(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼炉から未脱酸で出鋼するとともに、真空脱ガス装置を用いて極低炭素域まで脱炭を行い、引き続き脱酸処理を行った後、溶鋼バブリングを行いながらスラグ改質剤を添加してスラグ改質を行う極低炭素鋼の製造法において、前記スラグ改質剤は、質量％で、Ａｌ：２０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３：１８〜４０％、ＣａＯ：５〜２５％、ＳｉＯ２：１〜１６％、ＣａＦ２：０〜１２％、結合剤：１〜５％及び不可避的不純物からなる組成を有し、かつ、該スラグ改質剤に含有される全炭素量が溶鋼１質量トン当たり５０ｇ以下であるとともに、前記スラグ改質における溶鋼の炭素濃度の上昇を５ｐｐｍ以下に抑制することを特徴とする高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【請求項２】
製鋼炉から未脱酸で出鋼するとともに、真空脱ガス装置を用いて極低炭素域まで脱炭を行い、引き続き脱酸処理を行った後、溶鋼バブリングを行いながらスラグ改質剤を添加してスラグ改質を行う極低炭素鋼の製造法において、前記スラグ改質剤は、質量％で、Ａｌ：２０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３：１８〜４０％、ＣａＯ：５〜２５％、ＳｉＯ２：１〜１６％、ＣａＦ２：０〜１２％、結合剤：１〜５％及び不可避的不純物からなる組成を有し、かつ、該スラグ改質剤に含有される不揮発性の全炭素量が溶鋼１質量トン当たり２０ｇ以下であるとともに、前記スラグ改質における溶鋼の炭素濃度の上昇を５ｐｐｍ以下に抑制することを特徴とする高清浄極低炭素鋼の製造方法。
ここで、前記「不揮発性の全炭素濃度」とは、前記スラグ改質剤を、一旦製鋼工程で使用する形状まで成形した後、粗く粉砕し、これを粒度が１００〜３２５メッシュ（０．０４４〜０．１４９ｍｍ）とした後、Ａｒあるいは窒素の不活性ガスの気流中で６００℃、３６００秒保持し、この熱処理後のスラグ改質剤の全炭素濃度分析を行って求められる値を意味する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空脱炭処理後に行うスラグ改質処理に際しての炭素濃度の上昇が０．０００５質量％（以下、単に％で質量％を表す）以下すなわち５ｐｐｍ以下に抑制可能なスラグ改質剤を使用した高清浄極低炭素鋼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低炭素鋼は、自動車用の外装材として用いられることが多く、これら外装材には表面欠陥が少なくかつ成形性に優れた鋼板が要求される。これらの要求に対応するため、製鋼工程では、高い清浄度を得るとともに、極低炭素濃度域まで高精度で精錬することが必要となっている。
【０００３】
通常極低炭素鋼を溶製するには、転炉等の製鋼炉よりＣ含有量：０．０３〜０．０６％の未脱酸溶鋼として出鋼する。
その後二次精錬として、真空脱ガス装置を用いて、溶鋼中の溶存酸素［Ｏ］と炭素［Ｃ］との反応：［Ｃ］＋［Ｏ］→ＣＯを利用して炭素濃度を０．０００１から０．００５％の目標組成に精度良く減じる。この真空精錬による脱炭処理後、さらにＡｌ脱酸および成分調整を経て二次精錬工程を終了し、連続鋳造に供される。
【０００４】
この極低炭素鋼を溶製するための真空脱ガス処理には、一般に、ガスリフトポンプの原理で溶鋼を真空槽内に吸い上げて環流させる、溶鋼環流型真空脱ガス装置（以下、ＲＨと略記する）が用いられる。このＲＨは、２本の浸漬管と真空槽からなるが、取鍋スラグは浸漬管と取鍋の間の溶鋼上に存在し、スラグには大きな流動や攪拌が生じない。
【０００５】
この真空脱ガス処理で十分な脱炭速度を得るためには、脱炭処理前に溶存酸素濃度は０．０４％以上必要であるが、このような状態を転炉等の製鋼炉で得るには、スラグ中の低級酸化物濃度（一般に（ＦｅＯ）と（ＭｎＯ）との和で表され、以下、スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度ともいう）が１５〜２０％と高くなる。
【０００６】
このようにスラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が高い状態でＲＨにおいて真空脱炭を行うと、真空脱炭以後もスラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度が高い状態が維持される。その後溶鋼を脱酸するためにＡｌを添加しても、スラグは流動性が低く反応性に乏しいため、スラグ中の低級酸化物とＡｌとの還元反応速度は遅く、そのスラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は減少し難い。
【０００７】
