(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋内溶鋼を取鍋底部からタンディッシュに導入し、タンディッシュ底部に設けたノズルから鋳型に溶鋼を供給して連続鋳造を行うに際して、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が５重量％以下であり、タンディッシュ内スラグの塩基度（（ＣａＯ）／（ＳｉＯ2 ））が０．５以上であり、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度が２０容量％以下であることを特徴とする超高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高清浄極低炭素鋼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低炭素鋼は転炉出鋼時に溶鋼を未脱酸出鋼し、ＲＨ等の真空脱ガス装置で溶鋼中のＯによるＣ＋Ｏ＝ＣＯの脱炭反応を利用して溶鋼中の炭素濃度を３０ｐｐｍ以下に低減することにより溶製される。得られた極低炭素鋼の溶鋼は、金属Ａｌを添加して脱酸（反応：２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ2 Ｏ3 ）するため、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）生成量が多く、溶鋼中にアルミナ系介在物が多くなり易い。
【０００３】
特開平３−２３１５号公報には、この問題に対して取鍋内スラグ中のＴ．ＦｅおよびＳｉＯ2 濃度と取鍋耐火物中のＳｉＯ2 濃度とを管理する方法が開示されているが、同公報の方法では、溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度を２０ｐｐｍ程度しか低下することができず、溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度が１０ｐｐｍ以下の超高清浄極低炭素鋼を製造することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｔ．［Ｏ］が１０ｐｐｍ以下の超高清浄極低炭素鋼の製造に際しては、溶鋼外部から進入する酸素対策が重要であり、溶鋼中のＡｌがこの進入酸素と反応してＡｌ2 Ｏ3 のような非金属介在物を生成することを防止する必要がある。
【０００５】
酸素の進入は、タンディッシュの蓋部分の空隙を通じて通常行われ、タンディッシュ内雰囲気中の酸素濃度が増大し、タンディッシュ内の酸素と溶鋼中のＡｌとの反応により高融点のＡｌ2 Ｏ3 介在物が生成するといわれている。
【０００６】
特開昭６３−２３８９６２号公報には、タンディッシュを密閉する方法が開示されており、タンディッシュの密閉度はタンディッシュ内雰囲気中の酸素濃度で評価されている。
【０００７】
しかし、本発明者等は上記方法は以下（１）〜（２）の問題点があることを見出した。
【０００８】
（１）タンディッシュ内雰囲気中の酸素（以下、単に「タンディッシュ内の酸素」ともいう）は、溶鋼の酸化反応に使用され、空気リーク量の大小を酸素濃度で評価できない。
【０００９】
（２）タンディッシュ内雰囲気中の酸素濃度を計測するために酸素サンプリング用金属パイプを高温のタンディッシュ内に導入すると、そのパイプの内面に酸素分子が吸着したり、酸化反応を起こしたりするため、タンディッシュ内雰囲気中の正確な酸素濃度を把握できない。
【００１０】
さらに、次の問題点があることを見出した。
【００１１】
（３）タンディッシュ内への酸素供給源としては、リーク空気以外にタンディッシュ内スラグ中の酸化物があり、タンディッシュ内スラグの組成を制御しなければ超高清浄極低炭素鋼を製造できない。
【００１２】
本発明の目的は、上記の問題点等を改善して鋳型内溶鋼のＴ．［Ｏ］濃度が１０ｐｐｍ以下の超高清浄極低炭素鋼を製造する方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、以下（ａ）〜（ｇ）の知見を得て本発明を完成した。
【００１４】
（ａ）タンディッシュ内への空気リークを評価する方法として、酸素よりも溶鋼との反応性が低い窒素に着目し、鋳込み中のタンディッシュ内にＡｒガスを導入し、タンディッシュ内の酸素と窒素濃度を分析した。空気中の酸素が溶鋼に吸収されたり、溶鋼と反応しなければ、タンディッシュ内の酸素と窒素の比率は約１：４となるはずであるが、実測した結果は０．１：４となり酸素濃度が低い濃度となった。
【００１５】
（ｂ）この状態で鋳込みを継続し、空気リークを模擬するために、意図的にタンディッシュ内に空気を導入した結果、窒素濃度は４容量％（以下、ガス濃度は単に％で容量％を示す）から３０％に増加したが、酸素濃度は０．１％からほとんど変化しなかった。このことから、タンディッシュ内への空気リークによる介在物の混入を評価するには、タンディッシュ内雰囲気中の酸素濃度ではなく、窒素濃度を評価の指標濃度として使用すべきである。
【００１６】
（ｃ）図１はタンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度と鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示すグラフである。なお、図１の両矢印は、データのばらつき範囲を示し、以下の図２〜３も同じである。
