(57)【要約】【課題】低Ａｌ溶鋼をＣａ処理するに際し、Ｃａ歩留まりを安定して制御することができる方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．３％およびｓｏｌ．Ａｌ：０．００８％未満を含有し、残部がＦｅおよび不純物（不純物中のＳが０．００４％以下）である溶鋼をＣａ処理するに際し、取鍋スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量濃度比〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕ＲとＣａ添加量Ａが下記（１）式を満足するように、前記溶鋼にＣａを添加する低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法。Ａ≧−０．１１×Ｒ＋０．２４      ・・・（１）ただし、０．７５＜Ｒ＜１．５【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．３％およびｓｏｌ．Ａｌ：０．００８％未満を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＳが０．００４％以下である溶鋼をＣａ処理するに際し、取鍋スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量濃度比〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕ＲとＣａ添加量Ａが下記（１）式を満足するように、前記溶鋼にＣａを添加することを特徴とする低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法。
Ａ≧−０．１１×Ｒ＋０．２４      ・・・（１）
ただし、０．７５＜Ｒ＜１．５
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｃａ歩留まりが低く、Ｃａ処理を安定して行うことが困難な低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼のＣａ処理は代表的な溶鋼処理方法の一つで、その目的は、水素誘起割れや溶接性を低下させるＭｎＳ介在物やＡｌ２Ｏ３介在物などの有害介在物の形態制御、連続鋳造時のノズル閉塞の防止、快削性の向上など、非常に多岐にわたっている。
【０００３】
このように、Ｃａ処理の目的は様々であるが、Ｃａ処理において最も重要なことは、Ｃａ歩留まりを安定させることにある。Ｃａの沸点は１４４０℃で、一般的な溶鋼処理温度１５８０〜１６２０℃よりも低い。このため、ＣａはＣａ処理中に溶鋼から蒸発し易く、その濃度、すなわちＣａ歩留まりを管理することが難しい。Ｃａ歩留まりの制御が困難であると、溶鋼中のＣａ濃度がばらついてしまい、目的とする特性を有する鋼を得ることができない。
【０００４】
Ｃａ歩留まりを安定させるために、これまで数多くの技術が提案されている。例えば、特許文献１には、取鍋に収容された溶鋼にＣａを添加する際、スラグ中のＣａＯ／ＳｉＯ２（含有量比）を２．５より大きくし、スラグ中のＴ．ＦｅとＭｎＯの合計含有量を２．０％未満とした後、Ｃａを添加することにより、添加されたＣａのスラグとの反応による消耗を防ぎ、Ａｌ２Ｏ３系介在物の形態制御（低融点化）を再現性よく達成する溶鋼へのＣａ添加方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、ブルーム・ビレットの連続鋳造において、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、Ｓ：０．００５〜０．０５０％を含有する溶鋼へＣａを添加して〔％Ｃａ〕／〔％Ａｌ〕比を０．０６〜０．２０の範囲に調整し、鋼中介在物の組成を低融点の１２ＣａＯ−７Ａｌ２Ｏ３系酸化物の組成に近接させて凝集浮上分離を促進することにより、大型介在物の生成を防止する方法が、また、特許文献３では、Ａｌ（０．１００％以下）、Ｓ（０．１５０％以下）を含有する溶鋼へＣａを添加する際、Ｃａ添加速度をＣ濃度に応じて制御することにより、ＣａＳの生成を低位に抑制し、Ａｌ２Ｏ３を低融点の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３に改質し、ノズル詰まりが発生せず、介在物欠陥の少ない小断面鋳片が得られるＣａ処理方法が提示されている。
【０００６】
特許文献４には、Ｓ含有量を２０ｐｐｍ以下、Ａｌ含有量を０．００１〜０．０２０％に制御した後、Ｃａを７０ｐｐｍ以下添加することにより、ＣａＳクラスター介在物の少ない清浄度の優れたラインパイプ用鋼材の製造方法が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献５には、取鍋内溶鋼に、Ａｌを投入して脱酸し、攪拌してスラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯを５％以下とした後、Ｃａを添加することにより、少ないＣａ添加量で確実に取鍋のノズル詰まりを防止できる方法が開示されている。
