JP4483713B2 - 極低硫高清浄鋼の溶製方法 - Google Patents

Description

本発明は、極低硫高清浄鋼の溶製方法に関する。

［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下である極低硫鋼は、高炉から出銑される［Ｓ］が３００ｐｐｍ程度である溶銑を、インジェクション脱硫法又は機械式攪拌を用いたＫＲ脱硫法により２０ｐｐｍ程度まで溶銑脱硫し、この溶銑をそのまま転炉で脱炭吹錬し、転炉内溶鋼を取鍋に出鋼し、さらに溶鋼脱硫を行うことによって、溶製される。なお、溶銑脱燐は、通常、溶銑脱硫の前又は後に行われる。

従来より行われてきたこの溶鋼脱硫処理に際して脱硫剤として用いられるＣａＯ系フラックスは、高融点であるために、この溶鋼脱硫処理時の溶鋼温度では溶融し難い。そのため、例えば特許文献１にも開示されるように、ＣａＦ_２等の融点降下剤を配合して用いられてきた。

また、溶鋼脱硫処理では処理中の温度降下量も大きい。この温度降下量を補償するための方策の一つとして、転炉の出鋼温度を高める対策も行われてきた。
特開平１０−２１２５１４号公報

このように、これまでの溶鋼脱硫処理で融点降下剤として用いられてきたＣａＦ_２は、近年、資源枯渇化により入手が困難になりつつあるとともに、環境への配慮により使用自体が抑制される傾向にある。このため、ＣａＦ_２を使用しないか、あるいはＣａＦ_２の使用量を大幅に削減できる溶鋼脱硫方法の開発が、緊急かつ重要な技術課題である。

また、転炉の出鋼温度を上昇すると、転炉の耐火物の寿命が低下して溶製コストが嵩む。このため、転炉の出鋼温度を高める必要がない溶鋼脱硫方法の開発も望まれる。
本発明の目的は、ＣａＦ_２を使用しなくとも、転炉の出鋼温度を高めることなく簡便な手段により極低硫高清浄鋼を溶製することができる方法を提供することである。

本発明は、溶鋼の脱硫処理に用いるＣａＯ系フラックスのうちの一部又は全部を、大気圧下で転炉から取鍋への出鋼時に取鍋内に添加するか、又は転炉から出鋼された取鍋内溶鋼の上部に大気圧下で上置きする工程１、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを、好ましくは取鍋内溶鋼１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で吹き込むことにより該溶鋼、転炉からの出鋼時に不可避的に取鍋へ流出するスラグ及び前記ＣａＯ系フラックスを攪拌するとともに、該溶鋼に酸化性ガスを、好ましくは純酸素換算で取鍋内溶鋼１トン当り７５ＮＬ／ｍｉｎ以上２４０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で、かつ３分間以上１８分間以下の時間で、上吹きランスを介して該溶鋼に吹き付けることによって供給し、該酸化性ガスと該溶鋼との反応によりＡｌ _２ Ｏ _３ ，ＦｅＯ，ＭｎＯ，ＳｉＯ _２ を生成させることによって、それらの生成酸化物によるスラグの酸素ポテンシャルの上昇を許容してそれらの生成酸化物を、該溶鋼、スラグ及びＣａＯ系フラックスと混合することにより、ＣａＯ系フラックスの滓化を促進する工程２、及び酸化性ガスの供給を停止するとともに、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを、好ましくは取鍋内溶鋼１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で吹き込むことにより、取鍋内溶鋼と滓化したＣａＯを含むスラグとを攪拌することによって、生成酸化物により上昇した滓化したＣａＯを含むスラグの酸素ポテンシャルを低下させて、該溶鋼の脱硫及び介在物除去を行う工程３を順番に行う際に、工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０と、工程３における酸化性ガスの供給停止後の攪拌時間ｔとの比（ｔ／ｔ_０）を０．６以上とすることを特徴とする極低硫高清浄鋼の溶製方法である。

この本発明において「極低硫高清浄鋼」とは、例えば、［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下であるとともにＴ．［Ｏ］が４０ｐｐｍ以下である鋼をいう。
この本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、さらに、工程３の後に、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて溶鋼中介在物を除去する工程４を行うことが望ましい。

これらの本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、酸化性ガスが、酸素ガス又は、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスであることが望ましい。

これらの本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、工程１〜工程３を、取鍋内溶鋼に真空脱ガス装置の浸漬管を浸漬せずに、行うことが望ましい。
これらの本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、取鍋に転炉吹錬した溶鋼を出鋼する際に、この取鍋への転炉スラグの流出を抑制することが望ましい。

