二次精錬方法
【課題】溶鋼中の粗大な介在物のバラツキを無くし安定的に個数を低減することができるようにする。
【解決手段】Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となる溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、成分調整した溶鋼に１０×Ａ／Ｖ＜［Ｗ(REM)＋０．８×Ｗ(Zr)］／Ｔ．Ｏ＜７０×Ａ／Ｖを満たす範囲でを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌する。Ａ：接触面積（ｍ2）、Ｖ：溶鋼体積（ｍ3）、Ｗ(REM)：希土類元素の添加量（ｋｇ／ｔｏｎ）、Ｚｒの添加量（ｋｇ／ｔｏｎ）。
【解決手段】Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となる溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、成分調整した溶鋼に１０×Ａ／Ｖ＜［Ｗ(REM)＋０．８×Ｗ(Zr)］／Ｔ．Ｏ＜７０×Ａ／Ｖを満たす範囲でを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌する。Ａ：接触面積（ｍ2）、Ｖ：溶鋼体積（ｍ3）、Ｗ(REM)：希土類元素の添加量（ｋｇ／ｔｏｎ）、Ｚｒの添加量（ｋｇ／ｔｏｎ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼にＴｉを添加して脱酸処理を行う二次精錬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶鋼を精錬する二次精錬工程において、溶鋼にＴｉを添加して脱酸（キルド処理）を行い、その後、希土類元素を添加して精錬を進めるという技術が開発されている（特許文献１〜特許文献３）。
特許文献１では、炭素濃度が０．００５〜０．０１質量％に到達した時点で、該溶鋼にＡｌを添加して予備脱酸を行い、溶存酸素濃度を０．０２５〜０．０４５質量％に制御しつつ炭素濃度をさらに０．００４質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼に、さらにＡｌを添加して予備脱酸強化を行い、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００５質量％以上０．０２５質量％未満とし、次いで、Ｔｉを添加してＴｉ濃度を０．００３〜０．４質量％とし、さらに、希土類元素でのうち少なくともＬａ、Ｃｅを添加し、ＬａとＣｅの合計濃度を０．０００５〜０．０３質量％としている。
【０００３】
特許文献２では、真空脱ガス処理により溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、２回以上の添加により予め設定された総Ｔｉ添加量を投入し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加している。
特許文献３では、炭素濃度を０．０５質量％以下まで脱炭処理した溶鋼に、Ｔｉを添加し、その後、希土類元素であるＬａ、Ｃｅのいずれか１種以上を添加し、かつ、成分調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３９２３６４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９１０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−０２３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような溶鋼にＴｉを添加して溶鋼を脱酸した後に希土類元素を添加する技術では、溶鋼のキルド処理が行えるのはもとより、溶鋼中の介在物を微細化することが可能となって、例えばノズルの閉塞を防止することができるようになる。
とはいえ、特許文献１〜特許文献３の技術は、溶鋼中の介在物を安定的に微細化できる、言い換えれば粗大な介在物を安定的に低減することができる技術に至っていないのが実情であり、更なる改良の要望が高まってきている。
【０００６】
そこで、本発明は、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に行うことができる二次精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、本発明は、溶鋼にＴｉを添加して二次精錬を行うに際し、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整しておき、成分調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌する点にある。
【０００８】
【数１】
【発明の効果】
【０００９】
本発明の二次精錬方法を採用することで、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に図ることができる。なお、介在物の微細化を確実に図るとは、粗大な介在物の個数を減らすことができるばかりか、粗大な介在物の発生個数のバラツキを可級的に小さくできることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の二次精錬処理を行う還流式脱ガス精錬装置を示した図でる。
【図２】取鍋内部を示した図である。
【図３】（ａ）実施例における浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを示し、（ｂ）比較例における浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを示した図である。
【図４】介在物の平均組成を示した図である。
【図５】Ａ／Ｖ-1と（ＷREM＋０．８ＷZr）／Ｔ．Ｏとの関係図である。
【図６】実施例における介在物中のＲＥＭ2Ｏ3の濃度とＺｒＯ2の濃度との合計のバラツキを示した図である。
【図７】比較例における介在物中のＲＥＭ2Ｏ3の濃度とＺｒＯ2の濃度との合計のバラツキを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
