JPS61104014A - 酸化精錬炉におけるＭｎ鉱石高効率還元法 - 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、醇化精錬炉において、溶銑を精錬するにあた
って、Ｍｎ鉱石を高効率で還元する方法に関するもので
ある。

従来の技術 鉄鋼−貫メーカーでは、精錬方法がＥ吹き法から複合精
錬法に変更することに伴い底吹きによる溶鋼強撹拌が利
用され、炉内におけるＭｎ鉱石の塁元率が向上したため
、複合精錬炉においては、　Ｍｎ鉱石を５〜１０ｋｇパ
ー鋼、炉内に添加して精錬終了までに、溶鋼中にｈを０
．２５〜０．３０％まで還元しているのが現状である。

一方、溶銑の不純物であるＳｉ、　　Ｐ、　Ｓを溶銑段
階で除去する方法として、Ｓ　５４．１０．１５丸善株
発行鉄鋼便覧第２＄４３１１〜４５３頁に記載の各種の
溶銑予備処理方法がある。

発明が解決しようとする問題点 前記した現状のＭｎ鉱石還元精錬方法においては、一般
的溶銑（Ｓｉ％＝０．２〜Ｑ、ｆｉ％）を使用して実施
すると以下の様な問題点があった。

・ｘｌ　　溶銑の不純物除去のため複合精錬炉内で発生
するスラグが７０〜ｌｏＯｋｇパー鋼と多いため、　Ｍ
ｎ鉱石の還元率が２５〜４５％と極めて低い。

又、前記した溶銑予備処理を、高炉・転炉間の一般的溶
銑運搬容器である混銑車で実施する場合には、脱燐に最
も有利な条件である溶銑Ｓｉ％を０．１５％以下まで脱
硅しようとすると、混銑車内で脱硅処理中にスラグがフ
ォーミングして、混銑車炉口からあふれ出すため、混銑
車に受銑する溶銑量は規定能力を大巾におとさねばなら
ない。

ざらに受銑量が少ないため混銑車内での溶銑の放散熱が
増加する。脱硅処理後同−混銑車で実施される脱硅滓の
排滓及び脱燐硫処理に相当な時間がかかり、混銑車から
の放散熱量は、さらに倍加され、溶銑の含熱量が大巾に
低下する。このため、複合精錬炉においてＭｎ鉱石を充
分還元出来る熱的裕度がなくなり、実際には精錬作業が
不可能であった。

又上記の様に、脱砂、脱燐硫反応を混銑車内で実施する
場合は混銑車が形状的に細長いものであるから、排滓が
充分完全に実施出来ない。特に脱燐硫処理時には、残っ
た残脱硅滓のため、脱燐硫を効率高〈実施することは不
可能であった。即ち、溶銑予備処理した不純物（Ｓｉ、
Ｐ、　Ｓ）の少ない溶銑を使用する場合には、混銑車受
銑能力の大巾な低下、溶銑含熱量の大巾な低下によるｌ
ｌ！ｎ鉱石還元力不足、効率的脱燐硫が実施出来ないと
言う点から、ｌｌ！ｎ鉱石を経済的にかつ効率高く、複
合精錬炉で還元することは不可能であった。

本発明は前述した各問題点を、新しい溶銑量＠　　　　
　　ｉ・処理方法と処理工程を組み合わせることにより
解消すると共に、極めて還元効率の高い、工業的規模で
の酸化精錬炉におけるＭｎ鉱石還元法を達成することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を解決し、効率よく酸化精錬炉に
おいてＭｎ鉱石を還元するため、・多　高炉・転炉間の
溶銑運搬容器である混銑車内にて、主たる脱硅剤として
気体酸素及び固体酸素を用い、溶銑中にインジェクショ
ンし、溶銑中のＳｉ濃度が０．１５％以下、溶銑温度が
１４００〜１４８０℃になる様、気体酸素比率を１０％
〜５０％の範囲で調整する脱硅工程、 多　排滓後溶銑装入鍋内に、浸漬フリーボードを装入し
、脱燐破割である石灰、蛍石等、及び酸化剤である気体
酸素及び固体酸素を溶銑中にインジェクションするに際
し、気体酸素比率を１０％〜５０％の範囲で調整し、処
理後Ｐ、Ｓレベルを成品規格値以内、処理後の溶銑温度
を１３００℃以上に処理する脱燐工程。

・■　上記処理後溶銑を精錬炉でＭｎ鉱石を炉内に添加
しなからＧ又は０２を含むガスを０．０８Ｎｍ’パＯＮ
・分以上底吹きし一１脱炭、　Ｍｎ還元精錬を実施する
工程、を順次行うものである。

