JP2009113086A - 極低炭素鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸した極低炭素鋼の連続鋳造において，連続鋳造の取鍋交換部近傍でも安定的にノズル閉塞を防止するための方法を提供する。
【解決手段】 溶鋼のＡｌ濃度が０．０１５質量％以下のＴｉ−ＲＥＭ脱酸した極低炭素鋼を鋳造するに当たり，取鍋中のスラグ成分を以下の値にして鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。このため、出鋼後のスラグに金属Ａｌ，金属Ｔｉもしくはその合金を改質剤として取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり金属Ａｌもしくは金属Ｔｉ換算で５０〜２００ｋｇを添加し，さらに出鋼中もしくは出鋼後のスラグにＣａＯやＣａＯを含むフラックスを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たりＣａＯ換算で２００〜５００ｋｇ添加すると好ましい。
ＦｅＯ＋ＭｎＯ≦１４質量％
Ａｌ₂Ｏ₃≦４０質量％
【選択図】 図１

Description

本発明は，極低炭素鋼の連続鋳造方法に関するものである。

転炉や真空処理容器で精錬された溶鋼中には，多量の溶存酸素が含まれており，この過剰酸素は酸素との親和力が強い強脱酸元素であるＡｌにより脱酸されるのが一般的である。しかし，Ａｌは脱酸によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物を生成し，これが凝集合体して粗大なアルミナクラスターとなる。このアルミナクラスターはタンディシュからモールドへ注入するために使用するタンディッシュノズル，浸漬ノズルの内壁に付着し，ノズル閉塞を発生させるという問題がある。特に，炭素濃度が低く，精錬後の溶存酸素濃度が高い薄鋼板用素材である極低炭素溶鋼では，アルミナクラスターの量が非常に多く，アルミナ系介在物の低減対策は大きな課題となっている。

このようなＡｌ脱酸に伴う問題に対し，様々な脱酸手法の変更が試みられてきた。そのなかで，Ａｌをほとんど添加せず，Ｔｉを主体とした脱酸を行い，ＣｅやＬａ等のＲＥＭを添加し，介在物の組成制御を行う方法が特許文献１、特許文献２として提案されている。このようなＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸の手法では，溶鋼中にアルミナクラスターは生成しない。また，Ｔｉのみで脱酸した場合に問題となる固相Ｔｉ酸化物も生成しにくいため，ノズル閉塞は低減する。さらに，Ｔｉ脱酸を行った後，Ｃａを添加した場合に問題となる，プレス割れを誘発するような低融点の粗大介在物も生成しない。したがって，ノズル閉塞を抑制した上で，表面欠陥および内部欠陥の少ない薄鋼板を得ることができるようになった。

特開２００２−８８４１２号公報 特開２００４−１４３５１０号公報

現在の連続鋳造においては，生産性を上げ，歩留まりを高める目的から，一回の鋳造で取鍋を数個〜十数個交換する。取鍋を交換する際にはタンディッシュに貯めた溶鋼を消費しつつ鋳造を継続するため，鋳造自体が停止することはなく，連続鋳造機の稼働率を上げることが可能となっている。

発明者らは，特許文献２に開示されたＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸を極低炭素鋼に鋭意適用してきた。そのなかで，連続鋳造の取鍋交換部近傍において，ある頻度でノズル閉塞が発生することを明らかにした。すなわち，取鍋に溶鋼が大量に残存しているときには全く問題ないが，取鍋の溶鋼量が少なくなると急激にノズル閉塞が進行する場合があることを知得した。このことは，条件によっては安定した鋳造を行えないことを意味する。従って，何らかの手法により，取鍋交換部近傍で発生するノズル閉塞を抑制することが必要であった。

