JP2000119732A - 高清浄極低炭素鋼の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼のＡｌ脱酸生成の多量Ａｌ₂ Ｏ₃ のみな
らず、その後の長時間工程で生ずる溶鋼再酸化生成の少
量微細Ａｌ₂ Ｏ₃ の吸収能力にも優れた溶融スラグの成
分組成を見いだし、スラグを改質して高清浄極低炭素鋼
片を製造する。 【解決手段】 一次精錬後、未脱酸出鋼し、スラグ塩基
度：３．０〜７．０、スラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３０〜４５
wt.%に取鍋内スラグを改質し、次いで真空脱ガス装置で
上記改質スラグで取鍋内溶鋼を真空脱炭処理及びＡｌ脱
酸処理を施し、スラグのＴ．Ｆｅ：５．０wt.%以下、望
ましくは３．０wt.%以下に調整する。上記未脱酸出鋼時
の溶鋼中溶解酸素を８００ｐｐｍ以下にすれば一層よ
い。 【効果】 Ａｌ₂ Ｏ₃ の極めて少ない高清浄極低炭素冷
延鋼板製品を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非金属介在物が
極めて少なく清浄性に優れた溶鋼を製造する方法に関す
るものであって、転炉等の製鋼炉から出鋼された溶鋼を
真空脱ガス装置により脱炭処理し、高清浄極低炭素鋼を
溶製する方法に関するものである。特にアルミナ系非金
属介在物の少ない高清浄な低炭素溶鋼の溶製方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用鋼板を中心とした冷延鋼
板の品質に対する需要家の要望が一段と高度になり、こ
れに伴い極低炭素鋼の一層の清浄化が求められている。
上記冷延鋼板の清浄化に関しては、特に、鋼中アルミナ
系非金属介在物に起因する表面欠陥を極度に低減するた
めの技術開発に努力が払われている。このような極低炭
素鋼の高清浄化は通常、製鋼工程及び鋳造工程における
製造方法如何により決まる。

【０００３】図２に、従来法による極低炭素鋼の溶製工
程例の縦断面概念図を示す。１次精錬炉の転炉１におけ
る脱炭反応を主体とする酸化精錬終了後に取鍋２に出鋼
する。出鋼中に造滓材として生石灰３を取鍋２に投入す
る。出鋼中には、転炉１からスラグ４が不可避的に流出
する。上記生石灰３は流出スラグと共に新たな成分組成
のスラグになり、溶鋼５表面にスラグ４ａ層を形成す
る。上記出鋼終了後、取鍋内スラグ４ａに、還元剤６と
して例えばＡｌ滓を添加してスラグ４ａの酸化度を下げ
る、スラグ改質を行なう。次いで、ＲＨ真空脱ガス装置
７等の取鍋精錬炉等により、減圧下での溶鋼の脱炭処理
（Ｃ＋Ｏ→ＣＯ）により炭素濃度を所定値まで下げ、次
いでＡｌ等脱酸剤添加による溶鋼の脱酸処理により溶鋼
中溶解酸素濃度を実質的に０まで下げる。また、真空脱
ガス槽８内溶鋼５ａへの合金剤添加により溶鋼の成分組
成を所定値に調整する。

【０００４】こうして得られた溶鋼を、上表面が溶融ス
ラグで覆われた状態で取鍋内に収容し、取鍋底部の溶鋼
流出口から流出させ、タンディッシュを介して連続鋳造
機で鋳造し、鋳片を製造する。連続鋳造に要する時間は
通常、６０分乃至それ以上の長時間である。

【０００５】次に、上述した極低炭素鋼の溶製工程を、
上記アルミナ系非金属介在物が溶鋼中に生成・成長し、
残留し、そして凝固後の鋳片内部に残留する要因と関連
づけて考える。転炉等製鋼炉（いわゆる１次精錬炉）に
おいては、通常、溶鋼の炭素濃度を２００ｐｐｍ以下ま
で脱炭することは技術的に困難である。従って、極低炭
素鋼を溶製するためにＣ濃度を２００ｐｐｍ以下まで下
げようとする場合には、転炉等で一旦精錬された溶鋼を
２次精錬炉で処理する必要がある。２次精錬炉としては
真空脱ガス装置が用いられる。ここでは、１次精錬炉か
ら出鋼された溶鋼を減圧下に曝すことにより、溶鋼中炭
素と溶鋼中溶解酸素との反応：Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ｇ）によ
り溶鋼が脱炭処理される。上記真空脱炭反応により溶鋼
中Ｃ濃度は更に低くなる。次いで、溶鋼中溶解酸素濃度
を更に下げるために、Ａｌ等の脱酸剤で溶鋼が脱酸処理
される。

