JPH0676613B2 - 高マンガン溶鉄の脱りん方法 - Google Patents
高マンガン溶鉄の脱りん方法Info
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- JPH0676613B2 JPH0676613B2 JP2296890A JP2296890A JPH0676613B2 JP H0676613 B2 JPH0676613 B2 JP H0676613B2 JP 2296890 A JP2296890 A JP 2296890A JP 2296890 A JP2296890 A JP 2296890A JP H0676613 B2 JPH0676613 B2 JP H0676613B2
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- sio
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- flux
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、マンガン含有量〔Mn〕が５重量％以上の高
マンガン溶鉄を安価な脱りん剤を使用し、かつ〔Mn〕の
酸化損失を抑制しながら効率よく脱りんする方法に関す
る。
マンガン溶鉄を安価な脱りん剤を使用し、かつ〔Mn〕の
酸化損失を抑制しながら効率よく脱りんする方法に関す
る。
（従来の技術） 近年、鋼材の使用分野が多様化するなかで、多くの新鋼
種の開発がみられるが、マンガン含有量がおよそ５％
（以下、特に断らない限り「％」は「重量％」を意味す
る）以上の高マンガン鋼もその一つである。
種の開発がみられるが、マンガン含有量がおよそ５％
（以下、特に断らない限り「％」は「重量％」を意味す
る）以上の高マンガン鋼もその一つである。
非磁性鋼としての高マンガン鋼は、競合材料であるNiを
含有するオーステナイト系ステンレス鋼に比べて安価で
あるだけでなく、高強度、低透磁率であるという利点を
有しており、近年、磁気浮上鉄道用部材、核融合装置用
部材、消磁装置用部材、電気機器用部材等に非磁性鋼、
構造用鋼、耐摩耗鋼として用途が拡大している。
含有するオーステナイト系ステンレス鋼に比べて安価で
あるだけでなく、高強度、低透磁率であるという利点を
有しており、近年、磁気浮上鉄道用部材、核融合装置用
部材、消磁装置用部材、電気機器用部材等に非磁性鋼、
構造用鋼、耐摩耗鋼として用途が拡大している。
ところで、一般に高マンガン鋼中のりんは、熱間加工性
および耐溶接割れ性に悪影響を及ぼす有害物質であるか
ら、できるだけ低くすることが望まれる。高マンガン鋼
の溶製に当たって、Mn源として安価なフェロマンガンを
使用すると、それに含まれるＰが溶鉄に移り、溶鉄のＰ
含有量〔Ｐ〕が高くなる。そこで、Mn源としてフェロマ
ンガンを〔Ｐ〕規格の許容する限り添加し、残りのMn分
を金属マンガンで補充して、〔Ｐ〕が高くならないよう
に配慮するのが常であった。
および耐溶接割れ性に悪影響を及ぼす有害物質であるか
ら、できるだけ低くすることが望まれる。高マンガン鋼
の溶製に当たって、Mn源として安価なフェロマンガンを
使用すると、それに含まれるＰが溶鉄に移り、溶鉄のＰ
含有量〔Ｐ〕が高くなる。そこで、Mn源としてフェロマ
ンガンを〔Ｐ〕規格の許容する限り添加し、残りのMn分
を金属マンガンで補充して、〔Ｐ〕が高くならないよう
に配慮するのが常であった。
しかしながら、この方法では、高価な金属マンガンを多
量に使用するので溶製コストが高くなる。そこで、より
低コストの溶製技術として、大部分のMn分をフェロマン
ガンにより配合し、得られるりん含有量の高い高マンガ
ン溶鉄から低りん高マンガン溶鉄を製造する技術の確立
が不可欠となる。
量に使用するので溶製コストが高くなる。そこで、より
低コストの溶製技術として、大部分のMn分をフェロマン
ガンにより配合し、得られるりん含有量の高い高マンガ
ン溶鉄から低りん高マンガン溶鉄を製造する技術の確立
が不可欠となる。
かかる要請に応えて、高マンガン溶鉄の脱りん方法がこ
れまでにもいくつか提案されているが、実用化には至っ
ていない。
れまでにもいくつか提案されているが、実用化には至っ
ていない。
例えば、比較的安価なCaC2−CaF2系フラックスによる還
元脱りん法でさえ、以下の理由によりその実用化は難し
い。
元脱りん法でさえ、以下の理由によりその実用化は難し
い。
この還元脱りん法では（１）式のような分解反応によ
り〔Ca〕が生成し、これが溶鉄中〔Ｐ〕と（２）式のご
とく結合することにより脱りんする。
り〔Ca〕が生成し、これが溶鉄中〔Ｐ〕と（２）式のご
とく結合することにより脱りんする。
（CaC2）→〔Ca〕＋２〔Ｃ〕 …………（１） ３〔Ca〕＋２〔Ｐ〕→（Ca3P2） …………（２） ここで（１）式に示す分解反応促進のためには溶鉄中の
〔Ｃ〕は低いほど有利であるため、事前の脱炭処理が不
可欠である。
〔Ｃ〕は低いほど有利であるため、事前の脱炭処理が不
