JP5398329B2 - 疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼の製造方法に関する。
従来より、高強度鋼線用鋼を製造するにあたって、線材の耐疲労性や耐断線性を向上させる製造方法として様々な技術が開発されてきている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の高強度極細線用鋼の製造方法では、Ｃ：０．４〜１．０％、Ｓｉ：０．１５〜０．６％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、必要に応じてＣｏ：１％以下（０％を含まない）及び／又はＣｕ：１％以下（０％を含まない）を夫々含むと共に、Ｍｇ：０．０００２０％以下、Ａｌ：０．０００３％以下、Ｏ：０．００３％以下に夫々抑制し、残部：Ｆｅ及び不可避不純物からなり、鋼中非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下に抑制し、溶鋼中に添加するＭｇ量を溶鋼１ｔ当たり２００ｇ以下に制御することによって、線材の耐疲労性や耐断線性を向上させている。
特許文献１の高強度極細線用鋼の製造方法では、Ｃ：０．４〜１．０％、Ｓｉ：０．１５〜０．６％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、必要に応じてＣｏ：１％以下（０％を含まない）及び／又はＣｕ：１％以下（０％を含まない）を夫々含むと共に、Ｍｇ：０．０００２０％以下、Ａｌ：０．０００３％以下、Ｏ：０．００３％以下に夫々抑制し、残部：Ｆｅ及び不可避不純物からなり、鋼中非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下に抑制し、溶鋼中に添加するＭｇ量を溶鋼１ｔ当たり２００ｇ以下に制御することによって、線材の耐疲労性や耐断線性を向上させている。
即ち、特許文献１では、転炉での一次精錬及び取鍋精錬装置での二次精錬を行う際にＭｇ量をコントロールして、最終的に、鋼中非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下に抑制している。
しかしながら、特許文献１には、転炉の精錬において副原料等の添加量や吹錬時での吹き込み量等については開示されていない。
さて、高強度鋼線用鋼を対象にしたものではないが、転炉の精錬において副原料や吹き込み等について開示しているものとして、特許文献２及び特許文献３に示すものがある。
しかしながら、特許文献１には、転炉の精錬において副原料等の添加量や吹錬時での吹き込み量等については開示されていない。
さて、高強度鋼線用鋼を対象にしたものではないが、転炉の精錬において副原料や吹き込み等について開示しているものとして、特許文献２及び特許文献３に示すものがある。
特許文献２では、転炉内の溶銑に、焼石灰、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、蛇紋岩、造塊滓及び蛍石を投入して滓化し、生じたスラグと溶銑間のスラグ−メタル反応を酸素吹錬下で行わせるに際し、全吹錬時間の２０％から６０％の期間内に焼石灰を投入し、且つその期間内で全投入焼石灰量を複数回に均等分割して投入すると共に、蛇紋岩は、上記焼石灰の投入期間内で複数回に分割して投入し、蛍石は、全吹錬期間の当初から３０％までに投入し、軽焼ドロマイト及び造塊滓は、全吹錬期間の当初から１０％までに投入し、生ドロマイトは、全吹錬期間の２５％から３０％までに投入している。
特許文献３では、転炉精錬方法において、溶鋼の炭素濃度が０．１％以上０．５％以下の所定の設定濃度を境として、当該設定濃度よりも高い領域では溶鋼重量当りの酸素供給速度を１００Ｎｍ3 ／（ｈｒ・ｔｏｎ）以上３００Ｎｍ3 ／（Ｈｒ・ｔｏｎ）以下とし、当該設定濃度以下の領域では、２０Ｎｍ3 ／（Ｈｒ・ｔｏｎ）以上６０Ｎｍ3 ／（Ｈｒ・ｔｏｎ）以下としている、また、特許文献３では、いずれの炭素濃度領域においても、鋼浴深さＬ0（ｍ）と上吹きガスの鋼浴面への衝突により形成される凹み（キャビティー）の深さＬ（ｍ）との比Ｌ／Ｌ0 を０．２以上０．９以下としている。
特許文献１の技術では、[Ｓｉ]が０．６質量％以上となる鋼（例えば、ばね鋼）は対象となっておらず、また、一次精錬における精錬の詳細については全く開示されていない。ゆえに、特許文献１の技術は、本発明の対象とする高強度鋼線用鋼には適用することができないのが実情である。
一方で、特許文献２及び特許文献３に、一次精錬における精錬の詳細（例えば、副原料等の投入時期や酸素吹き込み量Ｌ／Ｌ0）が開示されているものの、本発明の対象鋼種とは異なるため、これらの技術を適用することができないのが実情である。
一方で、特許文献２及び特許文献３に、一次精錬における精錬の詳細（例えば、副原料等の投入時期や酸素吹き込み量Ｌ／Ｌ0）が開示されているものの、本発明の対象鋼種とは異なるため、これらの技術を適用することができないのが実情である。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、一次精錬から二次精錬にわたる工程においてＭｇＯ量をコントロールすることによって、非金属介在物中のＭｇＯ比率を確実に２．５％以下に制御することができる疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、[Ｃ]＝０．４〜１．０質量％、[Ｓｉ]＝１．４〜２．２質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．９質量％、[Ｍｇ]＝０．０００２０質量％以下（０％を含まない）、[Ａｌ]＝０．０００３０質量％以下（０％を含まない）、[Ｏ]＝０．００３％以下（０％を含まない）を満たす高強度鋼線用鋼を製造するに際し、転炉における脱炭処理では、当該転炉へ装入する溶銑の[Ｐ]を０．０４０質量％以下とすると共に、転炉内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし、さらに、前記転炉内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとし、転炉における吹錬では、上吹きに関し、吹錬時間の全期間のうち、吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過する第１上吹き区間では、式（１）を満たすように上吹きの酸素を吹き、前記第１上吹き区間の経過後から吹錬を終了させるまでの第２上吹き区間では、式（２）を満たすように上吹きの酸素を吹き、底吹きに関し、吹錬開始から吹錬終了まで、０．０４５〜０．０７５Ｎｍ３／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ３／分／ｍｍ２を満たすように底吹きのガスを吹き、転炉での出鋼時から二次精錬処理までの工程においては、溶鋼へ添加するＭｇＯの量を、溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下とし、前記二次精錬処理における取鍋精錬では、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ２＝４０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ２＝０．６〜１．２を満たし、且つ、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを添加すると共に、取鍋精錬におけるスラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとしている点にある。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、[Ｃ]＝０．４〜１．０質量％、[Ｓｉ]＝１．４〜２．２質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．９質量％、[Ｍｇ]＝０．０００２０質量％以下（０％を含まない）、[Ａｌ]＝０．０００３０質量％以下（０％を含まない）、[Ｏ]＝０．００３％以下（０％を含まない）を満たす高強度鋼線用鋼を製造するに際し、転炉における脱炭処理では、当該転炉へ装入する溶銑の[Ｐ]を０．０４０質量％以下とすると共に、転炉内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし、さらに、前記転炉内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとし、転炉における吹錬では、上吹きに関し、吹錬時間の全期間のうち、吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過する第１上吹き区間では、式（１）を満たすように上吹きの酸素を吹き、前記第１上吹き区間の経過後から吹錬を終了させるまでの第２上吹き区間では、式（２）を満たすように上吹きの酸素を吹き、底吹きに関し、吹錬開始から吹錬終了まで、０．０４５〜０．０７５Ｎｍ３／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ３／分／ｍｍ２を満たすように底吹きのガスを吹き、転炉での出鋼時から二次精錬処理までの工程においては、溶鋼へ添加するＭｇＯの量を、溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下とし、前記二次精錬処理における取鍋精錬では、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ２＝４０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ２＝０．６〜１．２を満たし、且つ、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを添加すると共に、取鍋精錬におけるスラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとしている点にある。
前記高強度鋼線用鋼は、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれか１成分以上を含むことが好ましい。
本発明によれば、一次精錬から二次精錬にわたる工程においてＭｇＯ量をコントロールすることによって、非金属介在物中のＭｇＯ比率を確実に２．５％以下に制御することができ、疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、高強度鋼線用鋼を製造するにあたり、転炉から二次精錬までの工程を示したものである。以下、説明の便宜上、溶銑や溶鋼ことを総称して溶湯ということがある。
転炉１は、装入された溶湯２に対して当該溶湯２の上方側から酸素を吹きつけ、且つ、底部３からガスを吹き込むことができる上底吹き転炉である。この上底吹き転炉１には、酸素を吹くための上吹きランス４が炉口５を介して挿入可能に設けられ、底部３から不活性ガスを吹き込む羽口６が設けられている。また、この上底吹き転炉１には、溶湯２を出湯する出湯口７が設けられ、上方から副原料等を投入するホッパー８が設けられている。
図１は、高強度鋼線用鋼を製造するにあたり、転炉から二次精錬までの工程を示したものである。以下、説明の便宜上、溶銑や溶鋼ことを総称して溶湯ということがある。
転炉１は、装入された溶湯２に対して当該溶湯２の上方側から酸素を吹きつけ、且つ、底部３からガスを吹き込むことができる上底吹き転炉である。この上底吹き転炉１には、酸素を吹くための上吹きランス４が炉口５を介して挿入可能に設けられ、底部３から不活性ガスを吹き込む羽口６が設けられている。また、この上底吹き転炉１には、溶湯２を出湯する出湯口７が設けられ、上方から副原料等を投入するホッパー８が設けられている。
