(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ：０．０３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００３ｗｔ％以下に脱燐および脱硫処理した溶銑を、転炉精錬にて、Ｃ：０．０２０〜０．０５０ｗｔ％およびＳ：０．００５０ｗｔ％以下の溶鋼とし、この溶鋼の取鍋への出鋼中および／または出鋼後に、金属Ａｌを含むスラグ改質剤を添加してスラグ成分が（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ）≦４ｗｔ％を満足するように調整し、次いでＲＨ真空脱炭処理を行った後、金属Ａｌによる脱酸処理およびＣａＯを主成分とするフラックスをＣａＯ換算で４ｋｇ／ｔ以上、ＲＨ真空槽内の溶鋼に添加する脱硫処理を施し、溶鋼成分をＣ：０．００３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下に調整することを特徴とするＳ含有量の極めて少ない高清浄度極低炭素鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、成形性に優れた自動車用鋼板または電磁特性に優れた無方向性珪素鋼板を経済的に大量溶製するプロセスの実現に必要とされる、清浄度の高い、特にＳ含有量の極めて少ない極低炭素鋼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用鋼板などの分野においては、優れた成形性を得るために、高純度鋼の需要が大きい。すなわち、Ｃ：０．００３０ｗｔ％以下の極低炭素鋼板、さらにはＣ：０．００１５ｗｔ％以下でかつＳ：０．００１０ｗｔ％以下とした、Ｓ含有量の極めて少ない高清浄度極低炭素鋼の要望が大きく、それの大量溶製技術の確立が強く望まれている。
【０００３】
なかでも、自動車用の一体成形サイドパネルに供する、伸び５５％以上、ｒ値２．５以上の高加工性自動車用鋼板を得るには、Ｓ：０．００１０ｗｔ％以下で、さらにＣ：０．００１０ｗｔ％以下とした、高清浄度極低炭素鋼を必要とする。
【０００４】
また、無方向性珪素鋼板、特にＳｉ：２．５  ｗｔ％以下およびＡｌ：０．２  ｗｔ％以上の高級無方向性珪素鋼板では、Ｓ含有量の極めて少ない極低炭素鋼を使用すると飽和磁束密度が高くなり、かつ鉄損値が著しく低下することが知られている。特に、高級無方向性鋼板ではＣ：０．００１５ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下とすることが、電磁特性を向上させる上でより好ましい。
【０００５】
Ｃ：０．００１５ｗｔ％以下の極低炭素鋼は、例えば出願人が先に特願平３−３０１００号にて提案した、直径の太い環流管を用いることにより溶鋼の環流を促進できるようにしたＲＨ脱ガス装置を用いて、製造することができる。
一方、Ｓ：０．００１０ｗｔ％以下の高清浄度鋼は、“鉄と鋼”７２（１９８６），Ｓ２６３に開示されているような、ＲＨ脱ガス時に環流管直下の取鍋内溶鋼に脱硫剤をインジェクションする方法（ＲＨ−ＦＩ法）によって製造することができる。しかし、この方法は浸漬ランスを必要とするので耐火物コストが高く、また、望ましい極低硫値を得るには、Ｃ：０．０６ｗｔ％以上の低または中炭素鋼での適用に限られてしまう問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
精錬工程において極低炭素鋼を得るためには、スラグの酸素ポテンシャルが高い方が良く、従ってスラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）も高い方が良い。一方、Ｓ含有量の極めて少ない、かつ、Ｏ含有量が低い高清浄度鋼を得るためには、スラグの酸素ポテンシャルは低い方が良く、従ってスラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）も低くする必要がある。