これらの本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、少なくとも工程２及び工程３では、取鍋の上部にカバーを設け、このカバーを集塵装置に接続することが望ましい。
さらに、これらの本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法では、取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加しないことが望ましい。

本発明により、［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下であるとともにＴ．［Ｏ］が４０ｐｐｍ以下である極低硫高清浄鋼を、取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加しなくとも、転炉の出鋼温度を高めることなく簡便な手段により溶製することができる。

以下、本発明に係る極低硫高清浄鋼の溶製方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、以下に説明する工程１〜工程４を順番に行う。そこで、これらの工程１〜工程４について順次説明する。
（工程１）
工程１では、大気圧下の溶鋼にＣａＯ系フラックスを添加する。

本実施の形態では、工程１において、転炉吹錬されて出鋼された取鍋内溶鋼の上部に溶鋼脱硫処理に用いるＣａＯ系フラックスのうちの一部又は全部を添加する。上述したように、ＣａＯ系フラックス系は融点が高いため、後続する工程２における酸化性ガスの供給により生成する高温領域によって、既に添加されたＣａＯ系フラックスの滓化を促進するためである。酸化性ガスの供給を停止した後にＣａＯ系フラックスを添加しても、酸化性ガスの供給を停止した後には高温領域は存在しないため、高温領域によってＣａＯ系フラックスの滓化を促進することができなくなる。

ＣａＯ系フラックスとしては、生石灰の他に、生石灰を主体としてＡｌ_２Ｏ_３やＭｇＯ等を配合したものを用いることができる。
本実施の形態の取鍋内溶鋼の組成は、Ｃ：０.０３％以上０.２％以下（本明細書では特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味する）、Ｓｉ：０.００１％以上１.０％以下、Ｍｎ：０.０５％以上２.５％以下、Ｐ：０.００５％以上０.０５％以下、Ｓ：１５ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０.００５％以上２.０％以下、Ｔ．［Ｏ］：５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であるとともに、その温度は１６００℃以上１７００℃以下程度である。

ＣａＯ系フラックスの添加方法としては、溶鋼中にランスを介して粉体インジェクションする方法、溶鋼表面に粉体を吹きつける方法、取鍋内溶鋼上に上置きする方法、さらには出鋼時にＣａＯ系フラックスを取鍋内に添加する方法等がある。

なお、転炉吹錬した溶鋼を取鍋へ出鋼する際には、転炉スラグの取鍋への流出を抑制することが望ましい。転炉スラグに多量に含有されるＦｅＯ、ＭｎＯは、後述するように、スラグの酸素ポテンシャルを増大させて脱硫効率を低下させるが、これらは出鋼時に不可避的に取鍋へ流出する。このため、取鍋への転炉スラグの流出を抑制するには、転炉スラグ量自体を減らすこと、転炉出鋼時に出鋼孔直上に羽根形状のダーツを投入して出鋼孔上部における渦の形成を抑制すること、さらには、転炉からのスラグの流出を電気的、光学的又は機械的に検出してスラグの流出のタイミングに合わせて出鋼流を止めること等を行うことが望ましい。

工程１のみならず後述する工程２および３も、いずれも大気圧下で行う。減圧下で工程１〜３の処理を行うには、設備コスト及びランニングコストがいずれも嵩むからである。
（工程２）
工程２では、工程１を経てＣａＯ系フラックスを添加された大気圧下の取鍋内溶鋼に、浸漬したランスから攪拌ガスを吹き込むことにより溶鋼及びＣａＯ系フラックスを攪拌するとともに、溶鋼に酸化性ガスを供給し、酸化性ガスと溶鋼との反応により生成する酸化
物をＣａＯ系フラックスと混合する。

工程２で溶鋼に酸化性ガスを供給するのは、溶鋼成分との反応により生じる酸化発熱反応を利用して溶鋼の加熱又は温度低下抑制を図るためである。したがって、この酸化性ガスは溶鋼中元素と反応して発熱するガスであり、例えば、純酸素、二酸化炭素、さらにはこれらとアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス等を用いることができる。なお、混合ガスは、ガス吹き付けノズルの上流側で予め混合されたものでもよいし、または二重管構造のノズルの出側で混合されたものでもよい。二重管構造のノズルを用いる場合、内管に酸化性ガスを流すとともに外管に不活性ガスを流すことにより、酸化性ガスによってＣａＯ系フラックスを加熱することができるだけではなく、ノズル自体を保護することもできる。

