(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉でＣ：0.03％以上に粗脱炭されたMn：0.3〜1.2％の溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置で仕上げ脱炭し溶鋼中の炭素濃度を50ppm 以下の極低炭素鋼域まで低減する処理において、真空脱炭処理前の溶鋼中の[Mn]濃度 (質量％)と、真空脱炭処理前および処理後のそれぞれの溶鋼中の[O]濃度 (質量％)とが下記式を満足する条件で10分以下脱炭処理を行うことを特徴とするMn含有極低炭素鋼の製造方法。
［数１］
0.016×[Mn]＋0.028≦[O]≦0.023×[Mn]＋0.05
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｍｎを含有した極低炭素鋼を迅速に溶製する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低炭素鋼は、自動車外装材やほうろう材など幅広い用途に用いられる鋼材であり、鋼材中の炭素濃度は６０ppm 以下、場合によって３０ppm 以下の低濃度が要求される。
【０００３】
このような極低炭素濃度にする方法として、真空脱ガス脱炭法が一般的に用いられている。
【０００４】
この真空脱ガス脱炭法は、溶鋼中の酸素（以下、［Ｏ］ともいう）と溶鋼中の炭素（以下、［Ｃ］ともいう）が反応し、生成したＣＯガスが溶鋼から離脱する際に、減圧下で脱炭反応を進行させると、生成ＣＯガスの離脱が容易になるという基本原理に基づいている。
【０００５】
真空脱ガス脱炭法によりＣＯガスの離脱が容易となり、極低炭素濃度まで脱炭を行うことが可能であり、この真空脱ガス脱炭法をさらに効率化するために、これまでに多数の脱炭方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平２−１９４１１６号公報には脱炭時に減圧下の溶鋼表面に酸素を吹き付ける方法が、特開昭５８−１１３３１４号公報には酸化物粉体を減圧下溶鋼表面に吹き付ける方法がそれぞれ示されている。これらの方法は主に、溶鋼中の［Ｃ］と反応する［Ｏ］の濃度を上昇させ、脱炭反応速度を速めるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これまでの技術は、溶鋼中の［Ｏ］の濃度を高めることにより脱炭反応速度を向上させるものであるが、Ｍｎを含有した極低炭素鋼を製造する場合、脱炭反応速度が低下するという問題があった。
【０００８】
すなわち、溶鋼中にＭｎ（以下、［Ｍｎ］ともいう）を含まない、または［Ｍｎ］濃度が低い極低炭素鋼を製造する場合に比較して、溶鋼中に［Ｍｎ］濃度が０．２〜０．５質量％（以下、単に％で質量％を表す）であると、脱炭時間が１．３〜２倍長くなるという問題があり、Ｍｎを含有した極低炭素鋼を製造する場合、脱炭時間の短縮化が求められていた。
【０００９】
本発明の目的は、脱炭時間の短縮化が可能なＭｎ含有極低炭素鋼の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
真空脱炭反応は溶鋼中の［Ｃ］と溶鋼中の［Ｏ］との反応により進行するが、Ｍｎは弱脱酸剤であるため溶鋼中の［Ｏ］と反応し、ＭｎＯを形成し、溶鋼中の［Ｏ］濃度を低下させる。
【００１１】
しかし、真空下で溶鋼中の［Ｃ］と平衡する［Ｏ］濃度は、Ｍｎと平衡する溶鋼中の［Ｏ］濃度より低いため、Ｍｎ脱酸反応は脱炭反応に影響しないと従来考えられていた。
【００１２】
本発明者らは溶鋼中の［Ｍｎ］濃度が脱炭速度に影響を与えると仮定し試験を行い溶鋼中の［Ｏ］濃度および［Ｍｎ］濃度と脱炭反応との関係を定量化し、Ｍｎ含有鋼でも高速で脱炭反応が可能であることを明らかにした。
【００１３】
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、下記の通りである。
【００１４】
転炉でＣ：0.03％以上に粗脱炭されたMn：0.3〜1.2％の溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置で仕上げ脱炭し溶鋼中の炭素濃度を50ppm 以下の極低炭素鋼域まで低減する処理において、真空脱炭処理前の溶鋼中の[Mn]濃度 (質量％)と、真空脱炭処理前および処理後のそれぞれの溶鋼中の[O]濃度 (質量％)とが下記式を満足する条件で10分以下脱炭処理を行うことを特徴とするMn含有極低炭素鋼の製造方法。
【００１５】
【数２】
0003675253.tif 000002
【００１６】
【発明の実施の形態】
Ｍｎ含有極低炭素鋼中のＭｎ含有量は、Ｍｎが含有されている限り特に制限ない。しかし、Ｍｎ含有量が０．２％以上となると脱炭速度が急激に低下することから、本発明を適用するＭｎ含有量は０．２％以上、一般には０．３〜１．２％である。
なお、Ｍｎ含有極低炭素鋼中のＣ含有量は、一般には０．０００５〜０．００５％である。
【００１７】