本発明の二次精錬方法は、転炉などで一次精錬処理を終了した溶鋼に対して二次精錬処理を行うに際し、溶鋼の脱酸を行うためにＴｉを溶鋼に添加した後、Ｔｉを添加した溶鋼に対して希土類元素を添加することによって、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に図ると共にその個数も少なくできるようになる。
【００１２】
以下、二次精錬方法について詳しく説明する。
図１は、溶鋼の二次精錬を行うための装置を示している。この装置１は、例えば、溶鋼２を還流させながら真空引きを行うことにより溶鋼の二次精錬を行う還流式脱ガス精錬装置（ＲＨ装置）である。このＲＨ装置１は、溶鋼２が装入された取鍋３と、略真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽４とを有している。
【００１３】
脱ガス槽４の下部には取鍋３内の溶鋼２に浸漬させる２本の浸漬管（上昇管５、下降管６）が設けられており、この浸漬管の一方（上昇管５）にはＡｒガス等の不活性ガスを吹き込む吹き込み口（図示省略）が設けられている。脱ガス槽４の上部には、脱ガス槽４のガスを排気する排気口７が設けられている。
ＲＨ装置１において溶鋼２の二次精錬を行うにあたっては、まず、浸漬管を取鍋３内の溶鋼２に浸漬した状態で、上昇管５の吹き込み口からＡｒ等の不活性ガスを吹き込むと共に、排気口７から脱ガス槽４のガスを排気して脱ガス槽４内を略真空状態し、この状態で溶鋼２を脱ガス槽４と取鍋３との間で循環させることで溶鋼２を攪拌する。そして、溶鋼２の脱酸を行うためにＴｉを溶鋼２内に添加すると共に、Ｔｉを添加した後は希土類元素を溶鋼２に添加する。
【００１４】
上述したように、二次精錬処理を行う際にＴｉを添加すると、溶鋼中の酸素を低減できると共に、溶鋼中の介在物をＡｌ2Ｏ3系介在物より微細なＴｉ系酸化物（ＭｎＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＯ2系の酸化物）にして、介在物の大きさを小さくすることができる。
以下、説明の便宜上、介在物を区別するために、溶鋼中に残るＴｉ系酸化物（ＭｎＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＯ2系の酸化物）をＴｉ系介在物といい、溶鋼中に残るＭｎ系酸化物（Ｍｎが主体の酸化物）をＭｎ系介在物といい、溶鋼中に残るＡｌ2Ｏ3（Ａｌ2Ｏ3が主体の酸化物）をＡｌ系介在物という。
【００１５】
溶鋼中の介在物を確実にＴｉ系介在物にするには、まず、Ｔｉを溶鋼に添加しキルド処理をする前に、溶鋼の成分を次のように制御する必要がある。
具体的には、Ｔｉ脱酸前に、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整する。
【００１６】
Ｍｎが１．０質量％未満であり、Ｍｎが少なすぎると、後に添加するＴｉによるＴｉ系介在物が生成し難い傾向があって、その結果、溶鋼中には大きな介在物が多くなることになる。言い換えれば、脱酸元素が不足するため、最終的にトータル酸素の目標値であるＴ．Ｏ＜５０ｐｐｍ以下の達成が困難になる。一方、Ｍｎが２．０質量％を超えると、Ｍｎが多すぎるためＴｉ系介在物よりもＭｎ系介在物の生成が多くなる。
【００１７】
Ｓが０．００３質量％よりも多い場合、後述するように希土類元素を溶鋼中に添加したとしても溶鋼中のＳと希土類元素とが結びつき易くなるため、介在物の制御が非常に難しくなる。そのため、Ｓは少ないことが好ましく、０．００３質量％未満であることが必要である。
Ｔ．Ａｌが０．００２質量％未満であり、Ａｌが少なすぎると、後に添加するＴｉによるＴｉ系介在物が生成し難い傾向があって、その結果、溶鋼中には大きな介在物が多くなることになる。言い換えれば、脱酸元素が不足するため、最終的にトータル酸素の目標値であるＴ．Ｏ＜５０ｐｐｍ以下の達成が困難になる。一方、Ａｌが０．０１質量％を超えると、Ａｌが多すぎるためＴｉ系介在物よりもＡｌ系介在物の生成が多くなる。
【００１８】
Ｔ．Ｏを０．００１質量％未満にすることは、実際の操業を考えたときに二次精錬装置に相当の負荷、即ち、溶製に多大な負荷がかかることとなる。一方、Ｔ．Ｏが０．００５質量％超えてしまうと、Ｔｉ脱酸した後の介在物が大きくなると共に、介在物のバラツキが大きい。
次に 溶鋼の成分を調整した後は、成分調整した溶鋼にＴｉを添加する。ここで、Ｔｉを溶鋼に添加するに際し、１回当たりの添加量（Ｔｉの純成分に換算した添加量）を０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下にしている。１回当たりの添加量が０．６ｋｇ／ｔｏｎを超えてしまうと、１回当たりのＴｉの添加量が多すぎて、局所的に高濃度の脱酸元素（Ｔｉ）となる領域が溶鋼中に生じ、その結果、粗大な脱酸生成物が生成する傾向にある。なお、溶鋼に添加するＴｉの回数は、１回であっても複数回に分けてもよい。
【００１９】
溶鋼にＴｉを添加した後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎとして、１０〜２０分間溶鋼を攪拌する。
攪拌動力密度を２Ｗ／ｔｏｎ未満としてしまうと、溶鋼の攪拌が弱すぎるために、Ｔｉによる脱酸が進まないと共にＴｉ系介在物の生成が十分に進まないため、溶鋼内に残る介在物のバラツキが発生してしまう。一方、攪拌動力密度を４Ｗ／ｔｏｎよりも大きくしてしまうと、Ｔｉ系介在物が十分に生成するものの、溶鋼上のスラグが溶鋼に巻き込まれてしまい、溶鋼中の介在物の制御を行うことが難しい。
【００２０】
攪拌時間が１０分未満であると、溶鋼の攪拌が時間が短すぎるためにＴｉによる脱酸の効果が余りなく、Ｔｉ系介在物の生成が十分に進まないため、溶鋼内に残る介在物のバラツキが発生してしまう。一方、攪拌時間が２０分を超えてしまうと、攪拌時間が長すぎるためにＴｉ系介在物の凝集粗大化が進んでしまうことになり、溶鋼を攪拌するという効果がなく、溶鋼の温度低下を進ませてしまうという処理上の問題がある。
【００２１】
なお、攪拌動力密度は式（２）で求めたものである。
【００２２】
【数２】
【００２３】
還流式脱ガス精錬のように真空中ガスリフトポンプによる攪拌を行った場合の攪拌動力密度εは式（３）で与えられることが「日本鉄鋼協会編：第3版鉄鋼便覧，第2巻，製銑・製鋼，1981年，673頁」に開示されている。
【００２４】
【数３】
【００２５】