本発明は，従来技術が抱える上述した問題点を解決課題とするものであり，ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸した極低炭素鋼で，連続鋳造の取鍋交換部近傍で発生するノズル閉塞を防止する方法を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で，Ｃ：０．００５％以下，Ｓｉ：１％以下，Ｍｎ：３％以下，Ｐ：０．１５％以下，Ｓ：０．０５％以下，Ａｌ：０．０１５％以下，Ｔｉ：０．００５％以上０．３％以下，ＲＥＭ：０．００１％以上０．００４％以下，Ｃａ：０．０００４％以下，Ｎ：０．００４％以下，Ｂ：０．０００２％以上０．０５％以下である極低炭素鋼を溶製し，連続鋳造するに当たり，取鍋中のスラグ成分を以下の値にして鋳造することを特徴とする極低炭素鋼の連続鋳造方法。
ＦｅＯ＋ＭｎＯ≦１４質量％
Ａｌ₂Ｏ₃≦４０質量％
（２）付加成分としてさらに，質量％で，Ｎｂ：０．１％以下，Ｍｏ：１％以下の範囲でいずれか１種類以上を含有する溶鋼を溶製し，連続鋳造することを特徴とする上記（１）記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
（３）付加成分としてさらに，１質量％以下の範囲でＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒのいずれか１種類以上を含有する溶鋼を溶製し，連続鋳造することを特徴とする上記（１）〜（２）記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
（４）出鋼後のスラグに金属Ａｌ，金属Ｔｉもしくはその合金を改質剤として取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり金属Ａｌもしくは金属Ｔｉ換算で５０〜２００ｋｇを添加し，取鍋スラグの組成を制御することを特徴とする上記（１）〜（３）記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
（５）出鋼中もしくは出鋼後のスラグにＣａＯやＣａＯを含むフラックスを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たりＣａＯ換算で２００〜５００ｋｇ添加し，取鍋スラグの組成を制御することを特徴とする上記（４）記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法である。
（６）定常部および取鍋交換部近傍の鋳片中介在物組成を以下の範囲に制御することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
１０≦Ｔｉ酸化物（％）≦８０
１０≦Ａｌ₂Ｏ₃（％）≦３０
１０≦ＲＥＭ酸化物（％）≦２５

ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸した極低炭素鋼の連続鋳造方法において本発明を適用することにより，連続鋳造の取鍋交換部近傍で発生するノズル閉塞を抑制でき，安定的に鋳造できるようになる。

本発明において、連続鋳造時の取鍋交換部とは、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入完了して取鍋下部の溶鋼注入口を閉鎖し、次に注入を行う取鍋と交換し、次の取鍋下部の溶鋼注入口を開くまでの時期をいう。また、当該取鍋交換時期に鋳型内に注入された鋳片部位をいう。さらに取鍋交換部近傍とは、鋳片部位であって、取鍋交換部を含み、取鍋交換部より下流側にタンディッシュの容量分鋳造するまでの部位をいう。

発明者らは，ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸した極低炭素鋼の連続鋳造時の取鍋交換部近傍で発生するノズル閉塞の原因を把握するため，閉塞したときのノズル付着物の解析，溶鋼中の介在物調査，さらに連続鋳造鋳片内の介在物調査などを実施した。その結果，ノズル閉塞の原因は主としてＴｉリッチなＴｉ−ＲＥＭ酸化物，および，Ａｌ−Ｔｉ−ＲＥＭ系複合酸化物のノズルへの付着堆積であることを見いだした。すなわち，本来ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸で目指すべき組成を逸脱した酸化物が原因となっていることを見いだした。

さらに，これらの酸化物が生成する原因を詳しく調査したところ，取鍋交換部近傍では、取鍋内溶鋼のＡｌ濃度、Ｔｉ濃度に比較し、タンディッシュ内溶鋼のＡｌ濃度、Ｔｉ濃度が低減していることがわかった。溶鋼中に侵入した酸素に起因し、溶鋼中のＡｌやＴｉが酸化され浮上除去されるためと推定される。そこで下記式のように酸素侵入量を定義した。酸素侵入量とは，取鍋内溶鋼中とタンディッシュ内溶鋼中の溶存Ａｌ濃度の差分Δ［Ａｌ］（ｐｐｍ），溶存Ｔｉ濃度の差分Δ［Ｔｉ］（ｐｐｍ）より，以下の式にて算出した。
酸素侵入量（ｐｐｍ）＝（４８／５４）×Δ［Ａｌ］＋（３２／４８）×Δ［Ｔｉ］

図１に●として、取鍋交換部からの距離と溶鋼中に侵入する酸素量の関係を示す。取鍋交換部に近づくと酸素侵入量が急激に増加し，取鍋交換部で最大値となり，取鍋交換部からの距離が離れていくと次第に酸素侵入量も少なくなる。