転炉とＲＨ真空脱ガス装置（以下、単にＲＨ装置またはＲＨともいう）を用いてＭｎ含有極低炭素鋼を製造する場合を例に説明する。
【００１８】
本発明では転炉で溶鋼中の［Ｃ］濃度を０．０３％まで粗脱炭した溶鋼３００ｔをＲＨで更に０．００２％まで真空脱炭した試験を行った。
【００１９】
図１は、脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度が０．４％である場合における溶鋼中の酸素濃度と脱炭所要時間との関係を示すグラフである。
【００２０】
なお、脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度は０．４％であり、脱炭所要時間は溶鋼中の［Ｃ］濃度が０．０３％から０．００２％まで低下したときの脱炭所要時間である。
【００２１】
また、図中の○印は脱炭前の溶鋼中の［Ｏ］濃度と脱炭所要時間との関係を、●印は脱炭後の溶鋼中の［Ｏ］濃度と脱炭所要時間との関係をそれぞれ表す。
【００２２】
図２は、脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度が０．８％である場合における溶鋼中の酸素濃度と脱炭所要時間との関係を示すグラフである。
【００２３】
図１、２から明らかなように、溶鋼中の［Ｏ］濃度が低くなると、脱炭所要時間が長くなる。
【００２４】
この理由は、溶鋼中の［Ｏ］濃度が低くなると、溶鋼中の［Ｏ］と［Ｍｎ］が反応し易くなり、溶鋼中の［Ｏ］の大部分がＭｎＯとなり、脱炭速度が低下するからである。
【００２５】
また、図１、２から明らかなように、溶鋼中の［Ｏ］濃度が高くなると、脱炭所要時間が長くなる。
【００２６】
この理由は、溶鋼中の［Ｏ］濃度が高くなると、溶鋼中の［Ｏ］濃度が低い場合と同様に溶鋼中の［Ｏ］と［Ｍｎ］と反応し易くなり、生成物ＭｎＯのＭｎとＯとの結合力が強まるため、溶鋼中の［Ｃ］がＭｎＯ中のＯを奪う反応の速度が低下するからである。
【００２７】
上記図１および２では、脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度を０．４％および０．８％に変えた試験結果を示したが、脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度を０．１〜１．３％に連続的に変えた試験を行った。
【００２８】
図３は、脱炭時間が１０分以内の高速脱炭を可能とする溶鋼中のＭｎ濃度と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【００２９】
同図から脱炭時間が１０分以内である高速脱炭可能な範囲は、下記式の範囲であることがわかった。
【００３０】
【数３】
0003675253.tif 000003
【００３１】
【実施例】
転炉で溶鋼中の［Ｃ］を０．０４％とした溶鋼３００ｔを取鍋へ出鋼した。
【００３２】
なお、転炉でＭｎを添加し転炉出鋼後、取鍋をＲＨへ移動して真空脱炭を行った。
【００３３】
表１に、実施例の結果を示す。
【００３４】
【表１】
0003675253.tif 000004
【００３５】
なお、表中に示す「計算溶鋼中の［Ｏ］濃度」とは、「溶鋼中の［Ｍｎ］濃度」から下記式で計算される濃度範囲を示す。
【００３６】
【数４】
0003675253.tif 000005
【００３７】
また表中に示す「計算溶鋼中の[O]濃度と実測溶鋼中の濃度比較評価」は、前記計算された濃度範囲に「脱炭前実測溶鋼中の[O]濃度」および「脱炭後実測溶鋼中の[O]濃度」がいずれも入っていれば○印を、いずれかでも外れていれば×印を付けた。
【００３８】
さらに「脱炭前実測溶鋼中の[O]濃度」および「脱炭後実測溶鋼中の[O]濃度
」には、前記計算された濃度範囲から外れている数値は括弧（数値）を付けた。
【００３９】
表１に示すように、「溶鋼中の［Ｍｎ］濃度」と「脱炭処理前後で［Ｏ］濃度」との関係が上記式を満たした本発明例は、脱炭所要時間が１０分以内であったが、満たさない比較例は、脱炭所要時間が１８分以上であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明により、脱炭時間の短縮化が可能となる。
【００４１】
具体的には、従来約２０分を要したＭｎ含有極低炭素鋼の溶製が１０分以内に溶製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度が０．４％である場合における溶鋼中の酸素濃度と脱炭所要時間との関係を示すグラフである。
【図２】脱炭処理前の溶鋼中の［Ｍｎ］濃度が０．８％である場合における溶鋼中の酸素濃度と脱炭所要時間との関係を示すグラフである。
【図３】脱炭時間が１０分以内の高速脱炭を可能とする溶鋼中のＭｎ濃度と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図１】
0003675253.tif 000006
【図２】
0003675253.tif 000007
【図３】
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