製鋼過程におけるマンガン鉱石の有効利用

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550483
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 日野 光兀 東北大学, 工学部, 助教授 (10091729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 萬谷 志郎 東北大学, 工学部, 教授 (90005223)
• Keywords: 製鋼反応 / スラグ / 化学平衡 / マンガン分配 / 正則溶液モデル / マンガン鉱石

Research Abstract

鋼の機械的性質向上のため添加するMn源として、最近高価なFe-Mn合金を使用せず、より安価なMn鉱石を転炉に装入し、直接還元する操業が行われ始めた。しかし現在のところ多元系スラグと溶鉄間のMn分配をスラグ組成と温度の関数として定式加した研究は見当たらない。申請者はこれ迄、H_2O-H_2〔gas〕/Fe_tO-MnOy(M=Na,Ca,Mg,P)-SiO_2〔liquid〕/Fe〔solid〕間の平衡を測定し、核スラグ成分の活量を算出するのに製鋼した来た。そこで本研究では、これらのMnOを含む多元系スラグと溶鉄を実際に平衡させ、Mn分配平衡を測定し、上記の研究結果から得られた活量値を用いて定式化し、製鋼過程において投入するMn鉱石から溶鋼中にMnを有効に分配るすための熱力学的条件を明らかとすることを目的としている。
本年度では、MgO坩堝を用いて、Ar雰囲気下、Fe_tO-SiO_2-MnO-MgO(SAT)〔l〕/Fe〔l〕間の平衡を、NsiO_2=0Z2,0.3,0.4の各等濃度面で、1550°,1600°,1650℃において測定した。年測定結果に正則溶液モデルを基礎とした2乗形式を適用し、マンガン分配を表示すれば次のようになる。
FeO(l,R.S.)+Mn=Fe(l)+MnD(l,R.S.),Kl=a_<MnO>/(a_<FeO>・aMn)=(γ_<MnO>X_<MnO>)/(γ_<FeO>X_<FeO>a_<Mn>)本モデルを用いて、本系でのγ_<MnO>,γ_<FeO>を算出し、マンガン分配平衡定数Klを求めたところ、KlはNs_iO_2などのスラグ組成に依存せず、次式で示す温度函数として得られた。
logKl=7021/T-2.787
従って本モデルにより、FetO-SiO_2-MnO-MgOsat.〔l〕/Fe〔l〕間のMn分配平衡式は定式化でき、温度とスラグ組成で予知できることがわかった。
来年度では、CaOまたはドロマイト坩堝中、Ar雰囲気下、1550〜1650℃で鉄と(FetO+MnO)-CaO-SiO_2系または(FetO+MnO)-(CaO+MgO)-SiO_2系スラグ間で同様の実験を行い、以上の結果をまとめて製鋼過程におけるMn鉱石の有効利用法を熱力学的立場から明らかにする予定である。

Research Products

• [Publications] 萬谷,志郎: 材料とプロセス. 1. 1116 (1988)
• [Publications] 萬谷,志郎: 材料とプロセス. 2. (1989)