(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼鍋からタンディッシュを介して鋳型内に溶鋼を供給し、鋳片を鋳造する鋳片の製造方法であって、
前記溶鋼鍋と前記タンディッシュとの間には、前記タンディッシュに固定された溶鋼流路が設置されており、
前記溶鋼流路の先端は、前記タンディッシュ内の溶鋼に浸漬され、
前記溶鋼鍋の下面に、前記溶鋼流路を囲む第１フランジが備えられるとともに、
前記タンディッシュの上面に、前記溶鋼流路を囲む第２フランジが備えられ、
前記溶鋼鍋から前記タンディッシュへ溶鋼を注入する際に、前記第１フランジおよび前記第２フランジが密着することにより、前記溶鋼鍋、前記第１フランジ、前記第２フランジ、および、前記タンディッシュによって囲まれる前記溶鋼流路を含む空間が密閉され、
密閉された前記空間内へ不活性ガスを流入させる不活性ガス導入部と、
密閉された前記空間内にある前記溶鋼流路内で前記タンディッシュへ注入される溶鋼流へ不活性ガスとともに合金元素を含む添加材を吹き付ける添加材供給部と、を備える鋳造装置を用いて、
前記溶鋼流路を介して、溶鋼を、前記溶鋼鍋から前記タンディッシュへと注入する、注入工程を有し、
前記注入工程では、前記溶鋼流路内が不活性ガス雰囲気とされるとともに、前記溶鋼流路内で前記タンディッシュへ注入される溶鋼流に不活性ガスおよび合金元素を含む添加材を、前記添加材の投入速度Ｑ［ｋｇ／ｓ］が下記の（Ａ）式を満足するように、吹き付けることを特徴とする鋳片の製造方法。
（Ａ）式：Ｑ＝Ｐ×Ｒ／１００００／１００／Ｓ／Ｔ
Ｐ：溶鋼鍋からタンディッシュへと注入される溶鋼のスループット［ｋｇ／ｓ］
Ｒ：鋳片中の合金元素（Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｚｒ）の目標成分濃度［ｐｐｍ］
Ｓ：吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより求めた、投入した合金元素のうち介在物の形成に用いられる合金元素の歩留［−］
Ｔ：添加材に含まれる合金元素濃度［−］
【請求項２】
前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＣａＳｉ粉体であり、
質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００６０％のＣａが含有されるように、前記ＣａＳｉ粉体を吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の鋳片の製造方法。
【請求項３】
前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のミッシュメタル粉体及び平均粒径が１ｍｍ以下のＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の一方又は両方であり、
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、および、Ｐｒからなる群より選択された１種または２種以上の合計が、質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．０１％含有されるように、前記ミッシュメタル粉体および前記ＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の一方又は両方を吹き付けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳片の製造方法。
【請求項４】
前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＭｇＳｉ合金粉体であり、
質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＭｇが含有されるように、前記ＭｇＳｉ合金粉体を吹き付けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳片の製造方法。
【請求項５】
前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＺｒ合金粉体であり、
質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＺｒが含有されるように、前記Ｚｒ合金粉体を吹き付けることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインパイプ材、油井管、プラント材、および、自動車用の構造部材等に用いられる電縫鋼管用、もしくは、シームレス鋼管用、あるいは、高強度高靭性厚板、高加工性高強度ハイテン用等の、高級鋼に用いられる鋳片を鋳造する際に好適に使用される鋳片の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラインパイプ材、油井管、プラント材、および、自動車用の構造部材等に用いられる電縫鋼管、もしくは、シームレス鋼管用、あるいは、高強度高靭性厚板、高加工性高強度ハイテン用等の高級鋼においては、高強度化が図られ、母材部、更に溶接を行う場合は溶接部においても、高い靭性が求められる。また、低温、腐食環境で用いられる高級鋼においては、母材、更に溶接を行う場合は溶接部においても、優れた低温靭性が要求される。こうした靭性は、溶接欠陥、介在物、および、組織に影響され、母材組織の適正化が図られたのちは、介在物が主として靭性低下の原因となる。
【０００３】
上述の靭性低下は、酸化物系介在物やＭｎＳ等の硫化物系介在物が、熱延時や、溶接時に、破砕したり、延ばされたりして延伸介在物となることで、き裂の起点や伝播経路となるために発生していた。これまで、この課題に対し、硫黄含有量を極めて低くする（極低Ｓ化する）処理を行い、かつ、溶鋼中に希土類元素（ＲＥＭ）やＣａを添加することで、酸化物やＭｎＳを変形しない組成に形態制御する方法が採られてきた。
例えば、特許文献１や特許文献２には、ＲＥＭやＣａを添加することで、靭性を向上させる技術が記載されている。
また、特許文献３や特許文献４には、ＲＥＭやＣａの添加方法に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表ＷＯ２０１０／０９５３５４号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５１７２６号公報
【特許文献３】特開２００５−０８９７７５号公報
【特許文献４】特開昭６１−３８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の技術を用いても、介在物起因の靭性低値の発生を完全になくすことはできない。これらの技術は、ＲＥＭやＣａを含めて鋼の成分組成を規定し、もって鋼材の組織や介在物性状を好適化するものであるが、ＲＥＭやＣａの添加方法に関しては、通常の精錬後、溶鋼鍋やタンディッシュなどに添加するとしか説明されていないからである。
ＲＥＭの添加方法については、特許文献３に記載されているように二次精錬後の溶鋼中にワイヤー添加する方法が知られているが、溶鋼の攪拌が必須である。そうすると、ＲＥＭやＣａを添加する際や、ＲＥＭやＣａが添加された溶鋼を溶鋼鍋からタンディッシュへと流入させる際に、大気やスラグによる再酸化によって、５μｍ超の介在物（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＲＥＭ２Ｏ３等）が生じることがある。このような介在物を有する鋳片から採取した試験片を−４０℃以下に冷却してから−４０℃以下の温度でシャルピー衝撃試験を行うと、シャルピー衝撃吸収エネルギーの結果が１００Ｊ以下になるものがある。
特許文献４には、溶鋼鍋とタンディッシュとの間に浸漬型ノズルを設置し、その浸漬型ノズルを通じて注入される溶鋼に、そのノズルの壁面に設けた吹込み孔からＣａ合金などを吹き込む方法が記載されているが、ノズルの壁面の吹込み孔形状の安定性やＣａ等の吹込み制御が難しいと懸念される。