【０００７】
すなわち、Ｓ含有量の低い高清浄度極低炭素鋼の溶製は、極低炭素鋼および高清浄度鋼の溶製プロセスを単に組合わせるだけでは不十分である。この種の高純度鋼の大量溶製を実現するには、高炉出銑後の溶銑から転炉精錬および２次精錬に至る全プロセスにわたって適正な条件を付与する必要がある。
そこで、本発明の目的は、Ｓ含有量の低い高清浄度の極低炭素鋼を有利に得るための溶製プロセスを提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｐ：０．０３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００３ｗｔ％以下に脱燐および脱硫処理した溶銑を転炉にて精錬し、Ｃ：０．０２０〜０．０５０ｗｔ％およびＳ：０．００５０ｗｔ％以下の溶鋼とした後、該溶鋼を取鍋に出鋼中および／または出鋼後に金属Ａｌを含むスラグ改質剤を添加し、スラグ成分を（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ）≦４ｗｔ％を満足するように調整し、次いでＲＨ真空脱炭処理を行った後、金属Ａｌによる脱酸処理およびＣａＯを主成分とするフラックスをＣａＯ換算で４ｋｇ／ｔ以上、ＲＨ真空槽内の溶鋼に添加する脱硫処理を施し、溶鋼成分をＣ：０．００３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下に調整することを特徴とするＳ含有量の極めて少ない高清浄度極低炭素鋼の製造方法である。
【０００９】
【作用】
本発明方法の実施に当たっては、転炉に装入する溶銑のＰおよびＳの含有量は低い方が望ましく、Ｐ：０．０３０  ｗｔ％以下およびＳ：０．００３  ｗｔ％以下とする。
すなわち、Ｐが０．０３０  ｗｔ％を超えると、転炉で装入する副原料のＣａＯ  を多量に要し、精錬コストが嵩むばかりでなく、Ｐを酸化除去するための酸素ガスの上吹き量も多くなり、生成するスラグの（Ｔ．Ｆｅ）を増加する結果となる。Ｐ：０．０３０  ｗｔ％以下ならば、これらに起因する実質的な被害を回避することができる。
【００１０】
一方、転炉精錬における脱硫は殆ど進行しないため、本発明で必要とするような極低硫溶銑の場合、炉壁に付着した前チャージのスラグの再溶解によりむしろ復硫するおそれがある。すなわち、溶鋼での脱硫は限界があるので、より効率的に脱硫が進行する溶銑段階でＳを除去するのが望ましく、Ｓ：０．００３  ｗｔ％以下、より望ましくは０．００２４ｗｔ％以下とする。
【００１１】
このような溶銑は、例えば、以下に述べるような方法によって得ることができる。まず、高炉出銑後の溶銑は温度が１５００℃前後、Ｃ：４．４  ｗｔ％，Ｓｉ：０．２  ｗｔ％，Ｐ：０．１００  ｗｔ％およびＳ：０．０２５  ｗｔ％程度を含有するものである。この溶銑に酸化鉄を主成分とする酸化剤を上吹きまたは溶銑中に吹き込むと、Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下とすることができる。この脱珪後の溶銑をトピードカーまたは溶銑鍋に受銑し、ＣａＯ  と酸化鉄からなる脱燐フラックスを吹き込むことで脱燐し、その後ソーダ灰を吹き込むことで脱硫を行い、Ｐ：０．０３０  ｗｔ％以下およびＳ：０．００３  ｗｔ％以下とする。特に、Ｓ：０．００２４ｗｔ％以下とするには、脱硫に使用するソーダ灰の使用量を、Ｓ：０．００３  ｗｔ％以下の場合に比べて１０〜２０％多く用いることが有効である。なお、脱燐および脱硫処理における、溶銑温度は１２５０〜１４００℃程度とすることが好ましい。
【００１２】
次いで、かかる溶銑を転炉に装入する際には、脱燐および脱硫後のスラグを可能な限り分離し、転炉に流入しないようにすることが好ましい。
