(57)【要約】【課題】全酸素濃度１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の溶製にあたり、真空脱ガス処理時間の延長あるいは温度低下によるトラブルなく、安定して１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の製造が可能とする、清浄鋼の溶製方法を提供する。【解決手段】スラグ精錬処理中に、溶鋼から試料を採取し、スラグ精錬処理終了前に、その試料における全酸素濃度を全酸素迅速分析方法により測定し、その測定結果を基にスラグの塩基度を調整し、真空脱ガス処理前の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークによる加熱とガスあるいは電磁力による撹拌を行うスラグ精錬を実施した後、真空脱ガス設備における溶鋼環流時間３０分以下での介在物除去を行う清浄鋼溶製方法において、前記スラグ精錬処理中に溶鋼の全酸素濃度を測定し、真空脱ガス処理前の全酸素濃度が１８ｐｐｍ以下になるように全酸素濃度測定結果に基づいて（２）式の範囲で溶鋼トン当たりの生石灰追加量（ｋｇ）を投入し、スラグ精錬処理することを特徴とした清浄鋼の溶製方法。
０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−３．６≦ 生石灰追加量(ｋｇ／ｔ)
≦０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−１．８ ・・・(２)
【請求項２】
前記スラグ精錬処理時に成分および温度を調整しておくことにより、前記真空脱ガス処理でのＡｌ投入量を溶鋼トン当たり０．１ｋｇ以下に抑制することを特徴とする、請求項１に記載の清浄鋼の溶製方法。
【請求項３】
前記スラグ精錬処理中に溶鋼の全酸素濃度を測定する方法として、
鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、
該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を５Ｐａ以上３５Ｐａ以下かつ、アークプラズマ出力電流を１５Ａ以上５５Ａ以下とする条件下において、
溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ１．５ｍｍ以上７ｍｍ以下、表面積Ｓと体積Ｖの比（Ｓ／Ｖ）が１．０５以上１．３０以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、
前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計４回以下であって、かつ合計処理時間として０．２秒以上１．２秒以下施した後、
該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用いることを特徴とする、請求項１または２記載の清浄鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼操業において、アークによる加熱とガスあるいは電磁力による撹拌を行うスラグ精錬を実施した後、真空脱ガス設備において介在物除去を行う清浄鋼の溶製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の清浄鋼の溶製方法としては、真空脱ガス処理時間を長くすることで介在物除去することが主流であった。しかしながら、真空脱ガス処理時間を延長しても鋼片中の全酸素濃度を十分に低減する事ができないことがあり、バラツキが大きかった。
【０００３】
清浄鋼溶製など、真空脱ガス設備を使用する精錬方法において、溶鋼中の溶解酸素量に応じた処理時間を決定した方法として、以下の方法が開示されている。
特許文献１では、環流用Ａｒガスにより溶鋼を真空槽内へ環流しつつ、真空槽内でＡｌを添加して未脱酸状態の溶鋼を脱酸し、真空槽内への環流を継続した後に処理を終えるＲＨ脱ガス装置での精錬の際に、Ａｌ添加直前での溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏと、上昇側浸漬管に吹き込まれる環流用Ａｒガス量Ｑと、Ａｌ添加後の処理時間ｔに関して、（１）式を満足する範囲とすることを特徴とするＲＨ脱ガス装置での清浄鋼の溶製方法が開示されている。
