(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．６０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋳片または鋼片を、１０００〜１２００℃に再加熱後、鋳片または鋼片の表裏面に水を噴射してデスケーリングを行い、その後、熱間圧延を開始し、１０００℃〜圧延終了温度間の圧延パスの直前において、鋼板表裏面に水を噴射してデスケーリングを行うことを３回以上実施して、８００〜９５０℃で熱間圧延を終了した後、大気中で空冷し、５５０〜１５０℃から室温までの間に、合計１００℃以上の温度範囲を０．０５℃／ｓ未満で徐冷することを特徴とするレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
【請求項２】
成分組成が、更に、質量％で、
Ｃｕ：１．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以下、
Ｃｒ：２．０％以下、
Ｍｏ：１．０％以下、
Ｎｂ：０．１％以下、
Ｖ：０．１％以下、
Ｔｉ：０．０３％以下、
Ｂ：０．００５％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
【請求項３】
成分組成が、更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０２％以下、
Ｃａ：０．００５％以下、
Ｍｇ：０．００５％以下、
を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記０．０５℃／ｓ未満での徐冷を段積み徐冷とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記８００〜９５０℃で終了する熱間圧延を実施して、大気中で空冷した後、酸素濃度が２０％未満のガス雰囲気に管理した炉で、６００〜１５０℃から５０℃以下まで０．０５℃／ｓ未満で徐冷することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れか一つに記載の成分組成を有し、鋼板表面スケールの平均厚さが１０〜４０μmで、かつ表面スケール中のＦｅ３Ｏ４およびＦｅＯが体積分率で合計８０％以上であることを特徴とするレーザー切断性に優れた鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造船、土木、建築、橋梁、建産機械、海洋構造物、貯蔵タンク、圧力容器、等に供して好適なレーザー切断時に優れた切断品質が得られる板厚６ｍｍ以上のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法およびレーザー切断性に優れた鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
造船、土木、建築、橋梁、建産機械、海洋構造物、貯蔵タンク、圧力容器などの鋼構造物に熱間圧延鋼板が用いられる際には、所望の形状に切断した後に組み立てるのが一般的である。鋼構造物の工作工程において切断作業の割合が高いため、作業の高能率化や低コスト化が常に要請され、近年では、意匠性などの観点から鋼構造物の形状が複雑化するとともに、切断以降の工程省略のため、切断面形状が複雑化し、切断面に対して高い精度が要求されるようになっている。
【０００３】
従来から、厚鋼板の切断方法としてガス切断やプラズマ切断が広く用いられている。ガス切断は、設備が比較的簡単であり、非常に板厚が厚い鋼板まで切断可能であることから最も広く利用される。しかしながら、ガス炎の制御や監視など自動作業化が難しく、また切断速度が比較的遅いことから、作業性に劣る。プラズマ切断は、最大厚５０ｍｍ程度までは高速切断が可能であるが、トーチ寿命が数時間で、頻繁な交換作業のため作業性が低く、自動作業化は困難である。
【０００４】
一方、レーザー切断は、薄鋼板の切断から普及し、近年では、レーザー発振器の高出力化、低価格化に伴い、板厚の厚い鋼板の切断にも適用範囲が拡大している。レーザー切断は、その装置寿命が長く、レーザーの出力管理が容易なため、切断作業の完全自動化に好適である。更に、切断による熱変形が小さいとともに、切断面の品質が良好である。このため、レーザー切断は作業性と切断品質の観点から理想的な厚鋼板の切断方法といえる。