ここで、Ｑは溶鋼２の循環量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）、Ｕは下降管１３内の溶鋼２の線速度（ｍ／ｓｅｃ）である。
式（２）における循環量Ｑ（ｔｏｎ／ｍｉｎ）は、「桑原ら：鉄と鋼，第73巻，1987年，176頁」に開示されているように、式（４）で求められる。この式におけるＤは下降管１３の内径(ｍ)である。
【００２６】
【数４】
【００２７】
また、下降管１３内の溶鋼２の線速度Ｕ(ｍ／ｓｅｃ)は、具体的には、式（５）により算出することができる。
【００２８】
【数５】
【００２９】
式（４），式（５）を式（３）に代入することで、式（２）を得ることができる。
上述したように、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間、溶鋼を攪拌して、溶鋼の成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整する。
Ｔｉが０．００１５質量％未満であると、Ｔｉが少なすぎるために意図したＴｉ系介在物とならず、Ａｌ2Ｏ3系介在物となる。一方、Ｔｉが０．０４０質量％を超えてしまうと、Ｔｉ系介在物の生成が進むものの、希土類元素を添加したときの介在物の改善が進まない可能性がある。
【００３０】
Ｔ．Ｏを０．００１質量％未満にすることは、実際の操業を考えたときに二次精錬装置に相当の負荷、即ち、溶製に多大な負荷がかかることとなる。一方、Ｔ．Ｏが０．００５質量％超えてしまうと、Ｔｉ脱酸した後の介在物が大きくなると共に、介在物のバラツキが大きい。
上述したように、本発明では、まず、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整する。そして、成分調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整することによって、Ｔｉで溶鋼の脱酸を行ったＴｉキルド溶鋼を生成する。
【００３１】
Ｔｉ系介在物自体の大きさはＡｌ2Ｏ3系介在物自体の大きさよりも小さいため、介在物の粗大化を防止することを期待することができる。しかしながら、Ｔｉ系介在物は、時間が経過するにつれてＴｉ系介在物同士が凝集してしまう可能性がある。
そこで、Ｔｉキルド溶鋼を生成した後に希土類元素を添加することによってＴｉ系介在物の凝集を抑制することとしている。希土類元素をＴｉキルド溶鋼に添加することによってＴｉ系介在物の凝集を防止することは特許第４３９２３６４号公報等に記載されており、一般的なことである。
【００３２】
本発明では、Ｔｉキルド溶鋼には、式（１）を満たす範囲で希土類元素又はＺｒを添加することとしている。なお、希土類元素とＺｒとを溶鋼に添加するようにしてもよい。
【００３３】
【数６】
【００３４】
さて、希土類元素やＺｒは、アルミナ系耐火物と反応し易く、多量の希土類元素やＺｒを溶鋼に添加すると、アルミナ系耐火物中のＡｌが多量に溶鋼に溶け出してしまい、その結果、Ｔｉを溶鋼に添加したとしても、溶鋼中に生成される介在物のバランスが変化してしまう可能性がある。そのため、本発明によれば、Ｔｉキルド溶鋼に希土類元素やＺｒを添加するにあたっては、式（１）に示すように、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａ、希土類元素やＺｒを添加する前のＴ．Ｏの濃度、溶鋼体積Ｖとを用いて、希土類元素やＺｒの添加量を規定することとしている。なお、溶鋼体積Ｖは、溶鋼重量÷溶鋼密度にて求めている。溶鋼密度は、７ｋｇ／ｍ3としている。
【００３５】
ここで、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａについて説明する。
図２に示すように、取鍋の内部に設けられた耐火物には、アルミナ系耐火物とマグネシア系耐火物（ＭｇＯ−Ｃ系耐火物）とがある。アルミナ系耐火物は取鍋の底部（敷部）の全体に設けられていると共に敷部から起立する胴部において敷部から開口部に向けて設けられている。マグネシア系耐火物は、取鍋の胴部においてアルミナ系耐火物から引き続き開口部に向けて設けられていて、主にスラグラインに対応する部分の耐火物として用いられている。
【００３６】
したがって、取鍋に溶鋼を装入した状態において、胴部に設けられたアルミナ系耐火物と溶鋼とが接触している胴回り接触面積Ａ１と、敷部と溶鋼とが接触している敷部接触面積Ａ２とを加算したものが、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａとなる。
式（１）の右辺の値（＜７０×Ａ／Ｖ）よりも多くなるように、希土類元素やＺｒを溶鋼に添加してしまうと、希土類元素とアルミナ系耐火物とが反応してアルミナ系耐火物に含まれるＡｌが多量に溶鋼内に溶け出してしまい、その結果、Ａｌ系介在物が多くなることによって粗大な介在物が多くなる。
【００３７】
式（１）の左辺の値（１０×Ａ／Ｖ）よりも少なくなるように、希土類元素やＺｒを溶鋼に添加してしまうと、希土類元素やＺｒを添加することによって介在物の微細化をする効果がなく、介在物を微細化をすることができない。
溶鋼に希土類元素を添加した後は、攪拌動力密度を２〜３Ｗ／ｔｏｎとして、３〜７分間、溶鋼を攪拌する。
【００３８】
攪拌動力密度を２Ｗ／ｔｏｎ未満としてしまうと、溶鋼を攪拌が弱すぎるために、希土類元素等を添加したことによるＴｉ系介在物の凝集化の防止が十分に進まず、結果的に、介在物が粗大化してしまう。一方、攪拌動力密度を３Ｗ／ｔｏｎよりも大きくしてしまうと、希土類元素等を添加したことによるＴｉ系介在物の凝集化の防止が十分に進むものの、Ｔｉ系介在物自体の凝集化も進んでしまい、結果的に、介在物が粗大化してしまう。
【００３９】
溶鋼中に希土類元素やＺｒを溶鋼に満遍なく混ぜるためには（均一化させる）、少なくとも攪拌時間は３分以上確保する必要がある。一方、攪拌時間が７分を超えてしまうと、攪拌時間が長すぎるために、Ｔｉ系介在物の凝集粗大化が進んでしまうことになり、溶鋼を攪拌するという効果がなく、溶鋼の温度低下を進ませてしまうという処理上の問題がある。
【００４０】
表１は、実施条件をまとめたものである。表２は、二次精錬処理後の処理後の成分をまとめたものである。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
取鍋に装入した溶鋼量、取鍋の大きさ、溶製鋼種、二次精錬処理方法、希土類元素（ＲＥＭ）の添加、取鍋内の耐火物、取鍋に取り付けたインサートノズルの組成、連続鋳造装置に取り付けた浸漬ノズルの組成、介在物の観察条件は表１に示す通りとした。
