大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法
【課題】溶接による大入熱時の状況下においても、非常にＨＡＺ靱性が優れているものにする。
【解決手段】取鍋精錬においてスラグＳの組成を所定の成分とした上で、スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とする。スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係を所定の式を満たすものとする。溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下で攪拌する。溶鋼２を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として１０ｍｉｎ以上攪拌する。Ａｌ投入量を０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とする。酸素吹き付け量を０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とする。昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として５ｍｉｎ以上攪拌する。
【解決手段】取鍋精錬においてスラグＳの組成を所定の成分とした上で、スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とする。スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係を所定の式を満たすものとする。溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下で攪拌する。溶鋼２を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として１０ｍｉｎ以上攪拌する。Ａｌ投入量を０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とする。酸素吹き付け量を０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とする。昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として５ｍｉｎ以上攪拌する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、造船、建築等に使用される鋼材に対しては、特に、溶接による大入熱を施した際に、その大入熱によって影響を受ける溶接熱影響部が靱性に優れていることが要求されている。溶接熱影響部をＨＡＺ（Heat-affected zone）と言い、その靱性をＨＡＺ靱性ということがある。ＨＡＺ靱性の優れた鋼材と、その製造方法として、特許文献１に示すものがある。
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０３〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．００５％を超えて０．０８％まで、Ｔｉ：０．０００５〜０．０２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０２％、Ｎ：０．００１〜０．００９％およびＯ（酸素）：０．００２５％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、０．５０≦Ｃａ／Ｏ≦１．３０の式(1)を満足するとともに、粒径０．５〜５μｍのＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3系介在物が分散している鋼材が開示されている。
【０００３】
また、この特許文献１には、溶鋼中のＡｌが０．００５％を超えて０．０８％までの範囲となるようにＡｌを添加して脱酸した後、Ｔｉを添加し、さらに脱ガス装置で１５分以上処理した後、溶鋼温度を１６００±７０℃に保った状態でＣａを添加し、鋳造し、圧延する鋼材の製造方法が開示されている。
さて、ＨＡＺ靱性に着目して製造された鋼材ではないものの、特許文献１に示した鋼材の成分に近いものとしては、特許文献２に示すものがある（表２に記載）。
特許文献２には、極低硫高清浄度鋼の溶製方法が開示されていて、具体的には、大気圧下において取鍋内溶鋼にＣａＯ系フラックスを添加する工程、この工程の後に大気圧下において取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込むことにより該溶鋼および前記ＣａＯ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した酸化物をＣａＯ系フラックスと混合する工程、酸化性ガスの供給を停止し、大気圧下の前記取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込むことにより脱硫および介在物除去を行う工程、前記工程の後に前記取鍋内溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置を用いて処理するに際し、ＲＨ真空槽内に酸化性ガスを供給して溶鋼温度を上昇させる工程が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３１７４９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術を、実操業に適用した場合、取鍋精錬において、溶鋼を攪拌する攪拌動力密度、溶鋼の攪拌時間など、詳細な操業条件が開示されていないため、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することが難しいという問題があった。また、ＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することができたとしても、所望する鋼材を確実に製造することは難しく、このようなＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造する方法は、未だ開発の余地が残されているのが実情である。
一方で、特許文献２に示すように、鋼材の成分として一部の成分が類似している鋼材やその製造方法が開示されているが、その特性が実質的にＨＡＺ靱性に優れた鋼材とは異なり、このような技術であっても、ＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することは困難であるのが実情である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、溶接による大入熱時の状況下におけるＨＡＺ靱性が非常に優れている低硫厚板鋼板を確実に製造することができる方法であって、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造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】
【０００６】
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＝０．０２〜０．２０質量％、Ｓｉ＝０．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｐ＝０．０２質量％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２質量％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５質量％、Ａｌ＝０．０１〜０．１質量％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００２５質量％以下（０％を含まない）を満たす低硫厚板鋼板を製造するにあたり、
転炉から取鍋へ出鋼した溶鋼にＡｒガスを吹き込んで溶鋼を攪拌して脱硫処理を行う取鍋精錬工程では、
i)脱硫工程の終了時点でのスラグの組成を、ＣａＯ＝４５質量％以上６０質量％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５質量％以上４０質量％以下、ＳｉＯ2＝１５質量％以下、ＭｇＯ＝４質量％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５質量％以下とすると共に、
ii)スラグの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、
iii)当該スラグの融点とスラグの厚みとの関係を式（１）を満たすものとし、
【０００７】
【数２】
【０００８】
iv)溶鋼のＡｌ濃度を０．０１質量％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼を攪拌し、
前記取鍋精錬工程にて脱硫処理を行った溶鋼に対して、溶鋼を還流して真空脱ガス処理を行う真空脱ガス工程では、
i)溶鋼を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌し、
ii)昇温のために溶鋼に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、
iii)昇温のために溶鋼に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とし、
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する点にある。
【０００９】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｉ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５質量％以上０．００３質量％以下を少なくとも１以上含むものであることが好ましい。
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３質量％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５質量％以下（０％を含まない）を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶接による大入熱時の状況下においても、非常にＨＡＺ靱性が優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、低硫厚板鋼板の製造方法において、転炉から二次精錬までの製造工程を示したものである。この実施形態にて説明する製造方法は、低硫厚板鋼板を溶接した際に、溶接による大入熱が与えられて影響を受ける部分（影響部：ＨＡＺ）が非常に靱性に優れたものとなる。即ち、この実施形態は、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法を示すものである。この低硫厚板鋼板は、例えば、造船、建築等の溶接用構造用鋼に用いられる。