このとき，酸素侵入量の増加に伴い，溶鋼中のＴｉ−ＲＥＭ酸化物のＲＥＭ濃度が低下し、Ｔｉリッチに変化すること，さらに溶鋼中の酸化物組成のばらつきが大きくなることを確認している。

一方，図２に●として、取鍋交換部からの距離と，鋳片中介在物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度の関係を示す。取鍋交換部に近づくと、介在物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度が多くなる場合がある。このとき，Ａｌ₂Ｏ₃濃度が大きいとノズル閉塞の危険性は高くなる。

図1、図２に●で示したこれら現象の最も大きな原因として，取鍋中のスラグの影響が考えられる。すなわち，取鍋内の溶鋼量が少なくなると，溶鋼とともに取鍋スラグもタンディッシュ内に注入され，タンディッシュ内溶鋼と懸濁することでスラグ中のＦｅＯやＭｎＯが溶鋼中のＴｉと反応し，Ｔｉ酸化物が大量に生成する。特に取鍋からの注入末期には巻き込まれるスラグの量が多く，そのために酸素侵入量も多くなり，生成するＴｉ酸化物の量も多くなる。その結果，溶鋼中のＴｉ−ＲＥＭ酸化物のＴｉ／ＲＥＭ濃度比が上昇し、極めてＴｉリッチへと変化する。Ｔｉ−ＲＥＭ介在物中のＲＥＭ濃度が低すぎると、介在物の凝集合体，浮上分離しにくく，溶鋼中に残りやすく、また固相Ｔｉ酸化物が生成しやすく、ノズル閉塞を起こす原因となる。

一方，スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃に関しても，溶鋼中に存在したＴｉ−ＲＥＭ酸化物が混合し，Ｔｉ−ＲＥＭ酸化物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度が上昇し、閉塞しやすいＡｌ−Ｔｉ−ＲＥＭ系の複合酸化物を生成する。

このような現象は，複数個の取鍋を交換しつつ連続鋳造を行う際には必ず発生しうる現象であり，完全に抑制することは難しいが，従来のＡｌ脱酸鋼ではあまり大きな問題ではなかった。

その理由としては，Ａｌ脱酸鋼の場合には，スラグからの酸化を受けた際に溶鋼中のＡｌが酸化してＡｌ₂Ｏ₃が生成するが，Ａｌ₂Ｏ₃自体は比較的凝集合体，浮上分離しやすいため，その影響は小さい。また，スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃に関しても，溶鋼中にはＡｌ₂Ｏ₃しか存在しないため，複合酸化物が生成することもなく影響はない。

一方，ＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸した鋼の場合，スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯからの酸化により、溶鋼中では主としてＴｉ酸化物が生成する。溶鋼中には脱酸生成物としてのＴｉ−ＲＥＭ酸化物がすでに存在するが、このＴｉ−ＲＥＭ酸化物と新たに生成したＴｉ酸化物が合体してＲＥＭ濃度が下がりＴｉリッチとなる。このようなＲＥＭ濃度が低くＴｉリッチな酸化物は凝集合体，浮上分離しにくく，溶鋼中に残りやすいことから悪影響が大きい。また，スラグ中にＡｌ₂Ｏ₃が多い場合、溶鋼に懸濁したスラグ中のＡｌ₂Ｏ₃が溶鋼中のＴｉ−ＲＥＭ酸化物と混合しやすく，混合して生成したＡｌ−Ｔｉ−ＲＥＭ系複合酸化物はノズル閉塞を引き起こしやすい。

以上のようなメカニズムに基づき，今回検討しているＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸鋼の連続鋳造においては，取鍋交換部近傍でのノズル閉塞の問題は特に重要な問題である。

このような問題に対して，取鍋に溶鋼を残すことによって取鍋からタンディッシュへのスラグ流入量を少なくする方法も考えられるが，溶鋼の歩留まりが悪化する上，残した溶鋼を再処理する必要が生じることから現実的でない。