酸化性ガスの供給方法としては、溶鋼内部に酸化性ガスをインジェクションする方法や、溶鋼上方に配置するランス又はノズルから酸化性ガスを吹き付ける方法等を用いることができる。

前者の方法では、酸化性ガスと溶鋼との反応により生成する熱はまず溶鋼に伝達され、その後にＣａＯ系フラックスに間接的に伝達されることとなる。これに対し、後者の方法では、酸化性ガスと溶鋼とが反応する火点には溶鋼上に存在するＣａＯ系フラックスが容易に通過可能であるため、この火点に存在する高温領域を利用してＣａＯ系フラックスを直接的に加熱してその滓化を促進することができる。したがって、酸化性ガスは、溶鋼上方に配置するランス又はノズルから溶鋼に吹き付けることにより供給することが、望ましい。

このように、工程２では、大気圧下の取鍋内溶鋼にＣａＯ系フラックスを添加して溶鋼脱硫を行う際に、望ましくはこの取鍋内溶鋼の上方に配置するランス又はノズルから酸化性ガスを取鍋内溶鋼に吹き付けて、酸化性ガス及び取鍋内溶鋼が反応する火点に形成される高温領域を利用してＣａＯ系フラックスを直接的に加熱することにより、ＣａＯ系フラックスの滓化を促進する。

溶鋼上方に配置するランス又はノズルから溶鋼に吹き付けることにより酸化性ガスを供給する場合、酸化性ガスの吹き付け強さをある程度確保しなければ、熱をスラグに有効に伝えることができない。この吹き付け強さを確保するためには、ランスの高さをある程度低くして溶鋼に接近させる必要があり、これにより、溶鋼からの輻射熱によるランス寿命が低下することに起因したランス交換作業の増加のために、高生産性を維持することが難しくなる。このため、ランス又はノズルから溶鋼に吹き付けることにより酸化性ガスを供給する場合には、ランス又はノズルを水冷構造とすることが望ましい。

工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０は、３分以上１８分以下程度とすることが望ましい。３分未満であると所望の程度に溶鋼を加熱することができなくなるおそれがあり、１８分を超えるとＦｅＯ、ＭｎＯの生成量が過剰となってスラグの酸素ポテンシャルを増大させ、極低硫鋼の溶製が困難になるおそれがあるからである。

工程２における酸化性ガスの供給速度は、純酸素換算で、溶鋼１トン当り７５ＮＬ／ｍｉｎ以上２４０ＮＬ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。７５ＮＬ／ｍｉｎ未満では、送酸速度が低過ぎてＣａＯ系フラックスの加熱が十分でなく脱硫能が低下し、かつ、昇温時間が長時間となり生産性が低下するおそれがある。同様の観点から１００ＮＬ／ｍｉｎ以上であることがさらに望ましい。一方、２４０ＮＬ／ｍｉｎを超えると、ＣａＯ系フラックスの加熱は十分に行うことができるものの、スラグの酸素ポテンシャルが高くなりすぎ工程３での脱硫に悪影響を与えるおそれがあるとともに、ランスや取鍋耐火物の寿命が低下するおそれもある。

湯面からのランス又はノズルの高さは、０.１ｍ以上５ｍ以下程度とすることが望ましい。０.１ｍ未満であると溶鋼のスピッティングが激しくなるとともにランス又はノズルの寿命の低下をもたらし、一方、５ｍ超であると酸化性ガスジェットが溶鋼面に到達せず酸素効率が著しく低下するおそれがあるからである。

工程２では、このようにして行われる酸化性ガスの供給により、火点に存在する高温領域を利用してＣａＯ系フラックスの滓化を促進する。さらに、工程２では、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを吹き込むことにより、溶鋼及びＣａＯ系フラックスを攪拌するとともに、酸化性ガスと溶鋼との反応により生成する酸化物をＣａＯ系フラックスと混合する。

酸化性ガスと溶鋼との反応によって生成する酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、ＭｎＯさらにはＳｉＯ_２等であり、これらはいずれもＣａＯの融点を低下させる酸化物である。これらの酸化物はＣａＯと混合されることにより融点降下作用を奏することから、ＣａＯ系フラックスの滓化をさらに促進する。ただし、これらの酸化物のうちでＦｅＯ、ＭｎＯはスラグの酸素ポテンシャルを増大させる効果があり、熱力学的には溶鋼脱硫に不利に作用する。

この攪拌を、溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを導入することにより行う理由は、取鍋の底部に設置したポーラスプラグから攪拌ガスを導入するのでは、十分な流量を確保できないために、溶鋼脱硫を阻害するＦｅＯ、ＭｎＯの生成量が増加し、その結果として、極低硫鋼の溶製が困難になるからである。