ｔ≧２０×（１-０．５Ｃｏ／５０）×（８／Ｑ）０．５・・・・（１）
ｔ：Ａｌ添加後の処理時間（ｍｉｎ）
Ｃｏ：溶解酸素量（ｐｐｍ）
Ｑ：環流量Ａｒガス量（Ｎｌ／ｍｉｎ／ｔ）
【０００４】
上記の特許文献１に記載の方法では、Ａｌ添加後の実際の処理時間と（１）式右辺で算出されるＡｌ添加後処理時間との比が、１以下である場合に、製品表面欠陥指数が悪化する傾向であることが示されている。この方法では、溶解酸素量Ｃｏを測定した結果からＡｌ添加後の処理時間ｔが決定されるため、溶解酸素量Ｃｏが高いときは、あらかじめ決まった処理時間を延長する必要が発生したり、処理時間延長による溶鋼温度低下トラブルが発生したりする問題があった。
【０００５】
また、特許文献２では、精錬過程の溶鋼から採取した判定対象となる試料および所望の精錬状態の鋼から採取した試料を、それぞれ別々に、不活性ガス雰囲気状態である抽出炉内で加熱して漸次昇温させながら、抽出炉内の炭素源と前記各試料中に含有される酸素とを反応させ、反応した酸素を酸素ピークと、所望の精錬状態の鋼材で最初に現れた酸素ピークとを比較し、鋼の精錬状態判定する方法が開示されている。この方法では、酸素ピークを比較することで、鋼の精錬状態を判定しているが、判定した状態に応じて、処理内容に対する具体的な対処方法はみられない。
【０００６】
一方、鋼中の全酸素濃度の分析は、正確に分析するために不活性ガス中加熱融解-赤外線吸収法を動作原理とする全酸素濃度分析装置が唯一適用されている。しかしながら、分析試料を得るためには、鋼塊から所定の寸法に機械加工して試料を作成した後、試料表面の酸化皮膜を除去する目的で、化学研磨、電解研磨あるいはグラインダーやヤスリ等を用いた研削などの前処理を施す必要があった。このような加工、前処理は、煩雑であるばかりでなく、時間を要する結果、迅速性の観点から、精錬途中の溶鋼の全酸素分析方法として適用することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−９２８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６７１０号公報
【特許文献３】特開２００２−３２８１２５号公報
【特許文献４】特開平１０−３１１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、全酸素濃度１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の溶製にあたり、真空脱ガス処理時間の延長あるいは温度低下によるトラブルなく、安定して１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の製造が可能とする、清浄鋼の溶製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題の解決するために提供される本発明の特徴は、全酸素濃度１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の溶製にあたり、スラグ精錬処理中に、溶鋼から試料を採取し、スラグ精錬処理終了前に、その試料における全酸素濃度を全酸素迅速分析方法により測定し、その測定結果を基にスラグの塩基度を調整し、真空脱ガス処理前の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御するところにある。
【００１０】
本発明は具体的には次のとおりである。
（１）アークによる加熱とガスあるいは電磁力による撹拌を行うスラグ精錬を実施した後、真空脱ガス設備における溶鋼環流時間３０分以下での介在物除去を行う清浄鋼溶製方法において、前記スラグ精錬処理中に溶鋼の全酸素濃度を測定し、真空脱ガス処理前の全酸素濃度が１８ｐｐｍ以下になるように全酸素濃度測定結果に基づいて（２）式の範囲で溶鋼トン当たりの生石灰追加量（ｋｇ）を投入し、スラグ精錬処理することを特徴とした清浄鋼の溶製方法。
【００１１】
０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−３．６≦ 生石灰追加量(ｋｇ／ｔ)