特に、添加する希土類元素としては、Ｃｅ及びＬａが含まれているミッシュメタルを用いた。また、取鍋のインサートノズル（取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入するためのノズル）は、例えば、特開平７−４００３６号公報に記載されているような一般的なものである。また、連続鋳造機の浸漬ノズル（タンディッシュから鋳型へ溶鋼を注入するためのノズル）も、例えば、特開２００５−２８４４１号公報に記載されているような一般的なものである。
【００４４】
表３〜表６は、本発明の二次精錬方法にて精錬を行った実施例と、本発明とは異なる二次精錬方法にて精錬を行った比較例とをまとめたものである。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】
【表６】
【００４９】
実施例１〜実施例２０では、Ｔｉを添加する前の溶鋼成分に関して、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％なるよう二次精錬処理にて調整している（Ｔｉ添加前の状態の欄）。また、成分調整後の溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し（Ｔｉ添加時-Ｔｉ最大添加量の欄）、Ｔｉの添加後は攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌している（Ｔｉ添加後の攪拌の欄）。さらに、添加後の溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整している（ＲＥＭ添加前の状態の欄）。
【００５０】
加えて、実施例では、成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し（合金添加量及び添加量の欄）、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌している（ＲＥＭ添加後の攪拌状態の欄）。
一方、比較例２１〜２５では、Ｔｉ添加前の溶鋼成分値、Ｔｉ添加時の１回当たりの添加量、Ｔｉ添加後の攪拌、ＲＥＭ添加前の溶鋼成分の状態、ＲＥＭ添加後の攪拌状態のいずれも、本発明の条件を満たしていない。また、比較例２６〜２９では、ＲＥＭ添加前において、Ｔ．Ｏが多かったり、Ｔｉが多かったり少なかったりしている。比較例３０〜３４では、ＲＥＭ添加後において、動力攪拌密度が高かったり低かったりしていると共に、攪拌時間が長かったり短かったりしている。
【００５１】
さらに、比較例３４〜５３では、Ｔｉ添加前の状態において溶鋼の各溶鋼成分が本発明に規定する値を満たしていないと共に、Ｔｉの１回当たりの添加量が多かったり、Ｔｉ添加後において攪拌動力密度や攪拌時間が本発明に規定する値を満たしていない。
加えて、比較例５４〜６６では、希土類元素やＺｒの添加量が式（１）の範囲を満たしていない。
【００５２】
このように実施例では、本発明の条件を満たしているため、取鍋からタンディッシュへと溶鋼を注入する際にインサートノズルでのノズル閉鎖（親鍋閉鎖の欄）が無かった。なお、インサートノズルでのノズル閉鎖は、取鍋内の溶鋼がタンディッシュへ注入しなくなりノズル詰まりの解消作業を行った場合をノズル閉鎖有り、ノズル詰まりの解消作業（親鍋開孔作業）を行わなかった場合をノズル閉鎖無しとした。
【００５３】
また、実施例では、図３（ａ）に示すように、浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを２０ｍｍ以下にすることができた。一方、図３（ｂ）に示すように、比較例では、浸漬ノズルに付着した介在物の厚みは２０ｍｍよりも大きく、全ての比較例で２５ｍｍ以上となり、その結果、ノズル詰まりの解消作業が必要（親鍋開孔作業あり）であると共に、一定の鋳造速度で鋳造を行うことが困難であった。
【００５４】
実施例と比較例との溶鋼処理後（二次精錬処理後）の介在物（酸化物）の平均組成は、図４に示すものとなった。即ち、希土類元素の酸化物（ＲＥＭ2Ｏ3）とジルコニウムの酸化物（ＺｒＯ2）とを合わせた改質酸化物、チタンの酸化物（ＴｉＯ2）、アルミニウムの酸化物（Ａｌ2Ｏ3）を見たとき、本発明は範囲Ｘの範囲となった。また、実施例及び比較例において、式（１）でのＡ／Ｖ-1と（ＷREM＋０．８ＷZr）／［Ｔ．Ｏ］との関係は、図５に示すものとなった。
【００５５】
図６に示すように、実施例では、縦軸に示される標準偏差の値（介在物中のＲＥＭ2Ｏ3とＺｒＯ2とを合わせた改質酸化物に関する濃度のバラツキ具合）を確実に１０以下にすることができる。従来例では、濃度のバラツキ具合の値は４０以下である。
また、図７示すように、実施例では、縦軸の値（５μｍ以上介在物の個数）を３０個／ｃｍ2以内に確実にすることができる。従来例では、５μｍ以上介在物の個数は８０個／ｃｍ2と大きな値をとることがある。従来例を詳しくみれば、５μｍ以上の介在物を３０個／ｃｍ2以内できる場合もあるものの、５μｍ以上の介在物が３０個／ｃｍ2よりも多くなるケースがある。加えて、実施例では、５μｍ以上介在物の個数のバラツキ具合（標準偏差）は８．７（実施例の２０ｃｈ分を母数とした数値）であり、従来例では１７．７（比較例４６ｃｈ分を母数とした数値）であって、介在物個数のバラツキが約１／２となっている。つまり、本実施例では、粗大な介在物の個数を減らすことができるばかりか、粗大な介在物の発生個数のバラツキを可級的に小さくできる。
【００５６】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。上記の実施形態では、二次精錬はＲＨ装置にて行っているが、これに限らず、ＣＡＳ装置によって行ってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ 還流式脱ガス精錬装置
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 脱ガス槽
５ 上昇管
６ 下降管
７ 排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼にＴｉを添加して脱酸処理を行う二次精錬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶鋼を精錬する二次精錬工程において、溶鋼にＴｉを添加して脱酸（キルド処理）を行い、その後、希土類元素を添加して精錬を進めるという技術が開発されている（特許文献１〜特許文献３）。
