(57)【要約】【課題】本発明は、Ａｌ２Ｏ３系介在物の少ない溶鋼を得ると共に、該溶鋼の連続鋳造速度を従来より高め、能率良く高清浄度の鋼鋳片にすることの可能なアルミ脱酸鋼の溶製方法を提供することを目的としている。  【解決手段】転炉から出鋼した溶鋼を真空脱ガス装置にて、減圧下で該溶鋼中の炭素と酸素とを反応させてリムド脱酸処理してから、さらにアルミニウムを添加してキルド脱酸処理するアルミ脱酸鋼の溶製方法を改良した。具体的には、処理対象ヒートが転炉から出鋼された直後の溶鋼の炭素含有量を測定し、該測定値を予め過去の操業データにより転炉出鋼直後の溶鋼中の炭素含有量で層別して求めたリムド脱酸終了時の溶鋼中の酸素含有量とリムド脱酸の処理時間との関係に照らして、リムド脱酸終了時の溶鋼中酸素含有量が所定値以下になるリムド脱酸の処理時間を定めてリムド脱酸を行い、その後にアルミニウムを添加してキルド脱酸を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉から出鋼した溶鋼を真空脱ガス装置にて、減圧下で該溶鋼中の炭素と酸素とを反応させてリムド脱酸処理してから、さらにアルミニウムを添加してキルド脱酸処理するに際し、
処理対象ヒートが転炉から出鋼された直後の溶鋼の炭素含有量を測定し、該測定値を予め過去の操業データにより転炉出鋼直後の溶鋼中の炭素含有量で層別して求めたリムド脱酸終了時の溶鋼中の酸素含有量とリムド脱酸の処理時間との関係に照らして、リムド脱酸終了時の溶鋼中酸素含有量が所定値以下になるリムド脱酸の処理時間を定めてリムド脱酸を行い、その後にアルミニウムを添加してキルド脱酸を行うことを特徴とするアルミ脱酸鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記リムド脱酸処理の終了時に溶鋼中の酸素含有量を測定し、該測定値と最終目標の溶鋼中の酸素含有量とからアルミニウムの添加量を決定し、キルド脱酸処理することを特徴とする請求項１記載のアルミ脱酸鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ脱酸鋼の溶製方法に係わり、特に、Ａｌ２Ｏ３系介在物の少ない溶鋼を得ると共に、該溶鋼の連続鋳造速度を従来より高め、能率良く高清浄度の鋼鋳片にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミ脱酸鋼は、転炉から出鋼した溶鋼をさらにＲＨ真空脱ガス装置に代表される溶鋼の真空脱ガス装置内で二次精錬して清浄化する途上で、該溶鋼中に脱酸剤であるアルミニウム（以下、記号：Ａｌ）を添加、攪拌することで、該溶鋼中に含まれる溶存酸素（以下、単に酸素という）をＡｌ２Ｏ３としてスラグ中に移行させる所謂「キルド処理」という脱酸操作を経て溶製されている。そして、溶鋼が含有するＡｌ２Ｏ３系介在物を減らし、清浄度をさらに高めた高清浄度鋼を溶製するには、前記キルド処理を行う前に、溶鋼が含有する炭素で酸素を減圧の下に反応させてＣＯとして揮発除去する所謂真空脱炭・脱酸処理（リムド処理ともいう）も行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、溶鋼の真空脱ガス処理に多用されているＲＨ真空脱ガス装置とは、図２に示すように、減圧排気の可能な脱ガス槽１の下方に、溶鋼２を保持した取鍋３をセットし、脱ガス槽１の下部に設けた２本の浸漬管の一方（上昇管４という）にアルゴン・ガス等の不活性ガス５を吹き込み、そのガスリフト作用で溶鋼２を脱ガス槽１に汲み上げ、もう一方の浸漬管（下降管６という）より、汲み上げた溶鋼２を取鍋３に戻し、取鍋３と脱ガス槽１との間で環流を生じさせ、その間に溶鋼２からの脱ガスや、合金成分を溶鋼２に添加して該溶鋼２の成分調整をする装置である。なお、この装置では、図示していないが、別途脱ガス槽１にガス吹き込みランスを挿入し、酸素ガスを溶鋼２に酸素ガスを吹き付け、溶鋼の脱炭を行うこともある。
【０００４】
また、溶鋼中の酸素含有量は、転炉吹錬終了時での溶鋼中の炭素含有量が少ないほど多くなるので、溶鋼中の炭素含有量が多い状態で、転炉吹錬を終えるのも、溶鋼中酸素含有量を低下させるのに有効な方法とされていた。
【０００５】
ところが、溶鋼中の炭素含有量は、通常、転炉吹錬の途中でサブランスにより溶鋼にプローブを挿入して、試料採取を行い、該試料の凝固温度を測定することにより推定するのが一般的であったが（例えば、特許文献２参照）、その測定精度が低いため、溶鋼のチャージ毎に数値のばらつきが大きいという問題があった。また、前記リムド処理を実施する際には、その処理時間を一定として行われているが、リムド処理後の溶鋼中酸素含有量の測定値で、その後に行うキルド処理に必要なＡｌ量を推定しているので、該リムド処理は、あくまでもキルド処理の補助的な役割を果たす側面的な意味で行われていた。  
