(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環流用Ａｒガスにより溶鋼を真空槽内へ環流しつつ、真空槽内でＡｌを添加して未脱酸状態の溶鋼を脱酸し、その後、真空槽内への環流を継続した後に処理を終えるＲＨ脱ガス装置での精錬の際に、Ａｌ添加直前での溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏを測定し、測定された前記溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏと、上昇側浸漬管に吹き込まれる環流用Ａｒガス量Ｑとから、（１）式を用いてＡｌ添加後の処理時間ｔを決めることを特徴とするＲＨ脱ガス装置での清浄鋼の製造方法。
ｔ≧２０×（１−０．５Co/50）×（８／Ｑ）0.5  ……（１）
但し、（１）式において各記号は以下を表わすものである。
ｔ  ：Ａｌ添加後の処理時間（ｍｉｎ）
Ｃｏ：溶解酸素量（ｐｐｍ）
Ｑ  ：環流用Ａｒガス量（Ｎｌ／ｍｉｎ・ｔｏｎ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＨ脱ガス装置を用いて、脱酸生成物である酸化物系介在物の少ない清浄鋼を安定して製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄鋼材料の高機能化及び高品質化への要求の高まりから、燐、硫黄等の不純物元素や、脱酸生成物、転炉スラグ及びモールドパウダー等を起源とする酸化物系介在物を極力低減することが要望されている。この内、酸化物系介在物は薄鋼板製品での表面欠陥の主原因となるため、精錬から鋳造に至るまでに数々の低減対策が実施されており、特にＡｌ2Ｏ3系の脱酸生成物を起源とする酸化物系介在物（以下、「介在物」と記す）はＲＨ脱ガス処理により効率良く低減されるので、ＲＨ脱ガス装置を用いた介在物の低減方法が多数提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭５７−２００５１４号公報には、上昇側浸漬管に環流ガスを吹き込むと共に、上昇側浸漬管直下の取鍋底からもＡｒガスを吹き込み、取鍋底から吹き込むＡｒガスにて、取鍋内溶鋼の攪拌と真空槽を環流する溶鋼量を増大させて溶鋼の環流率を上昇し、ＲＨ脱ガス装置による低減効果を向上させた方法が開示されている。
【０００４】
又、特開平９−４９０１２号公報には、Ａｌ脱酸後、真空槽内の溶鋼中に、ＣａＯを主体とする粒径０．１〜１０ｍｍのフラックスを取鍋内溶鋼上に存在するスラグ量に応じて添加し、Ａｌ脱酸により発生する介在物を効率良く低減する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開昭５７−２００５１４号公報、及び、特開平９−４９０１２号公報に記載の方法は、介在物の除去に有効な手段ではあるが、脱酸後にどの程度の時間、処理を継続すれば介在物の浮上分離が完了するのかが不明であり、そのため、脱酸後の処理時間が短か過ぎて介在物の浮上分離が十分でない場合や、逆に、処理時間が延長して溶鋼温度が低下しすぎ、次工程でトラブルの生じる場合もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、溶鋼中に発生する介在物量に応じて脱酸後の処理時間を決め、介在物の少ない清浄鋼をＲＨ脱ガス装置で安定して製造する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＲＨ脱ガス装置での清浄鋼の製造方法は、環流用Ａｒガスにより溶鋼を真空槽内へ環流しつつ、真空槽内でＡｌを添加して未脱酸状態の溶鋼を脱酸し、その後、真空槽内への環流を継続した後に処理を終えるＲＨ脱ガス装置での精錬の際に、Ａｌ添加直前での溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏを測定し、測定された前記溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏと、上昇側浸漬管に吹き込まれる環流用Ａｒガス量Ｑとから、（１）式を用いてＡｌ添加後の処理時間ｔを決めることを特徴とするものである。
【０００８】
ｔ≧２０×（１−０．５Co/50）×（８／Ｑ）0.5 ……（１）
但し、（１）式において各記号は以下を表わすものである。
【０００９】
ｔ  ：Ａｌ添加後の処理時間（ｍｉｎ）
Ｃｏ：溶解酸素量（ｐｐｍ）
Ｑ  ：環流用Ａｒガス量（Ｎｌ／ｍｉｎ・ｔｏｎ）
