(57)【要約】【課題】介在物及び窒素量の少ない溶鋼を安定して製造することができる高清浄度鋼の溶製方法を提供する。【解決手段】転炉１から取鍋２に出鋼される溶鋼に、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３とからなるフラックスを添加する第１工程と、取鍋２内の溶鋼に溶鋼中のＡｌ濃度が０．１％以上となるようＡｌを添加してガス撹拌を行う第２工程と、ＲＨなどの脱ガス装置５にて撹拌を行う第３工程とからなる。溶鋼に直接Ａｌを添加して溶鋼に含有されるＦｅＯやＭｎＯをＡｌ還元することによって溶鋼中のトータル酸素量を低減させることができる。またフラックスの添加によりスラグを軟質化させ、発生したＡｌ２Ｏ３等の介在物をスラグに吸着させ易くする。これによって介在物の少ない溶鋼を安定して製造することができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉から取鍋に出鋼される溶鋼にフラックスを添加する第１工程と、取鍋内の溶鋼にＡｌを添加してガス撹拌を行う第２工程と、脱ガス装置にて撹拌を行う第３工程とからなることを特徴とする高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項２】
第１工程で添加されるフラックスが、４０〜６０％のＣａＯとＡｌ２Ｏ３と不可避的不純物よりなり、かつスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比が２〜４となるよう添加される請求項１記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項３】
第１工程で添加されるフラックスが、５〜３０ｍｍの粒径のものである請求項１または２記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項４】
第１工程において、フラックスの他にＣａＯ源を添加する請求項１〜３のいずれか記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項５】
第２工程において、溶鋼中のＡｌ濃度が０．０８％以上となるようＡｌを添加する請求項１〜４のいずれか記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項６】
第２工程におけるガス吹き込み量を、０．０５〜０．１３Ｎｍ３／ｔ／ｈとする請求項１〜５のいずれか記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項７】
第３工程における処理時間を、５分以上とする請求項１〜６のいずれか記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【請求項８】
第３工程における脱ガス装置の槽内圧力を、３００ｔｏｒｒ以下とする請求項１〜７のいずれか記載の高清浄度鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、介在物及び窒素量の少ない溶鋼を安定して製造することができる高清浄度鋼の溶製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第３２３００６６号公報（請求項１）
【０００３】
Ａｌ２Ｏ３に代表される介在物は特に缶用鋼板のような薄肉製品では、破胴に代表される重大な製品欠陥の原因となる。このような介在物の生成要因は大きく分けて３つある。すなわち、溶鋼中のフリー酸素を、Ａｌ等の還元性元素で脱酸する際に生じるもの。転炉で吹錬された酸化スラグ中のＦｅＯやＭｎＯなどの酸化性酸化物と、脱酸後の溶鋼中のＡｌ等の還元性元素が、ＦｅＯ＋Ａｌ→Ｆｅ＋Ａｌ２Ｏ３等の化学反応をし生じるもの。さらに、スラグや耐火物が巻き込まれて介在物となるものである。このうちスラグ中酸化性酸化物と溶鋼中還元性元素との反応によって生じる介在物を抑制するため、従来からスラグ改質が行われている。
【０００４】
スラグ改質はスラグに改質剤を添加することにより、溶鋼中のＡｌとの反応を抑制しようとする方法である。例えば上記の特許文献１には、出鋼中にＣａＯあるいはＭｇＯを添加して取鍋上のスラグを高融点化するとともに、スラグ上にＡｌを散布するスラグ改質法が記載されている。この方法によれば、取鍋中のスラグを固化させてその反応性を低下させることができ、またスラグ上に散布するＡｌによってスラグ中のＦｅＯやＭｎＯなどの還元を行い、溶鋼中のＡｌとの反応を抑制することができる。
【０００５】
しかし上記の特許文献１の方法では、取鍋上のスラグが高融点となるために、取鍋全体にわたるスラグの均質な改質が困難となり、スラグ性状のばらつきが大きいという問題がある。また、スラグは大気にさらされた上面から凝固するため、スラグ下面の溶鋼との界面付近に、低融点の高酸素ポテンシャルのスラグが濃縮され、溶鋼の再酸化が生じて溶鋼中のトータル酸素（溶鋼中に溶解した酸素と介在物として存在する酸素合計）のばらつきが大きくなるという問題がある。さらに、溶鋼中のＡｌが溶鋼中のＦｅＯやＭｎＯと反応して生じた介在物が浮上しようとしても、表面にある固化したスラグに吸収されにくく、溶鋼中に浮遊したままとなり易いという問題がある。このため、特許文献１の方法では溶鋼の清浄性の指標である溶鋼中のトータル酸素量を２０ｐｐｍ以下にまで低下させることは容易ではなかった。
