(57)【要約】【課題】溶鋼中に浸漬させたランスを通して、Ｍｇを高濃度で安定的に、かつ高い歩留まりのもとに添加することのできる方法を提供する。【解決手段】溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給する方法において、Ｍｇの添加速度を下記（１）式により定められる範囲とし、かつ、Ｍｇの添加速度とキャリアガスの流量との比を下記（２）式に定められる範囲とすることを特徴とする溶鋼へのＭｇの添加方法。  ２．０≦Ｖ≦７０  ・・・・（１）  ０．４０≦Ｒ≦７．０  ・・・（２）  ここで、Ｖは溶鋼１トン（ｔ）当たりのＭｇの添加速度（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）を、また、ＲはＭｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）とキャリアガスの流量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ）との比（ｇ／ｔ／Ｎｌ）を表す。前記の方法は、タンディッシュ内の溶鋼に適用することが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給する方法において、
Ｍｇの添加速度を下記（１）式により定められる範囲とし、かつ、Ｍｇの添加速度とキャリアガスの流量との比を下記（２）式に定められる範囲とすることを特徴とする溶鋼へのＭｇの添加方法。
２．０≦Ｖ≦７０  ・・・・・（１）
０．４０≦Ｒ≦７．０  ・・・（２）
ここで、Ｖは溶鋼１トン（ｔ）当たりのＭｇの添加速度（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）を、また、ＲはＭｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）とキャリアガスの流量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ）との比Ｖ／Ｑ（ｇ／ｔ／Ｎｌ）を表す。
【請求項２】
請求項１において、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする溶鋼へのＭｇの添加方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載された溶鋼へのＭｇの添加方法を用いることを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに溶鋼中に供給し、溶鋼中でのＭｇの歩留りを上昇させるとともにＭｇ濃度を高位安定化させるための溶鋼中へのＭｇの添加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼材特性の改善を目的として、鋼中へのＭｇの添加による処理が着目されている。例えば、自動車用素材として用いられる熱延鋼板は、軽量化による環境負荷の低減を目的として高強度化が図られている。自動車用の熱延鋼板は、使用される部位により要求される特性が異なり、高強度および高靱性であるとともに、良好な深絞り性、張り出し性、穴拡げ性、および曲げ性といった加工性をも具備することが要求される。これらの特性を向上させるためには、要求される特性のレベルに合わせて熱延鋼板の金属組織や析出物の形態を適正化することが必要である。このうち、析出物に関しては、そのサイズを微細化し、しかも鋼板内に均一に分散させることが重要である。
【０００３】
また、自動車の足回り部分として使用される高強度の熱延鋼板における穴拡げ性を向上させる方法として、特許文献１に開示された技術がある。同技術は、フェライトと、ベイナイトを主体とする第二相とからなり、また鋼板中に介在物が総量で０．０５％以下、かつＡ系＋Ｂ系介在物が合計で０．０１％以下であることを特徴とする穴拡げ性及びＨＡＺ部疲労特性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。また、特許文献２には、粒子径が０．００５〜０．５μｍの範囲にあるＭｇＯまたは、ＭｇＯを含みＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ｔｉ2Ｏ3の１種もしくは２種以上の複合酸化物を１．０×１０3個〜１．０×１０7個／ｍｍ2の範囲で含み、鋼組織はフェライト組織を主とし、残ベイナイト組織とすることを特徴とする穴拡げ性と延性に優れた高強度熱延鋼板が開示されている。これらの技術では、いずれも溶鋼中にマグネシウム（Ｍｇ）を添加してＭｇ化合物を生成させる方法が採用されている。