【０００６】ところで、上記１次精錬炉における脱炭精
錬においては通常、溶湯中への酸素ガス吹込み等による
酸化精錬が行なわれ、Ｃ濃度が所定値まで吹き下げられ
る。このような酸化精錬後の溶鋼には過剰の酸素が溶解
する。また、スラグの酸化度も高くなる。但し、過剰に
残存する溶鋼中溶解酸素は上記脱酸処理により十分低く
することができる。例えば、Ａｌによる脱酸処理は、下
記（１）式で表わされる脱酸反応式： ２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ₂ Ｏ₃ （ｓ） ------------------（１） 但し、Ａｌ：溶鋼中の溶解アルミニウムＯ ：溶鋼中の溶解酸素 により行なわれることが明らかになっている。しかしな
がら、このＡｌ脱酸により、溶鋼中には多量のＡｌ₂ Ｏ
₃ 介在物が生成する（「脱酸による発生Ａｌ
₂ Ｏ ₃ 」）。清浄鋼の溶製に当っては、こうして溶鋼中
に生成したＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物を、溶鋼系外に分離除去し
なければならない。

【０００７】これに対して、１次精錬中に高められたス
ラグの酸化度は、スラグに極端な酸化度低下のための処
理をしない限り十分低くはならない。しかし、溶製工程
の操業上支障のない性状を有するスラグを形成させる必
要があるので、通常、スラグの酸化度を極端に下げるこ
とをしない。その結果、スラグは溶鋼を徐々に酸化する
（溶鋼の再酸化）。従って、Ａｌ脱酸時に添加された溶
鋼中溶解Ａｌがスラグ中の高酸化ポテンシャル酸化物、
特に鉄酸化物により酸化されて少量の微細なＡｌ₂ Ｏ₃
系介在物の生成が継続する。この溶鋼の再酸化反応によ
るＡｌ₂ Ｏ₃ の生成は例えば、下記（２）式： ２Ａｌ＋３（ＦｅＯ）＝Ａｌ₂ Ｏ₃ （ｓ）--------------（２） 但し、Ａｌ：溶鋼中の溶解アルミニウム （ＦｅＯ）：スラグ中ＦｅＯ で表わされる（「再酸化による発生Ａｌ₂ Ｏ₃ 」）。

【０００８】こうして生成した脱酸による多量の発生Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ だけでなく、再酸化による少量で微細な発生Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ も、高度な清浄性が求められる上記冷延鋼板に
おいては、鋼板の表面欠陥発生の原因として重大な問題
となる。従来、このＡｌ₂ Ｏ ₃ 系介在物を無害化し、生
成を防止し、そして溶鋼から分離除去する方法として下
記技術が開示されている。

【０００９】例えば、特開平３−４７９１０号公報は、
１次精錬炉から出鋼された未脱酸溶鋼中へ金属ＡｌとＣ
ａＯ及びＣａＦ₂ との結合体を添加し、生成する化合物
をＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系組成のものにして無害化を図る
ことを提案している。しかしながら、上記化合物の組成
の制御方法等が不明確であり、実操業においてはその成
分組成のバラツキを十分抑制することができない。特開
平４−３４６６１３号公報は、プラズマ加熱技術を導入
し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 吸収能に優れたスラグ組成に制御するこ
とによりスラグの無害化に対して顕著な効果を発揮する
方法を開示している。しかしながら、この方法ではトー
タルコストがかかると共に、設備投資がかかりすぎて問
題である。一方、特開平４−８８１１１号公報は、１次
精錬炉から未脱酸溶鋼を取鍋に出鋼し、Ａｌ滓を還元剤
として取鍋内に流入したスラグを改質し、次いで真空脱
ガス槽内に流入させたスラグにＣａＯを添加してスラグ
のＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ の重量％比率を、所定値１．６〜
２．０の範囲内に制御する方法を開示している。しかし
ながら、スラグ量の大半は脱ガス槽外の取鍋内に収容さ
れているから、脱ガス槽内にＣａＯを添加するこの方法
では、スラグ全量を十分改質することは困難である。ま
た、真空脱ガス処理中でのＣａＯの大量使用により溶鋼
温度降下や環流管の耐火物損耗等、操業上の支障も発生
する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した各先行技術
は、それぞれの所期目的を達成し得る利点を有するが、
一方、上述した通りの各問題点を有する。従って、極め
て高度な清浄性が要求される上記冷延鋼板を製造するた
めには、なおも下記の解決すべき課題がある。