可欠である。
〔Ca〕の空気酸化ロスを防ぐため、還元脱りんは非酸
化性雰囲気で行う必要があり、脱りん効率が雰囲気の影
響を受けやすい。
化性雰囲気で行う必要があり、脱りん効率が雰囲気の影
響を受けやすい。
脱りん処理後、スラグは（３）式のように大気中で容
易に水分と反応して有害なフォスフィン（PH3）を発生
する。
易に水分と反応して有害なフォスフィン（PH3）を発生
する。
（Ca3P2）＋３H2Ｏ→３（CaO）＋２PH3 ………（３） 一方、通常の炭素鋼や低合金鋼の脱りん法として実施さ
れている酸化脱りん法、即ち、転炉吹錬の際にCaO系ス
ラグを用いてO2吹きするような強酸化精錬、を高マンガ
ン溶鉄の脱りん法として適用しても〔Mn〕が優先的に酸
化されるのみで溶鉄の〔Ｐ〕は除去できない。
れている酸化脱りん法、即ち、転炉吹錬の際にCaO系ス
ラグを用いてO2吹きするような強酸化精錬、を高マンガ
ン溶鉄の脱りん法として適用しても〔Mn〕が優先的に酸
化されるのみで溶鉄の〔Ｐ〕は除去できない。
しかしながら、特開昭61−272312号公報、特開昭62−30
810号公報、特開昭62−227063号公報に提案されている
ように、〔Mn〕を過剰に酸化させない程度の弱い酸化力
で（４）式に示すように溶鉄中の〔Ｐ〕を酸化し、そし
て、（５）式に示すように脱りん生成物である酸性酸化
物P2O5を転炉スラグ中のCaOよりも著しく強い塩基性酸
化物であるBaOによりスラグ中で安定化させることによ
り溶鉄中の〔Ｐ〕を除去することができる。
810号公報、特開昭62−227063号公報に提案されている
ように、〔Mn〕を過剰に酸化させない程度の弱い酸化力
で（４）式に示すように溶鉄中の〔Ｐ〕を酸化し、そし
て、（５）式に示すように脱りん生成物である酸性酸化
物P2O5を転炉スラグ中のCaOよりも著しく強い塩基性酸
化物であるBaOによりスラグ中で安定化させることによ
り溶鉄中の〔Ｐ〕を除去することができる。
２〔Ｐ〕＋５〔Ｏ〕＝（P2O5） …………（４） （P2O5）＋３（BaO）＝（3BaO・P2O5） …………（５） このBaO系スラグによる脱りん法は処理が容易で、しか
も脱りん処理後のスラグの問題もないが、BaO系スラグ
は非常に高価であるため脱りんのコストが嵩み大量処理
には採用し難い。
も脱りん処理後のスラグの問題もないが、BaO系スラグ
は非常に高価であるため脱りんのコストが嵩み大量処理
には採用し難い。
更に、高マンガン溶鉄の酸化脱りん法として、「鉄と
鋼」第74年（1988）第９号P.1778には、Na4SiO4（オル
トケイ酸ソーダ）、Na4SiO4−NaF2フラックスを用いたN
a2Ｏ系スラグによる脱りん方法が紹介される。
鋼」第74年（1988）第９号P.1778には、Na4SiO4（オル
トケイ酸ソーダ）、Na4SiO4−NaF2フラックスを用いたN
a2Ｏ系スラグによる脱りん方法が紹介される。
このNa2Ｏ系フラックスによる脱りん法によれば非常に
高い脱りん率が得られるが、Na4SiO4は高価である。
脱りん処理中に白煙が発生する。溶鉄中〔Mn〕の酸
化ロスが多い（14％Mn−５％Ｃ溶銑では0.9〜1.6％の
〔Mn〕ロスがある）などの理由でこの方法も実用化は困
難である。
高い脱りん率が得られるが、Na4SiO4は高価である。
脱りん処理中に白煙が発生する。溶鉄中〔Mn〕の酸
化ロスが多い（14％Mn−５％Ｃ溶銑では0.9〜1.6％の
〔Mn〕ロスがある）などの理由でこの方法も実用化は困
難である。
上記のような従来の高マンガン溶鉄の脱りん方法の問題
点を解消すべく、本出願人は安価で入手容易なNa2CO3と
SiO2を主成分とするフラックスを用いて、高マンガン溶
鉄を脱りんする方法を開発し、特願平１−306136号とし
て出願した。
点を解消すべく、本出願人は安価で入手容易なNa2CO3と
SiO2を主成分とするフラックスを用いて、高マンガン溶
鉄を脱りんする方法を開発し、特願平１−306136号とし
て出願した。
上記先願発明の高マンガン溶鉄の脱りん方法では、Na2C
O3とSiO2を主成分とするフラックスを用いる。主成分の
Na2CO3は、高温下では（６）式のように分解する。
O3とSiO2を主成分とするフラックスを用いる。主成分の
Na2CO3は、高温下では（６）式のように分解する。
（Na2CO3）→（Na2Ｏ）＋CO2 …………（６） 生成した強塩基性酸化物Na2Ｏは、溶鉄中の〔Ｐ〕が酸
化されて生成する酸性酸化物P2O5（前述（４）式の反
応）を、下記の（７）式に示すようにスラグ中に固定す
るので脱りんが達成される。
化されて生成する酸性酸化物P2O5（前述（４）式の反
応）を、下記の（７）式に示すようにスラグ中に固定す
るので脱りんが達成される。
（P2O5）＋３（Na2Ｏ）→（３Na2Ｏ・P2O5） …………
（７） 同時に発生するCO2の一部を（８）式に示す反応によ
り、〔Ｐ〕の酸化剤として働くMnOを生成させるのに利
用することができる。
（７） 同時に発生するCO2の一部を（８）式に示す反応によ