【０００４】
ところで、Ｍｇは沸点が１３７０Ｋであり、通常の溶鋼処理温度よりも低い。このため、一般的な合金で用いられる一括添加はもちろんのこと、Ｃａなどの添加で用いられるインジェクション法やワイヤー添加法を用いても、Ｍｇ濃度を安定的に制御することは難しく、したがって、安定した品質を有する製品を安価に製造することが困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２４０号公報（特許請求の範囲および段落［０００９］）
【特許文献２】特開２００１−３４２５４３号公報（特許請求の範囲および段落［０００６］〜［００１５］）
【特許文献３】特開２００５−１６９４０４号公報（特許請求の範囲および段落［００１２］〜［００１５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、先に、特許文献３において溶融金属に効率よくＭｇを添加する方法を提案した。この方法によれば、従来法に比較してＭｇ系介在物をより安定して制御することが可能となる。さらに、特許文献３にて述べたように、Ｍｇを気相の状態で溶鋼に供給する場合には、溶鋼への吸収速度を制御することにより、さらに上記の効果を高められると考えられる。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、その課題は、溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給する方法において、Ｍｇの高い歩留りを確保しつつ、溶鋼中Ｍｇ濃度の高位安定化を達成するための適正な供給条件を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示される溶鋼へのＭｇの添加方法および（３）に示される溶鋼の連続鋳造方法にある。
【０００９】
（１）溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給する方法において、
Ｍｇの添加速度を下記（１）式により定められる範囲とし、かつ、Ｍｇの添加速度とキャリアガスの流量との比を下記（２）式に定められる範囲とすることを特徴とする溶鋼へのＭｇの添加方法（以下、「第１発明」とも記す）。
【００１０】
２．０≦Ｖ≦７０  ・・・・・（１）
０．４０≦Ｒ≦７．０  ・・・（２）
ここで、Ｖは溶鋼１トン（ｔ）当たりのＭｇの添加速度（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）を、また、ＲはＭｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）とキャリアガスの流量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ）との比Ｖ／Ｑ（ｇ／ｔ／Ｎｌ）を表す。
【００１１】
（２）前記（１）において、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする溶鋼へのＭｇの添加方法（以下、「第２発明」とも記す）。
【００１２】
（３）前記（１）または（２）のいずれか１項に記載された溶鋼へのＭｇの添加方法を用いることを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法（以下、「第３発明」とも記す）。
【００１３】
本発明において、「Ｍｇの添加速度」とは、純Ｍｇの添加速度を意味し、他の金属との合金などの場合には、Ｍｇの含有率（質量％）に基づいて求められる純Ｍｇへの換算量を用いた添加速度を採用する。
【００１４】
本発明者らは、前述の課題を解決するために、溶鋼中のＭｇの歩留りを向上させるとともにＭｇ濃度の高位安定化を図ることのできるＭｇの添加方法を検討し、下記に示す知見を得て、上記の本発明を完成させた。
【００１５】
溶鉄に気相から添加物質を効率よく吸収させる場合に、重要な因子となるのは気相中の添加物質の分圧である。本発明が対象とする溶鋼中へＭｇをキャリアガスとともにガスの状態（以下、「Ｍｇ（ｇ）」とも記す）で吸収させる場合に、Ｍｇ（ｇ）の分圧に影響するのは、Ｍｇ（ｇ）量とＡｒガス量との比率である。Ｍｇ（ｇ）量とＡｒガス量との比（以下、単に、「Ｍｇ（ｇ）／Ａｒガスの比」とも記す）が高ければＭｇ（ｇ）分圧は高くなり、溶鋼中へのＭｇの吸収速度は速くなる。例えば、Ａｒガス流量が一定の条件でＭｇの添加速度（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）のみを大きくすれば、Ｍｇ（ｇ）分圧は高くなる。しかしながら、以下の点で課題が残る。