特許文献１では、炭素濃度が０．００５〜０．０１質量％に到達した時点で、該溶鋼にＡｌを添加して予備脱酸を行い、溶存酸素濃度を０．０２５〜０．０４５質量％に制御しつつ炭素濃度をさらに０．００４質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼に、さらにＡｌを添加して予備脱酸強化を行い、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００５質量％以上０．０２５質量％未満とし、次いで、Ｔｉを添加してＴｉ濃度を０．００３〜０．４質量％とし、さらに、希土類元素でのうち少なくともＬａ、Ｃｅを添加し、ＬａとＣｅの合計濃度を０．０００５〜０．０３質量％としている。
【０００３】
特許文献２では、真空脱ガス処理により溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、２回以上の添加により予め設定された総Ｔｉ添加量を投入し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加している。
特許文献３では、炭素濃度を０．０５質量％以下まで脱炭処理した溶鋼に、Ｔｉを添加し、その後、希土類元素であるＬａ、Ｃｅのいずれか１種以上を添加し、かつ、成分調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３９２３６４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９１０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−０２３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような溶鋼にＴｉを添加して溶鋼を脱酸した後に希土類元素を添加する技術では、溶鋼のキルド処理が行えるのはもとより、溶鋼中の介在物を微細化することが可能となって、例えばノズルの閉塞を防止することができるようになる。
とはいえ、特許文献１〜特許文献３の技術は、溶鋼中の介在物を安定的に微細化できる、言い換えれば粗大な介在物を安定的に低減することができる技術に至っていないのが実情であり、更なる改良の要望が高まってきている。
【０００６】
そこで、本発明は、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に行うことができる二次精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、本発明は、溶鋼にＴｉを添加して二次精錬を行うに際し、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整しておき、成分調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌する点にある。
【０００８】
【数１】
【発明の効果】
【０００９】
本発明の二次精錬方法を採用することで、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に図ることができる。なお、介在物の微細化を確実に図るとは、粗大な介在物の個数を減らすことができるばかりか、粗大な介在物の発生個数のバラツキを可級的に小さくできることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の二次精錬処理を行う還流式脱ガス精錬装置を示した図でる。
【図２】取鍋内部を示した図である。
【図３】（ａ）実施例における浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを示し、（ｂ）比較例における浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを示した図である。
【図４】介在物の平均組成を示した図である。
【図５】Ａ／Ｖ-1と（ＷREM＋０．８ＷZr）／Ｔ．Ｏとの関係図である。
【図６】実施例における介在物中のＲＥＭ2Ｏ3の濃度とＺｒＯ2の濃度との合計のバラツキを示した図である。
【図７】比較例における介在物中のＲＥＭ2Ｏ3の濃度とＺｒＯ2の濃度との合計のバラツキを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
本発明の二次精錬方法は、転炉などで一次精錬処理を終了した溶鋼に対して二次精錬処理を行うに際し、溶鋼の脱酸を行うためにＴｉを溶鋼に添加した後、Ｔｉを添加した溶鋼に対して希土類元素を添加することによって、溶鋼のキルド処理が確実に行え、且つ溶鋼中に残存する介在物の微細化を確実に図ると共にその個数も少なくできるようになる。
【００１２】
以下、二次精錬方法について詳しく説明する。
図１は、溶鋼の二次精錬を行うための装置を示している。この装置１は、例えば、溶鋼２を還流させながら真空引きを行うことにより溶鋼の二次精錬を行う還流式脱ガス精錬装置（ＲＨ装置）である。このＲＨ装置１は、溶鋼２が装入された取鍋３と、略真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽４とを有している。
【００１３】
脱ガス槽４の下部には取鍋３内の溶鋼２に浸漬させる２本の浸漬管（上昇管５、下降管６）が設けられており、この浸漬管の一方（上昇管５）にはＡｒガス等の不活性ガスを吹き込む吹き込み口（図示省略）が設けられている。脱ガス槽４の上部には、脱ガス槽４のガスを排気する排気口７が設けられている。
ＲＨ装置１において溶鋼２の二次精錬を行うにあたっては、まず、浸漬管を取鍋３内の溶鋼２に浸漬した状態で、上昇管５の吹き込み口からＡｒ等の不活性ガスを吹き込むと共に、排気口７から脱ガス槽４のガスを排気して脱ガス槽４内を略真空状態し、この状態で溶鋼２を脱ガス槽４と取鍋３との間で循環させることで溶鋼２を攪拌する。そして、溶鋼２の脱酸を行うためにＴｉを溶鋼２内に添加すると共に、Ｔｉを添加した後は希土類元素を溶鋼２に添加する。
【００１４】