【０００５】
しかしながら、現状のレーザー出力では、板厚が２５ｍｍ前後から、切断の安定性が急激に低下するため、対象板厚は最大２５ｍｍ程度に限定されている。より板厚の厚い鋼板が切断できるようにレーザー切断機の更なる高出力化と共に、鋼板自体のレーザー切断性(切断不良が生じないこと）を向上させる検討がされている。
【０００６】
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．２０％以下−Ｓｉ：０．１〜１．０％−Ｍｎ：２．５％以下系にＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒを添加した鋼素材を、低温加熱、低温圧延および加速冷却して、母材とスケール層の界面にＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒの濃化層を生成させた鋼板とし、該濃化層がレーザー光のエネルギーを効率的に地鉄に吸収させてレーザー切断性を向上させる技術が報告されている。
【０００７】
特許文献２では、Ｓｉを添加した鋼素材を、熱間圧延前に高圧デスケーリングした後、普通圧延、加速冷却および平坦度調整処理を組み合わせる製造方法により、スケール厚さを１０〜６０μｍに制御してレーザー切断性を向上させる技術が報告されている。
【０００８】
特許文献３では、鋼板表面の光沢性、レーザー切断時の溶鋼の粘性を調整した重量％で０．０３〜０．０６％Ｃ−０．０５〜０．３％Ｓｉ−０．５〜１．５％Ｍｎ系にＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒなどを添加した成分組成の鋼素材とし、特定温度に加熱後、制御圧延中に高圧のデスケーリングを複数回実施して鋼板表面に剥離したスケールやゴミを残さず、且つ、必要以上にスケールを厚くしないようにしてレーザー切断性を向上させる技術が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１９５９８３号公報
【特許文献２】特開２００８−９５１５５号公報
【特許文献３】特許第３２１８１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、高価な合金元素の添加が必要で高コストになり、さらに、低温加熱−低温圧延により、鋼板内部にボイドなどの欠陥が残存したり、歪が生じたりすることが問題となる。
【００１１】
特許文献２に記載された技術では、加速冷却と平坦度調整処理により、鋼板内に歪が導入され、切断時の変形が問題となるだけでなく、鋼板の板内位置によるスケール形態（スケール厚さ、スケール組成）のばらつきが顕著でスケール厚のばらつきも大きく、安定して優れたレーザー切断性を確保することは困難である。
【００１２】
特許文献３に記載された技術では、高価な合金元素の添加が必要であり高コストとなるだけでなく、圧延仕上げ温度が低温であるため、圧延パス間およびデスケーリングパス間の時間が長くなり、鋼板内位置によるスケール形態（スケール厚さ、スケール組成）のばらつきが顕著で、安定して優れたレーザー切断性を確保することは困難である。
【００１３】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたもので、レーザー切断性に優れた鋼板の製造方法およびレーザー切断性に優れた鋼板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】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋼板の成分組成、製造方法、スケール形態（スケール厚さ、スケール組成）、およびレーザー切断部の溶融鋼の粘性を決定する各種要因に関して鋭意研究を行い、以下の知見を得た。本発明において、レーザー切断性に優れるとは、レーザー切断に適することを指し、具体的には切断の高速化および切断中の停止が無く安定した切断が可能であり、切断中での鋼板の変形が少なく作業性に優れ、切断後の鋼板断面にはノッチがなく、鋼板裏面にはドロス付着もない切断品質に優れていることを指す。
１．レーザー切断後の鋼板断面のノッチや、鋼板裏面のドロス付着を抑制するためには、表面スケールの密着性を高めることが重要である。このためには、スケール層の厚み上限の管理が必要となる。
