(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空脱ガス精錬設備を用いて高加工性薄鋼板用溶鋼を溶製するにあたり、脱炭処理初期の真空槽内の圧力が１０ｍｍＨｇ以下で、且つ、炭素濃度［Ｃ］が（１）式で示される値以上の領域では、溶鋼中酸素濃度［Ｏ］をできるだけ高濃度に保持しつつ脱ガス処理を実施する第１工程と、溶鋼温度Ｔ（Ｋ）である溶鋼の［Ｃ］の値が（１）式で示される値以下の領域においては、［Ｏ］の値を、溶鋼温度Ｔ（℃）と溶鋼の硫黄濃度［Ｓ］に応じて、（２）式で示される濃度範囲に制御脱酸して脱炭・脱窒する第２工程と、真空処理終了時に脱酸剤を溶鋼に添加して成分調整を実施する第３工程からなることを特徴とする高加工性薄鋼板用溶鋼の製造方法
【数１】
0003577351.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶鋼に含有されている炭素［Ｃ］と窒素［Ｎ］を減圧・真空下で効率良く除去すると同時に、溶鋼中に分散する個体脱酸生成物を低減し、高加工性薄鋼板用溶鋼を効率良く溶製する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高加工性薄鋼板は炭素や窒素を極微量まで除去し、かつ、鋼板表面清浄が美麗であることが要求される。一般に、溶鋼の脱炭処理は、例えば、第３版鉄鋼便覧ＩＩ製銑製鋼編６７１〜６８５ページに示されているような、各種の真空精錬設備を用い、（３）式で示される反応を活用して実施している。
【０００３】
［Ｃ］＋［Ｏ］＝ＣＯ                                    …（３）
しかし、［Ｃ］がおよそ０．００３０ｍａｓｓ％以下になると脱炭速度が極端に低下する。脱炭処理の効率化を図るため、従来、溶鋼中の溶解酸素濃度［Ｏ］を高濃度に保持しつつ脱ガス処理を実施している。しかし、脱炭処理終了と同時に脱炭剤を添加して、［Ｏ］を０．００１０ｍａｓｓ％を以下まで脱酸するため、多量な個体脱酸生成物が溶鋼に懸濁して結果として鋼片に残留し、薄鋼板の表面清浄を損い健全な鋼板の歩留りを低下させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は溶鋼の減圧・真空処理を実施して経済的に極低炭・低窒素で、しかも清浄な高加工性薄鋼板用溶鋼を効率良く溶製するための精錬方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空脱ガス精錬設備を用いて高加工性薄鋼板用溶鋼を溶製するにあたり、脱炭処理初期の真空槽内の圧力が１０ｍｍＨｇ以下で、且つ、炭素濃度［Ｃ］が（１）式で示される値以上の領域では、溶鋼中酸素濃度［Ｏ］をできるだけ高濃度に保持しつつ脱ガス処理を実施する第１工程と、溶鋼温度がＴ（Ｋ）で、［Ｃ］の値が（１）式で示される値以下の領域においては、［Ｏ］の値を、溶鋼温度Ｔ（℃）と溶鋼の硫黄濃度［Ｓ］に応じて、（２）式で示される濃度範囲に制御脱酸して脱炭・脱窒する第２工程と、真空処理終了時に脱酸剤を溶鋼に添加して成分調整を実施する第３工程からなることを特徴とする高加工性薄鋼板用溶鋼の製造方法。
【０００６】
【数２】
0003577351.tif 000002
【０００７】
【作用】
本発明の技術的思想の根源は、反応形態の相違に応じて最適な処理条件を付与する事で脱炭・脱窒反応を速やかに進行させると同時に、脱酸生成物を除去し、高加工性薄鋼板用溶鋼を溶製するものである。
【０００８】
本発明者らは、特公平６−１９１０２で開示したごとく、［Ｃ］が０．００５ｍａｓｓ％の以下の領域で、［Ｓ］に応じて［Ｏ］を制御する事で速やかに脱炭反応を進行させる極低炭素溶鋼の溶製方法を提示した。
【０００９】
一般に、脱炭反応の進行は、▲１▼溶鋼内部でのＣＯ気泡の発生と、▲２▼気相／溶鋼界面でのＣＯ生成の総和として進行する。本発明者らは、前期▲１▼のＣＯ気泡発生反応進行の有無は溶鋼のＰＣＯ＊  （＝Ｋ・［Ｏ］・［Ｃ］：ｍｍＨｇ）と真空槽内圧力Ｐｔ  （ｍｍＨｇ）との大小関係で決定され、（４），（５）式で示される関係により脱炭反応の進行形態が異なる事を見出した。
【００１０】
ここで、Ｋは平衡定数であり、７６０×１０（１１６０．０／（Ｔ＋２７３）＋２．００３）であることが良く知られている。
【００１１】
ＰCO* ＞Ｐt ＋２５（ｍｍＨｇ）              …（４）
：溶鋼内部からのＣＯ気泡発生による脱炭進行
ＰCO* ＜Ｐt ＋２５（ｍｍＨｇ）              …（５）
：気相／溶鋼界面での脱炭支配領域
ＣＯ気泡発生反応による脱炭反応は、［Ｏ］が高濃度であるほど速やかに進行し、その速度は大きい。つまり、第１工程はＣＯ気泡が溶鋼内部から発生する領域であり、脱炭速度を大きくするためには、［Ｏ］は高濃度ほど有利であるから、実用的には０．０４０〜０．０８０ｍａｓｓ％の範囲に保持する。