≦０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−１．８ ・・・(２)
（２）前記スラグ精錬処理時に成分および温度を調整しておくことにより、前記真空脱ガス処理でのＡｌ投入量を溶鋼トン当たり０．１ｋｇ以下に抑制することを特徴とする、上記（１）に記載の清浄鋼の溶製方法。
【００１２】
（３）前記スラグ精錬処理中に溶鋼の全酸素濃度を測定する方法として、鉄鋼試料を黒鉛るつぼに入れて不活性ガス中で加熱融解し、発生した一酸化炭素または二酸化炭素のいずれかひとつあるいは両方の赤外線吸収度から該試料中の酸素濃度を測定する方法であって、該試料表面の酸化皮膜を除去、清浄化する前処理として真空アークプラズマ処理をアークプラズマ放電開始時の真空度を５Ｐａ以上３５Ｐａ以下かつ、アークプラズマ出力電流を１５Ａ以上５５Ａ以下とする条件下において、溶鋼から採取した鋼塊に対して、高さ１．５ｍｍ以上７ｍｍ以下、表面積Ｓと体積Ｖの比（Ｓ／Ｖ）が１．０５以上１．３０以下となるように機械加工して得た小片を試料とし、前記アークプラズマ放電を前記試料に、合計４回以下であって、かつ合計処理時間として０．２秒以上１．２秒以下施した後、該試料を大気と接触させることなく、直接、分析時の温度よりも高い温度で加熱、清浄化した後、分析する温度に下げて待機させた黒鉛るつぼへ投入する鉄鋼中酸素分析方法を用いることを特徴とする、上記（１）または（２）記載の清浄鋼の溶製方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、真空脱ガス処理前の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下へ制御することで、真空脱ガス処理時間の延長あるいは温度低下によるトラブルなく、安定して１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の製造が可能となった。
【００１４】
また、上記に加えて、真空脱ガス処理でのＡｌ投入を０．１ｋｇ／ｔ以下に抑制することで、安定して９ｐｐｍ以下の清浄鋼の製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スラグ精錬処理後の溶鋼中全酸素濃度とその溶鋼を連続鋳造した後の鋼片中全酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図２】真空脱ガス処理時間を２０分間から２５分間に延長した場合の鋼片全酸素濃度の変化を調査した結果を示す図である。
【図３】スラグ精錬後の全酸素濃度と脱ガス処理前の全酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図４】スラグ精錬前の全酸素濃度とスラグ精錬開始から１０分後の全酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図５】スラグ精錬開始から１０分後の全酸素濃度とその濃度に基づき設定した生石灰の溶鋼トン当たりの追加投入量（ｋｇ）との関係を示すグラフである。
【図６】スラグ精錬開始から１０分後の全酸素濃度とスラグ精錬後の全酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図７】スラグ精錬後の溶鋼中全酸素濃度と連続鋳造を経た鋼片中の全酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係る鉄鋼中酸素分析設備を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の清浄鋼の溶製方法について以下に説明する。なお、本発明に係る説明において、鋼に含まれる成分の含有量を示す「％」または「ｐｐｍ」は、質量％または質量ｐｐｍを意味する。
【００１７】
本発明の特徴は、全酸素濃度１３ｐｐｍ以下の清浄鋼の溶製にあたり、スラグ精錬処理中に、溶鋼から試料を採取し、スラグ精錬処理終了前に、その試料における全酸素濃度を全酸素迅速分析方法により測定し、その測定結果を基にスラグの塩基度を調整し、真空脱ガス処理前の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御するところにある。
【００１８】
