(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｔｉ：０．００１〜０．０４％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１％およびＮ：０．００１〜０．０１％と、
Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．１％以下およびＢ：０．０１％以下から選択される１種以上とを含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、
不純物としてのＰ、ＳおよびＯが、それぞれＰ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＯ：０．００５％以下であり、
板厚方向１／２位置および１／４位置におけるフェライト組織の面積率が１０．０％以上であり、
板厚が４０ｍｍ超であり、
最大切片が２０μｍ以上であるフェライト粒を含有し、
板厚方向１／８位置における平均フェライト粒径が１５μｍ以下であり、かつ
表層１ｍｍ位置と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差が６０以下であることを特徴とする厚鋼板。
【請求項２】
さらに、質量％で、Ｃａ：０．０１％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下、Ｍｇ：０．０１％以下およびＺｒ：０．１％以下から選択される１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板。
【請求項３】
さらに、質量％で、Ｓｎ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼を９００℃〜１２５０℃に加熱し、その鋼に終了温度が７００℃以上８５０℃未満である熱間圧延を行って得た、板厚が４０ｍｍ超の鋼板に、弱水冷を行い、続いて強水冷を行う厚鋼板の製造方法であって、
前記弱水冷が、前記熱間圧延終了後から前記強水冷開始までの平均冷却速度が、放冷超〜２℃／ｓ未満であり、２０秒以上の冷却を行う工程であり、
前記強水冷が、３℃／ｓ以上の平均冷却速度で、６００℃以上から５５０℃以下まで冷却を行う工程であることを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項５】
熱間圧延装置の上流または下流に、デスケーリング装置および鋼板水冷装置を設置した製造装置を用いて、請求項４に記載の方法により厚鋼板を製造するに際し、
デスケーリング装置および鋼板水冷装置の両方を用いて弱水冷を行うことを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物用鋼板、タンク用鋼板などには、靱性に優れ、低降伏比の厚鋼板が求められる。また、このような鋼板を能率良く製造する方法も求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、低降伏比高強度高靭性鋼板に関する技術が開示されている。特許文献１で開示された技術によれば、建築、橋梁等の各種構造物に最適な引張強度が４９０Ｎ／ｍｍ２以上で、降伏比が７０％以下と低い高靭性鋼材を、合金元素を多量に用いることなく、効率よく製造することができるとされている。また、特許文献２には、溶接熱影響部の低温靭性に優れた低降伏比高張力鋼板に関する技術が開示されている。特許文献２で開示された技術によれば、大入熱で溶接を行った場合にもＨＡＺの低温靭性に優れると共に、母材（鋼板）の靭性にも優れた低降伏比高張力鋼板が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５６２９４号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２で開示された技術を用いても、板厚方向のいずれの位置においても良好な性能を有する鋼板を得ることが難しい。特に、これらの技術では、冷却速度が大きいために鋼板表層の硬度が高くなり、延性および靱性が不足する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するため、板厚方向のいずれの位置においても良好な性能を有する、靱性に優れた低降伏比厚鋼板およびその厚鋼板を高能率に得ることができる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】
【０００７】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく、鋭意研究を重ねて下記の知見を得た。
【０００８】
（ａ）低降伏比厚鋼板を得るためには、そのミクロ組織を軟質組織（フェライト）と硬質組織（パーライト、ベイナイト、マルテンサイトなど）とからなる複合組織に制御することが有効である。
【０００９】
（ｂ）厚鋼板の降伏比を充分に低下させるためには、フェライト組織において最大切片が一定値以上であるフェライト粒を含有させることが有効である。
【００１０】
（ｃ）厚鋼板全体が大きな荷重を受けた場合に鋼板の破壊が表面から板厚中心に向かって進むことを防止するためには、板厚方向１／８位置における平均フェライト粒径をある値以下にして靱性を高めることが有効である。
【００１１】
（ｄ）良好な靱性と低降伏比を安定して得るために、表層１ｍｍ位置と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差を小さくすることが有効である。
【００１２】