【０００８】
このように、Ａｌ脱酸溶鋼を対象として、Ｃａ処理に関する技術が多数提案されており、溶鋼へのＣａ歩留まりの向上、それを踏まえての介在物の形態制御などによる操業の改善や鋼の品質の向上が図られてきた。これは、Ｃａ歩留まりの不安定がＣａの蒸発し易さのみにあるのではなく、その最大の理由は、ＣａとＯ（酸素）の親和力が強いため、溶鋼の脱酸状態（溶鋼の酸素ポテンシャル）が溶鋼内でのＣａの反応に強く影響することにあるからである。そのため、従来技術の大部分は、溶鋼の酸素ポテンシャルを安定させるためにＡｌを添加したＡｌ脱酸鋼を対象としており、Ａｌの含有量は０．０１％よりも高いものである。
【０００９】
一方、近年、溶接性の向上やコスト削減を目的として、鋼中のＡｌの濃度を低下させた鋼が望まれるようになった（このような鋼を得ることができる溶鋼を、以下、「低Ａｌ溶鋼」という）。これに伴い、低Ａｌ溶鋼をＣａ処理する必要が生じたが、従来のＣａ処理技術ではＡｌ濃度が一定以上であることが必要であり、低Ａｌ溶鋼についてＣａ処理を安定して行うことは困難である。また、低Ａｌ溶鋼では酸素ポテンシャルが高くなるためＣａ歩留まりが低下することは知られていたが、定量的に把握されてはおらず、低下の原因も定かではなかったためそれに対する技術的解決策を見いだすことができなかった。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６３−７３１８号公報
【特許文献２】
特開平１−２９９７４２号公報
【特許文献３】
特開平３−１８３７２１号公報
【特許文献４】
特開昭５７−９８２２号公報
【特許文献５】
特開昭６４−７５６２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した状況に鑑みなされたもので、その目的は、低Ａｌ溶鋼をＣａ処理するに際し、Ｃａ歩留まりを安定して制御する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明者らは、従来、定量的に把握されていなかった溶鋼中のＡｌ濃度とＣａ歩留まりの関係を調査した。なお、以下において、溶鋼およびスラグの化学成分の濃度（含有量）の「％」は、「質量％」を意味する。
【００１３】
先ず、マグネシア（ＭｇＯ）坩堝内で、Ｓｉ：０．１〜０．７％、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｓ：０．０００４〜０．００２５％およびＣ：０．００２％未満で、残部がＦｅである鋼１５ｋｇをＡｒ雰囲気下で溶解し、溶鋼温度を１６００℃とした後、この溶鋼に金属Ａｌを添加し、溶鋼中Ａｌ濃度を０．０００１〜０．０８％の範囲に調整した。続いて、溶鋼に金属Ｃａを添加し、溶鋼中のＣａ濃度を測定して、Ｃａ歩留まりを求めた。なお、「Ｃａ歩留まり」は、下記（２）式で定義した。
【００１４】
【数１】
2004238707.tif 000002
【００１５】
結果を図１に示す。前記成分範囲の鋼では、Ａｌ以外の成分がＣａ歩留まりに与える影響は顕著ではなかった。
【００１６】
この図から明らかなように、Ａｌ濃度が０．００８％以上では、Ｃａ歩留まりはほぼ一定しており、Ｃａ歩留まりに与えるＡｌの影響は大きくないが、Ａｌ濃度が０．００８％未満ではＣａ歩留まりが低下するとともに、ばらつきが大きくなる。そこで、Ａｌ濃度が０．００８％未満の溶鋼を対象として、以下の検討を行った。
【００１７】
前記のように、Ａｌ濃度が低下するとＣａ歩留まりが低下するのは、次に述べる理由によるものと推察される。すなわち、Ａｌ濃度が低くなると、溶鋼の溶存酸素濃度が上昇して酸素活量が増加し、添加されたＣａはこの酸素と下記（３）式に従い反応する。
Ｃａ＋Ｏ→ＣａＯ        ・・・（３）
この反応の平衡状態におけるＣａの活量を平衡Ｃａ活量［Ｃａ］ｅとすると、［Ｃａ］ｅは、平衡定数Ｋ、酸素活量［Ｏ］を用いて、下記（４）式で表すことができる。
［Ｃａ］ｅ＝（１／Ｋ）・（ＣａＯ／［Ｏ］）      ・・・（４）
この（４）式において、Ａｌ濃度の低下に伴い酸素活量［Ｏ］が増加すると、ＣａＯの活量は一定とみなせるから、平衡Ｃａ活量［Ｃａ］ｅが低下し、Ｃａの蒸発速度が速くなるためＣａ歩留まりが低下することになる。
【００１８】
したがって、低Ａｌ溶鋼でＣａ歩留まりを制御するには、酸素濃度（活量）とＣａ濃度（活量）の関係を把握することが重要である。しかし、低Ａｌ溶鋼で酸素濃度を制御するのは容易ではない。そこで、溶鋼にフラックスを添加してスラグを形成させ、「スラグ−メタル間反応」で酸素濃度を制御する方法について検討することとし、スラグ組成とＣａ歩留まりの関係を調査した。スラグ−メタル間反応で酸素濃度を推算することは熱力学的に可能であるが、このスラグ組成とＣａ歩留まりの関係を熱力学的推算により求めることは難しいからである。