【００１２】
一方、気相／溶鋼界面でのＣＯ生成反応の進行は界面吸着元素である［Ｏ］と［Ｓ］の存在により阻害される。つまり、本発明者らの基礎的な研究により、気相／溶鋼界面でのＣＯ生成反応速度定数ｋｏｖは次式で示される事を見出した（鉄と鋼、ｖｏｌ，７４（１９８１），ｐ．４４９）。
【００１３】
【数３】
0003577351.tif 000003
【００１４】
したがって、ｋｏｖを最大にするための最適［Ｏ］の値［Ｏ］ｍａｘ  は（６）式を微分することで（７）式のように決定できる。
【００１５】
【数４】
0003577351.tif 000004
【００１６】
ただし、ｋｒ，κＳ  ，κＯ  は定数である。
【００１７】
従って、［Ｓ］の値に応じて［Ｏ］を制御する事で脱炭速度を大きくできる。つまり、反応形態に応じて、最適な［Ｏ］制御を付与する事で脱炭反応を速やかに進行させる事が出来る。
【００１８】
一般的な脱炭処理においては、［Ｃ］が０．００５０ｍａｓｓ％以下の領域のＰｔ  はおよそ１０ｍｍＨｇ以下であり、実用上は１ｍｍＨｇ程度であるから、ＣＯ気泡発生反応が停止する時の［Ｃ］の値は（１）式で示される。ただし、［Ｏ］は、Ｐｔ  が１０ｍｍＨｇ以下であるときの酸素濃度である。
【００１９】
【数５】
0003577351.tif 000005
【００２０】
したがって、［Ｃ］が（１）式で示される値以下では、脱炭反応は気相／溶鋼界面で進行するため、脱炭速度を最大にするために、［Ｓ］に応じて［Ｏ］を（２）式の範囲で制御する。上記工程が第２工程である。
【００２１】
【数６】
0003577351.tif 000006
【００２２】
ただし、［Ｏ］を狭い範囲で精度よく制御する事は非常に難しい。したがって、実用上、最適［Ｏ］値の＋０．０１００ｍａｓｓ％の範囲を許容する。この範囲では、脱炭反応阻害作用の影響が小さい。この時、界面吸着元素である［Ｏ］が低濃度になるため、脱炭と同時に脱窒反応が進行する。さらに、第２工程の初期の［Ｏ］制御によって生成した非金属介在物は、第２工程での脱ガス処理中の溶鋼循環で殆ど除去され、極低炭・低窒素で高清浄な溶鋼が溶製できる。
【００２３】
第３工程は、第２工程で制御された［Ｏ］を完全に除去する工程であり、目的に応じてＡｌもしくはＴｉの１種もしくは２種を溶鋼に添加して脱酸し、成分調整を実施する。
【００２４】
この時の脱酸量は従来の製造方法に比較して１／３程度であり、極めて清浄性の高い高加工性薄鋼板用溶鋼が溶製できる。
【００２５】
本発明の方法において、［Ｏ］を（２）式で示される範囲に制御するための方法は、すでに一般的に用いられている脱酸剤（Ａｌ，Ｔｉ等）を溶鋼に添加する方法が有効である。この際、目的の［Ｏ］に制御するための脱酸剤の添加時間は、脱炭反応を阻害しないように、好ましくは、１〜２ｍｉｎ程度の時間をかけて実施するのが好ましい。すなわち、短時間での添加では、真空槽内溶鋼の一時的な強脱酸がおこり、脱炭反応の進行が阻害されるからである。
【００２６】
（１）式で示される［Ｃ］への到達時間は、これまでに開示されている［Ｃ］推定方法（例えば、特願平０５−２６６５５７）に基づく予測時間で決定してもよく、直接分析によって確認してもよく、その精錬炉の経験に基づく特性値の積み上げによって決定してもよい。
【００２７】
【実施例】
実施例１
ＲＨ脱ガス設備を用いて、２５０トンの溶鋼の脱炭処理を実施した。［Ｓ］は０．０１２ｍａｓｓ％である。第１工程では［Ｏ］を０．０４５〜０．０５０ｍａｓｓ％とした。溶鋼温度は１６００±１０℃である。図１に［Ｃ］，［Ｏ］および［Ｎ］の経時変化を示す。脱炭開始１０ｍｉｎ後には、雰囲気圧力Ｐｔ  は１０ｍｍＨｇ以下であった。ＰＣＯ＊  ＝２５ｍｍＨｇの時に、Ａｌを真空槽に落としこみ、［Ｏ］を制御した。Ａｌの添加時間は１．０ｍｉｎ間である。従来の方法に比較して、本発明の方法により極低炭素・低窒素溶鋼の溶製が効率的に実施でき、図２に示すように、成品薄鋼板の表面欠陥も従来法に比較して１／３に減少した。ここで、表面欠陥とは、鋼中の非金属介在物に起因する欠陥であり、仕上圧延後に鋼板表面に観察される疵を指す。表面欠陥指数とは、比較例の表面欠陥個数ｎ（個／ｍ２  ）を１としたときの相対比較を表わす。
【００２８】
【発明の効果】
極低炭素・低窒素濃度でかつ清浄性の高い高加工性薄鋼板用溶鋼の溶製が効率良く実施できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＨ脱ガス炉での［Ｃ］，［Ｏ］および［Ｎ］の経時変化を示す図面。
【図２】薄鋼板の表面欠陥の低減度合いを示す図面。
【図１】
0003577351.tif 000008
【図２】
0003577351.tif 000009