本発明において、清浄鋼は、Ｃ：０．０８〜１．０５％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜１．１０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％、全酸素濃度：０．００１３％以下の成分範囲の炭素鋼あるいは合金鋼と定義する。
【００１９】
清浄鋼の全酸素濃度低下には、真空脱ガス処理時間の延長が有効であるが、延長しても十分に全酸素濃度を低下できていないことがあった。
そこで、上記した清浄鋼に対応する成分を有する、Ｃ：０．０８〜１．０５％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜１．１０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％の溶鋼８０ｔについて、真空脱ガス処理時間を２０分間に固定して、スラグ精錬処理後の溶鋼中全酸素濃度とその溶鋼を連続鋳造した後の鋼片中全酸素濃度との関係を調査した。この調査においては、スラグ精錬処理後の溶鋼中全酸素濃度の分析はオフラインで行い、その分析結果を鋼片中全酸素濃度と対応付けた。その結果を図１に示す。
【００２０】
図１には、真空脱ガス処理時間を２０分間に統一し、従来の操業におけるスラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度と鋼片中全酸素濃度との関係を、真空脱ガス処理中に溶鋼に投入するＡｌ量を０．１ｋｇ／ｔ超と０．１ｋｇ／ｔ以下とで層別して図示してある。このＡｌ量は、基本的に真空脱ガス処理後の溶鋼温度を所定値に制御するための酸化発熱剤として投入されたものである。
【００２１】
この図から、鋼片中全酸素濃度を低下させるためには、スラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度を減少させることと、真空脱ガス処理中に溶鋼に投入するＡｌ量を０．１ｋｇ／ｔ以下にするなど減少させることが有効であると分かった。特に、本発明の課題である鋼片中全酸素濃度を１３ｐｐｍ以下にするためには、スラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度が１８ｐｐｍを超えてしまう処理を無くすことが効果的と言える。
【００２２】
また、真空脱ガス処理中に溶鋼に投入するＡｌ量を０．１ｋｇ／ｔ以下にすることも効果があると分かったので、図１における調査条件と基本的に同一ながら、真空脱ガス処理時間を２０分間から２５分間に延長した場合の効果を調査した。その結果を図２に示す。
【００２３】
図１および図２から、真空脱ガス処理中に溶鋼に投入するＡｌ量を０．１ｋｇ／ｔ以下の条件では、スラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度が１８ｐｐｍを超えていても、それが２２ｐｐｍ以下であれば鋼片中全酸素濃度を１３ｐｐｍ以下にすることができるし、脱ガス処理時間を延長すれば、それがもっと高くても対応できることも分かる。
【００２４】
しかし、ここでの問題は、従来はスラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度を迅速に知る方法が無かったので、図１および図２に示されているようなスラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度のバラツキに、効果的に対応する術が無かったことである。
【００２５】
従来は、従来実績の内で最も成績が悪かったデータに基づいて、そのような悪い条件にもＲＨでの環流によって溶鋼が清浄化されるように、予め長時間の溶鋼環流条件を設定して対処していた。しかし、そのような対処方法では、熱的にも処理能率的にも無駄が多いので問題であった。
【００２６】
そこで、本発明者らは溶鋼中全酸素の迅速分析方法の開発を並行して行い、その迅速分析方法を清浄鋼の溶製方法に応用することを含めて、清浄鋼の効率的溶製を図ることにした。
【００２７】
その酸素迅速分析方法を、以下に図面を参照しつつ詳しく説明する。
図８はこの本発明に係る分析方法を実施するための鉄鋼中酸素分析装置を模式的に示したものである。
【００２８】