【００１１】高度な清浄性を満たす冷延鋼板を製造する
ための極低炭素鋼を溶製するためには、上述したところ
から明らかなように、従来の公知技術に加えて更に、下
記技術的事項が全て満たされる必要がある。 真空脱ガス装置でアルミニウムにより脱酸処理された
結果、溶鋼中に多量に生成したＡｌ₂ Ｏ₃ を十分に吸収
し、溶鋼から分離除去し得るスラグを形成させること。 真空脱ガス装置でアルミニウムにより脱酸処理された
後は、スラグによる溶鋼の再酸化により生成する微細な
Ａｌ₂ Ｏ₃ が極力生成しないようにする。そのために、
スラグの酸化ポテンシャルを極力下げること。 真空脱ガス装置でのアルミニウムによる脱酸処理後か
ら連続鋳造開始までの期間、並びに、連続鋳造開始から
終了までの長時間の間には、取鍋内スラグによる溶鋼の
再酸化を完全に防止することは極めて困難である。従っ
て、この期間にスラグにより再酸化されて生成する、少
量の微細なＡｌ₂ Ｏ₃ を安定して吸収し得るスラグを形
成させること。

【００１２】酸素ポテンシャルが極めて低い成分組成の
スラグは、溶融点が高くなり過ぎて、溶鋼のＡｌ脱酸に
より生成する多量のＡｌ₂ Ｏ₃ や溶鋼の再酸化により生
成する少量の微細なＡｌ₂ Ｏ₃ の吸収能力が著しく低下
する。従って、上記スラグを形成させる場合の最大の課
題は、低酸素ポテンシャルであって、しかも上記２種の
発生Ａｌ₂ Ｏ₃ を十分に吸収する能力のある低溶融点の
スラグを形成させることにある。特に、脱酸による多量
の発生Ａｌ₂ Ｏ₃ を吸収した後も、長時間にわたる再酸
化による微細な発生Ａｌ₂ Ｏ₃ をも容易に吸収すること
が可能な溶融点のスラグに改質することにある。

【００１３】この発明の目的は、上記〜を全て満た
すような優れたスラグを形成させることにより上述した
問題を解決して、高清浄極低炭素鋼を溶製する方法を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した観
点から、高清浄極低炭素鋼の溶製に当たり、転炉等精錬
炉から取鍋内に流出したスラグを、低溶融点、低酸素ポ
テンシャル、且つ高Ａｌ₂ Ｏ₃ 吸収能をバランスよく備
えたものに改質すること、特に、改質されたスラグは、
脱酸による多量の発生Ａｌ₂ Ｏ₃ を吸収した後において
もなお、再酸化による発生Ａｌ₂ Ｏ₃ を十分に吸収する
能力を有する溶融点となるようなスラグ組成に改質する
ことにした。

【００１５】この発明は、上記着眼点に基づき、常法に
よる高清浄極低炭素鋼溶製時の操業要因を計測により又
は経験的に把握し、その把握結果を考慮しつつ鋭意研究
を重ね、下記知見を付加することによりなされたもので
ある。

【００１６】〔スラグの成分組成とＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物の
吸収能について〕本発明者は、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −
ＣａＯ三元系スラグにおいて、塩基度及びＡｌ₂ Ｏ₃ 含
有率と液相線温度との関係を検討し、この結果に基づき
スラグによる溶鋼中Ａｌ₂ Ｏ₃ 介在物の吸収能に関する
推定実験を行なった。なお、転炉等精錬炉から取鍋に流
出するスラグの成分は、上記３成分の他に酸化鉄やＭｇ
Ｏ等を含有するが、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ三元
系が主要スラグ成分（但し、Ｍｇ≒５wt.%、Ｔ．Ｆｅ≒
２wt.%を含む）であるから、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂−Ｃ
ａＯ三元系で検討するのがよい。

