(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の吹錬終了後、底吹きガスによるリンシング処理を行ってから取鍋へ出鋼するに当たり、まず、Ｃ≧１．０ｍａｓｓ％を含有する高炭素フェロマンガンを投入したのちにＡｌを投入して脱酸処理し、次いで、出鋼溶鋼を脱硫し、その後、ＲＨガス脱ガス処理を施すことにより、Ｃ：０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｐ≦０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓ≦０．０１５ｍａｓｓ％、Ｍｎ≧１．００ｍａｓｓ％の鋼を溶製することを特徴とする低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記脱硫は、アークプロセス（ＡＰ）にて行なうことを特徴とする請求項１に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項３】
前記高炭素フェロマンガン投入のタイミングは、出鋼時間のうちの３０〜４５％が経過した期間内で行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項４】
前記Ａｌの投入のタイミングは、出鋼時間のうちの５０％以上が経過した期間で行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項５】
転炉吹錬中にＭｎ鉱石を投入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項６】
転炉出鋼中にＣ含有量が１．０ｍａｓｓ％以上含有する高炭素フェロマンガンを投入することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【請求項７】
前記リンシング処理は、４〜６分間程度行なうことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の低炭素高マンガン鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低炭素高マンガン鋼の溶製方法に関し、特に低炭素・低燐・低硫・高マンガン鋼を溶製するための方法について提案する。
【背景技術】
【０００２】
低炭素高マンガン鋼は、ラインパイプ材や建築構造材として適用される材料の一つであり、特に低炭素・低燐・低硫・高マンガン鋼（Ｃ：０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｐ≦０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓ≦０．０１５ｍａｓｓ％、Ｍｎ≧１．００ｍａｓｓ％）については、以下のような溶製方法によって製造されるのが一般的である。
【０００３】
例えば、この種の鋼（以下、「低Ｃ高Ｍｎ鋼」という）は、主として転炉によって脱燐、脱炭の処理を行なった後、アークプロセス（ＡＰ）処理によって脱硫し、さらにＲＨ脱ガス処理を施して脱水素処理を行なうことで溶製（製造）している。このような溶製プロセスの場合、ＡＰ処理中にＣのピックアップが起こり低Ｃ化の障害になるという問題がある。それはＡＰ処理では、加熱のために炭素電極を使用するために、この処理中にＣ量が上昇することが挙げられる。しかも、この鋼種の場合、低炭素に仕上げなければならないと同時に高Ｍｎにしなければならないため、Ｍｎ合金を多量に使用することになる。ところが、Ｍｎ源となるフェロマンガン（以下、「ＦｅＭｎ」ともいう）として、安価な高ＣのＦｅＭｎを使用すると、Ｃ量が上昇することになるから、どうしても高価な低炭素ＦｅＭｎを使用せざるをえないという問題があった（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２０９３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来技術は、低Ｃ高Ｍｎ鋼製造のために、転炉から取鍋へ出鋼するに際して、溶鋼中に高炭素フェロマンガンを投入するものの、その後、真空脱ガス槽内で酸素ガスを上吹きし脱炭精錬してから脱ガスすることで、高Ｃの障害を和らげて高Ｍｎに調整する技術を提案している。たしかに、この技術によれば、転炉出鋼時に高炭素ＦｅＭｎを添加しても、その後にＲＨ真空脱ガス槽での脱炭精錬を採用して、炭素濃度の上限外れを回避することはできる。
【０００６】