【００１２】
図１に示すように、低硫厚板鋼板を製造するにあたっては、転炉１から低硫厚板鋼板向けの溶鋼２を取鍋３に出鋼し、この取鍋３を二次精錬装置４に搬送して当該二次精錬装置４で成分調整等の精錬を行う。
この二次精錬装置４は、取鍋精錬装置５と、還流式真空脱ガス装置６とを有するもので、低硫厚板鋼板向けの溶鋼は取鍋精錬装置５で精錬され、その後、還流式真空脱ガス装置６で精錬される。
取鍋精錬装置５は、電極加熱式の精錬装置であって、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７と、溶鋼２を加熱する電極式加熱装置８と、フラックス等を投入するための供給装置９とを有している。
【００１３】
吹き込み装置７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１０と、取鍋３の上部からガスを吹き込むランス１１とを備えている。ランス１１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７は、ポーラス吹込口１０のみを有するものであっても、ランス１１のみを有するものであってもよい。
還流式真空脱ガス装置６は、溶鋼２を還流させることで当該溶鋼２の脱ガスを行うもの（以降、ＲＨ装置ということがある）であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽（真空槽）１２とを有している。ＲＨ装置６の取鍋３は、ＬＦ装置５の取鍋３と同一のものであって、脱ガス槽１２の直下に配置されるようになっている。
【００１４】
脱ガス槽１２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１３が設けられており、この浸漬管１３の一方には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１３の上部には、脱ガス槽１３のガスを排気する排気口１４が設けられている。
以下、本発明の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法について詳しく説明する。実施形態の説明で、鋼材（鋼）の化学成分の物質量を説明する場合の「％」は、「質量％」である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法においては、製造対象鋼種の成分（製造終了後の成分）を、Ｃ＝０．０２〜０．２０％、Ｓｉ＝０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０％、Ｐ＝０．０２％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５％、Ａｌ＝０．０１〜０．１％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０％、Ｔ．Ｏ（トータル酸素量）＝０．００２５％以下（０％を含まない）としている。この低硫厚板鋼板の残りの部分（残部）は、鉄及び不可避不純物である。
【００１６】
なお、この低硫厚板鋼板は、上述した成分とは他に、Ｎｉ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５％以上０．００３％以下のいずれかを１つ以上含むものであってもよい。また、低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５％以下（０％を含まない）を含むものであってもよい。
上述した低硫厚板鋼板の製造方法においては、まず、転炉１から出鋼した取鍋３内の溶鋼２上の酸化性のスラグＳを除滓した後、取鍋精錬装置５へと溶鋼２を搬送する。そして、取鍋精錬装置５の取鍋精錬工程においては、溶鋼２にＡｒガスを吹き込んで溶鋼２を攪拌して脱硫処理を行う。
【００１７】
具体的には、脱硫処理を行う取鍋精錬工程においては、造滓材を溶鋼２に投入して、脱硫を行うための脱硫スラグＳを造滓する。次に、ランスからＡｒガスを吹き込むことにより溶鋼２を攪拌して脱硫を行う。
ここで、取鍋精錬工程において、i)脱硫工程の終了時点（取鍋精錬の終了時点）でのスラグＳの組成は、質量％で、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としている。
【００１８】
スラグＳの組成を、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下としているのは、高い脱硫能のスラグＳとするためである。また、ＭｇＯ＝４％以上としているのは、取鍋３や精錬を行う装置における耐火物がマグネシアカーボン煉瓦であることから、精錬時に耐火物の溶損を可及的に抑制するために設定した量である（ＭｇＯが４．０％未満で、少な過ぎると溶損が進むため）。
ＳｉＯ2＝１５％以下、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としているのは、余りにもＳｉＯ2、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯの含有量が多いとスラグ（脱硫スラグ）の脱硫能が低下するためで、ＳｉＯ2、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯが、上述した値を満たすことによって、スラグ内の酸素成分が還元されることによる溶鋼中の酸素が上昇することを防止し、所望も脱硫反応速度を得ることができる。
【００１９】
また、取鍋精錬工程、その精錬終了後の、ii)スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下としている。
脱硫処理はスラグＳを溶鋼２に巻き込ませることにより処理を行うため、ある程度のスラグＳの厚みは必要である。即ち、Ｓ＝０．００２％以下の低硫厚板鋼板を得るためには、厚みが２００ｍｍ以上のスラグＳによって脱硫することが必要である。また、これに加えて、取鍋精錬後に行う真空脱ガス処理では、スラグＳが柔らかい状態であるとスラグＳの巻き込みにより多くのＳが復硫する復硫現象の影響が大となる。そのため、出来る限り、復硫現象の影響を抑制するために、取鍋精錬時にて、スラグＳの上部をある程度固化する必要があり、そのためには、少なくともスラグＳの厚みを２００ｍｍ以上確保し、スラグＳが固化しやすい状況にしなければならない。
【００２０】
一方で、スラグＳの厚みを４００ｍｍよりも大きくしたとしても、上述したスラグＳの厚みによる脱硫の効果は、４００ｍｍ以下のものと変わらなくなり、製造コスト等が増大するだけである。
取鍋精錬においては、スラグＳの厚みを２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲にしているが、iii)このスラグＳの厚みと、実操業でのスラグＳの融点との関係を式（１）を満たすものとしている。即ち、実操業でのスラグＳの融点が、式（１）を満たすものとなっている（式（１）の右辺で求めた値よりも、実操業でのスラグＳの融点が高い）。
【００２１】
【数３】
【００２２】
精錬終了後のスラグＳの厚みは２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内である必要であるが、スラグＳの厚みが小さい場合、溶鋼２からの熱の影響を受ける部分がスラグ全体に及び、スラグＳの固化する割合が少なくなる（溶融スラグＳの領域が大）。そのため、スラグＳの厚みが小さい場合は、スラグＳの厚みに対してのスラグＳの融点を高くして、スラグＳの固化する割合を高める必要がある（溶融スラグＳの領域を小さくする必要がある）。
一方、スラグＳの厚みが大きい場合、スラグＳの上部が固化し易いが、固化する割合が大となり、精錬時に脱硫能が低下する虞がある。そのため、スラグＳの厚みが大きい場合は、スラグＳの厚みに対してのスラグＳの融点を低くして、溶融スラグＳの領域を大きくする必要がある。
【００２３】
即ち、スラグＳの厚みが大であるときには、スラグＳの融点が低くし、スラグＳの厚みが小であるときには、スラグＳの融点を大とする式（１）に従って、スラグＳの融点とスラグＳの厚みとをそれぞれ設定し、スラグＳでの液層部分と固層部分とのバランスを維持することが必要である。
この式（１）は、取鍋精錬後に行われる真空脱ガス精錬においてスラグＳの溶融の割合を少なくする観点から実験により求めたものである。スラグＳの融点は、例えば、ＦＡＣＴＳＡＧＥ、熱力学平衡計算のソフトウェアなどを用いて公知の手段により求めることができる。
【００２４】
なお、スラグＳの厚みの測定は、公知の手段による方法で行い、例えば、所定の長さの棒状のもの（金属製の測定棒）をスラグＳに垂直に差し込むことにより行う。そして、測定棒をスラグＳに差し込んだ際での溶損の長さや測定棒の変色度合いにより求める。また、スラグＳの厚みの測定は、上述した直接的な方法だけに限らず、精錬後のスラグＳの状態をシュミュレーション等の計算によって求めても良い。また、複数箇所にてスラグＳの厚みを実測や計算により求めて、その平均値を本発明に規定するスラグＳの厚みとして採用してもよいし、実操業において所定位置（例えば、取鍋３の端）にてスラグＳの厚みを測定してその値を本発明で規定するスラグＳの厚みとして採用してもよい。
【００２５】
さらに、取鍋精錬においては、スラグＳの成分や厚みの規定の他に、iv)溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌する。攪拌動力密度εは、式（２）により算出したものである。式（２）における攪拌動力密度εの算出方法は、「森、佐野：鉄と鋼，第67巻，1981年，672頁」に開示されていて一般的なものである。
【００２６】
【数４】
【００２７】
溶鋼２を攪拌する攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ未満であると溶鋼２に対するスラグＳの巻き込みが少なく、脱硫効率が悪くなる。一方で、攪拌動力密度が６０Ｗ／ｔｏｎよりも大きいと、スラグＳが溶鋼２に巻き込み過ぎて、スラグＳの飛散が生じたり、スラグＳの巻き込みによって溶鋼２内の介在物の量が増大してしまう。
したがって、スラグＳの飛散の防止や溶鋼２内の介在物量の抑制をしつつ、効率良く脱硫するために、攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下としている。
