(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた疲労特性を有するクラッド厚鋼板、およびその製造方法を提供する。【解決手段】圧延を施す前のスラブのうちの厚い方の厚さをＴ1（mm）とし、薄い方の厚さをＴ2（mm）として、厚さＴ1と厚さＴ2との差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）がΔＴ≧５mmを満たす２枚のスラブを重ねて圧延する。【選択図】図１
2019166526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のスラブを重ねて圧延することによって２枚の鋼板を接合させて得たクラッド厚鋼板であって、前記圧延を施す前の前記スラブのうちの厚い方の厚さをＴ1（mm）とし、薄い方の厚さをＴ2（mm）として、前記厚さＴ1と前記厚さＴ2との差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が下記(1)式を満たす２枚の前記スラブを重ねて圧延することによって製造されたことを特徴とするクラッド厚鋼板。
ΔＴ≧５mm      ・・・(1)
【請求項２】
前記スラブが２枚とも同一の成分および組織を有することを特徴とする請求項１に記載のクラッド厚鋼板。
【請求項３】
前記スラブが夫々異なる成分および／または組織を有することを特徴とする請求項１に記載のクラッド厚鋼板。
【請求項４】
２枚のスラブを重ねて圧延することによって２枚の鋼板を接合させて得るクラッド厚鋼板の製造方法において、前記圧延を施す前の前記スラブのうちの厚い方の厚さをＴ1（mm）とし、薄い方の厚さをＴ2（mm）として、前記厚さＴ1と前記厚さＴ2との差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が下記(1)式を満たす２枚の前記スラブを重ねて圧延することを特徴とするクラッド厚鋼板の製造方法。
ΔＴ≧５mm      ・・・(1)
【請求項５】
前記スラブが２枚とも同一の成分および組織を有することを特徴とする請求項４に記載のクラッド厚鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記スラブが夫々異なる成分および／または組織を有することを特徴とする請求項４に記載のクラッド厚鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記スラブを２枚とも同一の素材鋳片から切り出すにあたって、片方の前記スラブの厚さが前記素材鋳片の厚さＴ0（mm）に対して（Ｔ0／２）mm−５mm以下かつ５mm以上として切り出し、他方の前記スラブの厚さが前記(1)式を満たす範囲として重ね合わせるとともに、前記スラブを重ねる際に前記素材鋳片の表面を形成していた面同士を当接させて、前記圧延を行なうことを特徴とする請求項５に記載のクラッド厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、建築物等に使用する構造用材料として好適なクラッド厚鋼板に関するものである。本発明は、特に、各鋼板の板厚の合計（以下、総板厚という）が50mm以上かつ引張強さが490〜720MPaの範囲内であるクラッド厚鋼板の疲労特性の改善に有効である。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼を連続鋳造して得た鋳片（いわゆるスラブ）を圧延して製造される厚鋼板は、船舶や海洋構造物、橋梁、建築物等の構造物に広く使用されており、それらの構造物が大型化していくに連れて、使用される厚鋼板の強度および板厚の増加が求められている。大型の構造物の信頼性および健全性を確保する観点から、疲労破壊を防止するための疲労特性の向上は最も重要な課題の一つであり、溶接部のみならず構造物全体あるいは厚鋼板自体の疲労特性を向上する技術が検討されている。
【０００３】
一般に、単一のスラブを圧延して得た厚鋼板の疲労特性に関して、溶接等の高い応力集中部が存在しない場合、厚鋼板の強度が高いほど、疲労強度が向上することが知られている。一方で、高強度の厚鋼板では、厚鋼板の組織（以下、母相という）中に存在する介在物等を起点として疲労亀裂が発生し易いことも判明している（非特許文献１参照）。つまり、介在物と母相との界面に生じる応力集中が、疲労亀裂を発生させる原因となっている。
【０００４】
この現象を詳しく研究すると、高強度の厚鋼板が優れた疲労特性を発揮するためには、母相を均一で介在物のない組織とする必要があることが分かる。
【０００５】
しかし従来の厚鋼板の製造技術、とりわけ板厚50mm以上かつ引張強さ490〜720MPaである厚鋼板の製造技術では、素材となるスラブを連続鋳造する工程にて中心偏析（すなわち合金元素が中心部で濃化する現象）が発生するという問題、および、スラブを圧延する工程にてスラブ表面とスラブ内部の温度や塑性変形量に差が生じるという問題が残されており、その問題を解消する技術は確立されていない。
【０００６】
