量の窒訊に切換え、シリコマンガン２５０　
Ｋｐ　、中炭素フェロマンガンのサイズ下品１５０に９
．生石灰４０に２を投入し、１０分間撹拌精錬を行い、
除滓後溶湯を鋳箔した。（ＪられたｉＶＵ品重量は３０
３０　Ｋｙであり、メタルとス、ラグの分離は良好でス
ラグ中へのメタル混入はほとんどなかった。

製品の成分組成を第２表に示す。

第２表　製品品位　（％） ′）、、：地側２ 実施例１と同様の反応容器に溶融高炭素フェロマンガン
３ｏｏｏ１（９を、底吹き手段の内管よシ酸素を４５０
ｔ／ｍｉｎ　、外管よりアルゴンを４５０１／ｍｉｎの
速度で吹き込みながら装入した。高炭素フェロマンガン
の温度ｕ　１２５０　Ｃであシ、上吹きランスよシ酸詣
を吹き込むと容易に着火した。送酸速度は９．６Ｎｍ３
／ｒｎｉｎで溶湯湿度が１６５００に達するまで１１分
同行い、その後７．２　Ｎｍ３／ｍｉｎで１８３０　ｉ
ｌｌ：’に達すルｔで２０分１５秒吹精を行った。使用
酸素量は２６５　Ｎｍ３であつグこ。その１ムＪ、フラ
ックスとして生石灰１２０に９　、ドロマイト３０　Ｋ
ｙ、マンガンスラグ４５に２を装入した。

」二吹き酸素を停止後、底吹きの酸素を同量の窒素に切
替え、シリコマンガン３２５　ＫＦ　、低炭素フェロマ
ンガンサイズ下品１５０　ＫＦ　、生石灰５０に２を投
入し、１０分間底吹き撹拌を行い除滓後、製品を鋳造し
た。得られた製品は２９４０Ｋｐであり、メタルとスラ
グの分子ｉｌ：は良好であった。

尚、製品の成分組成を第３表に示す。

第３表　じ） 比較例 中炭素フェロマンガンを上吹き単独の酸素吹マｌ″Ｉに
よｊ）製造した。上・底吹き法の効果を見極める為、実
施例１で示す反応容器の底面のノズルを取り外し、マグ
ネシア系レンガを施工した。実施例１と同様の方法で吹
精を行ったが、注湯された高炭素フェロマンガンは温度
が１２７０　Ｃであったのにもかかわらず着火がきわめ
て困難であった。又着火するも、吹精中何度もの失火の
トラブルが生じた。脱炭反応が活発になる１６５０　Ｃ
を越えてからスロッピングが激しくなり、送酸速度をよ
・底吹き時に比較して２０％程減することを強いられた
。

その間、相当量のマンガンロスが発生している。

その結果、得られた製品の酸素原単位は本丸明方法に比
べて５０％の増加、又マンガン歩留は５〜７ると、本発
明は従来のシリコマンガン法及び往水の酸Ｉ吹精法と比
較して総合コストで中炭素フェロマンガンを製造する場
合には９１％、低炭素フェロマンガンを製造する場合に
は９２％となり、本す（−。

１男によれば工業規楳で最も経済的に中・低炭素フェロ
マンガンを製造することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、　上吹き手段ならびに底吹き手段を具える反応容器
   中に溶融高炭素フェロマンガンを装入して上吹き手段よ
   り酸素ガスを前記容器中に吹込み、一方、底吹き手段の
   内管よシ酸素ガスを、外管よシネ活性ガスを溶湯中に吹
   込んで溶湯中の炭素含有量を所定値にまで低下させた後
   、上吹き手段よりの酸素ガス吹込みを停止し、かり底吹
   −き手段の内管より吹込まれる酸素ガスを不活性ガスに
   切替え、次いで前記容器内にシリコマンガン、フェロシ
   リコン、全組シリコン、アルミニウムのなかから選ばれ
   る何れか少なくとも１種を装入して前記脱炭精（ｋ中に
   スラグ中に移行しｆｃ酸化マンガンを溶融金Ｂｊ中に還
   元回収することを特徴とする中・低炭素フェロマンガン
   の製造方法。 ユ　上吹きおよび下吹き手段よシ吹込まれる酸素ガスの
   合計容量を標準状態に換算して１００容量部とするとき
   、上吹き手段よ勺吹込捷）しる酸素ガスは８０〜９７容
   量部である特許請求の範囲第１項記載の方法。