また、本発明で対象とする、極低硫鋼の溶製に当たっては、Ｓ：０．００７  ｗｔ％以下となる予備精錬を転炉で前もって行い、不可避的に残留するスラグ中のＳ濃度を下げるようにすると良い。
【００１３】
さらに、転炉出鋼時のＣ濃度を０．０２〜０．０５ｗｔ％およびＳ：０．００５  ｗｔ％以下に限定するのは、次の理由による。
Ｃが０．０５ｗｔ％を超えると、ＲＨ法による脱炭処理に長時間を要することとなり、時として、Ｃ：０．００３０ｗｔ％以下の溶鋼が得られないことがある。また、たとえそのレベルのものが得られても、次工程の連続鋳造における効率的な操業を阻害する。このため、製品の品質劣化をまねくだけでなく、生産性を著しく損なうことから、Ｃ：０．０５ｗｔ％以下とする。一方、Ｃ：０．０２ｗｔ％未満に精錬すると、スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ  ）が著しく増加する。これは、次のスラグ改質での円滑化を妨げるだけでなく、転炉耐火物の溶損増加および鉄歩留りの低下を招く。
【００１４】
また、Ｓが０．００５ｗｔ％を超えると、次工程のＲＨ法による脱硫を行っても、Ｓ：０．００１０ｗｔ％以下とするために極めて多くのフラックスを必要とすることになり、実際的でない。
従って、経済的に高清浄度の極低炭素鋼を転炉で大量溶製するには、Ｃ：０．０２〜０．０５ｗｔ％およびＳ：０．００５ｗｔ％以下で出鋼することが必要である。
【００１５】
次に、出鋼時に取鍋内へ不可避的に流入する転炉スラグは、（Ｔ．Ｆｅ）が１０〜３０％と高く、かつ（ＭｎＯ  ）を数％含有するため、ＲＨ法による脱酸および脱硫過程で有害である。そこで、出鋼中および／または出鋼後に、金属Ａｌ，  Ａｌ２Ｏ３，ＣａＯを主成分とする改質剤をスラグに添加して、Ａｌによりスラグ中のＦｅＯ  およびＭｎＯを還元する。なお、このスラグ改質剤中の金属Ａｌは３０〜７０％とするのが、改質効果の点で好ましい。
なお、スラグ中の（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ  ）は４％以下とする。すなわち、（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ  ）が４％以下になると、脱硫に及ぼす影響が少ないし、次の脱炭時に、例えば真空槽内酸素上吹きを実施しても、（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ  ）が７％をこえることはない。（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ  ）を４％以下とするには、上述のスラグ改質剤を出鋼中と出鋼後に分割して投入すると良い
【００１６】
引き続き、溶鋼はＲＨ法でＣ：０．００３０ｗｔ％以下、必要に応じて０．００１５ｗｔ％以下まで脱炭する。脱炭時には、図１に示すような、酸素上吹きランスを用いて真空槽内浴面に酸素ガスを吹き付けると、反応が促進されることが多い。
【００１７】
なお、図１において符号１は取鍋、２は溶鋼、３は真空槽を示しており、該真空槽３と取鍋１との間で環流管４を介して溶鋼２が循環する仕組みになっている。そして、真空槽３内の溶鋼２に対しては、上吹きランス５を介して、フラックス６を酸素とともに吹き付け、脱炭処理を行う。
【００１８】
所望のＣ濃度以下に溶鋼を脱炭したのち、金属Ａｌで脱酸を行い、かつＣａＯを主成分とするフラックスをＣａＯ換算で４ｋｇ／ｔ以上添加する。Ａｌ添加後３分間経過したのちにフラックスを添加する必要があり、その後１０分間以上環流処理をすると、フラックスの脱硫反応効率が向上する。フラックスは真空槽内に上方よりホッパーを介して一括して添加しても良いが、図１に示した酸素上吹きランスの酸素の代わりにＡｒガスを用い、このランスからＡｒとともに上吹きしてもよく、とくにこの場合にはフラックスの脱硫反応効率が向上し、Ｓ：０．００１０ｗｔ％以下の極低硫鋼が得られやすい。