【００１７】図１に、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ三
元系スラグにおける、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率（wt.%）とスラ
グの液相線温度（℃）との関係を、スラグの塩基度（Ｃ
ａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%））をパラメーターと
し、これを２、３、４、５及び７と変化させた場合につ
いて示す。同図から、スラグの液相線温度に及ぼすＡｌ
₂ Ｏ₃ 含有率の影響に関する共通的な傾向として、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 含有率が２０〜６０wt.%の範囲内では、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 含有率が増加すると共に、始めは液相線温度は低下
し、各塩基度に固有のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率において最低値
となり、次いで上昇していく現象が認められる。但し、
塩基度が２の場合には再度低下傾向を示して極小値をと
る。

【００１８】ここで、スラグの塩基度が高いものほど、
液相線温度の最低値は低く、且つその液相線温度が最低
値となるときのＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率は高くなっている。そ
して、液相線温度が最低値となった後における、Ａｌ₂
Ｏ₃ 含有率の増加に対する液相線温度の上昇勾配は、塩
基度が大きいものほど急勾配である。

【００１９】更に、同図において、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ
₂ −ＣａＯ三元系スラグの液相線温度の絶対値に関し溶
鋼温度との関係で検討する。一般に、転炉等精錬炉から
出鋼された冷延鋼板用極低炭素鋼の取鍋内溶鋼温度は、
１６００〜１６５０℃程度である。溶鋼の上表面を覆っ
ているスラグが溶鋼中のＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物を容易に吸収
することができるためには、スラグがほぼ溶融状態にあ
ること、望ましくは完全な液相状態にあること（液相線
温度以上にあること）が必要である。

【００２０】一方、スラグが溶鋼中Ａｌ₂ Ｏ₃ を吸収し
てＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率が上昇した後の状態における液相線
温度がどのようになるかとの観点より検討する。同図に
おいて、塩基度が３から７の範囲内の場合には、スラグ
中Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が３０wt.%以上の近辺では、数wt.%
のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率の増加により、液相線温度は１６０
０℃近辺以下から急勾配で下がることが注目される。そ
して、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が４０wt.%を数wt.%超えた状態
においてもスラグの液相線温度は１５００℃近辺以下で
あることがわかる。例えば、特に、塩基度が４〜７の場
合には、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が３５wt.%に上昇した場合に
は液相線温度は１５００℃以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が４
０wt.%に上昇した場合には液相線温度は１４８０℃以下
という低い水準にあり、そして、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が４
５wt.%に上昇した場合においてもなお液相線温度は１５
００℃以下という低い水準にあるので、なおも溶鋼Ａｌ
₂ Ｏ₃ 介在物を容易に吸収することができるものと考え
た。

【００２１】真空脱ガス装置における溶鋼のＡｌ脱酸で
は多量のＡｌ₂ Ｏ₃ が生成するので、上述した通り、ス
ラグのＡｌ₂ Ｏ₃ 吸収能に関してはＡｌ脱酸前後の状態
における液相温度を推定することが不可欠である。更
に、Ａｌ脱酸以後連続鋳造完了までの長時間の取鍋内収
容中における溶鋼の再酸化によるＡｌ₂ Ｏ₃ の吸収能を
有することも不可欠である。この発明を完成するに当た
り、こうした観点により、転炉等精錬炉からの流出スラ
グの改質条件を研究した。

【００２２】〔スラグによるＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物の吸収実
験〕本発明者は、上述したスラグの成分組成とＡｌ₂ Ｏ
₃ 介在物の吸収能に関する検討の確認実験を行った。

【００２３】マグネシア製の内径１００ｍｍのるつぼ内
に、１気圧のＡｒ雰囲気下で所定の成分組成を有するＡ
ｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ三元系スラグを、所定の温
度に保持した。上記るつぼの上方から上記三元系溶融ス
ラグ内に、Ａｌ₂ Ｏ₃ 製の丸棒を所定深さまで鉛直に浸
漬し静止状態で保持し、溶融スラグの温度まで加熱した
ときに直ちにＡｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒を引き上げた。一方、上
記とは別に、上記と同じ条件の溶融スラグ内への浸漬Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒をセットし、溶融スラグの温度まで昇温
すると同時にＡｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒の軸心を中心として所定
の回転速度で回転を開始し、所定時間継続させた。所定
時間経過後、Ａｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒を溶融スラグから引き上
げた。こうして得られた溶融スラグ内で所定時間回転さ
せることにより、表面からＡｌ₂ Ｏ₃ が溶け出して減量
したＡｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒の重量と、回転させずに引き上げ
たＡｌ₂ Ｏ₃ 製丸棒の重量との差から、当該実験条件下
におけるＡｌ₂ Ｏ₃ の溶出速度を求めた。