上述したように、二次精錬処理を行う際にＴｉを添加すると、溶鋼中の酸素を低減できると共に、溶鋼中の介在物をＡｌ2Ｏ3系介在物より微細なＴｉ系酸化物（ＭｎＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＯ2系の酸化物）にして、介在物の大きさを小さくすることができる。
以下、説明の便宜上、介在物を区別するために、溶鋼中に残るＴｉ系酸化物（ＭｎＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＯ2系の酸化物）をＴｉ系介在物といい、溶鋼中に残るＭｎ系酸化物（Ｍｎが主体の酸化物）をＭｎ系介在物といい、溶鋼中に残るＡｌ2Ｏ3（Ａｌ2Ｏ3が主体の酸化物）をＡｌ系介在物という。
【００１５】
溶鋼中の介在物を確実にＴｉ系介在物にするには、まず、Ｔｉを溶鋼に添加しキルド処理をする前に、溶鋼の成分を次のように制御する必要がある。
具体的には、Ｔｉ脱酸前に、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整する。
【００１６】
Ｍｎが１．０質量％未満であり、Ｍｎが少なすぎると、後に添加するＴｉによるＴｉ系介在物が生成し難い傾向があって、その結果、溶鋼中には大きな介在物が多くなることになる。言い換えれば、脱酸元素が不足するため、最終的にトータル酸素の目標値であるＴ．Ｏ＜５０ｐｐｍ以下の達成が困難になる。一方、Ｍｎが２．０質量％を超えると、Ｍｎが多すぎるためＴｉ系介在物よりもＭｎ系介在物の生成が多くなる。
【００１７】
Ｓが０．００３質量％よりも多い場合、後述するように希土類元素を溶鋼中に添加したとしても溶鋼中のＳと希土類元素とが結びつき易くなるため、介在物の制御が非常に難しくなる。そのため、Ｓは少ないことが好ましく、０．００３質量％未満であることが必要である。
Ｔ．Ａｌが０．００２質量％未満であり、Ａｌが少なすぎると、後に添加するＴｉによるＴｉ系介在物が生成し難い傾向があって、その結果、溶鋼中には大きな介在物が多くなることになる。言い換えれば、脱酸元素が不足するため、最終的にトータル酸素の目標値であるＴ．Ｏ＜５０ｐｐｍ以下の達成が困難になる。一方、Ａｌが０．０１質量％を超えると、Ａｌが多すぎるためＴｉ系介在物よりもＡｌ系介在物の生成が多くなる。
【００１８】
Ｔ．Ｏを０．００１質量％未満にすることは、実際の操業を考えたときに二次精錬装置に相当の負荷、即ち、溶製に多大な負荷がかかることとなる。一方、Ｔ．Ｏが０．００５質量％超えてしまうと、Ｔｉ脱酸した後の介在物が大きくなると共に、介在物のバラツキが大きい。
次に 溶鋼の成分を調整した後は、成分調整した溶鋼にＴｉを添加する。ここで、Ｔｉを溶鋼に添加するに際し、１回当たりの添加量（Ｔｉの純成分に換算した添加量）を０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下にしている。１回当たりの添加量が０．６ｋｇ／ｔｏｎを超えてしまうと、１回当たりのＴｉの添加量が多すぎて、局所的に高濃度の脱酸元素（Ｔｉ）となる領域が溶鋼中に生じ、その結果、粗大な脱酸生成物が生成する傾向にある。なお、溶鋼に添加するＴｉの回数は、１回であっても複数回に分けてもよい。
【００１９】
溶鋼にＴｉを添加した後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎとして、１０〜２０分間溶鋼を攪拌する。
攪拌動力密度を２Ｗ／ｔｏｎ未満としてしまうと、溶鋼の攪拌が弱すぎるために、Ｔｉによる脱酸が進まないと共にＴｉ系介在物の生成が十分に進まないため、溶鋼内に残る介在物のバラツキが発生してしまう。一方、攪拌動力密度を４Ｗ／ｔｏｎよりも大きくしてしまうと、Ｔｉ系介在物が十分に生成するものの、溶鋼上のスラグが溶鋼に巻き込まれてしまい、溶鋼中の介在物の制御を行うことが難しい。
【００２０】
攪拌時間が１０分未満であると、溶鋼の攪拌が時間が短すぎるためにＴｉによる脱酸の効果が余りなく、Ｔｉ系介在物の生成が十分に進まないため、溶鋼内に残る介在物のバラツキが発生してしまう。一方、攪拌時間が２０分を超えてしまうと、攪拌時間が長すぎるためにＴｉ系介在物の凝集粗大化が進んでしまうことになり、溶鋼を攪拌するという効果がなく、溶鋼の温度低下を進ませてしまうという処理上の問題がある。
【００２１】
なお、攪拌動力密度は式（２）で求めたものである。
【００２２】
【数２】
【００２３】
還流式脱ガス精錬のように真空中ガスリフトポンプによる攪拌を行った場合の攪拌動力密度εは式（３）で与えられることが「日本鉄鋼協会編：第3版鉄鋼便覧，第2巻，製銑・製鋼，1981年，673頁」に開示されている。
【００２４】
【数３】
【００２５】
ここで、Ｑは溶鋼２の循環量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）、Ｕは下降管１３内の溶鋼２の線速度（ｍ／ｓｅｃ）である。
式（２）における循環量Ｑ（ｔｏｎ／ｍｉｎ）は、「桑原ら：鉄と鋼，第73巻，1987年，176頁」に開示されているように、式（４）で求められる。この式におけるＤは下降管１３の内径(ｍ)である。
【００２６】
【数４】
【００２７】
また、下降管１３内の溶鋼２の線速度Ｕ(ｍ／ｓｅｃ)は、具体的には、式（５）により算出することができる。
【００２８】
【数５】
【００２９】
式（４），式（５）を式（３）に代入することで、式（２）を得ることができる。
上述したように、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間、溶鋼を攪拌して、溶鋼の成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整する。
Ｔｉが０．００１５質量％未満であると、Ｔｉが少なすぎるために意図したＴｉ系介在物とならず、Ａｌ2Ｏ3系介在物となる。一方、Ｔｉが０．０４０質量％を超えてしまうと、Ｔｉ系介在物の生成が進むものの、希土類元素を添加したときの介在物の改善が進まない可能性がある。
【００３０】
Ｔ．Ｏを０．００１質量％未満にすることは、実際の操業を考えたときに二次精錬装置に相当の負荷、即ち、溶製に多大な負荷がかかることとなる。一方、Ｔ．Ｏが０．００５質量％超えてしまうと、Ｔｉ脱酸した後の介在物が大きくなると共に、介在物のバラツキが大きい。
上述したように、本発明では、まず、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整する。そして、成分調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整することによって、Ｔｉで溶鋼の脱酸を行ったＴｉキルド溶鋼を生成する。