【０００６】
このほか、転炉から取鍋に出鋼する際に溶鋼中にＡｌを添加する方法では、大気中の窒素が溶鋼中に取り込まれる窒素ピックアップを避けることができず、溶鋼中の窒素濃度を十分に下げることができないという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、従来のスラグ改質法とは異なるスラグ改質法を採用することにより、介在物及び窒素量の少ない溶鋼を安定して製造することができる高清浄度鋼の溶製方法を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の高清浄度鋼の溶製方法は、転炉から取鍋に出鋼される溶鋼にフラックスを添加する第１工程と、取鍋内の溶鋼にＡｌを添加してガス撹拌を行う第２工程と、脱ガス装置にて撹拌を行う第３工程とからなることを特徴とするものである。なお、第１工程で添加されるフラックスが、４０〜６０％のＣａＯとＡｌ２Ｏ３と不可避的不純物よりなり、かつスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比が２〜４となるよう添加されることが好ましい。また、フラックスの粒径が５〜３０μｍであることが好ましく、第１工程においてフラックスの他にＣａＯ源を添加することもできる。
【０００９】
さらに、第２工程において、溶鋼中のＡｌ濃度が０．１％以上となるようＡｌを添加することが好ましく、第２工程におけるガス吹き込み量を、０．０５〜０．１３Ｎｍ３／ｔ／ｈとすることが好ましい。更に、第３工程における処理時間を５分以上とすることが好ましく、第３工程における脱ガス装置の槽内圧力を３００ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。
【００１０】
本発明の高清浄度鋼の溶製方法によれば、取鍋内の溶鋼に直接Ａｌを添加してガス撹拌を行い、溶鋼に含有されるＦｅＯやＭｎＯをＡｌと反応させて還元することによって、スラグ中酸化性酸化物と溶鋼中還元性元素との反応によって生じる介在物を抑制することができる。また、この方法によれば、溶鋼中のＡｌによってスラグ還元を行うため、溶鋼との界面付近のスラグも改質することができ効果的である。しかも請求項２に示すようにスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比が２〜４となるようにフラックスを添加してスラグを軟質化させ、発生したＡｌ２Ｏ３等の介在物をスラグに吸着させ易くする。これによって介在物の少ない溶鋼を安定して製造することができる。本発明のその他の効果については、以下に実施形態とともに説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の工程を示す説明図であり、先ず▲１▼のように転炉１による吹錬が行なわれる。この工程では特別なフラックス等の添加は行われず、従来技術と同様である。吹錬が終了した溶鋼は、▲２▼のように転炉１から取鍋２に出鋼されるが、この際に溶鋼にフラックス３が添加される（第１工程）。
【００１２】
フラックス３はＣａＯとＡｌ２Ｏ３と不可避的不純物よりなり、好ましくはプリメルトされたカルシウムアルミネートである。フラックス３は、取鍋２上のスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比が２〜４となるように添加される。ここでカルシウムアルミネートを選択したのは、スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比を直接コントロールするためである。フラックス３中のＣａＯ濃度を４０〜６０％としたのは、この範囲でそれ自体が低融点となり、「種スラグ」として働かせることができるからである。またスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比を２〜４とすると、改質終了後のスラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比は０．９〜１．５となり、図２に示すようにスラグの融点が最も低下して軟質のスラグとすることができる。
【００１３】
なおこの第１工程で添加されるフラックス３は、５〜３０ｍｍの粒径とすることが好ましい。５ｍｍよりも細かくなると投入時に舞い上がり易くなり、３０ｍｍを越えると溶解し難くなるためである。なお後記する実施例に示すように、フラックス３とともに生石灰等のＣａＯ源を添加することにより、スラグの組成を調整することもできる。以上の第１工程により、取鍋２上に低融点で軟質のスラグが形成される。
【００１４】
次に、▲３▼に示すように取鍋２内の溶鋼にＡｌを添加するとともに、底部に設置したノズル４からアルゴンガス等を吹き込み、溶鋼のガス撹拌を行う（第２工程）。このように溶鋼中に直接Ａｌを添加して攪拌することにより、溶鋼の一括脱酸を行なわせ、発生するアルミナ（介在物）を大径化させることができる。そして発生した介在物は上方に浮上し、軟質のスラグによって確実に捕捉される。
