(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱珪および脱燐処理した溶銑を転炉に装入して吹錬するに際して、Ｍｎ鉱石と生石灰を添加して該Ｍｎ鉱石を還元する方法において、10mm以上の塊状生石灰と、325mesh 以上、100mesh 以下の粉状生石灰を、塊状生石灰使用比率を全生石灰使用量に対して４０％以下にして、粉状生石灰を溶鋼中またはスラグ中にＯ２、ＣＯ２等の酸化性ガス或いはＡｒ、Ｎ２等の不活性ガスと共に吹き込むと共に、塊状生石灰をスラグ浴上に投入することにより、吹止め後のスラグ中の未滓化生石灰の比率を２０％以下にすることを特徴とする転炉におけるＭｎ鉱石還元方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理にて珪素および燐を除去した溶銑を、上吹き、上底吹き、底吹き等の転炉に装入し、精錬する際に、添加したMn鉱石を高歩留りで吹止めるための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶銑予備処理技術の発展に伴い、転炉における精錬はレススラグによる脱炭吹錬が主流になっている。この中で、溶鋼へのＭｎ添加方法は、従来行われていた精錬後に高価なＦｅ−Ｍｎ系合金を使う方法に代わって、安価なＭｎ鉱石を当該精錬中に添加して、溶融還元を行う方法が一般的となってきた。
【０００３】
この、Ｍｎ鉱石を用いた吹止Ｍｎ向上対策としては、例えば、特開平6-116618号公報に見られるような、Ｍｎ鉱石の粉体を上吹きランスにより酸素ガスと共に上吹き火点部に吹き込み、Ｍｎ鉱石の溶解を促進する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平6-116618号公報に示されている方法によると、その目的通りにＭｎ鉱石を高温の火点を利用して完全溶融することは可能であるが、それが必ずしも吹止Ｍｎの増大、すなわちＭｎ歩留りの向上に繋がらないとの結論が、実機設備を用いた数多くの実験により判明した。
【０００５】
したがって、従来の塊状Ｍｎ鉱石を投入する方法に対する優位性は全く認められず、単にＭｎ鉱石を粉状に粉砕する費用が余分にかかるのみで、寧ろコスト的に不利になることが明白であった。
そこで、本発明は、Ｍｎ鉱石の還元歩留りを大幅に向上して、コストを大幅に低減することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するものであって、脱珪および脱燐処理した溶銑を転炉に装入して吹錬するに際して、Ｍｎ鉱石と生石灰を添加して該Ｍｎ鉱石を還元する方法において、10mm以上の塊状生石灰と、325mesh 以上、100mesh 以下の粉状生石灰を、塊状生石灰使用比率を全生石灰使用量に対して４０％以下にして、粉状生石灰を溶鋼中またはスラグ中にＯ２、ＣＯ２等の酸化性ガス或いはＡｒ、Ｎ２等の不活性ガスと共に吹き込むと共に、塊状生石灰をスラグ浴上に投入することにより、吹止め後のスラグ中の未滓化生石灰の比率を２０％以下にすることを特徴とする転炉におけるＭｎ鉱石還元方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、転炉内にてＭｎ鉱石を還元する操業を行った際に、吹錬前後のＭｎのマスバランスをとると常に不明分が生じることに注目し、その原因について検討した。
【０００８】
先ず、不明分が吹錬後においても溶けきれずにスラグ中に残存した未溶解のＭｎ鉱石かどうかを明らかにするため、前述の特開平6-116618号公報に示された方法と同様に、３４０ｔ上底吹き転炉を用いて、粉状に粉砕したＭｎ鉱石を、上吹きランスから酸素ガスと一緒に火点の中に吹き込んだ。その結果、Ｍｎ鉱石は完全に溶解したにも関わらず、吹錬前後のＭｎのマスバランスをとった所、依然不明Ｍｎ分が存在する事実が判明しただけでなく、Ｍｎ歩留りの向上そのものが全く見られなかった。