つまり、単一のスラブを圧延して厚鋼板を製造する場合に、従来の圧延技術では、圧延された厚鋼板の板厚方向の中央部に合金元素の濃化領域が形成されるのを防止できないので、その領域にて濃化した合金元素が介在物となって析出し、厚鋼板の疲労特性を劣化させる原因となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】村上敬宜著「金属疲労  微小欠陥と介在物の影響」養賢堂出版、１９９３年３月８日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、優れた疲労特性を有するクラッド厚鋼板、およびそ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】
【０００９】
本発明者は、スラブを連続鋳造する工程で不可避的に発生する中心偏析と、スラブを圧延する工程を経て得られた厚鋼板に残留する合金元素の濃化領域との関係について調査した。その結果、スラブの圧延工程において板厚方向の中央部に加えられる塑性変形が不十分な場合に、スラブの中心偏析に起因する合金元素の濃化領域が鋼板にも残留することが分かった。そして、
(a)厚鋼板に残留する合金元素の濃化領域にて介在物が生成される、
(b)その介在物と厚鋼板の母相との界面から疲労亀裂が発生する、
(c)厚鋼板の疲労特性を向上するためには、圧延工程にて合金元素の濃化領域を消滅させる必要がある
ことを見出した。
【００１０】
次に、合金元素の濃化領域を消滅するための圧延技術について詳細に研究した結果、
(d)板厚方向の中央部は圧延工程における塑性変形が加わり難いので、スラブを圧延した後も中心偏析が厚鋼板の板厚方向中央部に合金元素の濃化領域となって残留する
ことが判明し、さらに、
(e)連続鋳造されたスラブに発生する中心偏析を、圧延工程に供する前にスラブの板厚方向中央部から外れた位置に移動させることによって、圧延工程にて十分な塑性変形が合金元素の濃化領域に加わるので、合金元素の濃化領域が消滅する
という知見を得た。
【００１１】
本発明者は、単一のスラブを圧延して得られる厚鋼板に関する上記(a)〜(d)の問題点を解消する技術として、クラッド厚鋼板の製造技術に着目した。そして、詳細に研究を進めた結果、上記(e)の知見は、重ね合わせた２枚のスラブを圧延して製造するクラッド厚鋼板にも適用できることが分かった。つまり、圧延に先立って２枚のスラブの厚さを夫々調整して重ねることによって、厚さ方向の中央に位置する線（以下、厚さ中央線という）から外れた位置に中心偏析を配置することが可能となり、その結果、圧延工程にて十分な塑性変形を合金元素の濃化領域に加えることができる。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、２枚のスラブを重ねて圧延することによって２枚の鋼板を接合させて得たクラッド厚鋼板であって、圧延を施す前のスラブのうちの厚い方の厚さをＴ1（mm）とし、薄い方の厚さをＴ2（mm）として、厚さＴ1と厚さＴ2との差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が下記(1)式を満たす２枚のスラブを重ねて圧延することによって製造されたクラッド厚鋼板である。
ΔＴ≧５mm      ・・・(1)
本発明のクラッド厚鋼板においては、２枚とも同一の成分および組織を有するスラブを用いても良いし、夫々異なる成分および／または組織を有するスラブを用いても良い。
【００１３】
また本発明は、２枚のスラブを重ねて圧延することによって２枚の鋼板を接合させて得るクラッド厚鋼板の製造方法において、圧延を施す前のスラブのうちの厚い方の厚さをＴ1（mm）とし、薄い方の厚さをＴ2（mm）として、厚さＴ1と厚さＴ2との差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が下記(1)式を満たす２枚のスラブを重ねて圧延するクラッド厚鋼板の製造方法である。
ΔＴ≧５mm      ・・・(1)
本発明のクラッド厚鋼板の製造方法においては、２枚とも同一の成分および組織を有するスラブを用いても良いし、夫々異なる成分および／または組織を有するスラブを用いても良い。同一の成分および組織を有するスラブを用いる場合は、スラブを２枚とも同一の素材鋳片から切り出すことが好ましく、さらに、片方のスラブの厚さが素材鋳片の厚さＴ0（mm）に対して（Ｔ0／２）mm−５mm以下かつ５mm以上として切り出し、他方のスラブの厚さが(1)式を満たす範囲として重ね合わせるとともに、スラブを重ねる際に素材鋳片の表面を形成していた面同士を当接させて、圧延を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、優れた疲労特性を有するクラッド厚鋼板を得ることができる。特に総板厚が50mm以上、引張強さが490〜720MPaのクラッド厚鋼板においても、疲労特性を向上することができるので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】(a)は板厚Ｔ1の鋼板と板厚Ｔ2の鋼板を重ねた例、(b)は重ね合わせた２枚の鋼板（(a)参照）を圧延した例を示す斜視図である。