しかしながら、この技術では、脱炭精錬中に溶鋼中のＭｎが酸化してスラグへ移行し、Ｍｎの酸化ロスが大きいことが問題となる。即ち、せっかく安価なＭｎ源を使用しても、その効果がＭｎの酸化ロスで相殺され、操業コストの低減程度が小さくなってしまうからである。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、マンガン源として安価な高炭素ＦｅＭｎを使用したとしてもなお、ＣのピックアップやＭｎのロスを少なくすることで、低Ｃ高Ｍｎ鋼を確実にかつ安価に溶製することができる方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の抱えている上述した問題を解決でき、上記の目的を確実に実現できる方法として、本発明では、転炉の吹錬終了後、底吹きガスによるリンシング処理を行ってから取鍋へ出鋼するに当たり、まず、Ｃ≧１．０ｍａｓｓ％を含有する高炭素フェロマンガンを投入したのちにＡｌを投入して脱酸処理し、次いで、出鋼溶鋼を脱硫し、その後、ＲＨガス脱ガス処理を施すことにより、Ｃ：０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｐ≦０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓ≦０．０１５ｍａｓｓ％、Ｍｎ≧１．００ｍａｓｓ％の鋼を溶製することを特徴とする低炭素高マンガン鋼の溶製方法を提案する。
【０００９】
なお、本発明に係る上記溶製方法においては、
（１）前記脱硫は、アークプロセス（ＡＰ）にて行なうこと、
（２）前記高炭素フェロマンガン投入のタイミングは、出鋼時間のうちの３０〜４５％が経過した期間内で行なうこと、
（３）前記Ａｌの投入のタイミングは、出鋼時間のうちの５０％以上が経過した期間で行なうこと、
（４）転炉吹錬中にＭｎ鉱石を投入すること、
（５）転炉出鋼中にＣ含有量が１．０ｍａｓｓ％以上含有する高炭素フェロマンガンを投入すること、
（６）前記リンシング処理は、４〜６分間程度行なうこと、
が、より好ましい解決手段を提供できるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
上掲のような構成からなる本発明に係る溶製方法によれば、高価な金属（電解）Ｍｎの代替として安価な高炭素フェロマンガンを使用することが可能になるため、低Ｃ・低Ｐ・低Ｓ・高Ｍｎ鋼を簡易なプロセス処理で安価に溶製することができる。
【００１１】
特に、転炉出鋼前のリンス処理、および高Ｃ−ＦｅＭｎ投入のタイミングを工夫（Ａｌ添加前）することによって、ＣのピックアップとＭｎロスを招くことなく、溶鋼中の酸素を低減させることができる。従って、脱酸用のＡｌ使用量の低減、脱酸生成物（Ａｌ２Ｏ３）の減少が図れると共に、このことにより介在物欠陥が抑制され、表面品質の良好な鋼片の製造を行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】出鋼待機時間とＣｍａｓｓ％（ただし、ＡＰ装入時の濃度）との関係を示すグラフである。
【図２】終点酸素と素鋼ロスＡｌとの関係を示すグラフである。
【図３】Ｃ含有量に及ぼす従来法と本発明法との比較図である。
【図４】Ｍｎ含有量に及ぼす従来法と本発明法との比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る低炭素高マンガン鋼溶製方法の構成の特徴は、
（１）転炉吹錬終了後の炉内でリンス処理、即ちリンシングを行なうこと、
（２）出鋼するに当たり、先にＣ≧１．０ｍａｓｓ％の高炭素フェロマンガン（高Ｃ−ＦｅＭｎ）を投入してからアルミニウム（Ａｌ）を投入すること、
（３）脱硫後、ＲＨガス脱ガス処理を行なうこと、
である。
【００１４】
また、上記本発明方法において、さらに低炭素・低燐・低硫・高マンガン鋼を溶製する場合には、
（４）転炉内に装入する溶銑として、脱燐処理を施した予備処理溶銑を用いること、
（５）脱硫後、ＲＨガス脱ガス処理を行なうこと、
が有効であり、これによって、本発明では、Ｃ：０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｐ≦０．０１０ｍａｓｓ％、Ｓ≦０．０１５ｍａｓｓ％、Ｍｎ≧１．００ｍａｓｓ％の溶鋼を溶製することができる。
【００１５】
まず、本発明方法の第１の特徴である溶鋼のリンシングは、吹錬終了後の出鋼前に炉底から溶鋼中に底吹きガス（Ａｒガス）を吹き込んで攪拌することにより、Ｃ＋Ｏ→ＣＯの反応を起こさせることにより鋼中のＣおよびＯをなるべく低減して、始めの段階で低炭素化の基礎を作っておくために行なう処理である。
【００１６】
図１は、終点酸素量ごとの出鋼待機時間（リンス時間）と溶鋼中Ｃ量（ただし、ＡＰ装入時の濃度）との関係を示したものである。この図からわるように、少なくとも出鋼前のＣ量は、後でＣ≧１．０ｍａｓｓ％の高Ｃ−ＦｅＭｎを投入してピックアップする分を考慮した上で最終Ｃ量を０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％にするには、０．０２０ｍａｓｓ％程度に抑制しておくために前記リンシングの処理を行なうが、このような処理によって必要なＣレベルにするためには、該リンシングの処理は４分以上６分程度行なうことが必要であることわかる。その理由は、リンシング処理時間の上限は４分程度で効果が飽和するものの、精錬時間を長引かせないためにも好ましくは６分とする。なお、前記出鋼待機時間とは、吹錬終了から出鋼開始までの時間である。