【００１９】
スラグ組成とＣａ歩留まりの関係の調査では、先ず、マグネシア坩堝内で、Ｓｉ：０．１〜０．７％、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｓ：０．０００４〜０．００２５％およびＣ：０．００２％未満で、残部がＦｅである鋼１５ｋｇをＡｒ雰囲気下で溶解し、溶鋼温度を１６００℃に調整した。次いで、溶鋼のＡｌ濃度を０．００２〜０．００７％の範囲に調整した後、この溶鋼にＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量比（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３）が０．７５〜１．５で、ＳｉＯ２濃度が２８％以下のフラックスを３００ｇ添加した。その後、Ｃａを０．０５〜０．３ｋｇ／ｔの範囲で添加した。
【００２０】
Ｃａ添加後、溶鋼サンプルとスラグサンプルをそれぞれ採取し、スラグ組成と溶鋼のＣａ濃度を定量し、前記（２）式により「Ｃａ歩留まり」を求めた。
【００２１】
この調査で得られた、スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ歩留まりの関係を図２に示す。なお、スラグのＳｉＯ２濃度が２８％以下の範囲では、前記ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ歩留まりの関係に及ぼすＳｉＯ２濃度の影響は小さかった。
【００２２】
図２に示した結果から、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比の低下に伴いＣａ歩留まりが低下することが解る。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が低下すると、アルミナの活量が増加するため、酸素濃度が上昇（酸素活量が増加）し、その結果、前記（４）式で示したように、平衡Ｃａ活量［Ｃａ］ｅが低下し、Ｃａ歩留まりが低下する、と考えられ、先の推察と一致する。
【００２３】
また、図２には、枠外にＣａ添加量をパラメータとして示したが、Ｃａ添加量が０．１７ｋｇ／ｔ以上（図中の□印、△印および○印）であれば、Ｃａ歩留まりのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比に対する依存性は同一で、Ｃａ歩留まりとＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とが一定の比率（勾配）で変化していることが解る。すなわち、Ｃａ添加量が０．１７ｋｇ／ｔ以上であれば、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比に対して、一義的にＣａ歩留まりが求まる。
【００２４】
しかし、Ｃａ添加量が０．１７ｋｇ／ｔ未満では、Ｃａ歩留まりのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比に対する依存性がＣａ添加量によって変化し、例えば、Ｃａ添加量が０．１４ｋｇ／ｔでは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比＞１．０の範囲ではＣａ添加量が０．３ｋｇ／ｔ以上の場合と同一の依存性を示すが、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が１．０より小さくなるとＣａ歩留まりが急速に低下する。さらに、Ｃａ添加量が０．１ｋｇ／ｔでは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比＞１．３の範囲でのみ同一の依存性を示す。これは、スラグによって溶鋼の酸素濃度を低下させても、Ｃａ添加量が少なすぎると、Ｃａ脱酸が進行しないためと考えられる。すなわち、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が高ければ、溶鋼の酸素濃度（活量）が低いためＣａ添加量が０．１ｋｇ／ｔでもＣａ脱酸が進行するが、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が１．０より小さくなると、Ｃａ添加量が０．１４ｋｇ／ｔでも不足することになる。
【００２５】
このことから、あるＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比で安定したＣａ歩留まりを得るには、ある最低限のＣａ添加量が存在するということができ、その量は図２から容易に求めることができる。例えば、ＣａＯを大量に添加し、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比＝１．５でＣａ添加を行う場合、Ｃａ添加量が０．１ｋｇ／ｔ以上であれば安定したＣａ歩留まりが得られる。一方、スラグ量を低減するために、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比＝１．０で操業する場合は、Ｃａ添加量は０．１４ｋｇ／ｔ以上必要であり、それ未満ではＣａ歩留まりは不安定になる。