【００１７】
同図に示すように、窒素濃度が２０％を越えると急激に鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度が増大しＡｌ2 Ｏ3 介在物等の介在物の混入が増加するため、Ａｌ2 Ｏ3 介在物等の介在物の混入を抑制するためにはタンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を２０％以下で管理する必要がある。好ましくは、１５％以下である。タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度の下限は、Ａｒシール等のコストと効果を考慮すると５％以上が望ましい。
【００１８】
しかし、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を２０％以下にしただけでは、同図に示すように、ばらつきが大きく超高清浄極低炭素鋼を安定して製造できない。
【００１９】
（ｄ）タンディッシュ内スラグの塩基度（（ＣａＯ）／（ＳｉＯ2 ））の値によって、スラグが溶鋼の酸化の起因となる酸素供給源になることに着目し、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を２０％以下の条件下、タンディッシュ内スラグの塩基度と鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を調べた。
【００２０】
図２は、タンディッシュ内スラグの塩基度と鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示すグラフである。
【００２１】
同図に示すように、塩基度０．５未満では鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度が高くなる。塩基度０．５未満ではスラグ中のＳｉＯ2 活量が増大し、スラグ中のＳｉＯ2 が溶鋼中Ａｌにより還元（３ＳｉＯ2 ＋４Ａｌ＝３Ｓｉ＋２Ａｌ2 Ｏ3 ）され、Ａｌ2 Ｏ3 介在物が生成して鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度が高くなるからである。
【００２２】
また、同図に示すように、タンディッシュ内スラグの塩基度を０．５以上とすると、鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度は相対的には低下しているが、ばらつきが大きく安定して超高清浄極低炭素鋼を製造するに至っていない。タンディッシュ内スラグの塩基度の上限は、塩基度を上げるコストと効果を考慮すると４以下が望ましい。
【００２３】
（ｅ）このばらつきの大きい原因として、さらに、取鍋内スラグ中の酸素供給源であるＦｅＯおよびＭｎＯ（以下、（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）ともいう）に着目した。取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）は二次精錬後から鋳込みにかけて溶鋼中Ａｌに還元される。すなわち、３ＦｅＯ＋２Ａｌ＝３Ｆｅ＋Ａｌ2 Ｏ3 、あるいは、３ＭｎＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｎ＋Ａｌ2 Ｏ3 なる反応によりＡｌ2 Ｏ3 介在物が生成して清浄性を悪化させる。従って、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は低いのが望ましい。
【００２４】
図３は取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度と鋳型内溶鋼のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示すグラフである。
【００２５】
同図に図示するように、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が５重量％（以下、単に％で重量％を示す）を超えると、溶鋼の清浄性が悪化し、超高清浄極低炭素鋼を製造するためには取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が５％以下であることが必要である。好ましくは、３％以下である。
【００２６】
（ｆ）上記のように、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度、タンディッシュ内スラグの塩基度および取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を管理することにより、鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度のばらつきを小さくすることが可能となり、鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度を１０ppm 以下とすることができる。