この転炉１では、当該転炉１内に溶湯２を装入し、転炉１の炉口５へ上吹きランス４を挿入した後に、この上吹きランス４から溶湯２に向けて酸素ガスを吹き付けると共に、底部３の羽口６からガスを吹き込んで溶湯２を攪拌しながら吹錬を行うことができる。
二次精錬装置９は、転炉１にて脱炭処理された溶鋼２を攪拌して精錬を行うことができる取鍋精錬装置である。この二次精錬装置９は、例えば、電極加熱式のＬＦ装置であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、取鍋３の溶鋼２内にガスを吹き込む吹き込み装置１０と、アーク放電により溶鋼２を加熱する電極式加熱装置１１と、副原料等を投入するためのホッパー１２とを有している。
二次精錬装置９は、転炉１にて脱炭処理された溶鋼２を攪拌して精錬を行うことができる取鍋精錬装置である。この二次精錬装置９は、例えば、電極加熱式のＬＦ装置であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、取鍋３の溶鋼２内にガスを吹き込む吹き込み装置１０と、アーク放電により溶鋼２を加熱する電極式加熱装置１１と、副原料等を投入するためのホッパー１２とを有している。
吹き込み装置１０は、取鍋３の底部に設けられてその底部からガスを吹き込むポーラス吹込口１３と、取鍋３の上部側から装入してガスを吹き込むランス１４とを備えている。ランス１４の先端には溶鋼２内にガスを吹き込むノズルが設けられている。なお、吹き込み装置１０は、ポーラス吹込口１３のみを有するものであっても、ランス１４のみを有するものであってもよい。
なお、この実施形態では、二次精錬装置９、即ち、取鍋精錬装置としてＬＦ装置を例示したが、これに限定されず、溶鋼２を攪拌するものであれば、交番磁場によって溶鋼２を攪拌することができる精錬装置であっても、ＬＦ装置に対して電極式加熱装置１１を有しない精錬装置であってもよい。
なお、この実施形態では、二次精錬装置９、即ち、取鍋精錬装置としてＬＦ装置を例示したが、これに限定されず、溶鋼２を攪拌するものであれば、交番磁場によって溶鋼２を攪拌することができる精錬装置であっても、ＬＦ装置に対して電極式加熱装置１１を有しない精錬装置であってもよい。
高強度鋼線用鋼を製造するにあたっては、まず、高炉から出銑した溶銑に対し、混銑車（トピードカー）や主に脱りんを行う脱りん炉（転炉）にて、脱りん処理を行う。そして、主として脱りん処理を行った溶銑（脱りん銑）を、脱炭処理を行う転炉１に装入して転炉１にて上吹きランス４による酸素吹き込みや副原料の投入等により脱炭処理を行う。脱炭処理後の溶鋼２を転炉１から出鋼して二次精錬装置９へと搬出する。溶鋼２の出鋼時には、フラックス、造滓剤、各種溶媒剤等の副原料を添加する。説明の便宜上、フラックス、造滓剤、各種溶媒剤も副原料ということがある。
二次精錬装置９における取鍋精錬では、ランス１４を用いてガスを吹き込むことにより溶鋼２を攪拌すると共に、電極式加熱装置５によって溶鋼２を所定温度まで上げたり、ホッパー１２によりフラックスや合金などの様々な副原料を溶鋼２内に投入することで成分調整を行う。二次精錬後は、溶鋼２は連続鋳造装置に搬出されて当該連続鋳造装置にてブルーム等に鋳造され、その後、圧延装置にて線材に圧延される。
以下、本発明の製造方法について詳しく説明する。
[対象鋼材及び化学成分について]
本発明の製造方法は、冷間伸延線性に優れた高強度鋼線を製造するための高強度鋼線用鋼の製造方法である。この高強度鋼線用鋼の製造方法は、特に、ばね用鋼、その中でも特に硬質介在物が非常に少ないことが要求される弁ばね用鋼を製造するための方法である。
以下、本発明の製造方法について詳しく説明する。
[対象鋼材及び化学成分について]
本発明の製造方法は、冷間伸延線性に優れた高強度鋼線を製造するための高強度鋼線用鋼の製造方法である。この高強度鋼線用鋼の製造方法は、特に、ばね用鋼、その中でも特に硬質介在物が非常に少ないことが要求される弁ばね用鋼を製造するための方法である。
このような高強度鋼線用鋼の製造後の化学成分は、[Ｃ]＝０．４〜１．０質量％、[Ｓｉ]＝１．４〜２．２質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．９質量％、[Ｍｇ]＝０．０００２０質量％以下（０％を含まない）、[Ａｌ]＝０．０００３０質量％以下（０％を含まない）、[Ｏ]＝０．００３％以下（０％を含まない）を満たすものとなっている。その他、高強度鋼線用鋼の製造後の化学成分は、残りの部分（残部）はＦｅ及び不可避不純物からなることが好ましい。以下、説明の便宜上、化学成分を説明する際の「％」は、質量％である。 Ｃは強度の向上に有用な元素であり、その為には最終的な成分が０．４％以上となるように成分調整する必要がある。[Ｃ]は、０．６％以上であることが好ましい。ただし、[Ｃ]が１．０％を超えると脆化してしまう為、その上限を１．０％とする必要がある。[Ｃ]の上限値は、０．９％以下とすることが好ましい。
Ｓｉは、添加時において脱酸作用および介在物制御作用を有し、これらの作用を有効に発揮させる為には、最終的な成分を１．４％以上となるように成分調整する必要がある。ただし、Ｓｉの最終的な成分が２．２％を超えると脆化してしまうので、その上限を２．２％としている。
Ｍｎも、添加時において脱酸作用および介在物制御作用を有する。これらの作用を有効に発揮させる為には、最終的な成分を０．２％以上に成分調整する必要がある。ただし、Ｍｎの最終的な成分が０．９％を超えると脆化してしまうので、その上限を０．９％以下とする必要がある。
Ｍｎも、添加時において脱酸作用および介在物制御作用を有する。これらの作用を有効に発揮させる為には、最終的な成分を０．２％以上に成分調整する必要がある。ただし、Ｍｎの最終的な成分が０．９％を超えると脆化してしまうので、その上限を０．９％以下とする必要がある。
Ｍｇは、鋼材中のＭｇＯ系介在物を減少させるという観点からすれば、少なければ少ない程良く、Ｍｇ量が０．０００２０％以下であれば、鋼材中のＭｇＯ系介在物量を大幅に低減することができる。Ｍｇの最終的な成分は０．０００１０％以下であることが好ましい。
ＡｌやＯは、鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの割合を低下させるという役割もあり、[Ａｌ]が０．０００３０％以下（より好ましくは０．０００２０％以下）となると共に、[Ｏ]が０．００３％以下（より好ましくは０．００２％以下）になるように成分調整することによって、鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率が３．０％以下（２．５％以下） に抑制することができる。また、[Ａｌ]を０．０００３０％以下にすると共に、[Ｏ]を０．００３％以下にすることによって、ＭｇＯ系介在物に加えて鋼中の非金属介在物に占めるＡｌ2Ｏ3の比率も２５％以下にすることができる。これにより、伸線時の断線回数も更に低減することができるため、このように成分調整することは極めて有効である。 本発明の高強度鋼線用鋼を製造するにあたっては、上述した元素が必須成分であるが、残りの残部はＦｅ及び不可避的不純物であることが最も良い。
ＡｌやＯは、鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの割合を低下させるという役割もあり、[Ａｌ]が０．０００３０％以下（より好ましくは０．０００２０％以下）となると共に、[Ｏ]が０．００３％以下（より好ましくは０．００２％以下）になるように成分調整することによって、鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率が３．０％以下（２．５％以下） に抑制することができる。また、[Ａｌ]を０．０００３０％以下にすると共に、[Ｏ]を０．００３％以下にすることによって、ＭｇＯ系介在物に加えて鋼中の非金属介在物に占めるＡｌ2Ｏ3の比率も２５％以下にすることができる。これにより、伸線時の断線回数も更に低減することができるため、このように成分調整することは極めて有効である。 本発明の高強度鋼線用鋼を製造するにあたっては、上述した元素が必須成分であるが、残りの残部はＦｅ及び不可避的不純物であることが最も良い。
ただし、残部がＦｅ及び不可避的不純物だけでなく、例えば、[Ｃｏ]＝１％以下（０％を含まない）及び／又は[Ｃｕ]＝１％以下（０％を含まない）を含んでいてもよい。これらの元素（Ｃｏ、Ｃｕ）は鋼の延性を高めるのに有効であるため、上記の条件下で、下限値が[Ｃｏ]＝０．０５％ 以上（ より好ましくは０．１％以上） 、[Ｃｕ]＝０．０５％以上（ より好ましくは０．１％以上）とすることが好ましい。
ただし、[Ｃｏ]を１％よりも大きくし、[Ｃｕ]を１％よりも大きくなるようにしても上述した作用は満足するため、上述した１％以下にすることが好ましい。[Ｃｏ]＝０．８％以下、[Ｃｕ]＝０．８％以下にすることがより好ましい。
ただし、[Ｃｏ]を１％よりも大きくし、[Ｃｕ]を１％よりも大きくなるようにしても上述した作用は満足するため、上述した１％以下にすることが好ましい。[Ｃｏ]＝０．８％以下、[Ｃｕ]＝０．８％以下にすることがより好ましい。
また、高強度鋼線用鋼（ばね用鋼）においては、特開昭６３−１１４９４４号公報や「日本金属学会会報、第２３巻、第６号、１９８４年、５２６〜５２７頁」等に示されているように、ばねを繰り返し圧縮して長時間使用した後、圧縮力を開放するときに復元長さの減少をきたさないという耐へたり性が高いことが好ましい。そのため、耐へたり性等の観点から化学成分を考えると、製造する高強度鋼線用鋼は、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれか１成分以上を含むことが好ましい。
Ｃｒは、強度の向上および耐へたり性の改善に有用な元素であり、その為には０．１％以上含有することが好ましく、０．２％以上であることがより好ましい。ただし、Ｃｒの含有量が２．０％を超えてしまうと、脆化してしまう恐れがある。そのため、Ｃｒの含有量は、２．０％以下とすることが好ましく、１．９％以下であることがより好ましい。
Ｎｉも、Ｃｒと同様に耐へたり性改善に有用な元素であり、その為には０．０５％以上含有することが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。ただし、０．５０％を超えてしまうと、脆化してしまう恐れがある。そのため、Ｎｉの含有量は、０．５０％以下とすることが好ましく、０．４０％以下であることがより好ましい。
Ｎｉも、Ｃｒと同様に耐へたり性改善に有用な元素であり、その為には０．０５％以上含有することが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。ただし、０．５０％を超えてしまうと、脆化してしまう恐れがある。そのため、Ｎｉの含有量は、０．５０％以下とすることが好ましく、０．４０％以下であることがより好ましい。
Ｖも、Ｃｒ、Ｎｉと同様に耐へたり性改善に有用な元素であり、その為には０．０５％以上含有することが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。ただし、Ｖの含有量が０．５０％を超えてしまうと、脆化してしまうおそれがある。そのため、Ｖの含有量は０．５０％以下とすることが好ましく、０．４０％以下であることがより好ましい。
[転炉〜二次精錬までのＭｇＯの添加について]
本発明では、上述したような化学成分となるように、転炉１における脱りん処理や脱炭処理又は二次精錬における精錬処理時に成分調整を行うこととしている。ここで、転炉１での処理時、出鋼時や二次精錬時において溶銑に添加するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下としている。
[転炉〜二次精錬までのＭｇＯの添加について]
本発明では、上述したような化学成分となるように、転炉１における脱りん処理や脱炭処理又は二次精錬における精錬処理時に成分調整を行うこととしている。ここで、転炉１での処理時、出鋼時や二次精錬時において溶銑に添加するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下としている。