工程２における攪拌ガスの吹込み流量は、溶鋼量１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。３．５ＮＬ／ｍｉｎ未満では攪拌力が不足し、工程２の後のスラグの酸素ポテンシャルが増大し、工程３でのスラグの酸素ポテンシャルの低減が不十分になるおそれがあるためである。また、２０ＮＬ／ｍｉｎを超えると、スプラッシュの発生が極端におおきくなり生産性の低下をきたすおそれがあるためである。
（工程３）
工程３では、上吹きランスからの酸化性ガスの供給を停止するとともに、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスからの攪拌ガスの吹き込みによる攪拌を継続することにより脱硫及び介在物除去を行うが、酸化性ガス供給停止後における攪拌ガス吹き込みによる攪拌時間ｔが工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０となす比（ｔ／ｔ_０）を、０．６以上として、酸化性ガス供給停止後にも攪拌を継続することにより、極低硫高清浄鋼を溶製することができる。この理由を説明する。

工程２において、酸化性ガス供給時にスラグの酸素ポテンシャルを増大させないためには、酸化性ガスの供給速度を極端に低下するか、あるいは大気圧下にある溶鋼に極端に多量の攪拌ガスを吹き込みながら酸化性ガスを供給することが考えられる。

しかし、酸化性ガスの供給速度を極端に低下すると、溶鋼の昇温速度の低下につながり、生産性が低下する。また、大気圧下にある溶鋼に極端に多量の攪拌ガスを吹き込むと溶鉄飛散が多くなり、鉄ロスによるコストアップや、装置に付着した飛散地金の除去に起因する生産性の低下等を生じる。

本実施の形態では、これらの問題を生じることなく、酸化性ガス供給によるスラグの酸素ポテンシャル増大を防ぐために、取鍋内溶鋼とスラグとの攪拌を、酸化性ガス供給期（工程２）とその後の酸化性ガス非供給期（工程３）とに分離して行う、換言すれば、上吹きランスからの酸化性ガスの供給を停止した後においても取鍋内溶鋼に浸漬したランスからの攪拌ガスの吹き込みを継続する。

上述したように、工程２では、酸化性ガスと溶鋼との反応により生成する酸化物によるスラグの酸素ポテンシャルの上昇を許容することにより、ＣａＦ_２を添加しなくともＣａＯ系フラックスの滓化の促進を図ることができるものの、スラグの酸素ポテンシャルの上昇を許容するためにこの工程２における脱硫効率がある程度低下する。

本実施の形態では、工程２に引き続く工程３において、酸化性ガスの供給を停止した後においても酸素ポテンシャルが上昇したスラグを溶鋼と攪拌するため、スラグの酸素ポテンシャルを低下させて脱硫効率を高めることができ、これにより、例えば１０ｐｐｍ以下といった極低硫域まで溶鋼脱硫を行うことが可能となる。

工程３では、この脱硫とともに、工程２において酸化性ガスの供給によって生成した酸化物系介在物の分離も、同時に行う。
そして、工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０、工程３における攪拌時間ｔの比（ｔ／ｔ_０）が０．６以上となるように、攪拌時間ｔを決定する。比（ｔ／ｔ_０）が０．６未満であると、工程２における酸化性ガスの供給により上昇したスラグの酸素ポテンシャルを工程３において十分に低下できず、脱硫率及び介在物濃度の指標であるＴ．［Ｏ］を十分に抑制することができないからである。

溶鋼１トン当たりの酸化性ガスの供給速度（純酸素換算）Ｘ（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔｏｎ）を０．１５以上０．３以下の範囲で変更し、比（ｔ／ｔ_０）が、脱硫率及び工程３後のＴ．［Ｏ］に及ぼす影響を調査した。比（ｔ／ｔ_０）と脱硫率（％）との関係についての結果を図１にグラフで示すとともに、比（ｔ／ｔ_０）と工程３後のＴ．［Ｏ］（ｐｐｍ）との関係についての結果を図２にグラフで示す。

一般的に、溶銑脱硫によって［Ｓ］＝２０ｐｐｍまで低減した溶銑を転炉で脱炭吹錬した後に溶鋼脱硫するに際し、［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下である極低硫鋼を溶製するには，脱硫率をおおよそ５０％以上確保する必要があるとされる。図１に示すグラフから、脱硫率をおおよそ５０％以上確保するためには、比（ｔ／ｔ_０）が０．６以上である。