本発明に係る分析方法に求められる短時間かつ高精度分析を実現するために、本発明で組み合わせる要素技術の内、迅速かつ再現性の高い試料前処理方法として、真空アークプラズマ処理を選択した。例えば、特許文献３に開示された金属中成分分析用試料の調整方法及び装置を適用すればよい。予め真空に保った試料前処理装置１内に、隔離バルブ４を介して、真空度をほとんど変化させることなく、処理前試料投入口３から試料を挿入することができる。その後、真空アークプラズマ処理により、試料表面の酸化皮膜を数秒で除去する。該装置では、試料を自動搬送するため、試料形状を円柱またはブロック（直方体）に限定する。試料は、試料台に載置して処理するため、試料台と接する面は処理されない。そこで、試料を反転させて処理する必要がある。つまり、ひとつの試料に対して、少なくとも２回は放電する必要がある。放電回数が増えると、試料が長時間加熱されることになり、一旦、酸化皮膜除去された試料表面は再び酸化されてしまう。したがって、試料表面の酸化皮膜を確実、正確かつ再現性良く除去し、精錬操業上必要とされる分析精度を確保するため、下記の条件でアークプラズマ処理する必要がある。
【００２９】
(a)真空度：５Ｐａ以上３５Ｐａ以下。真空アークプラズマによる試料表面酸化皮膜除去反応は真空度が高いほど促進されるが、３５Ｐａを超えると、試料温度上昇に伴う再酸化反応が顕著になるため好ましくない。一方、５Ｐａより低いと、酸化皮膜除去反応自体が進行しなくなるため、好ましくない。したがって、最適な真空度が存在する。
なお、処理時に真空度が一定値に保持されるよう、真空排気バルブとガス導入バルブの開閉を制御する圧力制御機構を有することがなお好ましい。
【００３０】
(b)アークプラズマ出力電流：１５Ａ以上５５Ａ以下とする。
【００３１】
(c)処理時間：ひとつの試料に対して、合計の処理時間は０．２秒以上１．２秒以下とする。
(d)処理回数：ひとつの試料に対して、合計の処理回数は４回以下とする。
【００３２】
処理後の試料は、大気と接触させることなく、分析装置２に配置した前処理済試料投入口５を通じて、最終的に黒鉛るつぼに投入する。試料前処理チャンバーと分析装置の試料投入口は真空または不活性ガスで内部を置換した連結管８で連結する。不活性ガス種としては、空気との比重差を考慮して、連結管内を確実にガス置換して、処理後の試料の再酸化を防止する観点、さらには経済的な観点から、Ａｒが好ましい。特許文献３に開示された装置構成では、前処理済試料は払い出された後、別置きの酸素分析装置に移送される。しかし、本発明の目的では迅速性が要求されることから、試料前処理装置１と酸素分析装置２を、それぞれ鉛直上下に配置し、連結管８内を自由落下させて、試料を移送する方法、すなわち図８のような装置構成を採用した。
【００３３】
この本発明の装置構成では、酸素分析装置２が床面に近い位置に配置され、分析装置２内部の清掃がガス中の不純物吸着剤の交換等、装置の維持管理作業に支障をきたす。そこで、架台６に組み込まれた装置全体をリフター７に載せて昇降可能とし、当該作業の際には装置全体を上げて、作業性を確保した。このリフター７の駆動方式は特に問わないが、装置全体では相当な重量であることから、操作性の観点で、自動油圧式が好ましい。また、リフター７の可動部は伸縮可能な材料で覆い、作業者が挟まれることのないよう、安全性に配慮した構造を有することが望ましい。
【００３４】
さらに、連結した酸素分析装置２が故障して使えない場合や、分析待ちの前処理済試料を別の酸素分析装置で分析する場合に備えて、試料前処理装置１と酸素分析装置２の連結管８途中に、前処理済試料の取出口９を設ける。
【００３５】
本発明で組み合わせる要素技術の内、溶鋼から採取した鋼塊より簡便かつ迅速に分析試料を得る方法として、溶鋼から採取した鋼塊を切断して作製した高さ（厚さ）が１．５ｍｍ以上７ｍｍ以下のスライスに対して、打ち抜いた円柱状小片を試料として用いる。具体的には、例えば、特許文献４に開示された分析試料の調整方法及び装置を適用すればよい。試料表面の酸化皮膜を確実、正確かつ再現性良く除去するためには、試料底面の直径と高さから計算される表面積Ｓと体積Ｖの比Ｓ／Ｖが、「１．０５≦Ｓ／Ｖ≦１．３０」を満たすような形状を確保する必要がある。
【００３６】