【０００６】
したがって、従来は、再酸化を受けながらＲＥＭやＣａの添加を行っていたため、害となる酸化物が多く生成され、その結果、添加歩留が低下し、ＲＥＭやＣａの濃度制御精度が低かった。ＲＥＭやＣａの濃度制御精度が低い状況下において、高級鋼向けの鋳片に求められる性能を確保するためには、極低Ｓ化が有効である。ところが、極低Ｓ化には製鋼負荷が大きくなる課題があるほか、極低Ｓ化を行っても、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＲＥＭ２Ｏ３が生成し、５μｍ超の延伸再酸化物が生成していた。
【０００７】
そこで、本発明は、強度が高くかつ靭性に優れた鋳片を製造することが可能な鋳片の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究の結果、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を流入させる際に、タンディッシュへ向けて注がれる溶鋼が通る溶鋼流路内を不活性ガス雰囲気とし、且つ、タンディッシュへ向けて注がれる溶鋼流へ、有効な微量添加元素（合金元素）を含む添加材を吹き付けることにより、精度良く組成を制御でき、従来よりも強度が高く、且つ靭性に優れた鋳片を製造することが可能になることを知見した。本発明は、このような知見に基づいて完成させた。以下、本発明について説明する。
【００１１】
本発明の第１の態様は、溶鋼鍋からタンディッシュを介して鋳型内に溶鋼を供給し、鋳片を鋳造する鋳片の製造方法であって、前記溶鋼鍋と前記タンディッシュとの間には、前記タンディッシュに固定された溶鋼流路が設置されており、前記溶鋼流路の先端は、前記タンディッシュ内の溶鋼に浸漬され、前記溶鋼鍋の下面に、前記溶鋼流路を囲む第１フランジが備えられるとともに、前記タンディッシュの上面に、前記溶鋼流路を囲む第２フランジが備えられ、前記溶鋼鍋から前記タンディッシュへ溶鋼を注入する際に、前記第１フランジおよび前記第２フランジが密着することにより、前記溶鋼鍋、前記第１フランジ、前記第２フランジ、および、前記タンディッシュによって囲まれる前記溶鋼流路を含む空間が密閉され、密閉された前記空間内へ不活性ガスを流入させる不活性ガス導入部と、密閉された前記空間内にある前記溶鋼流路内で前記タンディッシュへ注入される溶鋼流へ不活性ガスとともに合金元素を含む添加材を吹き付ける添加材供給部と、を備える鋳造装置を用いて、前記溶鋼流路を介して、溶鋼を、前記溶鋼鍋から前記タンディッシュへと注入する、注入工程を有し、前記注入工程では、前記溶鋼流路内が不活性ガス雰囲気とされるとともに、前記溶鋼流路内で前記タンディッシュへ注入される溶鋼流に不活性ガスおよび合金元素を含む添加材を、前記添加材の投入速度Ｑ［ｋｇ／ｓ］が下記の（Ａ）式を満足するように、吹き付けることを特徴とする鋳片の製造方法である。
（Ａ）式：Ｑ＝Ｐ×Ｒ／１００００／１００／Ｓ／Ｔ
Ｐ：溶鋼鍋からタンディッシュへと注入される溶鋼のスループット［ｋｇ／ｓ］
Ｒ：鋳片中の合金元素（Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｚｒ）の目標成分濃度［ｐｐｍ］
Ｓ：吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより求めた、投入した合金元素のうち介在物の形成に用いられる合金元素の歩留［−］
Ｔ：添加材に含まれる合金元素濃度［−］
【００１２】
この構成の鋳片の製造方法においては、注入工程において、不活性ガス雰囲気の溶鋼流路内を流れる溶鋼流に向けて合金元素を含む添加材を吹き付けることにより、介在物の大きさを従来よりも小さくすることが可能になる。
また、合金元素を含む添加材を吹き付けることで、各種合金元素を含む添加材の溶鋼との反応性が飛躍的に向上する。取鍋精錬等で行われているような、脱硫剤等のフラックス粉体を不活性ガス搬送によって溶鋼中に吹き込む方法があるが、そのような吹き込みでは、ガスとフラックスの密度よりも溶鋼密度が圧倒的に大きく、溶鋼の静圧や慣性があるために、溶鋼中に深く吹き込むことができない。したがって、溶鋼中に完全混合あるいは均一混合するのに時間がかかる。本発明の第２の態様である鋳片の製造方法では、合金元素を含む添加材を溶鋼流に吹き付けるため、吹き付けられた添加材が溶鋼表面で溶融してその表面全体に均一に濡れることになる。その結果、広い反応面積があることから高い反応速度で溶鋼と反応し、短時間で完全混合、均一混合に至る。しかも、溶鋼流速ｔ／ｍｉｎに対応させて添加材吹き付け速度ｋｇ／ｍｉｎを制御することが可能になるため、吹き付けた添加材（合金元素）の反応まで考慮して、吹き付けられた添加材（合金元素）を溶鋼に対して過不足なく反応させられるようになる。これにより、高速で高歩留まり、かつ、過不足ない添加材（合金元素）の吹き付けが可能となるため、これまで製造できなかったような、強度が高くかつ靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造することが可能になる。
なお、合金元素の添加としては、例えばＣａ，ＲＥＭ，Ｍｇ、Ｚｒ等の易酸化元素を１〜１００ｐｐｍ程度の微量添加することが有効であり、本発明の鋳片の製造方法は、これらの合金元素を精度良く添加することに適している。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＣａＳｉ粉体であり、質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００６０％のＣａが含有されるように、前記ＣａＳｉ粉体を吹き付ける構成とすることが好ましい。
なお、本発明において、粉体の「平均粒径」は、篩で測定した各粒径度数分布から求めた、積算度数分で１／２の値に相当する粒径である。
このような形態にすることにより、介在物の粒径を小さくすることが可能なので、強度が高くかつ靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造しやすくなる。
【００１４】
また、上記本発明の第１の態様において、前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のミッシュメタル粉体及び平均粒径が１ｍｍ以下のＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の一方又は両方であり、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、および、Ｐｒからなる群より選択された１種または２種以上の合計が、質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．０１％含有されるように、前記ミッシュメタル粉体および前記ＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の一方又は両方を吹き付ける構成とすることが好ましい。
このような形態にすることにより、介在物の粒径を小さくすることが可能なので、強度が高くかつ靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造しやすくなる。
【００１５】
また、上記本発明の第１の態様において、前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＭｇＳｉ合金粉体であり、質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＭｇが含有されるように、前記ＭｇＳｉ合金粉体を吹き付ける構成とすることが好ましい。
このような形態にすることにより、介在物の粒径を小さくすることが可能なので、強度が高くかつ靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造しやすくなる。
【００１６】