また、図２からＴ．［Ｏ］が４０ｐｐｍ以下である高清浄鋼を溶製するためには、やはり、比（ｔ／ｔ_０）は０．６以上である。なお、脱硫率及び清浄化をさらに高めるためには、比（ｔ／ｔ_０）は０．８以上であることがより望ましい。

工程３により行うガス攪拌を、溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを導入することにより行う理由は、取鍋の底部に設置したポーラスプラグから攪拌ガスを導入するのでは、十分な流量を確保できず、工程３におけるＦｅＯ、ＭｎＯの還元力が不十分となって極低硫鋼の溶製が困難になるからである。

工程３における攪拌ガスの吹込み流量は、溶鋼量１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。３．５ＮＬ／ｍｉｎ未満では攪拌力が不足し、工程３でのスラグ酸素ポテンシャルの低減が不十分になるおそれがあるためである。また、２０ＮＬ／ｍｉｎを超えると、スプラッシュの発生が極端におおきくなり生産性の低下をきたすおそれがあるためである。

工程３における、酸化性ガス供給停止後における攪拌ガス吹き込みによる攪拌時間ｔは、長ければ長いほど溶鋼脱硫は進行し、介在物濃度は低下する。工程３の時間が短過ぎると、スラグの酸素ポテンシャルが十分に低下せずに極低硫域までの脱硫が困難となり、さらに、工程２で生成した介在物の除去が困難となる。攪拌時間ｔは、酸化性ガス供給時間にもよるが、例えば１.８分以上２０分以下程度が望ましい。

このようにして、工程３を終了することにより、［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下であるとともにＴ．［Ｏ］が４０ｐｐｍ以下である極低硫高清浄鋼、例えば、Ｃ：０.０３％以上０.２％以下、Ｓｉ：０.００１％以上０.０５％以下、Ｍｎ：０.０５％以上２.５％以下、Ｐ：０.００５％以上０.０５％以下、Ｓ：１０ｐｐｍ以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０.００５％以上２.０％以下、Ｔ．［Ｏ］：４０ｐｐｍ以下の鋼組成を有する極低硫高清浄鋼が製造される。工程終了時の温度は１５８０℃以上１６３０℃以下程度である。

なお、取鍋内溶鋼に真空脱ガス装置の浸漬管を浸漬すると、浸漬管の内外でスラグが分断され、酸化性ガスが供給される領域に存在するスラグの滓化は促進されるものの、それ以外の領域に存在するスラグの滓化が遅れてしまうとともに、浸漬管の外側に存在するスラグの攪拌が不十分となり、脱硫に有効に作用するスラグ量が減少する。したがって、工程１〜工程３は、取鍋内溶鋼に真空脱ガス装置の浸漬管を浸漬せずに、行うことが望ましい。

また、少なくとも工程２及び工程３では、取鍋の上部にカバーを設け、このカバーを集塵装置に接続すること（以下、集塵装置を接続されたカバーを「集塵カバー」という）が望ましい。取鍋の上部が開放であると大気が容易に溶鋼と接触し、大気中の酸素と溶鋼中Ａｌとが反応して生成するＡｌ_２Ｏ_３が溶鋼を汚染し、溶鋼品質を低下させるからである。また、大気中の窒素と溶鋼との接触により溶鋼中の窒素濃度が上昇し、鋼特性の悪化を招くので、この観点からも取鍋の上部に集塵カバーを設けることが望ましい。この集塵カバーと取鍋との間隙は可能な限り小さくし、大気が集塵カバー内に進入することを抑制することが望ましい。また、集塵カバー内にＡｒ等の不活性ガスを導入することにより大気が集塵カバー内に進入することを抑制することも同様の理由で望ましい。

特に耐水素誘起性割れを防止することが要求される場合、あるいは、連続鋳造機でのノズル閉塞を防止することが要求される場合には、工程３を終了した後に、Ｃａ含有物質（例えばＣａＳｉ、ＣａＡｌ、ＦｅＣａ、ＦｅＮｉＣａ等）を添加して介在物を球状化することが望ましい。この場合のＣａＳｉ原単位としては０．２ｋｇ／ｔｏｎ以上１．２ｋｇ／ｔｏｎ以下が好ましい。

以上説明した工程１〜３を経ることにより、ＣａＯ系フラックスによる極低硫域までの脱硫と鋼の清浄化とを達成でき、これにより、［Ｓ］が１０ｐｐｍ以下であるとともにＴ．［Ｏ］が４０ｐｐｍ以下である極低硫高清浄鋼を、取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加することなく、安価に溶製することができる。