【０００６】
このように、従来のリムド処理では、溶鋼中の酸素含有量の大小にかかわらず、処理時間を一定としていた。そのため、リムド処理後の溶鋼中酸素含有量がチャージ毎にバラツキが生じ、その結果としてキルド処理で生成するＡｌ２Ｏ３量もバラツキ、それが溶鋼の非金属介在物となって品質が安定しないという問題があった。そのため、かかる溶鋼を連続鋳造するに際して鋳造速度が速いと、鋳型内の溶鋼中に深く入り込む非金属介在物の浮上分離を促進するため、鋳造速度を通常より遅くする必要が生じ、鋼鋳片生産能率の低下を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５２２３８号公報
【特許文献２】特開平０６−２８９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、Ａｌ２Ｏ３系介在物の少ない溶鋼を得ると共に、該溶鋼の連続鋳造速度を従来より高め、能率良く高清浄度の鋼鋳片にすることの可能なアルミ脱酸鋼の溶製方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１０】
すなわち、本発明は、転炉から出鋼した溶鋼を真空脱ガス装置にて、減圧下で該溶鋼中の炭素と酸素とを反応させてリムド脱酸処理してから、さらにアルミニウムを添加してキルド脱酸処理するに際し、処理対象ヒートが転炉から出鋼された直後の溶鋼の炭素含有量を測定し、該測定値を予め過去の操業データにより転炉出鋼直後の溶鋼中の炭素含有量で層別して求めたリムド脱酸終了時の溶鋼中の酸素含有量とリムド脱酸の処理時間との関係に照らして、リムド脱酸終了時の溶鋼中酸素含有量が所定値以下になるリムド脱酸の処理時間を定めてリムド脱酸を行い、その後にアルミニウムを添加してキルド脱酸を行うことを特徴とするアルミ脱酸鋼の溶製方法である。
【００１１】
この場合、前記リムド脱酸処理の終了時に溶鋼中の酸素含有量を測定し、該測定値と最終目標の溶鋼中の酸素含有量とからアルミニウムの添加量を決定し、キルド脱酸処理するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ａｌ２Ｏ３系介在物の少ない高清浄度のアルミ脱酸鋼の鋳片が安定して得られると共に、溶鋼の連続鋳造速度を従来より高めて、生産性の向上も達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の効果を示す介在物密度の測定例を示す図である。
【図２】本発明の実施に利用するＲＨ真空脱ガス装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の基盤となる過去のデータ解析で得たリムド脱酸処理後の溶鋼中酸素含有量（ｐｐｍ）とリムド脱酸処理時間との関係であり、（ａ）は、溶鋼中炭素含有量  ≦  ４．０×１０−２質量％の場合、（ｂ）は、４．０×１０−２質量％  ＜  溶鋼中炭素含有量  ≦  ５．０×１０−２質量％の場合、（ｃ）は、５．０×１０−２質量％  ＜  溶鋼中炭素含有量の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１５】
まず、発明者は、従来のアルミ脱酸鋼の溶製方法を見直し、ＲＨ真空脱ガス槽内でのリムド処理で、溶鋼中の酸素含有量の大小にかかわらず、処理時間を一定としていたことに着目した。そのようにすると、脱酸は可能であるが、リムド処理終了時点での溶鋼中の酸素含有量はチャージ毎に必ずバラツキが生じるからである。
【００１６】
そこで、発明者は、キルド処理にて生成するＡｌ２Ｏ３系介在物を無害な範囲にするにはそのリムド処理終了時点での溶鋼中酸素含有量を常にある上限値以下とするようにリムド処理にかける時間を変更すれば良いのではと考え、過去の操業データの解析を行った。
【００１７】
その解析結果の一例を図３（ａ）〜（ｃ）に示すが、転炉から出鋼直後の取鍋内溶鋼の炭素濃度で区分すると、リムド処理の終了時の溶鋼中の酸素含有量のバラツキの最大値とリムド処理の処理時間との関係が右下がりの勾配を有する一定の関係にあることがわかった。そして、この関係を用いると、チャージ毎に転炉出鋼直後の溶鋼の炭素含有量を測定し、その測定値に対応する区分の前記リムド脱酸終了時の溶鋼中の酸素含有量のバラツキの最大値とリムド処理時間との関係に照合して、図３（ａ）〜（ｃ）に矢印で示すように、リムド処理終了時点での溶鋼中酸素含有量が所定値、例えば１００ｐｐｍ以下になるリムド処理の処理時間を選択すれば、リムド処理終了後の溶鋼中の酸素含有量は、前記溶鋼中の炭素含有量がある程度バラツイていても、ほぼ同程度以下の値になると考えられた。そこで、実際に品質要求の厳しい低炭アルミキルド鋼の溶製で試行したところ、得られた鋼鋳片のＡｌ２Ｏ３介在物の量が低減されたので、上記のような操業でアルミ脱酸鋼を溶製することを本発明としたのである。