【００１６】
すなわち、第１の課題は、Ｍｇの添加速度には上限が存在することである。Ｍｇ（ｇ）／Ａｒガスの比を増加させると、つまり、Ａｒガスの流量を一定としてＭｇの添加速度を増大させると、溶鉄へのＭｇ吸収速度は上昇するが、Ｍｇの添加速度を過度に増大させると、気−液反応界面（すなわち、溶鉄とＭｇ（ｇ）との界面）における溶鉄側界面のＭｇ吸着サイトが飽和し、かえって吸収速度が低下すると予測される。すなわち、Ｍｇの添加速度には上限が存在すると推察される。
【００１７】
第２の課題は、Ｍｇ（ｇ）／Ａｒガスの比には下限が存在することである。Ｍｇ（ｇ）／Ａｒガスの比を低下させると、つまり、Ａｒ流量を一定としてＭｇ添加速度を低下させると、Ｍｇの吸収速度は低下すると予測される。特に、Ｍｇの添加速度が過度に小さくなると、Ｍｇ（ｇ）分圧の影響が生じる以前に、Ｍｇ（ｇ）の溶鉄側界面への吸着が進行しなくなり、さらに一層吸収速度が低下する。
【００１８】
以上の課題は、Ｍｇ（ｇ）分圧と溶鉄への吸収速度との関係、正確には界面反応の機構が明確でないことから生じている。しかし、この関係を明らかにすることは容易ではない。なぜなら、Ｍｇ（ｇ）分圧は溶鉄へのＭｇの吸収によっても変化するため、Ｍｇの添加中にもＭｇ（ｇ）分圧は時々刻々と変化していること、および気−液界面での反応過程を理論的に予測できないことによる。また、Ｍｇの添加中におけるＭｇ（ｇ）分圧の変化はＭｇの添加条件によっても相違するからである。
【００１９】
上記の理由から、定性的な考察や試行錯誤的な試験によって適正条件を求めることは困難であり、したがって、Ｍｇの添加方法に応じた系統的な基礎試験を行い、これに基づいて適正な操作条件を明らかにする必要がある。
【００２０】
そこで、本発明者らは、以下に述べる基礎試験を行い、溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通してＭｇを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに溶鋼中に供給する方法における適正条件を明確にすることとした。
【００２１】
基礎試験は以下の方法により行った。質量％で、Ｃ：０．００２〜０．３％、Ａｌ：０．０００４〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜０．３５％、Ｍｎ：０．３〜２％、Ｓ：０．００３５％未満なる成分組成を有する溶鋼１８０ｋｇに、ＭｇＯ耐火物製で、内直径が２０ｍｍ、外直径が４０ｍｍの浸漬ランスを浸漬させ、浸漬ランスを通してＡｒガスとともにＭｇを含有するワイヤーを供給添加した。Ｍｇの添加後、溶鋼からサンプルを採取し、溶鋼中のＭｇ濃度を測定した。Ｍｇの添加速度は、キャリアガスであるＡｒガスの供給流量を一定としてＭｇの供給速度を変化させることにより、また、Ｍｇの添加速度とキャリアガスの流量との比は、Ｍｇの供給速度を一定としてキャリアガスであるＡｒガスの流量を変化させることにより、それぞれ変化させて調査した。
【００２２】
本基礎試験では、溶鋼深さを４５ｃｍとし、浸漬ランスのノズル出口の深さ（溶鋼表面からランスのノズル出口までの距離）は１５ｃｍとした。また、Ｍｇを含有するワイヤーの直径は３ｍｍとし、ランス先端のノズル孔の直径は２〜５ｍｍとした。ランス先端のノズル直径は、Ｍｇ含有ワイヤーの直径よりも細いが、本発明ではＭｇを気化させて溶鋼中に供給するので、特に問題とはならない。なお、溶鋼温度は１８５３〜１８９３Ｋとした。Ｍｇの総添加量は６０ｇ／ｔ（溶鋼濃度換算で６０ｐｐｍ相当）で一定とした。また、比較試験として、Ｍｇを溶鋼に一括して添加する基礎試験を行い、溶鋼中のＭｇ濃度が１ｐｐｍとなることを確認した。
【００２３】
本発明では基礎試験により下記の（ａ）および（ｂ）に示す各要因の影響を調査し、適正条件を把握した。なお、この結果は、大型の実生産設備にもそのまま拡張適用できるものである。なぜなら、本発明の方法は、気−液界面での現象を最適化するものであることから、溶鋼全体のバルク内物質移動により左右されることが殆どなく、したがって、溶鋼の流動などが関与する装置規模の影響を受けにくいからである。
【００２４】
（ａ）溶鋼中のＭｇ濃度に及ぼすＭｇの添加速度の影響