したがって、残存した低級酸化物を多量に含むスラグは、真空脱ガス処理に続く脱酸処理以降鋳造時に至るまで、溶鋼に酸素を供給し続けることになる。このような酸素の供給によって、溶鋼は再酸化を受け多量のＡｌ2 Ｏ3 系介在物が溶鋼内に生成し、極低炭素鋼の清浄度が悪化する。
【０００８】
すなわち、Ａｌ脱酸により初期に生じる溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 系介在物は、ＲＨでの環流処理によって除去されるが、ＲＨ以後のスラグからの再酸化によってＲＨ処理以後の取鍋で生じる溶鋼中の介在物は、充分除去されないままタンディシュおよびモールドを経て、鋳造された鋳片中にＡｌ2 Ｏ3 系介在物として残ることになる。
【０００９】
このＡｌ2 Ｏ3 系介在物は、鋳片表面付近にあっては、各種表面欠陥の直接の原因となる。
また、連続鋳造の操業においては、Ａｌ2 Ｏ3 系介在物が浸漬ノズル閉塞の主原因となり多連鋳ができなくなり操業に支障をきたすという問題がある。
【００１０】
また、このノズル閉塞を抑制するために、浸漬ノズル上部よりＡｒガス吹き込みが実施されているが、溶鋼清浄度が不充分であれば、吹き込まれるＡｒガスも多量に必要となる。これが気泡として鋳片表面付近にとどまれば、同様に表面欠陥の原因となる。
【００１１】
このような表面欠陥に対応するため、スラブや熱延コイル段階で手入れを実施する場合があるが、多大なコストを要し何らかの対策が必要となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この対策として、例えば、特開平６−２５６８３７号公報には、転炉から未脱酸出鋼時に取鍋スラグに対してスラグ脱酸剤を添加することにより、スラグ中の全Ｆｅ濃度（以下、（  Ｔ．Ｆｅ）濃度ともいう）を５％以下にした後、さらに真空脱ガス装置による脱炭の際に、酸素吹き付けを行うことにより溶鋼中の［Ｃ］濃度を０．００６％未満にして、その後さらにスラグ改質のためにスラグ改質剤を添加し、引き続き脱酸を行う方法が開示されている。しかしこの方法では、脱炭後のスラグ改質によって生じる可能性のある溶鋼のＣピックアップ問題についての解決方法は何ら示されておらず、スラグ中の（  Ｔ．Ｆｅ）濃度を下げる効果について言及されているのみであり、高精度な炭素濃度の制御を要求される極低炭素鋼の製造方法に用いることはできない。
【００１３】
また極低炭素および極低硫鋼を溶製する方法として、特開平７−３１６６３７号公報には、ＲＨで脱炭を行った後、脱酸時に酸素吹きし溶鋼温度を上昇せしめた後、Ａｌ滓とＣａＯをスラグに添加して取鍋スラグの改質を行うとともに塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）を３〜６、（（  Ｔ．Ｆｅ）＋（ＭｎＯ））≦１．５として、フラックスインジェクションによる脱硫を行う方法が開示されている。
【００１４】
この方法では、スラグ改質剤の一部として全炭素濃度（以下、Ｔ．Ｃ濃度ともいう）が０．４〜０．８％のＡｌ滓が使用されているが、同時に使用されるＣａＯ中のＣ含有量については記載されておらず、スラグ改質剤全部に含まれるＴ．Ｃ濃度については明らかでない。
【００１５】
さらに実施例をみると、ＲＨ脱炭後からフラックスインジェクションによる脱硫後でＣ濃度が７ppm 上昇しており、Ｃ濃度を５ppm 以下のレベルで精緻に制御することが必要な極低炭素鋼の製造には同公報に開示の方法を採用することが困難である。
【００１６】
本発明は、真空脱ガス装置を用いた極低炭素鋼の製造において、脱炭後に行うスラグ改質の際の溶鋼へのＣピックアップ量を５ｐｐｍ以下に抑制可能なスラグ改質剤を用いた極低炭素鋼の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、Ｃピックアップ量を５ppm 以下に抑制可能なスラグ改質剤を検討した結果、下記の知見を得た。
【００１８】
（Ａ）スラグ改質剤とは、スラグ中の（ＦｅＯ）および（ＭｎＯ）を還元することができるＡｌ等の酸素と親和力の強い金属を含有する還元剤を一般的に指す。
【００１９】
また、その金属の酸化物、例えばＡｌ2 Ｏ3 がＣａＯやＳｉＯ2 といった溶融促進剤と共存すると容易に溶解し、還元反応を促進できる。
したがって、スラグ改質剤とは、単に酸素と親和力の強い金属を含有する還元剤そのものを指すのではなく、溶融促進剤を包含するものである。
【００２０】
（Ｂ）また、スラグ改質剤とは、スラグ改質剤は取り扱いが容易となるように、一定形状に成形するための結合剤を包含するものである。
（Ｃ）スラグ改質剤中の炭素分は、これら還元剤、溶融促進剤および結合剤の原料に由来するものであるが、その存在形態は以下のように分けられる。
【００２１】
その一つは、還元剤としてのＡｌ灰中のアルミカーバイド（例えばＡｌ4 Ｃ3 ）である。
その二つは、溶融促進剤中のＣａＣＯ3 等の炭酸塩である。
【００２２】
その三つは、結合剤として有機系のものを用いる場合は、揮発性油分が主となる。