また、上記本発明の第１の態様において、前記合金元素を含む添加材は、平均粒径が１ｍｍ以下のＺｒ合金粉体であり、質量％で、前記鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＺｒが含有されるように、Ｚｒ合金粉体を吹き付ける構成とすることが好ましい。
このような形態にすることにより、介在物の粒径を小さくすることが可能なので、強度が高くかつ靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造しやすくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、強度が高くかつ靭性に優れた鋳片を製造することが可能な鋳片の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態である鋳造装置を示す説明図である。
【図２】図１に示す鋳造装置における溶鋼流路周辺の拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明において、「Ａ〜Ｂ」は、特に断らない限り、Ａ以上Ｂ以下を意味する。なお、以下の説明では、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を流入させる際に溶鋼が通る溶鋼流路として、注入管が用いられる形態を例示するが、本発明は当該形態に限定されない。
【００２０】
１．鋳造装置
図１は、本発明の一実施形態である鋳造装置１００を説明する概念図である。図１では、鋳造装置１００を簡略化して示している。
図１に示した鋳造装置１００は、溶鋼鍋１０と、この溶鋼鍋１０の下方に配置されたタンディッシュ２０と、このタンディッシュ２０の下方に配置された鋳型３０と、を有している。溶鋼鍋１０およびタンディッシュ２０との間には、タンディッシュ２０に固定された注入管２（溶鋼流路２）が設置されており、タンディッシュ２０および鋳型３０は、浸漬ノズル３を介して接続されている。
【００２１】
溶鋼鍋１０の底部には、タンディッシュ２０へ向けて注がれる溶鋼流４ｃを流通させる溶鋼流通孔１が備えられており、溶鋼流通孔１の下部には、ＳＮプレート５が備えられている。溶鋼流４ｃを囲むように設置されている注入管２の先端は、タンディッシュ２０内の溶鋼４ｂに浸漬されている。溶鋼鍋１０の下面には、溶鋼鍋１０の底部に付随した第１フランジ４１が備えられている。注入管２（溶鋼流路２）が固定されたタンディッシュ２０の上面側には、注入管２（溶鋼流路２）を囲むように第２フランジ４２を備えた鉄またはＳＵＳ製のジャバラが備えられている。溶鋼鍋１０の底部側の第１フランジ４１の下面は、第２フランジ４２を備えた鉄またはＳＵＳ製のジャバラに溶鋼鍋１０の自重で押し付けられて、フランジ面のすり合わせとＯリングにより、大気との密閉性が保たれる。さらに、注入管２（溶鋼流路２）と溶鋼鍋１０との間、および、注入管２とタンディッシュ２０との間に不図示のシール部材を配置して、このシール部材を用いて、注入管２（溶鋼流路２）の内側の大気に対する気密性を一層強化してもよい。シール部材を用いる外部との遮断は操業中のタンディシュのように高温で、そばに近寄りがたい環境においては完全を期し難いため、シールした内側の空間容積をなるべく小さく限定する方が、大気に対する気密性を高めるためには好ましいからである。このように、気密性を高めて、この領域をタンディッシュ２０中の溶鋼４ｂと分離することによって、限られた領域である注入管２（溶鋼流路２）内で、溶鋼流（４ｃ）と吹き付けられた、合金、不活性ガスによる強力な撹拌を得ることが出来る。これにより、溶鋼流と計算された合金最適吹き付け量を、過不足なく、短時間で混合することを可能とすることができる。この注入管２（溶鋼流路２）によって領域を分離することで、注入管２を出た、タンディッシュ２０の領域においては、ほとんど撹拌のない、プラグフロー的な、整流域とすることができ、溶鋼中に不要な粗大介在物は、この領域において、浮上させることができる。こうした領域の分離と、注入管内の気密性を高めることが重要な技術のポイントである。また、注入管２は、第２フランジ４２を用いてタンディッシュ２０に固定してもよい。
【００２２】
上述のようにしてシールされた注入管２（溶鋼流路２）の内側、および注入管２（溶鋼流路２）を囲むジャバラやフランジの内側空間を、不活性ガス雰囲気に制御するが、おもに、不活性ガスとしてＡｒガスを用いる。また、鋼種によって、鋼材成分中の窒素濃度を高めることができる場合は、不活性ガスとして窒素ガスを選択することもできる。また、Ａｒと窒素の混合ガスを用いてもよい。
そして、不活性ガスによって、酸素濃度を低減することができ、酸素濃度を０．１体積％以下とすることによって、微量添加元素を、高添加歩留まりで添加することが可能となる。また、酸素濃度を０．０１体積％以下とすることも可能であって、添加歩留まりを一層高めて高い精度で添加量を制御するためにはその方が望ましい。
【００２３】
なお、図１では記載を省略しているが、第２フランジ４２は、第２フランジ４２の上に溶鋼鍋１０の底部側の第１フランジ４１の下面を配置する際の衝撃を吸収可能な構造（蛇腹構造）をしている。
【００２４】
溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へ溶鋼を流入させる際には、第１フランジ４１および第２フランジ４２を密着させることにより、溶鋼鍋１０、第１フランジ４１、第２フランジ４２、および、タンディッシュ２０によって囲まれる、注入管２（溶鋼流路２）を含む空間が大気から遮断される。
ＳＮプレート５には、Ａｒガス流路６１を介して、溶鋼へと吹き付けられるＡｒガスを供給するＡｒガス導入部６０（不活性ガス導入部６０）が接続されている。このガス導入部６０は、第１フランジに接続されていてもよいが、注入管２（溶鋼流路２）と溶鋼鍋１０との間にシール部材を配置して、注入管２（溶鋼流路２）の内側の大気に対する気密性を一層強化した場合には、注入管２（溶鋼流路２）の内側にＡｒガスを吹き込めるようにしておくことが好ましい。
さらに、注入管２（溶鋼流路２）には、その内側でタンディッシュへ向けて注がれる溶鋼流４ｃに合金元素を含む添加材を添加する添加材供給部７０が、添加材流路７１を介して接続されている。この添加材供給部７０は、不活性ガス（本実施形態ではＡｒガス）とともに溶鋼流４ｃへと添加材を吹き付ける構成とされている。
【００２５】
図２は、図１の一部を拡大して本発明の実施形態をより詳細に説明する概念図である。図２に示したように、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へ溶鋼流４ｃを流入させる際には、ＳＮプレート５を構成するプレート５ｂを動かすことにより、ＳＮプレート５を構成するプレート５ａおよびプレート５ｃに備えられている流路と、プレート５ｂに備えられている流路との紙面左右方向の位置が合わせられる。これにより、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと溶鋼流４ｃを流入させることが可能になる。Ａｒガス流路６１は、プレート５ａに接続されており、プレート５ａの流路を通る溶鋼に向けて、Ａｒガスが供給される。本実施形態では、さらに、プレート５ａ〜５ｃの流路を通過した溶鋼流４ｃへ向けて、添加材流路７１を介して合金元素を含む添加材が吹き付けられる。
【００２６】
後述するように、鋳造装置１００を用いて、本実施形態の鋳片の製造方法を実施することができる。本実施形態の鋳片の製造方法によれば、強度が高く靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造することが可能なので、本実施形態によれば、強度が高く靭性に優れた高級鋼向けの鋳片を製造することが可能な鋳造装置を提供することができる。
【００２７】
２．鋳片の鋳造方法
以下、図１を参照しつつ、鋳造装置１００を用いた、本実施形態の鋳片の製造方法について説明する。