図１に、Ｍｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）と溶鋼中のＭｇ濃度（ｐｐｍ）との関係を示す。同図の関係は、Ａｒガスの流量を１０Ｎｌ／ｍｉｎとしてＭｇの添加速度を変化させた試験結果を示している。
【００２５】
同図の結果から、本添加方法によれば、Ｍｇを一括して添加する方法よりも高いＭｇ濃度を得ることができる。しかし、本添加方法においても、Ｍｇ濃度を高めることのできるＭｇの添加速度には一定の範囲が存在することがわかる。Ｍｇの添加速度が過度に遅い場合には、Ｍｇ（ｇ）の分圧が低く、溶鉄側界面へのＭｇの十分な吸着反応が進行しないため、溶鋼中のＭｇ濃度は低位に留まる。一方、Ｍｇの添加速度が速すぎる場合には、溶鉄側界面におけるＭｇの吸着サイトの飽和現象により、溶鋼中のＭｇ濃度を十分に高めることができなくなるためと推察される。
【００２６】
上記の結果から、本添加方法における適正なＭｇの添加速度は下記（１）式により示されることが判明した。
【００２７】
２．０≦Ｖ≦７０  ・・・・（１）
ここで、Ｖは溶鋼１ｔ当たりのＭｇの添加速度（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）を表す。
【００２８】
以上は、溶鉄側界面の現象に基づく条件であるので、Ｍｇ（ｇ）の供給速度を制御するだけでは制御できない。よって、Ａｒガスの流量によらず（１）式の関係を満足する必要がある。一方、（１）式により示される範囲内では、Ｍｇ（ｇ）分圧によってＭｇの吸収速度が変化するので、Ｍｇ（ｇ）／Ａｒガスの比の適正範囲を把握する必要がある。
【００２９】
（ｂ）溶鋼中のＭｇ濃度に及ぼすＭｇ添加速度とキャリアガス流量との比の影響
図２に、溶鋼中のＭｇ濃度に及ぼす、Ｍｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）とキャリアガスであるＡｒガスの供給流量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ）との比Ｒ（Ｒ＝Ｖ／Ｑ（ｇ／ｔ／Ｎｌ））の影響を示す。同図の関係は、Ｍｇの添加速度Ｖを１０（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）として、キャリアガスであるＡｒガスの供給流量Ｑを変化させた試験結果を示している。
【００３０】
同図の結果から、前記図１の場合と同様に、Ｍｇの添加速度とキャリアガスの流量との比の値にも、溶鋼中のＭｇ濃度を高められる適正範囲が存在し、その範囲は下記（２）式により表されることが判明した。
【００３１】
０．４０≦Ｒ≦７．０  ・・・（２）
ここで、ＲはＭｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）とキャリアガスの流量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ）との比Ｖ／Ｑ（ｇ／ｔ／Ｎｌ）を表す。
【００３２】
上記のＲが小さいとＭｇ（ｇ）分圧が低下するため、溶鋼中のＭｇ濃度が低下する。一方、Ｒが大きい場合はＭｇ（ｇ）分圧が上昇するため、溶鋼中のＭｇ濃度は増加すると考えられたが、試験結果では低下した。この原因については定かではないが、以下のように推察される。すなわち、Ａｒガスの流量が低下すると、Ｍｇ（ｇ）分圧は高くなるが、その結果、本発明で意図するＭｇ（ｓ）→Ｍｇ（ｇ）の正反応が十分に進行しなくなり、Ｍｇの気化速度が遅くなる。このため、比較試験において行ったＭｇの一括添加に近い現象が生じたことによるものと推察される。
【００３３】
なお、前述の溶鋼成分組成の範囲内において行った本基礎試験では、溶鋼中のＭｇ濃度に及ぼす他の溶鋼成分組成の影響は認められなかった。これは、下記の理由による。すなわち、通常のＭｇの添加方法では、溶鉄にＭｇが溶解した後、溶鉄内で脱酸、脱硫などの化学反応が生じ、その後、この平衡関係にしたがってＭｇ濃度が決まり、Ｍｇの蒸発が起こる。このため、通常のＭｇの添加法では、他の溶鋼成分の影響を受けやすい。これに対して、本発明によるＭｇの添加方法のように、すでに気化状態にあるＭｇ（ｇ）を添加する場合には、気−液平衡により溶鉄側界面のＭｇ濃度が決まるため、溶鉄中のＭｇ濃度は気相条件の影響は受けるものの、溶鉄内における化学反応の影響は受けにくい。したがって、溶鋼中のＭｇ濃度に及ぼす他の溶鋼成分の影響は生じにくくなる。
【００３４】