本実施の形態によれば、取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加しなくともＣａＯ系フラックスによる極低硫域までの脱硫と鋼の清浄化とを達成できるため、取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加しないことが望ましい。上述したように、ＣａＦ_２は、近年、資源枯渇化により入手が困難で高価であるとともに、環境への配慮により使用自体が抑制される傾向にあるからである。
（工程４）
工程４は、工程３により得られる極低硫高清浄鋼よりもさらに高清浄化された極低硫高清浄鋼を製造する場合に、工程３に引き続いて付加的に行われるものである。

上述した工程３では、スラグ−溶鋼の攪拌時にスラグを溶鋼中に巻き込み、スラグ系介在物が残留することがある。したがって、このようなスラグ系介在物の残留分を低減し、さらなる高清浄化を図るには、工程３の後において、スラグ−溶鋼の攪拌を抑制してスラグの巻き込みを抑制しながら介在物を分離する工程を設けることが望ましい。

このためには、ＲＨ真空脱ガス装置を用いてＲＨ環流処理を行うことが望ましい。ＲＨ真空脱ガス装置は、下部槽底部に設けた２本の浸漬管を取鍋内溶鋼に浸漬し、これら浸漬管を通じて溶鋼を環流させるため、スラグの攪拌が弱いためにスラグの巻き込みがない状態で、介在物の分離処理が可能であるため、より一層の高清浄化を図ることができる。

溶鋼１トン当たりの酸化性ガスの供給速度（純酸素換算）Ｘ（Ｎｍ^３／ｍｉｎ・ｔｏｎ）を０．１５以上０．３以下の範囲で変更し、工程３を終了した溶鋼サンプル中の１００μｍ以上の大きさの介在物個数Ｎ_０と、工程４のＲＨ真空脱ガス処理中の溶鋼サンプル中の１００μｍ以上の大きさの介在物個数Ｎとを、光学顕微鏡でカウントすることにより、規格化した介在物個数（Ｎ／Ｎ_０）の経時変化を図３にグラフで示す。なお、本例ではいずれも比（ｔ／ｔ_０）は１．５である。図３に示すグラフから、工程２における酸化性ガス供給速度にかかわらず、ＲＨ環流処理によって１００μｍ以上の大型介在物を効率よく低減できることがわかる。

工程４のＲＨ環流処理時間は好ましくは８分以上、より好ましくは１０分以上であり、さらに好ましくは１５分以上である。このＲＨ環流処理時間は、要求される介在物レベルあるいは水素レベルに応じて、適宜決定すればよい。

また、低水素を要求される場合は、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて介在物分離処理とともに脱水素して溶鋼中水素濃度を低減することも有効である。

さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
予め必要に応じて溶銑脱硫・脱りん処理を行った溶銑を、２５０トン規模の上底吹き転炉に装入し、［Ｃ］が０．０３％以上０．２％以下になるまで粗脱炭吹錬し、終点温度を１６３０℃以上１６９０℃以下として粗脱炭溶鋼を取鍋に出鋼し、出鋼時に各種脱酸剤・合金を添加して取鍋内成分を、（Ｃ：０．０３％以上０．２％以下、Ｓｉ：０．００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上２．５％以下、Ｐ：０．００５％以上０．０５％以下、Ｓ：２７ｐｐｍ以上２８ｐｐｍ以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以上２．０％以下、Ｔ．［Ｏ］：５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）とした。

この溶鋼を出鋼する際に不可避的に流出する転炉スラグの量は、調整せずにそのままとするか、あるいは、上述したダーツを用いて取鍋への流出を抑制することにより調整した。なお、出鋼時には、脱酸用であるとともに、工程２での上吹きする酸化性ガスとの反応に必要であるＡｌを添加して溶鋼を脱酸するとともに、出鋼流の攪拌によりスラグの脱酸も行った。そして、この取鍋内溶鋼を対象として、上述した本発明の工程１〜３を行った。

まず、本発明の工程１として、大気圧下の取鍋内溶鋼上にＣａＯ系フラックスである生石灰を，溶鋼量１トン当り１０ｋｇ投入した。
次に、本発明の工程２として、この取鍋内溶鋼に昇降可能な浸漬ランスを浸漬し、この浸漬ランスからＡｒガスを攪拌ガスとして溶鋼量１トン当り８ＮＬ／ｍｉｎの吹き込み流量で吹き込むことにより溶鋼及び生石灰を攪拌するとともに、昇降可能な上吹きランスを用いて湯面からの高さが１．５ｍ以上２ｍ以下の位置から酸化性ガスとして供給時間ｔ_０（８分）で純酸素ガスを、表１に示すように、１５０、２００又は３００ＮＬ／ｍｉｎの供給速度で上吹きし、純酸素ガスと溶鋼との反応により生成する酸化物を生石灰と混合した。なお、上吹きランスは、事前に行った予備実験の結果より、非水冷ランスでは溶損のために短命であることが判明していたため、水冷構造を有するランスを用いた。