詳しくは、転炉１から溶鋼２を出鋼してから二次精錬処理の終了までの処理間に、溶鋼２に添加した副原料（フラックス、造滓剤、各種溶媒剤を含む）や金属類等に含まれるＭｇＯ量が溶鋼１ｔ当たりにつき３３０ｇ以下としている。
このように、転炉１から溶鋼２を出鋼してから二次精錬処理の終了までの処理間に、溶鋼２にＭｇＯ量を３３０ｇ／ｔにすることによって製造後の鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下にすることができる。特許第３６７３４０９号に示されているように、非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下にすることによって、延線工程における断線を防止することができる。より好ましくは、非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を２．５％以下にすることによって、延線工程における断線を防止をさらに向上させることができる。
このように、転炉１から溶鋼２を出鋼してから二次精錬処理の終了までの処理間に、溶鋼２にＭｇＯ量を３３０ｇ／ｔにすることによって製造後の鋼中の非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下にすることができる。特許第３６７３４０９号に示されているように、非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下にすることによって、延線工程における断線を防止することができる。より好ましくは、非金属介在物中に占めるＭｇＯの比率を２．５％以下にすることによって、延線工程における断線を防止をさらに向上させることができる。
即ち、鋼中に存在するＭｇＯ系非金属介在物［主としてＭｇＯを含有する介在物であって、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3スピネル介在物、ＭｇＯペリクレース介在物、これらの晶出物を含む］ は伸線工程における断線原因となる。そのため、ＭｇＯ系介在物を極力低減することが極めて重要である。特に、上述したように、介在物中のＭｇＯ濃度を３．０％以下にすることが有効である。より好ましくは、介在物中のＭｇＯ濃度を２．５％以下にすることが有効である。なお、投入するＭｇＯ量が３３０ｇを超えると、介在物中のＭｇＯ濃度が３．０％を越え、伸線時の断線起点となる虞がある。
[転炉における脱炭処理での溶銑、ＣａＯ量、ＭｇＯ量について]
本発明では、上述したように、転炉から二次精錬までの処理の際にＭｇＯ量を制御することとしているが、転炉１において脱炭処理を行うに際しては、当該転炉１へ装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０％以下（質量％）としている。
製造後の鋼材における[Ｐ]は、０．０２５質量％以下としており、脱炭処理の段階において除去される[Ｐ]を考慮すると、脱炭処理の際に転炉１に装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０％以下にする必要がある。転炉１における脱炭処理は、上述した化学成分（[Ｃ]＝０．４〜１．０質量％）を満たすように当業者常法通りに処理を行うこととしている。なお、以下、脱炭処理での精錬について説明しているが、溶湯２の評価については、後述するように、[Ｐ]に着目して説明を行う。
本発明では、上述したように、転炉から二次精錬までの処理の際にＭｇＯ量を制御することとしているが、転炉１において脱炭処理を行うに際しては、当該転炉１へ装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０％以下（質量％）としている。
製造後の鋼材における[Ｐ]は、０．０２５質量％以下としており、脱炭処理の段階において除去される[Ｐ]を考慮すると、脱炭処理の際に転炉１に装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０％以下にする必要がある。転炉１における脱炭処理は、上述した化学成分（[Ｃ]＝０．４〜１．０質量％）を満たすように当業者常法通りに処理を行うこととしている。なお、以下、脱炭処理での精錬について説明しているが、溶湯２の評価については、後述するように、[Ｐ]に着目して説明を行う。
転炉１に装入する溶銑２の[Ｐ]が０．０４０％よりも大きい場合は、後述する副原料の投入量や上底吹条件では溶銑（溶鋼）への必要な滓化化が不十分となるため、所望の[Ｐ]が得られないことがある。
また、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし、転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている。
このように、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０ｋｇ／ｔ以上であれば、転炉１での吹錬後におけるスラグ中のＭｇＯ濃度を希釈することができ、その結果、溶湯（溶鋼）内のＭｇＯ濃度の増加を抑えることができる。一方で、転炉１内へ供給するＣａＯ量を２１．０ｋｇ／ｔよりも多くすると、スラグ中のＭｇＯ濃度を希釈することができるものの、転炉１内に未滓化のＣａＯが残存するだけであり、脱りん効率が低下することになる。
また、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし、転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている。
このように、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０ｋｇ／ｔ以上であれば、転炉１での吹錬後におけるスラグ中のＭｇＯ濃度を希釈することができ、その結果、溶湯（溶鋼）内のＭｇＯ濃度の増加を抑えることができる。一方で、転炉１内へ供給するＣａＯ量を２１．０ｋｇ／ｔよりも多くすると、スラグ中のＭｇＯ濃度を希釈することができるものの、転炉１内に未滓化のＣａＯが残存するだけであり、脱りん効率が低下することになる。
転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００ｇ未満であれば、ＭｇＯ量が少なすぎるために、逆に、吹錬時に耐火物が溶損して耐火物から溶け出したＭｇＯがスラグ内に易くなり、スラグのＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。スラグのＭｇＯ濃度が増加すると、スラグと溶湯（溶鋼）２とのスラグメタル反応により溶鋼２のＭｇＯ濃度が増加し、最終的には、非金属介在物中に占めるＭｇＯの割合を増加させてしまうことになる。また、全くＭｇＯを溶鋼２に添加しなければ、耐火物の溶損を早めてしまうということにもなるため、このような観点から、ある程度のＭｇＯは添加しなければならない。
また、転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１５００ｇよりも多くすると、耐火物の影響によるスラグ内のＭｇＯ濃度の増加を抑えたり耐火物の溶損を遅らすことができるものの、吹錬後のスラグ中のＭｇＯ濃度が飽和ＭｇＯ濃度を超えてしまい、最終的に、ＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
したがって、上述したように、溶鋼２内のＭｇＯ濃度は可及的に抑えることが望ましいが、一方で、ＭｇＯを全く添加しないと耐火物の溶損を早めたり、耐火物からのＭｇＯの溶け出しによりＭｇＯ濃度を増加させてしまうといったことが発生するため、これらのバランスを考慮して、転炉１内（溶鋼内）へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている。
したがって、上述したように、溶鋼２内のＭｇＯ濃度は可及的に抑えることが望ましいが、一方で、ＭｇＯを全く添加しないと耐火物の溶損を早めたり、耐火物からのＭｇＯの溶け出しによりＭｇＯ濃度を増加させてしまうといったことが発生するため、これらのバランスを考慮して、転炉１内（溶鋼内）へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている。
さて、転炉１における吹錬（脱炭処理における吹錬）において、図２に示すように、上吹きランス４から酸素を吹き付ける上吹きでは、吹錬時間の全期間に対して、第１上吹き区間Ａと、第２上吹き区間Ｂとの２つの区間に分けて吹錬を行っている。また、羽口６から不活性ガスを溶銑２に吹き込む底吹きでは、上吹きとは異なり、吹錬時間の全期間を通して同じ条件で吹錬を行っている。
以下、上吹き及び底吹きについて説明する。
［上吹きについて］
図２に示すように、上吹きにおいては、吹錬時間の全期間（０〜１００％）のうち、吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過する第１上吹き区間Ａでは、式（１）を満たすように酸素を吹き、第１上吹き区間Ａの経過後から吹錬を終了させるまでの第２上吹き区間Ｂでは、式（２）を満たすように酸素を吹いている。
以下、上吹き及び底吹きについて説明する。
［上吹きについて］
図２に示すように、上吹きにおいては、吹錬時間の全期間（０〜１００％）のうち、吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過する第１上吹き区間Ａでは、式（１）を満たすように酸素を吹き、第１上吹き区間Ａの経過後から吹錬を終了させるまでの第２上吹き区間Ｂでは、式（２）を満たすように酸素を吹いている。
なお、図２では、第１上吹き区間Ａのうち吹錬開始から６０％の時間が経過する第１上吹き区間Ａ１を実線で示し、この第１上吹き区間Ａ１終了後の第２上吹き区間Ｂ１を実線で示している。同図破線に示すように、転炉吹錬では、第１上吹き区間Ａは、吹錬開始から８０％経過するまで延長可能である。
式（１）及び式（２）において、Ｌは、吹錬時、即ち、上吹きランス４から溶湯２に向けて酸素を吹き込んだ際の溶湯２の凹み深さであり、Ｌ0は、非吹錬時、即ち、上吹きランス４から溶湯２に向けて酸素を吹き込んでない状態での浴深さである。Ｌ及びＬ0は、「鉄冶金反応工学」［改訂新版］２版 瀬川清著 日刊工業新聞刊９０頁 図５．４に基づいている。溶湯２の凹み深さＬと、上吹きランス４から酸素を吹き込んだ際の酸素流量との関係は、式（３）で求められる。この式（３）は、「鉄冶金反応工学」［改訂新版］２版 瀬川清著 日刊工業新聞刊９４頁（５．５）に記載されている一般的な式である。
なお、式（３）で示されるノズル係数ｋは、特許第２７３６５５５号公報の図１０を用いて上吹きランス４のノズル孔角度と、ノズル孔数との関係から求めた。ただし、ノズル係数ｋは、ノズル孔の個数に対応して、特許第２７３６５５５号公報の図１０を用いて求めた。Ｌ0は、特公平４−８１７３４等に開示されたマイクロ波レベル計を用いて、空炉での炉底高さ及び溶湯２装入後の湯面高さを測定して、その差で浴深さを求めた。
図２に示すように、第１上吹き区間Ａにおいては、第２上吹き区間Ｂに比べ、Ｌ／Ｌ0が大きいハードブローにすることによって、スラグに適度な酸素を供給できて脱りんを促進することができる。さらに、第１上吹き区間Ａにおいてハードブローすることにより、スラグへの熱供給が適正化されて熱による耐火物の溶損を抑えることができ、スラグ中のＭｇＯ濃度の増加を抑制することができる。以降、説明の便宜上、第１上吹き区間Ａのことをハードブロー区間ということがある。
図２に示すように、第１上吹き区間Ａにおいては、第２上吹き区間Ｂに比べ、Ｌ／Ｌ0が大きいハードブローにすることによって、スラグに適度な酸素を供給できて脱りんを促進することができる。さらに、第１上吹き区間Ａにおいてハードブローすることにより、スラグへの熱供給が適正化されて熱による耐火物の溶損を抑えることができ、スラグ中のＭｇＯ濃度の増加を抑制することができる。以降、説明の便宜上、第１上吹き区間Ａのことをハードブロー区間ということがある。