本実施形態の鋳片の製造方法は、溶鋼鍋１０の底部に付随した第１フランジ４１の下面を、注入管２（溶鋼流路２）を囲む鉄またはＳＵＳ製のジャバラを備えた第２フランジ４２に溶鋼鍋１０の自重で押し付けて、フランジ面のすり合わせとＯリングにより、大気との密閉性を保つ工程と、溶鋼鍋１０とタンディッシュ２０との間にタンディッシュ２０に固定されて、その先端がタンディッシュ２０内の溶鋼４ｂに浸漬するように配置された注入管２（溶鋼流路２）を介して、溶鋼４ａを、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入する、注入工程とを有している。Ａｒガス流路６１を介して、Ａｒガス導入部６０から注入管２（溶鋼流路２）へ向けてＡｒガスが導入される。続いて、溶鋼鍋１０の底部に設けられている不図示の開閉装置を開くことにより、溶鋼鍋１０内の溶鋼４ａが、溶鋼流４ｃとなってタンディッシュ２０へと注入される。そして、添加材供給部７０に設けられている不図示の開閉装置を開くことにより、Ａｒガスとともに合金元素を含む添加材が、注入管２（溶鋼流路２）内を移動する溶鋼流４ｃへ向けて吹き付けられる。
【００２８】
注入管２を介して、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入された溶鋼は、その後、浸漬ノズル３を通って、鋳型３０へと導かれる。鋳型３０の下方には、鋳型３０から引き出される鋳片Ｈを通過させて二次冷却を行う二次冷却帯８０が配置されている。二次冷却帯８０には、鋳片通路を構成するために対向するように配置された複数のロール８１が備えられている。鋳片通路は、ロール８１を円弧状に対向配置した湾曲部８２と、ロール８１を水平に対向配置した水平部８３とを有し、鋳型３０の直下から引き出された鋳片Ｈは、まず湾曲部８２を通過してから、水平部８３に通されていく。なお、図示はしないが、二次冷却帯８０には、鋳片Ｈの長辺面に向けて冷却水を噴射する複数のノズルが配置されている。また、二次冷却帯８０の水平部８３の下流側には、鋳片Ｈを所望の長さに切断するための切断カッター等（不図示）が設けられている。このように構成された鋳造装置１００を用いて、鋳片Ｈが鋳造される。
【００２９】
注入工程で溶鋼へ向けて吹き付けられる添加材としては、例えば、以下に示す添加材を用いることができる。
【００３０】
２．１．ＣａＳｉ合金粉体
Ａｒガスとともに添加材としてＣａＳｉ合金粉体を吹き付ける場合、質量％で、鋳片に０．０００５〜０．００６０％のＣａが含有される量の、平均粒径が１ｍｍ以下であるＣａＳｉ合金粉体を吹き付けることができる。より具体的には、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入される溶鋼のスループットをＰ１［ｋｇ／ｓ］、注入される溶鋼へ向けて吹き付けられるＣａＳｉ合金粉体の投入速度をＱ１［ｋｇ／ｓ］、鋳片中のＣａ成分の目標値をＲ１［ｐｐｍ］、投入したＣａＳｉ合金粉体のうち介在物の形成に用いられるＣａＳｉ合金粉体の割合（歩留）をＳ１（例えば歩留が５０％の場合、Ｓ１＝０．５。）、ＣａＳｉ合金粉体に含まれているＣａ濃度をＴ１（例えばＣａ濃度が２０％の場合、Ｔ１＝０．２。）とするとき、ＣａＳｉ合金粉体の投入速度Ｑ１が下記式（１）を満たす値になるように、平均粒径が１ｍｍ以下のＣａＳｉ合金粉体を吹き付ければ良い。また、適宜、吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより、歩留まりを連続的にフィードバック制御することにより、正確な吹き付け速度を設定することができるようになるため、これまで以上に、狙い値に対しての実績分析値の的中精度が飛躍的に、向上する。
Ｑ１＝Ｐ１×Ｒ１／１００００／１００／Ｓ１／Ｔ１    ・・・  式（１）
【００３１】
Ｃａは、硫化物を球状化する等、脱硫の形態を制御することにより、粒界を強化し、鋼の加工性を向上する元素である。この効果を得るために、Ｃａの含有量が０．０００５％以上になるように、ＣａＳｉ合金粉体を添加する。しかし、Ｃａを多量に添加しても、添加効果は飽和し、かえって、鋼の清浄性を損ない、延性を劣化させる。そのため、Ｃａの含有量の上限は、０．００６０％とする。
【００３２】
２．２．ミッシュメタル粉体、ＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体
Ａｒガスとともに添加材としてミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付ける場合、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、および、Ｐｒからなる群より選択された１種または２種以上の合計が、質量％で、鋳片に０．０００５〜０．０１％含有される量の、平均粒径が１ｍｍ以下であるミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付けることができる。より具体的には、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入される溶鋼のスループットをＰ２［ｋｇ／ｓ］、注入される溶鋼へ向けて吹き付けられるミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の投入速度をＱ２［ｋｇ／ｓ］、鋳片中のＲＥＭ成分の目標値をＲ２［ｐｐｍ］、投入したミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体のうち介在物の形成に用いられるミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の割合（歩留）をＳ２（例えば歩留が６０％の場合、Ｓ２＝０．６。）、ミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体に含まれているＲＥＭ濃度をＴ２（例えばＲＥＭ濃度が１５％の場合、Ｔ２＝０．１５。）とするとき、ミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の投入速度Ｑ２が下記式（２）により得られる値になるように、平均粒径が１ｍｍ以下のミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付ければ良い。また、適宜、吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより、歩留まりを連続的にフィードバック制御することにより、正確な吹き付け速度を設定することができるようになるため、これまで以上に、狙い値に対しての実績分析値の的中精度が飛躍的に、向上する。
Ｑ２＝Ｐ２×Ｒ２／１００００／１００／Ｓ２／Ｔ２  ・・・  式（２）
【００３３】
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒは、Ｓｉ脱酸で生成したＳｉＯ２や、逐次的にＡｌ脱酸で生成したＡｌ２Ｏ３を還元し、ＭｎＳ系介在物の析出サイトとなり易く、かつ、硬質、微細で、圧延時に変形し難い介在物、すなわち、Ｃｅ酸化物（例えば、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２。）、セリウムオキシサルファイド（例えば、Ｃｅ２Ｏ２Ｓ。）、Ｌａ酸化物（例えば、Ｌａ２Ｏ３、ＬａＯ２。）、ランタンオキシサルファイド（例えば、Ｌａ２Ｏ２Ｓ。）、Ｃｅ酸化物−Ｌａ酸化物、および／または、セリウムオキシサルファイド−ランタンオキシサルファイドを主相（５０％以上を目安とする）とする介在物を形成する機能を備える元素である。
【００３４】
上記介在物は、脱酸条件により、ＭｎＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、または、Ａｌ２Ｏ３を一部含有する場合もあるが、主相が上記酸化物であれば、ＭｎＳ系介在物の析出サイトとして十分に機能し、かつ、介在物の微細化および硬質化の効果も損なわれることはない。