そこで，発明者らは他の方法でこの問題を解決できないか検討を進めた。

発明者らは，スラグ中の酸素源であるＦｅＯやＭｎＯ，Ｔｉ酸化物と反応しうるＡｌ₂Ｏ₃の濃度と閉塞発生率の関係を調べ，その間に比較的良い相関があることを見出した。なお，分析用のスラグは二次精錬後の取鍋に鉄製のひしゃくを差し入れ，溶融しているスラグ分を汲み取って採取した。図３にスラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度（質量％）と取鍋交換部近傍での閉塞発生率の関係を示す。スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度が下がるとノズル閉塞の発生率が格段に低下することがわかる。これは，スラグ中のＦｅＯやＭｎＯ濃度が下がれば，取鍋内スラグが多少タンディッシュ内溶鋼中に巻き込まれたとしても，溶鋼中Ｔｉとの反応がそれほど進まずＴｉ系酸化物が生成しにくいためである。

図４にはスラグ中のＡｌ₂Ｏ₃濃度（質量％）と取鍋交換部近傍での閉塞発生率の関係を示す。スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃が下がるとノズル閉塞の発生率が低下する。これは，スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃濃度が下がれば，取鍋内スラグが多少タンディッシュ内溶鋼中に巻き込まれたとしても，Ａｌ₂Ｏ₃とＴｉ−ＲＥＭ酸化物との混合がそれほど進まずＡｌ−Ｔｉ−ＲＥＭ系酸化物が生成しにくいためである。

図３に示すように、スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度（質量％）に関しては，１４質量％以下にするとノズル閉塞発生率が急激に低下する。さらにＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度（質量％）は低ければ低いほどよく，できれば１２質量％以下が好ましい。

一方，図４に示すように、スラグ中Ａｌ₂Ｏ₃濃度（質量％）に関しては，４０質量％以下にするとノズル閉塞発生率が低下する。

スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度やＡｌ₂Ｏ₃濃度を低下する具体的な手順は以下のとおりである。

本発明が対象とするＡｌレスＴｉ−ＲＥＭ脱酸鋼の製造においては、転炉で脱炭精錬した後、溶鋼を取鍋に出鋼し、ＲＨ真空脱ガス装置などの真空精錬装置で脱炭精錬を行って極低炭化し、脱炭精錬完了後に必要に応じてＡｌ予備脱酸を行い、次いでＴｉ、ＲＥＭをこの順序で添加してＴｉ−ＲＥＭ脱酸を行う。

取鍋内のスラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ成分は、主に転炉精錬時に形成される転炉スラグに含まれ、転炉からの出鋼時に転炉スラグが取鍋に混入することによって形成される。一方、取鍋内のスラグ中のＡｌ₂Ｏ₃成分は、主に溶鋼のＡｌ予備脱酸による脱酸生成物として形成される。

まず、スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度を低減するための手段について説明する。

転炉で脱炭精錬した溶鋼を取鍋に出鋼した後，流出したスラグにＦｅＯ、ＭｎＯを還元するための改質剤を添加する。このとき，なるべく転炉から流出するスラグの量を少なくすることが望まれる。改質剤としては金属Ａｌ，金属Ｔｉもしくはその合金を含むものなどが想定されるが，スラグ中のＦｅＯやＭｎＯを十分に還元するものであれば何でも良い。改質剤は出鋼完了後の取鍋内に上から散布する。投入した改質剤としての金属Ａｌや金属Ｔｉがスラグに溶解し、スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯを還元する。還元されたＦｅ、Ｍｎは溶鋼中に移動し、改質剤酸化物はスラグ中に留まる。上から投入した改質剤がスラグ中を沈降し、スラグの全厚みについてＦｅＯ、ＭｎＯを還元する。スラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯの当量以上に金属Ａｌ、金属Ｔｉを添加した場合、余剰の金属Ａｌ、金属Ｔｉはスラグと溶鋼の界面に到達し、溶鋼中のフリー酸素と結合することに費やされる。また、金属Ａｌや金属Ｔｉを出鋼完了前の取鍋中に添加すると、投入した金属が溶鋼中のフリー酸素と結合することに費やされるので好ましくない。

改質剤はなるべく長時間にわたりスラグ中に留まってスラグと反応するほうが良い。従って，改質剤のかさ密度が低くなるような塊状の形状が好ましい。改質剤のかさ密度が１．５ｇ／ｃｍ³以下であると好ましい。

ただし，金属Ａｌもしくはその合金を含むものについては，多量に添加するとスラグ中のＡｌ₂Ｏ₃濃度が上昇するため注意する必要がある。また，改質剤については少なすぎるとその効果が小さく，入れすぎると改質剤が溶鋼と反応する場合があるため，適切な量を添加する必要がある。