ここで、吹錬開始から６０％に達する前にハードブローを停止すると、スラグに酸素が非常に多く供給されてスラグへの熱供給が過剰となり、転炉１の耐火物の溶損が進行する。そして、耐火物の溶損によって、当該耐火物内のＭｇＯが溶け出してスラグ内のＭｇＯ量が増加する。その結果、スラグと溶湯２との反応（スラグメタル反応）によって、溶湯２内のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を所望のものにすることができない。言い換えれば、ハードブローを吹錬開始から６０％に達する前に終了してしまうと、上述したように、耐火物等から供給されるＭｇＯ濃度が増加して所望のＭｇＯ濃度とならない。
一方で、吹錬開始から８０％を超えてハードブローを継続して当該ハードブローを長くしてしまうと、スラグに過剰な酸素が供給されないのでスラグの温度が適正に保たれて、ＭｇＯの濃度を低下させることができるものの、スラグへの酸素の供給が不十分となり、スラグの酸化度が低下して脱りん効率が低下し、その結果、所望の［Ｐ］を達成することができない。
式（１）によって第１上吹き区間Ａ（ハードブロー区間）での上吹きの強さを規定している。ハードブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．２９未満であって、式（１）を満たさない場合は、上吹きの強さが弱過ぎるため、溶湯２に十分に酸素が供給されないと共に、溶湯２の攪拌が不十分となる。その結果、スラグへの熱供給が過剰となり、耐火物からＭｇＯがスラグへ溶け出す（インプットする）ことになるため、上述したように、最終的には、溶湯２のＭｇＯ濃度が増加して所望のＭｇＯ濃度とならない。
式（１）によって第１上吹き区間Ａ（ハードブロー区間）での上吹きの強さを規定している。ハードブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．２９未満であって、式（１）を満たさない場合は、上吹きの強さが弱過ぎるため、溶湯２に十分に酸素が供給されないと共に、溶湯２の攪拌が不十分となる。その結果、スラグへの熱供給が過剰となり、耐火物からＭｇＯがスラグへ溶け出す（インプットする）ことになるため、上述したように、最終的には、溶湯２のＭｇＯ濃度が増加して所望のＭｇＯ濃度とならない。
また、ハードブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．４１を超えて、式（１）を満たさない場合は、上吹きの強さが強過ぎるため、溶湯２の攪拌が過剰となり、スラグが溶湯２に巻き込むことにより、スラグ内のＭｇＯが溶湯２に溶け出すために、溶湯２のＭｇＯ濃度が増加して所望のＭｇＯ濃度とならない。
したがって、ハードブロー区間（第１上吹き区間Ａ）において、上吹きの強さは式（１）を満たすようにすることが必要である。上吹きの強さは、溶湯２の凹み深さＬの調整により制御しており、当該溶湯２の凹み深さＬの調整は、上吹きランス４の酸素流量の増減、ランス高さの変更で行う。なお、溶湯２の凹み深さＬの調整にあたっては、上吹きランス４の酸素流量の増減とランス高さの変更との両方を行ってもよいし、いずれか一方で行ってもよい。
したがって、ハードブロー区間（第１上吹き区間Ａ）において、上吹きの強さは式（１）を満たすようにすることが必要である。上吹きの強さは、溶湯２の凹み深さＬの調整により制御しており、当該溶湯２の凹み深さＬの調整は、上吹きランス４の酸素流量の増減、ランス高さの変更で行う。なお、溶湯２の凹み深さＬの調整にあたっては、上吹きランス４の酸素流量の増減とランス高さの変更との両方を行ってもよいし、いずれか一方で行ってもよい。
図２に示すように、第２上吹き区間Ｂにおいては、第１上吹き区間Ａに比べ、Ｌ／Ｌ0が小さいソフトブローにすることによって、スラグに酸素を十分に供給すると共に、スラグの滓化を促進して、脱りん効率を向上させることができる。以降、説明の便宜上、第２上吹き区間Ｂのことをソフトブロー区間ということがある。
ここで、吹錬開始から６０％に達する前にハードブローを停止してソフトブローを開始してしまうと、上述した理由により、所望のＭｇＯ濃度とすることができない。
上吹きにおいて、吹錬開始から８０％を超えてハードブローを長く継続した後に遅いタイミングでソフトブローの開始をすると、スラグへの酸素の供給が不十分で脱りん処理が遅れるということになり、結果的に、所望の［Ｐ］を達成することができない。
ここで、吹錬開始から６０％に達する前にハードブローを停止してソフトブローを開始してしまうと、上述した理由により、所望のＭｇＯ濃度とすることができない。
上吹きにおいて、吹錬開始から８０％を超えてハードブローを長く継続した後に遅いタイミングでソフトブローの開始をすると、スラグへの酸素の供給が不十分で脱りん処理が遅れるということになり、結果的に、所望の［Ｐ］を達成することができない。
式（２）によって第２上吹き区間Ｂ（ソフトブロー区間）での上吹きの強さを規定している。ソフトブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．１３未満であって、式（２）を満たさない場合は、上吹きの強さが弱過ぎるため、溶湯２に十分に酸素が供給されないと共に、溶湯２の攪拌が不十分となる。その結果、スラグへの熱供給が過剰となり、耐火物からＭｇＯがスラグへ溶け出す（インプットする）ことになるため、溶湯２のＭｇＯ濃度が増加して所望のＭｇＯ濃度とならない。
また、ソフトブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．２０を超えて、式（２）を満たさない場合は、上吹きの強さが強過ぎるため、スラグに過剰な酸素が供給されないのでスラグの温度が適正に保たれて、ＭｇＯの濃度を低下させることができるものの、スラグへの酸素の供給が不十分となり、スラグの酸化度が低下して脱りん効率が低下し、その結果、所望の［Ｐ］を達成することができない。
また、ソフトブロー区間において、Ｌ／Ｌ0が０．２０を超えて、式（２）を満たさない場合は、上吹きの強さが強過ぎるため、スラグに過剰な酸素が供給されないのでスラグの温度が適正に保たれて、ＭｇＯの濃度を低下させることができるものの、スラグへの酸素の供給が不十分となり、スラグの酸化度が低下して脱りん効率が低下し、その結果、所望の［Ｐ］を達成することができない。
以上のように、上吹きによる吹錬においては、ＭｇＯ濃度の抑制（ＭｇＯ濃度が増加することの防止）する点と、脱りん効率を低下させずに脱りん処理を行う点とのバランスを考慮すると、ハードブローは吹錬開始から６０％〜８０％の範囲であることが必要であり、ソフトブローは、ハードブロー後に引き続いて行うことが必要である。
さらに、ハードブロー区間（第１上吹き区間Ａ）では式（１）を満たすように、酸素を吹き込み、ソフトブロー区間では式（２）を満たすように酸素を吹く必要がある。
［底吹きについて］
図２に示すように、底吹きにおいては、吹錬開始から吹錬終了まで一定の割合で底吹きガスを吹くことによって、主に、溶湯２の攪拌を一定とすることでスラグメタル反応を安定化させ、耐火物からの溶け出しによるＭｇＯ濃度の増加を抑えている。
さらに、ハードブロー区間（第１上吹き区間Ａ）では式（１）を満たすように、酸素を吹き込み、ソフトブロー区間では式（２）を満たすように酸素を吹く必要がある。
［底吹きについて］
図２に示すように、底吹きにおいては、吹錬開始から吹錬終了まで一定の割合で底吹きガスを吹くことによって、主に、溶湯２の攪拌を一定とすることでスラグメタル反応を安定化させ、耐火物からの溶け出しによるＭｇＯ濃度の増加を抑えている。
具体的には、底吹きにおいては、０．０４５〜０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ3／分／ｍｍ2を満たすように底吹きのガスを吹いている。本発明では、底吹きのガスの設定にあたっては、上述したように、１分当たりの原単位（線速度による動力分として１分当たりの原単位）と、羽口６の開口面積当たりの流量（線速度による動力分として底吹きの羽口６の開口面積当たりの流量）とによって規定している。
１分当たりの原単位として底吹きのガスの量が、０．０４５Ｎｍ3／分／ｔｏｎ未満であると、攪拌が弱過ぎて当該攪拌によりスラグが移動し難いことから、上吹きランス４からの酸素が溶湯２よりもスラグに比較的多く供給されることになる。ゆえに、スラグへの熱供給が過剰となり、耐火物の溶損によるＭｇＯの溶け出しによって、スラグのＭｇＯ量が増加し、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまう。
１分当たりの原単位として底吹きのガスの量が、０．０４５Ｎｍ3／分／ｔｏｎ未満であると、攪拌が弱過ぎて当該攪拌によりスラグが移動し難いことから、上吹きランス４からの酸素が溶湯２よりもスラグに比較的多く供給されることになる。ゆえに、スラグへの熱供給が過剰となり、耐火物の溶損によるＭｇＯの溶け出しによって、スラグのＭｇＯ量が増加し、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまう。
一方で、底吹きのガスの量が、０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎよりも超えると、攪拌が強過ぎて当該攪拌によりスラグが過剰に移動してしまい、上吹きランス４からの酸素がスラグに供給されずに比較的多く溶湯２に供給されることになる。ゆえに、スラグの酸化度が低下するために、脱りん効率が低下し、その結果、所望の［Ｐ］を達成することができない。
羽口６の開口面積当たりの流量として規定した底吹きのガスが、０．０４０Ｎｍ3／分／ｔｏｎ未満であると、攪拌が弱過ぎるため、耐火物の溶損が進み、耐火物からのＭｇＯの溶け出しによって、スラグのＭｇＯ量が増加し、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまう。
羽口６の開口面積当たりの流量として規定した底吹きのガスが、０．０４０Ｎｍ3／分／ｔｏｎ未満であると、攪拌が弱過ぎるため、耐火物の溶損が進み、耐火物からのＭｇＯの溶け出しによって、スラグのＭｇＯ量が増加し、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまう。
一方で、底吹きのガスが、０．０６４Ｎｍ3／分／ｍｍ2よりも超えると、スラグの酸化度が低下するために、脱りん効率が低下し、その結果、所望の［Ｐ］を達成することができない。
底吹きによる吹錬においては、ＭｇＯ濃度の抑制（ＭｇＯ濃度が増加することの防止）する点と、脱りん効率を低下させずに脱りん処理を行う点とのバランスを考慮し、底吹きに関して、そのガス量を０．０４５〜０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ3／分／ｍｍ2を満たすように設定している。
底吹きによる吹錬においては、ＭｇＯ濃度の抑制（ＭｇＯ濃度が増加することの防止）する点と、脱りん効率を低下させずに脱りん処理を行う点とのバランスを考慮し、底吹きに関して、そのガス量を０．０４５〜０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ3／分／ｍｍ2を満たすように設定している。
上述したように、本発明では、転炉から二次精錬までのＭｇＯ量を設定したり、転炉における脱炭処理での溶銑の[Ｐ]やＣａＯ量、ＭｇＯ量を設定したり、精錬における上吹きや底吹きを工夫することによって、溶湯２内のＭｇＯ濃度を抑制している。さらに、本発明では、上述した条件に加えて、二次精錬、即ち、取鍋精錬でのフラックスを下記のようにすることにより、溶湯２内のＭｇＯ濃度の低減化を図っている。
［フラックスの組成について］