発明者等は、ＲＨ脱ガス装置において未脱酸鋼を脱酸する際に、Ａｌ添加直前の溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏと、Ａｌ添加後に上昇側浸漬管に吹き込むＡｒガス量Ｑと、Ａｌ添加後の処理時間ｔとを様々に変更して、これらの要因とＡｌ脱酸により生成するＡｌ2Ｏ3系介在物の量との関係を調査した。
【００１０】
その結果、図２に示すように、溶解酸素量Ｃｏと環流用Ａｒガス量Ｑとで決まる（１）式の右辺より、Ａｌ添加後の処理時間ｔを長くすることで、介在物が処理中に十分浮上・分離して減少し、製品での介在物による表面欠陥指数が低下することが確認できた。これは、脱酸直後の溶鋼中介在物量は、脱酸直前の溶解酸素量Ｃｏに依存し、そして、生成した介在物は、その発生時から環流ガスのＡｒガス量Ｑに比例して時間と共に減少するので、溶解酸素量Ｃｏと環流用Ａｒガス量Ｑとで構成される（１）式右辺により、脱酸後の処理時間を決めることができるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に基づき説明する。図１は、本発明を実施したＲＨ脱ガス装置の断面概略図である。
【００１２】
図において、上昇側浸漬管２と下降側浸漬管３とを下部に備え、上部で排気装置（図示せず）に連結された真空槽１を主設備として構築されるＲＨ脱ガス装置の直下に、転炉（図示せず）から出鋼され、スラグ８と未脱酸状態の溶鋼６とを収納した取鍋７が搬入されている。そして、取鍋７を昇降装置（図示せず）により上昇させて取鍋７内の溶鋼６を上昇側浸漬管２及び下降側浸漬管３に浸漬し、上昇側浸漬管２を貫通して設けた環流用Ａｒガス吹き込み管４から上昇側浸漬管２内にＡｒガスを吹き込むと共に、真空槽１内を排気装置にて排気すると、取鍋７内の溶鋼６は、Ａｒガス気泡９と共に上昇側浸漬管２を上昇して真空槽１内に流入し、その後、下降側浸漬管３から取鍋７に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ脱ガス処理が施される。
【００１３】
こうして、未脱酸状態の溶鋼６を、例えば真空脱炭処理等で所定時間処理した後、溶鋼６中の溶解酸素量Ｃｏ（ｐｐｍ）を測定し、次いで、この溶解酸素量Ｃｏに応じて溶鋼６中に０．０１〜０．０５ｗｔ％のＡｌが残留する程度の量の金属Ａｌを、真空槽１の側壁を貫通して設けた原料投入口５から真空槽１内に添加して溶鋼６を脱酸する。添加後残留するＡｌの含有量が０．０１ｗｔ％未満では脱酸が弱く、又、０．０５ｗｔ％を超える過剰のＡｌはコスト上不利益であるからである。尚、溶解酸素量Ｃｏの測定は、周知の方法、例えば酸素プローブを溶鋼６に浸漬して直接測定する方法や、溶鋼６から採取した試料を化学分析して求める方法等で行えば良い。
【００１４】
そして、把握した溶解酸素量Ｃｏ（ｐｐｍ）と、Ａｌ添加後に吹き込まれる環流用Ａｒガス量Ｑ（Ｎｌ／ｍｉｎ・ｔｏｎ）とを（１）式に代入して（１）式右辺を算出し、（１）式右辺で算出される時間（ｍｉｎ）以上の処理時間ｔでＡｌ添加後継続して処理した後に、環流用Ａｒガスの吹き込みと真空槽１内の排気を停止してＲＨ脱ガス処理を終了する。尚、本発明の環流用Ａｒガス量Ｑは、１分間当たりに上昇側浸漬管に吹き込まれるＡｒガス流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）を処理する溶鋼のヒート量（ｔｏｎ）で除算した値である。
【００１５】
その際に、Ａｌ添加後の真空槽１内の圧力は５ｔｏｒｒ以下に維持することが好ましい。真空槽１内の圧力が５ｔｏｒｒを超えると、溶鋼６の環流量が低下して介在物の浮上・分離が妨げられるからである。
【００１６】
このようにしてＲＨ脱ガス処理を施すことで、Ａｌ脱酸により発生する介在物の量に関わらず、介在物の少ない清浄鋼を安定して製造することができる。
【００１７】
尚、取鍋７内のスラグ８は、転炉出鋼時に転炉スラグが混入したものであり、通常、ＦｅＯやＭｎＯ等の低級酸化物を含む。これら低級酸化物は、ＲＨ脱ガス装置でのＡｌ脱酸後に溶鋼６中に溶解するＡｌと反応して、Ａｌ2Ｏ3を新たに生成させ、溶鋼６の清浄性を劣化させる。そのため、清浄鋼を製造する際には、転炉スラグの混入を防止したり、取鍋７内のスラグ８に金属Ａｌ、又はＣａＯを主成分とするスラグ改質剤等を添加し、スラグ８中の（％Ｔ．Ｆｅ）と（％ＭｎＯ）との合計を４ｗｔ％以下に低減してから、ＲＨ脱ガス処理を実施することが好ましい。尚、（Ｔ．Ｆｅ）とは、全ての鉄酸化物（ＦｅＯやＦｅ2Ｏ3等）を表わしている。
【００１８】
【実施例】
図１に示すＲＨ脱ガス装置を用いて、転炉から出鋼された未脱酸鋼を脱酸する際に、Ａｌ添加直前の溶鋼中の溶解酸素量Ｃｏを測定し、Ａｌ添加後に上昇側浸漬管に吹き込むＡｒガス量ＱとＡｌ添加後の処理時間ｔとを様々に変更して、合計３５ヒートの試験操業を実施し、前記溶解酸素量ＣｏとＡｒガス量ＱとＡｌ添加後の処理時間ｔとが、Ａｌ脱酸により生成するＡｌ2Ｏ3系介在物の浮上・分離に及ぼす影響を調査した。