金属Ａｌ，金属Ｔｉもしくはその合金を改質剤として投入する場合，取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり金属Ａｌ換算あるいは金属Ｔｉ換算で５０〜２００ｋｇを添加するとスラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度を適切に制御できる。これより少ないとスラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度が十分に下がらず，これより多いとスラグではなく溶鋼と反応する割合が格段に多くなる。

また，スラグ中のＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ₂Ｏ₃濃度を低くするため，出鋼時もしくはその後で，ＣａＯやＣａＯを含むフラックスを別途投入することもできる。フラックスを投入すると，スラグが希釈されるため，ＦｅＯ，ＭｎＯ，Ａｌ₂Ｏ₃濃度を低くできる。ただし，多量に添加してもその効果は飽和してしまい，コスト上昇や温度低下などの悪影響を及ぼすため，必要最低限にとどめるべきである。具体的には，取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たりＣａＯ換算で２００〜５００ｋｇ添加するのが好ましい。

本発明の連続鋳造方法は以下の手順で実施する。まず，転炉で脱炭精錬を行い，炭素を０．０２〜０．０５質量％まで低下させる。脱炭処理を行った溶鋼を取鍋に出鋼し，上述したスラグ改質剤とＣａＯを添加する。さらに，真空処理容器などで真空脱炭処理を行い，極低炭素鋼を溶製する。このあと，ＡｌやＳｉ等の脱酸元素を用いて予備脱酸を行ってもよい。その後，Ｔｉ含有合金を添加してＴｉ脱酸を行う。Ｔｉ脱酸を行った後，所定時間撹拌を行って生成したＴｉ酸化物を極力浮上分離させる。その後，ＲＥＭ含有合金を添加し，非金属介在物組成をＴｉ−ＲＥＭ酸化物に制御する。

このように溶製した本発明の極低炭素鋼では，取鍋スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度１４質量％以下，Ａｌ₂Ｏ₃濃度４０質量％以下にする。この溶鋼を連続鋳造機にて鋳造する。これにより，取鍋交換部近傍でもノズル閉塞がなく，安定した鋳造を行うことが可能となる。

本発明において、定常部および取鍋交換部近傍の鋳片中介在物組成を以下に示す範囲に制御すると好ましい。ここにおいて、取鍋交換部とは、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入完了して取鍋下部の溶鋼注入口を閉鎖し、次に注入を行う取鍋と交換し、次の取鍋下部の溶鋼注入口を開くまでの時期をいう。また、当該取鍋交換時期に鋳型内に注入された鋳片部位をいう。さらに取鍋交換部近傍とは、鋳片部位であって、取鍋交換部を含み、取鍋交換部より下流側にタンディッシュの容量分鋳造するまでの部位をいう。介在物組成分析用のサンプルは鋳造後に鋳片から採取し、電解抽出により鋼を溶解し介在物を分離する。分離した介在物を切断研磨し、ＳＥＭ−ＥＤＸ法により組成分析を行う。
１０≦Ｔｉ酸化物（％）≦８０
１０≦Ａｌ₂Ｏ₃（％）≦３０
１０≦ＲＥＭ酸化物（％）≦２５

介在物組成のうち、特に重要なのはＲＥＭ酸化物濃度下限とＡｌ₂Ｏ₃濃度上限である。介在物中のＲＥＭ酸化物濃度が低すぎると、介在物の凝集合体，浮上分離しにくく，溶鋼中に残りやすく、また固相Ｔｉ酸化物が生成しやすく、ノズル閉塞を起こす原因となる。ＲＥＭ酸化物濃度が１０質量％以上であれば、このような問題を起こすことなく良好な鋳造を行うことができる。また、介在物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度が高すぎるとノズル閉塞を起こしやすくなる。Ａｌ₂Ｏ₃濃度が３０質量％以下であれば、このような問題を起こすことなく良好な鋳造を行うことができる。逆にＡｌ₂Ｏ₃濃度が１０％未満あるいはＲＥＭ酸化物量が２５％を超えると、ノズル閉塞は防止できるが塊状の巨大介在物が生成し、加工厳格材においてはプレス割れを発生する場合があるので、Ａｌ₂Ｏ₃濃度下限を１０％、ＲＥＭ酸化物濃度上限を２５％とする。