２．切断安定性（レーザー切断が途中で停止しないこと）を向上させるためには、まず、スケール組成を管理することにより、レーザー光の吸収効率を高めることが重要である。さらに、スケール組成を管理した上で、スケール層の厚み下限を管理することも重要である。レーザー光により、鋼板が溶融したとき、溶融鋼の粘性に対してスケール量が大きく寄与し、必要量の表面スケールを確保することにより、溶融鋼の粘性を低下させ、効率よく切断するためである。
３．上記の表面性状を達成するためには、鋼板組成を管理するとともに、製造条件を厳格に管理することが不可欠である。まず、熱間圧延条件と熱間圧延中のデスケーリング条件を厳格に管理して、スラブ加熱〜熱間圧延前、および熱間圧延途中に生成、成長するスケールを制御することが重要である。
４．さらに、圧延完了直後から空冷し、さらに、途中から温度、冷却速度を厳格に管理して徐冷することも重要である。これにより、レーザー切断に適したスケール形態を安定して満足できるだけでなく、冷却終了後の鋼板中の残留応力を極力低減し、レーザー切断中の鋼板の変形を抑制することにより、レーザー光の焦点のずれを最小限にして、優れた切断性を安定して確保することができる。
【００１５】
本発明は、得られた知見に、さらに検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は、
１．成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．６０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋳片または鋼片を、１０００〜１２００℃に再加熱後、鋳片または鋼片の表裏面に水を噴射してデスケーリングを行い、その後、熱間圧延を開始し、１０００℃〜圧延終了温度間の圧延パスの直前において、鋼板表裏面に水を噴射してデスケーリングを行うことを３回以上実施して、８００〜９５０℃で熱間圧延を終了した後、大気中で空冷し、５５０〜１５０℃から室温までの間に、合計１００℃以上の温度範囲を０．０５℃／ｓ未満で徐冷することを特徴とするレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
２．成分組成が、更に、質量％で、
Ｃｕ：１．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以下、
Ｃｒ：２．０％以下、
Ｍｏ：１．０％以下、
Ｎｂ：０．１％以下、
Ｖ：０．１％以下、
Ｔｉ：０．０３％以下、
Ｂ：０．００５％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする１に記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
３．成分組成が、更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０２％以下、
Ｃａ：０．００５％以下、
Ｍｇ：０．００５％以下、
を含有することを特徴とする１または２に記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
４．前記０．０５℃／ｓ未満での徐冷を段積み徐冷とすることを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載のレーザー切断性に優れた鋼板の製造方法。
５．前記８００〜９５０℃で終了する熱間圧延を実施して、大気中で空冷した後、酸素濃度が２０％未満のガス雰囲気に管理した炉で、６００〜１５０℃から５０℃以下まで０．０５℃／ｓ未満で徐冷することを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載のレーザー切断性に優れた鋼板およびその製造方法。
６．１乃至３の何れか一つに記載の成分組成を有し、鋼板表面スケールの平均厚さが１０〜４０μmで、かつ表面スケール中のＦｅ３Ｏ４およびＦｅＯが体積分率で合計８０％以上となることを特徴とするレーザー切断性に優れた鋼板。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザー切断において、優れた作業性と切断品質とを有する鋼板が得られ、鋼構造物作製時の製造効率や安全性の向上に大きく寄与し、産業上格段の効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明では鋼板の成分組成と製造条件を規定する。