即ち、複合精錬炉でＭｎ鉱石を高還元率で還元するため
の条件は、・ｐ精錬で発生するスラグｊを最小化するこ
と、・２）精錬炉内でＭｎ鉱石を還元出来る熱量を溶銑
予備終了後において確保することであり、この条件を溶
銑予備方法を改善することにょ　　　゛す、さらにその
プロセス工程を最適化することに　　　　　゛よって、
溶銑の含熱量の低下を極力防止し、且つ極めて効率的に
工業的規模で精錬炉内でＭｎ鉱石の還元を実施す′るも
のである。

作用 以下、上記手段につきその作用と共に説明する。

（１）脱硅工程 混銑車を運搬容器として使用する場合の脱硅工程の技術
上の課題は、混銑車内に規定容量の溶銑を受銑し、放熱
ロスを極力少〈シ、フォーミング、スロッピングをさせ
ないで、脱燐工程で最も有利な低Ｓｉレベル（０，１５
％以下）までいかに安定して脱硅するかという点である
。第１図は、　３００トンの溶銑に、　ＣａＯ粉：　Ｃ
ａＦ２粉：ＣａＣＬ１２粉ニスケール粉＝　４．５：　
　１．０：　　０．５：　　４．０からなる脱燐剤をイ
ンジェクションした脱燐処理における脱燐前Ｓｉ値と脱
燐効率との関係図で、脱燐前Ｓｉ％を低下させることに
より、脱燐効率が向上する度合を示している。

一般的脱硅法として高炉鋳床脱硅、１酸インジェクショ
ン脱硅、１酸又は無酸の上吹脱硅があるが、いずれの方
法でも脱硅処理中、特にＳｉ＜０．２０％レベルまでに
脱硅して来ると、混銑車で脱硅スラグがフォーミングし
、混銑車炉口からあふれ出し、作業が出来なくなるとい
う欠点があった（鋳床脱砂は安定してＳｉ＜　０．１５
％にならない）。

我々は、この脱燐処理に最も有利な低Ｓｉレベルまで脱
硅処理が進んだ時に発生するスラグのフォーミング原因
を研究したところ、 １）スラブ温度によるスラグの流動性とＣＯガス離脱性
、 ２）脱硅処理中に発生するＣＯガス（脱炭量）量、３）
スラグ中Ｔ　ａ　Ｆｅ％、 が主たる原因である事を見出した。

さらに、我々は脱硅処理を１酸（スケール、鉄鉱石粉等
）と無酸（酸素を含むガス体）を同時にインジェクショ
ンし、さらに気触比率（無酸中の気体酸素量（ｋｇ）／
固酸十気酸中の全酸素量（ｋｇ））Ｘ　　１００を１０
〜５０％の範囲で調整しながら、処理後の温度を１４０
０℃〜１４８０℃に制御する事によって前述した１）〜
３）の問題を全くスロッピング、フォーミングの発生し
ない領域にコントロールすることが可能であることを確
認した。第２図に、　６００丁混銑車に５２０Ｔの溶銑
を装入し、インジェクション脱硅したときのフォーミン
グ限界を示した。脱硅後Ｓｉ値と処理スラグ中Ｔ　＠　
Ｆｅ濃度との関係図で１酸のみの使用時は処理後Ｓｉ値
が０．２０％以下でフォーミング領域に入ることを示し
ている。

インジェクション脱硅においても無酸比率が１０％より
少では処理後温度が一般に１４００℃より低く　　　　
　　１なり、スラグ流動性が悪化し、ＣＯガス離脱性が
悪くなり、フォーミングを発生させるし、一方脱燐工程
で規定温度を確保するため、脱燐工程での無酸比率が５
０％より超とすると、工業的に成立たない。

又、無酸比５０％超では、結果的に処理後温度が１４８
０°Ｃ超となり、脱炭反応が優先伯に起り、ＣＯガス発
生が大となりフォーミングを起すし、無酸比率が高すぎ
ると、インジェクションランスの耐火物溶損が大きく工
業的に成立しないものとなる。第３図は２重管ランスに
て内管０２ガス、外管に鉄鉱粉をＮ２ガスで搬送した場
合の脱硅処理時ランス寿命（インジェクション浸漬全時
間）と無酸比率との関係図である。

一方固酸のみをインジェクションして、耐火物溶損上問
題となる無酸は上吹きする方法が考えられるが、上吹き
無酸の温度が高くなり、脱炭反応が優先的に起こり、Ｃ
Ｏガス発生大→フォーミング発生ばかりでなく、スラグ
面で酩素圧力が丘昇するため、排ガス中にＳＯｘ濃度が
高くなる等の問題から、排ガス処理設備が莫大なものと
なり、経済的でないという点から工業的に成立たない。

（２）脱Ｐ工程 脱Ｐ工程の技術上の課題は、脱硅処理後の溶銑から脱硅
スラグを除去した後、脱Ｐ処理を実施し、成品規格レベ
ル以下に低下させた状態（精錬炉装入前）で、Ｍｎ鉱石
を精錬炉で還元する必要な熱的レベルである溶銑温度１
３００℃以上をいかにして工業的に成立する方法で確保
するかという点である。