【００３１】
Ｔｉ系介在物自体の大きさはＡｌ2Ｏ3系介在物自体の大きさよりも小さいため、介在物の粗大化を防止することを期待することができる。しかしながら、Ｔｉ系介在物は、時間が経過するにつれてＴｉ系介在物同士が凝集してしまう可能性がある。
そこで、Ｔｉキルド溶鋼を生成した後に希土類元素を添加することによってＴｉ系介在物の凝集を抑制することとしている。希土類元素をＴｉキルド溶鋼に添加することによってＴｉ系介在物の凝集を防止することは特許第４３９２３６４号公報等に記載されており、一般的なことである。
【００３２】
本発明では、Ｔｉキルド溶鋼には、式（１）を満たす範囲で希土類元素又はＺｒを添加することとしている。なお、希土類元素とＺｒとを溶鋼に添加するようにしてもよい。
【００３３】
【数６】
【００３４】
さて、希土類元素やＺｒは、アルミナ系耐火物と反応し易く、多量の希土類元素やＺｒを溶鋼に添加すると、アルミナ系耐火物中のＡｌが多量に溶鋼に溶け出してしまい、その結果、Ｔｉを溶鋼に添加したとしても、溶鋼中に生成される介在物のバランスが変化してしまう可能性がある。そのため、本発明によれば、Ｔｉキルド溶鋼に希土類元素やＺｒを添加するにあたっては、式（１）に示すように、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａ、希土類元素やＺｒを添加する前のＴ．Ｏの濃度、溶鋼体積Ｖとを用いて、希土類元素やＺｒの添加量を規定することとしている。なお、溶鋼体積Ｖは、溶鋼重量÷溶鋼密度にて求めている。溶鋼密度は、７ｋｇ／ｍ3としている。
【００３５】
ここで、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａについて説明する。
図２に示すように、取鍋の内部に設けられた耐火物には、アルミナ系耐火物とマグネシア系耐火物（ＭｇＯ−Ｃ系耐火物）とがある。アルミナ系耐火物は取鍋の底部（敷部）の全体に設けられていると共に敷部から起立する胴部において敷部から開口部に向けて設けられている。マグネシア系耐火物は、取鍋の胴部においてアルミナ系耐火物から引き続き開口部に向けて設けられていて、主にスラグラインに対応する部分の耐火物として用いられている。
【００３６】
したがって、取鍋に溶鋼を装入した状態において、胴部に設けられたアルミナ系耐火物と溶鋼とが接触している胴回り接触面積Ａ１と、敷部と溶鋼とが接触している敷部接触面積Ａ２とを加算したものが、アルミナ系耐火物と溶鋼との接触面積Ａとなる。
式（１）の右辺の値（＜７０×Ａ／Ｖ）よりも多くなるように、希土類元素やＺｒを溶鋼に添加してしまうと、希土類元素とアルミナ系耐火物とが反応してアルミナ系耐火物に含まれるＡｌが多量に溶鋼内に溶け出してしまい、その結果、Ａｌ系介在物が多くなることによって粗大な介在物が多くなる。
【００３７】
式（１）の左辺の値（１０×Ａ／Ｖ）よりも少なくなるように、希土類元素やＺｒを溶鋼に添加してしまうと、希土類元素やＺｒを添加することによって介在物の微細化をする効果がなく、介在物を微細化をすることができない。
溶鋼に希土類元素を添加した後は、攪拌動力密度を２〜３Ｗ／ｔｏｎとして、３〜７分間、溶鋼を攪拌する。
【００３８】
攪拌動力密度を２Ｗ／ｔｏｎ未満としてしまうと、溶鋼を攪拌が弱すぎるために、希土類元素等を添加したことによるＴｉ系介在物の凝集化の防止が十分に進まず、結果的に、介在物が粗大化してしまう。一方、攪拌動力密度を３Ｗ／ｔｏｎよりも大きくしてしまうと、希土類元素等を添加したことによるＴｉ系介在物の凝集化の防止が十分に進むものの、Ｔｉ系介在物自体の凝集化も進んでしまい、結果的に、介在物が粗大化してしまう。
【００３９】
溶鋼中に希土類元素やＺｒを溶鋼に満遍なく混ぜるためには（均一化させる）、少なくとも攪拌時間は３分以上確保する必要がある。一方、攪拌時間が７分を超えてしまうと、攪拌時間が長すぎるために、Ｔｉ系介在物の凝集粗大化が進んでしまうことになり、溶鋼を攪拌するという効果がなく、溶鋼の温度低下を進ませてしまうという処理上の問題がある。
【００４０】
表１は、実施条件をまとめたものである。表２は、二次精錬処理後の処理後の成分をまとめたものである。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
取鍋に装入した溶鋼量、取鍋の大きさ、溶製鋼種、二次精錬処理方法、希土類元素（ＲＥＭ）の添加、取鍋内の耐火物、取鍋に取り付けたインサートノズルの組成、連続鋳造装置に取り付けた浸漬ノズルの組成、介在物の観察条件は表１に示す通りとした。
特に、添加する希土類元素としては、Ｃｅ及びＬａが含まれているミッシュメタルを用いた。また、取鍋のインサートノズル（取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入するためのノズル）は、例えば、特開平７−４００３６号公報に記載されているような一般的なものである。また、連続鋳造機の浸漬ノズル（タンディッシュから鋳型へ溶鋼を注入するためのノズル）も、例えば、特開２００５−２８４４１号公報に記載されているような一般的なものである。
【００４４】
表３〜表６は、本発明の二次精錬方法にて精錬を行った実施例と、本発明とは異なる二次精錬方法にて精錬を行った比較例とをまとめたものである。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】
【表６】
【００４９】
実施例１〜実施例２０では、Ｔｉを添加する前の溶鋼成分に関して、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％なるよう二次精錬処理にて調整している（Ｔｉ添加前の状態の欄）。また、成分調整後の溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し（Ｔｉ添加時-Ｔｉ最大添加量の欄）、Ｔｉの添加後は攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌している（Ｔｉ添加後の攪拌の欄）。さらに、添加後の溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整している（ＲＥＭ添加前の状態の欄）。
【００５０】