り、〔Ｐ〕の酸化剤として働くMnOを生成させるのに利
用することができる。
CO2＋〔Mn〕→CO＋〔MnO〕 …………（８） 他の主成分であるSiO2は、高温において蒸発しやすいNa
2Ｏを高温下でスラグ中に保持するために適当量を配合
してある。Na2ＯとSiO2は、(Na2O)x・SiO2（ｘ≧１）を
形成し、その一部が解離して（７）式によって脱りん反
応に与かると考えられる。
2Ｏを高温下でスラグ中に保持するために適当量を配合
してある。Na2ＯとSiO2は、(Na2O)x・SiO2（ｘ≧１）を
形成し、その一部が解離して（７）式によって脱りん反
応に与かると考えられる。
上記のとおり、本出願人が先に提案した上記高マンガン
溶鉄の脱りん方法によれば、安価なりん含有フェロマン
ガンを多量に配合しても、低りん高マンガン溶鉄を製造
すすことができる。
溶鉄の脱りん方法によれば、安価なりん含有フェロマン
ガンを多量に配合しても、低りん高マンガン溶鉄を製造
すすことができる。
しかしながら、高マンガン溶鉄中の〔Ｐ〕を、上記の諸
反応で酸化脱りんする場合、前記（８）式によって溶鉄
中の〔Mn〕が同時に酸化する。これは溶鉄のMn歩留りを
低下させることになるので、これを防ぐ対策が必要にな
る。即ち、先願発明の方法によって脱りんを行うとき
に、Mnの酸化ロスを抑制することができれば、一層低い
コストで高マンガン溶鉄を製造することができることに
なる。
反応で酸化脱りんする場合、前記（８）式によって溶鉄
中の〔Mn〕が同時に酸化する。これは溶鉄のMn歩留りを
低下させることになるので、これを防ぐ対策が必要にな
る。即ち、先願発明の方法によって脱りんを行うとき
に、Mnの酸化ロスを抑制することができれば、一層低い
コストで高マンガン溶鉄を製造することができることに
なる。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、Na2CO3およびSiO2を主成分とするフラ
ックスを用いて、高マンガン溶鉄を脱りんする方法であ
って、溶鉄中のMnの酸化ロスの少ない高マンガン溶鉄の
脱りん方法を提供することにある。
ックスを用いて、高マンガン溶鉄を脱りんする方法であ
って、溶鉄中のMnの酸化ロスの少ない高マンガン溶鉄の
脱りん方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明者は、Na2CO3−SiO2系フラックスによる高マンガ
ン溶鉄の脱りん処理に際し、溶鉄中Mnの酸化ロスを抑制
する手段について種々検討を重ねた。その結果、Na2CO3
−SiO2系フラックス中にマンガン酸化物を適当量配合す
ると、脱りん率は若干低下するが、溶鉄中Mnの酸化ロス
を大幅に低減できることがわかり、これが脱りん効果を
大きく阻害せずに高マンガン鋼の製造コストを下げる極
めて実用的な方法であることを確認した。
ン溶鉄の脱りん処理に際し、溶鉄中Mnの酸化ロスを抑制
する手段について種々検討を重ねた。その結果、Na2CO3
−SiO2系フラックス中にマンガン酸化物を適当量配合す
ると、脱りん率は若干低下するが、溶鉄中Mnの酸化ロス
を大幅に低減できることがわかり、これが脱りん効果を
大きく阻害せずに高マンガン鋼の製造コストを下げる極
めて実用的な方法であることを確認した。
本発明は「Na2CO3−SiO2系のフラックスによる高マンガ
ン溶鉄の脱りん方法であって、主配合成分であるNa2CO3
およびSiO2と共にマンガン酸化物を配合したフラックス
を、マンガン含有量が５重量％以上の溶鉄に接触させる
ことを特徴とする高マンガン溶鉄の脱りん方法」を要旨
とする。
ン溶鉄の脱りん方法であって、主配合成分であるNa2CO3
およびSiO2と共にマンガン酸化物を配合したフラックス
を、マンガン含有量が５重量％以上の溶鉄に接触させる
ことを特徴とする高マンガン溶鉄の脱りん方法」を要旨
とする。
この方法においては、Na2CO3−SiO2系フラックス中にあ
らかじめマンガン酸化物を配合することにより、溶鉄中
の〔Mn〕（以下、溶鉄中成分を〔 〕記号で、スラグ中
成分を（ ）記号で示す）の酸化ロスを抑制するのであ
るが、マンガン酸化物がMnO2の場合、その配合量はフラ
ックスに配合したNa2CO3中のNa2Ｏとフラックス中に配
合量に〔Si〕の酸化生成量を加えたSiO2との合計100重
量部に対し、10〜25重量部とするのが望ましい。
らかじめマンガン酸化物を配合することにより、溶鉄中
の〔Mn〕（以下、溶鉄中成分を〔 〕記号で、スラグ中
成分を（ ）記号で示す）の酸化ロスを抑制するのであ
るが、マンガン酸化物がMnO2の場合、その配合量はフラ
ックスに配合したNa2CO3中のNa2Ｏとフラックス中に配
合量に〔Si〕の酸化生成量を加えたSiO2との合計100重
量部に対し、10〜25重量部とするのが望ましい。
配合するマンガン酸化物は、MnO2以外の例えばMnO、Mn2
O3、Mn3O4等であってもよい。
O3、Mn3O4等であってもよい。
