| 研究概要 |
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化した研究は見当たらない。申請者はこれまで、H_2O-H_2〔gas〕/FetO-MnO-MxOy(M=Na,Ca,Mg,P)-SiO_2〔liguid〕/Fe〔solid〕間の平衡を測定し、角スラグ成分の活量を算出するのに成功してきた。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を有効に分配する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。
昨年度は、MgO坩堝を用いて,Ar雰囲気下、(FetO+MnO)-MgOsat.-SiO_2〔l〕/Fe〔l〕間の平衡を、NsiO_2=0.2,0.3,0.4の各等濃度面で、1550ﾟー1650℃で測定した。本年度はそれに引続き、CaO坩堝中、(Fe_tO+MnO)-CaOsat.-SiO_2系スラグと溶鉄間の平衡を、Ns_iO_2=0.1,0.2,0.3の各等濃度面で、同様の実験を行った。この2年間の結果と既往の諸家のMn分配についての結果に正則溶液モデルを基礎とした二乗形式を適用し、Mn分配の定式化を試みた。
本スラグモデルでMn分配反応式を表示すれば次のようになる。FeO(R.S.)+Mn=Fe(l)+MnO(R.S.),K1=aMnD/(aFeD/aMn)=(rMnOXMnO)/(rFeOXFeO aMn)本モデルを用いて、rMnO,rFeOを算出し、Mn分配平衡定数K1を求めたところ、K1はスラグ組成に依存せず、次式で示す温度関数として得られた。logK1=7386/T-3.462
従って本モデルにより、製鋼スラグと溶鋼間の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。上式を用いて、スラグと平衡する溶鋼中のMn濃度を計算で求めたところ、±10%の誤差で実測値と一致した。
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