(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｍｎ含有量を０．０３質量％以下の低Ｍｎ鋼を、蛍石を使用せず、低コストで安定して製造する。【解決手段】溶銑に酸素を上吹きしながら媒溶剤を添加することにより生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２：０．８〜２．３、Ａｌ２Ｏ３濃度：４〜１５％、及びＴ-Ｆｅ濃度：５〜３０％とする予備処理を行う。また、Ａｌ２Ｏ３源として連続鋳造時の残留スラグを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑に媒溶剤を添加し酸素を上吹きする溶銑予備処理を行って低Ｍｎ鋼を溶製する際に、該溶銑予備処理では、蛍石を使わず、生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２（質量％比）：０．８〜２．３、Ａｌ２Ｏ３濃度：４〜１５質量％、及びＴ-Ｆｅ濃度：５〜３０質量％とすることを特徴とする低Ｍｎ鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記媒溶剤のＡｌ２Ｏ３源として、連続鋳造の終了後に該連続鋳造に用いられた取鍋、タンディッシュ又は鋳型の内部に残留するスラグを用いる請求項１に記載された低Ｍｎ鋼の溶製方法。
【請求項３】
前記低Ｍｎ鋼のＭｎ濃度は０．０３質量％以下である請求項１又は請求項２に記載された低Ｍｎ鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低Ｍｎ鋼の溶製方法に関し、高炉から出銑された溶銑に含まれるＭｎを効率的に除去することによって、例えば電磁鋼板等に用いるＭｎ含有量が０．０３％以下（本明細書では特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味する）である低Ｍｎ鋼を溶製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば構造用材料等の強度を必要とする鋼材では、鋼中のＭｎは強度確保のために不可欠となる元素であり、その溶製段階で溶銑中のＭｎ濃度の増加が積極的に行われている。この一方で、例えば高純度鋼や極低炭素鋼さらには電磁鋼板用鋼のようにＭｎ濃度が低い程その特性が改善、向上する鋼種も増加しているため、より安価かつ大量に低Ｍｎ鋼を溶製する技術の確立が望まれている。
【０００３】
これまでは、高炉原料を精選して高炉から出銑される溶銑のＭｎ含有量を、例えば０．２％程度に低下させ、さらに溶銑予備処理や転炉吹錬及び２次精錬の方法を工夫して重ねることによって、上述したような各種の低Ｍｎ鋼を溶製していた。しかし、この手段では使用する高炉原料を規制するために必然的にコストの上昇を招いてしまう上に、溶銑予備処理や転炉精錬においてさらなる脱Ｍｎ処理を要するため、コスト及び能率・確実性の面で種々の問題があった。
【０００４】
例えば、溶銑予備処理においてＭｎ量を低減するために、特許文献１には、溶銑中に、固体及び気体酸素源、生石灰及び酸化珪素からなる媒溶剤粉をインジェクションする際の吹込塩基度（ＣａＯ吹込速度）／（ＳｉＯ2生成速度＋ＳｉＯ2の吹込速度）を２未満に調整する発明が開示され、特許文献２には、溶銑内に吹込塩基度を２．５以下としてキャリアガスにより酸化剤及びフラックスを吹込んで溶銑からＭｎを除去する発明が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、酸化カルシウムを主体とするフラックスを１５５０℃以上の温度に保持して酸化精錬することにより溶銑中のＭｎを低減する発明が開示されている。
一方、転炉精錬においてＭｎ量を低減するために、特許文献４には、酸素上吹き転炉製鋼における転炉吹錬の末期において、スラグ中塩基度：３．０〜４．０以下、かつＴ-Ｆｅ：１５〜２５％に調整する発明が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３７２１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６０８０６号公報
【特許文献３】特開平６−１４５７６７号公報
【特許文献４】特開平１１−６１２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１又は特許文献２により開示された発明では、吹込み箇所近傍での塩基度を時々刻々調整する必要があるため、その制御が困難である。また、キャリアガスによりフラックス粉体を吹き込むため、塊状フラックスの投入に比較してコストがかかる。