【００２７】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は下記のとおりである。
【００２８】
取鍋内溶鋼を取鍋底部からタンディッシュに導入し、タンディッシュ底部に設けたノズルから鋳型に溶鋼を供給して連続鋳造を行うに際して、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が５重量％以下であり、タンディッシュ内スラグの塩基度（（ＣａＯ）／（ＳｉＯ2 ））が０．５以上であり、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度が２０容量％以下であることを特徴とする超高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【００２９】
【発明の実施の形態】
極低炭素鋼は上底吹き転炉出鋼時に溶鋼を未脱酸出鋼し、ＲＨ等の真空脱ガス装置で溶鋼中の炭素濃度を３０ｐｐｍ以下に低減することにより得られる。
【００３０】
真空脱ガス処理後の取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は５％以下であればよく、下限を特に定めるものではないが、還元を行うコストと効果を考慮すると２％以上が望ましい。
【００３１】
タンディッシュ内スラグの塩基度（（ＣａＯ）／（ＳｉＯ2 ））は０．５以上であればよく、上限を特に定めるものではないが、塩基度を上げるコストと効果を考慮すると４以下が望ましい。
【００３２】
タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度は２０％以下であればよく、下限を特に定めるものではないが、Ａｒシール等のコストと効果を考慮すると５％以上が望ましい。
【００３３】
【実施例】
溶銑２５０トンを上底吹き転炉に装入し、吹錬した。所定の炭素濃度（ここでは［Ｃ］＝０．０５％）まで脱炭吹錬後、転炉側壁に設けた出鋼口から溶鋼を取鍋に出鋼した。
【００３４】
出鋼の際に、転炉スラグ（（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）＝１９％）が不可避的に取鍋に流出するため、溶鋼の出鋼中にスラグ還元用金属Ａｌの添加量を種々変化させ、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を調整した後に、ＲＨ真空脱ガス装置にて、溶鋼処理を行い炭素濃度が３０ｐｐｍ以下となるまで真空脱炭を施し、溶鋼脱酸用金属Ａｌを添加した後に製品成分規格に入るように合金を添加し、成分調整した。
【００３５】
ＲＨ真空脱ガス処理後の取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は０．２〜１４．５重量％であった。
【００３６】
成分調整した取鍋内溶鋼を連続鋳造装置のタンディッシュに注入し、タンディッシュ内溶鋼にフラックスを添加してタンディッシュ内スラグの塩基度を調整した。このタンディッシュ上部の蓋に設けたガス導入口よりＡｒガスをタンディッシュ内に供給してガスシールを行いながらタンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度を設定した。タンディッシュの両側底部の浸漬型タンディッシュノズルから上記各種条件下で製造した溶鋼を鋳型に供給した。
【００３７】
以上の条件で、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度、タンディッシュ内のスラグ塩基度と鋳型内溶鋼のＴ．［Ｏ］濃度との関係を調べた。
【００３８】
表１に、その結果を示す。
【００３９】
【表１】
0003724236.tif 000002
【００４０】
表１に示すように、取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が５％以下、タンディッシュ内のスラグ塩基度が０．５以上、タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度２０％以下のいずれかの条件を満たさない場合には、鋳型内溶鋼でのＴ．［Ｏ］濃度が１０ｐｐｍを超え、超高清浄極低炭素鋼を製造できない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の方法により、鋳型内溶鋼のＴ．［Ｏ］濃度が１０ｐｐｍ以下の超高清浄極低炭素鋼を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タンディッシュ内雰囲気中の窒素濃度と鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示すグラフである。
【図２】タンディッシュ内スラグの塩基度と鋳型内溶鋼中のＴ．［Ｏ］濃度との関係を示すグラフである。
【図３】取鍋内スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度と鋳型内溶鋼のＴ．［Ｏ］濃度との関係に示グラフである。
【図１】
0003724236.tif 000003
【図２】
0003724236.tif 000004
【図３】
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