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【発明の名称】 高清浄鋼の溶製方法
【発明者】 【氏名】松野 英寿

【氏名】村井 剛

【氏名】菊地 良輝

【氏名】渡辺 敦

【氏名】櫻井 栄司
【要約】 【課題】溶鋼中の介在物を低減し、清浄性の高い鋼を製造する方法を提供すること。

【解決手段】転炉出鋼後、取鍋中の溶鋼に、ＲＨ脱ガス処理装置で脱ガスおよび成分調整するＲＨ脱ガス処理を施して鋼を溶製するにあたり、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度を９ｍａｓｓ％以下、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の比を１以上２以下とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 転炉出鋼後、取鍋中の溶鋼に、ＲＨ脱ガス処理装置で脱ガスおよび成分調整するＲＨ脱ガス処理を施して鋼を溶製するにあたり、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度を９ｍａｓｓ％以下、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を１以上２以下とすることを特徴とする高清浄鋼の溶製方法。
【請求項２】 転炉出鋼時に、石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックス、および金属Ａｌを取鍋に添加することを特徴とする請求項１に記載の高清浄鋼の溶製方法。
【請求項３】 前記石灰または合成フラックスを添加した後、取鍋を揺動させることを特徴とする請求項２に記載の高清浄鋼の溶製方法。
【請求項４】 前記ＲＨ脱ガス処理の処理前および／または処理中に、石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックス、および金属Ａｌとをスラグに添加することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の高清浄鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、清浄性の高い鋼を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、製鋼段階での取鍋精錬および鋳造技術の進歩により介在物が少なく清浄性の高い鋼塊・鋳片の溶製が可能となっているものの、鉄鋼材料に要求される材料特性もその使用用途の拡大、過酷化により従来に増して高性能化している。脱酸時に生成するアルミナはガス攪拌等で大部分は系外へ除去されるものの、一部は溶鋼内に懸濁したまま凝固し、最終製品の欠陥に影響を及ぼす場合があり、これら介在物の積極的除去が重要な課題である。
【０００３】介在物を除去、無害化する方法としては、例えば、特開平３−４７９１０号公報に、溶鋼にＣａＯ系の粉体を添加し、アルミキルド鋼の介在物をＡｌ２Ｏ３からＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系に変える方法が提案されている。また、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系以外への形態制御をする方法として、特開平３−１００２３３号公報に、金属Ｍｇを溶鋼中に添加し、一旦生成したＡｌ２Ｏ３をＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系へ変化させて介在物の無害化を図る方法が提案されている。
【０００４】しかし、ＣａＯ系を添加する場合は生成した大きなＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３が必ずしも鋼中から除去されず、鋼塊・鋳片中に残存して逆に品質を悪化させたりする等安定して清浄性が得られない。また、金属Ｍｇ添加の場合には、Ｍｇの蒸気圧が高いためＭｇの歩留まりが悪く、金属Ｍｇ自体も高価なためコストが高くなる点、さらにＡｌ２Ｏ３より高融点になるために制御幅が狭く、操業の安定性の面から介在物の絶対量を大幅に低減できるまでは至らないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、溶鋼中の介在物を低減し、清浄性の高い鋼を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼に含まれる介在物の実態を調査し、その対策を検討した。その結果、製品の欠陥発生割合を低減するには、鋼中の介在物を減らすことが重要であり、介在物の量とＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグの組成とには相関があることを見出した。すなわち、Ａｌを添加した後にスラグの組成が悪いと、溶鋼中のＡｌが再酸化してアルミナ介在物が生成し、製品の欠陥発生率が高くなる。
【０００７】本発明は上記知見に鑑みてなされたものであって、第１発明は、転炉出鋼後、取鍋中の溶鋼に、ＲＨ脱ガス処理装置で脱ガスおよび成分調整するＲＨ脱ガス処理を施して鋼を溶製するにあたり、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度を９ｍａｓｓ％以下、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を１以上２以下とすることを特徴とする高清浄鋼の溶製方法を提供する。