（Ｄ）以上のように、スラグ改質剤中には各種の炭素分が含まれるため、これをスラグ改質剤原料を考慮し、スラグ改質剤としての性能を減じない程度の可及的に少量とすれば、スラグ改質時の溶鋼のＣピックアップは防ぐことができる。
【００２３】
（Ｅ）また、スラグ改質剤がスラグに添加される前段階に、スラグ上で高温の雰囲気に曝されるため、この時点に含有される揮発性Ｃ分の多くは揮発し、残留するＣ分のみを指標とすれば、Ｃピックアップ量をより精緻に抑制できる。
【００２６】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
（１）製鋼炉から未脱酸で出鋼するとともに、真空脱ガス装置を用いて極低炭素域まで脱炭を行い、引き続き脱酸処理を行った後、溶鋼バブリングを行いながらスラグ改質剤を添加してスラグ改質を行う極低炭素鋼の製造法において、前記スラグ改質剤は、質量％で、Ａｌ：２０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３：１８〜４０％、ＣａＯ：５〜２５％、ＳｉＯ２：１〜１６％、ＣａＦ２：０〜１２％、結合剤：１〜５％及び不可避的不純物からなる組成を有し、かつ、該スラグ改質剤に含有される全炭素量が溶鋼１質量トン当たり５０ｇ以下であるとともに、前記スラグ改質における溶鋼の炭素濃度の上昇を５ｐｐｍ以下に抑制することを特徴とする高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【００２７】
（２）製鋼炉から未脱酸で出鋼するとともに、真空脱ガス装置を用いて極低炭素域まで脱炭を行い、引き続き脱酸処理を行った後、溶鋼バブリングを行いながらスラグ改質剤を添加してスラグ改質を行う極低炭素鋼の製造法において、前記スラグ改質剤は、質量％で、Ａｌ：２０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３：１８〜４０％、ＣａＯ：５〜２５％、ＳｉＯ２：１〜１６％、ＣａＦ２：０〜１２％、結合剤：１〜５％及び不可避的不純物からなる組成を有し、かつ、該スラグ改質剤に含有される不揮発性の全炭素量が溶鋼１質量トン当たり２０ｇ以下であるとともに、前記スラグ改質における溶鋼の炭素濃度の上昇を５ｐｐｍ以下に抑制することを特徴とする高清浄極低炭素鋼の製造方法。
【００３０】
【発明の実施の形態】
極低炭素鋼が適用される自動車用鋼板等では、最近需要家からは、更なる深絞り性と高強度の両立が要求されている。
【００３１】
すなわち、深絞り性には、極低炭素濃度域での更なる炭素濃度の低減が必要であり、高強度化にはこの極低炭素濃度域での炭素濃度の制御が必要とされる。
高強度化には、この極低炭素濃度域で、鋼種ごとの必要強度に応じて、炭素濃度を０．００１０％以上を０．０００２〜０．０００５％の精度で残留させることが必要とされる。炭素濃度を微量域で制御するにはＲＨでの到達真空度を考慮しながら脱炭処理時間を調整することにより行う。
【００３２】
特にＢＨ鋼板（焼き付け硬化型鋼板）では、焼き付け塗装の段階での残留炭素分による鋼板の強化が行われるので、例えば鋼中の炭素濃度は０．００１５〜０．００３０％での制御が要求される。極低炭素域での脱炭精錬制御は、目標値±５ppm 以内で行う必要があり、脱炭精錬以降に５ppm を上回るピックアップは到底許容できない。
【００３３】
なお、このような極低炭素濃度に制御するために、Ｃピックアップ分を見越して過剰な脱炭を行った後、Ｃ分を添加調整するような方法は、極低炭素域の脱炭制御には相当の時間を要し、製造コストの増大をまねくことから、製造コストおよびその制御性の見地から到底実施することは困難である。
【００３４】
一方、本発明のスラグ改質剤は、極低炭素鋼製造プロセスである真空脱ガス装置による脱炭期以降のスラグ改質への適用が前提となる。
そこで、本発明におけるスラグ改質剤とは、真空脱炭期以降のスラグ改質のために、取鍋スラグへ添加されるスラグ改質剤を意味する。
【００３５】
スラグ改質剤にはスラグ中の低級酸化物（ＦｅＯ，ＭｎＯ等の容易に還元される遷移金属酸化物）を還元するために、酸素と親和力の強い金属Ａｌ等が還元剤として含有され、このような還元反応が容易となるようにＣａＯやＳｉＯ2 等の酸化物が溶融促進剤としてとして含有され、さらにスラグ改質剤の使用を容易とするように粒径、形状および強度の調整を行う結合剤が含有される。
【００３６】
還元剤としては、Ａｌキルド鋼に適用する場合は、Ａｌが最も適しており、このＡｌ源としてはＡｌ再溶解工程の副生成物であるＡｌ灰（Ａｌ滓）が多く用いられる。
【００３７】
Ａｌ灰は、金属Ａｌ、Ａｌ2 Ｏ3 および残部としてＳｉＯ2 等からなり、金属Ａｌの周囲にＡｌ2 Ｏ3 が形成されていることから、金属Ａｌ分の溶鋼への溶解を妨げ、スラグとの反応を促す補足的機能も有すると推定される。
【００３８】