成分組成：説明において％はｍａｓｓ％とする。
Ｃ：０．０３〜０．２０％
Ｃは、鋼の強度を増加させ、構造用鋼材として必要な強度を確保するために必要な元素で、その効果を得るため０．０３％以上の含有を必要とする。一方、０．２０％を超える含有は、靭性を劣化させるとともに、溶接性が低下する。このため、０．０３〜０．２０％の範囲に限定する。好ましくは、０．０４〜０．１８％である。
【００１８】
Ｓｉ：０．０１〜０．６０％
Ｓｉは、脱酸材として作用し、製鋼上、少なくとも０．０１％が必要である。また、熱間圧延時には、スケール層と地鉄の界面に濃化して、ファイアライト（Ｆｅ２ＳｉＯ４）主体のサブスケール層を生成し、圧延後の冷却過程におけるスケール層の成長速度を低下させる効果を有する。０．０１％未満の含有では、スケール層が厚くなりすぎるため、スケール層と地鉄との密着性が低下して、レーザー切断中にスケール層の剥離が生じ、ノッチやバーニングなどのレーザー切断欠陥が生じる。
【００１９】
また、スケール組成中のＦｅ２Ｏ３量が増加し、レーザー光の吸収効率が悪くなるため、切断が途中で停止するなど、切断安定性が低下する。このため、少なくとも０．０１％必要である。
【００２０】
一方、０．６０％を超えて含有すると、母材の靭性、溶接部の低温割れ性が顕著に劣化するため、０．０１〜０．６０％の範囲に限定する。好ましくは、０．０２〜０．５５％である。
【００２１】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を増加させる効果を有し、母材の強度を確保するために０．１％以上は必要である。一方、２．０％を超えて含有すると、母材の靭性、延性および溶接性が著しく劣化する。このため、０．１〜２．０％の範囲に限定する。好ましくは、０．２〜１．７％である。
【００２２】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、不可避的不純物元素として含有され、０．０５％を超えて含有すると、鋼の強度を増加させ著しく靭性を劣化させる。このため、０．０５％以下に限定する。なお、過度のＰ低減は精錬コストを高騰させ経済的に不利となるため、０．００５％以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．００７〜０．０２５％である。
【００２３】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは母材の低温靭性や延性を劣化させる不可避的不純物であるため、０．０１％を上限とする。以上が基本成分系で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【００２４】
本発明では、更に所望する特性を向上させるため、上記基本成分系に加えて、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｍｇの１種または２種以上を含有することができる。
【００２５】
Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０３％以下、Ｂ：０．００５％以下の１種または２種以上
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂは、いずれも鋼の強度向上に寄与する元素であり、所望する強度に応じて適宜含有できる。
【００２６】
Ｃｕを添加する場合は、０．０５％以上とすることが好ましいが、１．０％を超えると熱間脆性を生じて鋼板の表面性状を劣化させるため、１．０％以下とする。
【００２７】
Ｎｉを添加する場合は、０．０５％以上とすることが好ましいが、２．０％を超えると効果が飽和し、経済的に不利になるため、２．０％以下とする。
【００２８】
Ｃｒを添加する場合は、０．０５％以上とすることが好ましいが、２．０％を超えて含有すると、母材靭性、延性および溶接性が著しく劣化するため、２．０％以下とする。
【００２９】
Ｍｏを添加する場合は、０．０５％以上とすることが好ましいが、１．０％を超えると、母材靭性、延性および耐溶接割れ性に悪影響を及ぼすため、１．０％以下とする。
【００３０】