また、この脱りん方法においては、脱りん処理中に(Na2
O)x・SiO2（ｘ≧１）を主体とするスラグを生成させる
ことにより脱りんを行うのであるが、スラグ中のNa2Ｏ
とSiO2の比、即ち（Na2Ｏ）／（SiO2）が1.25〜1.5とな
るようなフラックスを使用するのが望ましい。（Na
2Ｏ）／（SiO2）は、フラックスに配合したNa2CO3中のN
a2Ｏ分と、フラックスに配合したSiO2および溶鉄中の
〔Si〕が酸化して生成するSiO2の和との比となる。
O)x・SiO2（ｘ≧１）を主体とするスラグを生成させる
ことにより脱りんを行うのであるが、スラグ中のNa2Ｏ
とSiO2の比、即ち（Na2Ｏ）／（SiO2）が1.25〜1.5とな
るようなフラックスを使用するのが望ましい。（Na
2Ｏ）／（SiO2）は、フラックスに配合したNa2CO3中のN
a2Ｏ分と、フラックスに配合したSiO2および溶鉄中の
〔Si〕が酸化して生成するSiO2の和との比となる。
なお、溶鉄中の〔Si〕が酸化して生成するSiO2の量は、
〔Si〕が実質的に全てSiO2となるものとして計算すれば
よいので、処理対象溶鉄の〔Si〕含有量から簡単に求め
ることができる。
〔Si〕が実質的に全てSiO2となるものとして計算すれば
よいので、処理対象溶鉄の〔Si〕含有量から簡単に求め
ることができる。
（作用） 第１図、第２図および第３図は、本発明方法の開発に当
たっての基礎試験（ルツボ実験）の結果を示すものであ
る。試験は、次の条件で行った。
たっての基礎試験（ルツボ実験）の結果を示すものであ
る。試験は、次の条件で行った。
（ａ）処理した溶鉄： 〔Mn〕≒13％、〔Ｃ〕≒４％、〔Ｐ〕≒0.06％ の溶鉄2kg、処理温度＝1300℃ （ｂ）使用したフラックス： Na2CO3−SiO2−MnO2フラックス。ただし、溶鉄は実質的
に〔Si〕を含有しないものなので、ここでは脱りん処理
中に生成するSiO2を考慮する必要がない。そこで、フラ
ックスは（Na2Ｏ）／（SiO2）が約1.25になるように、
溶鉄１トン当たり（Na2CO3:95kg）＋（SiO2:45kg）の割
合、即ち（Na2O:55kg）＋（SiO2:45kg）＝100kgの割合
でNa2CO3とSiO2を配合し、さらにMn酸化ロス防止のた
め、20kgのMnO2を配合した。
に〔Si〕を含有しないものなので、ここでは脱りん処理
中に生成するSiO2を考慮する必要がない。そこで、フラ
ックスは（Na2Ｏ）／（SiO2）が約1.25になるように、
溶鉄１トン当たり（Na2CO3:95kg）＋（SiO2:45kg）の割
合、即ち（Na2O:55kg）＋（SiO2:45kg）＝100kgの割合
でNa2CO3とSiO2を配合し、さらにMn酸化ロス防止のた
め、20kgのMnO2を配合した。
第１図は、処理時間の経過に伴う溶鉄の〔Ｐ〕および
〔Mn〕と、スラグ中の（MnO）および（Na2Ｏ）／（Si
O2）の変化を示したものである。〔Ｐ〕は当初0.060％
であったものが、30分の処理で0.018％まで低下してお
り、脱りん率は70％に達する。溶鉄中の〔Mn〕は、処理
中に約0.5％酸化ロスしているが、その理由は、前述の
（６）式に示したように、添加したNa2CO3中の過剰なCO
2により（８）式に示すようにMnが酸化されること、お
よびNa2Ｏ自身の酸化力により下記の（９）式に示すよ
うに〔Mn〕が酸化されること、にあると推定される。
〔Mn〕と、スラグ中の（MnO）および（Na2Ｏ）／（Si
O2）の変化を示したものである。〔Ｐ〕は当初0.060％
であったものが、30分の処理で0.018％まで低下してお
り、脱りん率は70％に達する。溶鉄中の〔Mn〕は、処理
中に約0.5％酸化ロスしているが、その理由は、前述の
（６）式に示したように、添加したNa2CO3中の過剰なCO
2により（８）式に示すようにMnが酸化されること、お
よびNa2Ｏ自身の酸化力により下記の（９）式に示すよ
うに〔Mn〕が酸化されること、にあると推定される。
Na2Ｏ＋Mn→MnO＋2Na …………（９） 従って、脱りん処理後のスラグ中（MnO）濃度は、20％
から30％近くまで上昇した。〔Mn〕の酸化ロスが（８）
式および（９）式の反応で進行する場合は、あらかじめ
フラックス中にMnO、MnO2などのマンガン酸化物を配合
しておけば〔Mn〕の酸化ロスを抑制できると考えられ
る。また、Na2Ｏは処理中に蒸発するため、（Na2Ｏ）／
（SiO2）は、処理前のフラックスの1.25から時間の経過
とともに低くなっていく。
から30％近くまで上昇した。〔Mn〕の酸化ロスが（８）
式および（９）式の反応で進行する場合は、あらかじめ
フラックス中にMnO、MnO2などのマンガン酸化物を配合
しておけば〔Mn〕の酸化ロスを抑制できると考えられ
る。また、Na2Ｏは処理中に蒸発するため、（Na2Ｏ）／
（SiO2）は、処理前のフラックスの1.25から時間の経過
とともに低くなっていく。
第２図は、MnO2添加量を変えて（他の条件は第１図の場