【０００８】第２発明は、第１発明において、転炉出鋼時に、石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックス、および金属Ａｌを取鍋に添加することを特徴とする高清浄鋼の溶製方法を提供する。
【０００９】第３発明は、第２発明において、前記石灰または合成フラックスを添加した後、取鍋を揺動させることを特徴とする高清浄鋼の溶製方法を提供する。
【００１０】第４発明は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、前記ＲＨ脱ガス処理の処理前および／または処理中に、石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックス、および金属Ａｌとをスラグに添加することを特徴とする高清浄鋼の溶製方法を提供する。
【００１１】なお、本発明におけるスラグ中のＴ．Ｆｅ濃度とは、スラグ中にＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３等として含まれる酸化鉄中のＦｅの総和の濃度のことである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説明する。本発明における高清浄鋼の溶製方法は、転炉出鋼後、取鍋中の溶鋼に、ＲＨ脱ガス処理装置で脱ガスおよび成分調整するＲＨ脱ガス処理を施して鋼を溶製するにあたり、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度を９ｍａｓｓ％以下、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を１以上２以下とするものである。
【００１３】転炉出鋼後、ＲＨ脱ガス処理して鋼を溶製する方法においては、処理後の取鍋スラグ中のＦｅおよびＳｉＯ２は、それぞれ下記（１）および（２）式の反応を示して溶鋼中のＡｌを再酸化してアルミナを生成し、鋼中の介在物を増大することから、処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度およびＳｉＯ２濃度はいずれも低く抑えることが重要である。
３ＦｅＯ＋２Ａｌ→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｆｅ …… （１）
３ＳｉＯ２＋４Ａｌ→２Ａｌ２Ｏ３＋３Ｓｉ …… （２）
【００１４】このことから、本発明では、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＴ．Ｆｅ濃度を０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度を９ｍａｓｓ％以下と規定した。Ｔ．Ｆｅ濃度が７ｍａｓｓ％超またはＳｉＯ２濃度が９ｍａｓｓ％超では上記（１）または（２）式に示した反応により生成したアルミナによる製品欠陥の発生が顕著となる。一方、Ｔ．Ｆｅ濃度が０．４％未満では上記（１）式の反応によるＡｌの再酸化量が激減するため、スラグがＡｌの再酸化量の支配的要因でなくなり、雰囲気や耐火物の影響が現れ始め、Ｔ．Ｆｅ濃度をさらに低減しても介在物量をそれ以上低減する効果が得られない。Ｔ．Ｆｅ濃度は３ｍａｓｓ％以下とすることが望ましく、ＳｉＯ２濃度は５ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。これにより製品欠陥の発生をより有効に防止することができる。
【００１５】また、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ中のＣａＯ濃度とＡｌ２Ｏ３濃度との比であるＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を１以上２以下と規定したのは、この値が２を超えると処理温度でのスラグの溶融性が悪くなり、裸湯面が露出しやすくなって空気による再酸化が増加するためであり、一方、この値が１未満ではスラグ中のＡｌ２Ｏ３濃度が高くなるため、溶鋼中に懸濁していたＡｌ２Ｏ３が浮上してきた際に速やかにスラグに吸収されにくくなるためである。
【００１６】本発明においては、処理後の取鍋スラグ組成が上記の規定を満たすようにＲＨ脱ガス処理を施すことにより、清浄性の高い鋼を溶製することができる。ＲＨ到着のスラグでは、処理中に脱炭の酸化精錬やＡｌ投入後の還元精錬などにより組成が変化するためバラツキが大きく、鋼の清浄性を示す指標にはなりにくい。これに対して、処理後の取鍋スラグ組成はバラツキが少なく、これを指標とすることで鋼の高清浄性を確保することができる。
【００１７】処理後の取鍋スラグ組成が上記の規定を満たすようにＲＨ脱ガス処理を施すためには、転炉出鋼時、ＲＨ到着時もしくはＲＨ処理中に、スラグを改質する改質剤として石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックス、および金属Ａｌを添加することが好ましい。転炉出鋼時にはＴ．Ｆｅ濃度が高いスラグが不可避的に取鍋に混入するが、このようにすることでスラグのＴ．Ｆｅ濃度を低下させることができる。このような改質剤は、転炉出鋼時に添加する場合には取鍋に直接添加することができ、ＲＨ到着時もしくはＲＨ処理中に添加する場合にはＲＨ脱ガス処理装置で添加することができる。