次に、取鍋精錬工程後には、取鍋３をＲＨ装置６に搬送する。そして、ＲＨ装置６の浸漬管１３を取鍋３内の溶鋼２に浸漬し、吹き込み口から不活性ガス（Ａｒガス）を吹き込むと共に、排気口から脱ガス槽のガスを排気して脱ガス槽内を略真空状態して溶鋼２を脱ガス槽と取鍋３との間で循環させることで、真空脱ガス処理を行う。真空脱ガス処理では、脱ガス槽内のランスから酸素を吹き込むと共に、図示省略のホッパー等を用いて脱ガス槽内にＡｌを投入して、溶鋼２の昇温を行う。
【００２８】
このような真空脱ガス処理においては、溶鋼２を昇温させる際の溶鋼２の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下とし、この範囲の還流量で１０ｍｉｎ以上、溶鋼２を攪拌している。
溶鋼２の還流量は、式（３）により算出したものである。この式（３）は、「第４版鉄鋼便覧 ＣＤ−ＲＯＭ、平成１４年７月３０日発行、社団法人日本鉄鋼協会」の「二次精錬法（取鍋精錬法）及びステンレス製鋼法、特殊鋼製鋼法 式（１３．３）」に記載されているものです。
【００２９】
【数５】
【００３０】
還流量が１００ｔｏｎ／ｍｉｎ未満であると、溶鋼２の還流度合いが弱過ぎるため、昇温を行った時の熱を溶鋼全体に拡散させ難く溶鋼２を満遍なく昇温させ難い。一方で、還流量が２００ｔｏｎ／ｍｉｎよりも大きくなると、溶鋼２の還流度合いが強過ぎるため、取鍋３の耐火物の溶損を抑制出来なくなり、溶鋼２内の介在物量の制御も難しい。
また、溶鋼２を攪拌する時間が１０ｍｉｎ未満であると、真空ガス工程では、溶鋼２内の脱ガスが十分に行えず、溶鋼２内の介在物量の制御も困難である。
したがって、昇温効率を向上させつつ溶鋼２内の介在物量の抑制し、且つ、耐火物の溶損を抑制するために、溶鋼２の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下とした上で、溶鋼２を攪拌する時間を１０ｍｉｎ以上にしている。
【００３１】
そして、溶鋼２を昇温する際には、ii)昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下としている。Ａｌの投入量が０．５ｋｇ／ｔｏｎ未満であると、溶鋼温度があまり上昇せず昇温効率が悪い。一方で、Ａｌの投入量が２．０ｋｇ／ｔｏｎよりも大であると、溶鋼温度を上昇させる昇温効率は良いものの、Ａｌの投入量が多過ぎるために、溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3の酸化物（介在物）が多くなる。
したがって、Ａｌの投入による昇温効果と溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3介在物の抑制の観点から、Ａｌ投入量は、０．５ｋｇ／ｔｏｎ〜２．０ｋｇ／ｔｏｎとしている。
【００３２】
また、溶鋼２を昇温する際には、iii)昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下としている。酸素吹き付け量が０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ未満であると、溶鋼温度があまり上昇せず昇温効率が悪い。一方で、酸素吹き付け量が２．０Ｎｍ3／ｔｏｎよりも大きくなると、溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3の酸化物（介在物）が多くなる。
このように、酸素吹き付け量は、Ａｌ投入量の規定と同じ理由であって、上述した条件を満たすようにしている。
【００３３】
そして、溶鋼２をＡｌ投入や酸素吹き込みにより、溶鋼２を昇温後は、即ち、昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌している。
昇温をするために、溶鋼２にＡｌを投入したり、酸素ガスを吹き込むと、溶鋼２内の介在物が増加する傾向にあることから、昇温をするための作業後（Ａｌの投入完了後、酸素吹き込み終了後）は、溶鋼２を少なくとも５ｍｉｎ以上攪拌することによって、溶鋼２内の介在物量を減少させている。
【００３４】
以上、本発明の低硫厚板鋼板を製造する各工程をまとめると、次のようになる。
［取鍋精錬工程］
i)脱硫工程の終了時点でのスラグＳの組成を質量％で、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下とする。
ii)スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とする。
iii)当該スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係を式（１）を満たすものとする。
【００３５】
iv)溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌する。
［真空脱ガス工程］
i)溶鋼２を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌する。
ii)昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とする。
【００３６】
iii)昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とする。
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する。
このように、二次精錬工程にて、溶鋼２を溶製すると、製造後の鋼中の［Ｓ］を０．００２％以下にすることができ、鋳塊において円相当径で５μｍ以上の介在物の個数が２００個／ｃｍ2以下とすることができる。また、鋳塊において円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数が１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下にすることができる。
【００３７】
製造後の鋼中の［Ｓ］が０．００２％よりも大になっている鋼中には、多量のＭｎＳ等の硫化物粒子（介在物）が数多く生成することになる。このような状態で、溶接により大きな熱（大入熱）を与えると、大入熱に起因した熱応力によって硫化物粒子（介在物）を起点として、破断の起点となり、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすが、本発明の製造方法では、鋼中の［Ｓ］を０．００２％以下としているので、ＨＡＺ靱性が非常に向上したものとなる。
また、円相当径で５μｍ以上である大きさの粗大な介在物は、上述したように破断の起点になる虞があるが、その個数が２００個／ｃｍ2以下であれば、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすことがなく、ＨＡＺ靱性が向上することが分かった。ここで、介在物の円相当径とは、介在物の断面積を等価な円を考え、その介在物の断面積を等価な円の直径に置き換えたときの値である。
【００３８】
この介在物の観察（円相当径で５μｍ以上の介在物の観察）には、ＦＥ−ＳＥＭ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ装置を用いる。介在物の面積は、倍率１００倍にて１０×１０ｍｍ2以上の観察面積を求めた。
また、円相当径で２〜５μｍである介在物は、破断の伝搬に影響する（特に５μｍに近いと影響度が大きい）が、円相当径での大きさが２〜５μｍである介在物であっても、１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下であれば、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすことがなく、ＨＡＺ靱性が向上することが分かった。
【００３９】
この介在物の観察（円相当径で２〜５μｍまでの介在物の観察）には、ＦＥ−ＳＥＭ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ装置を用いる。介在物の面積は、倍率２００倍にて１０×１０ｍｍ2以上の観察面積を求めた。
図２は、本発明の方法により、製造した低硫厚板鋼板中の介在物個数と、ＨＡＺ靱性の評価指標であるシャルピー靱性試験での実験結果をまとめたものである。
この実験では、本発明の取鍋精錬及び真空脱ガス精錬を行った後、連続鋳造装置により鋳造したスラブを加熱及び圧延を経て、板厚が４５ｍｍの鋼片を製造した。そして、鋼片の１／４Ｗ−１／４ｔの領域を切り出し、次に示す熱サイクルを与えた後、シャルピー試験を実施した。シャルピー靱性については、縦目靱性について評価を行った。
【００４０】
熱サイクル条件は、１４００℃×６０ｓｅｃ、Ｔｃ＝７３０ｓｅｃ（８００℃〜５００℃までの冷却時間）でｖＥ（−２０℃）のシャルピー靱性値を求めた。図２のシャルピー靱性値の評価においては、その値が１００Ｊ以上を良好とした。なお、シャルピー靱性値（ｖＥ−２０）が１００Ｊ以上であるものは、特許第４０４１４４７（明細書[００６３]）にも記載されている通り、優れた鋼材（鋼片）であり、この値を基準として一般的に評価されているため、本発明においても、これを採用した。
図２に示すように、鋼片中の[Ｓ]が２０ｐｐｍ（０．００２０％）よりも大であるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。また、鋼片の介在物において、円相当径で５μｍ以上の介在物が２００個／ｃｍ2を超えるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。さらに、鋼片の介在物において、円相当径で２〜５μｍの介在物が８００個／ｃｍ2を超えるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。
【００４１】
一方で、図２に示すように、鋼片中の［Ｓ］が０．００２％以下であり、且つ、円相当径で５μｍ以上の介在物の個数が２００個／ｃｍ2以下であり、さらに、円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数が１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下であるものについては、全てシャルピー靱性値を１００Ｊ以上とすることができている。
したがって、本発明に示した方法によって、取鍋精錬及び真空脱ガス処理を行うと、影響部の靱性に優れた低硫厚板鋼板を製造することができる。