Ｎｂを添加する場合は、０．００５％以上とすることが好ましいが、０．１％を超えると、母材靭性および延性を劣化させるため、０．１％以下とする。
【００３１】
Ｖを添加する場合は、０．０１％以上とすることが好ましいが、０．１％を超えると、母材靭性および延性を劣化させるため、０．１％以下とする。
【００３２】
Ｔｉは、Ｎとの親和力が強く凝固時にＴｉＮとして析出し、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制して高靭化に寄与する添加元素である。一方、０．０３％を超えて添加するとＴｉＮ粒子が粗大化して、母材および溶接部靭性を劣化させるため、Ｔｉを添加する場合は、０．０３％以下とする。
【００３３】
Ｂは、焼入れ性の向上を介して、鋼の強度を増加させる作用を有する。一方、０．００５％を超える含有は焼入れ性を著しく増加させ、母材の靭性、延性の劣化をもたらすため、Ｂを添加する場合は、０．００５％以下とする。
【００３４】
ＲＥＭ：０．０２％以下、Ｃａ：０．００５％以下およびＭｇ：０．００５％以下の１種または２種以上
ＲＥＭ、ＣａおよびＭｇは、いずれも靭性向上に寄与し、所望する特性に応じて選択して添加する。ＲＥＭを添加する場合は、０．００２％以上とすることが好ましいが、０．０２％を超えても効果が飽和するため、０．０２％を上限とする。
【００３５】
Ｃａを添加する場合は、０．０００５％以上とすることが好ましいが、０．００５％を超えても効果が飽和するため、０．００５％を上限とする。
【００３６】
Ｍｇを添加する場合は、０．００１％以上とすることが好ましいが、０．００５％を超えても効果が飽和するため、０．００５％を上限とする。
【００３７】
製造条件：説明において、温度に関する「℃」表示は、スラブ厚または板厚（t）の１／２における温度とする。
【００３８】
スラブ加熱温度：１０００℃〜１２００℃
上述した組成の鋳片または鋼片のスラブを転炉、電気炉、真空溶解炉等、公知の方法による溶鋼から作成し、１０００℃〜１２００℃に再加熱する。再加熱温度が１０００℃未満では、熱間圧延での変形抵抗が高く、１パス当たりの圧下量が大きく取れなくなることから、圧延パス数が増加し、圧延能率の低下を招くとともに、鋼素材（スラブ）中の鋳造欠陥を圧着することができない場合が生じる。
【００３９】
一方、再加熱温度が１２００℃を超えると、加熱時のスケールによって表面疵が生じやすく、圧延後の手入れ負荷が増大する。さらに、スラブ加熱中にサブスケール層が過度に成長するため、スケールの成長速度が低下し、所望のスケール厚さを得られなくなり、レーザー切断中に溶けた溶融鋼の粘性が上昇し、切断が途中で停止しやすくなり、切断安定性が低下する。このため、１０００〜１２００℃の範囲とする。
【００４０】
熱間圧延開始前のデスケーリング
スラブ加熱後は、熱間圧延開始前に鋼板表裏面に水を噴射してデスケーリングを実施する。熱間圧延前にデスケーリングを実施しないと、スラブ加熱時に生成したスケールが圧延で鋼板に押し込まれ、地鉄の凹凸が促進される。さらに、サブスケール層が過度に厚く、スケールの成長速度が低下し、所望のスケール厚さを得られなくなり、ひいては、レーザー切断中に溶けた溶融鋼の粘性が上昇し、切断が途中で停止するなど、切断安定性が低下する。
【００４１】
熱間圧延の圧延終了温度：８００〜９５０℃
熱間圧延の終了温度が９５０℃を超えるとスケールにブリスターが発生するだけでなく、圧延終了後の冷却過程でスケールが過度に成長するために後述する所望のスケール厚さを得られず、スケール層と地鉄との密着性が低下して、レーザー切断中にスケール層の剥離が生じ、ノッチやバーニングなどのレーザー切断欠陥が生じる。
【００４２】
また、スケール組成中のＦｅ２Ｏ３量が増加し、レーザー光の吸収効率が悪くなるため、切断が途中で停止するなど、切断安定性が低下する。
【００４３】
一方、熱間圧延の終了温度が８００℃より低いと、圧延終了後の冷却過程でスケールの成長が小さく、後述する所望のスケール厚さが得らず、レーザー切断中に溶けた溶融鋼の粘性が上昇したり、鋼板中の残留応力が大きくなって、レーザー切断中に鋼板が変形し、レーザー光の焦点が目標位置からずれるなどして切断が途中で停止し、切断安定性が低下する。
【００４４】
また、熱間圧延の終了温度が８００℃より低い場合、鋼板の変形抵抗が高くなりすぎて、圧延荷重が増大し、圧延機への負担が大きくなる。また、圧延温度を低下させるためには、圧延途中で待機する必要があり、生産性を大きく阻害する。