【００２６】
以上の結果をまとめると、Ａｌ濃度が０．００８％未満の溶鋼では、下記▲１▼および▲２▼のとおりである。
▲１▼Ｃａ歩留まりはＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比に依存し、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比の低下に伴いＣａ歩留まりが低下する（つまり、不安定になる）。
▲２▼Ｃａ添加量が、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比によって決まるある一定値よりも低くなると、Ｃａ歩留まりが急激に低下する（つまり、不安定になる）。
【００２７】
そこで、前記のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比によって決まるＣａ添加量の“ある一定値”をより正確に把握するために、前述のスラグ組成とＣａ歩留まりの関係の調査をさらに継続して実施した。
【００２８】
この調査で得られた、スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ添加量の関係を図３に示す。図３における○印は、Ｃａ歩留まりとＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とが、Ｃａ添加量によらず、一定の比率（勾配）で変化した場合（前記図２に示した□印、△印および○印の場合）を、●印は、前記一定の比率（勾配）から外れてＣａ歩留まりが低下（不安定化）した場合を示す。同図中に示した境界線Ｂが、それぞれのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比における安定したＣａ歩留まりが得られる最低のＣａ添加量を示し、この境界線Ｂより下のＣａ添加量が少ない領域ではＣａ歩留まりが不安定になる。この境界線Ｂは下記（５）式で表される。
【００２９】
ｙ＝−０．１１ｘ＋０．２４      ・・・（５）
（５）式において、縦軸のＣａ添加量をＡ、「ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比」と、「ＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量濃度比〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕」とは同じであるから、横軸のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比を〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕に置き換え、Ｒとすると、前記（５）式は下記（６）式に書き換えることができる。
Ａ＝−０．１１×Ｒ＋０．２４      ・・・（６）
なお、（６）式において、Ｒの範囲は、０．７５＜Ｒ＜１．５である。Ｒが０．７５以下の場合は、Ａｌ２Ｏ３飽和なので、（６）式にＲ＝０．７５を代入して求められるＣａ添加量Ａを、安定したＣａ歩留まりが得られる最低のＣａ添加量として適用すればよい。また、Ｒが１．５以上の場合は、ＣａＯ飽和なので、（６）式にＲ＝１．５を代入して求められるＣａ添加量Ａを、同様に適用すればよい。
【００３０】
本発明は、以上述べた検討結果に基づきなされたもので、その要旨は、下記の低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法にある。
【００３１】
『Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．３％およびｓｏｌ．Ａｌ：０．００８％未満を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＳが０．００４％以下である溶鋼をＣａ処理するに際し、取鍋スラグ中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量濃度比〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕ＲとＣａ添加量Ａが下記（１）式
Ａ≧−０．１１×Ｒ＋０．２４      ・・・（１）
ただし、０．７５＜Ｒ＜１．５
を満足するように、前記溶鋼にＣａを添加する低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法。』