表１〜表９は、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法によって低硫厚板鋼板を製造した実施例と、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法とは別の方法によって低硫厚板鋼板を製造した比較例とをまとめたものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
【表６】
【００４８】
【表７】
【００４９】
【表８】
【００５０】
【表９】
【００５１】
表１〜表３に示す化学成分の欄では、最終的な鋼材における各種成分を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした（各表、化学成分 製品段階の欄、判定）。なお、表中の「Ｏ」は、上述したＴ．Ｏのことである。
次に、表４〜表６に示す取鍋脱硫精錬（取鍋精錬工程における脱硫処理に対応）について説明する。
取鍋脱硫精錬のスラグ組成の欄では、取鍋精錬後のスラグ組成を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。スラグ厚みの欄では、実操業でのスラグＳの厚みを記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
【００５２】
また、スラグ融点と厚みの欄では、実操業でのスラグＳの融点（融点℃ＦＡＣＴＳＡＧＥ）を記載すると共に、実操業でのスラグＳの厚みを式（１）の右辺に代入して求めたスラグＳの融点（ＴＬ℃、（１）式）を記載した。これに加え、実操業でのスラグＳの融点（融点℃ＦＡＣＴＳＡＧＥ）から式（１）により求めた（ＴＬ℃、（１）式）を引いた値を、判定に記載した。
攪拌動力密度の欄では、実操業での攪拌動力密度を記載すると共に、この攪拌動力密度が、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした（攪拌動力密度の欄、判定）。取鍋精錬後の処理後の[Ｓ]も記載した（処理後[％Ｓ]）。
【００５３】
取鍋脱硫精錬において、スラグ組成、スラグ厚み、スラグ融点と厚み、攪拌動力密度の全ての条件が本発明と一致しているものを、脱硫精錬の総合判定で良好「○」とし、相違しているものを不良「×」とした。
表７〜表９に示す真空脱ガス工程について説明する。
真空脱ガス工程の還流条件の欄では、昇温作業の前に溶鋼２を攪拌した還流量及び還流時間を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。昇温条件の欄では、溶鋼２を昇温する際でのＡｌの投入量及びランスによって酸素を吹き付けた吹き付け量を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
【００５４】
また、昇温終了後の真空処理時間の欄では、昇温のためにＡｌを投入した投入完了後又は昇温のために酸素を吹き付けた酸素吹き付け完了後からの溶鋼２の還流時間（真空処理時間）を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。なお、このときの還流量は、還流条件に示した還流量と同じとした。真空脱ガス工程において、還流条件、昇温条件、昇温終了後の真空処理時間の全ての条件が本発明と一致しているものを、真空処理の総合判定で良好「○」とし、相違しているものを不良「×」とした。
【００５５】
表７〜表９に示す介在物測定結果及びＨＡＺ靱性について説明する。
介在物測定結果の欄では、円相当径で５μｍ以上の介在物の個数を記載すると共に、円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数を記載し、図２に示したように、各介在物の個数の条件が一致するものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
ＨＡＺ靱性の欄では、製造した鋼材に対してシャルピー靱性試験を行った時の縦目靱性の値を記載すると共に、図２に示したように、靱性の値が１００Ｊ以上であるものを良好「○」、そうでないものを不良「×」とした。なお、表１〜表９に示すＨＡＺ靱性の結果をまとめたものが、図２である。
【００５６】
次に、各表に示す実施例１〜実施例４０について説明する。
取鍋精錬の脱硫処理では、脱硫工程の終了時点でのスラグＳの組成は、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としている（スラグ組成の欄、判定「○」）。
また、取鍋精錬の脱硫処理では、スラグＳの厚みは２００ｍｍ〜４００ｍｍであり（スラグ厚みの欄、判定「○」）、スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係は式（１）を満たしている（スラグ融点と厚みの欄、判定「値がプラスになっている」）。さらに、溶鋼２のＡｌ濃度が０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌している（攪拌動力密度の欄、判定「○」）。
【００５７】
一方で、真空脱ガス工程においては、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として１０ｍｉｎ以上攪拌ている（還流条件の欄、判定「○」）。
また、真空脱ガス工程では、昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下としている（昇熱条件、判定「○」）。さらに、昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌している（昇温終了後の真空処理時間の欄、判定「○」）。
【００５８】
このように、本発明の各種条件を満たして、取鍋精錬及び真空脱ガス精錬を行うと、ＨＡＺ靱性を１００Ｊにすることができ、影響部の靱性に優れた低硫厚板鋼板を製造することができる（ＨＡＺ靱性の欄、判定「○」）。
次に、各表に示す比較例４１〜比較例１００について説明する。
比較例４１〜比較例７０は、取鍋精錬での脱硫処理における条件が本発明の条件と外れていて、比較例７１〜比較例１００は、真空脱ガス処理における条件が本発明の条件と外れていて、真空脱ガス工程における条件も本発明の条件と外れている。また、比較例４１〜比較例７０では、製造後の鋼材において、[Ｓ]を０．００２％未満にすることができなかった（化学成分の欄、成分判定「×」）。
【００５９】
具体的には、比較例４１〜比較例４６では、スラグ組成が本発明の条件から外れており、比較例４７〜比較例５３及び比較例６９〜比較例７０では、スラグＳの厚みが本発明の条件から外れており、比較例５４〜比較例５８が攪拌動力密度が本発明の条件から外れている。また、比較例５９〜比較例６４では、スラグ融点とスラグＳの厚みとの関係が本発明の条件から外れている。
なお、比較例６９〜比較例７０及び比較例９６〜比較例１００においては、操業上の理由（例えば、操業を中止せざる得ない）ことから、介在物の測定を行うことができなかった。
【００６０】
以上、比較例４１〜比較例７０に示すように、取鍋精錬での脱硫処理において、本発明の条件から１つでも外れてしまうと、ＨＡＺ靱性の値は、１００Ｊ未満となり、溶接等の大入熱時に高い靱性を有する鋼板を製造することができなかった。
比較例７１〜比較例７５及び比較例９６〜比較例９７では、昇温終了前の還流量が本発明の条件から外れており、比較例７６〜比較例８０では、昇温終了前の還流時間が本発明の条件から外れている。
また、比較例８１〜比較例８５及び比較例９８〜比較例９９では、Ａｌ投入量が本発明の条件から外れており、比較例８６〜比較例９０及び比較例１００では、酸素吹き付け量が本発明の本発明の条件から外れいる。比較例９１〜比較例９５では、昇温後の還流時間（真空処理時間）が本発明の条件から外れている。
【００６１】
以上、比較例７１〜比較例１００においても、真空脱ガス処理において、本発明の条件から１つでも外れてしまうと、ＨＡＺ靱性の値は、１００Ｊ未満となり、溶接等の大入熱時に高い靱性を有する鋼板を製造することができなかった。
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】低硫厚板鋼板の製造方法において転炉から二次精錬までの製造工程を示した図である。
【図２】ＨＡＺ靱性と介在物及び[Ｓ]との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 転炉
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 二次精錬装置
５ 取鍋精錬装置
６ 還流式真空脱ガス装置
Ｓ スラグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、造船、建築等に使用される鋼材に対しては、特に、溶接による大入熱を施した際に、その大入熱によって影響を受ける溶接熱影響部が靱性に優れていることが要求されている。溶接熱影響部をＨＡＺ（Heat-affected zone）と言い、その靱性をＨＡＺ靱性ということがある。ＨＡＺ靱性の優れた鋼材と、その製造方法として、特許文献１に示すものがある。
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０３〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．００５％を超えて０．０８％まで、Ｔｉ：０．０００５〜０．０２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０２％、Ｎ：０．００１〜０．００９％およびＯ（酸素）：０．００２５％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、０．５０≦Ｃａ／Ｏ≦１．３０の式(1)を満足するとともに、粒径０．５〜５μｍのＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3系介在物が分散している鋼材が開示されている。
【０００３】
また、この特許文献１には、溶鋼中のＡｌが０．００５％を超えて０．０８％までの範囲となるようにＡｌを添加して脱酸した後、Ｔｉを添加し、さらに脱ガス装置で１５分以上処理した後、溶鋼温度を１６００±７０℃に保った状態でＣａを添加し、鋳造し、圧延する鋼材の製造方法が開示されている。
さて、ＨＡＺ靱性に着目して製造された鋼材ではないものの、特許文献１に示した鋼材の成分に近いものとしては、特許文献２に示すものがある（表２に記載）。