本発明者らは、低酸素ポテンシャルを実現し、このような介在物を得るためには、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上を、合計濃度で、０．０００５％〜０．０１％の範囲で含有する必要があることを、実験により知見した。
【００３５】
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上の合計濃度（Ｃｅ＋Ｌａ＋Ｎｄ＋Ｐｒ）が０．０００５％未満であると、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３介在物を還元できず、一方、０．０１％超では、セリウムオキシサルファイドや、ランタンオキシサルファイドが多量に生成し、いずれの条件でも、低酸素ポテンシャルを達成できず、さらには、粗大な介在物となり低温靭性を劣化させる。好ましい（Ｃｅ＋Ｌａ＋Ｎｄ＋Ｐｒ）の下限は、０．００１０％である。また、好ましい（Ｃｅ＋Ｌａ＋Ｎｄ＋Ｐｒ）の上限は、０．００８５％である。すなわち、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、および、Ｐｒからなる群より選択された１種または２種以上の合計が、質量％で、０．００１０〜０．００８５％であることが好ましい。
【００３６】
本実施形態の鋳片の製造方法で、Ａｒガスとともにミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付ける場合、他の粉体とともに吹き付けるか否かは、特に限定されない。ただし、介在物径を小さくしやすい形態にすることにより、高強度の鋳片を製造しやすい形態にする観点からは、Ａｒガスを用いて、ＣａＳｉ粉体とともに、ミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付けることが好ましい。
【００３７】
２．３．ＭｇＳｉ合金粉体
Ａｒガスととともに添加材としてＭｇＳｉ合金粉体を吹き付ける場合、質量％で、鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＭｇが含有される量の、平均粒径が１ｍｍ以下であるＭｇＳｉ合金粉体を吹き付けることができる。より具体的には、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入される溶鋼のスループットをＰ３［ｋｇ／ｓ］、注入される溶鋼へ向けて吹き付けられるＭｇＳｉ合金粉体の投入速度をＱ３［ｋｇ／ｓ］、鋳片中のＭｇ成分の目標値をＲ３［ｐｐｍ］、投入したＭｇＳｉ合金粉体のうち介在物の形成に用いられるＭｇＳｉ合金粉体の割合（歩留）をＳ３（例えば歩留が７０％の場合、Ｓ３＝０．７。）、ＭｇＳｉ合金粉体に含まれているＭｇ濃度をＴ３（例えばＭｇ濃度が１０％の場合、Ｔ３＝０．１。）とするとき、ＭｇＳｉ合金粉体の投入速度Ｑ３が下記式（３）を満たす値になるように、平均粒径が１ｍｍ以下のＭｇＳｉ合金粉体を吹き付ければ良い。また、適宜、吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより、歩留まりを連続的にフィードバック制御することにより、正確な吹き付け速度を設定することができるようになるため、これまで以上に、狙い値に対しての実績分析値の的中精度が飛躍的に向上する。
Ｑ３＝Ｐ３×Ｒ３／１００００／１００／Ｓ３／Ｔ３  ・・・  式（３）
【００３８】
Ｍｇは、鋳造組織を微細化したり、フェライト核生成を促進したりする元素である。この効果を得るために、Ｍｇの含有量が０．０００５％以上になるように、ＭｇＳｉ合金粉体を添加する。しかし、Ｍｇを多量に添加すると、その効果が飽和する。そのため、Ｍｇの含有量の上限は、０．００５０％とする。
【００３９】
本実施形態の鋳片の製造方法で、ＡｒガスとともにＭｇＳｉ合金粉体を吹き付ける場合、他の粉体とともに吹き付けるか否かは、特に限定されない。ただし、介在物径を小さくしやすい形態にすることにより、高強度高級鋼向けの鋳片を製造しやすい形態にする観点からは、Ａｒガスを用いて、ＣａＳｉ粉体やミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体とともに、ＭｇＳｉ合金粉体を吹き付けることが好ましい。
【００４０】
２．４．Ｚｒ合金粉体
Ａｒガスとともに添加材としてＺｒ合金粉体を吹き付ける場合、質量％で、鋳片に０．０００５〜０．００５０％のＺｒが含有される量の、平均粒径が１ｍｍ以下であるＺｒ合金粉体を、平均粒径が１ｍｍ以下であるＣａＳｉ粉体、ミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体、および、ＭｇＳｉ合金粉体からなる群より選択された１種または２種以上の粉体と一緒に、吹き付けることが好ましい。より具体的には、溶鋼鍋１０からタンディッシュ２０へと注入される溶鋼のスループットをＰ４［ｋｇ／ｓ］、注入される溶鋼へ向けて吹き付けられるＺｒ合金粉体の投入速度をＱ４［ｋｇ／ｓ］、鋳片中のＺｒ成分の目標値をＲ４［ｐｐｍ］、投入したＺｒ合金粉体のうち介在物の形成に用いられるＺｒ合金粉体の割合（歩留）をＳ４（例えば歩留が７０％の場合、Ｓ３＝０．７。）、Ｚｒ合金粉体に含まれているＺｒ濃度をＴ４（例えばＺｒ濃度が１０％の場合、Ｔ４＝０．１。）とするとき、Ｚｒ合金粉体の投入速度Ｑ４が下記式（４）を満たす値になるように、平均粒径が１ｍｍ以下のＺｒ合金粉体を吹き付ければ良い。また、適宜、吹きつけた合金の成分分析を、タンディッシュ出側付近でのサンプリングメタルで成分分析することにより、歩留まりを連続的にフィードバック制御することにより、正確な吹き付け速度を設定することができるようになるため、これまで以上に、狙い値に対しての実績分析値の的中精度が飛躍的に向上する。
Ｑ４＝Ｐ４×Ｒ４／１００００／１００／Ｓ４／Ｔ４  ・・・  式（４）
【００４１】
Ｚｒは、硫化物を球状化して、母材の靭性を改善する効果を有するとともに、鋳造組織を微細化する元素である。この効果を得るためには、０．０００５％以上添加することが好ましい。しかし、Ｚｒの多量添加は、かえって、鋼の清浄性を損ない、延性を劣化させるので、上限を０．００５０％とする。  
【００４２】
本実施形態の鋳片の製造方法で上記添加材を吹き付ける場合、介在物径を小さくすることにより高強度の鋳片を製造しやすい形態にする観点から、添加材の平均粒径は１ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましい添加材の平均粒径は、３００μｍ以下である。
【００４３】
本実施形態の鋳片の製造方法によって製造される鋳片に含まれる他の成分について、以下に説明する。単位は、特に説明が無い場合には、いずれも質量％である。
【００４４】
＜Ｃ：０．０２〜１．２％＞
Ｃは、鋼の焼入れ性と強度を制御する最も基本的な元素であり、焼入れ硬化層の硬さおよび深さを高めることに有効に寄与する。即ち、Ｃは、鋼板の強度を確保するために必須の元素であり、高強度鋼板を得るためには、少なくとも０．０２％が含まれていることが好ましい。より好ましくは、０．０４％以上である。一方、Ｃが１．２％を超えると、粗大な初析セメンタイト組織が多量に生成し、耐摩耗性や靭性が低下するので、必要な靭性を確保するため、Ｃは１．２％以下とすることが好ましい。
【００４５】
＜Ｓｉ：０．０５〜２．０％＞
Ｓｉは、主要な脱酸元素の一つであり、焼入れ加熱時に、オーステナイトの核生成サイト数を増加させ、オーステナイトの粒成長を抑制するとともに、焼入れ硬化層の粒径を微細化する機能を担う。また、Ｓｉは、炭化物の生成を抑制し、炭化物による粒界強度の低下を抑制するとともに、ベイナイト組織の生成に対しても有効であるので、伸びを大きく損なうことなく強度を高め、低降伏強度比で穴拡げ性、曲げ加工性を改善するのに重要な元素である。
【００４６】