【図２】疲労試験の試験片を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１の(a)は厚さＴ1のスラブ１と厚さＴ2のスラブ２を重ねた例、(b)はスラブ１、２を圧延することによって２枚の鋼板を接合させて得たクラッド厚鋼板３の例を示す斜視図である。なお図１(a)において、Ｔ1＞Ｔ2とする。
【００１７】
図１(a)に示すような重ね合わせた２枚のスラブ１、２を圧延する工程で、スラブ１の下面とスラブ２の上面との界面でせん断の塑性変形が生じた結果、図１(b)に示すクラッド厚鋼板３となる。その圧延工程では、図１(a)に示すスラブ１の上面とスラブ２の下面との中央に位置する厚さ方向の中心線（すなわち厚さ中央線）近辺に塑性変形が加わり難くなる。
【００１８】
そこで、スラブ１、２の厚さの差ΔＴ（＝Ｔ1−Ｔ2）が下記(1)式を満たすように重ねて圧延を行なう。
ΔＴ≧５mm      ・・・(1)
こうすることによって、スラブ１、２の夫々の中心偏析と厚さ中央線との間隔を十分に確保できる。しかも、スラブ１とスラブ２の当接面と厚さ中央線との間隔も十分に確保できる。その結果、スラブ１、２の夫々の中心偏析のみならずスラブ１とスラブ２とが当接する界面（以下、接合界面という）に、十分な塑性変形を加えることができるので、合金元素の濃化領域を消滅させ、かつスラブ１、２を強固に接合することが可能となる。
【００１９】
スラブ１、２は、同種のスラブ（すなわち同一の成分および組織を有するスラブ）を用いても良いし、異種のスラブ（すなわち異なる成分および／または組織を有するスラブ）を用いても良い。スラブ１、２がどのような組み合わせであっても、合金元素の濃化領域を消滅させ、かつスラブ１、２の接合界面を強固に接合すること可能となり、ひいては疲労特性を向上することができる。
【００２０】
ただし、同種のスラブを用いる場合は、同一の素材鋳片からスラブ１、２を切り出すことが好ましい。さらに、素材鋳片の厚さをＴ0（mm）として、スラブ１、２のうちの片方のスラブの厚さを（Ｔ0／２）mm−５mm以下かつ５mm以上として切り出すことが好ましい。そして、他方のスラブの厚さは、上記(1)式を満たす範囲とする。このようにして厚さを調整した２枚のスラブ１、２を重ね合わせて圧延することによって、接合界面をより強固に接合できる。
【００２１】
本発明によれば、使用するスラブの鋼種や寸法に関わらず、クラッド厚鋼板の疲労特性を向上する効果が得られる。とりわけ、総板厚50mm以上かつ引張強さ490〜720MPaであるクラッド厚鋼板では、疲労特性を向上する技術が未だ確立されていないが、本発明を適用することによって多大な効果を発揮することが可能となる。
【実施例】
【００２２】
連続鋳造によって製造した素材鋳片Ａから厚さＴ1＝65mmのスラブと厚さＴ2＝55mmのスラブを切り出し、それらのスラブを重ね合わせて圧延を行なって、総板厚60mmのクラッド厚鋼板ＢINVを製造した。これを発明例とする。
【００２３】
また比較のために、素材鋳片Ａから厚さＴ1＝60mmのスラブを２枚切り出し、それらのスラブを重ね合わせて圧延を行なって、総板厚60mmのクラッド厚鋼板ＢCOMを製造した。これを比較例とする。
【００２４】
これらのクラッド厚鋼板ＢINVとＢCOMから、夫々、疲労試験の試験片（図２参照）を採取し、試験片の長手方向に荷重を繰り返し付与して、試験片が破断するまで疲労試験を行なった。なお、図２中の数値の単位はmmである。試験片は、その長手方向が鋼板の上下両表面に対して平行、かつ鋼板の左右両側面に対して垂直となるように採取した。
【００２５】
疲労試験においては、破断した試験片の破面に現われる模様（いわゆるビーチマーク）によって疲労亀裂の進展挙動を調査するので、応力範囲400MPa（応力比0.1）と応力範囲222MPa（応力比0.5）を20,000回ずつ交互に切り替えて荷重を付与した。
【００２６】
疲労試験によって得られた破断寿命のデータを表１に示す。なお破断寿命は、試験片の疲労亀裂の発生から疲労亀裂の進展を経て、破断の最終段階である延性破壊に到るまでの間に、負荷を付与した回数である。
【００２７】
【表１】
2019166526.tif 000003
【００２８】
表１から明らかなように、発明例の鋼板ＢINVは、比較例の鋼板ＢCOMよりも破断寿命が長くなっており、疲労特性が優れていることが分かる。
【００２９】
また、疲労試験によって破断した試験片の破面を観察すると、発明例のクラッド厚鋼板ＢINVと比較例のクラッド厚鋼板ＢCOMの疲労亀裂は、いずれもスラブＡの板厚方向の中心線を起点として発生していた。つまり、スラブＡの板厚方向の中心線に加わる塑性変形が、クラッド厚鋼板ＢINVとＢCOMの疲労特性に影響を及ぼしたと考えられる。
【符号の説明】
【００３０】
１  スラブ
２  スラブ
３  クラッド厚鋼板
【図１】
2019166526.tif 000004
【図２】
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