【００１８】
なお、本発明では、上記溶鋼中炭素含有量の区分数や区分する境界の数値は、必ずしも上記した３区分や４．０×１０−２質量％、５．０×１０−２質量％に限るものではない。溶製する鋼種やリムド処理時の操業条件（ＲＨ真空脱ガス槽内の雰囲気圧力、溶鋼の温度や環流量等）によって、図３（ａ）〜（ｃ）の関係は変化するからである。従って、本発明の実施に際しては、それら操業条件に対応した前記リムド処理終了時の溶鋼中の酸素含有量とリムド処理の処理時間との関係を、操業データの解析で予じめ求めておくことになる。
【００１９】
また、本発明では、リムド処理後に行うキルド処理でのアルミニウムの添加方法については、特に特定しない。リムド処理で溶鋼中の酸素含有量がチャージ毎にほぼ同等以下になっているので、各チャージで一定量のアルミニウムの添加で十分に品質が安定した鋼鋳片が得られるからである。
【００２０】
ただし、より一層良い品質を要望された場合には、前記リムド処理の終了時に溶鋼中の酸素含有量を測定し、該測定値と最終目標の溶鋼中の酸素含有量とからアルミニウムの添加量を決定し、キルド処理するのが良い。この方がキルド処理終了後の溶鋼中酸素含有量のチャージ毎のバラツキが減少するからである。
【００２１】
溶鋼の真空脱ガス装置は、本発明が対象とする低炭アルミキルド鋼の場合には、ＲＨ真空脱ガス装置が一般的に使用されるているが、それ以外の吸い上げ式の真空脱ガス装置（例えば、ＤＨ真空脱ガス装置や、ＲＥＤＡと称する直胴型の真空脱ガス槽を有する真空脱ガス装置など）でも、リムド処理とキルド処理を経て低炭アルミキルド鋼を溶製することができる。したがって、本発明の実施に用いる溶鋼の真空脱ガス装置としては、特にＲＨ真空脱ガス装置に限定するものではなく、上記の吸い上げ式の真空脱ガス装置も対象とする。
【実施例】
【００２２】
転炉吹錬により低炭素溶鋼を多数チャージ溶製した。その主な組成は、炭素（Ｃ）：３．２×１０−２〜５．５×１０−２質量％、珪素（Ｓｉ）：  ｔｒ、マンガン（Ｍｎ）：０．２質量％以下、燐（Ｐ）：０．０２質量％以下、硫黄（Ｓ）：０．０２質量％以下である。この溶鋼を，図２に示すようなＲＨ真空脱ガス装置を利用して、前記したリムド処理及びキルド処理を行い、低炭素アルミキルド溶鋼とした後、連続鋳造によって鋼鋳片とした。このＲＨ真空脱ガス装置でのリムド処理及びキルド処理に本発明を採用した。
【００２３】
リムド処理に際しては、各チャージ毎に転炉からの出鋼直後に取鍋内溶鋼からプローブを利用して溶鋼の試料を採取し、該溶鋼中の炭素含有量を分析した。そして、この分析値の値に応じて、前記図３（ａ）〜（ｃ）に示した炭素含有量の区分の関係を用い、リムド処理にかける時間を決定し、その時間でリムド脱酸処理を行ってから、アルミニウムを添加してキルド処理を行った。なお、ＲＨ真空脱ガス槽の雰囲気圧力は、各チャージとも  リムド処理時５０〜１０ｔｏｒｒ（６６５０〜１３３０Ｐａ）、キルド処理時１〜０．１ｔｏｒｒ（１３３〜１３．３Ｐａ）とした。
【００２４】
リムド処理前の溶鋼中の炭素含有量は、全チャージで３．２×１０−２〜５．５×１０−２質量％の範囲で変動していたが、その値に応じてリムド処理終了時の溶鋼中酸素含有量が１００ｐｐｍとなるように、リムド処理の時間を図３（ａ）〜（ｃ）より適切に選択して操業した。リムド処理の終了後は、溶鋼トン当たり１．０ｋｇの一定量のアルミニウムを添加し、キルド処理を行った後、連続鋳造によって鋼鋳片とした。
【００２５】
そして、得られた溶鋼を連続鋳造したが、従来、鋳造速度を１．６ｍ／ｍｉｎ程度で行っていたのを、非金属介在物量の低下を見込み、１．８ｍ／ｍｉｎに早めた。それにもかかわらず、得られた鋼鋳片を熱間圧延して得た熱延鋼板での非金属介在物の量は、図１に介在物密度（個／ｍ２）で示すように、全チャージの平均で従来の０．１８（個／ｍ２）から０．１６（個／ｍ２）へと低下し、本発明が非常に有効であることが確認できた。なお、介在物密度の測定は、特許第３７４７６６４号に記載の超音波ラインセンサにより、熱間圧延後の鋼板を酸洗ラインにおいて行った。
【符号の説明】
【００２６】
１    脱ガス槽
２    溶鋼
３    取鍋
４    上昇管
５    不活性ガス
６    下降管
７    排気ポンプへの連絡路
８    スラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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