【００４５】
熱間圧延中のデスケーリング
本発明では、１０００℃〜圧延終了温度間における圧延パスの直前において、鋼板表裏面に水を噴射してデスケーリングすることを３回以上行う。熱間圧延における複数の圧延パスのうち、直前においてデスケーリングを施す圧延パスは特に規定しない。
【００４６】
表面が後述する所望のスケール形態を安定して達成するためには、熱間圧延中のデスケーリングの実施回数を管理することが重要である。デスケーリングの回数が３回より少ないと、圧延中に生成、成長するスケールの剥離が不十分となりレーザー切断中にスケール層の剥離が生じ、ノッチやバーニングなどのレーザー切断欠陥が生じる。また、スケール組成中のＦｅ２Ｏ３量が増加し、レーザー光の吸収効率が悪くなるため、切断が途中で停止するなど、切断安定性が低下する。なお、デスケーリングの能力としては、噴射圧力が１０ＭＰａ以上あれば、本発明の効果を発揮することができる。
【００４７】
熱間圧延後の冷却
圧延終了直後の冷却方法は大気中で空冷とする。圧延終了後、水冷、油冷などの方法により、加速冷却を行うと、冷却後の鋼板中の残留応力が大きくなり、レーザー切断中に鋼板が変形し、レーザー光の焦点がずれるため、切断が途中で停止するなど切断安定性が低下する。
【００４８】
さらに、本発明では、５５０〜１５０℃から室温までの間に、合計１００℃以上となる温度範囲を０．０５℃／ｓ未満で徐冷することが重要である。これにより、スケール組成がＦｅ３Ｏ４とＦｅＯ主体となり、レーザー吸収能が高く、また、後述する所望のスケール厚さとなり、レーザー切断中の鋼板の溶融鋼の粘性が低く、切断の安定性が向上し、ノッチなど切断不良も抑制され、優れたレーザー切断性を得ることができ、さらには、冷却後の鋼板中の残留応力を効果的に低減し、切断中の鋼板の変形を抑制し、レーザー切断の切断安定性が極めて向上する。
【００４９】
徐冷の開始温度が５５０℃を超えると、室温に冷えるまでの冷却時間が極端に長くなるとともに、スケール中のＦｅ２Ｏ３が増加し、レーザー光の吸収効率が低下し、切断が途中で停止するなど、切断安定性が低下する。一方、徐冷の開始温度が１５０℃未満になると、冷却後の鋼板中の残留応力が大きくなり、レーザー切断中に鋼板が変形し、レーザー光の焦点がずれるため、切断が途中で停止するなど切断安定性が低下する。
【００５０】
徐冷する温度範囲が合計１００℃未満であったり、徐冷の冷却速度が０．０５℃／ｓを超えると、上記のような効果は得られず、切断が途中で停止するなど切断安定性が低下する。徐冷は５５０〜１５０℃から室温までの間で、徐冷される温度範囲が分割されていても合計で１００℃以上あれば良い。
徐冷の方法としては段積み徐冷が好ましい。段積みにより、徐冷中に鋼板表面に供給される酸素量が減少することにより、冷却後のスケール形態は、より安定してＦｅ３Ｏ４とＦｅＯ主体とすることができ、レーザー光の吸収効率が上がり、レーザー切断性が安定する。
【００５１】
また、徐冷を、段積みに代えて酸素濃度が２０％未満のガス雰囲気に管理した炉で、冷却することでも良い。酸素濃度が２０％以上になると、鋼板表面に供給される酸素量が増加し、スケール中のＦｅ２Ｏ３が増加し、レーザー光の吸収効率が低下して、切断が停止するなど切断安定性が低下する。なお、雰囲気中の酸素以外のガスは、窒素、アルゴンなど不活性なガスであれば良く特に限定しない。当該炉内において、段積みが可能であればより好ましい。
【００５２】
上述した成分組成と製造条件により製造される鋼板のスケール形態は、鋼板表面のスケール層の平均厚さが１０〜４０μｍで、スケール組成はスケール層中にＦｅ３Ｏ４およびＦｅＯが体積分率で合計８０％以上含まれるものとなる。
【００５３】
スケール層の平均厚さが４０μｍよりも厚い場合、スケール密着性が低下するために、レーザー切断中にスケール層の剥離が生じ、ノッチやバーニングなどのレーザー切断欠陥が生じ、１０μm未満では、レーザー切断中に溶融鋼の粘性が上昇し、切断が途中で停止するなど安定性が低下するが、本発明によれば鋼板表面のスケール層の平均厚さは１０〜４０μｍとなる。スケールの平均厚さの求め方は実施例において後述する。
【００５４】