加えて、実施例では、成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し（合金添加量及び添加量の欄）、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌している（ＲＥＭ添加後の攪拌状態の欄）。
一方、比較例２１〜２５では、Ｔｉ添加前の溶鋼成分値、Ｔｉ添加時の１回当たりの添加量、Ｔｉ添加後の攪拌、ＲＥＭ添加前の溶鋼成分の状態、ＲＥＭ添加後の攪拌状態のいずれも、本発明の条件を満たしていない。また、比較例２６〜２９では、ＲＥＭ添加前において、Ｔ．Ｏが多かったり、Ｔｉが多かったり少なかったりしている。比較例３０〜３４では、ＲＥＭ添加後において、動力攪拌密度が高かったり低かったりしていると共に、攪拌時間が長かったり短かったりしている。
【００５１】
さらに、比較例３４〜５３では、Ｔｉ添加前の状態において溶鋼の各溶鋼成分が本発明に規定する値を満たしていないと共に、Ｔｉの１回当たりの添加量が多かったり、Ｔｉ添加後において攪拌動力密度や攪拌時間が本発明に規定する値を満たしていない。
加えて、比較例５４〜６６では、希土類元素やＺｒの添加量が式（１）の範囲を満たしていない。
【００５２】
このように実施例では、本発明の条件を満たしているため、取鍋からタンディッシュへと溶鋼を注入する際にインサートノズルでのノズル閉鎖（親鍋閉鎖の欄）が無かった。なお、インサートノズルでのノズル閉鎖は、取鍋内の溶鋼がタンディッシュへ注入しなくなりノズル詰まりの解消作業を行った場合をノズル閉鎖有り、ノズル詰まりの解消作業（親鍋開孔作業）を行わなかった場合をノズル閉鎖無しとした。
【００５３】
また、実施例では、図３（ａ）に示すように、浸漬ノズルに付着した介在物の厚みを２０ｍｍ以下にすることができた。一方、図３（ｂ）に示すように、比較例では、浸漬ノズルに付着した介在物の厚みは２０ｍｍよりも大きく、全ての比較例で２５ｍｍ以上となり、その結果、ノズル詰まりの解消作業が必要（親鍋開孔作業あり）であると共に、一定の鋳造速度で鋳造を行うことが困難であった。
【００５４】
実施例と比較例との溶鋼処理後（二次精錬処理後）の介在物（酸化物）の平均組成は、図４に示すものとなった。即ち、希土類元素の酸化物（ＲＥＭ2Ｏ3）とジルコニウムの酸化物（ＺｒＯ2）とを合わせた改質酸化物、チタンの酸化物（ＴｉＯ2）、アルミニウムの酸化物（Ａｌ2Ｏ3）を見たとき、本発明は範囲Ｘの範囲となった。また、実施例及び比較例において、式（１）でのＡ／Ｖ-1と（ＷREM＋０．８ＷZr）／［Ｔ．Ｏ］との関係は、図５に示すものとなった。
【００５５】
図６に示すように、実施例では、縦軸に示される標準偏差の値（介在物中のＲＥＭ2Ｏ3とＺｒＯ2とを合わせた改質酸化物に関する濃度のバラツキ具合）を確実に１０以下にすることができる。従来例では、濃度のバラツキ具合の値は４０以下である。
また、図７示すように、実施例では、縦軸の値（５μｍ以上介在物の個数）を３０個／ｃｍ2以内に確実にすることができる。従来例では、５μｍ以上介在物の個数は８０個／ｃｍ2と大きな値をとることがある。従来例を詳しくみれば、５μｍ以上の介在物を３０個／ｃｍ2以内できる場合もあるものの、５μｍ以上の介在物が３０個／ｃｍ2よりも多くなるケースがある。加えて、実施例では、５μｍ以上介在物の個数のバラツキ具合（標準偏差）は８．７（実施例の２０ｃｈ分を母数とした数値）であり、従来例では１７．７（比較例４６ｃｈ分を母数とした数値）であって、介在物個数のバラツキが約１／２となっている。つまり、本実施例では、粗大な介在物の個数を減らすことができるばかりか、粗大な介在物の発生個数のバラツキを可級的に小さくできる。
【００５６】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。上記の実施形態では、二次精錬はＲＨ装置にて行っているが、これに限らず、ＣＡＳ装置によって行ってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ 還流式脱ガス精錬装置
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 脱ガス槽
５ 上昇管
６ 下降管
７ 排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼にＴｉを添加して二次精錬を行うに際し、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整しておき、
成分の調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、
成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌することを特徴とする二次精錬方法。
【数７】
【請求項１】
溶鋼にＴｉを添加して二次精錬を行うに際し、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｓ＝０．００３質量％未満（０％を除く）、Ｔ．Ａｌ＝０．００２〜０．０１質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％となるよう溶鋼成分を調整しておき、
成分の調整した溶鋼に対して１回当たり０．６ｋｇ／ｔｏｎ以下でＴｉを添加し、Ｔｉの添加後は、攪拌動力密度が２〜４Ｗ／ｔｏｎで１０〜２０分間溶鋼を攪拌して溶鋼成分をＴｉ＝０．０１５〜０．０４０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００１〜０．００５質量％に調整し、
成分調整した溶鋼に式（１）を満たす範囲で希土類元素及び／又はＺｒを添加し、添加後は攪拌動力密度が２〜３Ｗ／ｔｏｎで３〜７分間溶鋼を攪拌することを特徴とする二次精錬方法。
【数７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３６７４８（Ｐ２０１２−１３６７４８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０７７６（Ｐ２０１０−２９０７７６）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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