合と同じ。ただし処理時間は30分）脱りん率、〔Mn〕酸
化ロスおよび処理後の（MnO）濃度を調べた結果を示す
ものである。
合と同じ。ただし処理時間は30分）脱りん率、〔Mn〕酸
化ロスおよび処理後の（MnO）濃度を調べた結果を示す
ものである。
第２図に示すように、フラックス中にMnO2を配合するこ
とにより、〔Mn〕の酸化ロスは減少する。しかしながら
MnO2の配合量が25kg/Tを超えると逆に〔Mn〕の酸化ロス
は増加する。これはスラグの酸化力が大きくなりすぎる
ため〔Mn〕を酸化することによると考えられる。
とにより、〔Mn〕の酸化ロスは減少する。しかしながら
MnO2の配合量が25kg/Tを超えると逆に〔Mn〕の酸化ロス
は増加する。これはスラグの酸化力が大きくなりすぎる
ため〔Mn〕を酸化することによると考えられる。
脱りん率は、MnO2配合量が増加し、スラグ中の（MnO）
濃度が増加すると徐々に低下する。これは、スラグ中
の（Na2Ｏ）濃度がMnO2の配合に伴う希釈により低下す
ること、およびMnOがNa2Ｏに比べ弱い塩基性酸化物で
あるため、スラグ全体の塩基性が弱くなること、によ
る。
濃度が増加すると徐々に低下する。これは、スラグ中
の（Na2Ｏ）濃度がMnO2の配合に伴う希釈により低下す
ること、およびMnOがNa2Ｏに比べ弱い塩基性酸化物で
あるため、スラグ全体の塩基性が弱くなること、によ
る。
したがって、MnO2を添加しない場合と同様の脱りん率
（本実験条件下では65〜70％以上）を得るとともに〔M
n〕の酸化ロス量を、MnO2無添加の場合の1.3％に対し
て、0.5％以下に抑制するには、Na2CO3−SiO2系フラッ
クスの｛（Na2Ｏ）＋（SiO2）｝100kg/Tに対しMnO2の配
合を10〜25kg/Tとするのが望ましい。
（本実験条件下では65〜70％以上）を得るとともに〔M
n〕の酸化ロス量を、MnO2無添加の場合の1.3％に対し
て、0.5％以下に抑制するには、Na2CO3−SiO2系フラッ
クスの｛（Na2Ｏ）＋（SiO2）｝100kg/Tに対しMnO2の配
合を10〜25kg/Tとするのが望ましい。
第３図は、フラックスの（Na2Ｏ）／（SiO2）の値を変
えて（他の条件は第１図の場合と同じ。ただし処理時間
は30分）、脱りん率、〔Mn〕酸化ロスを調べた結果をMn
O2を添加した場合と添加しない場合を対比して示したも
のである。
えて（他の条件は第１図の場合と同じ。ただし処理時間
は30分）、脱りん率、〔Mn〕酸化ロスを調べた結果をMn
O2を添加した場合と添加しない場合を対比して示したも
のである。
図示のとおり、フラックス中にマンガン酸化物を配合す
ると（第３図中の実線の曲線）、配合しない場合に比
べ、脱りん率は若干低下するが、〔Mn〕の酸化ロス量を
約0.5〜1.5％の低減できる。MnO2の配合の有無にかかわ
らず、（Na2Ｏ）／（SiO2）≧1.0で脱りん反応は進行
し、（Na2Ｏ）／（SiO2）の値が大きくなるほど脱りん
率は対数函数的に向上し、〔Mn〕の酸化ロス量は指数函
数的に増加する。
ると（第３図中の実線の曲線）、配合しない場合に比
べ、脱りん率は若干低下するが、〔Mn〕の酸化ロス量を
約0.5〜1.5％の低減できる。MnO2の配合の有無にかかわ
らず、（Na2Ｏ）／（SiO2）≧1.0で脱りん反応は進行
し、（Na2Ｏ）／（SiO2）の値が大きくなるほど脱りん
率は対数函数的に向上し、〔Mn〕の酸化ロス量は指数函
数的に増加する。
（Na2Ｏ）／（SiO2）＜1.25では〔Mn〕の酸化ロス量は
低く抑制されているが、脱りん率の低下が著しい。（Na
2Ｏ）／（SiO2）が1.5〜2.0の範囲では、脱りん率が若
干向上し、上限値に到達するのに対し〔Mn〕の酸化ロス
量は急増するがフラックス中にMnO2を配合することによ
り、酸化ロス量を約0.5〜1.5％低くすることができる。
脱りん率を大きく阻害せずに〔Mn〕の酸化ロス量を下限
値に抑制するという実用的な観点からすると、フラック
スは1.25≦（Na2Ｏ）／（SiO2）≦1.5の条件を満足する
ようにNa2CO3とSiO2が配合されたものであるのが望まし
いことになる。但し前述のとおり、処理前の溶鉄にSiが
含有されている場合には（SiO2）はフラックス中の配合
量と溶鉄中〔Si〕の酸化によるSiO2生成量との合計量で
ある。
低く抑制されているが、脱りん率の低下が著しい。（Na
2Ｏ）／（SiO2）が1.5〜2.0の範囲では、脱りん率が若
干向上し、上限値に到達するのに対し〔Mn〕の酸化ロス
量は急増するがフラックス中にMnO2を配合することによ
り、酸化ロス量を約0.5〜1.5％低くすることができる。
脱りん率を大きく阻害せずに〔Mn〕の酸化ロス量を下限
値に抑制するという実用的な観点からすると、フラック
スは1.25≦（Na2Ｏ）／（SiO2）≦1.5の条件を満足する
ようにNa2CO3とSiO2が配合されたものであるのが望まし
いことになる。但し前述のとおり、処理前の溶鉄にSiが
含有されている場合には（SiO2）はフラックス中の配合