【００１５】
第２工程におけるＡｌの添加量は、溶鋼中のＡｌ濃度が０．１％以上となるように決定することが好ましい。図３に示すように、溶鋼中のトータル酸素を安定して２０ｐｐｍ以下とするためには、Ａｌ濃度を０．０８％以上とする必要があるためである。これに対して従来は溶鋼中のＡｌ濃度を０．０２％以下とし、その結果として溶鋼中のトータル酸素が大きくばらついていたことが、図３に示されている。ただし溶鋼中のＡｌ濃度が０．１７％を越えると後工程で脱Ａｌ処理が必要となり、処理時間が長くなって連続鋳造に間に合わなくなるので、Ａｌ濃度の上限値は０．１７％とすることが好ましい。なお、▲３▼に示すように取鍋２にＡｌとともに生石灰を添加し、スラグの組成を調整してもよい。
【００１６】
第２工程におけるガス吹き込み量は、０．０５〜０．１３Ｎｍ３／ｔ／ｈとすることが好ましい。ガス吹き込み量がこの範囲よりも少ないとスラグと溶鋼との間の反応性を確保しにくくなり、また介在物の凝集効果も不十分となる。逆にガス吹き込み量がこの範囲を越えると、空気の巻き込みが生じて溶鋼中への窒素ピックアップ量が増加するので好ましくない。この第２工程におけるガス攪拌は、スラグと溶鋼との間の反応性及び介在物の凝集効果を確保するため、３分間以上行なうことが好ましい。
【００１７】
上記した第２工程の終了後、取鍋２内の溶鋼は▲４▼に示すように、ＲＨ等の脱ガス装置５で撹拌される（第３工程）。脱ガス装置５の槽内圧力は３００ｔｏｒｒ以下とし、強攪拌を行なうことが好ましい。このようにして溶鋼中に生成された介在物を凝集させるとともに、浮上した介在物を低融点スラグに吸着させて溶鋼中から分離する。この攪拌時間は５分以上とすることが好ましい。図４のグラフに示すように、５分以上の攪拌により溶鋼中のトータル酸素を２０ｐｐｍ以下とすることができるからである。なお、上記の攪拌時間は第３工程において成分調整が完了した後の攪拌時間を意味するものである。
【００１８】
上記の工程により溶製された溶鋼はトータル酸素が２０ｐｐｍ以下、窒素量が２０ｐｐｍ以下の高清浄度鋼であり、介在物の含有量を従来よりも大幅に減少させることができる。このため、引き続き連続鋳造を行ない肉薄の缶用鋼板を製造した場合の不良発生率を、低下させることが可能となる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）転炉からの出鋼中に、ＣａＯ５０％、Ａｌ２Ｏ３４３％のフラックスを、溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で溶鋼に添加した。フラックスはプリメルト品であり、粒径が５〜２５ｍｍの塊状体である。取鍋内の溶鋼に粒径２０ｍｍのショットアルミと、粒径が５〜４０ｍｍの塊状の生石灰とをそれぞれ溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で添加し、ガス吹き込み量を０．０６Ｎｍ３／ｔ／ｈとしたボトムバブリングを上記の添加後３分（合計１０分）行なった。この段階における溶鋼中のＡｌは０．１２５％である。次に０．５ｔｏｒｒで１５分のＲＨ処理を実施した。処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：１．６％、ＭｎＯ：１．３％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：０．９である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は１６ｐｐｍ，窒素量は１８ｐｐｍであった。
【００２０】
（実施例２）第２の溶鋼に、実施例１と同一条件でフラックス添加、ショットアルミと生石灰との添加及びボトムバブリング、ＲＨ処理を実施した。溶鋼中のＡｌは０．１５２％、処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：１．１％、ＭｎＯ：１．０％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：１．０である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は１１ｐｐｍ，窒素量は２０ｐｐｍであった。
（実施例３）第３の溶鋼に、実施例１と同一条件でフラックス添加、ショットアルミと生石灰との添加及びボトムバブリング、ＲＨ処理を実施した。溶鋼中のＡｌは０．１６９％、処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：１．０％、ＭｎＯ：１．２％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：１．０である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は１０ｐｐｍ，窒素量は１６ｐｐｍであった。
【００２１】