溶融促進剤としては、主構成要素は酸化物（ＣａＯ、ＳｉＯ2 およびＣａＦ2 等）である。これらの酸化物濃度は、適用される製鋼プロセスでのスラグ組成を勘案して選択される。
【００３９】
結合剤は、上記還元剤および溶融促進剤を粒子として成形し、スラグ改質剤として使用するのに必要な強度を得るために必要である。結合剤としては、耐火物製造に用いられるものと同種のものが広く使用され、具体的にはその造粒方法に応じて、レジン、油、デンプン質および水ガラス等が使用される。
【００４０】
スラグ改質剤中に含有されるＣ分は、以下の通りである。
還元剤としてＡｌ灰：重油の燃焼を熱源としたＡｌ再溶解工程で生成する副生成物であり、Ｃ分が含まれる。Ｃ分の形態としては、Ａｌ4 Ｃ3 およびフリーＣ等がある。Ｃ分の特別に低いＡｌ灰を得るには、選別等が必要となり歩留が悪化し価格が上がるという問題がある。
【００４１】
溶融促進剤としてのＣａＣＯ3 ：主としてＣａＯ源としてＣａＣＯ3 分を使用する場合、スラグ改質剤中にＣ分が含有される。
結合剤としてのＣ分は主に有機物である。
【００４２】
還元剤の組成は、例えば、通常入手可能なＡｌ灰中のＡｌ分が３０〜７０％で、残部がＡｌ2 Ｏ3 ：２０〜６０％、ＳｉＯ2 ：０．５〜５％であればよい。
また、溶融促進剤は、Ａｌ灰中のＡｌ2 Ｏ3 分１００％に対して、ＣａＯを３０％〜６０％、ＳｉＯ2 を１〜２０％配合すればよい。この配合割合であれば、Ａｌ金属粒子の表面に形成されたＡｌ2 Ｏ3 皮膜と反応し融点を下げることができる。
【００４３】
なお、ＣａＦ2 については、配合するＣａＯ分１００％に対して０〜５０％程度を加えても良い。
さらに、結合剤の配合量は、使用する結合剤、成型方法、Ａｌ灰やその他溶融促進剤の粒度、成形後に必要な強度によって異なるが、スラグ改質剤の１〜５％程度である。
【００４４】
以上から、スラグ改質剤の組成はＡｌ：２０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１８〜４０％、ＣａＯ：５〜２５％、ＳｉＯ2 ：１〜１６％、ＣａＦ2 ：０〜１２％および結合剤：１〜５％と不可避的不純物からなる。
【００４５】
この改質剤中のＴ．Ｃ濃度は５％以下であるが、望ましくは３％以下である。スラグ改質剤の主要成分であるＡｌ灰は、前記の通りＡｌの再溶解工程で生じる副生成物であり、約１５％から７５％の金属Ａｌ分とその酸化物であるＡｌ2 Ｏ3 、アルミ炭化物（例えばＡｌ4 Ｃ3 ）、アルミ窒化物（例えばＡｌＮ）および不可避的に含まれるＳｉＯ2 等からなる。
【００４６】
このＡｌ灰中の金属Ａｌ分は、そのＡｌ灰の採取時期や採取方法によって異なるが、Ａｌ灰は実質的にこの金属Ａｌ分の含有量によって価格が決まるとともにスラグ改質の程度によって含有されるべき金属Ａｌ分が決まるので、Ｃピックアップの許容量とスラグ改質の程度といった対費用効果で決められるべきものである。
【００４７】
Ａｌ灰中のアルミ炭化物の含有量はＡｌの再溶解時のＡｌ原料や、溶解時の熱源となる燃料およびその燃焼形態によって異なる。従来は、このようなアルミ炭化物の含有量は考慮されないか、あるいは反対に必要以上に厳格に規制される必要があったが、許容されるＣピックアップ量によって決めればよい。
【００４８】
また、結合剤については、改質剤中のＴ．Ｃ濃度を制御する上で重要な役割を果たす。従来はこれら結合剤中のＣ分についてはあまり考慮されることはなかったが、例えば、安価だがＣ分の多いＡｌ灰を多量に配合して造粒したい場合、Ｃ分を含まない水ガラス系結合剤を使用することでスラグ改質剤中のＴ．Ｃ濃度を低減することを行ったり、反対にＣ分の少ないＡｌ灰を主原料とする場合、より造粒がし易いレジン系のＣ分を含む結合剤を用いたりすればよい。
【００４９】
本発明によるＣピックアップ抑制の効果を確認するために、下記の試験を行った。
すなわち、約１５ｋｇの極低炭素溶鋼を１６００℃で保持できる高周波誘導炉を用い、種々の改質剤を溶鋼上のスラグに添加して所定時間後に溶鋼を採取、Ｃピックアップを調べる試験を行った。
【００５０】
使用スラグは、真空脱ガス処理後のスラグを模擬したＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＦｅＯおよびＭｎＯからなる混合物であり、スラグ量は、溶鋼１ｋｇあたり３０ｇとし、実操業におけるスラグ量を模擬できる割合とした。
【００５１】
使用した改質剤は、Ａｌ灰と生石灰とを結合剤を用いて造粒（直径２〜２０mm）したものであり、金属Ａｌ分が４５〜５０％、残部Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯからなる。
【００５２】
また、Ａｌ灰は改質剤中のＴ．Ｃ濃度として１．０〜２．８％のものを用い、結合剤中のＣ分を調整して改質剤のＴ．Ｃ濃度を制御した。
図１は、スラグ改質剤中のＴ．Ｃ濃度と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【００５３】
