(57)【要約】【課題】  溶鋼の撹拌力を高めたとしても、脱硫処理中は常に脱硫効率の高い一定のスラグ組成を維持し得、且つ、生産効率の良い新規な極低硫鋼の製造方法を提供する。を提供する。【解決手段】  溶鋼を脱硫処理するに当たり、脱硫処理中に、撹拌動力密度（ω）に応じて少なくとも１回、下式［１］を満足するＣａＯ量（WCaO）をスラグに投入する方法である。      1.5（0.037ω＋0.28）Wslag／100≦WCaO≦2.0（0.037ω＋3.04）Wslag／100                                                            ………［１］        式中、              WCaO     ：脱硫処理中に投入するＣａＯ量（ｋｇ），              Wslag：脱硫処理の際、投入したスラグ量（ｋｇ），              ω    ：撹拌動力密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）であり、              ω＝｛0.0285×Ｑ（Ｔ＋273）／Ｗ｝log （1＋Ｚ／148）で表される。                ここで、Ｑ：単位重量当たりの撹拌ガス流量（Ｎｌ／分・ｔｏｎ），                        Ｔ：脱硫処理前の溶鋼温度（℃），                        Ｗ：溶鋼重量（ｔｏｎ），                        Ｚ：溶鋼深さ（ｃｍ）である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を脱硫処理するに当たり、
脱硫処理中に、撹拌動力密度（ω）に応じて少なくとも１回、下式［１］を満足するＣａＯ量（WCaO）をスラグに投入することを特徴とする極低硫鋼の製造方法。
1.5（0.037ω＋0.28）Wslag／100≦WCaO≦2.0（0.037ω＋3.04）Wslag／100
………［１］
式中、
WCaO     ：脱硫処理中に投入するＣａＯ量（ｋｇ），
Wslag：脱硫処理の際、投入したスラグ量（ｋｇ），
ω    ：撹拌動力密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）であり、
ω＝｛0.0285×Ｑ（Ｔ＋273）／Ｗ｝log （1＋Ｚ／148）で表される。
ここで、Ｑ：単位重量当たりの撹拌ガス流量（Ｎｌ／分・ｔｏｎ），
Ｔ：脱硫処理前の溶鋼温度（℃），
Ｗ：溶鋼重量（ｔｏｎ），
Ｚ：溶鋼深さ（ｃｍ）である。
【請求項２】
前記ＣａＯ量（ＷCaO）は、（脱硫処理開始後１分）〜（脱硫処理に要する総時間の１／２）の間に投入するものである請求項１に記載の脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼の取鍋精錬における脱硫処理に当たり、極低硫鋼を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉から出鋼した溶鋼は、取鍋精錬炉（Ｌａｄｌｅ  Ｆｕｒｍａｃｅ：ＬＦ）でスラグ精錬（脱硫処理等）され、鋼の清浄度が改善される。取鍋精錬によって極低硫鋼を得る方法としては、溶鋼中にフラックスを添加し、溶鋼撹拌時のスラグ組成を、脱硫効率の高いＣａＯ−ＣａＦ2系、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系のスラグとする方法が古くから知られており（特許文献１等）；更に取鍋の脱硫能力を一層高める目的で、溶鋼の撹拌力を大きくして溶鋼とスラグの反応性を促進する方法（非特許文献１や非特許文献２）が開示されている。
【０００３】
ところが、溶鋼の撹拌力を大きくすると、溶鋼中に脱酸剤として添加されたＡｌが、脱硫処理中に酸化されて多量のＡｌ2Ｏ3が生成される為、スラグの組成が変化してしまい（スラグ中のＡｌ2Ｏ3量が増加する）、脱硫能力が低下するという問題がある。
【０００４】
この様な問題を解決すべく、特許文献２には、溶鋼脱硫処理の際、スラグ組成の分析を行いながら脱硫フラックスを少なくとも２回以上に分けて投入する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、脱硫処理中に、スラグ組成の分析という新たな工程を付加するものであり、処理効率が低下する他、新たな工程付加に伴う作業負担やコスト増を招き、非効率的である。