ところで、スラグのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ添加量とによっては、スラグから溶鋼にＡｌが供給（Ａｌ  ｐｉｃｋ  ｕｐ）され、溶鋼中Ａｌ濃度が上昇する。Ａｌ濃度を厳格に管理する必要がない場合は、Ｃａ添加量Ａは、前記（１）式のみを満足する量であればよい。しかし、溶鋼中Ａｌ濃度を厳格に管理する場合は、Ａｌ濃度の上限を抑えることが望ましい。
【００３２】
図４は、前述した一連の調査に関連して得られた結果で、Ｃａ添加量と溶鋼中Ａｌ濃度の上昇量の関係を示す図である。なお、同図の枠外に示した「Ｃ／Ａ」は、スラグのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比を表す。このような調査結果から、溶鋼中Ａｌ濃度の上昇が認められない条件を求め、整理した結果が、前記図３に示した境界線Ａ（Ａ＝−０．１１×Ｒ＋０．３９）である。この境界線Ａよりも上、すなわちＣａ添加量が多い場合は、溶鋼中Ａｌ濃度が上昇するので、Ａｌ濃度の上昇を抑制する必要がある場合は、下記（７）式を満たすようにＣａを添加すればよい。
Ａ＜−０．１１×Ｒ＋０．３９      ・・・（７）
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法について、詳細に説明する。
【００３４】
はじめに、本発明のＣａ処理方法において、溶鋼の化学組成を前記のように定めた理由を説明する。
【００３５】
Ｃ：０．５％以下
ＣはＣａの活量を低下させるので、Ｃ濃度が高いと、Ｃａと介在物、ＣａとＯ（酸素）、ＣａとＳなどとの間の反応の速度が変化する。また、一方で、ＣはＳの活量を高くするので、Ｃ濃度が著しく高い場合は、ＣａＳの生成が容易になる。したがって、本発明の方法で処理の対象とする溶鋼のＣ濃度は、０．５％以下とする。
【００３６】
Ｓｉ：０．１〜１．０％
Ｓｉは脱酸力を有する元素である。そのため、Ｓｉ濃度が０．１％未満になると、溶鋼のＯ（酸素）濃度が１００ｐｐｍと高くなり、製品清浄度が悪化する。一方、Ｓｉ濃度が１．０％を超えて高くなると、Ｓの活量を高め、Ｃａ−Ｓ間の反応に影響する。したがって、溶鋼のＳｉ濃度は、０．１〜１．０％とする。
【００３７】
Ｍｎ：０．１〜１．３％
Ｍｎは弱脱酸元素であるが、その濃度が０．１％未満になると、溶鋼の脱酸が著しく不足する。一方、Ｍｎ濃度が０．１％以上であると、脱酸性に大きな影響はないが、Ｍｎ濃度が高いとコスト高になる。したがって、上限を１．３％とし、溶鋼のＭｎ濃度は、０．１〜１．３％とする。
【００３８】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００８％未満
先に述べたように、Ａｌ濃度が０．００８％以上では、Ｃａ歩留まりはほぼ一定しており、Ｃａ歩留まりに与えるＡｌの影響は大きくはない（前記の図１参照）。したがって、溶鋼のＡｌ濃度（ｓｏｌ．Ａｌとして定量される）は、０．００８％未満とする。
【００３９】
本発明の方法で処理の対象とする溶鋼は、前記の成分以外、残部がＦｅおよび不純物からなる溶鋼である。不純物としては、Ｓの上限を抑えることが必要である。
【００４０】
Ｓ：０．００４％以下
ＳはＣａと親和性が強く、ＣａＳ化合物等を生成させる。Ｓ濃度が高いと、生成するＣａＳにより鋼の清浄度が著しく悪化するので、溶鋼のＳ濃度は、０．００４％以下とする。
【００４１】
本発明のＣａ処理方法は、前記化学組成の低Ａｌ溶鋼に対して、前記の（１）式を満足するように、Ｃａを添加する方法である。この（１）式と前記の（６）式とを比較すると明らかなように、（１）式が等号をとる場合、（１）式は前記図３の境界線Ｂを表しており、したがって、「（１）式を満足する」ということは、図３における境界線Ｂを含めてそれより上であること、すなわち、Ｃａ添加量を境界線Ｂが示す値以上とすることを意味している。
【００４２】
（１）式において、Ｒの範囲が定められているが、これは、（１）式が前記Ｒの範囲（０．７５＜Ｒ＜１．５）で成り立つことを示すものである。先に述べたように、Ｒが０．７５以下の場合、またはＲが１．５以上の場合は、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３の質量濃度比〔ＣａＯ（質量％）／Ａｌ２Ｏ３（質量％）〕（以下、単に「ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比」と記す）によりＣａ添加量を変化させる必要はないので、（１）式において、Ｒ＝０．７５、またはＲ＝１．５を代入して求められるＣａ添加量Ａを、それぞれ、Ｒが０．７５以下、またはＲが１．５以上の範囲において、安定したＣａ歩留まりが得られる最低のＣａ添加量として適用すればよい。
【００４３】
Ｃａの添加は溶鋼が取鍋内に収容されている間に行うので、（１）式からＣａ添加量を求めるに際し、（１）式のＲには、取鍋内のスラグについて求めたＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比Ｒを適用する。
【００４４】
このＣａ処理方法によれば、Ｃａ歩留まりが低く、安定したＣａ処理の実施が困難な低Ａｌ溶鋼に対し、高いＣａ歩留まりで安定した処理を行うことができる。