また、介在物中のＴｉ酸化物濃度が高すぎると固相Ｔｉ酸化物が生成しノズル閉塞が発生するが、Ｔｉ酸化物濃度が８０％以下であればその問題が発生することがない。介在物中Ｔｉ酸化物濃度が低すぎると、相対的にＡｌ₂Ｏ₃濃度、ＲＥＭ酸化物濃度が上昇し、固相酸化物になるため、ノズル閉塞が発生するが、Ｔｉ酸化物濃度が１０％以上であればこの問題が発生することがない。

本発明の極低炭素鋼では，取鍋スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度を１４質量％以下，Ａｌ₂Ｏ₃濃度４０を質量％以下にすることにより、取鍋交換部の介在物組成を上記好適な範囲に制御することができる。

本発明の溶鋼の成分組成（質量％）は以下のように限定される。

Ｃ：高加工性の薄鋼板に適用するため０．００５％以下とする。

Ｓｉ：Ｓｉは鋼を強化する作用があり，必要な強度に応じて０．００１％以上を含有させるが，１％を超えると深絞り性が低下するので１％以下とする。

Ｍｎ：Ｍｎは鋼を強化する作用があり，必要な強度に応じて０．０１％以上を含有させるが，３％を超えると深絞り性が低下するので３％以下とする。

Ｐ：Ｐは鋼を強化する作用があり，必要な強度に応じて０．００１％以上を含有させるが，０．１５％を超えると深絞り性が低下するので０．１５％以下とする。

Ｓ：濃度が低いほど好ましく、０．０５％を超えると，圧延時の疵の原因となるため０．０５％以下とする。

Ａｌ：濃度が低いほど好ましく、０．０１５％を超えると，非金属介在物中のＡｌ₂Ｏ₃が増加してノズル閉塞および表面性状悪化の原因となるので，０．０１５％以下とする。

Ｔｉ：０．００５％未満ではＴｉ濃度が低すぎるため，介在物中のＴｉ酸化物の割合が小さくなり好ましくない。Ｔｉ濃度が０．３％を超えるとＴｉ酸化物の生成量が多すぎ，かつ薄鋼板が硬化して加工性が悪化する。このため０．００５％以上，０．３％以下とする。

ＲＥＭ：０．００１％未満ではＲＥＭ濃度が低すぎるため，介在物中のＲＥＭ酸化物の割合が小さくなり所定の性能が得られない。ＲＥＭ濃度が０．００４％を超えるとＲＥＭ酸化物の生成量が多すぎ，非金属介在物中のＲＥＭ酸化物濃度が多くなり，ノズル閉塞の原因となる。このため０．００１％以上，０．００４％以下とする。

Ｃａ：濃度が低いほど好ましく、０．０００４％を超えると，非金属介在物中のＣａＯが増加し，プレス割れが発生するので，０．０００４％以下とする。

Ｎ：Ｎは加工性を低下させるので濃度が低いほど好ましく、０．００４％以下とする。

Ｂ：深絞り成形などを行った場合の２次加工脆化防止，および，鋼板の外観特性を向上させる目的から０．０００２％以上添加する。ただし，０．０５質量％を超えて添加した場合，鋼の変形抵抗を顕著に増加するという不具合を生じるおそれがあるため０．０５質量％以下とする。

また，必要に応じ，０．１質量％以下の範囲でＮｂを，１質量％以下の範囲でＭｏを添加してもよい。

Ｎｂは鋼板の結晶粒微細化に有効な元素であり，薄鋼板の深絞り性の向上に効果を発揮する。０．０００５質量％以上含有させると効果が現れる。ただし，０．１質量％を超えて添加した場合，鋼の変形抵抗を顕著に増加するという不具合を生じるおそれがあるため０．１質量％以下とする。

Ｍｏを添加することにより鋼の引張強度の増加を図ることができる。０．０００５質量％以上含有させると効果が現れる。ただし，１質量％を超えて添加してもその効果は飽和すること，かつＭｏは高価な元素であり，コストを抑制する観点から１質量％以下とする。

また，必要に応じ，１質量％以下の範囲でＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒを添加しても良い。これらの元素を添加すると，鋼板の耐食性を向上させることができる。それぞれの元素を０．００５質量％以上含有させると効果が現れる。ただし，１質量％を超えて添加してもその効果は飽和すること，かつ場合によっては製造した鋳片の表面疵の原因となることから１質量％以下とする。