特許文献２には、極低硫高清浄度鋼の溶製方法が開示されていて、具体的には、大気圧下において取鍋内溶鋼にＣａＯ系フラックスを添加する工程、この工程の後に大気圧下において取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込むことにより該溶鋼および前記ＣａＯ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した酸化物をＣａＯ系フラックスと混合する工程、酸化性ガスの供給を停止し、大気圧下の前記取鍋内溶鋼中に攪拌ガスを吹き込むことにより脱硫および介在物除去を行う工程、前記工程の後に前記取鍋内溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置を用いて処理するに際し、ＲＨ真空槽内に酸化性ガスを供給して溶鋼温度を上昇させる工程が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３１７４９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術を、実操業に適用した場合、取鍋精錬において、溶鋼を攪拌する攪拌動力密度、溶鋼の攪拌時間など、詳細な操業条件が開示されていないため、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することが難しいという問題があった。また、ＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することができたとしても、所望する鋼材を確実に製造することは難しく、このようなＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造する方法は、未だ開発の余地が残されているのが実情である。
一方で、特許文献２に示すように、鋼材の成分として一部の成分が類似している鋼材やその製造方法が開示されているが、その特性が実質的にＨＡＺ靱性に優れた鋼材とは異なり、このような技術であっても、ＨＡＺ靱性に優れた鋼材を製造することは困難であるのが実情である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、溶接による大入熱時の状況下におけるＨＡＺ靱性が非常に優れている低硫厚板鋼板を確実に製造することができる方法であって、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造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】
【０００６】
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＝０．０２〜０．２０質量％、Ｓｉ＝０．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｐ＝０．０２質量％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２質量％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５質量％、Ａｌ＝０．０１〜０．１質量％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００２５質量％以下（０％を含まない）を満たす低硫厚板鋼板を製造するにあたり、
転炉から取鍋へ出鋼した溶鋼にＡｒガスを吹き込んで溶鋼を攪拌して脱硫処理を行う取鍋精錬工程では、
i)脱硫工程の終了時点でのスラグの組成を、ＣａＯ＝４５質量％以上６０質量％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５質量％以上４０質量％以下、ＳｉＯ2＝１５質量％以下、ＭｇＯ＝４質量％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５質量％以下とすると共に、
ii)スラグの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、
iii)当該スラグの融点とスラグの厚みとの関係を式（１）を満たすものとし、
【０００７】
【数２】
【０００８】
iv)溶鋼のＡｌ濃度を０．０１質量％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼を攪拌し、
前記取鍋精錬工程にて脱硫処理を行った溶鋼に対して、溶鋼を還流して真空脱ガス処理を行う真空脱ガス工程では、
i)溶鋼を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌し、
ii)昇温のために溶鋼に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、
iii)昇温のために溶鋼に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とし、
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する点にある。
【０００９】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｉ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５質量％以上０．００３質量％以下を少なくとも１以上含むものであることが好ましい。
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３質量％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５質量％以下（０％を含まない）を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶接による大入熱時の状況下においても、非常にＨＡＺ靱性が優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、低硫厚板鋼板の製造方法において、転炉から二次精錬までの製造工程を示したものである。この実施形態にて説明する製造方法は、低硫厚板鋼板を溶接した際に、溶接による大入熱が与えられて影響を受ける部分（影響部：ＨＡＺ）が非常に靱性に優れたものとなる。即ち、この実施形態は、大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法を示すものである。この低硫厚板鋼板は、例えば、造船、建築等の溶接用構造用鋼に用いられる。
【００１２】
図１に示すように、低硫厚板鋼板を製造するにあたっては、転炉１から低硫厚板鋼板向けの溶鋼２を取鍋３に出鋼し、この取鍋３を二次精錬装置４に搬送して当該二次精錬装置４で成分調整等の精錬を行う。
この二次精錬装置４は、取鍋精錬装置５と、還流式真空脱ガス装置６とを有するもので、低硫厚板鋼板向けの溶鋼は取鍋精錬装置５で精錬され、その後、還流式真空脱ガス装置６で精錬される。
取鍋精錬装置５は、電極加熱式の精錬装置であって、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７と、溶鋼２を加熱する電極式加熱装置８と、フラックス等を投入するための供給装置９とを有している。
【００１３】
吹き込み装置７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１０と、取鍋３の上部からガスを吹き込むランス１１とを備えている。ランス１１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７は、ポーラス吹込口１０のみを有するものであっても、ランス１１のみを有するものであってもよい。
還流式真空脱ガス装置６は、溶鋼２を還流させることで当該溶鋼２の脱ガスを行うもの（以降、ＲＨ装置ということがある）であって、溶鋼２が装入された取鍋３と、真空状態となって溶鋼２内の脱ガスを行う脱ガス槽（真空槽）１２とを有している。ＲＨ装置６の取鍋３は、ＬＦ装置５の取鍋３と同一のものであって、脱ガス槽１２の直下に配置されるようになっている。
【００１４】
脱ガス槽１２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１３が設けられており、この浸漬管１３の一方には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１３の上部には、脱ガス槽１３のガスを排気する排気口１４が設けられている。
以下、本発明の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法について詳しく説明する。実施形態の説明で、鋼材（鋼）の化学成分の物質量を説明する場合の「％」は、「質量％」である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法においては、製造対象鋼種の成分（製造終了後の成分）を、Ｃ＝０．０２〜０．２０％、Ｓｉ＝０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０％、Ｐ＝０．０２％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５％、Ａｌ＝０．０１〜０．１％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０％、Ｔ．Ｏ（トータル酸素量）＝０．００２５％以下（０％を含まない）としている。この低硫厚板鋼板の残りの部分（残部）は、鉄及び不可避不純物である。
【００１６】
なお、この低硫厚板鋼板は、上述した成分とは他に、Ｎｉ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５％以上０．００３％以下のいずれかを１つ以上含むものであってもよい。また、低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５％以下（０％を含まない）を含むものであってもよい。
上述した低硫厚板鋼板の製造方法においては、まず、転炉１から出鋼した取鍋３内の溶鋼２上の酸化性のスラグＳを除滓した後、取鍋精錬装置５へと溶鋼２を搬送する。そして、取鍋精錬装置５の取鍋精錬工程においては、溶鋼２にＡｒガスを吹き込んで溶鋼２を攪拌して脱硫処理を行う。
【００１７】
具体的には、脱硫処理を行う取鍋精錬工程においては、造滓材を溶鋼２に投入して、脱硫を行うための脱硫スラグＳを造滓する。次に、ランスからＡｒガスを吹き込むことにより溶鋼２を攪拌して脱硫を行う。
ここで、取鍋精錬工程において、i)脱硫工程の終了時点（取鍋精錬の終了時点）でのスラグＳの組成は、質量％で、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としている。
【００１８】