量と溶鉄中〔Si〕の酸化によるSiO2生成量との合計量で
ある。
次に、溶鉄成分の条件について述べる。
溶鉄中の〔Ｃ〕は高いほど脱りんには望ましい。それは
次の２つの理由による。その１つは、〔Ｃ〕が高いほど
溶鉄の融点が低いので、低温で脱りん処理ができること
である。一般に酸化脱りん反応は発熱反応であるので、
低温であるほど脱りんには有利である。もう１つの理由
は、〔Ｃ〕が高いほどＣ−Ｐの相互作用によりＰの溶鉄
中での熱力学的濃度（活量）が上昇するため、脱りんに
有利になることである。
次の２つの理由による。その１つは、〔Ｃ〕が高いほど
溶鉄の融点が低いので、低温で脱りん処理ができること
である。一般に酸化脱りん反応は発熱反応であるので、
低温であるほど脱りんには有利である。もう１つの理由
は、〔Ｃ〕が高いほどＣ−Ｐの相互作用によりＰの溶鉄
中での熱力学的濃度（活量）が上昇するため、脱りんに
有利になることである。
しかしながら、脱りんの後工程である脱炭工程に負担を
かけないという意味では、実操業上の〔Ｃ〕の上限が存
在する。これらの点を総合すれば、２％≦〔Ｃ〕≦４％
が望ましい範囲と言える。
かけないという意味では、実操業上の〔Ｃ〕の上限が存
在する。これらの点を総合すれば、２％≦〔Ｃ〕≦４％
が望ましい範囲と言える。
溶鉄中の〔Si〕は、CaO系、BaO系の塩基性スラグによる
酸化脱りんの場合は、スラグ量の増加とスラグ塩基度低
下の原因になるため、〔Si〕の上限に制約を設けるのが
一般である。しかしながら、本発明方法においては〔S
i〕の上限に関する厳しい制限はない。このことも本発
明方法の大きな特徴の一つである。すなわち、本発明方
法ではNa2Ｏ源としてNa2CO3を使用しているため、処理
中に生成するCO2により〔Si〕が酸化され、スラグ層にS
iO2として除去され、(Na2O)x・SiO2（ｘ≧１）として脱
りんスラグとなる。従って、溶鉄中〔Si〕が高い場合
は、配合するSiO2量を減らすことにより対処でき、通常
の溶鉄の事前脱珪処理を必須としない。例えば、（Na2
Ｏ）＋（SiO2）のフラックスを溶鉄１トン当たり100kg
使用して、（Na2Ｏ）／（SiO2）＝1.5となるスラグを生
成させる場合、〔Si〕は最大約1.8％まで許容できる。
酸化脱りんの場合は、スラグ量の増加とスラグ塩基度低
下の原因になるため、〔Si〕の上限に制約を設けるのが
一般である。しかしながら、本発明方法においては〔S
i〕の上限に関する厳しい制限はない。このことも本発
明方法の大きな特徴の一つである。すなわち、本発明方
法ではNa2Ｏ源としてNa2CO3を使用しているため、処理
中に生成するCO2により〔Si〕が酸化され、スラグ層にS
iO2として除去され、(Na2O)x・SiO2（ｘ≧１）として脱
りんスラグとなる。従って、溶鉄中〔Si〕が高い場合
は、配合するSiO2量を減らすことにより対処でき、通常
の溶鉄の事前脱珪処理を必須としない。例えば、（Na2
Ｏ）＋（SiO2）のフラックスを溶鉄１トン当たり100kg
使用して、（Na2Ｏ）／（SiO2）＝1.5となるスラグを生
成させる場合、〔Si〕は最大約1.8％まで許容できる。
Na2CO3−SiO2系フラックスを用いて高マンガン溶鉄の脱
りん処理をした場合、溶鉄中の〔Mn〕が脱りん率および
〔Mn〕酸化ロス量におよぼす影響を第４図に示す。図示
のとおり、処理前の溶鉄中Mn濃度〔Mn〕iniが18％の方
が13％の場合に比べて、到達脱りん率の値は約５〜30％
低い。また、〔Mn〕酸化ロス量は、この〔Mn〕iniのレ
ベルではほぼ同じ値であった。
りん処理をした場合、溶鉄中の〔Mn〕が脱りん率および
〔Mn〕酸化ロス量におよぼす影響を第４図に示す。図示
のとおり、処理前の溶鉄中Mn濃度〔Mn〕iniが18％の方
が13％の場合に比べて、到達脱りん率の値は約５〜30％
低い。また、〔Mn〕酸化ロス量は、この〔Mn〕iniのレ
ベルではほぼ同じ値であった。
本発明方法によれば、フラックス中へのマンガン酸化物
の配合により〔Mn〕酸化ロスはさらに抑制されるので、
（Na2Ｏ）／（SiO2）の値を脱りん率の上限値が得られ
る1.5〜2.0とするNa2CO3−SiO2系のフラックスを用いて
もよい。
の配合により〔Mn〕酸化ロスはさらに抑制されるので、
（Na2Ｏ）／（SiO2）の値を脱りん率の上限値が得られ
る1.5〜2.0とするNa2CO3−SiO2系のフラックスを用いて
もよい。
次に、脱りん処理温度について述べる。
脱りん処理温度は、前述した熱力学的理由から、また、
Na2Ｏの蒸発を抑え、耐火物の溶損を少なくするという
理由から、低温であるほどよい。
Na2Ｏの蒸発を抑え、耐火物の溶損を少なくするという
理由から、低温であるほどよい。
例えば、溶鉄融点より50〜100℃高い程度がよい。実操
業においては、フラックス添加による温度降下も考慮し
て、炉の容量にもよるが脱りん処理前の溶鉄温度は融点
より150〜450℃高い温度としておくのが望ましい。
業においては、フラックス添加による温度降下も考慮し