本実施形態では、一旦ＳｉＯ２系介在物を生成させ、このＳｉＯ２系介在物を、後で添加したＡｌで還元して、アルミナ系介在物を生成し、その後、さらに、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上でアルミナ系介在物を還元するようにすることが好ましい。溶鋼中の溶存酸素濃度を低下させ、一旦、ＳｉＯ２系介在物を生成させるためには、Ｓｉを０．０５％以上添加する必要があるので、Ｓｉの下限を０．０５％とすることが好ましい。
一方、Ｓｉ濃度が高すぎると、介在物中のＳｉＯ２濃度が高くなって、大型介在物が生成し易くなり、Ａｌによる還元が起こり難くなる。また、靭性および延性が極端に悪くなり、表面脱炭や、表面疵が増加して、疲労特性が悪化する。これに加え、過剰のＳｉは、溶接性や延性に悪影響を及ぼし、成形性を劣化させるので、Ｓｉの上限を２．０％とすることが好ましい。
【００４７】
＜Ｍｎ：０．５〜２．０％＞
Ｍｎは、製綱段階での脱酸に有用な元素であり、Ｃ、Ｓｉとともに、鋼板の高強度化に有効な元素である。この効果を得るためには、０．５％以上含有させることが好ましい。より高強度の鋼板を得るには、１．２％以上とすることが一層好ましい。しかし、２．０％を超えて含有させると、Ｍｎの偏析や固溶強化の増大により、延性が低下する。また、溶接性や母材靭性も劣化するので、Ｍｎの上限を２．０％とすることが好ましい。
【００４８】
＜Ｐ：０．０５％以下＞
Ｐは、Ｆｅ原子よりも小さく、置換型固溶強化元素として作用するので、強度の向上に有効な元素である。しかし、０．０５％を超えると、オーステナイトの粒界に偏析し、粒界強度を低下させて、ねじり疲労強度が低下し、加工性が劣化する原因にもなるので、上限を０．０５％とすることが好ましい。しかし、固溶強化の必要がなければ、Ｐを添加する必要はないので、Ｐの下限値は０％を含むものとする。
【００４９】
＜Ｓ：０．０００１〜０．００８０％＞
Ｓは、不純物として偏析して、ＭｎＳ系の粗大な延伸介在物を形成して、加工性や材質特性を劣化させる。また、こうした悪影響を低減するために、極力、低濃度であることが望ましく、通常、精錬段階で低減するほか、Ｃａ添加等を行っている。このＣａ添加によって生成されるＣａＳやＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３介在物は、溶接部の靭性に悪影響を与えるため、Ｓは更に極低濃度であることが望ましい。
しかし、本実施形態においては、前述のＣａやＲＥＭ等を微量添加した場合には、低酸素ポテンシャルを実現し、Ｓを硬質介在物として、固定化することができるので、Ｓを０．００８０％以下とすることが可能である。
【００５０】
Ｓが０．００８０％以下の領域においては、微細なＭｎＳ系介在物が多数生成するが、不均質核生成により、偏析部や粒界に生成し易い。微細であるが多数生成するＭｎＳ系介在物の組成および形態の制御に、Ｃｅおよび／またはＬａが寄与することが判明した。
【００５１】
それゆえ、本実施形態では、Ｓ濃度に応じた量のＣｅまたはＬａ等を添加することが好ましい。この添加で、材質への悪影響を防止するだけではなく、極限的な材質の向上が可能となる。極限的な材質の向上を得るために、Ｓは、０．００８０％以下とすることが好ましい。下限は、特に定める必要はないが、二次精錬を強化して脱硫を行った場合において実現可能な量としては、０．０００１％である。
【００５２】
＜Ｔ．Ｏ：０．００４０％以下＞
酸素は、不純物として酸化物を形成する。質量ベースの全酸素量Ｔ．Ｏが高すぎる場合、主としてＡｌ２Ｏ３系介在物が増大し、系の酸素ポテンシャルを極小にすることができなくなり、靭延性が極端に悪くなり、表面疵が増加するため曲げ加工性が悪くなる。このため、本実施形態においては、質量ベースの全酸素量Ｔ．Ｏの上限を０．００４０％とすることが好ましい。
【００５３】
＜Ｎ：０．０００５〜０．０１％＞
Ｎは、溶鋼処理中に空気中の窒素が取り込まれることから、鋼中に不可避的に混入する元素である。Ｎは、Ａｌ等と窒化物を形成して母材組織の細粒化を促進する。しかしながら、このＮは０．０１％を超えて含有すると、Ａｌ等と粗大な析出物を生成し、加工性や材質特性、靭性を劣化させる。このため、本実施形態においては、Ｎの濃度の上限を０．０１％とすることが好ましい。より好ましいＮの濃度の上限は、０．００５％である。一方、Ｎの濃度を０．０００５％未満とするにはコストが高くなるので、工業的に実現可能な観点から０．０００５％を下限とすることが好ましい。
【００５４】
＜酸可溶Ａｌ：０．００３〜０．１３％＞
酸可溶Ａｌは一般的には、その酸化物がクラスター化して粗大になり易く、粗大Ａｌ２Ｏ３が多数存在すると、靭延性が極端に悪くなり、表面疵が増加し、種々の材質を劣化させるため極力抑制することが望ましい。しかしながら、本発明者は、Ａｌ脱酸を行いつつも、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上およびＣａの複合的、かつ逐次的な脱酸効果と、粗大Ａｌ２Ｏ３と関連するＴ．Ｏ濃度に応じたＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上の合計濃度ならびに、Ｃａ濃度とすることにより、Ａｌ２Ｏ３活量を低く抑え、低酸素ポテンシャルを達成しつつ、溶鋼中のＡｌ２Ｏ３系介在物やクラスターを分断し、微細な介在物を形成し、材質劣化や、表面疵に繋がらない領域を新たに見出した。
【００５５】
このため、本実施形態においては、従来のようにアルミナ系酸化物の粗大なクラスターを避けるために実質的にＡｌを添加しないという制限を設ける必要もなくなり、特にこの酸可溶Ａｌの濃度に関して自由度を高くすることが可能となる。また、積極的に酸可溶Ａｌを０．００３％以上とすることにより、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上、Ａｌ、および、Ｃａによる複合脱酸を用いることで、鋼中の酸素ポテンシャルを極めて低く抑える効果を享受できる。酸可溶Ａｌ濃度を０．０１％超とすることでこの効果はより顕著となる。
【００５６】
さらに、こうしたＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒの１種または２種以上、Ａｌ、および、Ｃａによる複合脱酸効果により、アルミナ系酸化物の粗大なクラスターの発生抑制の効果が得られる。高Ａｌ濃度により、耐食性も向上する。その効果の上昇代と添加コストの面から、酸可溶Ａｌ濃度は０．１３％以下とすることが好ましい。
【００５７】
また、ここでいう酸可溶Ａｌ濃度とは、酸に溶解したＡｌの濃度を測定したもので、溶存Ａｌは酸に溶解し、Ａｌ２Ｏ３は酸に溶解しないことを利用した分析方法である。ここで、酸とは、例えば塩酸１、硝酸１、水２の割合（質量比）で混合した混酸が例示できる。この様な酸を用いて、酸に可溶なＡｌと、酸に溶解しないＡｌ２Ｏ３とに分別でき、酸可溶Ａｌ濃度を測定できる。
【００５８】
これらの成分を含有する、本実施形態の鋳片の製造方法によって得られる鋳片は、上記注入工程を行った後、再酸化がない状態で、すぐにモールド内で、連続鋳造凝固させる。これにより、介在物が粗大化せず、熱延や造管時においても、介在物が延伸しない。
【００５９】
なお、上記説明では、浸漬ノズル３を介して、タンディッシュ２０に１つの鋳型３０が接続されている鋳造装置１００を例示したが、本発明の鋳造装置は、当該形態に限定されない。本発明の鋳造装置は、１つのタンディッシュに２以上の鋳型が接続されている鋳造装置であっても良く、このような形態の鋳造装置を用いて、本発明の鋳片の製造方法を実施することも可能である。
【００６０】
また、合金元素を含む添加材としては、例示した合金粉体に限定されることはなく、適宜選択して使用することができる。例えば、ＣａとＲＥＭを共添加する場合には、添加材としてＣａＳｉＲＥＭ合金粉体を用いることもできる。また、Ｍｇを添加する場合には、ＭｇＳｉ合金粉体に代えてＮｉＭｇ合金粉体を用いることもできる。
【実施例】
【００６１】
実施例を参照しつつ、本発明についてさらに説明を続ける。
【００６２】
（１）ＣａＳｉ粉体の吹き込み
［実施例１］