この理由は現時点で十分解明できていないが、電極形状などアーク処理部の形状に依存して、アークプラズマの空間分布において効率的な処理に好適な位置が限定されることに対応しているものと推察される。
【００３７】
本発明で組み合わせる要素技術の内、高精度な鋼中酸素分析方法として、不活性ガス中加熱融解−赤外線吸収法を動作原理とする酸素分析装置を選択した。この分析法では、試料ホルダと試料の脱酸反応剤（炭素）供給源を兼ねる黒鉛るつぼを使用する。
【００３８】
分析に先立って、るつぼ表面に吸着した酸素や汚染を除去するため、分析時よりもやや高い温度でるつぼだけを予め加熱する、いわゆる「空焼き」処理を実施する。「空焼き」処理により、黒鉛るつぼから発生する酸素、一酸化炭素あるいは二酸化炭素が分析値を変動させる影響を低減できる。市販の酸素分析装置で鋼中の酸素を分析する際には、通常、るつぼ、すなわち試料を１８００℃〜２２００℃程度の温度に加熱する。本発明で要求される高い分析精度を実現するためには、例えば、分析時の温度よりも１００℃以上高い温度で、かつ、１５秒以上加熱すればよい。
【００３９】
また、市販の酸素分析装置では、まず、分析装置内に試料を取り込み、試料周辺の雰囲気をキャリアガスであるヘリウムガスで置換する間に、るつぼの交換、電極の清掃および「空焼き」処理を実施する。したがって、試料を投入してから分析値が判明するまで、比較的長い時間を要する。るつぼの交換および電極の清掃、さらに「空焼き」処理を先行して実施させ、分析装置が分析可能な状態で清浄化前処理した試料を投入することで、要求される分析所要時間に応じた迅速化を実現させることができる。
【００４０】
通常、酸素分析に際して、検出したガス量を試料中の酸素濃度に変換するため、試料重量を精密に秤量する必要がある。真空アークプラズマ処理前後での試料重量変化を評価した結果、試料の形状や表面酸化度合いによって多少ばらつきはあるものの、高々１ｍｇ程度の減量であったことから、試料重量０．５〜１．０ｇに対しては実用上無視できる程度の誤差しか与えないことが判明した。そこで、本発明を実施する際には、機械加工して得た後に予め秤量した分析試料を、真空アークプラズマ処理し、大気と接触させることなく、そのまま酸素分析装置に挿入することとした。
【００４１】
但し、スラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度を迅速に知る方法があったとしても、その結果に応じて真空脱ガス処理を開始した後にＡｌ投入量を制限したり、脱ガス処理時間を延長したりすることは、必ずしも適当とは言えない。脱ガス処理時間を延長すると溶鋼温度の低下が必至であるし、それを熱的に補償するためにはＡｌを投入して酸化しなければならないなど、操業上の制約条件が厳しいからである。したがって、基本的にはスラグ精錬終了後の溶鋼中全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御できなければならない。
【００４２】
そこで、本発明では、スラグ精錬処理中の溶鋼中の全酸素濃度を迅速に測定し、その測定結果に応じてスラグ精錬処理条件を変更することで、スラグ精錬処理での全酸素濃度を低下させることとし、スラグ精錬処理条件とスラグ精錬処理後の溶鋼中全酸素濃度および鋼片中の全酸素濃度との関係を調査した。調査対象チャージにおけるスラグ精錬終了時のスラグ組成は、従来の経験値に基づいて、ＣａＯ＝５０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３３〜４０質量％、ＣａＯ/Ａｌ２Ｏ３≧１．５、（ＦｅＯ+ＭｎＯ）≦１質量％と定め、取鍋底部からのポーラスバブリングは、１．２５〜１．８８ｌ／min／tとし、４０分間の処理を実施した。スラグ精錬処理での全酸素濃度は、スラグが滓化した後である処理開始（＝ポーラスバブリング開始）後１０分の時点で溶鋼サンプルを採取して前記迅速分析方法により測定し、その測定結果から全酸素濃度が高いと生石灰添加により塩基度を向上させて全酸素濃度の低下を図り、スラグ精錬後の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御することにした。また、スラグ精錬後と脱ガス処理前の全酸素濃度との関係を図３に示す。この結果から、スラグ精錬後と脱ガス処理前の全酸素濃度は変化がないことがわかる。