て、炉の容量にもよるが脱りん処理前の溶鉄温度は融点
より150〜450℃高い温度としておくのが望ましい。
次にフラックスの添加量について述べる。
フラックスの必要添加量は、処理する溶鉄の当初の
〔Ｐ〕量および目的とする脱りん率によって異なるが、
概ね溶鉄のトン当たり20kgから120kgの範囲で必要な量
を選定すればよい。
〔Ｐ〕量および目的とする脱りん率によって異なるが、
概ね溶鉄のトン当たり20kgから120kgの範囲で必要な量
を選定すればよい。
使用するフラックスの性状は、固体粒状あるいは粉末状
のもので、その添加方法は、上置き法または溶鉄中への
インジェクション法のいずれでもよいが、粉末状フラッ
クスのインジェクション法の場合に最も効果的に脱りん
が進行する。
のもので、その添加方法は、上置き法または溶鉄中への
インジェクション法のいずれでもよいが、粉末状フラッ
クスのインジェクション法の場合に最も効果的に脱りん
が進行する。
フラックスを構成するNa2CO3とSiO2は、事前に混合して
から添加する方がよい。それは、Na2ＯとSiO2を迅速に
反応させ、Na2Ｏ分の蒸発を最小限にすることができる
からである。マンガン酸化物も粉末を事前にフラックス
に混合しておくのがよい。
から添加する方がよい。それは、Na2ＯとSiO2を迅速に
反応させ、Na2Ｏ分の蒸発を最小限にすることができる
からである。マンガン酸化物も粉末を事前にフラックス
に混合しておくのがよい。
なお、この発明方法を実施するための装置としては、AO
D炉がその他の炉底から攪拌ガスを導入できる炉があげ
られる。また、取鍋でArガスなどでのバブリング攪拌、
インペラー攪拌を行って処理することも可能である。
D炉がその他の炉底から攪拌ガスを導入できる炉があげ
られる。また、取鍋でArガスなどでのバブリング攪拌、
インペラー攪拌を行って処理することも可能である。
（実施例） 第１表に示す組成（処理前）の３種の高マンガン溶鉄を
それぞれ10トン電気炉で大気溶解し、AOD炉に注銑後、
同じく第１表に示す所定の温度に調整した。
それぞれ10トン電気炉で大気溶解し、AOD炉に注銑後、
同じく第１表に示す所定の温度に調整した。
そして、第２表に示すフラックスを溶鉄上に添加し、Ar
ガスで約10分間攪拌しながら、脱りん処理を行った。比
較例は第２表に示すフラックスでMnO2を配合しないもの
を用いた。
ガスで約10分間攪拌しながら、脱りん処理を行った。比
較例は第２表に示すフラックスでMnO2を配合しないもの
を用いた。
処理後の化学組成を第１表に併記する。なお、第２表の
（Na2Ｏ）／（SiO2）値は、処理中に〔Si〕が酸化され
て生成するSiO2量を考慮したものである。
（Na2Ｏ）／（SiO2）値は、処理中に〔Si〕が酸化され
て生成するSiO2量を考慮したものである。
第１表から明らかなように、〔Mn〕iniが約11％レベル
の実施例１および比較例１では脱りん率はそれぞれ76％
および79％、〔Mn〕酸化ロス量はそれぞれ0.5％および
1.2％であった。
の実施例１および比較例１では脱りん率はそれぞれ76％
および79％、〔Mn〕酸化ロス量はそれぞれ0.5％および
1.2％であった。
〔Mn〕iniが約20％の実施例２および比較例２では脱り
ん率はそれぞれ64％および67％、〔Mn〕酸化ロス量はそ
れぞれ1.5％および2.4％であった。
ん率はそれぞれ64％および67％、〔Mn〕酸化ロス量はそ
れぞれ1.5％および2.4％であった。
〔Mn〕iniが約24％の実施例３および比較例３では脱り
ん率はそれぞれ60％および65％、〔Mn〕酸化ロス量はそ
れぞれ1.8％および3.6％であった。
ん率はそれぞれ60％および65％、〔Mn〕酸化ロス量はそ
れぞれ1.8％および3.6％であった。
以上の結果から、本発明の方法を実施することにより、
高マンガン溶鉄の脱りんを大きく阻害することなく〔M
n〕酸化ロス量を低減できることは明らかである。
高マンガン溶鉄の脱りんを大きく阻害することなく〔M
n〕酸化ロス量を低減できることは明らかである。
（発明の効果） 本発明方法によれば、安価で入手容易なNa2CO3−SiO2系
フラックスにマンガン酸化物を配合することにより、溶
鉄中のMnの酸化ロス量を低く抑制しながら高マンガン溶
鉄を効率よく脱りんすることができる。本発明方法は、
近年生産量の増加している高マンガン鋼を低コストで製
造するのに極めて有用なものである。
フラックスにマンガン酸化物を配合することにより、溶
鉄中のMnの酸化ロス量を低く抑制しながら高マンガン溶
鉄を効率よく脱りんすることができる。本発明方法は、
近年生産量の増加している高マンガン鋼を低コストで製
造するのに極めて有用なものである。
第１図、第２図および第３図は、Na2CO3−SiO2−MnO2系
フラックスによる高マンガン溶鉄の脱りん実験結果を示
すもので、 第１図は、溶鉄中の〔Ｐ〕および〔Mn〕、スラグ中の
（MnO）および（Na2Ｏ）／（SiO2）の脱りん処理中の経