（ｅ）上記のような厚鋼板は、圧延終了後から強水冷開始までの間に弱水冷を行うことにより効率的に製造することが可能である。
【００１３】
本発明は、下記（１）〜（３）に示す厚鋼板ならびに下記（４）および（５）に示す厚鋼板の製造方法を要旨とする。
【００１４】
（１）質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｔｉ：０．００１〜０．０４％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１％およびＮ：０．００１〜０．０１％と、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．１％以下およびＢ：０．０１％以下から選択される１種以上とを含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、不純物としてのＰ、ＳおよびＯが、それぞれＰ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＯ：０．００５％以下であり、板厚方向１／２位置および１／４位置におけるフェライト組織の面積率が１０．０％以上であり、板厚が４０ｍｍ超であり、最大切片が２０μｍ以上であるフェライト粒を含有し、板厚方向１／８位置における平均フェライト粒径が１５μｍ以下であり、かつ表層１ｍｍ位置と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差が６０以下である厚鋼板。
【００１５】
（２）さらに、質量％で、Ｃａ：０．０１％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下、Ｍｇ：０．０１％以下およびＺｒ：０．１％以下から選択される１種以上を含有する上記（１）の厚鋼板。
【００１６】
（３）さらに、質量％で、Ｓｎ：０．５％以下を含有する上記（３）の厚鋼板。
【００１７】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の化学組成を有する鋼を９００℃〜１２５０℃に加熱し、その鋼に終了温度が７００℃以上８５０℃未満である熱間圧延を行って得た、板厚が４０ｍｍ超の鋼板に、弱水冷を行い、続いて強水冷を行う厚鋼板の製造方法であって、前記弱水冷が、前記熱間圧延終了後から前記強水冷開始までの平均冷却速度が、放冷超〜２℃／ｓ未満であり、２０秒以上の冷却を行う工程であり、前記強水冷が、３℃／ｓ以上の平均冷却速度で、６００℃以上から５５０℃以下まで冷却を行う工程である厚鋼板の製造方法。
【００１８】
（５）熱間圧延装置の上流または下流に、デスケーリング装置および鋼板水冷装置を設置した製造装置を用いて、上記（４）の方法により厚鋼板を製造するに際し、デスケーリング装置および鋼板水冷装置の両方を用いて弱水冷を行う厚鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の厚鋼板は、引張強度の主たるレンジが４９０〜７４０ＭＰａ、降伏比が８０％以下、シャルピー吸収エネルギーが０℃で１５０Ｊ以上、板厚が主に２０−１００ｍｍであり、特に板厚方向のいずれの位置においても良好な性能を有する。また、本発明の厚鋼板の製造方法によれば、板厚が大きくなっても、十分な冷却速度を維持できるので、比較的効率良く、上記の厚鋼板を製造することが可能である。本発明の厚鋼板の製造方法は、特に４０ｍｍを超える板厚において製造能率の改善効果が大きい。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学組成における各元素の含有量の「％」は「質量％」を意味する。
【００２１】
（１）厚鋼板の化学組成について
Ｃ：０．０４〜０．１８％
Ｃは、鋼の強度を高めるために必要な元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は０．０４％以上とする。しかし、Ｃの含有量が０．１８％を超えると、靱性の低下および溶接割れが起こり易い。よって、Ｃ含有量は０．０４〜０．１８％とする。好ましい下限は０．０６％である。また、好ましい上限は０．１５％である。
【００２２】
Ｓｉ：０．０１〜１．０％
Ｓｉは、脱酸作用を有する元素であり、また強度を高める作用もある。この効果を得るために、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかし、Ｓｉの含有量が１．０％を超えると、母材および溶接熱影響部の靱性が著しく悪化する。よって、Ｓｉ含有量は０．０１〜１．０％とする。好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい下限は０．１％である。また、好ましい上限は０．６％であり、より好ましい上限は０．４％である。
【００２３】
Ｍｎ：０．５〜２．０％
Ｍｎは、鋼の強度を高める作用を有する。この効果を得るために、Ｍｎ含有量は０．５％以上とする。しかし、その含有量が２．０％を超えると溶接割れが起こりやすくなる。このため、Ｍｎの含有量は０．５〜２．０％とする。好ましい下限は１．０％であり、より好ましい下限は１．２％である。また、好ましい上限は１．６％である。
【００２４】
Ｔｉ：０．００１〜０．０４％
Ｔｉは、Ｎとともに析出物を形成し、高温におけるオーステナイト粒の粗大化を抑制して、靱性を良好にするのに有効な元素である。この効果を得るために、Ｔｉ含有量は０．００１％以上とする。しかし、その含有量が０．０４％を超えると、母材と溶接熱影響部の靱性低下が顕著となる。よって、Ｔｉ含有量は０．００１〜０．０４％とする。好ましい下限は０．００５％である。また好ましい上限は０．０２％である。