【００４３】
尚、真空脱ガス処理時のＡｌ投入量を０．１ｋｇ／ｔ以下にするためには、スラグ精錬においてアーク加熱により鍋出し温度を向上させ、脱ガス処理における降下温度分を熱補償した。また、真空脱ガス処理にてロスする[Ａｌ]分を見積り、スラグ精錬において[Ａｌ]を高めておいた。
【００４４】
本発明の実施においては、先ず転炉或いは電気炉を用いて溶鋼を製造し、その後アークによる加熱とガスあるいは電磁力による撹拌機能とを有する取鍋精錬炉において、スラグ精錬を行って溶鋼中の全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御し、さらに溶鋼循環式真空脱ガス設備（ＲＨ）を用いて溶鋼環流時間３０分以下で介在物を除去した溶鋼を連続鋳造し、全酸素濃度１３ｐｐｍ以下の清浄鋼鋼片を安定して製造する。
【００４５】
溶鋼の成分は、転炉や電気炉で脱炭・脱燐後、転炉や電気炉から取鍋への出鋼時ないし取鍋精錬炉でバブリングを開始（＝スラグ精錬を開始）後１０分以内の間に、合金鉄やＡｌなどを溶鋼に添加して、Ｃ：０．０８〜１．０５％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜１．１０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％に調整する。ここに記載した以外の成分については、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎなど、製品の規格に合わせて含んでいても良い。
【００４６】
取鍋精錬時のスラグの成分は、転炉や電気炉から取鍋に出鋼した後除滓を実施し、生石灰やカルシウムアルミネート等の媒溶材を鍋中に適当量投入し、スラグ精錬終了時点でのスラグの成分がＣａＯ=５０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３=３３〜４０質量％、ＣａＯ/Ａｌ２Ｏ３≧１．５、（ＦｅＯ+ＭｎＯ）≦１質量％の範囲内になるよう調整する。
【００４７】
このようにして、転炉から出鋼した溶鋼についてスラグ精錬を開始した場合の、溶鋼中の全酸素濃度の低下状況を、図４に示す。スラグ精錬開始前の溶鋼中の全酸素濃度は２６〜４２ｐｐｍの間でバラツキがあったが、取鍋内スラグが一応滓化したと外見上判断されるバブリング開始後１０分の時点では、溶鋼中の全酸素濃度は１２〜２５ｐｐｍの範囲に低減されていた。
【００４８】
本発明の実施においては、このバブリング開始後１０分の時点で溶鋼から分析用サンプルを採取し、そのサンプルを前記した酸素迅速分析方法により迅速に分析する。
そのサンプル中の全酸素濃度を知って、転炉出鋼時の成分状況やスラグ精錬前の除滓、更新した媒溶材の添加状況を考慮しつつ、スラグ精錬継続中に(２)式の範囲で溶鋼トン当たりの生石灰追加量（ｋｇ）をスラグへ投入する。本発明で用いる生石灰は、ＣａＯ質量濃度が９２％以上（残部は主としてＣＯ２）で、粒径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−３．６≦ 生石灰追加量(ｋｇ／ｔ)
≦０．１８×全酸素濃度(ｐｐｍ)−１．８ ・・・・・(２)
【００４９】
この生石灰の追加調整を含めての、スラグ精錬開始から１０分後に採取したサンプル中の全酸素濃度とその濃度を知って追加投入した生石灰量との関係を図５に示し、その結果としてのスラグ精錬後の全酸素濃度との関係を図６に示す。これらの図から、前記した溶鋼成分・スラグ成分の範囲で、図５のように生石灰量を追加すれば、図６のようにスラグ精錬開始後１０分の時点での溶鋼中全酸素濃度が１２〜２５ｐｐｍの範囲でバラツキが見られていても、スラグ精錬後の溶鋼中全酸素濃度を１８ｐｐｍ以下に制御することができると分かる。
【００５０】
本発明では、さらにＲＨを用いて溶鋼環流時間３０分以内で、溶鋼成分と温度の微調整と介在物の除去とを行う。この溶鋼成分の微調整は、基本的には前記スラグ精錬終了までに済ませておくが、成分規格の許容範囲が狭い製品の場合や、スラグ精錬中にＡｌ成分の低下が多かった場合などに、少量の合金鉄やＡｌをＲＨ槽内の溶鋼に追加添加することが許容される。また、溶鋼温度の調整も、基本的にはスラグ精錬の終了前に取鍋精錬装置のアーク加熱機構を用いて済ませておくが、ＲＨでのＡｌ使用による酸化発熱を利用して、ＲＨで投入するＡｌ量が４ｋｇ／ｔ以下の範囲であれば、ＲＨ処理中での温度調整も許容される。しかし、この酸化発熱はＡｌ２Ｏ３の生成を伴うものなので、ＲＨでのＡｌ使用量は少ない方が好ましい。本発明において、ＲＨでのＡｌ使用量を溶鋼トン当たり０．１ｋｇ以下にすれば、連続鋳造を経て製造した鋼片中の全酸素濃度を９ｐｐｍ以下に制御することができる。