【００４５】
次に、本発明のＣａ処理方法を、転炉を用い、循環脱ガス（ＲＨ）法およびガス吹き込み精錬を行って低Ａｌ溶鋼を溶製する際に実施する場合を例にとって説明する。
【００４６】
溶鋼を、転炉脱炭処理した後、取鍋に出鋼する。続いて、溶鋼を収容した取鍋をＲＨ装置内に移動してＲＨ処理を行い、溶鋼の成分および温度を調整する。
【００４７】
ＲＨ処理の前または後にガス吹き込み精錬を実施してもよい。また、溶鋼の成分および温度の調整は、ガス吹き込み精錬で行ってもよいし、ＲＨ処理およびガス吹き込み精錬の両方で分担して実施してもよい。いずれにせよ、Ｃａ添加を行う前までに実施して、溶鋼の成分を前記規定の範囲内に入るように制御する。
【００４８】
スラグ組成の制御は、転炉からの出鋼時、ＲＨ処理中、またはガス吹き込み精錬時に、フラックスを添加することにより行う。
【００４９】
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比の制御は、Ａｌ脱酸による生成アルミナ量、転炉から取鍋への流出スラグ量、および溶鋼の温度上昇処理によるアルミナ生成量を勘案し、それに応じてＣａＯまたはＣａＯ含有物質の添加量を調整することにより制御する。スラグ組成の制御は、Ｃａ添加前に完了していることが望ましい。Ｃａ添加後にＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比を大きく変化させると、再びＣａ蒸発速度が変化するからである。なお、スラグを均一組成とし、かつ、スラグ−メタル間反応を十分に促進させておくために、Ｃａ添加前にガス吹き込み精錬を行うことが望ましい。
【００５０】
スラグ中の低級酸化物（Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ）の濃度は１０％以下であることが望ましい。スラグ中の低級酸化物濃度が１０％を超えて高いと、Ｃａと低級酸化物が反応してしまい、Ｃａ歩留まりが悪化する。
【００５１】
スラグ量は１０ｋｇ／ｔ以上であることが望ましい。１０ｋｇ／ｔに満たないと、スラグ量が少なく、溶鋼表面の被覆が不十分となって、スラグ−メタル間反応が停滞する場合がある。
【００５２】
溶鋼成分の調整、およびスラグの組成や量の制御が完了した後、溶鋼に前記の（１）式を満足するようにＣａを添加する。溶鋼のＡｌ濃度の上昇を回避したい場合には、前記の（７）も同時に満足させることが望ましい。
【００５３】
前記添加するＣａとしては、金属Ｃａの他、ＣａＳｉ、ＦｅＣａなどのＣａ合金を使用してもよい。また、Ｃａの添加方法は、これらＣａまたは前記Ｃａ合金からなるＣａ系粉末をキャリアガスとともに吹き込む「Ｃａ吹き込み」、Ｃａ系ワイヤを溶鋼中に送り込む「ワイヤ添加」など、従来使用されている如何なる方法でもよい。また、Ｃａ添加中に不活性ガス吹き込みを同時に行うと、スラグ−メタル間反応が促進されるので、Ｃａ歩留まりがより安定する。
【００５４】
このように、溶鋼の温度、成分調整、スラグの組成や量の調整およびＣａ添加を行って得られた低Ａｌ溶鋼は、連続鋳造他に供することができる。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
Ｃ：０．０４５〜０．０６％、Ｓｉ：０．３〜０．５％、Ｍｎ：０．７％およびＳ：０．００２５％を含有する溶鋼１．５ｔを、１．３３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）のＡｒ雰囲気中で溶製し、Ａｌ濃度を０．００１〜０．００４％に調整した。続いて、雰囲気をＡｒ１．０１３×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）、溶鋼温度を１６００℃とし、５分間保持した。その後、溶鋼にＣａＳｉ（Ｃａ純分：３５％）を添加した。なお、ＣａＳｉの添加は、ホッパーから一括添加することにより行った。
【００５６】
続いて、溶鋼およびスラグのサンプルを採取し、溶鋼組成およびスラグ組成を分析した。スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比の制御は、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３フラックスにおけるＣａＯとＡｌ２Ｏ３の配合割合を変更ことにより行った。
【００５７】
表１に、溶鋼中のＡｌ濃度、スラグ組成（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比およびＳｉＯ２濃度）ならびにＣａの添加量と歩留まりを示す。表１において（表２においても同じ）、「スラグ中ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比」はＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比を表す。また、「（１）式右辺から求められるＣａ添加量」とは、（１）式が等号をとる場合で、安定したＣａ歩留まりが得られる最低のＣａ添加量を示し、「（７）式右辺から求められるＣａ添加量」とは、溶鋼のＡｌ濃度の上昇が認められない最高のＣａ添加量を示す。なお、Ｃａ歩留まりは、前記の（２）式から計算により求めた。