【特許文献１】特開昭５２−３５７１４号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２４７１２号公報
【非特許文献１】電気製鋼  昭和５９年４月発行、第５５巻、第２号、ｐ．９３〜１００
【非特許文献２】第７５回特殊鋼部会資料、愛知製鋼株式会社、「ＬＦにおけるガス撹拌の影響について」、昭和５９年１０月２５・２６日、ｐ．１〜２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶鋼の撹拌力を高めたとしても、脱硫処理中は常に脱硫効率の高い一定のスラグ組成を維持し得、且つ、生産効率の良い新規な極低硫鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し得た本発明に係る極低硫鋼の製造方法は、溶鋼を脱硫処理するに当たり、脱硫処理中に、撹拌動力密度（ω）に応じて少なくとも１回、下式［１］を満足するＣａＯ量（WCaO）をスラグに投入するところに要旨を有するものである。
【０００７】
1.5（0.037ω＋0.28）Wslag／100≦WCaO≦2.0（0.037ω＋3.04）Wslag／100
………［１］
式中、
WCaO     ：脱硫処理中に投入するＣａＯ量（ｋｇ），
Wslag：脱硫処理の際、投入したスラグ量（ｋｇ），
ω    ：撹拌動力密度（ｗａｔｔ／ｔｏｎ）であり、
ω＝｛0.0285×Ｑ（Ｔ＋273）／Ｗ｝log （1＋Ｚ／148）で表される。
【０００８】
ここで、Ｑ：単位重量当たりの撹拌ガス流量（Ｎｌ／分・ｔｏｎ），
Ｔ：脱硫処理前の溶鋼温度（℃），
Ｗ：溶鋼重量（ｔｏｎ），
Ｚ：溶鋼深さ（ｃｍ）である。
【０００９】
ここで、上記ＣａＯ量（ＷCaO）は、（脱硫処理開始後１分）〜（脱硫処理に要する総時間の１／２）の間に投入することが好ましく、これにより、脱硫率が一層向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、生産効率の高い新規な極低硫鋼の製造方法であって、溶鋼の撹拌力を高めたとしても、脱硫処理中は常に脱硫効率の高い一定のスラグ組成が維持されている極低硫鋼の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らは、「溶鋼の撹拌力を大きくして脱硫処理すると、多量のＡｌ2Ｏ3が生成する為、処理中にスラグ組成（脱硫効率の高いスラグ組成）が変化してしまい、脱硫能が低下する」という問題を解決するに当たり、非特許文献２の如く脱硫処理中にスラグ組成の分析をわざわざ行わなくとも、生産性良く簡易に、最適な脱硫スラグ組成を長時間維持し得る極低硫鋼の製造方法を提供すべく、鋭意検討してきた。その結果、溶鋼の撹拌力（溶鋼の撹拌動力密度ω）と、溶鋼の脱硫処理中に生成するアルミナ増加量（ΔＡｌ2Ｏ3）とは、一定の関係式を満たしていること；当該関係式に基づき、ΔＡｌ2Ｏ3のバラツキをも考慮して定められるＣａＯ量（ＷCaO）であって、脱硫能の高いスラグ組成を長時間維持し得るＣａＯ量をスラグに投入すれば、ΔＡｌ2Ｏ3に伴うスラグ組成のズレ（変化）を簡便に是正し得ること：従って、溶鋼の撹拌力（ω）を高めた場合であっても、該溶鋼の撹拌力に応じて、脱硫効率の高いスラグ組成を維持し得るＣａＯ量を予め算出しておくことが可能となり、脱硫処理中にスラグ組成をチェックするといった手間も不要で、生産性の高い極低硫鋼の製造方法を提供できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
以下、本発明に到達した実験経緯に基づき、本発明法を詳細に説明する。
【００１３】
一般に取鍋精錬脱硫処理の際、脱硫能を高める目的で溶鋼撹拌を行うと、脱酸剤の目的で鋼中に添加されたＡｌの一部は、周囲の雰囲気、またはスラグ（取鍋スラグ）中のＦｅＯやＭｎＯ等によって酸化されてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）となり、スラグに取り込まれる為、脱硫処理の際、スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度が増加する。その結果、脱硫処理前には、脱硫効率の高いスラグ組成であっても、脱硫処理中に、Ａｌ2Ｏ3濃度の増加に伴ってスラグ組成が変化してしまい、脱硫能力が低下する様になる。
【００１４】