時変化を示す図、 第２図は、MnO2添加量と脱りん率、〔Mn〕酸化ロス量お
よびスラグ中の（MnO）との関係を示す図、 第３図は、（Na2Ｏ）／（SiO2）の値と脱りん率および
〔Mn〕酸化ロス量との関係を示す図、である。 第４図は、Na2CO3−SiO2系フラックスによる高マンガン
溶鉄の脱りん実験結果を示すもので、（Na2Ｏ）／（SiO
2）の値と脱りん率および〔Mn〕酸化ロス量との関係を
〔Mn〕iniが13％と18％の場合を対比して示す図であ
る。
フラックスによる高マンガン溶鉄の脱りん実験結果を示
すもので、 第１図は、溶鉄中の〔Ｐ〕および〔Mn〕、スラグ中の
（MnO）および（Na2Ｏ）／（SiO2）の脱りん処理中の経
時変化を示す図、 第２図は、MnO2添加量と脱りん率、〔Mn〕酸化ロス量お
よびスラグ中の（MnO）との関係を示す図、 第３図は、（Na2Ｏ）／（SiO2）の値と脱りん率および
〔Mn〕酸化ロス量との関係を示す図、である。 第４図は、Na2CO3−SiO2系フラックスによる高マンガン
溶鉄の脱りん実験結果を示すもので、（Na2Ｏ）／（SiO
2）の値と脱りん率および〔Mn〕酸化ロス量との関係を
〔Mn〕iniが13％と18％の場合を対比して示す図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】マンガン含有量が５重量％以上の溶鉄に、
Na2CO3、SiO2およびマンガン酸化物を主成分とするフラ
ックスを接触させることを特徴とする高マンガン溶鉄の
脱りん方法。 - 【請求項２】フラックスに配合したNa2CO3中のNa2Ｏ分
と、フラックス中に配合したSiO2および溶鉄中Siの酸化
によって生成するSiO2の合計量100重量部に対して、MnO
2を10〜25重量部含有させたフラックスを使用すること
を特徴とする請求項（１）に記載の高マンガン溶鉄の脱
りん方法。 - 【請求項３】フラックスに配合したNa2CO3中のNa2Ｏ分
と、フラックス中の配合したSiO2および溶鉄中Siの酸化
によって生成するSiO2の合計量との比、即ち、（Na2O）
／（SiO2）が1.25〜1.5となるようにフラックスの配合
比を定めることを特徴とする請求項（１）または（２）
に記載の高マンガン溶鉄の脱りん方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296890A JPH0676613B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高マンガン溶鉄の脱りん方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296890A JPH0676613B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高マンガン溶鉄の脱りん方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226511A JPH03226511A (ja) | 1991-10-07 |
| JPH0676613B2 true JPH0676613B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=12097380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2296890A Expired - Lifetime JPH0676613B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高マンガン溶鉄の脱りん方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676613B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230104017A1 (en) * | 2020-04-02 | 2023-04-06 | Nippon Steel Corporation | Non-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same |
| CN114480874B (zh) * | 2022-02-11 | 2023-09-26 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种去除高锰锌精矿浸出液中锰离子的方法及其应用 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2296890A patent/JPH0676613B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03226511A (ja) | 1991-10-07 |
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