【０００８】
また、特許文献３により開示された発明では、溶融スラグ中のＴ-Ｆｅ濃度を４０％以上（望ましくは６０％以上）とする必要があり、耐火物の溶損やＦｅ分ロスが大きくなって好ましくない。  
【０００９】
また、特許文献１〜３により開示された発明により達成される、溶銑処理後のＭｎレベルは０．０５〜０．１０％であって、Ｍｎ含有量が０．０３％以下の低Ｍｎ鋼を溶製するには、転炉吹錬やその後の二次精錬でさらなる脱Ｍｎ処理を必要とする。
【００１０】
また、特許文献４により開示された発明では、吹錬後のＭｎ量が０．０６％程度であるため、Ｍｎ含有量が０．０３％以下の低Ｍｎ鋼を溶製するには、二次精錬でさらなる脱Ｍｎ処理を行う必要があって、コストが嵩む。
【００１１】
さらに、Ｍｎ含有量が０．０３％以下である低Ｍｎ鋼では、材料特性上Ｍｎ含有量：０．０３％以下とともにＰ含有量：０．０１５％以下であることも要求される。
また、蛍石を使うと特許文献３のように添加媒溶剤の滓化が促進され、特に溶銑予備処理のような比較的低温での精錬では処理後の溶銑成分が安定する効果があるが、その一方で、処理後のスラグからＦが溶出するようになって、環境問題に対処したスラグの最終処理が難しくなる。そのため、今後は蛍石を使わずに、安定して低Ｍｎ鋼を製造することができるプロセスを確立する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、溶銑予備処理を行われた後の溶銑のＭｎ含有量は、この溶銑予備処理工程において生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）、Ａｌ２Ｏ３濃度及びＴ-Ｆｅ濃度に強く影響され、これらが最適な範囲となるように制御することにより、蛍石を使わなくても、安定した脱Ｍｎが達成されることを知見した。これにより、高炉原料を精選して高炉から出銑される溶銑のＭｎ含有量を低下しなくとも、高炉から出銑された溶銑に含まれるＭｎを効率的に除去することができるようになり、予備処理後の溶銑中Ｍｎ濃度を０．０３％以下に着実に制御することができる。これにより、転炉吹錬や二次精錬でさらなる脱Ｍｎを目的とする処理を行わなくとも、例えば電磁軟鉄等に用いるＭｎ含有量が０．０３％以下である低Ｍｎ鋼を安定して低コストで溶製することが可能となることをさらに知見し、本発明を完成した。
【００１３】
本発明は、溶銑に媒溶剤を添加し酸素を上吹きする溶銑予備処理を行って低Ｍｎ鋼を溶製する際に、この溶銑予備処理では、蛍石を使わず、生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２（％比）：０．８〜２．３、Ａｌ２Ｏ３濃度：４〜１５％、及びＴ-Ｆｅ濃度：５〜３０％とすることを特徴とする、例えばＭｎ含有量が０．０３％以下の低Ｍｎ鋼の溶製方法である。
【００１４】
具体的には、本発明は、溶銑に酸素を上吹きしながら媒溶剤を添加することにより生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２：０．８〜２．３、Ａｌ２Ｏ３濃度：４〜１５％、及びＴ-Ｆｅ濃度：５〜３０％とする予備処理を行うことによって、蛍石を使うことなく、Ｍｎ含有量を０．０３％以下に低減し、さらにこの溶銑を用いて、Ｍｎ含有量が０．０３％以下の低Ｍｎ鋼を製造することを特徴とする低Ｍｎ鋼の溶製方法である。
【００１５】
この本発明に係る低Ｍｎ鋼の溶製方法では、媒溶剤のＡｌ２Ｏ３源として、取鍋滓（連続鋳造終了後に取鍋内、タンディッシュ内又は鋳型内に残留するスラグであり、代表的な組成を表１に示す）を用いることができ、製鋼工程で発生する取鍋滓を有効にリサイクルでき、環境及び処理コストの両面で望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、高炉原料を精選して高炉から出銑される溶銑のＭｎ含有量を低下することなく、高炉から出銑された溶銑に含まれるＭｎを効率的に除去することによって、例えば電磁鋼板等に用いるＭｎ含有量が０．０３％以下である低Ｍｎ低Ｐ鋼を溶製することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る低Ｍｎ鋼の溶製方法を実施するための最良の形態を、添付図面も参照しながら詳細に説明する。