さらに、工程３として、純酸素ガスの供給を停止するとともに、取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを溶鋼量１トン当り８ＮＬ／ｍｉｎの吹込み流量で１．２分間以上２０分間以下継続して吹き込むことにより脱硫及び介在物除去を行った。工程３終了時の溶鋼の温度は１５８０℃以上１６３０℃以下であった。

本実施例は、工程１〜工程３は、取鍋内溶鋼にＲＨ真空脱ガス装置の浸漬管を浸漬せずに、行った。また、工程２及び工程３では、取鍋の上部に集塵カバーを設けた。さらに、取鍋にはＣａＦ_２は添加せず、溶鋼脱硫処理終了後の取鍋スラグのＣａＦ_２濃度は０．１％以下であった。

本実施例では、このようにして、工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０と、工程３における酸化性ガス供給停止後の攪拌時間ｔとの比（ｔ／ｔ_０）が表１に示す範囲で変更されたＮｏ．１〜１８の鋼を溶製した。結果を表１に併せて示す。

表１におけるＮｏ．３〜６、９〜１２、１５〜１８の鋼は、比（ｔ／ｔ_０）の値が０．７、１．１、２又は２．５と、本発明の範囲を満足する発明例である。これらは、いずれも脱硫率が６６％以上９４％以下と高く［Ｓ］が２ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下であるとともに、Ｔ．［Ｏ］を１２ｐｐｍ以上２３ｐｐｍ以下と低位に維持できており、所望の極低硫高清浄鋼を溶製できた。

これに対し、Ｎｏ．１、２、７、８、１３、１４の鋼は、比（ｔ／ｔ_０）の値が０．２又は０．４５と、本発明の範囲を外れる比較例である。これらは、いずれも脱硫率が６％以上１４％以下と不芳であり［Ｓ］が２４ｐｐｍ以上２６ｐｐｍ以下であるとともにＴ．［Ｏ］が５５ｐｐｍ以上７８ｐｐｍ以下と高く、所望の極低硫高清浄鋼を溶製できなかった。

本実施例は、上述した実施例１における表１のＮｏ．１２の鋼の製造条件において、工程１〜３終了後に、さらに、ＲＨ真空脱ガス装置を用いてＲＨ環流処理を行うことにより溶鋼中介在物を除去する工程４を、行うことにより、表２に示すＮｏ．１２−１〜１２−８の極低硫高清浄鋼を溶製するものである。

ＲＨ環流処理条件は、処理時間１４分、浸漬管径０．６６ｍ、環流ガス流量２０００ＮＬ／ｍｉｎ、到達真空度１３３Ｐａである。
本実施例では、ＲＨ環流処理時間と、ＲＨ環流処理後の溶鋼サンプル中の単位被検面積当りにおける１００μｍ以上の大型介在物の個数Ｎを、工程３終了後の溶鋼サンプル中の単位被検面積当りにおける１００μｍ以上の大型介在物の個数Ｎ_０との比（Ｎ／Ｎ_０）で規格化して評価した。

また、ＲＨ環流処理後に連続鋳造に供し、圧延後ＵＳＴ検査の不良率も調査した。そして、このＵＳＴ不良率を、ＲＨ環流処理を行わないＮｏ．１２−１の不良率で規格化したＵＳＴ不良率指数により評価した。調査の結果を表２に示す。

表２より、工程４においてＲＨ環流処理を行うことにより、介在物個数及びＵＳＴ不良率が顕著に低減されることがわかる。このような効果は、ＲＨ処理時間が８分間以上で著しく、１０分間以上でさらに清浄化され、１５分間以上で極めて清浄化及びＵＳＴ不良率が低減されることがわかる。

比（ｔ／ｔ_０）と脱硫率（％）との関係についての結果を示すグラフである。 比（ｔ／ｔ_０）と工程３後のＴ．［Ｏ］（ｐｐｍ）との関係についての結果を示すグラフである。 工程３を終了した溶鋼サンプル中の１００μｍ以上の大きさの介在物個数をＮ_０と、工程４のＲＨ環流処理中の溶鋼サンプル中の１００μｍ以上の大きさの介在物個数Ｎとを、光学顕微鏡でカウントすることにより、規格化した介在物個数（Ｎ／Ｎ_０）の経時変化を示すグラフである。

Claims (8)