スラグＳの組成を、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下としているのは、高い脱硫能のスラグＳとするためである。また、ＭｇＯ＝４％以上としているのは、取鍋３や精錬を行う装置における耐火物がマグネシアカーボン煉瓦であることから、精錬時に耐火物の溶損を可及的に抑制するために設定した量である（ＭｇＯが４．０％未満で、少な過ぎると溶損が進むため）。
ＳｉＯ2＝１５％以下、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としているのは、余りにもＳｉＯ2、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯの含有量が多いとスラグ（脱硫スラグ）の脱硫能が低下するためで、ＳｉＯ2、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯが、上述した値を満たすことによって、スラグ内の酸素成分が還元されることによる溶鋼中の酸素が上昇することを防止し、所望も脱硫反応速度を得ることができる。
【００１９】
また、取鍋精錬工程、その精錬終了後の、ii)スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下としている。
脱硫処理はスラグＳを溶鋼２に巻き込ませることにより処理を行うため、ある程度のスラグＳの厚みは必要である。即ち、Ｓ＝０．００２％以下の低硫厚板鋼板を得るためには、厚みが２００ｍｍ以上のスラグＳによって脱硫することが必要である。また、これに加えて、取鍋精錬後に行う真空脱ガス処理では、スラグＳが柔らかい状態であるとスラグＳの巻き込みにより多くのＳが復硫する復硫現象の影響が大となる。そのため、出来る限り、復硫現象の影響を抑制するために、取鍋精錬時にて、スラグＳの上部をある程度固化する必要があり、そのためには、少なくともスラグＳの厚みを２００ｍｍ以上確保し、スラグＳが固化しやすい状況にしなければならない。
【００２０】
一方で、スラグＳの厚みを４００ｍｍよりも大きくしたとしても、上述したスラグＳの厚みによる脱硫の効果は、４００ｍｍ以下のものと変わらなくなり、製造コスト等が増大するだけである。
取鍋精錬においては、スラグＳの厚みを２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲にしているが、iii)このスラグＳの厚みと、実操業でのスラグＳの融点との関係を式（１）を満たすものとしている。即ち、実操業でのスラグＳの融点が、式（１）を満たすものとなっている（式（１）の右辺で求めた値よりも、実操業でのスラグＳの融点が高い）。
【００２１】
【数３】
【００２２】
精錬終了後のスラグＳの厚みは２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内である必要であるが、スラグＳの厚みが小さい場合、溶鋼２からの熱の影響を受ける部分がスラグ全体に及び、スラグＳの固化する割合が少なくなる（溶融スラグＳの領域が大）。そのため、スラグＳの厚みが小さい場合は、スラグＳの厚みに対してのスラグＳの融点を高くして、スラグＳの固化する割合を高める必要がある（溶融スラグＳの領域を小さくする必要がある）。
一方、スラグＳの厚みが大きい場合、スラグＳの上部が固化し易いが、固化する割合が大となり、精錬時に脱硫能が低下する虞がある。そのため、スラグＳの厚みが大きい場合は、スラグＳの厚みに対してのスラグＳの融点を低くして、溶融スラグＳの領域を大きくする必要がある。
【００２３】
即ち、スラグＳの厚みが大であるときには、スラグＳの融点が低くし、スラグＳの厚みが小であるときには、スラグＳの融点を大とする式（１）に従って、スラグＳの融点とスラグＳの厚みとをそれぞれ設定し、スラグＳでの液層部分と固層部分とのバランスを維持することが必要である。
この式（１）は、取鍋精錬後に行われる真空脱ガス精錬においてスラグＳの溶融の割合を少なくする観点から実験により求めたものである。スラグＳの融点は、例えば、ＦＡＣＴＳＡＧＥ、熱力学平衡計算のソフトウェアなどを用いて公知の手段により求めることができる。
【００２４】
なお、スラグＳの厚みの測定は、公知の手段による方法で行い、例えば、所定の長さの棒状のもの（金属製の測定棒）をスラグＳに垂直に差し込むことにより行う。そして、測定棒をスラグＳに差し込んだ際での溶損の長さや測定棒の変色度合いにより求める。また、スラグＳの厚みの測定は、上述した直接的な方法だけに限らず、精錬後のスラグＳの状態をシュミュレーション等の計算によって求めても良い。また、複数箇所にてスラグＳの厚みを実測や計算により求めて、その平均値を本発明に規定するスラグＳの厚みとして採用してもよいし、実操業において所定位置（例えば、取鍋３の端）にてスラグＳの厚みを測定してその値を本発明で規定するスラグＳの厚みとして採用してもよい。
【００２５】
さらに、取鍋精錬においては、スラグＳの成分や厚みの規定の他に、iv)溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌する。攪拌動力密度εは、式（２）により算出したものである。式（２）における攪拌動力密度εの算出方法は、「森、佐野：鉄と鋼，第67巻，1981年，672頁」に開示されていて一般的なものである。
【００２６】
【数４】
【００２７】
溶鋼２を攪拌する攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ未満であると溶鋼２に対するスラグＳの巻き込みが少なく、脱硫効率が悪くなる。一方で、攪拌動力密度が６０Ｗ／ｔｏｎよりも大きいと、スラグＳが溶鋼２に巻き込み過ぎて、スラグＳの飛散が生じたり、スラグＳの巻き込みによって溶鋼２内の介在物の量が増大してしまう。
したがって、スラグＳの飛散の防止や溶鋼２内の介在物量の抑制をしつつ、効率良く脱硫するために、攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下としている。
次に、取鍋精錬工程後には、取鍋３をＲＨ装置６に搬送する。そして、ＲＨ装置６の浸漬管１３を取鍋３内の溶鋼２に浸漬し、吹き込み口から不活性ガス（Ａｒガス）を吹き込むと共に、排気口から脱ガス槽のガスを排気して脱ガス槽内を略真空状態して溶鋼２を脱ガス槽と取鍋３との間で循環させることで、真空脱ガス処理を行う。真空脱ガス処理では、脱ガス槽内のランスから酸素を吹き込むと共に、図示省略のホッパー等を用いて脱ガス槽内にＡｌを投入して、溶鋼２の昇温を行う。
【００２８】
このような真空脱ガス処理においては、溶鋼２を昇温させる際の溶鋼２の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下とし、この範囲の還流量で１０ｍｉｎ以上、溶鋼２を攪拌している。
溶鋼２の還流量は、式（３）により算出したものである。この式（３）は、「第４版鉄鋼便覧 ＣＤ−ＲＯＭ、平成１４年７月３０日発行、社団法人日本鉄鋼協会」の「二次精錬法（取鍋精錬法）及びステンレス製鋼法、特殊鋼製鋼法 式（１３．３）」に記載されているものです。
【００２９】
【数５】
【００３０】
還流量が１００ｔｏｎ／ｍｉｎ未満であると、溶鋼２の還流度合いが弱過ぎるため、昇温を行った時の熱を溶鋼全体に拡散させ難く溶鋼２を満遍なく昇温させ難い。一方で、還流量が２００ｔｏｎ／ｍｉｎよりも大きくなると、溶鋼２の還流度合いが強過ぎるため、取鍋３の耐火物の溶損を抑制出来なくなり、溶鋼２内の介在物量の制御も難しい。
また、溶鋼２を攪拌する時間が１０ｍｉｎ未満であると、真空ガス工程では、溶鋼２内の脱ガスが十分に行えず、溶鋼２内の介在物量の制御も困難である。
したがって、昇温効率を向上させつつ溶鋼２内の介在物量の抑制し、且つ、耐火物の溶損を抑制するために、溶鋼２の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下とした上で、溶鋼２を攪拌する時間を１０ｍｉｎ以上にしている。
【００３１】
そして、溶鋼２を昇温する際には、ii)昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下としている。Ａｌの投入量が０．５ｋｇ／ｔｏｎ未満であると、溶鋼温度があまり上昇せず昇温効率が悪い。一方で、Ａｌの投入量が２．０ｋｇ／ｔｏｎよりも大であると、溶鋼温度を上昇させる昇温効率は良いものの、Ａｌの投入量が多過ぎるために、溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3の酸化物（介在物）が多くなる。
したがって、Ａｌの投入による昇温効果と溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3介在物の抑制の観点から、Ａｌ投入量は、０．５ｋｇ／ｔｏｎ〜２．０ｋｇ／ｔｏｎとしている。
【００３２】
また、溶鋼２を昇温する際には、iii)昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下としている。酸素吹き付け量が０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ未満であると、溶鋼温度があまり上昇せず昇温効率が悪い。一方で、酸素吹き付け量が２．０Ｎｍ3／ｔｏｎよりも大きくなると、溶鋼２内のＡｌ2Ｏ3の酸化物（介在物）が多くなる。
このように、酸素吹き付け量は、Ａｌ投入量の規定と同じ理由であって、上述した条件を満たすようにしている。
【００３３】
そして、溶鋼２をＡｌ投入や酸素吹き込みにより、溶鋼２を昇温後は、即ち、昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌している。
昇温をするために、溶鋼２にＡｌを投入したり、酸素ガスを吹き込むと、溶鋼２内の介在物が増加する傾向にあることから、昇温をするための作業後（Ａｌの投入完了後、酸素吹き込み終了後）は、溶鋼２を少なくとも５ｍｉｎ以上攪拌することによって、溶鋼２内の介在物量を減少させている。
【００３４】
以上、本発明の低硫厚板鋼板を製造する各工程をまとめると、次のようになる。
［取鍋精錬工程］
i)脱硫工程の終了時点でのスラグＳの組成を質量％で、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下とする。
ii)スラグＳの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とする。
iii)当該スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係を式（１）を満たすものとする。
【００３５】
iv)溶鋼２のＡｌ濃度を０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌する。