上述したように、溶銑予備処理を行われた後の溶銑のＭｎ濃度は、この溶銑予備処理工程において生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）、Ａｌ２Ｏ３濃度及びＴ-Ｆｅ濃度に強く影響される。
【００１８】
本実施の形態では、２５０トン転炉型溶銑予備処理装置を用い、この溶銑予備処理装置に溶銑（Ｃ：４．２〜４．８％、Ｓｉ：０．２８〜０．３２％、Ｐ：０．１００〜０．１１５％、Ｍｎ：０．２５〜０．３２％；温度１３２０〜１３８０℃）を装入し、この溶銑に媒溶剤として生石灰、酸化鉄、硅砂及び取鍋滓を添加して、表２に示すスラグ組成(ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＴ-Ｆｅ濃度)となるように調整して溶銑処理を行った。
【００１９】
この溶銑処理に際しては、ランスより酸素を上吹きして脱Ｍｎ処理及び脱Ｐ処理を施した。溶銑処理後の溶銑のＭｎ濃度、Ｐ濃度の目標は、それぞれ、０．０３％以下，０．０１５％以下として、この目標達成可否を調べた。表２には、処理条件及び処理結果をまとめて示す。なお、表２における評価の欄では、処理後の溶銑のＭｎ含有量：０．０３％以下、及びＰ含有量：０．０１５％以下がともに得られた場合を○とし、少なくともいずれか一方が得られなかった場合を×とした。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
また、図１には、スラグ中アルミナ含有量（％Ａｌ２Ｏ３濃度）と処理後Ｍｎ、Ｐ濃度（％）との関係を示し、図２には、スラグ中のＣａＯとＳｉＯ２との含有量比（（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２））と、処理後Ｍｎ、Ｐ濃度（％）との関係を示す。表２に示すように、図１及び図２に示す関係は、スラグ塩基度：０．８〜２．３、（％Ａｌ２Ｏ３濃度）：４〜１５％、スラグ中Ｔ−Ｆｅ：５〜３０％、処理後温度：１２８０〜１３３０℃、処理前［Ｐ］：０．１００〜０．１１５％、処理前［Ｍｎ］：０．２８〜０．３２％という処理条件で得られたものである。
【００２３】
図１、図２及び表２に示すように、溶銑予備処理工程において生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）、Ａｌ２Ｏ３濃度及びＴ-Ｆｅ濃度と処理後Ｍｎ濃度との間には強い相関関係がある。具体的には、スラグ塩基度：０．８〜２．３、（％Ａｌ２Ｏ３濃度）：４〜１５％、スラグ中Ｔ−Ｆｅ：５〜３０％とすることにより、溶銑予備処理された溶銑のＰ濃度を０．０１５％以下に抑制できるとともに、Ｍｎ濃度を０．０３％以下に抑制できる。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、生成するスラグのＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）：０．８〜２．３、Ａｌ２Ｏ３濃度：４〜１５％及びＴ-Ｆｅ：５〜３０％となるように制御する。以下、この限定理由を説明する。
【００２５】
上述した図１にも示すように、Ａｌ２Ｏ３濃度が４％未満であると、Ａｌ2Ｏ3添加によるスラグ融点の低下(スラグの流動性向上)の程度が十分ではなくなるため、媒溶剤の滓化が進行し難くなり、目標とするレベルのＭｎ濃度を達成できなくなる。また、Ａｌ２Ｏ３濃度が１５％超であると、これに伴って相対的にＣａＯ濃度が低下することによってスラグの脱Ｐ能が低下するため、脱Ｐと脱Ｍｎとを高次元で両立することができなくなる。そこで、本実施の形態では、Ａｌ２Ｏ３濃度は４％以上１５％以下と限定する。同様の観点から、Ａｌ２Ｏ３濃度の下限は７％であることが望ましい。
【００２６】
また、上述した図２にも示すように、目標のＭｎを達成するには、スラグ中のＡｌ２Ｏ３濃度を４〜１５％に調整した場合であっても、スラグ中のＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）を適正な範囲に制御する必要があることがわかる。塩基度が２．３より大きい場合は、媒溶剤の滓化が不十分となり目標のＭｎ濃度を達成できない。一方、塩基度が０．８より小さい場合は、脱Ｐ能が低下して脱Ｐを充分に行うことができなくなり、脱Ｐと脱Ｍｎとが両立しなくなるとともに、低塩基性スラグとなりスラグの粘性が増加し、処理中のスラグフォ-ミングを生じ、容器外への鉄分の流出が発生し、操業上好ましくない。  そこで、本実施の形態では、スラグ中のＣａＯ/ＳｉＯ２比（塩基度）は、０．８以上２．３以下と限定する。なお、脱Ｍｎと脱Ｐとの両立を確保するためには、塩基度を１．０〜２．０とすることがより好ましい。