本発明を実施することで，連続鋳造の取鍋交換部近傍でも安定してノズル閉塞を防止できる。従って，タンディッシュや浸漬ノズル内に，酸化物等の付着防止のためのＡｒやＮ₂等のガスを吹き込む必要がなくなる。その結果，連続鋳造時のパウダー巻き込みによる鋳片のパウダー性欠陥や，吹き込んだガスによる気泡性の欠陥が鋳片に発生するのを防止できるという効果も得られる。

転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭し、取鍋に出鋼した。出鋼時の取鍋流出スラグ量は０．５〜１．２ｔｏｎであった。溶鋼を出鋼中にＣａＯを添加し，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを上から散布した。金属Ａｌの嵩比重は０．９ｇ／ｃｍ³であった。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し，この溶鋼中に金属Ａｌを添加してＡｌ予備脱酸を行い、溶鋼中の溶存酸素濃度を１２０ｐｐｍまで低下させた。そしてこの溶鋼に，Ｔｉ源として金属Ｔｉを所要量添加してＴｉ脱酸した。５分間還流した後，ＲＥＭ源としてミッシュメタル合金（Ｃｅ４８％，Ｌａ３７％，Ｎｄ１０％含有）を所要量添加して介在物改質を行った。

この処理を各実施例について５回（５鍋）行い，合計１５００ｔｏｎの溶鋼を２ストランドスラブ連続鋳造装置にて連続して連続鋳造し，厚さ２４０ｍｍの鋳片を製造した。全５回の処理のうち，１〜３回については、溶鋼を出鋼中にＣａＯを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり５００ｋｇ添加し，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり１００ｋｇ上から散布した。４，５回目の処理のみ条件を表１に示すように変更した。このときの４、５チャージ目の取鍋スラグ中の成分分析を行った。また，連続鋳造中のスライディングゲートの開度変化および連続鋳造終了後にタンディッシュノズルおよび浸漬ノズル観察により，４、５チャージ目の閉塞状況を評価した。

連続鋳造のタンディッシュ４チャージ目および５チャージ目における出鋼時のＣａＯ添加量，金属Ａｌ添加量と，４チャージ目および５チャージ目の取鍋スラグ成分，ノズル閉塞状況，閉塞した際の付着物を表１に示す。また，溶鋼成分および介在物平均組成を表２に示す。表２において、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎ成分については積極的に添加しておらず、いずれも不可避不純物レベルを表している。表１，２において，Ｎｏ．１〜１１が本発明例であり，Ｎｏ．１２〜１４が比較例である。以下の本発明例，比較例の説明において示すＮｏ．は表１のＮｏ．に対応している。また，図５には介在物の平均組成をＴｉ酸化物−ＲＥＭ酸化物−Ａｌ₂Ｏ₃の三元状態図上に表示した。

（本発明例１）（Ｎｏ．１）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、溶鋼を出鋼中にＣａＯを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり５００ｋｇ添加し，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり１５０ｋｇ上から散布した。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は９〜１０質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は２０〜２５質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は終始安定しており，鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにも付着物はみられなかった。

図１に□として、本発明例１における４、５チャージ目の取鍋交換部からの距離と，溶鋼中に侵入する酸素量の関係を示す。本発明においては，取鍋交換部近傍での酸素侵入量が抑制できることが確認された。

図２に□として、本発明例１における４、５チャージ目の取鍋交換部からの距離と，溶鋼中酸化物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度の関係を示す。本発明においては，取鍋交換部近傍でのＡｌ₂Ｏ₃濃度を低くできることが確認された。

（本発明例２）（Ｎｏ．２〜９）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、溶鋼を出鋼中にＣａＯを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり２００〜５００ｋｇ添加し，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌもしくは金属Ｔｉを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり５０〜２００ｋｇ上から散布した。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は８〜１４質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は５〜４０質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は終始安定しており，鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにも付着物はみられなかった。

（本発明例３）（Ｎｏ．１０〜１３）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、ＣａＯは添加せず，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり５０〜２００ｋｇ上から散布した。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は１０〜１４質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は２０〜４０質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は終始安定しており，鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにも付着物はみられなかった。