一方、溶鉄へのＭｇの吸収速度は、溶鉄中のＭｇ濃度の影響を受けると考えられる。特にＭｇ添加前のＭｇ濃度およびＭｇ添加中のＭｇ濃度が高い場合に、Ｍｇの吸収速度は低下すると推察される。この吸収速度が低下する溶鉄中の限界Ｍｇ濃度は明確ではないが、本基礎試験の範囲内、すなわち溶鋼中のＭｇ濃度が３０ｐｐｍ未満ではその影響は認められなかった。
【００３５】
前記（１）に示す第１発明は、上記の溶鋼中へのＭｇの適正な添加条件に関する知見に基づいて完成されたものである。
【００３６】
さらに、前記（２）に示す第２発明のとおり、本発明は、タンディッシュ内で行うことにより、Ｍｇ添加処理の一層安定した効果を発揮することができる。本発明は、Ｍｇの添加処理の位置によらず、溶鋼中のＭｇ濃度を効率よく高めることができるが、Ｍｇは添加後にも再度徐々に蒸発する。そのため、本発明の効果をより高めるためには、添加から鋳造凝固までの時間は短い方が好ましく、したがって、本発明をタンディッシュ内において行うことにより、一層効果を高めることができる。
【００３７】
また、前記（３）に示す第３発明のとおり、第１発明または第２発明のいずれかに規定される溶鋼へのＭｇの添加方法を用いて、溶鋼を連続鋳造することにより、Ｍｇ濃度が高位で安定化した製品をより安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のＭｇの添加方法によれば、溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇ含有ワイヤーまたはロッドを適正な供給条件下においてキャリアガスとともに溶鋼中に供給することにより、蒸発性の高いＭｇを高い歩留りのもとに、他の溶鋼成分の影響を最小限に抑えながら、溶鋼中に高濃度で安定して添加することができる。また、本発明の方法によりタンディッシュ内の溶鋼にＭｇを添加しながら連続鋳造することにより、Ｍｇ濃度が一層高位で安定化した鋳造製品をより安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の実施形態を、転炉精錬、ＲＨ脱ガス処理および連続鋳造からなるプロセスを例にとり以下に説明する。転炉から出鋼された溶鋼は、取鍋内に収容され、ＲＨ脱ガス装置へ移送されて、ＲＨ処理を施された後、連続鋳造機により鋳造される。本発明のＭｇの添加処理は、転炉からの出鋼後の取鍋内、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋内、または連続鋳造におけるタンディッシュ内のいずれにおいて行ってもよいが、最も効果的に添加できるのは、第２発明に示したとおり、タンディッシュ内の溶鋼に添加する場合である。また、取鍋精錬において本発明の方法を実施する場合は、ＲＨ処理の終了後に行うことが好ましい。ＲＨ処理の前に本発明の方法を実施すると、ＲＨ処理における減圧処理の影響により、添加したＭｇが気相中に蒸発移行し、溶鋼中のＭｇ濃度が低下してしまう。したがって、本発明の方法を取鍋にて行う場合は、ＲＨ処理などの減圧処理を行った後であって、かつ連続鋳造までの間に行うことが好ましい。
【００４０】
以下に、本発明の実施形態を取鍋処理における実施形態とタンディッシュにおける実施形態とに分けて説明する。
【００４１】
（１）取鍋処理における本発明法の実施形態
（１）−１  浸漬ランスのノズル出口深さおよびキャリアガスの種類
浸漬ランスのノズル出口の深さ（溶鋼表面からランスのノズル出口までの距離）Ｌは、１ｍ以上とすることが好ましい。上記深さＬが１ｍ未満であると、溶鋼中におけるＭｇ−Ａｒ気泡の浮上時間、すなわち気泡と溶鋼との接触時間が短くなり、溶鋼によるＭｇの吸収反応が不安定となる場合があるからである。また、深さＬは３ｍ以下であることがさらに好ましい。Ｌが３ｍを超えて深くなると、溶鋼の静圧が高くなり、本発明の意図するＭｇ（ｇ）分圧の制御が難しくなるからである。
【００４２】
キャリアガスとしては、不活性ガスを用いることが好ましい。ここで、不活性ガスとは、周期律表の１８族元素のアルゴン、ヘリウム、ネオンなどを意味する。Ｍｇは活性な元素であることから、キャリアガスとしてＣＯ、窒素などのガスを使用した場合には、Ｍｇとの反応が生じ、添加すべきＭｇのロスが生じるからである。
【００４３】
（１）−２  浸漬ランスの構造
ランスの材質としては、Ａｌ2Ｏ3系、ＭｇＯ系などの耐火物を用いることができるが、Ｚｒ2Ｏ3系耐火物を用いることが好ましい。これは、耐熱性に加えて、Ｍｇと耐火物との反応が進行しにくいためである。
【００４４】