我々は上記溶銑を転炉装入鍋に払い出し後、その鍋内に
浸漬フリーボード（第４図）を装入し、フリーボード下
溶銑内部に脱燐破割であるＣａＯ１ＣａＦ２　、　Ｃａ
Ｃｌ２等に、１酸と気酸を気醸比で１０％〜５０％の範
囲で調整してインジェクションする楽によって、極めて
有利に達成出来る事を見出した。

脱燐硫処理の方法として、混銑車内で実施する方法があ
るが、脱燐硫処理後、混銑車を運搬して溶銑鍋に払い出
すことによって生じる放散熱分を補償しつつ、転炉装入
前溶銑温度を１３００℃以上に保つためには、混銑車脱
燐硫での無酸比率は約８０％以トとなり、インジェクシ
ョンランス耐火物溶掻上工業的に成立しない、又、極め
て高い温度で脱燐処理を実施する点から脱燐効率が悪い
。

別の方法として、浸漬フリーボードを使用しないで大き
い溶銑鍋にてインジェクション脱燐硫をする方法も考え
られるが、浸漬フリーボードに比較して溶銑と接触する
耐火物総量が約４０％以上増加し、その分散熱量が増大
し、脱燐硫時の無酸比率を約７０％以上としないと、規
定溶銑温度が確保できずやはり工業的に成立しない。

尚、無酸比率を１０％〜５０％範囲に規制している理由
は、脱硫処理で、処理後温度を１４００℃以上に保持で
きれば、無酸比５０％以下、即ち、インジェクションラ
ンス耐火物上有利な所で、浸漬フリーボードを使用する
場合には脱燐硫処理後温度を１３００℃以上を維持出来
ると言う点と、さらに、脱燐破割であるＣａＯ１ＣａＦ
２　、　ＧａＣｌ２等と１酸と無酸を溶銑内にインジェ
クションする場合、無酸比率が１０％〜３０％程度の時
に最も脱燐効率が良くなる事を見出したからである。第
５図には脱燐時の無酸比率と脱燐効率との関係を示した
。

゛　この範囲が最も脱燐効率が良くなる理由は定かでな
いが、ノズル先端部でのカルシュームフェライト（Ｃａ
Ｏ−Ｆｅｔｅ）生成状態が最も良好となるものと想定し
ている。

又、脱燐硫処理後のＰ、　Ｓレベルについては、成品規
格値以下まで低下させるのが最も複合精錬炉での総合利
益が増大する。第６図に脱燐処理Ｐレベルと精錬炉Ｍｎ
還元率との関係を示した。

我々の開発した脱硅−説燐硫工程上の特徴点を整理する
と、酸化精錬炉でのＭｎ鉱石還元に必要な熱的レベルを
脱硫、脱燐工程における固無酸併用インジェクションに
よって補償し、しかも無酸使用による耐火物上の間Ｎ（
無酸比５０％以上では急激に悪化する）を、脱硅工程、
説燐り程にそれぞれの工程において、反応上最も望まし
い気ｍ＆をほぼ均等に配分する事と、浸漬フリーボード
方式により、処理中放熱量を低減することによって、　
　　　　　−無酸比５０％以下の作業を可能にした点に
ある。

″　脱硫、脱燐硫インジェクションランスのノズルとし
ては、単孔、二重菅笠色々方式が考えられるが、我々の
実験では二重管羽口で内管に無酸、外管に脱硫剤又は脱
燐破割をキャリアーガスで流す方式が、最も無酸使用時
の耐火物溶損が少ない事を見出した。第７図に特殊イン
ジェクションランス構造の１例を示す。

（３）複合精錬炉Ｍｎ鉱石還元工程 （１）工程、（２）工程を経由して来た溶銑は、基本的
には精錬炉でＰ、Ｓの除去のためのスラグは必要でない
ので、炉内はスラグレス精錬となるが、当然Ｍｎ鉱石に
含まれる不純物等から発生するスラグ成分をコントロー
ルするため、少量のＣａＱ、ドロマイト等の塩基性添加
物を使用する。

底吹き攪拌ガスは、０２ガス又は缶を含むガス（０２に
Ｃｏ、　ＣＯ２，Ａｒ、　Ｎ等の不活性ガスを混合した
ガス又は空気等）を用い、その底吹量は０．０８Ｎゴ／
ＴＯＮ・分以上あればｈ鉱石は７０〜７５％精錬中に還
元される。