（実施例４）第４の溶鋼に、実施例１と同一条件でフラックス添加、ショットアルミと生石灰との添加及びボトムバブリング、ＲＨ処理を実施した。なお、第２工程において、溶鋼１トン当たりフェロＭｎ１．４ｋｇの合金添加を行なった。溶鋼中のＡｌは０．１１４％、処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：１．３％、ＭｎＯ：１．０％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：０．９である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は１４ｐｐｍ，窒素量は１７ｐｐｍであった。このように、各実施例では、トータル酸素、窒素ともに２０ｐｐｍ以下の安定した高清浄度鋼が得られた。
【００２２】
（比較例１）転炉中の溶鋼に粒径が５〜４０ｍｍの塊状の生石灰を溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で添加したのち、出鋼した。取鍋内の溶鋼に粒径２０ｍｍのショットアルミと、粒径が５〜４０ｍｍの塊状の生石灰とをそれぞれ溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で添加しガス吹き込み量を０．０６Ｎｍ３／ｔ／ｈとしたボトムバブリングを添加後３分（合計１０分）行なった。溶鋼中のＡｌは０．００４％と低かった。次に６０ｔｏｒｒで１５分のＲＨ処理を実施し、この段階で溶鋼１トン当たりフェロＭｎ０．６ｋｇの合金添加を行なった。処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：５．１％、ＭｎＯ：２．８％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：１．７である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は２１ｐｐｍ，窒素量は２４ｐｐｍであった。この比較例１は前記した特許文献１のスラグ改質に近い内容であるが、本発明に比較してトータル酸素のばらつきも大きくなる。
【００２３】
（比較例２）転炉から取鍋に出鋼された溶鋼に、プリメルトされていないＡｌ粉とＣａＯ粉とからなるフラックスを溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で添加した。それらの粒径は１ｍｍ以下であり、その組成はＡｌ：４５％、Ａｌ２Ｏ３：２６％、ＣａＯ：１５％である。その他の条件は実施例１と同様とした。この場合、出鋼時のスラグ軟化がないので均質化が困難であり、処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：４．２％、ＭｎＯ：３．９％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：０．２である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は２５ｐｐｍ，窒素量は２５ｐｐｍであった。
【００２４】
（比較例３）転炉中の溶鋼にプリメルトされていないＡｌ粉とＣａＯ粉とからなるフラックスを溶鋼１トン当たり３．６ｋｇの比率で添加した。それらの粒径は１ｍｍ以下であり、その組成はＡｌ：４５％、Ａｌ２Ｏ３：２６％、ＣａＯ：１５％である。更に取鍋に出鋼された溶鋼にも、同じフラックスを同量添加したが、アルミショットの添加は行なわなかった。その他の条件は実施例１と同様とした。この場合、溶鋼中のＡｌは０．００４％と低くなり、処理後のスラグ組成はトータルＦｅ：１．６％、ＭｎＯ：６．６％、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３：０．８である。得られた高清浄度鋼中のトータル酸素は２０ｐｐｍ，窒素量は３７ｐｐｍであった。Ａｌ粉の添加により溶鋼中の窒素量が大きく増加した。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の高清浄度鋼の溶製方法によれば、介在物及び窒素量の少ない溶鋼を安定して製造することができ、缶用鋼板のような薄肉製品を製造する場合にも、製品不良率を大幅に低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工程説明図である。
【図２】ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３濃度比とスラグの軟化温度との関係を示すグラフである。
【図３】溶鋼中のＡｌ濃度とトータル酸素との関係を示すグラフである。
【図４】第３工程における攪拌時間と溶鋼中のトータル酸素との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　転炉
２　取鍋
３　フラックス
４　ノズル
５　脱ガス装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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