二次精錬処理における取鍋精錬では、溶湯２（溶鋼）に添加するフラックスの組成を、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ2＝４０〜６０質量％、Ａｌ2Ｏ3＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝０．６〜１．２を満たすものとしている。
［フラックスの組成について］
二次精錬処理における取鍋精錬では、溶湯２（溶鋼）に添加するフラックスの組成を、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ2＝４０〜６０質量％、Ａｌ2Ｏ3＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝０．６〜１．２を満たすものとしている。
フラックス中のＣａＯ濃度が３０％未満であると、フラックスの投入により生成されたスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が低い状態となる。このように塩基度が低い状態ではＭｇＯの溶解度が高くなるという傾向があり、ＭｇＯの溶解度が高くなると、耐火物の溶損が促進されることになる。その結果、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯ量が増加してスラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
一方、フラックス中のＣａＯ濃度が５５％を超えると、スラグの融点が高くなる。そのため、取鍋精錬時に、スラグを溶融させるための加熱量を多くしなければならず、スラグ自体の温度が上昇してしまう。スラグの温度が上昇することに伴い、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加する。その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
一方、フラックス中のＣａＯ濃度が５５％を超えると、スラグの融点が高くなる。そのため、取鍋精錬時に、スラグを溶融させるための加熱量を多くしなければならず、スラグ自体の温度が上昇してしまう。スラグの温度が上昇することに伴い、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加する。その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＳｉＯ2濃度が４０％未満であると、スラグの融点が高くなる。そのため、取鍋精錬時に、スラグを溶融させるための加熱量を多くしなければならず、スラグ自体の温度が上昇してしまう。スラグの温度が上昇することに伴い、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
一方、フラックス中のＳｉＯ2濃度が６０％を超えると、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が低くなるため、塩基度との関係からＭｇＯの溶解度が上昇することになる。このため、耐火物の溶損が促進されてしまうことにより、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯ量が増加してスラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
一方、フラックス中のＳｉＯ2濃度が６０％を超えると、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が低くなるため、塩基度との関係からＭｇＯの溶解度が上昇することになる。このため、耐火物の溶損が促進されてしまうことにより、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯ量が増加してスラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＡｌ2Ｏ3が３．０質量％より大きいと、スラグの融点が高くなってしまい、スラグの温度が上昇してしまう。このため、スラグと耐火物との反応が促進されてしまい、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＭｇＯ濃度が０．９５％を超えると、スラグのＭｇＯ量が多いことになり、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＭｇＯ濃度が０．１％未満であると、スラグのＭｇＯ量が少ないことになり、取鍋の耐火物の溶損が促進されてしまい、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＭｇＯ濃度が０．９５％を超えると、スラグのＭｇＯ量が多いことになり、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックス中のＭｇＯ濃度が０．１％未満であると、スラグのＭｇＯ量が少ないことになり、取鍋の耐火物の溶損が促進されてしまい、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
フラックスのＣａＯが３０〜５５質量％であり、フラックス中のＳｉＯ2が４０〜６０質量％であっても、ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．６未満であると、耐火物の溶損が促進されることにより、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯ量が増加してスラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
一方で、ＣａＯ／ＳｉＯ2が１．２を超えると、スラグの融点が高くなる。そのため、取鍋精錬時に、スラグを溶融させるための加熱量を多くしなければならず、スラグ自体の温度が上昇してしまう。スラグの温度が上昇することに伴い、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加する。その結果、スラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
［フラックスの大きさについて］
取鍋精錬時に溶湯２に添加するフラックスの大きさは、次のものとしている。取鍋精錬において粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５質量％以上含むフラックスを溶湯２に添加することとしている。つまり、粒度が１５ｍｍ以下となっている粒の占める割合が、質量％で全体の９５％以上であるフラックスを添加するものとしている。なお、残りのフラックスの粒度は最大でも５０ｍｍ以下である。また、フラックスの粒度は、使用前のフラックスを篩にかけて選別することにより決定した。
一方で、ＣａＯ／ＳｉＯ2が１．２を超えると、スラグの融点が高くなる。そのため、取鍋精錬時に、スラグを溶融させるための加熱量を多くしなければならず、スラグ自体の温度が上昇してしまう。スラグの温度が上昇することに伴い、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加する。その結果、スラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
［フラックスの大きさについて］
取鍋精錬時に溶湯２に添加するフラックスの大きさは、次のものとしている。取鍋精錬において粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５質量％以上含むフラックスを溶湯２に添加することとしている。つまり、粒度が１５ｍｍ以下となっている粒の占める割合が、質量％で全体の９５％以上であるフラックスを添加するものとしている。なお、残りのフラックスの粒度は最大でも５０ｍｍ以下である。また、フラックスの粒度は、使用前のフラックスを篩にかけて選別することにより決定した。
添加するフラックスにおいて、その粒度が１５ｍｍよりも超えるものが５質量％以上あると、フラックスの溶融性が悪くなるため、取鍋精錬時にフラックスを溶融させるために加熱量を多くしなければならない。これにより、スラグの温度が上昇してしまい、耐火物との反応が促進され、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加する。その結果、スラグ中のＭｇＯ量が増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
［スラグ量について］
取鍋精錬時におけるスラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとしている。ここで、取鍋精錬では実質的にスラグに対して外乱の影響を与えない取鍋（地金等の付着物の少ない取鍋）を使用しているためフラックス投入量＝スラグ量（投入したフラックスの量と生成したスラグ量とが同じ）として制御している。即ち、取鍋精錬に使用する取鍋においては、転炉にて溶鋼を受鋼する前に、例えば、内部に残存するスラグを除去しておく。また、転炉の出鋼時には、例えば、取鍋の内部にスラグが出来る限り流入しないように出鋼作業を行う。また、出鋼後に取鍋内のスラグを除去するようにしてもよい。これらの作業を少なくとも１つ以上行うことによって、取鍋精錬時には、前チャージにおけるスラグが取鍋精錬に影響の無いようにしている。なお、これらの作業は、当業者常法通りに行うものとする。
［スラグ量について］
取鍋精錬時におけるスラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとしている。ここで、取鍋精錬では実質的にスラグに対して外乱の影響を与えない取鍋（地金等の付着物の少ない取鍋）を使用しているためフラックス投入量＝スラグ量（投入したフラックスの量と生成したスラグ量とが同じ）として制御している。即ち、取鍋精錬に使用する取鍋においては、転炉にて溶鋼を受鋼する前に、例えば、内部に残存するスラグを除去しておく。また、転炉の出鋼時には、例えば、取鍋の内部にスラグが出来る限り流入しないように出鋼作業を行う。また、出鋼後に取鍋内のスラグを除去するようにしてもよい。これらの作業を少なくとも１つ以上行うことによって、取鍋精錬時には、前チャージにおけるスラグが取鍋精錬に影響の無いようにしている。なお、これらの作業は、当業者常法通りに行うものとする。
取鍋精錬時でのスラグ量が１４ｋｇ／ｔよりも少ない場合、スラグ中のＭｇＯ量が少ないため、耐火物からスラグへ溶出するＭｇＯが増加し、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
スラグ量が２１ｋｇ／ｔよりも多い場合、スラグの溶融性が悪くなるため、取鍋精錬時にフラックスを溶融させるために加熱量を多くしなければならない。これにより、スラグの温度が上昇していまい、且つ、スラグの厚みも大となるため耐火物の溶損を促進するということになり、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
スラグ量が２１ｋｇ／ｔよりも多い場合、スラグの溶融性が悪くなるため、取鍋精錬時にフラックスを溶融させるために加熱量を多くしなければならない。これにより、スラグの温度が上昇していまい、且つ、スラグの厚みも大となるため耐火物の溶損を促進するということになり、その結果、溶湯２内のＭｇＯ濃度を増加させてしまうことになる。
表１は、転炉１にて吹錬を行った後、二次精錬及び連続鋳造装置の下工程にて高強度鋼線用鋼を製造した実施条件を示している。表２〜表１３は、表１の実施条件に基づき、本発明の高強度鋼線用鋼の製造方法により製造を行った実施例と、本発明とは異なる方法により製造を行った比較例をまとめたものである。
詳しくは、表２〜表５は、実施例及び比較例における鋼材の化学成分を示したものであり、表６〜表９は、実施例及び比較例における実施内容（実験条件）を示したものであり、表１０〜表１０は、実施例及び比較例における実施結果を示したものである。