【０００９】
そこで、本発明者らは、塊状のＭｎ鉱石を使用して吹錬した後のスラグを採取し、詳細に調査した結果、スラグ中には未溶解のＭｎ鉱石は全く認められず、Ｍｎ鉱石は吹錬中に完全に溶解することを確認した。
【００１０】
一方、吹錬中に添加する塊状の生石灰の未溶解（以後、未滓化生石灰と記述する）は数多く認められた。
【００１１】
本発明者らは、更にその未滓化生石灰をミクロ的に詳細に調査した所、未滓化生石灰に数多く存在する空隙の中に、(MnO) を高濃度含有するスラグが浸潤している事実を突き止めた。浸潤スラグの(MnO) 濃度は、未滓化生石灰部以外の滓化した部分のスラグに含まれる(MnO) 濃度より高かった。
これは、1600℃以上の高温状態での転炉スラグは、固体のカルシウムシリケート相(nCaO・mSiO2)と液相のMnO-FeO-MgO-CaO  相に分かれているため、後者のMnO を含む液相スラグのみが未滓化生石灰部の空隙に浸透していったものと考えられる。
【００１２】
尚、塊状の生石灰を走査型顕微鏡で観察すると、石灰石を焼成して生石灰を作る際に、CO2 ガスが分解放出された跡と考えられる空隙が多数認められ、これが液体のスラグと接触すると、毛細管現象でスラグが未滓化生石灰の中に直ちに浸透していくものと推定される。
【００１３】
このように、本発明者らは、転炉吹錬前後のＭｎバランス上の不明Ｍｎ分が、未溶解のＭｎ鉱石によるものではなく、未滓化生石灰へのMnO 含有スラグの浸潤によることを確認した。すなわち、生石灰をいかに滓化させて未滓化生石灰を少ない状態にするかが重要な要因であることが判明した。
【００１４】
次に、本発明者らは、３４０ｔ上底吹き転炉でＭｎ鉱石の還元吹錬を行ったチャージの吹止スラグ中の未滓化生石灰の比率とＭｎ歩留りの関係を調べた。
ここで、未滓化生石灰比率は、次式により求めた。
｛１−（分析ＣａＯ／ＳｉＯ2 ／設定ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）｝×100 (%) ・・(1)
ここで、設定ＣａＯ／ＳｉＯ2 とは、吹錬中に転炉内に投入したＣａＯの重量を、溶銑の〔Ｓｉ〕が酸化して生成するＳｉＯ2 の重量と吹錬中に投入される副原料中ＳｉＯ2 の重量の総和で割った値である。
【００１５】
この、未滓化生石灰の比率とＭｎ歩留りの関係を調べた結果が、図１である。いずれのデータも、Ｍｎ鉱石投入量が２０〜２２ｋｇ／ｔ，設定ＣａＯ／ＳｉＯ2 が３．０〜３．２、吹止[C]=0.10〜0.13% のものである。
図から明らかなように、未滓化生石灰の比率が２０％を超えると、Ｍｎ歩留りが急激に低下する。したがって、高Ｍｎ歩留りを確保するためには、未滓化生石灰の比率を２０％以下に抑える必要がある。
【００１６】
更に本発明者らは、上記した高Ｍｎ歩留りを確保するための目標である、未滓化生石灰比率２０％以下にする手段について、上記３４０ｔ上底吹き転炉を使って種々検討した。
先ず、325mesh (44 μm)以上、100mesh (149μm)以下の細粒粉状生石灰と100mesh より大きく、7mesh(2.83mm) 以下の粗粒粉状生石灰を種々の比率で溶鋼中またはスラグ中に添加して、吹錬後のスラグ中の未滓化生石灰量を調べた。
【００１７】
その結果、図２に示すように、上記粗粒粉状生石灰の比率が全生石灰量の６０％以下であれば、高いＭｎ歩留りを得る目標である未滓化生石灰比率が２０％以下になることが判明した。また、粉状の生石灰を搬送するキャリヤーガスとしては、Ｏ２、ＣＯ２、Ａｒ、Ｎ２のいずれを使用しても、未滓化生石灰比率には大差がなく、また、粉状生石灰を溶鋼中とスラグ中のいずれの場所に添加しても、未滓化生石灰比率には大きな差は認められないことも判明した。
なお、325mesh 以上、100mesh 以下の細粒生石灰の比率が多いほど、すなわち図２のＸ軸の数値が小さいほど、未滓化生石灰比率が小さく良好となるのは、生石粒のサイズが小さいので、スラグに容易に溶解して未溶解を生じにくいためである。