【００１８】また、添加した石灰等とスラグとの反応性を高めるためには、転炉出鋼時の溶鋼に石灰、またはＣａＯをベースとした合成フラックスを添加した後、取鍋を揺動させることが好ましい。取鍋の揺動は、取鍋を運搬するクレーンまたは鍋台車等を用いて行うことができる。
【００１９】
【実施例】高炉から出た溶銑を脱硫、脱燐の溶銑予備処理を経た後に、転炉で吹錬した約２５０トンの溶鋼を取鍋に出鋼した。出鋼した溶鋼の成分は、［Ｃ］：０．０３〜０．０５ｍａｓｓ％、［Ｓｉ］：０．０５ｍａｓｓ％以下、［Ｍｎ］：０．２〜０．４ｍａｓｓ％、［Ｐ］：０．０１ｍａｓｓ％以下、［Ｓ］：０．００３ｍａｓｓ％以下であった。
【００２０】その後、ＲＨ脱ガス装置を用いて、環流用Ａｒガス量が２０００〜３０００ＮＬ／ｍｉｎ、槽内真空度が１ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下の種々の条件でＲＨ脱ガス処理を施し、所定の［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ａｌ］濃度等に調整した後、連続鋳造機にて溶鋼をスラブとした。なお、転炉から取鍋への出鋼時、ＲＨ到着時またはＲＨ処理中のいずれかのタイミングで、ＣａＯをベースとし、５０％ＣａＯ−４５％Ａｌ２Ｏ３−５％ＳｉＯ２の組成を有するプリメルトフラックス、および金属Ａｌを添加して、ＲＨ脱ガスは、Ａｌ添加後の環流時間が１０〜１２分間とほぼ一定となるように調整して行った。また、一部の条件ではフラックスを添加した後に取鍋を運搬するクレーンまたは鍋台車を用いて取鍋を揺動させた。また、ＲＨ脱ガス処理を施した後の取鍋からスラグを採取し、その組成を分析した。一方、連続鋳造で得られたスラブを圧延機で圧延し、冷延コイルにおける欠陥発生を欠陥発生指数で評価し、欠陥発生とＲＨ処理後の取鍋スラグ組成との関係を調査した。なお、欠陥発生指数とは欠陥発生頻度をコイル重量あたりで標準化した値であり、欠陥発生指数０．３以下が基準を満足する領域である。
【００２１】得られた結果を図１から図３に整理して示す。図１は、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ組成がＳｉＯ２濃度≦９ｍａｓｓ％および１≦ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３≦２を満足する場合を抽出し、横軸をＴ．Ｆｅ濃度とし、縦軸を欠陥発生指数として示したグラフである。図２は、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ組成が０．４ｍａｓｓ％≦Ｔ．Ｆｅ濃度≦７ｍａｓｓ％および１≦ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３≦２を満足する場合を抽出し、横軸をＳｉＯ２濃度とし、縦軸を欠陥発生指数として示したグラフである。図３は、ＲＨ脱ガス処理後の取鍋スラグ組成が０．４ｍａｓｓ％≦Ｔ．Ｆｅ濃度≦７ｍａｓｓ％およびＳｉＯ２濃度≦９ｍａｓｓ％を満足する場合を抽出し、横軸をＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値とし、縦軸を欠陥発生指数として示したグラフである。
【００２２】図１から図３より、処理後の取鍋中のスラグ組成が、Ｔ．Ｆｅ濃度：０．４ｍａｓｓ％以上７ｍａｓｓ％以下、ＳｉＯ２濃度：９ｍａｓｓ％以下、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の値：１以上２以下となるようにＲＨ脱ガス処理することにより、冷延コイルでの欠陥発生指数を０．３以下とすることができ、基準を満足する清浄度の高い鋼を溶製することができることがわかる。また、さらに、Ｔ．Ｆｅ濃度が３ｍａｓｓ％以下となるようにした場合、および、ＳｉＯ２濃度が５ｍａｓｓ％以下となるようにした場合には、冷延コイルでの欠陥発生指数をより低い値に抑えることができることがわかる。
【００２３】また、転炉出鋼時、ＲＨ到着時もしくはＲＨ処理中に、スラグを改質する改質剤として合成フラックスと金属Ａｌとを添加することにより、スラグのＴ．Ｆｅを低下させることができることが確認された。さらに、合成フラックスを添加した後に取鍋を揺動させることにより、スラグと合成フラックスとの反応性を高める効果があることも確認された。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、欠陥起因となる介在物量を激減し、清浄性に優れた鋼を溶製することが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
【出願日】 平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【代理人】 【識別番号】１０００９９９４４
【弁理士】
【氏名又は名称】高山 宏志
【公開番号】 特開２００２−１２１６１４（Ｐ２００２−１２１６１４Ａ）
【公開日】 平成１４年４月２６日（２００２．４．２６）
【出願番号】 特願２０００−３１３９４４（Ｐ２０００−３１３９４４）