なお、ＣａＯで脱硫する場合、そのＣａＯ量は温度低下で実害の及ばない範囲で多い方が良く、このＣａＯ量が４ｋｇ／ｔ未満では安定してＳ：０．００１０ｗｔ％以下に脱硫することが難しい。
【００１９】
【実施例】
高炉鋳床で脱珪処理を行い、Ｓｉ：０．１０ｗｔ％とした溶銑  ２００ｔをトピードカーに受銑し、ＣａＯ  ：３０％および酸化鉄：７０％からなる脱燐フラックスを搬送用空気とともに溶銑中に４５０ｋｇ／ｍｉｎ  の吹き込み速度にて総量  ６５ｋｇ／ｔ  吹き込み、続いてソーダ灰を搬送用空気とともに溶銑中に１００  ｋｇ／ｍｉｎの吹き込み速度にて総量７．２  ｋｇ／ｔ吹き込むことにより、Ｐ：０．０２２  ｗｔ％およびＳ：０．００２４ｗｔ％の脱燐および脱硫溶銑を得た。この溶銑を除滓しつつ装入鍋に移し、さらに装入鍋で除滓して転炉に装入した。転炉では炉底からＡｒガスを０．１Ｎｍ３／ｍｉｎ・ｔ  で吹き込みつつ、酸素を２．５Ｎｍ３／ｍｉｎ・ｔ  で上吹きし、約１５ｍｉｎ  の吹練でＣ：０．０３５  ｗｔ％，Ｐ：０．００５  ｗｔ％およびＳ：０．００２８ｗｔ％の溶鋼を得た。この溶鋼の温度は１６３５℃で、吹止め時に採取したスラグの（Ｔ．Ｆｅ）は１６．５ｗｔ％であった。
【００２０】
次いで、ＣａＯ  ：６６ｗｔ％，Ａｌ２Ｏ３  ：１７％および金属Ａｌ：１７ｗｔ％からなるスラグ改質剤を出鋼中の湯面スラグ上には２ｋｇ／ｔ、そして出鋼後の湯面スラグ上には３ｋｇ／ｔにて分割添加した。ＲＨ処理前に採取したこのスラグの（Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ  ）は３．１  ｗｔ％であった。
【００２１】
この溶鋼に、ＲＨ処理装置による２０分間の脱炭処理を施した。脱炭処理前の温度は１５９０℃、溶鋼中のフリー酸素は６００ｐｐｍであり、処理時の真空度は  ０．５〜５ｔｏｒｒとし、溶鋼環流量は１００ｔ／ｍｉｎであった。２０分間の脱炭処理後に、Ｃ：０．０００８ｗｔ％の溶鋼が得られた。その後、金属Ａｌを添加し、溶鋼中のｓｏｌ．Ａｌ：０．４  ｗｔ％とした。さらに、ＦｅＳｉ合金を添加し、Ｓｉ：３．３  ｗｔ％に調整した。
【００２２】
その後、ＣａＯ  ：７０％，ＣａＦ２：１５％およびＡｌ２Ｏ３  ：１５％からなる、予め溶融し冷却後に粉砕した脱硫フラックスを、真空槽内に設置した上吹きランスを用いて、Ａｒガス５Ｎｍ３／ｍｉｎ  とともに１５０  ｋｇ／ｍｉｎの速度で槽内浴面上に総量７．５  ｋｇ／ｔを添加した。かくして得られた溶鋼は、Ｓ：０．０００６ｗｔ％およびＯ：０．０００８ｗｔ％と、清浄度の高い極低炭素鋼であった。この溶鋼を連続鋳造し、圧延して厚さ０．３５ｍｍの薄鋼板を得たのち、この薄鋼板の電磁特性を調べたところ、従来の最高級無方向性珪素鋼板より、約２０％鉄損の低い、画期的な製品が得られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ｃ：０．００３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下の清浄度の極めて高い極低炭素鋼を得ることができ、特に自動車鋼板用薄鋼板向けにはＣ：０．００１５ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下、高級無方向性珪素鋼板向けにはＣ：０．００３０ｗｔ％以下およびＳ：０．００１０ｗｔ％以下に、それぞれ調整することが可能であり、各鋼板の溶製に有利に適合する溶鋼を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う脱炭処理を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  取鍋
２  溶鋼
３  真空槽
４  環流管
５  上吹きランス
６  フラックス
【図１】
0003627755.tif 000002