詳しくは、表２〜表５は、実施例及び比較例における鋼材の化学成分を示したものであり、表６〜表９は、実施例及び比較例における実施内容（実験条件）を示したものであり、表１０〜表１０は、実施例及び比較例における実施結果を示したものである。
実施条件について詳しく説明する。
表１に示すように、転炉吹錬は、１００ｔｏｎクラスの転炉１にて行った。上吹きにおいては、孔数が６個、孔直径が２８．４ｍｍ、孔角度が１２であるノズルを用いた。底吹きにおいては、吹き込みガスをＣＯガスとし、羽口６はガスを吹き込む吹き込み口（開口部分）がリング状となる一層環状管とした。羽口６の個数は４個、開口面積は合計で１０３．２ｍｍ2である。
転炉１に装入した溶銑において、[Ｃ]＝３．８〜４．２質量％、[Ｓ]＝０．０１０〜０．０４５質量％である。なお、[Ｐ]については、上述した通りである。
表１に示すように、転炉吹錬は、１００ｔｏｎクラスの転炉１にて行った。上吹きにおいては、孔数が６個、孔直径が２８．４ｍｍ、孔角度が１２であるノズルを用いた。底吹きにおいては、吹き込みガスをＣＯガスとし、羽口６はガスを吹き込む吹き込み口（開口部分）がリング状となる一層環状管とした。羽口６の個数は４個、開口面積は合計で１０３．２ｍｍ2である。
転炉１に装入した溶銑において、[Ｃ]＝３．８〜４．２質量％、[Ｓ]＝０．０１０〜０．０４５質量％である。なお、[Ｐ]については、上述した通りである。
副原料について、ＣａＯ源として、ＣａＯ＝９４〜９８質量％の成分からなる焼石灰を使用し、ＣａＯ装入原単位の計算は、焼石灰投入量×副原料中ＣａＯ濃度を鋼１トン当たりで計算して求めた。
また、１次精錬時（転炉精錬）でのＭｇＯ源としては、ＭｇＯ＝３２〜３６質量％、ＳｉＯ2＝０．１〜１．０質量％、ＣａＯ＝５１〜６２質量％の成分からなる軽焼ドロマイトを使用した。ＭｇＯ量の算出は、軽焼ドロマイト投入量×副原料中ＭｇＯ濃度を鋼１トン当たりで計算して求めた。
また、１次精錬時（転炉精錬）でのＭｇＯ源としては、ＭｇＯ＝３２〜３６質量％、ＳｉＯ2＝０．１〜１．０質量％、ＣａＯ＝５１〜６２質量％の成分からなる軽焼ドロマイトを使用した。ＭｇＯ量の算出は、軽焼ドロマイト投入量×副原料中ＭｇＯ濃度を鋼１トン当たりで計算して求めた。
さらに、出鋼から２次精錬までのＭｇＯ源としては、上述した精錬用フラックス（上記の実施形態に記載したフラックス）を使用した。ＭｇＯ量の算出は、精錬用フラックス投入量×副原料中ＭｇＯ濃度を鋼１トン当たりで計算して求めた。取鍋の耐火物は、ＭｇＯ-Ｃ系のものである。
一次精錬（転炉精錬）及びニ次精錬においての操業は、表１に示すように当業者常法の方法に基づいて行った。また、二次精錬後の連続鋳造や圧延の操業においても、当業者常法の方法に基づいて行った。
一次精錬（転炉精錬）及びニ次精錬においての操業は、表１に示すように当業者常法の方法に基づいて行った。また、二次精錬後の連続鋳造や圧延の操業においても、当業者常法の方法に基づいて行った。
実施例及び比較例において、１次精錬後の溶鋼の[Ｐ]は、製造後の[Ｐ]≦０．０２５％であるため、これを満たしているものを、良好「○」、満たしていないものを不良「×」とした。
また、鋼中の非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下に抑制することが有効であることから、最終的に線材としたときの非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を調査し、その値が３．０％以下のものを良好「○」とし、満たしていないものを不良「×」とした。
また、鋼中の非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を３．０％以下に抑制することが有効であることから、最終的に線材としたときの非金属介在物に占めるＭｇＯの比率を調査し、その値が３．０％以下のものを良好「○」とし、満たしていないものを不良「×」とした。
１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が６．０％以下であるものを良好「○」とし、満たしていないものを不良「×」とした。２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が８．０％以下であるものを良好「○」とし、満たしていないものを不良「×」とした。
実施例の実験番号１〜実験番号３０では、転炉１へ装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０質量％以下とし（溶銑[Ｐ]濃度の欄）、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし（ＣａＯ装入原単位の欄）とし、転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている（１次精錬時副原料ＭｇＯ量の欄）。
実施例の実験番号１〜実験番号３０では、転炉１へ装入する溶銑２の[Ｐ]を０．０４０質量％以下とし（溶銑[Ｐ]濃度の欄）、転炉１内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし（ＣａＯ装入原単位の欄）とし、転炉１内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとしている（１次精錬時副原料ＭｇＯ量の欄）。
表を用いて実施例の実験番号１〜実験番号３０について説明する。
この実施例では、吹錬時でのハードブローの区間を吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過するものとし（ハードブローの時間割合の欄）、ハードブローでのＬ／ＬOを０．２９〜０．４１としている（ハードブローのＬ／ＬOの欄）。実施例では、吹錬時でのソフトブローの区間を吹錬開始から６０％〜８０％を経過した後に行うものとし（ソフトブローの時間割合の欄）、ソフトブローでのＬ／ＬOを０．１３〜０．２０としている（ソフトブローのＬ／ＬOの欄）。
この実施例では、吹錬時でのハードブローの区間を吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過するものとし（ハードブローの時間割合の欄）、ハードブローでのＬ／ＬOを０．２９〜０．４１としている（ハードブローのＬ／ＬOの欄）。実施例では、吹錬時でのソフトブローの区間を吹錬開始から６０％〜８０％を経過した後に行うものとし（ソフトブローの時間割合の欄）、ソフトブローでのＬ／ＬOを０．１３〜０．２０としている（ソフトブローのＬ／ＬOの欄）。
また、実施例では、吹錬開始から吹錬終了まで、底吹きのガスを０．０４５〜０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎとする（底吹き流量原単位の欄）と共に、０．０４０〜０．０６４Ｎｍ3／分／ｍｍ2としている（底吹き開口面積当たりの流量の欄）。実施例の実験番号１〜実験番号３０では、出鋼時から二次精錬処理までの溶鋼２へ添加するＭｇＯの量を、溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下としている（出鋼・２次精錬時副原料ＭｇＯ量の欄）。
実施例では、取鍋精錬の際に、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ2＝４０〜６０質量％、Ａｌ2Ｏ3＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝０．６〜１．２を満たすフラックスを使用すると共に、ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．６〜１．２の範囲に入るものを使用している（取鍋精錬用のフラックスの欄）。実施例では、取鍋精錬の際に、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを使用した（取鍋精錬用のフラックスの欄において、「粒度≦１５ｍｍ以上の質量％」が９５．０以上）。
実施例では、取鍋精錬の際に、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ2＝４０〜６０質量％、Ａｌ2Ｏ3＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝０．６〜１．２を満たすフラックスを使用すると共に、ＣａＯ／ＳｉＯ2が０．６〜１．２の範囲に入るものを使用している（取鍋精錬用のフラックスの欄）。実施例では、取鍋精錬の際に、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを使用した（取鍋精錬用のフラックスの欄において、「粒度≦１５ｍｍ以上の質量％」が９５．０以上）。
さらに、実施例では、取鍋精錬におけるスラグ量は１４〜２１ｋｇ／ｔの範囲としている。
上述した実施例のように、本発明の転炉吹錬時の全ての条件を満たしていれば、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を６．０％以下にすることができると共に、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を７．０％以下にすることができる（評価「○」）。さらには、[Ｐ]について、鋳造前の最終成分（製造後の成分と同じ）を０．０２５％以下にすることができ、製造後（製品）における介在物中のＭｇＯ濃度を３．０％よりも低く、より良くなる２．５％以下にすることができる（評価「○」）。
上述した実施例のように、本発明の転炉吹錬時の全ての条件を満たしていれば、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を６．０％以下にすることができると共に、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を７．０％以下にすることができる（評価「○」）。さらには、[Ｐ]について、鋳造前の最終成分（製造後の成分と同じ）を０．０２５％以下にすることができ、製造後（製品）における介在物中のＭｇＯ濃度を３．０％よりも低く、より良くなる２．５％以下にすることができる（評価「○」）。
比較例の実験番号３１〜実験番号３２では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず多いために、転炉１にて十分に脱りんが行えず、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号３３〜実験番号３４では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず少ないために、スラグ内のＭｇＯ量を希釈できずに、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号３３〜実験番号３４では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず少ないために、スラグ内のＭｇＯ量を希釈できずに、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号３５〜実験番号３８では、転炉１内へ供給するＭｇＯ量が本発明の条件を満たしていないために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号３９〜実験番号４０では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず長いため、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号４１〜実験番号４２では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず短いため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。また、比較例の実験番号３９〜実験番号４２では、ソフトブロー区間の時間割合も本発明の条件を満たしていないものとなっている。