【００２４】表１に、上記実験条件及びその結果を示
す。同表より、スラグ温度が１６００℃一定の条件で、
ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂（wt.%）＝５．０としたと
き、スラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃ が３０wt.%のときにＡｌ₂ Ｏ ₃
吸収能が高く、Ａｌ₂ Ｏ₃ が４０wt.%まではその吸収能
が高く実用的である。それを超えるとＡｌ₂ Ｏ₃ の吸収
能がやや小さくなった。

【００２５】

【表１】

【００２６】以上により、上述したスラグの成分組成と
Ａｌ₂ Ｏ₃ 介在物の吸収能との関係に関する検討結果の
正当性を確認することができた。この発明は、上述した
知見に基づきなされたものであって、この発明の請求項
１記載の高清浄極低炭素鋼の溶製方法は、少なくとも下
記（ａ）〜（ｄ）の工程を含む極低炭素鋼の溶製方法に
おいて、下記工程（ｃ）において改質された後のスラグ
が、下記工程（ｄ）における溶鋼のアルミニウム脱酸処
理前において、下記条件（イ）及び（ロ）を共に満た
し、且つ、上記溶鋼のアルミニウム脱酸処理後におい
て、下記条件（ハ）を満たすことに特徴を有するもので
ある。

【００２７】工程： （ａ）溶銑及び／又は屑鉄を転炉又は電気炉で精錬し、
次いで前記転炉又は電気炉で溶製された未脱酸溶鋼を取
鍋内に出鋼する工程、（ｂ）前記出鋼中に前記取鍋内に
造滓材として生石灰を投入する工程、（ｃ）前記出鋼の
終了後、前記出鋼中に前記転炉又は電気炉から前記取鍋
内に不可避的に流入したスラグと前記取鍋内に投入され
た前記生石灰とから形成された新スラグに、還元剤を添
加して前記新スラグを改質する工程、及び、（ｄ）真空
脱ガス装置を用いて、前記改質されたスラグで上表面を
覆われた前記取鍋内の溶鋼に、少なくとも真空脱炭処理
及び脱酸剤添加による脱酸処理を施す工程。

【００２８】条件： （イ）ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）で表わされる
塩基度が、３．０〜７．０の範囲内にあること、（ロ）
｛Ａｌ₂ Ｏ₃ （wt.%）／（Ａｌ₂ Ｏ₃ （wt.%）＋ＳｉＯ
₂ （wt.%）＋ＣａＯ（wt.%））｝×１００（％）で表わ
されるＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量が、３０〜４５％の範囲内にあ
ること、及び、（ハ）Ｔ．Ｆｅ含有率が、５．０wt.%以
下であること。

【００２９】請求項２記載の高清浄極低炭素鋼の溶製方
法は、請求項１記載の発明において、工程（ａ）で溶製
された転炉又は電気炉からの出鋼前の未脱酸溶鋼中の溶
解酸素含有率が、８００ｐｐｍ以下であることに特徴を
有するものである。

【００３０】請求項３記載の高清浄極低炭素鋼の溶製方
法は、請求項１または２記載の発明において、条件
（ハ）におけるスラグ中のＴ．Ｆｅ含有率が３．０wt.%
以下であることに特徴を有するものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態例を
図面を参照しながら説明すると共に、上述した通りの製
造条件に限定する理由を説明する。

【００３２】この発明の方法を実施するために使用する
設備は、前記図２に示した従来法により極低炭素鋼を溶
製する場合に使用するものと同じであり、溶製作業の方
法も従来法に準じるものである。しかしながら、転炉等
一次精錬炉から取鍋に流入したスラグを改質した後の新
スラグ（改質後スラグ）の組成に関して、従来法と著し
く相違した特徴を有する。従って、従来実現できなかっ
た高清浄極低炭素鋼を安定して溶製することができるよ
うになった。

【００３３】図２（Ａ）の転炉１で溶銑等の主原料を一
次精錬し、炭素濃度を０．０８wt.%以下まで粗脱炭す
る。粗脱炭後の溶鋼５の溶解酸素を酸素メーターで測定
する。この溶解酸素濃度（転炉終点酸素濃度）は８００
ｐｐｍ以下、望ましくは６００ｐｐｍ以下になるよう精
錬条件を制御する。転炉終点酸素濃度は低いほど、後工
程の真空脱ガス装置での溶鋼脱酸で生成するＡｌ₂ Ｏ₃
介在物量が少ないので、鋼の清浄性向上に有利である。
従って、所定値以上の高清浄鋼を溶製する場合には、転
炉終点酸素濃度を６００ｐｐｍ以下にする。こうして転
炉で溶製された未脱酸溶鋼５を取鍋２に出鋼する。出鋼
中に取鍋２内に所定量の生石灰３をシュートから投入す
る（同図（Ｂ））。