なお、溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量を以後Ｃピックアップ量ともいう。
同図に示すように、溶鋼へのＣピックアップ量を５ppm 以下に抑制するには、改質剤中のＴ．Ｃ濃度を５％以下にする必要がある。
【００５４】
また、Ｃピックアップ量をより望ましい２ppm 以下にするには３％以下とする必要がある。
次に改質剤中のＴ．Ｃ濃度よりも精度良くＣピックアップ量を抑制する因子について検討した。
【００５５】
スラグ改質剤は、取鍋上のスラグに投入された段階で、スラグと反応する以前に一時的にスラグ上の高温の雰囲気に曝されることから、この時点で含有されるＣ分の多くは揮発し、残留するＣ分のみを問題にすれば、Ｃピックアップ量をより定量的に予測することができる。
【００５６】
すなわち、不揮発性のＣ濃度を以下のように定義した。
原料がＡｌ灰、溶融促進剤、結合剤からなるスラグ改質剤を、一旦製鋼工程で使用する形状まで成形した後、粗く粉砕する。これを粒度が１００〜３２５メッシュ（０．０４４〜０．１４９mm  ）とした後、Ａｒあるいは窒素等の不活性ガスの気流中で６００℃、３６００秒保持する。この熱処理後のスラグ改質剤のＴ．Ｃ濃度分析を行いＴ．Ｃ濃度を求めた値を不揮発性のＣ濃度と定義する。
【００５７】
そこで本発明における不揮発性のＣ濃度とＣピックアップ量の関係を確認するために、約１５ｋｇの極低炭素溶鋼を１６００℃で保持できる高周波誘導炉を用い、種々の改質剤を溶鋼上のスラグに添加して所定時間後に溶鋼を採取し、Ｃピックアップ量を調べる試験を行った。
【００５８】
使用スラグは、真空脱ガス処理後のスラグを模擬したＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＦｅＯおよびＭｎＯからなる混合物であり、スラグ量は、溶鋼１ｋｇあたり３０ｇとし、実操業におけるスラグ量に相当する割合とした。
【００５９】
使用した改質剤は、Ａｌ灰と生石灰とを結合剤を用いて造粒（直径２〜２０mm）したものであり、金属Ａｌ分が４５〜５０％、残部Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯからなる。
【００６０】
また、Ａｌ灰は改質剤中のＴ．Ｃ濃度として１．０〜２．８％のものを用い、結合剤中のＣ分を調整して改質剤のＴ．Ｃ濃度を制御した。
図２は、スラグ改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ濃度と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【００６１】
同図に示すように、溶鋼へのＣピックアップ量を５ppm 以下に抑制するには、改質剤中の不揮発性のＴ．Ｃ量を２％以下にする必要がある。
また、Ｃピックアップ量をより望ましい２ppm 以下にするには０．４％以下とする必要がある。
【００６２】
次にスラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量（ｇ）と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係について以下に述べる。
転炉では、炭素濃度０．０３〜０．０６％まで脱炭を行った後、１６５０〜１６８０℃で転炉から出鋼する。転炉からの流出スラグは、後で改質剤総量を抑制するため、既往の流出スラグ抑制方法により可及的少量にする。この段階での取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は高い状態であり、そのままＲＨ等で脱炭および脱酸を行う。
【００６３】
真空脱炭処理が終了し、脱酸処理が終了した後に、取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を低減できる量のスラグ改質剤をスラグ上面に散布する。
その後、溶鋼バブリングによるスラグ改質（（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度の低減処理）を行う。
【００６４】
このようなプロセスで溶鋼中の［Ｃ］濃度が１５〜４０ppm の極低炭素溶鋼を試験製造したとき溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］とスラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量（ｇ）との関係を調査した。
【００６５】
図３は、スラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
同図に示すように、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量が５０ｇ以下では、△［Ｃ］すなわちＣピックアップ量が５ppm 以下に抑制でき、特に３０ｇ以下では、２ppm 以下に抑制できる。