比較例の実験番号３９〜実験番号４０では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず長いため、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号４１〜実験番号４２では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず短いため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。また、比較例の実験番号３９〜実験番号４２では、ソフトブロー区間の時間割合も本発明の条件を満たしていないものとなっている。
比較例の実験番号４３〜実験番号４６では、ハードブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしていないため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号４７〜実験番号４８では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしておらず大きいために、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号４９〜実験番号５０では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしておらず小さいために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。なお、比較例の実験番号４７では、ハードブロー区間におけるＬ／ＬOも本発明の条件を満たしていない。
比較例の実験番号４７〜実験番号４８では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしておらず大きいために、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号４９〜実験番号５０では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしておらず小さいために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。なお、比較例の実験番号４７では、ハードブロー区間におけるＬ／ＬOも本発明の条件を満たしていない。
比較例の実験番号５１〜実験番号５２では、底吹きのガス量（流量原単位）が本発明の条件を満たしておらず大きいために、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号５３〜実験番号５４では、底吹きのガス量（流量原単位）が本発明の条件を満たしておらず小さいために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号５５〜実験番号５６では、底吹きのガス量（開口面積当たり）が本発明の条件を満たしておらず大きいために、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号５７〜実験番号５８では、底吹きのガス量（開口面積当たり）が本発明の条件を満たしておらず小さいために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号５５〜実験番号５６では、底吹きのガス量（開口面積当たり）が本発明の条件を満たしておらず大きいために、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号５７〜実験番号５８では、底吹きのガス量（開口面積当たり）が本発明の条件を満たしておらず小さいために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号５９〜実験番号６０では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯの組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号６１〜実験番号６２では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯの組成が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号６３〜実験番号６４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号６５〜実験番号６６では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号６３〜実験番号６４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号６５〜実験番号６６では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号６７〜実験番号６８では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＡｌ2Ｏ3の組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号６９〜実験番号７０では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号７１〜実験番号７２では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号６９〜実験番号７０では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号７１〜実験番号７２では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号７３〜実験番号７４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が本発明の条件を満たしておらず大きいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号７５〜実験番号７６では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が本発明の条件を満たしておらず小さいために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号７７〜実験番号７８では、取鍋精錬において、粒度が１５ｍｍ以上となるものを９５％以上含むフラックスを使用しなかったために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号７７〜実験番号７８では、取鍋精錬において、粒度が１５ｍｍ以上となるものを９５％以上含むフラックスを使用しなかったために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号７９〜実験番号８０では、取鍋精錬時におけるスラグ量が多く本発明の条件を満たしていないために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。比較例の実験番号８１〜実験番号８２では、取鍋精錬時におけるスラグ量が少なく本発明の条件を満たしていないために、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
上述した 比較例の実験番号３９〜実験番号８２では、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が６．０％未満で本発明の条件を満たさず、また、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が７．０％未満で本発明の条件を満たさないものについては、介在物中のＭｇＯ濃度を２．５％以下にすることができなかった（鋼中介在物の評価「×」）。
上述した 比較例の実験番号３９〜実験番号８２では、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が６．０％未満で本発明の条件を満たさず、また、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度が７．０％未満で本発明の条件を満たさないものについては、介在物中のＭｇＯ濃度を２．５％以下にすることができなかった（鋼中介在物の評価「×」）。
実施例の実験番号８３〜実験番号１１２に示すように、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれかを少なくとも含む場合であっても、本発明の全ての条件「吹錬時でのハードブローを吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過して行う。ハードブローでのＬ／ＬOが０．２９〜０．４１である。吹錬時でのソフトブローが吹錬開始から６０％〜８０％を経過した後に行う。ソフトブローでのＬ／ＬOが０．１３〜０．２０である。吹錬開始から吹錬終了まで、底吹きのガスを０．０４５〜０．０７５Ｎｍ3／分／ｔｏｎとする。出鋼時から二次精錬処理までの溶鋼２へ添加するＭｇＯの量を、溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下とする。二次精錬処理における取鍋精錬において、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ2＝４０〜６０質量％、Ａｌ2Ｏ3＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝０．６〜１．２を満たすフラックスを使用する。、また、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを使用する。スラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとする」を満たしていれば、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を６．０％以下にすることができると共に、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度を７．０％以下にすることができる（評価「○」）。さらには、[Ｐ]について、鋳造前の最終成分（製造後の成分と同じ）を０．０２５％以下にすることができ、製造後（製品）における介在物中のＭｇＯ濃度を２．５％以下にすることができる（評価「○」）。これに加えて、耐へたり性も向上することができる。
一方で、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれかを少なくとも含む場合でも実験番号１１３〜実験番号１６４の比較例においては、以下に示す評価となった。