【００３４】生石灰３の投入量は転炉終点酸素濃度に応
じて予め定められた量を、出鋼流により形成される滝つ
ぼを目掛けて入れるとその溶融が促進されてよい。出鋼
中には不可避的に転炉内のスラグ（転炉スラグ）４が流
出するが、このスラグ４は転炉１における酸化精錬に適
したスラグ組成となっている。このままの組成のスラグ
では、後工程の溶鋼のアルミニウム脱酸で生成するＡｌ
₂ Ｏ₃ 介在物の吸収能が小さく、またスラグにより溶鋼
が著しく再酸化されるので、清浄鋼の溶製は不可能であ
る。そこで、取鍋に流入した転炉スラグを、以後行なわ
れる２次精錬工程である真空脱ガス工程（同図
（Ｄ））、及び連続鋳造工程（図示せず）において、高
清浄鋼を溶製するのに好適なスラグ組成に改質しなけれ
ばならない。そしてそれらの期間を通じてスラグ組成を
その好適な条件に維持する。そのために、先ず、上記生
石灰の添加により転炉スラグのＣａＯ含有率を上げる。
更に、出鋼終了後、取鍋内溶鋼の表面を覆う酸化度の高
い溶融スラグ４ａの酸素ポテンシャルを下げるために、
脱酸剤としての金属アルミニウムを添加する（同図
（Ｃ））。この際、高清浄鋼溶製用のスラグに改質する
ために、生石灰及びアルミニウムの添加量が重要とな
り、それは改質すべき流入転炉スラグ量にも依存する。

【００３５】出鋼時における取鍋内への転炉スラグの流
入量は、改質後スラグ層が以後の２次精錬及び連続鋳造
工程を通じて、大気雰囲気の空気による取鍋内溶鋼を抑
制するに必要且つ十分な層厚となるよう考慮して制御す
る。この際、改質後のスラグ量は、生石灰添加及びアル
ミニウム添加により変化することを考慮すべきである。
ここで、生石灰及びアルミニウム添加量は、この発明の
最重要事項である改質後スラグの塩基度（ＣａＯ（wt.
%）／ＳｉＯ₂ （wt.%））及びＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率（wt.
%）並びにＴ．Ｆｅ含有率（wt.%）を決定する要因であ
る。

【００３６】従って、上記生石灰及びアルミニウム添加
量の決定は極めて重要である。この決定に対しては、転
炉スラグの組成と流入量の正確な把握が不可欠である。
転炉スラグ流入量の把握はできるが、その組成の把握に
関しては、転炉精錬条件等により複雑に変化し、一律に
設定することはできない。また、転炉設備固有の条件に
よっても変化する。そこで、本発明者は上記添加量の決
定にあたり、鋭意試験研究を重ねた結果、改質後スラグ
が本発明の必須要件である上記（イ）、（ロ）及び
（ハ）を満たすためには、理論計算と経験値とに基づき
得られる、転炉終点酸素濃度に応じて定まる生石灰及び
アルミニウム量を添加すればよいとの結論を得た。従っ
て、この発明において添加する生石灰及びスラグ改質用
アルミニウムの量は、例えば、上記のようにして転炉終
点酸素濃度に応じて定めた固有の基準値を用いる。例え
ば、転炉終点酸素濃度が５５０〜６００ｐｐｍ未満のと
きには、生石灰を２．３ｋｇ／溶鋼ｔ、スラグ改質用ア
ルミニウムを０．７０ｋｇ／溶鋼ｔ添加する。この場合
の改質後スラグ層厚は約５０ｍｍである。