【００６６】
一方Ｔ．Ｃ量が５０ｇを上回るとＣピックアップ量が増大し、Ｔ．Ｃ量が８０〜９０ｇでは、６〜１１ppm と極低炭素鋼としては許容できないＣピックアップが認められた。
【００６７】
次にスラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりの不揮発性のＴ．Ｃ量（ｇ）と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係について以下に述べる。
【００６８】
転炉では、炭素濃度が０．０３〜０．０６％まで脱炭を行った後、１６５０〜１６８０℃で転炉から出鋼する。転炉からの流出スラグは、後で改質剤総量を抑制するため、既往の流出スラグ抑制方法により可及的少量にする。この段階での取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度は高い状態であり、そのままＲＨ等で脱炭および脱酸を行う。
【００６９】
真空脱炭処理が終了し、脱酸処理が終了した後に、取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を低減できる量のスラグ改質剤をスラグ上面に散布する。
その後、溶鋼バブリングによるスラグ改質（（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度の低減処理）を行う。
【００７０】
このようなプロセスで溶鋼中の［Ｃ］濃度が１５〜４０ppm の極低炭素溶鋼を試験製造したとき溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］とスラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりの不揮発性のＴ．Ｃ量（ｇ）との関係を調査した。
【００７１】
図４は、スラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりの不揮発性のＴ．Ｃ量と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。同図に示すように、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量が２０ｇ以下では、△［Ｃ］すなわちＣピックアップ量が５ppm 以下に抑制でき、特に１０ｇ以下では、２ppm 以下に抑制できる。
【００７２】
一方、不揮発性のＣ量が２０ｇを上回るとＣピックアップ量が増大し、不揮発Ｃ量が約２６ｇでは、６〜１１ppm と極低炭素鋼としては許容できないＣピックアップが認められた。
【００７３】
溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量を５ppm 以下に抑制するには、前記の通り改質剤中のＴ．Ｃ濃度を少なくとも５％にした改質剤を用いることが適当であるが、改質剤の添加量は、取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を所望の濃度にまで抑制可能な金属Ａｌ量を含有させることが必須である。
【００７４】
さらにスラグとの反応が速やかとなるようなＣａＯ、ＳｉＯ2 分を少量含有することが望ましい。したがって改質剤中のＡｌ量を確保しながらＴ．Ｃ量を抑制することが必要となる。
【００７５】
図５は、改質剤中のＴ．Ｃ濃度をパラメータとした溶鋼１質量トン当たりのスラグ改質剤中の必要Ａｌ量と改質剤中のＴ．Ｃ量との関係を示すグラフである。なお、従来例としては、Ｔ．Ｃ濃度：６．７％およびＡｌ濃度：３６〜４０％の組成の改質剤があり、本発明例としては、Ｔ．Ｃ濃度：３．８％と２．５％およびＡｌ濃度：４０〜５０％の組成の改質剤がある。
【００７６】
図５に示すように、従来例の改質剤では、必要Ａｌ量を確保しながら、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量を５０ｇ以下にできる領域は極めて小さくなるが、本発明例の改質剤を用いると、必要Ａｌ量を確保しながら、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量を５０ｇ以下にできる領域は大きくなる。
【００７７】
前記溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量を５ppm 以下に抑制するには、前記の通り、改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ濃度を２％以下にした改質剤を用いることが適当であるが、改質剤の添加量は、取鍋スラグ中の（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）濃度を所望の濃度にまで抑制可能な金属Ａｌ量を含有させることが必須である。
【００７８】