【００１８】
次に、10mm以上の塊状生石灰と325mesh 以上、100mesh 以下の粉状生石灰の使用比率を種々変えて炉内に添加して、吹錬後のスラグ中の未滓化生石灰量を調べた。なお、10mm以上の塊状生石灰は炉上ホッパーからスラグ浴上に投入し、粉状生石灰は、溶鋼中またはスラグ中に、Ｏ２、ＣＯ２、Ａｒ、Ｎ２を搬送ガスとして吹き込んだ。
その結果を図３に示す。図から判るとおり、10mm以上の塊状生石灰の使用しても、その比率を全生石灰量の４０％以下にすれば、高Ｍｎ歩留りを得るための目標の未滓化生石灰比率２０％以下を達成することができる。
【００１９】
また、図より、粉状生石灰の搬送ガスとしては、上記のいずれのガスを用いても、結果に大差は認められず、更に、溶鋼中に添加してもスラグ中に添加しても大きな差は認められない。
なお、図２および図３の実験における操業条件、すなわち、Ｍｎ鉱石投入量、設定ＣａＯ／ＳｉＯ2 、吹止[C] 濃度等は、図１と同じ条件に揃えた。
【００２０】
本効果は、上吹き転炉を用いても、上底吹き転炉を用いても、底吹き転炉を用いても、同様の効果を得ることができる。すなわち、粉状の生石灰を用いて、生石灰の滓化を促進し、無効なMn分を無くして高Ｍｎ歩留りを得る効果は、上記いずれも転炉を用いても享受できるものである。この、粉状の生石灰の添加方法としては、上吹きランスノズル、サブランスノズル、横吹きランスノズル、底吹きノズルのいずれかの単独使用あるいは併用でもかまわない。
【００２１】
【実施例】
１．溶銑成分（溶銑予備処理にて脱珪, 脱燐処理した溶銑）
表１および表２に記す。
２．溶銑量
３５０ｔ
３．転炉吹錬方法
送酸速度：７５,０００  (Nm3/hr)
４．生石灰投入時期
１）塊状生石灰：吹錬初期一括投入
２）粉状生石灰：吹錬初期に添加開始。鋼中[C]=0.5%に達する前に添加終了。
５．Ｍｎ鉱石投入時期
吹錬初期一括投入
６．Ｍｎ鉱石品位
Ｔ．Ｍｎ＝４８％
７．操業条件の詳細および結果
表１および表２に記す。
【００２２】
【表１】
0003735178.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003735178.tif 000003
【００２４】
表１は、本発明の実施例を示したものであり、いずれもＭｎ歩留が72〜83% と高い値が安定して得られている。一方、表２は比較例である。表２の比較例１，２は、100mesh より大きく、7 mesh以下の粗粒粉状生石灰の比率が60% 以上で、未滓化生石灰比率が20% 以上となっているため、Ｍｎ歩留りが60〜62% と低い値となっている。また、比較例３，４，５は、10mm以上の塊状生石灰の使用比率が40% 以上で、未滓化生石灰比率が20% 以上となっているため、Ｍｎ歩留りが50〜53% と低い値にとどまっている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、転炉でのレススラグによる脱炭吹錬（脱燐溶銑の吹錬）時にＭｎ鉱石を投入してＭｎ鉱石を還元する際、未滓化生石灰を減らして無効なＭｎ分を低減することにより、転炉吹錬吹止め時に高いＭｎ歩留りが得られるため、Fe-Mn 系合金の大幅削減によるメリットが享受出来ると同時に、生石灰原単位も削減出来るため、本発明がこの種の産業分野にもたらす効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】未滓化生石灰比率とＭｎ歩留りの関係を示す図
【図２】粗粒粉状生石灰使用比率と未滓化生石灰比率の関係を示す図
【図３】塊状生石灰使用比率と未滓化生石灰比率の関係を示す図
【図１】
0003735178.tif 000004
【図２】
0003735178.tif 000005
【図３】
0003735178.tif 000006