1. 下記工程１〜工程３を順番に行う際に、工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０と、工程３における酸化性ガスの供給停止後の攪拌時間ｔとの比（ｔ／ｔ_０）を０．６以上とすることを特徴とする極低硫高清浄鋼の溶製方法。
   工程１：溶鋼の脱硫処理に用いるＣａＯ系フラックスのうちの一部又は全部を、大気圧下で転炉から取鍋への出鋼時に取鍋内に添加するか、又は転炉から出鋼された取鍋内溶鋼の上部に大気圧下で上置きする工程。
   工程２：大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを吹き込むことにより該溶鋼、前記転炉からの出鋼時に不可避的に取鍋へ流出するスラグ及び前記ＣａＯ系フラックスを攪拌するとともに、該溶鋼に酸化性ガスを、上吹きランスを介して該溶鋼に吹き付けることによって供給し、該酸化性ガスと該溶鋼との反応によりＡｌ _２ Ｏ _３ ，ＦｅＯ，ＭｎＯ，ＳｉＯ _２ を生成させることによって、それらの生成酸化物による前記スラグの酸素ポテンシャルの上昇を許容してそれらの生成酸化物を、該溶鋼、前記スラグ及び前記ＣａＯ系フラックスと混合することにより、前記ＣａＯ系フラックスの滓化を促進する工程。
   工程３：前記酸化性ガスの供給を停止するとともに、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを吹き込むことにより取鍋内溶鋼と前記滓化したＣａＯを含む前記スラグとを攪拌することによって、前記生成酸化物により上昇した前記滓化したＣａＯを含む前記スラグの酸素ポテンシャルを低下させて、該溶鋼の脱硫及び介在物除去を行う工程。
2. 下記工程１〜工程３を順番に行う際に、工程２における酸化性ガス供給時間ｔ_０と、工程３における酸化性ガスの供給停止後の攪拌時間ｔとの比（ｔ／ｔ_０）を０．６以上とすることを特徴とする極低硫高清浄鋼の溶製方法。
   工程１：溶鋼の脱硫処理に用いるＣａＯ系フラックスのうちの一部又は全部を、大気圧下で転炉から取鍋への出鋼時に取鍋内に添加するか、又は転炉から出鋼された取鍋内溶鋼の上部に大気圧下で上置きする工程。
   工程２：大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを取鍋内溶鋼１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で吹き込むことにより該溶鋼、前記転炉からの出鋼時に不可避的に取鍋へ流出するスラグ及び前記ＣａＯ系フラックスを攪拌するとともに、該溶鋼に酸化性ガスを、純酸素換算で取鍋内溶鋼１トン当り７５ＮＬ／ｍｉｎ以上２４０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で、かつ３分間以上１８分間以下の時間で、上吹きランスを介して該溶鋼に吹き付けることによって供給し、該酸化性ガスと該溶鋼との反応によりＡｌ _２ Ｏ _３ ，ＦｅＯ，ＭｎＯ，ＳｉＯ _２ を生成させることによって、それらの生成酸化物による前記スラグの酸素ポテンシャルの上昇を許容してそれらの生成酸化物を、該溶鋼、前記スラグ及び前記ＣａＯ系フラックスと混合することにより、前記ＣａＯ系フラックスの滓化を促進する工程。
   工程３：前記酸化性ガスの供給を停止するとともに、大気圧下の取鍋内溶鋼に浸漬したランスから攪拌ガスを取鍋内溶鋼１トン当り３．５ＮＬ／ｍｉｎ以上２０ＮＬ／ｍｉｎ以下の供給速度で吹き込むことにより、取鍋内溶鋼と前記滓化したＣａＯを含む前記スラグとを攪拌することによって、前記生成酸化物により上昇した前記滓化したＣａＯを含む前記スラグの酸素ポテンシャルを低下させて、該溶鋼の脱硫及び介在物除去を行う工程。
3. さらに、前記工程３の後に、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて溶鋼中介在物を除去する工程４を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。
4. 前記酸化性ガスは、酸素ガス又は、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。
5. 前記工程１〜工程３を、前記取鍋内溶鋼に真空脱ガス装置の浸漬管を浸漬せずに、行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。
6. 取鍋に転炉吹錬した溶鋼を出鋼する際に、該取鍋への転炉スラグの流出を抑制することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。
7. 少なくとも前記工程２及び前記工程３では、取鍋の上部にカバーを設け、該カバーを集塵装置に接続することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。
8. 前記取鍋内溶鋼にＣａＦ_２を添加しないことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の極低硫高清浄鋼の溶製方法。

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