また、スラグとの反応が速やかになるようにＣａＯおよびＳｉＯ2 等の成分を少量含有することが望ましい。
図６は、改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ濃度をパラメータとした溶鋼１質量トン当たりのスラグ改質剤中の必要Ａｌ量と改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ量との関係を示すグラフである。
【００７９】
なお、従来改質剤としては、不揮発性Ｔ．Ｃ濃度：２．８％およびＡｌ濃度：３６〜４０％の組成のものがあり、本発明剤としては、不揮発性Ｔ．Ｃ濃度：１．８％と０．３８％およびＡｌ濃度：４０〜５０％のものがある。
【００８０】
図６に示すように、従来改質剤では、必要Ａｌ量を確保しながら、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量を２０ｇ以下にできる領域は極めて小さくなるが、本発明の改質剤を用いると、必要Ａｌ量を確保しながら、溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量を２０ｇ以下にできる領域は大きくなる。
【００８１】
最後にスラグ改質におけるバブリング攪拌の主たる目的は  改質剤とスラグの攪拌であって、溶鋼とスラグの界面の攪乱は、溶鋼の再酸化反応を促して介在物を生成したり、スラグ巻き込みを起こしたりする。したがって可及的少量のバブリング量によりスラグ改質をする必要がある。
【００８２】
同様に溶鋼とスラグの界面の攪乱は、スラグ改質剤がスラグと未反応のまま溶鋼と接触するチャンスを増加させる。したがって、Ｃピックアップ量も大きく、ばらつくおそれがある。
【００８３】
そこで、攪拌量の指標として下記（１）式で示される溶鋼１質量トン当たりの攪拌動力εを用いて、Ｃピックアップ量との関係を整理した。
ε=371・ Ｑc ・ＴL ／ＷL ×｛ln(1+9.8・ ρL ・H／P)+(1-ＴG ／ＴL ) ｝    (１)
ただし、ε：攪拌動力  （Ｗ／ｔ）
Ｑ：攪拌用の不活性ガス流量( ｍ3 （標準状態）／ｓ)
ＷL ：溶鋼重量（ｔ）
ρL ：溶鋼密度  （約7000kg/m3 ）
ＴL ：溶鋼温度  （Ｋ）
ＴG ：吹き込み前のガス温度（Ｋ）
Ｈ：吹き込みランス深さ（ｍ）
Ｒ：浴半径（ｍ）
Ｐ：大気圧  （1.013 ×105 Ｎ／ｍ3 ）
この試験では、溶鋼量：２７０質量トン、浴深さ：３．２ｍ、半径：１．９５ｍ、ランス浸漬深さ：２．４ｍの取鍋条件でバブリングガス流量を変化させ、（１）式にしたがって溶鋼攪拌動力を計算した。
【００８４】
スラグ改質剤には金属Ａｌを５０％含有するＴ−Ｃ濃度が２．５％のもの（Ａ）と、不揮発性のＣ濃度が０．３８％のもの（Ｂ）の２種類を用い、バブリング時間は６０秒一定で試験を行った。改質剤の添加量は、それぞれ溶鋼トン当たり１ｋｇであり、スラグ改質剤中の溶鋼トン当たりのＴ．Ｃ量は２５ｇ、および不揮発性のＣ量は３．８ｇとなる。
【００８５】
図７は、（Ａ）および（Ｂ）の２種類のスラグ改質剤を使用したときの攪拌動力と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
同図に示すように、溶鋼１質量トン当たりの攪拌動力が１００Ｗ以下であれば、△［Ｃ］すなわちＣピックアップ量が５ppm 以下に低減できるが、溶鋼の攪拌動力が１００Ｗを超えると、Ｃピックアップ量のバラツキが大きくなり改質剤中のＴ．Ｃ量あるいは、不揮発性Ｃ量を適正にしてもＣピックアップ量が５ppm 以下に低減することが困難となる。
【００８６】
一方、溶鋼１質量トン当たりの攪拌動力が５０Ｗ以下では、さらにＣピックアップ量のバラツキが軽減されており、高精度のＣ濃度の制御を行う上でより望ましい。
【００８７】
なお、本試験条件で、溶鋼１質量トン当たりの攪拌動力が１００Ｗおよび５０Ｗとなるガス流量Ｑは、それぞれ約０．０２０ｍ3 （標準状態）／ｓおよび約０．０１１ｍ3 （標準状態）／ｓであった。
【００８８】
また、改質剤を添加した後のバブリングは、ランスあるいは鍋底ボーラスプラグからの不活性ガスによる攪拌が適当である。
ランスを用いる場合、特にランス形状や流量は限定されないが、スラグを攪拌するという視点から考えると、ランスは３ないし４孔ランスで、スラグが全域で攪拌されることが望ましい。
【００８９】
【実施例】
２７０質量トンの極低炭素鋼をＲＨ脱ガス装置により溶製し、連続鋳造機にてスラブを製造した例を基にした本発明を適用した実施例について以下に述べる。
【００９０】
転炉で［Ｃ］：０．０３〜０．０６％、［Ｍｎ］：０．０１〜０．２％、［Ｓｉ］：０．０１〜０．０３％、温度：１６５０℃〜１６８０℃に精錬された後、常法の転炉スラグ流出防止法を適用して取鍋に出鋼する。流出スラグ量を溶鋼１質量トン当たり８〜１２ｋｇになった。
【００９１】