【００３７】上記生石灰及び還元剤としてのアルミニウ
ム添加量の決定方法は、上述した方法に限定する必要は
ない。それぞれの精錬炉の操業条件等に応じて決めるこ
とができる。生石灰及び還元剤添加後の改質後のスラグ
の塩基度（ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%））が３．
０〜７．０の範囲内であって、スラグ中のＡｌ₂ Ｏ₃含
有率が３０〜４５wt.%の範囲内になるようにすれば上記
添加量の決定方法を制限しなくてよい。ここで、スラグ
の塩基度（ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%））＝３．
０〜７．０の範囲内とし、且つ、スラグ中のＡｌ₂ Ｏ₃
含有率＝３０〜４５wt.%の範囲内に限定するのは、次工
程のＡｌ脱酸による発生Ａｌ₂ Ｏ₃ の吸着性、及び、当
該脱酸後連続鋳造完了までの長時間に及ぶ過程での溶鋼
の再酸化による発生Ａｌ₂ Ｏ₃ の吸着性に優れた条件で
あるからである。

【００３８】次いで、改質後スラグ４ｂをサンプリング
し、急速分析にて塩基度、Ａｌ₂ Ｏ ₃ 含有率及びＴ．Ｆ
ｅ含有率を求める。条件（イ）及び（ロ）を満たし、且
つ、次工程の溶鋼アルミニウム脱酸後において条件
（ハ）を満たすと判断されたときは、二次精錬工程に入
る。但し、上記条件（イ）〜（ハ）が満たされないとの
結果がでたときには、改質用Ａｌ又は石灰を再度投入
し、条件（イ）〜（ハ）を満たすようにする。次いで、
ＲＨ脱ガス装置７により、溶鋼５を真空脱炭する。冷延
鋼板のＣ目標値を考慮した所定Ｃ濃度まで脱炭処理す
る。脱炭後に改質後スラグ４ｂをサンプリングし成分組
成の確認分析に供する。次いで、環流中の真空槽８内溶
鋼５ａにアルミニウムを添加して脱酸処理し、溶鋼５の
溶解酸素を実質的に０にする。脱酸用アルミニウムの添
加量は、酸素メーターによる溶解酸素測定値に基づき決
定する。脱酸処理により多量のＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物が溶鋼
中に生成する。改質後スラグ４ｂが、条件（イ）及び
（ロ）を満たしているので、溶鋼５の真空槽８内環流時
間の経過と共に溶鋼中Ａｌ₂ Ｏ₃ を吸収する。その結
果、高清浄溶鋼が得られる。溶鋼のＡｌ脱酸処理後、取
鍋内改質スラグ４ｂをサンプリングし、Ｔ．Ｆｅ含有率
を分析し、条件（ハ）を満たすことを確認する。更に所
定成分組成となるように合金元素を添加する。こうし
て、所期の高清浄極低炭素鋼の溶製を終了する。（同図
（Ｄ））。

【００３９】次いで、上述した溶融改質スラグで表面を
覆われた高清浄極低炭素溶鋼が、取鍋からタンディッシ
ュを介して連続鋳造機に鋳造され、所望の鋳片が製造さ
れる。改質スラグのＴ．Ｆｅ含有率は５．０wt.%以下、
望ましくは３．０wt.%以下、更に望ましくは１．０wt.%
以下であるから、連続鋳造期間中におけるスラグによる
溶鋼の再酸化により生成するＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物は少量に
抑制される。一方、再酸化により生成する微細なＡｌ₂
Ｏ₃ は、上記スラグの溶融点が低くかつＡｌ₂Ｏ₃ 吸収
の収容能力が残されているので、安定して容易に吸収さ
れる。

【００４０】

【実施例】次に、この発明の高清浄溶鋼の溶製方法を、
実施例によって更に詳細に説明する。上述したこの発明
の実施の形態に則し、本発明の範囲内の条件下で冷延鋼
板向け清浄鋼を溶製した（実施例）。また、本発明の範
囲外の条件下で同様の試験を行った（比較例）。実施例
及び比較例いずれにおいても、溶製対象鋼種はＣ：０．
００３wt.%以下の冷延鋼板向け深絞り用鋼であり、脱硫
及び脱燐予備処理溶銑を用い、３００ｔ転炉で脱炭精錬
した後、未脱酸にて出鋼した。取鍋内スラグを所定の条
件で改質した後、ＲＨ脱ガス処理装置を用い、溶鋼の真
空脱炭及びアルミニウム脱酸を行なった。表２に、実施
例及び比較例についての溶製条件を示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】次いで、こうして溶製された各試験チャー
ジの溶鋼をスラブ連続鋳造機により薄板向けスラブに鋳
造し、熱間圧延工程、冷間圧延工程及び熱処理工程等を
経て、所定の冷延鋼板製品を製造した。冷延鋼板製品の
表面を精密に検査し、Ａｌ₂Ｏ₃ 介在物に起因する表面
欠陥をカウントした。こうして、製鋼段階における溶製
条件と製品段階におけるＡｌ₂ Ｏ₃ 介在物個数を顕微鏡
で測定した。Ａｌ₂ Ｏ ₃ 介在物が３０００個／ｍ² 以下
であれば、これに起因する表面欠陥は発生せず、表面品
質が優れていることを把握している。本発明の範囲内に
ある実施例１〜１０では、冷延鋼板製品のＡｌ₂ Ｏ₃ 介
在物個数が、３０００個／ｍ² 以下と良好な結果とな
り、所期目標を満足すべき表面品質のものが得られた。