【００１９】
対象とした溶鋼はＣ含有量が０．０２〜０．０６ｗｔ％の未脱酸溶鋼で、転炉からの出鋼量を２５０ｔｏｎと３００ｔｏｎの２水準で実施した。そして、全てのヒートで転炉出鋼後、取鍋内スラグにＣａＯを主成分とするスラグ改質剤を添加し、スラグ中の（％Ｔ．Ｆｅ）と（％ＭｎＯ）との合計を４ｗｔ％以下に予め調整した。調整後のスラグ組成は、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系である。
【００２０】
未脱酸状態で所定の時間処理した後、溶解酸素量Ｃｏを酸素プローブにて測定し、測定した溶解酸素量Ｃｏに応じて溶鋼中のＡｌ含有量が０．０１〜０．０５ｗｔ％となる量の金属Ａｌを真空槽に投入して溶鋼を脱酸した。
【００２１】
Ａｌ脱酸後、上昇側浸漬管内に環流用Ａｒガスを、Ａｒガス量Ｑが８〜２４Ｎｌ／ｍｉｎ・ｔｏｎ、具体的にはヒート量が２５０ｔｏｎの場合に２０００〜６０００Ｎｌ／ｍｉｎの範囲で吹き込みつつ、真空槽内の圧力を０．５〜２ｔｏｒｒに制御して処理を継続し、Ａｌ添加後１０〜１５分間でＲＨ脱ガス処理を終了した。
【００２２】
そして、ＲＨ脱ガス処理後、スラブ連続鋳造機にて厚み２２０ｍｍ、幅９５０ｍｍの鋳片に鋳造し、得られた鋳片を熱間圧延、次いで冷間圧延して最終的に薄鋼板製品として、薄鋼板製品において介在物による表面欠陥を調査した。尚、表面欠陥の程度は指数化して表示し、表面欠陥指数が低い程介在物が少ないことを表わしている。
【００２３】
表１に、３５ヒートの試験操業におけるＲＨ脱ガス処理でのヒート量、測定した溶解酸素量Ｃｏ、環流用Ａｒガス量Ｑ、Ａｌ添加後の処理時間ｔ、及び、製品での表面欠陥指数をまとめて示す。但し、環流用Ａｒガス量Ｑの欄のカッコ内数値は単位時間当たりのＡｒガス流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）を示す。表１に示すようにＡｌ脱酸前の溶解酸素量Ｃｏが比較的少ないにもかかわらず製品での表面欠陥指数が高いヒート（例えば、テストＮｏ．１）や、逆に、溶解酸素量Ｃｏは多いにもかかわらず製品での表面欠陥指数が低いヒート（例えば、テストＮｏ．２３）がある。
【００２４】
【表１】
0004582826.tif 000002
【００２５】
Ａｌ添加により生成した介在物をＲＨ脱ガス処理中に溶鋼中から浮上・分離させるための要因として以下の２つの前提を立て、次元解析的な手法により製品の表面欠陥指数が０のヒートと、それ以外のヒートとを区分することができる式を考え、そして前述の（１）式として提案した。
前提(1)：溶解酸素量Ｃｏが高い程、Ａｌ脱酸後の処理時間ｔを延長する必要がある。
前提(2)：環流用Ａｒガス量Ｑが多い程、介在物の浮上・分離が促進されて処理時間ｔは短くすることができる。
【００２６】
表１には、各ヒートの溶解酸素量Ｃｏと環流用Ａｒガス量Ｑとで算出された（１）式右辺の値と、実際の処理時間ｔとの比を合わせて示す。そして、処理時間ｔと算出された（１）式右辺との比を横軸とし、製品表面欠陥指数を縦軸としてグラフ化したものが図２である。図２に示すように、（１）式右辺による処理時間より実際の処理時間ｔが長い全てのヒートでは、製品欠陥指数は０であり、従って、少なくとも（１）式の右辺から算出される時間より長い時間、Ａｌ添加後処理することで、介在物を浮上・分離させ、清浄鋼の製造が可能であることが知見された。尚、表１の備考欄に本発明の範囲内のヒートを実施例として、又、それ以外のヒートを比較例として区分して表示した。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、溶鋼中の溶解酸素量を把握した上でＡｌ脱酸し、そして、Ａｌ脱酸後の処理時間を前記溶解酸素量と環流用Ａｒガス量とで算出される適切な時間以上とするので、Ａｌ脱酸により生成する介在物をＲＨ脱ガス処理中に溶鋼中から浮上・分離させ、安定して清浄鋼を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したＲＨ脱ガス装置の断面概略図である。
【図２】試験操業による製品表面欠陥の調査結果を（１）式により整理して示した図である。
【符号の説明】
１  真空槽
２  上昇側浸漬管
３  下降側浸漬管
４  環流用Ａｒガス吹き込み管
５  原料投入口
６  溶鋼
７  取鍋
８  スラグ
９  Ａｒガス気泡
【図１】
0004582826.tif 000003
【図２】
0004582826.tif 000004