次にこの取鍋をＲＨ真空脱ガス装置まで搬送し、常法にしたがって高真空度で［Ｃ］≦０．００５％の所望の炭素濃度まで脱炭を行った。その後、真空槽よりＡｌを添加して脱酸を行い、［Ａｌ］：０．０２％〜０．０６％とした。Ａｌ添加後所定時間環流してＲＨ処理を終了した。処理後にスラグ改質剤をスラグの上面に散布し、その取鍋をバブリング処理装置に搬送した。
【００９２】
スラグ改質剤には、金属Ａｌを５０％含有し、ＣａＯ：３％、ＳｉＯ2 ：７％および残部Ａｌ2 Ｏ３および結合剤からなる改質剤粒（粒径２〜２０mm  ）を用いた。
【００９３】
表１に各実施例の試験を行ったときに使用したスラグ改質剤の成分組成を示す。
【００９４】
【表１】
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表２に各実施例におけるスラグ改質剤の使用量と、スラグ改質剤中の溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量および不揮発性のＣ量を示す。
【００９５】
【表２】
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表３に各実施例の試験を行った際のスラグ改質のためのバブリング条件を示す。
【００９６】
【表３】
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なお、バブリングガスにはＡｒガスを用い、攪拌動力の計算は、溶鋼温度１８７３Ｋ、ガス温度２９８Ｋ一定として前記（１）式を用いた。
【００９７】
バブリング時間は６０秒間実施した。いずれの試験でもランスには３孔ランスを用い、浸漬深さは２４００mm  とした。
スラグ改質時のＣピックアップを評価するために、ＲＨ脱炭処理が終了しスラグ改質剤を添加する前（以下、簡単にスラグ改質前）とスラグ改質剤を添加してバブリングした後（以下、簡単にスラグ改質後）のサンプルを採取し、このサンプル中の炭素濃度の差をＣピックアップ量（ppm ）とした。
【００９８】
図８は、各実施例と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
本発明例１および２は、いずれも極低炭素鋼の微量炭素濃度制御に必須であるＣピックアップ量が５ppm 以下を満足した。特に本発明例２では、２ppm 以下と非常に低かった。
【００９９】
一方、比較例では、改質剤中のＴ．Ｃ濃度および不揮発Ｃ濃度が高く、その結果Ｃピックアップ量は５ppm 以上となった。
【０１００】
【発明の効果】
本発明により、極低炭素鋼溶製時の脱炭・脱酸処理以降の溶鋼へのＣピックアップ量を５ppm 以下に低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラグ改質剤中のＴ．Ｃ濃度と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【図２】スラグ改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ濃度と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【図３】スラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりのＴ．Ｃ量と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【図４】スラグ改質剤から持ち込まれる溶鋼１質量トン当たりの不揮発性のＴ．Ｃ量と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【図５】改質剤中のＴ．Ｃ濃度をパラメータとした溶鋼１質量トン当たりのスラグ改質剤中の必要Ａｌ量と改質剤中のＴ．Ｃ量との関係を示すグラフである。
【図６】改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ濃度をパラメータとした溶鋼１質量トン当たりのスラグ改質剤中の必要Ａｌ量と改質剤中の不揮発性Ｔ．Ｃ量との関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）の２種類のスラグ改質剤を使用したときの攪拌動力と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］との関係を示すグラフである。
【図８】各実施例と溶鋼中の［Ｃ］濃度の変化量：△［Ｃ］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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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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