厚板５００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．１３％、Ｍｎ：１．７８％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００６％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３６％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００３％）を、ＲＨで処理した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。
その後、先ず、溶鋼鍋の底部に付随した第１フランジの下面をＳＵＳ製のジャバラを備えた第２フランジに押し付けて、フランジ面のすり合わせとＯリングにより、大気との密閉性を確保した（密閉工程）。
その次に、溶鋼鍋とタンディッシュとの間に設置され、その先端をタンディッシュ内の溶鋼に浸漬するように配置された注入管へＡｒガス導入部からＡｒガス３０Ｎｌ／ｍｉｎを吹き込み、ＳＮプレートを開けて、溶鋼をタンディッシュへと注入を開始した。この、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に、Ａｒガス５０Ｎｌ／ｍｉｎをキャリアーガスとして、平均粒径が３００μｍであるＣａＳｉ粉体（Ｃａ濃度２０％品）を、注入管を貫通させて設けてある添加材流路から溶鋼流へ向けて吹き付けた。この時、注入管内の酸素濃度は０．１体積％で、溶鋼スループットは５ｔ／ｍｉｎ（８３ｋｇ／ｓ）であった。この溶鋼に対し、成分狙い２５ｐｐｍＣａとして、歩留５０％としてＣａＳｉ粉体を投入した。投入速度は、８３×２５／１００００／１００／０．５／０．２で求められ、２１ｇ／ｓの投入速度でＣａＳｉ粉体を吹き付けた（注入工程）。このような注入工程を経て得られた鋳片（実施例１の鋳片）の成分を分析した結果、Ｃａ成分の分析値は、２５ｐｐｍであった。これは、非常に再現性良く得られる結果である。
【００６３】
［比較例１］
厚板５００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．１３％、Ｍｎ：１．７８％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００６％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３６％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００３％）を、ＲＨで処理した後、Ｃａ添加ステーションでＣａＳｉ合金を添加した。４００ｔの溶鋼に対し、成分狙い２５ｐｐｍＣａとして、歩留１５％として投入量を求めた。投入量は、４００×２５／１００００／１００／０．１５／０．２で求められ、３３３ｋｇのＣａＳｉ合金を、Ｃａワイヤーで溶鋼中に投入した。この時、インジェクションランスを用いて、溶鋼中に投入することもあるが、同じ考え方で、投入量は求められる。その結果、処理後Ｃａ溶鋼成分の分析値は、１２ｐｐｍと低かった。
【００６４】
これは、今回の溶鋼鍋スラグが酸化性スラグ（ＦｅＯ）を多く含んでおり、Ｃａ添加時の溶鋼の暴れ具合により、溶鋼鍋スラグを溶鋼内に多量に巻き込んで、酸化性スラグによって、Ｃａ分が酸化されたためであった。この現象は、チャージ毎に異なるため予測し難く、結果として、成分Ｃａ値のバラつきをもたらすことになっている。
また、比較例１では大気中でＣａＳｉ合金を添加した。大気による酸化量はチャージによって異なるため、さらに再現性を悪くしている。大気中でＣａＳｉ合金を添加する際には、溶鋼とスラグが混ざる場合もあれば、溶鋼鍋スラグが固く固着していて、Ｃａワイヤーで溶鋼内部に添加できず、溶鋼鍋スラグの上部に単に乗っかる場合もある。後者の場合には、Ｃａ成分が付かないことになり、操業トラブルとして、成分品質外れのチャージとなることもある。
【００６５】
上述のように大気中でＣａＳｉを添加した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、溶鋼鍋から、タンディッシュに溶鋼を注入し、従来のタンディッシュを用いて、鋳造した。得られた鋳片の成分を分析した結果、Ｃａ鋳片成分の分析値は、先ほどより更に下がり１０ｐｐｍであった。こうした成分のバラつきが大きいため、これまで、Ｃａ成分をピンポイントで制御することはできていない。
【００６６】
（２）ミッシュメタル粉体および／またはＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体の吹き込み
［実施例２］
引張強度５９０ＭＰａクラスのハイテン溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．０９％、Ｍｎ：１．６０％、Ｐ：０．００８％、Ｓ：０．００３％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３１％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、実施例１と同様に密閉工程を経て、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に、Ａｒガス３０Ｎｌ／ｍｉｎをキャリアーガスとして、平均粒径が３００μｍであるＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体（ＲＥＭ濃度１５％品）を、注入管を貫通させて設けてある添加材流路から溶鋼流へ向けて吹き付けた。この時、溶鋼スループットは５ｔ／ｍｉｎ（８３ｋｇ／ｓ）であった。この溶鋼に対し、成分狙い２０ｐｐｍＲＥＭとして、歩留６０％として投入した。投入速度は、８３×２０／１００００／１００／０．６／０．１５で求められ、１８ｇ／ｓの投入速度でＦｅＳｉＲＥＭ合金粉体を吹き付けた（注入工程）。このような注入工程を経て得られた鋳片（実施例２の鋳片）の成分を分析した結果、ＲＥＭ成分の分析値は、２０ｐｐｍであった。これは、非常に再現性良く得られる結果である。
【００６７】
［比較例２］
引張強度５９０ＭＰａクラスのハイテン溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．０９％、Ｍｎ：１．６０％、Ｐ：０．００８％、Ｓ：０．００３％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３１％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理している最中に、ＦｅＳｉＲＥＭ合金を添加した。４００ｔの溶鋼に対し、成分狙い２０ｐｐｍＲＥＭとして、歩留４０％として投入量を求めた。投入量は、４００×２０／１００００／１００／０．４０／０．１５で求められ、１３３ｋｇのＦｅＳｉＲＥＭ合金を、ＲＨ合金バンカーから、ＲＨ槽内に一括添加した。その後、Ｃａ添加ステーションに移動して、ＣａワイヤーでＣａＳｉ合金を添加した。この時、インジェクションランスを用いて、溶鋼中に投入することもあるが、同じ考え方で、投入量は求められる。その結果、Ｃａ成分分析値は、１０ｐｐｍと低かった。
【００６８】
これは、今回の溶鋼鍋スラグが酸化性スラグ（ＦｅＯ）を多く含んでおり、Ｃａ添加時の溶鋼の暴れ具合により、溶鋼鍋スラグを溶鋼内に多量に巻き込んで、酸化性スラグによって、Ｃａ分が酸化されたためであった。この現象は、チャージ毎に異なるため予測し難く、結果として、成分Ｃａ値のバラつきをもたらすことになっている。
また、比較例２では大気中でＦｅＳｉＲＥＭ合金およびＣａＳｉ合金を添加した。大気による酸化量はチャージによって異なるため、さらに再現性を悪くしている。大気中でＦｅＳｉＲＥＭ合金やＣａＳｉ合金を添加する際には、溶鋼とスラグが混ざる場合もあれば、溶鋼鍋スラグが固く固着していて、Ｃａワイヤーで溶鋼内部に添加できず、溶鋼鍋スラグの上部に単に乗っかる場合もある。後者の場合には、Ｃａ成分が付かないことになり、操業トラブルとして、成分品質外れのチャージとなることもある。