【００４３】これに対して、本発明の範囲外にある比較
例１〜１０では、いずれも冷延鋼板製品のＡｌ₂ Ｏ₃ 介
在物個数が、４０００個／ｍ² を超えており、所期目標
を満足すべき表面品質の冷延鋼板製品は得られなかっ
た。これは、比較例ではいずれも本発明の範囲の条件が
少なくとも一つが外れているためである。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 介在物が極めて少ない極低炭素溶鋼を製造す
ることができる。従って、表面品質が高度に優れた冷延
鋼板製品を製造するための、高清浄極低炭素鋼の溶製方
法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ三元系スラグに
おける、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率とスラグの液相線温度との関
係を、スラグの塩基度をパラメーターとして変化させた
場合について示すグラフである。

【図２】本発明法及び従来法による極低炭素鋼の溶製工
程の例を示す縦断面概念図である。

【符号の説明】

１ 転炉 ２ 取鍋 ３ 生石灰 ４ 転炉スラグ ４ａ 転炉スラグ（生石灰投入後） ４ｂ 改質後スラグ ５ 溶鋼 ６ スラグ還元剤 ７ ＲＨ脱ガス装置 ８ 真空槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀栄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 亀水 晶 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K013 AA00 AA07 BA02 BA08 CE01 CE06 CF13 DA03 DA08 DA12 EA03 EA19 FA02 FA05 FA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）の工程を
   含む極低炭素鋼の溶製方法において、下記工程（ｃ）に
   おいて改質された後のスラグは、下記工程（ｄ）におけ
   る溶鋼のアルミニウム脱酸処理前において、下記条件
   （イ）及び（ロ）を共に満たし、且つ、前記アルミニウ
   ム脱酸処理後において、下記条件（ハ）を満たすことを
   特徴とする高清浄極低炭素鋼の溶製方法。 （ａ）溶銑及び／又は屑鉄を転炉又は電気炉で精錬し、
   次いで前記転炉又は電気炉で溶製された未脱酸溶鋼を取
   鍋内に出鋼する工程、 （ｂ）前記出鋼中に前記取鍋内に造滓材として生石灰を
   投入する工程、 （ｃ）前記出鋼の終了後、前記出鋼中に前記転炉又は電
   気炉から前記取鍋内に不可避的に流入したスラグと前記
   取鍋内に投入された前記生石灰とから形成された新スラ
   グに、還元剤を添加して前記新スラグを改質する工程、
   及び、 （ｄ）真空脱ガス装置を用いて、前記改質されたスラグ
   で上表面を覆われた前記取鍋内の溶鋼に、少なくとも真
   空脱炭処理を施し次いでアルミニウム添加による脱酸処
   理を施す工程、 （イ）ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）で表わされる
   塩基度が、３．０〜７．０の範囲内にあること。 （ロ）｛Ａｌ₂ Ｏ₃ （wt.%）／（Ａｌ₂ Ｏ₃ （wt.%）＋
   ＳｉＯ₂ （wt.%）＋ＣａＯ（wt.%））｝×１００（％）
   で表わされるＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量が、３０〜４５％の範囲
   内にあること。 （ハ）Ｔ．Ｆｅ含有率が、５．０wt.%以下であること。
2. 【請求項２】 前記工程（ａ）において溶製された前記
   転炉又は電気炉からの出鋼前の未脱酸溶鋼中の溶解酸素
   含有率は、８００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１記載の高清浄極低炭素鋼の溶製方法。
3. 【請求項３】 前記条件（ハ）において、スラグ中の
   Ｔ．Ｆｅ含有率は、３．０wt.%以下であることを特徴と
   する、請求項１又は２記載の高清浄極低炭素鋼の溶製方
   法。