【００２７】
さらに、スラグ中のＴ-Ｆｅ濃度が５％未満では、スラグの酸素ポテンシャルが低いために脱Ｍｎが十分に除去されない。一方、Ｔ-Ｆｅが３０％を越えると相対的に(％ＣａＯ)が不足し、脱Ｐ不足も生じる。さらに、Ｆｅ分ロスも増加するため、コスト的に好ましくない。そこで、本実施の形態では、スラグ中のＴ-Ｆｅは、５％以上３０％以下と限定する。同様の観点から、スラグ中のＴ-Ｆｅの上限は２５％であることが望ましく、下限は８％であることが望ましい。
【００２８】
なお、媒溶剤に含まれるＡｌ２Ｏ３源としては、天然のボ−キサイト、ダイアスポア、赤泥、取鍋滓さらには精製アルミナのうち一種類以上を混合したものを使用することができる。特に、取鍋滓は、Ａｌ脱酸時に生成したＡｌ２Ｏ３を含有したＣａＯ-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２系鋼滓であってスム-ズな滓化が期待できる一種のプリメルトスラグであるとともに、製鋼工程で産業廃棄物として発生するために、廃棄物のリサイクルや処理コスト面からも
媒溶剤のＡｌ２Ｏ３源として用いることが望ましい。
【００２９】
これにより、高炉原料を精選して高炉から出銑される溶銑のＭｎ含有量を０．２％程度に低下しなくとも、高炉から出銑された溶銑に含まれるＭｎを予備処理工程において効率的に除去することができるようになり、これにより、例えば電磁軟鉄等に用いるＭｎ濃度が０．０３％以下である低Ｍｎ鋼を低コストで確実に溶製することが可能となる。
【実施例１】
【００３０】
さらに、本発明を実施例を参照しながら具体的に説明する。
転炉型溶銑予備処理装置に、Ｃ：４．２〜４．８％、Ｓｉ：０．２８〜０．３２％、Ｐ：０．１００〜０．１１５％、Ｍｎ：０．２５〜０．３２％、温度１３２０〜１３８０℃の溶銑を２７０トン装入し、媒溶剤として生石灰、酸化鉄、硅砂及び取鍋滓(ＣａＯ：４２．０％、ＳｉＯ２：１０．３％、ＭｇＯ：６％、Ｔ-Ｆｅ：９％，ＭｎＯ：３％、Ｐ２Ｏ５=１．１％，Ａｌ２Ｏ３=２７．５％)を炉上から投入しながら、上吹きランスより酸素を吹酸した。その際の（％Ｔ-Ｆｅ）の調整は、酸化鉄添加量や上吹酸素ランス−湯面間距離を調整することにより行い、処理時間は約７〜１０分間とした。一部の処理では、媒溶剤として取鍋滓及びボーキサイトを用い、蛍石の使用有無の効果を含めて比較確認した。比較例を含めて、代表的な処理条件と処理結果を表３に示す。
【００３１】
処理時に取鍋滓、ボ−キサイトにより、スラグのＡｌ２Ｏ３調整を実施した場合は、処理中の滓化も良好となり、その結果処理後のＭｎ，Ｐ両方とも十分に低下した（Ｎｏ．１，２：本発明例）。
【００３２】
一方、スラグのＡｌ２Ｏ３調整を実施しなかった場合は、滓化が不十分となりスラグの処理後のＭｎ、Ｐとも十分に低下させることができなかった（Ｎｏ．４）。
また、媒用剤として、蛍石を用いた場合、処理後のＰは低位になるものの、Ｍｎが十分に低下せず目標を達成することができなかった。
【００３３】
さらに、蛍石を用いかつＡｌ２Ｏ３調整を実施した場合においても、処理後Ｐは、目標まで低くなったが、Ｍｎが十分に低くすることができず、脱Ｐと脱Ｍｎの両立を達成することができなかった（Ｎｏ３，５）。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３から明らかなように、本発明により、脱Ｍｎと脱Ｐとを同時に進行させることができた。また、これらの溶銑に対して脱炭吹錬及びＲＨ脱ガス処理を行い、連続鋳造機で鋳造したところ、得られた溶鋼のＭｎ濃度は０．０３％以下であるとともに、Ｐ濃度は０．００８％以下であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】スラグ中アルミナ含有量（％Ａｌ２Ｏ３濃度）と処理後Ｍｎ、Ｐ濃度（％）との関係を示すグラフである。
【図２】スラグ中ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比（（％ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２））と処理後Ｍｎ、Ｐ濃度（％）との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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