また、ランスの内直径は３０ｍｍ以下とすることが好ましく、２０ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。ランスの内直径が大きいとランス内におけるＭｇ（ｇ）とＡｒガスとの混合が不十分となり、安定したＭｇ（ｇ）分圧を維持しにくくなるからである。また、ランスの肉厚は１０〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましく、１０〜２０ｍｍの範囲がさらに好ましい。肉厚が１０ｍｍ未満ではランスの耐久性が劣り、一方、肉厚が３０ｍｍを超えて厚くなると、ランス内の温度を上昇させにくくなり、Ｍｇの気化が不十分となる場合があるからである。ランスの肉厚が１０〜２０ｍｍの範囲内の場合には、Ｍｇを極めて安定的に気化させることができる。
【００４５】
なお、上記のランス構造は、タンディッシュにおいて本発明法を実施する場合においても適用できる。
【００４６】
（１）−３  Ｍｇ含有ワイヤーの形態およびＭｇの添加量
添加するＭｇの形態としては、沸点が溶鋼温度以下の金属との合金、または金属Ｍｇを用いることができるが、金属Ｍｇを使用することが好ましい。また、Ｍｇを含有するワイヤーの直径は１〜７ｍｍの範囲とすることが好ましい。ワイヤーの直径が１ｍｍ未満では、Ｍｇの気化速度が速くなり、浸漬ランスを含めた配管内の内圧が上昇する場合があり、一方、直径が７ｍｍを超えて太くなると、Ｍｇの気化が進行しにくくなるからである。なお、Ｍｇの添加速度は、Ｍｇ含有ワイヤーの供給装置の供給速度を制御することにより調整することができる。
【００４７】
Ｍｇの添加量は、目標とする溶鋼中のＭｇ濃度に応じて、また、スプラッシュの発生状況、許容処理時間に応じて任意に設定すればよいが、Ｍｇの添加速度Ｖ、およびＭｇの添加速度とキャリアガス流量との比Ｒは、第１発明で規定される前記（１）式および（２）の関係を満足する範囲内とする必要がある。なお、Ｍｇの添加量は実績から求めてもよいが、本発明の添加法におけるＭｇの歩留りは約５０％であるので、この値に基づいて決定することもできる。
【００４８】
Ｍｇの添加中にその他の合金、もしくはフラックスを添加することは好ましくない。上記の物質を添加すると、Ｍｇの添加中に取鍋内溶鋼の成分組成が不均一になり、Ｍｇの安定した反応を維持することが難しくなるからである。
【００４９】
（１）−４  取鍋スラグの成分組成
取鍋スラグ中のＣａＯとＡｌ2Ｏ3の比は０．８〜２．５の範囲内が好ましく、１．０〜１．８の範囲がさらに好ましい。ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の比が０．８未満または２．５を超えて高いと、スラグの流動性が低下し、溶鋼と空気とが直接接触する場合があるからである。上記の接触が起こると、溶鋼成分と平衡する酸素活量を超えて酸素活量が上昇するため、Ｍｇの吸収反応が不安定となる。また、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の比が１．０〜１．８の範囲では、スラグの流動性に加えて脱硫能が増加するため、Ｍｇの添加中に脱硫が進行し、さらに好ましい。
【００５０】
なお、スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）の濃度は６質量％以下であることが好ましい。これは、スラグ中ＦｅＯ、ＭｎＯによって、Ｍｇ添加中に再酸化による清浄度の低下が生じるためである。
【００５１】
（２）タンディッシュにおける本発明法の実施形態
（２）−１  浸漬ランスのノズル出口深さ、キャリアガス流速およびガス種類
浸漬ランスのノズル出口の深さＬは、１５ｃｍ以上が好ましく、４０ｃｍ以下がさらに好ましい。上記深さＬが１５ｃｍ未満であると、Ｍｇ−Ａｒ気泡の浮上時間（気泡と溶鋼との接触時間）が短くなり、溶鋼へのＭｇの吸収反応が不安定となる場合があるからである。また、上記深さＬが４０ｃｍを超えて深いと、ノズル部からの溶鋼の侵入が起こる場合があるからである。
【００５２】
なお、上記の深さ１５ｃｍは、前述した取鍋の場合における深さ１ｍとは相違するが、これは下記の理由による。すなわち、取鍋およびタンディッシュを反応装置としての観点からみたとき、取鍋は回分式反応装置であるので、取鍋内の溶鋼全体にＭｇを供給するのが有利なことから、気泡と溶鋼との接触時間を長くする必要がある。一方、タンディッシュは連続式反応装置であるので、流通経路の一部をなすタンディッシュ内の溶鋼全体にＭｇを供給すればよく、したがって、気泡と溶鋼との接触時間は取鍋の場合に比して短くてもよいからである。