この様な問題を解決するに当たり、本発明者らはまず、脱硫処理中に生成するＡｌ2Ｏ3増加量（ΔＡｌ2Ｏ3）に着目し、溶鋼の撹拌力ω（溶鋼の撹拌動力密度）を変化させた場合における、ΔＡｌ2Ｏ3の変化について調べた。ΔＡｌ2Ｏ3に着目したのは、これにより、処理中に増加するスラグ中のＡｌ2Ｏ3生成量（ΔＷAl2O3）が定まるからである。
【００１５】
このうちωは、下式で表され、K. Nakanishi, T. Fuji : Iron and steel making, 1975, vol.2, p193に掲載されている既知の式を適用した。
【００１６】
ω＝｛０．０２８５×Ｑ（Ｔ＋２７３）／Ｗ｝・ｌｏｇ（１＋Ｚ／１４８）
ここで、Ｑ：単位重量当たりの撹拌ガス流量（Ｎｌ／分・ｔｏｎ），
Ｔ：脱硫処理前の溶鋼温度（℃），
Ｗ：溶鋼重量（ｔｏｎ），
Ｚ：溶鋼深さ（ｃｍ）である。
【００１７】
その結果を図１に示す。
【００１８】
図１より、ΔＡｌ2Ｏ3とωは、下記の回帰式［２］を満足することが分った。
【００１９】
ΔＡｌ2Ｏ3（％）＝（０．０３７×ω）＋１．６６  ……………［２］
但し、バラツキ（１σ＝１．３８）を考慮すると、最終的にΔＡｌ2Ｏ3とωは、下記の回帰式［３］（上限）と、下記の回帰式［４］（下限）の範囲を満足することが分かった。
【００２０】
ΔＡｌ2Ｏ3（％）＝（０．０３７×ω）＋３．０４  ……………［３］
ΔＡｌ2Ｏ3（％）＝（０．０３７×ω）＋０．２８  ……………［４］
換言すれば、ΔＡｌ2Ｏ3とωは、下記関係式［５］を満足するものである。
【００２１】
（０．０３７×ω）＋０．２８≦ΔＡｌ2Ｏ3（％）≦（０．０３７×ω）＋３．０４
……………［５］
次いで、この様にして得られるΔＡｌ2Ｏ3と、脱硫効率に最適なスラグ組成（既知）と、脱硫処理中に増加するスラグ中のＡｌ2Ｏ3量［ΔＷAl2O3（ｋｇ）］に基づき、最終的に本発明で規定する上記関係式［１］；即ち、脱硫効率に最適なスラグ組成とする為の、撹拌動力密度（ω）と、脱硫処理中に投入すべきＣａＯ量［ＷCaO（ｋｇ）］との関係式を、以下の様にして決定した。
【００２２】
溶鋼の脱硫処理に最適なスラグ組成は概ね、ＣａＯ：Ａｌ2Ｏ3＝１．５〜２：１であることが知られている。即ち、脱硫処理中に増加するスラグ中のＡｌ2Ｏ3量［ΔＷAl2O3（ｋｇ）］と、当該Ａｌ2Ｏ3量の増加に伴い、脱硫処理中に投入すべきＣａＯ量［ＷCaO（ｋｇ）］は、
１．５×ΔＷAl2O3≦ＷCaO≦２×ΔＷAl2O3  …………［６］
の関係を満足すれば良い。
【００２３】
ここで、ΔＷAl2O3［脱硫処理中に増加するスラグ中のＡｌ2Ｏ3量（ｋｇ）］と、ΔＡｌ2Ｏ3［脱硫処理中に生成するＡｌ2Ｏ3増加量（％）］の関係は、
ΔＷAl2O3＝ΔＡｌ2Ｏ3×Ｗslag／１００      ……………［７］
式中、Ｗslag：スラグ量（ｋｇ）
で表されることから、この関係式［７］を前述の関係式［６］に代入すると、
１．５×（ΔＡｌ2Ｏ3×Ｗslag／１００）≦ＷCaO≦
２×（ΔＡｌ2Ｏ3×Ｗslag／１００）                …………［８］
となる。
【００２４】
この関係式［８］に、前述の式［５］を代入すると、
１．５×［０．０３７×ω＋０．２８］×Ｗslag／１００≦ＷCaO≦
２×［０．０３７×ω＋３．０４］3×Ｗslag／１００……………［１］
となり、本発明で規定する式［１］が得られる。
【００２５】
即ち、脱硫処理中に、上記範囲のＣａＯ量（ＷCaO）をスラグに投入すれば、ΔＡｌ2Ｏ3によるスラグ組成のズレを修正することができるので、脱硫効率の高いスラグ組成を長時間、維持することができ、脱硫効率に優れた極低硫鋼の製造方法を提供することができる（後記する実施例で確認している）。
【００２６】
尚、ＣａＯ量（ＷCaO）の投入時期は、（脱硫処理開始後１分）〜（脱硫処理に要する総時間の１／２）の間とすることが推奨され、これにより、脱硫効率を高めることができる。ここで、脱硫処理後１分よりも前（例えば脱硫開始前、脱硫処理と同時等）にＣａＯを投入すると、スラグの融点が高くなって、脱硫処理に効率的な液相スラグ組成となるのに長時間要してしまう。一方、ＣａＯの投入時期が遅くなると、スラグ中のＡｌ2Ｏ3が増加した状態、即ち、脱硫効率が低下したスラグで脱硫処理する状態が長くなり、脱硫効率が低下する為、その上限を、（脱硫処理に要する総時間の１／２）とするのが好ましい。ここで、本発明における「脱硫処理に要する総時間（ｔとする）」は、下記［９］式により定めた。
【００２７】
ｔ（分）＝３８２９×ΔS＋１０８−９．７×Ｑ      ……………［９］
式中、
ΔS（質量％）