［真空脱ガス工程］
i)溶鋼２を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌する。
ii)昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とする。
【００３６】
iii)昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とする。
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する。
このように、二次精錬工程にて、溶鋼２を溶製すると、製造後の鋼中の［Ｓ］を０．００２％以下にすることができ、鋳塊において円相当径で５μｍ以上の介在物の個数が２００個／ｃｍ2以下とすることができる。また、鋳塊において円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数が１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下にすることができる。
【００３７】
製造後の鋼中の［Ｓ］が０．００２％よりも大になっている鋼中には、多量のＭｎＳ等の硫化物粒子（介在物）が数多く生成することになる。このような状態で、溶接により大きな熱（大入熱）を与えると、大入熱に起因した熱応力によって硫化物粒子（介在物）を起点として、破断の起点となり、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすが、本発明の製造方法では、鋼中の［Ｓ］を０．００２％以下としているので、ＨＡＺ靱性が非常に向上したものとなる。
また、円相当径で５μｍ以上である大きさの粗大な介在物は、上述したように破断の起点になる虞があるが、その個数が２００個／ｃｍ2以下であれば、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすことがなく、ＨＡＺ靱性が向上することが分かった。ここで、介在物の円相当径とは、介在物の断面積を等価な円を考え、その介在物の断面積を等価な円の直径に置き換えたときの値である。
【００３８】
この介在物の観察（円相当径で５μｍ以上の介在物の観察）には、ＦＥ−ＳＥＭ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ装置を用いる。介在物の面積は、倍率１００倍にて１０×１０ｍｍ2以上の観察面積を求めた。
また、円相当径で２〜５μｍである介在物は、破断の伝搬に影響する（特に５μｍに近いと影響度が大きい）が、円相当径での大きさが２〜５μｍである介在物であっても、１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下であれば、ＨＡＺ靱性に悪影響を及ぼすことがなく、ＨＡＺ靱性が向上することが分かった。
【００３９】
この介在物の観察（円相当径で２〜５μｍまでの介在物の観察）には、ＦＥ−ＳＥＭ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ装置を用いる。介在物の面積は、倍率２００倍にて１０×１０ｍｍ2以上の観察面積を求めた。
図２は、本発明の方法により、製造した低硫厚板鋼板中の介在物個数と、ＨＡＺ靱性の評価指標であるシャルピー靱性試験での実験結果をまとめたものである。
この実験では、本発明の取鍋精錬及び真空脱ガス精錬を行った後、連続鋳造装置により鋳造したスラブを加熱及び圧延を経て、板厚が４５ｍｍの鋼片を製造した。そして、鋼片の１／４Ｗ−１／４ｔの領域を切り出し、次に示す熱サイクルを与えた後、シャルピー試験を実施した。シャルピー靱性については、縦目靱性について評価を行った。
【００４０】
熱サイクル条件は、１４００℃×６０ｓｅｃ、Ｔｃ＝７３０ｓｅｃ（８００℃〜５００℃までの冷却時間）でｖＥ（−２０℃）のシャルピー靱性値を求めた。図２のシャルピー靱性値の評価においては、その値が１００Ｊ以上を良好とした。なお、シャルピー靱性値（ｖＥ−２０）が１００Ｊ以上であるものは、特許第４０４１４４７（明細書[００６３]）にも記載されている通り、優れた鋼材（鋼片）であり、この値を基準として一般的に評価されているため、本発明においても、これを採用した。
図２に示すように、鋼片中の[Ｓ]が２０ｐｐｍ（０．００２０％）よりも大であるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。また、鋼片の介在物において、円相当径で５μｍ以上の介在物が２００個／ｃｍ2を超えるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。さらに、鋼片の介在物において、円相当径で２〜５μｍの介在物が８００個／ｃｍ2を超えるものについては、全てシャルピー靱性値は１００Ｊを下回った。
【００４１】
一方で、図２に示すように、鋼片中の［Ｓ］が０．００２％以下であり、且つ、円相当径で５μｍ以上の介在物の個数が２００個／ｃｍ2以下であり、さらに、円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数が１００個／ｃｍ2以上８００個／ｃｍ2以下であるものについては、全てシャルピー靱性値を１００Ｊ以上とすることができている。
したがって、本発明に示した方法によって、取鍋精錬及び真空脱ガス処理を行うと、影響部の靱性に優れた低硫厚板鋼板を製造することができる。
表１〜表９は、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法によって低硫厚板鋼板を製造した実施例と、本発明の低硫厚板鋼板の製造方法とは別の方法によって低硫厚板鋼板を製造した比較例とをまとめたものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
【表６】
【００４８】
【表７】
【００４９】
【表８】
【００５０】
【表９】
【００５１】
表１〜表３に示す化学成分の欄では、最終的な鋼材における各種成分を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした（各表、化学成分 製品段階の欄、判定）。なお、表中の「Ｏ」は、上述したＴ．Ｏのことである。
次に、表４〜表６に示す取鍋脱硫精錬（取鍋精錬工程における脱硫処理に対応）について説明する。
取鍋脱硫精錬のスラグ組成の欄では、取鍋精錬後のスラグ組成を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。スラグ厚みの欄では、実操業でのスラグＳの厚みを記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
【００５２】
また、スラグ融点と厚みの欄では、実操業でのスラグＳの融点（融点℃ＦＡＣＴＳＡＧＥ）を記載すると共に、実操業でのスラグＳの厚みを式（１）の右辺に代入して求めたスラグＳの融点（ＴＬ℃、（１）式）を記載した。これに加え、実操業でのスラグＳの融点（融点℃ＦＡＣＴＳＡＧＥ）から式（１）により求めた（ＴＬ℃、（１）式）を引いた値を、判定に記載した。
攪拌動力密度の欄では、実操業での攪拌動力密度を記載すると共に、この攪拌動力密度が、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした（攪拌動力密度の欄、判定）。取鍋精錬後の処理後の[Ｓ]も記載した（処理後[％Ｓ]）。
【００５３】
取鍋脱硫精錬において、スラグ組成、スラグ厚み、スラグ融点と厚み、攪拌動力密度の全ての条件が本発明と一致しているものを、脱硫精錬の総合判定で良好「○」とし、相違しているものを不良「×」とした。
表７〜表９に示す真空脱ガス工程について説明する。
真空脱ガス工程の還流条件の欄では、昇温作業の前に溶鋼２を攪拌した還流量及び還流時間を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。昇温条件の欄では、溶鋼２を昇温する際でのＡｌの投入量及びランスによって酸素を吹き付けた吹き付け量を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
【００５４】
また、昇温終了後の真空処理時間の欄では、昇温のためにＡｌを投入した投入完了後又は昇温のために酸素を吹き付けた酸素吹き付け完了後からの溶鋼２の還流時間（真空処理時間）を記載すると共に、本発明の条件に一致しているものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。なお、このときの還流量は、還流条件に示した還流量と同じとした。真空脱ガス工程において、還流条件、昇温条件、昇温終了後の真空処理時間の全ての条件が本発明と一致しているものを、真空処理の総合判定で良好「○」とし、相違しているものを不良「×」とした。
【００５５】
表７〜表９に示す介在物測定結果及びＨＡＺ靱性について説明する。
介在物測定結果の欄では、円相当径で５μｍ以上の介在物の個数を記載すると共に、円相当径で２〜５μｍまでの介在物の個数を記載し、図２に示したように、各介在物の個数の条件が一致するものを良好「○」、相違しているものを不良「×」とした。
ＨＡＺ靱性の欄では、製造した鋼材に対してシャルピー靱性試験を行った時の縦目靱性の値を記載すると共に、図２に示したように、靱性の値が１００Ｊ以上であるものを良好「○」、そうでないものを不良「×」とした。なお、表１〜表９に示すＨＡＺ靱性の結果をまとめたものが、図２である。
【００５６】
次に、各表に示す実施例１〜実施例４０について説明する。
取鍋精錬の脱硫処理では、脱硫工程の終了時点でのスラグＳの組成は、ＣａＯ＝４５％以上６０％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５％以上４０％以下、ＳｉＯ2＝１５％以下、ＭｇＯ＝４％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５％以下としている（スラグ組成の欄、判定「○」）。
また、取鍋精錬の脱硫処理では、スラグＳの厚みは２００ｍｍ〜４００ｍｍであり（スラグ厚みの欄、判定「○」）、スラグＳの融点とスラグＳの厚みとの関係は式（１）を満たしている（スラグ融点と厚みの欄、判定「値がプラスになっている」）。さらに、溶鋼２のＡｌ濃度が０．０１％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼２を攪拌している（攪拌動力密度の欄、判定「○」）。
【００５７】
一方で、真空脱ガス工程においては、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として１０ｍｉｎ以上攪拌ている（還流条件の欄、判定「○」）。