（比較例１）（Ｎｏ．１４、１５）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、ＣａＯは添加せず，スラグの改質も実施しなかった。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は２０〜２２質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は２０〜４０質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は，４チャージ目の終わりで急激に大きくなり，ノズル閉塞の影響が見られたため鋳造を中止した。鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにはＴｉ系酸化物やＴｉ−Ａｌ系酸化物が大量に付着していた。

（比較例２）（Ｎｏ．１６）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、ＣａＯは添加せず，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり３００ｋｇ上から散布した。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は８〜１０質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は５０〜５５質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は，４チャージ目の終わりで急激に大きくなり，ノズル閉塞の影響が見られた。さらに５チャージ目でもノズル開度変動が大きくなった。鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにはＡｌ−Ｔｉ系酸化物が付着していた。

（比較例３）（Ｎｏ．１７）
５チャージ（５鍋）にわたり、転炉で溶鉄３００ｔｏｎの脱炭処理を行い，炭素濃度０．０３質量％まで脱炭した。４、５チャージ目については、溶鋼を出鋼中にＣａＯを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり５００ｋｇ添加し，出鋼後のスラグに改質剤として塊状の金属Ａｌを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり３００ｋｇ上から散布した。この溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理，脱酸処理した。

４、５チャージ目の取鍋中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度は８〜１０質量％であり，Ａｌ₂Ｏ₃濃度は４５〜４７質量％であった。鋳造中のスライディングゲート開度は，４チャージ目の終わりで急激に大きくなり，ノズル閉塞の影響が見られた。さらに５チャージ目でもノズル開度変動が大きくなった。鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルにはＡｌ−Ｔｉ系酸化物が付着していた。

取鍋交換部からの距離と，溶鋼中に侵入する酸素量の関係を示した図。 取鍋交換部からの距離と，酸化物中のＡｌ₂Ｏ₃濃度の関係を示した図。 スラグ中のＦｅＯ＋ＭｎＯ濃度（質量％）と取鍋交換部近傍での閉塞発生率の関係を示した図。 スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃濃度（質量％）と取鍋交換部近傍での閉塞発生率の関係を示した図。 介在物の平均組成をＴｉ酸化物−ＲＥＭ酸化物−Ａｌ₂Ｏ₃の三元状態図上に表示した図。

Claims (6)

1. 質量％で，Ｃ：０．００５％以下，Ｓｉ：１％以下，Ｍｎ：３％以下，Ｐ：０．１５％以下，Ｓ：０．０５％以下，Ａｌ：０．０１５％以下，Ｔｉ：０．００５％以上０．３％以下，ＲＥＭ：０．００１％以上０．００４％以下，Ｃａ：０．０００４％以下，Ｎ：０．００４％以下，Ｂ：０．０００２％以上０．０５％以下である極低炭素鋼を溶製し，連続鋳造するに当たり，取鍋中のスラグ成分を以下の値にして鋳造することを特徴とする極低炭素鋼の連続鋳造方法。
   ＦｅＯ＋ＭｎＯ≦１４質量％
   Ａｌ₂Ｏ₃≦４０質量％
2. 付加成分としてさらに，質量％で，Ｎｂ：０．１％以下，Ｍｏ：１％以下の範囲でいずれか１種類以上を含有する溶鋼を溶製し，連続鋳造することを特徴とする請求項１記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
3. 付加成分としてさらに，１質量％以下の範囲でＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒのいずれか１種類以上を含有する溶鋼を溶製し，連続鋳造することを特徴とする請求項１又は２記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
4. 出鋼後のスラグに金属Ａｌ，金属Ｔｉもしくはその合金を改質剤として取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たり金属Ａｌもしくは金属Ｔｉ換算で５０〜２００ｋｇを添加し，取鍋スラグの組成を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
5. 出鋼中もしくは出鋼後のスラグにＣａＯやＣａＯを含むフラックスを取鍋流出スラグ１ｔｏｎ当たりＣａＯ換算で２００〜５００ｋｇ添加し，取鍋スラグの組成を制御することを特徴とする請求項４記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
6. 定常部および取鍋交換部近傍の鋳片中介在物組成を以下の範囲に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の極低炭素鋼の連続鋳造方法。
   １０≦Ｔｉ酸化物（％）≦８０
   １０≦Ａｌ₂Ｏ₃（％）≦３０
   １０≦ＲＥＭ酸化物（％）≦２５

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