【００１７】
本発明方法の第２の特徴である出鋼中での処理において、まず、高Ｃ−ＦｅＭｎを投入したのちＡｌを投入することとした理由は、先に投入したＣ≧１．０ｍａｓｓ％の高Ｃ−ＦｅＭｎのＣを除去する上で有効だからである。
【００１８】
なお、この段階の処理において、ＡｌよりもＦｅＭｎを先に投入することで、Ｍｎの酸化ロスが発生するが、転炉吹錬中にＭｎ鉱石の投入を行なうことと、次工程のＡＰ処理（脱硫処理）時に、スラグ中のＭｎＯが還元されて鋼中のＭｎ量が増加することで、結果的にＭｎロスを防いで高Ｍｎを確保する。所謂、この段階で必要Ｍｎ量の調整ができる。
【００１９】
また、出鋼前リンシングおよびＦｅＭｎ先投入によって鋼中酸素が低減するため、図２に示すように、本発明の場合、脱酸用Ａｌ投入量を低減させることができるから、脱酸生成物（Ａｌ２Ｏ３）もまた減少し、ひいては鋼中介在物が少なくなって、表面欠陥が抑制され、鋼の品質向上が期待できることがわかる。なお、終点酸素の量は、出鋼（直）前に測定した値であり、また、素鋼ロスＡ１は、出鋼からＴＤ（タンデッシュ）までのロスしたＡ１量のことである。
【００２０】
上記のようにして、Ｍｎ量、Ｓ量の調整が終った溶鋼は、次に、真空脱ガス槽にて酸素を上吹きして脱炭すると共に、その脱炭後に引続いて脱ガス処理を行なって、低Ｃ、低Ｐ、低Ｓ、高Ｍｎ鋼の溶製を終える。なお、ＲＨ脱ガス処理時にＭｎの酸化ロス（０．１〜０．５ｍａｓｓ％）が起こるが、ＡＰ処理済み溶鋼の組成が最終のＭｎ量：１．０〜１．４ｍａｓｓ％となるように溶鋼調整しておくことが望ましい。
【００２１】
本発明では、予め行なう脱Ｐと必要に応じて行なう脱Ｓとを行なった予備処理溶銑を用いて転炉吹錬を行なうことが好ましい。このとき、高Ｍｎ化のために該転炉吹錬中に所要量のＭｎ鉱石を投入するが好ましく、併せて吹錬終了後出鋼前にリンス処理を行なって脱Ｃ、脱Ｏを促進した上で出鋼するようにする。そして、その出鋼に際しては、先に安価な高Ｃ（≧１．０ｍａｓｓ％）−ＦｅＭｎを投入し、その後でＡｌを投入することにより、Ｃのピックアップを阻止して低Ｃを実現するようにする。その後、ＡＰ処理を行なうことにより、低Ｓ、高Ｍｎの確保を通じて必要なＭｎ量の調整を行なうようにしている。
【００２２】
前記ＡＰ処理の後は、ＲＨ脱ガス処理工程を経て、脱Ｃ、脱ガスを行ない、最終的に所定の低Ｃ、低Ｐ、低Ｓ、高Ｍｎ溶鋼を得るようにする。
【００２３】
ところで、図３は、上述した本発明方法に従って処理した溶鋼の各工程におけるＣ量の推移を示すものであり、図４は同じくＭｎ量の推移を示すものであって、いずれも本発明方法の適用によって、安価な高炭素フェロマンガンを使用した場合であっても、少なくとも高価な金属マンガンを使う従来方法と同程度の低Ｃ化、低Ｍｎ化が達成されており、この方法が低Ｃ、高Ｍｎ鋼の溶製方法として有効であることがわかる。これらの溶製に当たって使用したマンガン合金の組成を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【実施例】
【００２５】
溶銑を予備処理して脱Ｓｉ、脱Ｐ、脱Ｓした表２に示す予備処理溶銑、その他の鉄源（スクラップ）を転炉（２５０トン）内に装入したあとＭｎ鉱石を投入した上で酸素吹錬を行なうことにより、表３に示す溶鋼を得た。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
上記酸素吹錬の終了後、Ａｒガスを炉底から１５〜２５Ｎｍ３／ｍｉｎ吹き込むリンシング処理を４分間行なった後、出鋼した。その出鋼中に、Ｍｎ含有量が１．０〜２．５ｍａｓｓ％である高Ｃ−ＦｅＭｎを投入し、１分経過後さらに１．５〜２．０ｋｇ／ｔのＡｌを投入した。その後、出鋼溶鋼をＡＰ処理した。このＡＰ処理は、一般的なＬＦ設備を用い、かつフラックスとしてＣａＯを加えて、２５〜３５分間の攪拌処理を行なった。この処理後の溶鋼成分は、表４に示すものとなった。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
次に、前記ＡＰ処理溶鋼をＲＨ脱ガス処理槽内に移して、脱Ｃ、脱ガスを行なった。得られた最終的な溶鋼成分を表５に示す。
【表５】
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【００３１】
以上説明した本発明方法に従う溶製を行なった結果、電解マンガンのような高価な高純度マンガンを使用するまでもなく高炭素フェロマンガンの使用であっても低炭素・低燐・低硫・高マンガン鋼の溶製が可能になることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の技術は、低Ｃ、高Ｍｎ鋼の溶製を主とする技術であるが、特に低Ｃ、低Ｐ、低Ｓ、高Ｍｎ鋼の溶製技術として有効である他、他の低Ｃの鋼種を溶製する場合にも応用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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