尚、（３）工程で発生する精錬終了スラグは、スラグ中
にＰ、Ｓが極めて低く、Ｍｎ０１Ｃａｂ、　　ＭｇＯ１
ＦｅＯ等が主成分であるので、粉砕処理後、説硅工程、
脱燐硫工程の固酸の一部として使用出来、この様に（３
）工程発生スラグを（１）　、　Ｃ２）工程にリサイク
ルするケースでは　−貫Ｋｎ還元率は８０〜８５％とな
りＦｅ−Ｍｎ電気炉を上廻る高還元率となる。

実施例 ８００　）ン混銑車にて表１に示す如く脱硫処理を行な
い、その溶銑を３４０トン溶銑鍋に受銑後、浸漬フリー
ボードを装入して、脱燐硫処理を行ない。

複合精錬炉にてｈ鉱石を還元したところ１表１下段の如
く極めて高いＭｎ還元歩留を得た。

又、溶銑予備処理しない場合（比較例１）及び１酸のみ
で溶銑予備処理する場合（比較例２）についても表１に
示した。比較例１では脱硫処理のみ行ったが、スラグレ
ス吹錬できないのでＭｎ歩留は低い、比較例２ではスラ
グレス吹錬できるが然裕度が少ないので、Ｍｎ鉱石が大
量に入らすＭｎ歩留発明の効果 本発明は、脱硅、脱燐両工程で、最適な無酸比でもって
、固無酸併用インジェクションを行ない、耐火物溶損を
押えながら、溶銑処理後の溶銑温度を高く保つこと、並
びに浸漬フリーボード方式により、溶銑処理時間を極め
て短縮できることから、処理中熱放散量を低減でき、又
耐大物原単位も低減できるという方法の効果により、複
合精錬炉に入る直前の溶銑の顕然（温度）並びに潜熱（
Ｃ濃度）を１３００℃以上に保持しなから溶銑Ｐ、Ｓレ
ベルを複合精錬炉スラグレス脱炭が可能な成品規格値以
下にできるので、複合精錬炉においで。

必要にして十分なマンガン鉱石投入量の確保が可能にな
る。このため、複合精錬炉でのＭｕ歩留が上り、吹止Ｍ
ｎ値が成品Ｍｎ値まで上り、その結果、高価なＦｅ−Ｍ
ｎ合金鉄を大巾に節減でき、且つ、耐火物使用量も低減
でき、全プロセスにわたって大きな省資源、省エネルギ
ー及びコスト低減が可能となる等発明がもたらす効果は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱燐処理における脱燐前Ｓｉ値と脱燐効率との
関係図、第２図は混銑車でのインジェクション脱離時に
おけるフォーミング限界を示す図、第３図はインジェク
ションランス耐火物と無酸比の関係図、第４図は浸漬フ
リーボードの概要立面図、第５図は脱燐処理時の無酸比
率と脱燐効率との関係図、第６図は脱燐処理後Ｐレベル
と複合精錬炉Ｍｎ還元率との関係図、第７図は特殊イン
ジェクションランス構造（２重管）の１例を示す図で（
イ）は断面図、（ロ）は側面図である。 １φ・・脱硫燐剤の搬送ライン、２−１インジエクシヨ
ンランス　３　ｅ　ｅ　ａ浸漬フリーボード、４Φ拳・
溶銑銀、５・・・溶銑、６・・魯脱燐スラグ、７・・・
内管、８・拳・外管、９・・番耐火物製インジェクショ
ンランス、１０・・−％醜導入管、１１・・・脱硅剤又
は脱燐離削導入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 底吹き可能な酸化精錬炉を用いて炉内においてＭｎ鉱石
   を還元するに際し、 （１）高炉・転炉間の溶銑運搬容器である混銑車内にて
   、主たる脱硅剤として気体酸素及び固体酸素を同時に溶
   銑中にインジェクションし、溶銑Ｓｉ含有量が０．１５
   ％以下、溶銑温度が１４００℃〜１４８０℃になるよう
   、気体酸素比率を１０％〜５０％の範囲で調整する脱硅
   工程、及び （２）脱硅処理後の溶銑から脱硅スラグを排滓後、溶銑
   装入鍋内に浸漬フリーボードを装入し、脱燐硫剤、及び
   酸化剤である気体酸素及び固体酸素を溶銑中にインジェ
   クションするに際し、気体酸素比率を１０％〜５０％の
   範囲で調整し、処理後Ｐ、Ｓレベルを成品規格値以下に
   低下させた状態で、処理後の溶銑温度が１３００℃以上
   になるよう処理する脱燐工程、及び （３）上記脱硅及び脱燐処理後、溶銑を精錬炉で、Ｍｎ
   鉱石を炉内に添加しながらＯ＿２又はＯ＿２を含むガス
   を０．０８Ｎｍ＾３／ＴＯＮ・分以上の流量で底吹きし
   、脱炭、Ｍｎ還元精錬を実施する工程、 を順次行うことを特徴とする酸化精錬炉におけるＭｎ鉱
   石高効率還元法。