また、比較例２では、Ｃａ分が酸化されるのと同様に、ＲＥＭ分も酸化されて、ＲＥＭ分析値は１８ｐｐｍと低くなった。
【００６９】
上述のように大気中でＦｅＳｉＲＥＭ合金およびＣａＳｉ合金を添加した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、溶鋼鍋から、タンディッシュに溶鋼を注入し、従来のタンディッシュを用いて、鋳造した。得られた鋳片（比較例２の鋳片）の成分を分析した結果、ＲＥＭ成分の分析値は、先ほどよりも更に下がり１６ｐｐｍであった。こうした成分のバラつきが大きいため、これまで、ＲＥＭ成分をピンポイントで制御することはできていない。
また、走査型電子顕微鏡および光学顕微鏡による観察により、比較例２の鋳片内部の介在物を調査した。その結果、比較例２の鋳片には、最大粒径が３０μｍであるＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＲＥＭ２Ｏ３系の粗大な低融点介在物が含まれていた。なお、Ｃａは本来、添加すべきものではない場合もある。ところが、現行では、ＲＥＭ合金を添加する場合、上述のように、かなりの量が酸化され、これが、溶鋼鍋のＳＮプレートや浸漬ノズル内に付着して、閉塞または閉塞気味になる場合がある。それゆえ、現行のタンディッシュを使用する場合は、Ｃａ添加が必須となる。
【００７０】
（３）ＭｇＳｉ合金粉体の吹き込み
［実施例３］
厚板海溝材用の引張強度７００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０３％、Ｓｉ：０．１３％、Ｍｎ：２．００％、Ｐ：０．００６％、Ｓ：０．００２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００３％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、実施例１と同様に密閉工程を経て、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に、Ａｒガス２０Ｎｌ／ｍｉｎをキャリアーガスとして、平均粒径が３００μｍであるＭｇＳｉ合金粉体（Ｍｇ濃度１０％品）を、注入管を貫通させて設けてある添加材流路から溶鋼流へ向けて吹き付けた。この時、溶鋼スループットは５ｔ／ｍｉｎ（８３ｋｇ／ｓ）であった。この溶鋼に対し、成分狙い１５ｐｐｍＭｇとして、歩留７０％としてＭｇＳｉ合金粉体を投入した。投入速度は、８３×１５／１００００／１００／０．７／０．１で求められ、１８ｇ／ｓの投入速度でＭｇＳｉ合金粉体を吹き付けた（注入工程）。このような注入工程を経て得られた鋳片（実施例３の鋳片）の成分を分析した結果、Ｍｇ成分の分析値は、１５ｐｐｍであった。これは、非常に再現性良く得られる結果である。
【００７１】
［比較例３］
厚板海溝材用の引張強度７００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．０３％、Ｓｉ：０．１３％、Ｍｎ：２．００％、Ｐ：０．００６％、Ｓ：０．００２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００３％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理している最中に、ＭｇＳｉ合金を添加した。４００ｔの溶鋼に対し、成分狙い１５ｐｐｍＭｇとして、歩留１０％として投入量を求めた。投入量は、４００×１５／１００００／１００／０．１０／０．１で求められ、６００ｋｇのＭｇＳｉ合金を、ＲＨ合金バンカーから、ＲＨ槽内に一括添加した。この時、インジェクションランスを用いて、溶鋼中に投入することもあるが、同じ考え方で、投入量は求められる。その結果、Ｍｇ成分分析値は、１４ｐｐｍと低かった。
【００７２】
このように大気中でＭｇＳｉ合金を添加した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、溶鋼鍋から、タンディッシュに溶鋼を注入し、従来のタンディッシュを用いて、鋳造した。得られた鋳片（比較例３の鋳片）の成分を分析した結果、Ｍｇ成分の分析値は、先ほどよりも更に下がり１２ｐｐｍであった。こうした成分のバラつきが大きいため、これまで、Ｍｇ成分をピンポイントで制御することはできていない。
【００７３】
（４）Ｚｒ合金粉体の吹き込み
［実施例４］
圧力容器厚板材用の引張強度６００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：０．１５％、Ｍｎ：１．２０％、Ｐ：０．００６％、Ｓ：０．００２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４０％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、実施例１と同様に密閉工程を経て、溶鋼鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に、Ａｒガス２０Ｎｌ／ｍｉｎをキャリアーガスとして、平均粒径が３００μｍであるＺｒ合金粉体（Ｚｒ濃度２０％品）を、注入管を貫通させて設けてある添加材流路から溶鋼流へ向けて吹き付けた。この時、溶鋼スループットは５ｔ／ｍｉｎ（８３ｋｇ／ｓ）であった。この溶鋼に対し、成分狙い４０ｐｐｍＺｒして、歩留７０％としてＺｒ合金粉体を投入した。投入速度は、８３×４０／１００００／１００／０．７／０．２で求められ、２３ｇ／ｓの投入速度でＺｒ合金粉体を吹き付けた（注入工程）。このような注入工程を経て得られた鋳片（実施例４の鋳片）の成分を分析した結果、Ｚｒ成分の分析値は、４０ｐｐｍであった。これは、非常に再現性良く得られる結果である。
【００７４】
［比較例４］
圧力容器厚板材用の引張強度６００ＭＰａクラスの溶鋼（質量％で、Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：０．１５％、Ｍｎ：１．２０％、Ｐ：０．００６％、Ｓ：０．００２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４０％、Ｎ：０．００４％、Ｏ：０．００２％）を、ＲＨで処理している最中に、Ｚｒ合金を添加した。４００ｔの溶鋼に対し、成分狙い４０ｐｐｍＭｇとして、歩留１０％として投入量を求めた。投入量は、４００×４０／１００００／１００／０．１０／０．２で求められ、８００ｋｇのＺｒ合金を、ＲＨ合金バンカーから、ＲＨ槽内に一括添加した。この時、インジェクションランスを用いて、溶鋼中に投入することもあるが、同じ考え方で、投入量は求められる。その結果、Ｚｒ成分分析値は、３６ｐｐｍと低かった。
【００７５】
このように大気中でＺｒ合金を添加した後、その溶鋼鍋を、鋳造設備にクレーンで上架した。その後、溶鋼鍋から、タンディッシュに溶鋼を注入し、従来のタンディッシュを用いて、鋳造した。得られた鋳片（比較例４の鋳片）の成分を分析した結果、Ｚｒ成分の分析値は、先ほどよりも更に下がり２３ｐｐｍであった。こうした成分のバラつきが大きいため、これまで、Ｚｒ成分をピンポイントで制御することはできていない。
【符号の説明】
【００７６】
２  注入管（溶鋼流路）
４ａ、４ｂ  溶鋼
４ｃ  溶鋼流
５  ＳＮプレート
５ａ、５ｂ、５ｃ  プレート
１０  溶鋼鍋
２０  タンディッシュ
３０  鋳型
４１  第１フランジ
４２  第２フランジ
６０  Ａｒガス導入部（不活性ガス導入部）
６１  Ａｒガス流路
７０  添加材供給部
７１  添加材流路
８０  二次冷却帯
８１  ロール
８２  湾曲部
８３  水平部
１００  鋳造装置
【図１】
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【図２】
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