また、スケール層は、スケール層中にウスタイト（ＦｅＯ）およびマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を体積分率で合計で８０％以上有するレーザーの吸収能が高い、黒っぽい色調である。熱間圧延後の鋼板表面に生成するスケールは、主にウスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、およびヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）より形成される。スケール層の組成がウスタイト（ＦｅＯ）およびマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）主体となるとスケールの色が黒色になり、レーザー吸収能が向上し、レーザー切断性が向上する。
【００５５】
ヘマタイトが多くなるほどスケールの色が赤色に近くなり、レーザー吸収能が低下するが、本発明によれば、２０％未満であるのでその影響は無視できる。
【実施例】
【００５６】
転炉−取鍋精錬−連続鋳造法で、表１に示す種々の成分組成に調製した鋼スラブを、表２に示す種々の熱間圧延条件により板厚２５ｍｍの鋼板とした。
【００５７】
得られた厚鋼板より引張方向が圧延方向に直交するように、ＪＩＳ ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠して引張試験を実施し、母材の引張特性（降伏強さ(ＹＳ)、引張強さ(ＴＳ)、降伏比(ＹＲ)、伸び(Ｅｌ)）を求めた。
【００５８】
また、得られた厚鋼板の板厚(t)のＩ／４位置から、試験片の長手方向が圧延方向に直交するように、ＪＩＳ Ｚ ２２４２の規定に準拠してＶノッチ試験片を採取し、試験温度：０℃でシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーｖＥ０（Ｊ）を求めた。試験片は各３本とし、得られた吸収エネルギーの平均値をその厚鋼板の値として母材靭性を評価した。
【００５９】
各鋼板長手方向の先端部から５００ｍｍ、中心、および尾端部から５００ｍｍの位置から、それぞれ板幅方向１／４幅および１／２幅の圧延方向から、板厚（ｔ）×２０ｍｍ（Ｌ）のサンプルを合計６個採取し、樹脂に埋め込んだ後、板厚（ｔ）×２０ｍｍ（Ｌ）の面を研磨した。各サンプルについて、地鉄およびスケール層を含む領域の倍率５００倍の光学顕微鏡写真を５枚撮影し、各写真の任意の１０ヶ所で画像解析装置を用いてスケール層の厚さを測定し、サンプル６個すべての測定値の平均をスケールの平均厚さとした。
【００６０】
また、スケール組成の同定は、Ｘ線解析法による結果をもとに、スケール標準サンプルを用いた検量線法により求めた．
レーザー切断性は、６ｋＷの炭酸ガスレーザーを用いた。まず、切断限界速度の評価は、平均出力４ｋＷ、酸素圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２、切断長５００ｍｍとして、レーザー切断速度を７５０ｍｍ／ｍｉｎ．から５０ｍｍ／ｍｉｎ．づつ、変化させて、切断長さ全長に渡って貫通し、切断中に停止しない切断速度を限界速度とした。また、切断品質の評価は、平均出力４ｋＷ、酸素圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２、切断長５００ｍｍとして、レーザー切断速度を７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で切断後、鋼板切断面におけるノッチの有無、および鋼板裏面でのドロスの付着有無を評価した。
【００６１】
本発明では、切断限界速度が８５０ｍｍ／ｍｉｎ．以上で、かつ７５０ｍｍ／ｍｉｎ．で切断時に、ノッチおよびドロスの発生のないものを、レーザー切断性に優れるとした。
【００６２】
得られた結果を表３に示す。発明例（鋼板記号Ａ、Ｂ、Ｌ〜Ｒ）は、スケールの平均厚さが１０〜４０μmで、かつスケール組成中のＦｅ３Ｏ４およびＦｅＯの体積分率の合計が８０％以上であり、レーザー切断性に優れる。一方、本発明の範囲を外れる比較例（鋼板記号Ｃ〜Ｋ、Ｓ、Ｔ）は、レーザー切断性に劣る。
【００６３】
【表１】
0005949167.tif 000002
【００６４】
【表２】
0005949167.tif 000003
【００６５】
【表３】
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