また、真空脱ガス工程では、昇温のために溶鋼２に投入するＡｌ投入量を０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、昇温のために溶鋼２に吹き付ける酸素吹き付け量を０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下としている（昇熱条件、判定「○」）。さらに、昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌している（昇温終了後の真空処理時間の欄、判定「○」）。
【００５８】
このように、本発明の各種条件を満たして、取鍋精錬及び真空脱ガス精錬を行うと、ＨＡＺ靱性を１００Ｊにすることができ、影響部の靱性に優れた低硫厚板鋼板を製造することができる（ＨＡＺ靱性の欄、判定「○」）。
次に、各表に示す比較例４１〜比較例１００について説明する。
比較例４１〜比較例７０は、取鍋精錬での脱硫処理における条件が本発明の条件と外れていて、比較例７１〜比較例１００は、真空脱ガス処理における条件が本発明の条件と外れていて、真空脱ガス工程における条件も本発明の条件と外れている。また、比較例４１〜比較例７０では、製造後の鋼材において、[Ｓ]を０．００２％未満にすることができなかった（化学成分の欄、成分判定「×」）。
【００５９】
具体的には、比較例４１〜比較例４６では、スラグ組成が本発明の条件から外れており、比較例４７〜比較例５３及び比較例６９〜比較例７０では、スラグＳの厚みが本発明の条件から外れており、比較例５４〜比較例５８が攪拌動力密度が本発明の条件から外れている。また、比較例５９〜比較例６４では、スラグ融点とスラグＳの厚みとの関係が本発明の条件から外れている。
なお、比較例６９〜比較例７０及び比較例９６〜比較例１００においては、操業上の理由（例えば、操業を中止せざる得ない）ことから、介在物の測定を行うことができなかった。
【００６０】
以上、比較例４１〜比較例７０に示すように、取鍋精錬での脱硫処理において、本発明の条件から１つでも外れてしまうと、ＨＡＺ靱性の値は、１００Ｊ未満となり、溶接等の大入熱時に高い靱性を有する鋼板を製造することができなかった。
比較例７１〜比較例７５及び比較例９６〜比較例９７では、昇温終了前の還流量が本発明の条件から外れており、比較例７６〜比較例８０では、昇温終了前の還流時間が本発明の条件から外れている。
また、比較例８１〜比較例８５及び比較例９８〜比較例９９では、Ａｌ投入量が本発明の条件から外れており、比較例８６〜比較例９０及び比較例１００では、酸素吹き付け量が本発明の本発明の条件から外れいる。比較例９１〜比較例９５では、昇温後の還流時間（真空処理時間）が本発明の条件から外れている。
【００６１】
以上、比較例７１〜比較例１００においても、真空脱ガス処理において、本発明の条件から１つでも外れてしまうと、ＨＡＺ靱性の値は、１００Ｊ未満となり、溶接等の大入熱時に高い靱性を有する鋼板を製造することができなかった。
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】低硫厚板鋼板の製造方法において転炉から二次精錬までの製造工程を示した図である。
【図２】ＨＡＺ靱性と介在物及び[Ｓ]との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 転炉
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ 二次精錬装置
５ 取鍋精錬装置
６ 還流式真空脱ガス装置
Ｓ スラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ＝０．０２〜０．２０質量％、Ｓｉ＝０．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｐ＝０．０２質量％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２質量％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５質量％、Ａｌ＝０．０１〜０．１質量％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００２５質量％以下（０％を含まない）を満たす低硫厚板鋼板を製造するにあたり、
転炉から取鍋へ出鋼した溶鋼にＡｒガスを吹き込んで溶鋼を攪拌して脱硫処理を行う取鍋精錬工程では、
i)脱硫工程の終了時点でのスラグの組成を、ＣａＯ＝４５質量％以上６０質量％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５質量％以上４０質量％以下、ＳｉＯ2＝１５質量％以下、ＭｇＯ＝４質量％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５質量％以下とすると共に、
ii)スラグの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、
iii)当該スラグの融点とスラグの厚みとの関係を式（１）を満たすものとし、
【数１】
iv)溶鋼のＡｌ濃度を０．０１質量％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼を攪拌し、
前記取鍋精錬工程にて脱硫処理を行った溶鋼に対して、溶鋼を還流して真空脱ガス処理を行う真空脱ガス工程では、
i)溶鋼を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌し、
ii)昇温のために溶鋼に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、
iii)昇温のために溶鋼に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とし、
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する、
ことを特徴とする大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｉ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５質量％以上０．００３質量％以下を少なくとも１以上含むものであることを特徴とする請求項１に記載の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３質量％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５質量％以下（０％を含まない）を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【請求項１】
Ｃ＝０．０２〜０．２０質量％、Ｓｉ＝０．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｎ＝１．０〜２．０質量％、Ｐ＝０．０２質量％以下（０％を含まない）、Ｓ＝０．００２質量％以下（０％を含まない）、Ｔｉ＝０．００５〜０．０５質量％、Ａｌ＝０．０１〜０．１質量％、Ｎ＝０．００２〜０．０１０質量％、Ｔ．Ｏ＝０．００２５質量％以下（０％を含まない）を満たす低硫厚板鋼板を製造するにあたり、
転炉から取鍋へ出鋼した溶鋼にＡｒガスを吹き込んで溶鋼を攪拌して脱硫処理を行う取鍋精錬工程では、
i)脱硫工程の終了時点でのスラグの組成を、ＣａＯ＝４５質量％以上６０質量％以下、Ａｌ2Ｏ3＝２５質量％以上４０質量％以下、ＳｉＯ2＝１５質量％以下、ＭｇＯ＝４質量％以上、Ｔ．Ｆｅ＋ＭｎＯ＝５質量％以下とすると共に、
ii)スラグの厚みを２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、
iii)当該スラグの融点とスラグの厚みとの関係を式（１）を満たすものとし、
【数１】
iv)溶鋼のＡｌ濃度を０．０１質量％以上に保った状態で攪拌動力密度が１５Ｗ／ｔｏｎ以上６０Ｗ／ｔｏｎ以下となるように溶鋼を攪拌し、
前記取鍋精錬工程にて脱硫処理を行った溶鋼に対して、溶鋼を還流して真空脱ガス処理を行う真空脱ガス工程では、
i)溶鋼を昇温させる際の還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、１０ｍｉｎ以上攪拌し、
ii)昇温のために溶鋼に投入するＡｌ投入量を、０．５ｋｇ／ｔｏｎ以上２．０ｋｇ／ｔｏｎ以下とし、
iii)昇温のために溶鋼に吹き付ける酸素吹き付け量を、０．４Ｎｍ3／ｔｏｎ以上２．０Ｎｍ3／ｔｏｎ以下とし、
iv)昇温後は、還流量を１００ｔｏｎ／ｍｉｎ以上２００ｔｏｎ／ｍｉｎ以下として、５ｍｉｎ以上攪拌する、
ことを特徴とする大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｉ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｕ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｃｒ＝１．５質量％以下（０％を含まない）、Ｍｏ＝２．０質量％以下（０％を含まない）、Ｂ＝０．００００５質量％以上０．００３質量％以下を少なくとも１以上含むものであることを特徴とする請求項１に記載の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記低硫厚板鋼板は、Ｎｂ＝０．０３質量％以下（０％を含まない）及び／又はＶ＝０．０５質量％以下（０％を含まない）を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の大入熱時でのＨＡＺ靱性に優れた低硫厚板鋼板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１１６６１０（Ｐ２０１０−１１６６１０Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９１３２１（Ｐ２００８−２９１３２１）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【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２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【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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