【００５３】
浸漬ランス先端のノズル出口の開口径は、ノズル出口部における標準状態でのガスの線速度が１０〜４５Ｎｍ／ｓの範囲となるように定めることが好ましい。ガスの線速度が１０Ｎｍ／ｍｉｎ未満となると、ノズル孔が閉塞するおそれがあり、また、同線速度が４５Ｎｍ／ｓを超えて大きくなると、溶鋼の攪拌が過剰になる場合があるからである。
【００５４】
キャリアガスは、取鍋にて操作する場合と同様、不活性ガスを用いることが好ましい。Ｍｇは活性な元素であることから、キャリアガスとしてＣＯ、窒素などのガスを使用した場合には、Ｍｇとの反応が生じ、添加すべきＭｇ量にロスが生じるからである。
【００５５】
（２）−２  Ｍｇ含有ワイヤーの形態およびＭｇの添加量
添加するＭｇの形態としては、沸点が溶鋼温度以下の金属との合金、または金属Ｍｇを用いることができるが、金属Ｍｇを使用することが好ましい。また、Ｍｇを含有するワイヤーの直径は１〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。上記直径が１ｍｍ未満では、Ｍｇの気化速度が速くなりすぎて、配管内の内圧が上昇する場合があるからである。また、直径が５ｍｍを超えて太くなると、Ｍｇの気化が進行しにくくなる。なお、Ｍｇ添加速度はＭｇ含有ワイヤーの供給速度を制御することにより調整することができる。
【００５６】
Ｍｇの添加量は目標とする溶鋼中のＭｇ濃度に応じて、また、スプラッシュの発生状況などに応じて任意に設定すればよいが、Ｍｇの添加速度Ｖ、およびＭｇの添加速度とキャリアガス流量との比Ｒは、第１発明で規定される前記（１）式および（２）の関係を満足する範囲内とする必要がある。
【００５７】
なお、タンディッシュ内の溶鋼にＭｇを添加する場合は、取鍋内の溶鋼にＭｇを添加する場合とは異なり、タンディッシュ内を流れる溶鋼にＭｇを添加することになるため、溶鋼全体への添加速度ではなく、単位溶鋼量当たりの添加速度で考える必要がある。そこで、Ｍｇの添加速度は下記の方法により求める。すなわち、鋳造速度をＵ（ｔ／ｍｉｎ）とすると、単位溶鋼量はＵ（ｔ）となる。したがって、Ｍｇを供給速度ｖ’（ｇ／ｍｉｎ）で供給すると、本発明におけるＭｇの添加速度Ｖは、Ｖ＝ｖ’／Ｕ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）となる。このＶの値を第１発明に記載の添加速度Ｖとして用いる。また、鋳造時間の都合などにより、Ｖの値を第１発明に記載の（１）式および（２）式の範囲内に制御できない場合には、浸漬ランスの数を複数として、浸漬ランス一本当たりのＶの値が上記（１）式および（２）式の関係を満足するようにすればよい。
【００５８】
本発明は、Ｍｇの添加位置におけるＭｇ（ｇ）分圧を制御することにより溶鋼中の高いＭｇ濃度を得るものであるから、Ｍｇの添加位置において第１発明で規定する条件を満足すればよい。
【００５９】
また、タンディッシュでの添加位置は特に規定されるものではないが、タンディッシュの出口直上は避けることが好ましい。これは、タンデッィシュ出口付近においてキャリアガスの吹き込みが行われると、タンディッシュスラグが溶鋼中に巻き込まれ、スラグが浮上することなくモールド内に持ち込まれるからである。
【実施例】
【００６０】
本発明に係る溶鋼のＭｇ添加による処理方法の効果を確認するため、以下に示す試験を行い、その結果を評価した。
【００６１】
溶鋼２５０トン（ｔ）を転炉により精錬後、取鍋に出鋼し、その取鍋をＲＨ脱ガス装置へ移送し、ＲＨ処理を施した。ＲＨ処理の開始直後に溶鋼中に各種合金を添加し、鋼成分組成および温度を所定範囲に調整した。代表的な成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．０６％、Ａｌ：０．００５〜０．３５％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｍｎ：０．３〜０．８％およびＳ：２０ｐｐｍ未満である。その後、本発明の方法により、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼にＭｇを６０００ｇ添加した。Ｍｇ含有ワイヤーは直径３ｍｍとし、このワイヤーを、特許文献３などに示された一般的なワイヤー供給装置を用いて溶鋼中に供給した。キャリアガスにはＡｒガスを使用し、また、浸漬ランス先端のノズル出口の開口径は４．５ｍｍとした。
【００６２】