【００５８】
【表１】
2004238707.tif 000003
【００５９】
表１に示した結果から、Ｃａ添加量が（１）式を満足する試験Ｎｏ．１〜１２（実施例）では、安定したＣａ歩留まりが得られていることが解る。また、そのうちの試験Ｎｏ．１〜１０は（１）式および（７）式を同時に満足する場合であるが、この場合は、溶鋼のＡｌ濃度の上昇も抑制された。
【００６０】
一方、Ｃａ添加量が（１）式から外れる試験Ｎｏ．１３〜２０（比較例）ではＣａ歩留まりは０．７〜１．３％と低く、しかも、ばらつきが大きかった。
【００６１】
以上の結果から、（１）式を満足するようにＣａを添加すれば、スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比の値如何にかかわらず、安定したＣａ歩留まりを確保することが可能であり、また、同時に（７）式をも満たすものであれば、溶鋼のＡｌ濃度の上昇も抑制することができる。
【００６２】
（実施例２）
転炉で精錬した溶鋼２５０ｔを取鍋へ出鋼し、この取鍋をＲＨ装置内へ移動した。ＲＨ処理を行い、溶鋼の成分を、Ｃ：０．０４〜０．０６３％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｍｎ：０．５〜０．８％およびＳ：０．００１８〜０．００２２％に、また、溶鋼温度を、１６００〜１６１０℃に調整した後、取鍋をＲＨ装置外へ移動し、ＣａＳｉをワイヤ添加した。ＣａＳｉのＣａ純分は３０％である。また、ＣａＳｉの添加速度は、Ｃａ純分に換算して０．０４２ｋｇ／（ｔ・ｍｉｎ）であった。スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比の制御は、転炉出鋼時にＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３フラックスを添加することにより行った。なお、スラグ量は１３〜２１ｋｇ／ｔであった。
【００６３】
表２に、溶鋼中のＡｌ濃度、スラグ組成（ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量濃度比、ＳｉＯ２濃度および「Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ」濃度）ならびにＣａの添加量と歩留まりを示す。なお、Ｃａ歩留まりは、前記の（２）式から計算により求めた。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
本実施例２では、溶鋼２５０ｔで、反応系が大きく、実施例１の場合よりも見かけの反応速度がやや低下するため、Ｃａ歩留まりが表２に示すように高くなった。
【００６６】
しかし、表２に示した結果から、Ｃａ添加量が（１）式を満足する試験Ｎｏ．２１〜２７（実施例）では、（１）式から外れる試験Ｎｏ．２８〜３４（比較例）に比べて、安定して高いＣａ歩留まりが得られることが解る。試験Ｎｏ．２１〜２６は（１）式および（７）式を同時に満足する場合であるが、この場合は、溶鋼のＡｌ濃度の上昇も抑制された。
【００６７】
また、スラグ中低級酸化物（Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ）濃度が低い方が高いＣａ歩留まりが得られたが、Ｃａ添加量が（１）式を満足する場合は、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ濃度が高くても、高いＣａ歩留まりが得られた。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の低Ａｌ溶鋼のＣａ処理方法によれば、Ｃａ歩留まりが低く、Ｃａ処理を安定して行うことが困難な低Ａｌ溶鋼をＣａ処理するに際し、Ｃａ歩留まりを安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶鋼中Ａｌ濃度とＣａ歩留まりの関係を示す図である。
【図２】スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ歩留まりの関係を示す図である。
【図３】スラグ中のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比とＣａ添加量の関係を示す図である。
【図４】Ｃａ添加量と溶鋼中Ａｌ濃度の上昇量の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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