＝［脱硫処理前（ＬＦ投入前）の鋼中Ｓ量］−［脱硫処理後の目標鋼中Ｓ量］
Ｑ  ：単位重量当たりの撹拌ガス量（Ｎｌ／分・ｔｏｎ）
脱硫処理に要する時間（ｔ）は、概ね、ΔＳとＱの関係で決定されることが知られており、本発明では、種々の基礎実験を通じて上式［９］を決定した。
【００２８】
また、ＣａＯの投入回数は、好ましくは上記投入時期の間に、少なくとも１回とする。即ち、本発明では、上記関係式［１］に基づいて定められるＣａＯ量（ＷCaO）を、上述した好ましい投入時期の間に、１回で投入しても良いが、或いは、当該ＣａＯ量（ＷCaO）を、２回、３回、４回等と分けて投入しても良い。尚、その上限は特に限定しないが、生産効率や作業負荷等を考慮すると、上限を３回とすることが好ましく、最も好ましくは１回である。
【００２９】
尚、本発明における撹拌動力密度（ω）の範囲は特に限定されず、溶鋼の脱硫処理に当たり、通常採用される溶鋼撹拌条件の範囲であれば全て本発明で定める式［Ｉ］を適用することができる。
【００３０】
以上、本発明に係る極低硫鋼の製造方法について記載した。尚、本発明の製造方法は、上述した様に脱硫処理中に、溶鋼の撹拌力に応じて上記関係式［１］で定められるＣａＯ量を投入するところに特徴があるのであって、使用する取鍋精錬炉は特に限定されない。従って、後記する実施例に記載の通り、加熱精錬装置を備えた取鍋精錬を用いて脱硫処理しも良いし、或いは、当該加熱装置を有しない（即ち、溶鋼撹拌のみ行う）簡易式溶鋼処理設備を備えた取鍋精錬を用いても良い。
【００３１】
また、使用するフラックスの種類や量等も特に限定されず、取鍋精錬に通常使用されるもの（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系、ＣａＯ−ＣａＦ2系、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＦ2系等）を適宜選択すれば良い。
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００３３】
本実施例では、取鍋加熱精錬装置を用いて以下の脱硫精錬を行った。まず、溶銑を２４０トン転炉で一次精錬した後、該転炉から取鍋へ出鋼し、更に転炉から持ち込まれるスラグを除滓する。その後、所定量のフラックス（ＣａＯ６４％、Ａｌ2Ｏ3２８％、ＭｇＯ８％）３４００ｋｇを取鍋に投入し、表１に記載の条件に基づいてＮｏ．１〜１１の溶鋼を脱硫処理した。その結果を表１に示す。尚、本実施例では、Ｗslagは３４００ｋｇ、Ｚは２００ｃｍ、Ｗは２４０ｔｏｎであり、脱硫処理後の鋼中Ｓ量が０．００１％になるまでの脱硫時間を測定した。
【００３４】
【表１】
2005179762.tif 000002
【００３５】
表１の結果より、以下の様に考察することができる。
【００３６】
まず、Ｎｏ．１〜５は、本発明で定める式［１］に規定するＣａＯ量（ＷCaO）を、本発明の好ましい投入時期（脱硫処理開始後１分後から、脱硫処理に要する総時間の１／２までの間）に投入した本発明例であり、いずれも脱硫処理時間は６０分以下と、短時間に極低硫鋼を製造することができる。このうちＮｏ．４は、ＷCaOを２回に分けて投入した例であるが、他の件発明と同程度の、優れた脱硫効率を有していることが分かる。
【００３７】
尚、表１には、本発明で定める式［１］の範囲のうち、ワンポイントについてのみ実施した結果を示したが、これに限定されず、当該式［１］の範囲の任意の点においても優れた脱硫効率が得られることを実験により確認している（表１には示さず）。
【００３８】
これに対し、Ｎｏ．６〜７は、ＷCaOの投入量は本発明で定める式［１］を満足しているが、ＣａＯの投入時期が本発明の好ましい範囲を外れている参考例であり、Ｎｏ．７（脱硫処理に要する総時間の１／２以降）では脱硫処理時間が６３分と、本発明例に比べて若干長くなった。また、Ｎｏ．６（脱硫処理と同時に投入）の脱硫処理時間は５５分であり、Ｎｏ．６と同じ撹拌力（Ｑ）で脱硫処理したＮｏ．２の脱硫処理時間（４３分）に比べて、１０分以上も長くなった。
【００３９】
また、Ｎｏ．８〜９は、ＣａＯ量を添加しない従来例；Ｎｏ．１０〜１１は、ＷCaOが本発明で定める式［１］上限を超える比較例であり、いずれも脱硫処理時間は７０分以上と長時間を要している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】溶鋼の撹拌動力密度ωと、ΔＡｌ2Ｏ3との関係を示すグラフである。
【図１】
2005179762.tif 000003