【００５１】
本発明におけるスラグ精錬後の溶鋼中全酸素濃度と連続鋳造を経た鋼片中の全酸素濃度との関係を、ＲＨでのＡｌ使用量を０．１ｋｇ／ｔ超４ｋｇ／ｔ以下の場合と０．１ｋｇ／ｔ以下の場合とで層別して、図７に示す。図７に記載した各データは、ＲＨでの溶鋼環流時間を２０分間に統一し、かつ、一部はＲＨ処理中のＡｌ使用量を確実に０．１ｋｇ／ｔに抑えることができるように、スラグ精錬終了時の溶鋼温度を高めておいた。
【００５２】
これらのデータから、まず、本発明の実施によりスラグ精錬後の溶鋼中全酸素濃度が１８ｐｐｍ以下であれば、鋼片中の全酸素濃度を１３ｐｐｍ以下に制御できることが分かる。さらに、Ａｌ使用量を０．１ｋｇ／ｔ以下にすれば、鋼片中の全酸素濃度が９ｐｐｍ以下になっていることも分かる。
【実施例】
【００５３】
転炉による精錬後、約８０ｔの溶鋼を取鍋へ出鋼し、その出鋼中に合金鉄やＡｌを溶鋼に添加してＣ：０．０８〜１．０５％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜１．１０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％に調整した。出鋼後除滓し、スラグ精錬前に生石灰やカルシウムアルミートの媒溶材を投入し、スラグ精錬の終了後にはスラグ成分がＣａＯ＝５０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３３〜４０質量％、ＣａＯ/Ａｌ２Ｏ３≧１．５、（ＦｅＯ+ＭｎＯ）≦１質量％の範囲内になるよう、スラグ改質剤として生石灰を鍋中に投入した。
【００５４】
その後、アークによる加熱と底吹きＡｒあるいはＮ２による溶鋼およびスラグの撹拌機能とを有する取鍋精錬装置に取鍋を移送し、アークによる加熱をしつつ溶鋼およびスラグの撹拌を開始した。その撹拌を開始した後１０分の時点で溶鋼からサンプルを採取して、前記酸素分析方法により鋼中の全酸素濃度を５分間以内で分析し（サンプル採取時から６分間以内で分析値が判明）、直ちに前記（２）式により生石灰を追加投入して溶鋼およびスラグの撹拌を継続後、スラグ精錬を終了した。
【００５５】
このスラグ精錬における底吹きＡｒあるいはＮ２流量は１．２５〜１．８８Ｎｌ／ｍｉｎ／ｔとし、底吹きＡｒあるいはＮ２を流して撹拌した時間は、サンプル採取前の１０分間を含めて全部で３０〜４０分間継続した。
【００５６】
このスラグ精錬を終了した時点での鍋中スラグ成分は、オフラインで別途分析した結果、全て前記した成分範囲に制御されていた。
さらに、その後、取鍋をＲＨに移送して、溶鋼循環を２０〜３０分間行った。その際、許容される全酸素濃度が１３ｐｐｍ以下の製品を製造する場合には、ＲＨでのＡｌ使用量を格別抑制せず、実績としてのＡｌ使用量は０〜４kg/ｔであった。一方、許容される全酸素濃度が９ｐｐｍ以下の製品を対象とする場合には、スラグ精錬で溶鋼温度を高めに設定しておき、ＲＨでのＡｌ使用量を０．１ｋｇ／ｔ以下に抑制した。
【００５７】
このようにして溶鋼の清浄化精錬を終了した後、鋳片幅３００〜４００ｍｍ、鋳片厚４００〜５００ｍｍの連続鋳造を経て、向先製品別の鋼片を製造した。その鋼片からサンプルを採取して全酸素濃度を分析した結果、いずれも所定の全酸素濃度である１３ｐｐｍ以下または９ｐｐｍ以下を満足していたことを確認した。
【符号の説明】
【００５８】
１    前処理装置
２    酸素分析装置
３    処理前試料投入口
４    隔離バルブ
５    前処理済試料投入口
６    架台
７    リフター
８    連結管
９    前処理済試料途中取出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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