比較例の実験番号１１３〜実験番号１１４では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず多いために、転炉１にて十分に脱りんが行えず、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１１５〜実験番号１１６では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず少ないために、スラグ内のＭｇＯ量を希釈できずに、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１１３〜実験番号１１４では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず多いために、転炉１にて十分に脱りんが行えず、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１１５〜実験番号１１６では、転炉１内へ供給するＣａＯ量の原単位が本発明の条件を満たしておらず少ないために、スラグ内のＭｇＯ量を希釈できずに、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１１７〜実験番号１２０では、転炉１内へ供給するＭｇＯ量が本発明の条件を満たしていないために、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１２１〜実験番号１２２では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず長いため、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号１２３〜実験番号１２４では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず短いため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。また、比較例の実験番号１２１〜実験番号１２４では、ソフトブロー区間の時間割合も本発明の条件を満たしていないものとなっている。
比較例の実験番号１２１〜実験番号１２２では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず長いため、[Ｐ]を０．０２５％以下にすることができなかった（[Ｐ]濃度の評価「×」）。比較例の実験番号１２３〜実験番号１２４では、ハードブロー区間の時間割合が本発明の条件を満たしておらず短いため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。また、比較例の実験番号１２１〜実験番号１２４では、ソフトブロー区間の時間割合も本発明の条件を満たしていないものとなっている。
比較例の実験番号１２５〜実験番号１２８では、ハードブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしていないため、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
比較例の実験番号１２９〜実験番号１３２では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしていないため、二次精錬後の[Ｐ]を０．０２５％以下にできないと共に、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった。
比較例の実験番号１３３〜実験番号１３６では、底吹きのガス量（流量原単位）が本発明の条件を満たしていないため、二次精錬後の[Ｐ]を０．０２５％以下にできないと共に、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった。
比較例の実験番号１２９〜実験番号１３２では、ソフトブロー区間におけるＬ／ＬOが本発明の条件を満たしていないため、二次精錬後の[Ｐ]を０．０２５％以下にできないと共に、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった。
比較例の実験番号１３３〜実験番号１３６では、底吹きのガス量（流量原単位）が本発明の条件を満たしていないため、二次精錬後の[Ｐ]を０．０２５％以下にできないと共に、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった。
比較例の実験番号１３７〜実験番号１４０では、底吹きのガス量（開口面積当たり）が本発明の条件を満たしていないために、二次精錬後の[Ｐ]を０．０２５％以下にできないと共に、１次精錬及び２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった。
比較例の実験番号１４１〜実験番号１４４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯの組成が本発明の条件を満たしていない。比較例の実験番号１４５〜実験番号１４８では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしていない。比較例の実験番号１４９〜実験番号１５０では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＡｌ2Ｏ3の組成が本発明の条件を満たしていない。また、比較例の実験番号１５１〜実験番号１５４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしていない。
比較例の実験番号１４１〜実験番号１４４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯの組成が本発明の条件を満たしていない。比較例の実験番号１４５〜実験番号１４８では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＳｉＯ2の組成が本発明の条件を満たしていない。比較例の実験番号１４９〜実験番号１５０では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＡｌ2Ｏ3の組成が本発明の条件を満たしていない。また、比較例の実験番号１５１〜実験番号１５４では、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしていない。
このように、取鍋精錬時でのフラックスにおいて、ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯの組成が本発明の条件を満たしていなければ、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれかを少なくとも含む場合であっても、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
また、比較例の実験番号１５５〜実験番号１５８に示すように、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が本発明の条件を満たしていない場合、比較例の実験番号１５９〜実験番号１６０に示すように、取鍋精錬において、粒度が１５ｍｍ以上となるものを９５％以上含むフラックスを使用しない場合、比較例の実験番号１６１〜実験番号１６４に示すように、取鍋精錬時におけるスラグ量が本発明の条件を満たしていない場合は、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれかを少なくとも含む鋼材であったとしても、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
また、比較例の実験番号１５５〜実験番号１５８に示すように、取鍋精錬時でのフラックスにおいてＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が本発明の条件を満たしていない場合、比較例の実験番号１５９〜実験番号１６０に示すように、取鍋精錬において、粒度が１５ｍｍ以上となるものを９５％以上含むフラックスを使用しない場合、比較例の実験番号１６１〜実験番号１６４に示すように、取鍋精錬時におけるスラグ量が本発明の条件を満たしていない場合は、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれかを少なくとも含む鋼材であったとしても、２次精錬でのＭｇＯ量を所定以下にすることができなかった（スラグ、ＭｇＯ濃度の評価「×」）。
表２〜表１３の実施例及び比較例において、１次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度と、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度との関係についてまとめると、図３に示す結果となる。また、上述した表２〜表１３の実施例及び比較例において、２次精錬後のスラグのＭｇＯ濃度と、介在物中のＭｇＯ濃度との関係についてまとめると、図４に示す結果となる。
図３及び図４に示すように、上述した実施例のように、１次精錬後のスラグ中のＭｇＯ濃度を６．０質量％以下とし、２次精錬後のスラグ中のＭｇＯ量を７．０質量％以下にすることによって、線材中介在物中のＭｇＯ濃度を３．０質量％より更に好ましい２．５質量％以下にすることができる。しかも、鋼材中（鋼中）のＭｇ量を、介在物の低減するのに好ましいとされる０．０００２０質量％以下にすることができ、更に好ましいとされる０．０００１５質量％以下にすることができる。
図３及び図４に示すように、上述した実施例のように、１次精錬後のスラグ中のＭｇＯ濃度を６．０質量％以下とし、２次精錬後のスラグ中のＭｇＯ量を７．０質量％以下にすることによって、線材中介在物中のＭｇＯ濃度を３．０質量％より更に好ましい２．５質量％以下にすることができる。しかも、鋼材中（鋼中）のＭｇ量を、介在物の低減するのに好ましいとされる０．０００２０質量％以下にすることができ、更に好ましいとされる０．０００１５質量％以下にすることができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 転炉
Ａ 第１上吹き区間
Ｂ 第２上吹き区間
Ｃ 第１底吹き区間
Ｄ 第２底吹き区間
Ａ 第１上吹き区間
Ｂ 第２上吹き区間
Ｃ 第１底吹き区間
Ｄ 第２底吹き区間
Claims (2)
- [Ｃ]＝０．４〜１．０質量％、[Ｓｉ]＝１．４〜２．２質量％、[Ｍｎ]＝０．２〜０．９質量％、[Ｍｇ]＝０．０００２０質量％以下（０％を含まない）、[Ａｌ]＝０．０００３０質量％以下（０％を含まない）、[Ｏ]＝０．００３％以下（０％を含まない）を満たす高強度鋼線用鋼を製造するに際し、
転炉における脱炭処理では、当該転炉へ装入する溶銑の[Ｐ]を０．０４０質量％以下とすると共に、転炉内へ供給するＣａＯ量を原単位で１２．０〜２１．０ｋｇ／ｔとし、
さらに、前記転炉内へ供給するＭｇＯ量を溶鋼１ｔ当たり１００〜１５００ｇとし、
転炉における吹錬では、
上吹きに関し、吹錬時間の全期間のうち、吹錬開始から６０％〜８０％の時間が経過する第１上吹き区間では、式（１）を満たすように上吹きの酸素を吹き、前記第１上吹き区間の経過後から吹錬を終了させるまでの第２上吹き区間では、式（２）を満たすように上吹きの酸素を吹き、
底吹きに関し、吹錬開始から吹錬終了まで、０．０４５〜０．０７５Ｎｍ３／分／ｔｏｎ且つ０．０４０〜０．０６４Ｎｍ３／分／ｍｍ２を満たすように底吹きのガスを吹き、
転炉での出鋼時から二次精錬処理までの工程においては、溶鋼へ添加するＭｇＯの量を、溶鋼１ｔ当たり３３０ｇ以下とし、
前記二次精錬処理における取鍋精錬では、ＣａＯ＝３０〜５５質量％、ＳｉＯ２＝４０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３＝３．０質量％以下、ＭｇＯ＝０．１〜０．９５質量％、ＣａＯ／ＳｉＯ２＝０．６〜１．２を満たし、且つ、粒度が１５ｍｍ以下となるものが９５％以上含むフラックスを添加すると共に、取鍋精錬におけるスラグ量を１４〜２１ｋｇ／ｔとしていることを特徴とする疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼の製造方法。
- 前記高強度鋼線用鋼は、[Ｃｒ]＝０．１〜２．０質量％、[Ｎｉ]＝０．０５〜０．５０質量％、[Ｖ]＝０．０５〜０．５０質量％のいずれか１成分以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の疲労特性に優れた高強度鋼線用鋼の製造方法。
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