取鍋内の溶鋼にＭｇを添加した試験では、溶鋼の深さ４ｍに対して、浸漬ランスのノズル出口の深さＬは３ｍとし、取鍋スラグの（ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3）の値は１．２〜１．５、そして、スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は３．８質量％以下とした。
【００６３】
また、タンディッシュ内の溶鋼にＭｇを添加した試験では、連続鋳造の鋳造速度を３．７〜４．１ｔ／ｍｉｎとし、溶鋼深さが７０ｃｍの鋼浴中に、浸漬ランスのノズル出口の深さＬが２０ｃｍとなるようにランスを挿入設置した。
【００６４】
鋳片内のＭｇ濃度は、鋳造スラブの定常鋳造部分において、鋳造方向に３０００ｍｍ間隔で７箇所から分析用サンプルを採取し、これらの元素分析値を平均することにより求めた。また、Ｍｇの濃度変動は、上記の方法で測定された各Ｍｇ濃度分析値の最大濃度差を、取鍋内溶鋼中にＭｇを一括して添加した場合の最大濃度差により除して指数化した。さらに、Ｍｇの歩留りは、溶鋼内に供給したＭｇの全質量に対して、実際に測定されたスラブ中のＭｇ濃度に基づいて算出される鋼中Ｍｇの全質量が占める比率を求め、この値を、取鍋内溶鋼中にＭｇを一括して添加した場合の同比率により除して指数化した。
【００６５】
表１に、Ｍｇの添加速度、Ｍｇ添加速度とキャリアガス流量との比、およびＭｇの添加位置といった試験条件、およびＭｇ濃度などの試験結果を示した。なお、取鍋内溶鋼中にＭｇを一括して添加した場合のＭｇ濃度は２ｐｐｍであった。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
試験番号１〜１４は、Ｍｇの添加速度Ｖ（ｇ／ｔ／ｍｉｎ）、およびＭｇの添加速度とキャリアガスの流量との比Ｒ（ｇ／ｔ／Ｎｌ）が前記（１）式および（２）式のいずれの関係をも満足する本発明例についての試験であり、試験番号１５〜２２は、（１）式および（２）式の少なくともいずれかの関係を満足しない比較例についての試験である。また、試験番号１〜８および１８〜２２は、取鍋内の溶鋼中にＭｇを添加した試験であり、試験番号９〜１７は、タンディッシュ内の溶鋼中にＭｇを添加した試験である。
【００６８】
本発明例の試験である試験番号１〜１４では、Ｍｇ濃度が１４〜１８ｐｐｍと高く、また、鋳片内のＭｇ濃度の変動も小さく、かつＭｇの歩留りが高い良好な結果が得られた。とりわけ、タンディッシュ内の溶鋼にＭｇを添加した試験番号９〜１４では、取鍋内の溶鋼中にＭｇを添加した試験番号１〜８よりもＭｇ濃度が高く、鋳片内のＭｇ濃度の変動もさらに小さい極めて良好な結果が得られた。
【００６９】
これに対して、比較例の試験である試験番号１５〜２２は、Ｍｇ濃度が８ｐｐｍ以下と低く、鋳片内のＭｇ濃度の変動は大きく、かつＭｇの歩留りが低い劣った結果となった。
【００７０】
以上の結果から、取鍋内の溶鋼またはタンディッシュ内の溶鋼に本発明の方法を適用することにより、簡便な設備を用いた添加処理により鋼中のＭｇ濃度を安定して高めることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のＭｇの添加方法によれば、溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、Ｍｇ含有ワイヤーまたはロッドを適正な供給条件下においてキャリアガスとともに溶鋼中に供給することにより、蒸発性の高いＭｇを高い歩留りのもとに、他の溶鋼成分の影響を最小限に留めながら、溶鋼中に高濃度で安定して添加することができる。また、本発明の方法によりタンディッシュ内の溶鋼にＭｇを添加しながら連続鋳造することにより、Ｍｇ濃度が一層高位で安定化した鋳片をより安価に製造することができる。
【００７２】
したがって、本発明の方法は、簡便な方法により溶鋼中のＭｇ濃度を高めることのできるＭｇの添加方法およびＭｇ濃度の高い鋳造製品を製造できる連続鋳造方法として、精錬および連続鋳造分野において広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】Ｍｇの添加速度と溶鋼中のＭｇ濃度との関係を示す図である。
【図２】キャリアガス流量に対するＭｇ添加速度の比と溶鋼中のＭｇ濃度との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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