【００２５】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１％
Ａｌは、脱酸作用を有する元素である。この効果を得るために、ｓｏｌ．Ａｌ（「酸可溶Ａｌ」）として０．００１％以上含有させる。しかし、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．１％を超えると、溶接熱影響部の靱性が悪化する場合がある。よって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１〜０．１％とする。好ましい下限は０．００３％である。好ましい上限は０．０７％であり、より好ましい上限は０．０５％である。
【００２６】
Ｎ：０．００１〜０．０１％
Ｎは、Ｔｉと析出物を形成し、溶接熱影響部の靱性を改善するのに有効な元素である。この効果を得るために、Ｎ含有量は０．００１％以上とする。しかし、その含有量が０．０１％を超えると、母材と溶接熱影響部の靱性低下が顕著となる。よって、Ｎ含有量は０．００１〜０．０１％とする。好ましい下限は０．００２％である。また、好ましい上限は０．００８％である。
【００２７】
本発明の鋼材は、上記の各元素に加えて、鋼材の強度を向上させるために、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．１％以下およびＢ：０．０１％以下から選択される１種以上を含有する。
【００２８】
Ｃｕ：２．０％以下
Ｃｕは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が２．０％を超えると、熱間圧延時の表面割れや溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｃｕを含有させる場合には、その含有量は２．０％以下とする。また、好ましい上限は０．５０％である。上記の効果は０．１％以上の場合に顕著となる。
【００２９】
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が２．０％を超えると鋼材の表面性状が悪化し易くなる。よって、Ｎｉを含有させる場合には、その含有量は２．０％以下とする。また、好ましい上限は１．０％であり、より好ましい上限は０．５％である。上記の効果は０．１％以上の場合に顕著となる。
【００３０】
Ｃｒ：１．０％以下
Ｃｒは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が１．０％を超えると、溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｃｒを含有させる場合には、その含有量は１％以下とする。また、好ましい上限は０．５％である。上記の効果は０．１％以上の場合に顕著となる。
【００３１】
Ｍｏ：１．０％以下
Ｍｏは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、そのＭｏ含有量が１．０％を超えると、溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｍｏを含有させる場合には、その含有量は１．０％以下とする。また、好ましい上限は０．５％である。上記の効果は０．０５％以上の場合に顕著となる。
【００３２】
Ｗ：１．０％以下
Ｗは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が１．０％を超えると、溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｗを含有させる場合には、その含有量は１．０％以下とする。また、好ましい上限は０．５％である。上記の効果は０．０５％以上の場合に顕著となる。
【００３３】
Ｖ：０．２％以下
Ｖは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が０．２％を超えると、低降伏比の確保が難しくなり、また溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｖを含有させる場合には、その含有量は０．２％以下とする。また、好ましい上限は０．１％であり、より好ましい上限は０．０５％である。上記の効果は０．０１％以上の場合に顕著となる。
【００３４】
Ｎｂ：０．１％以下
Ｎｂは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が０．１％を超えると、低降伏比の確保が難しくなり、また溶接割れが起こり易くなる。よって、Ｎｂを含有させる場合には、その含有量は０．１％以下とする。また、好ましい上限は０．０６％であり、より好ましい上限は０．０４％である。上記の効果は０．００５％以上の場合に顕著となる。
【００３５】
Ｂ：０．０１％以下
Ｂは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。また、Ｎと析出物を形成し、溶接熱影響部の靱性を改善する効果もあるが、その含有量が０．０１％を超えると、靱性の低下が起こり易くなる。よって、Ｂを含有させる場合には、その含有量は０．０１％以下とする。また、好ましい上限は０．００３％であり、より好ましい上限は０．００２％である。上記の効果は０．０００５％以上の場合に顕著となる。
【００３６】
なお、上記Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＢから選択される二種以上の元素を上記の範囲で含有させる場合、これらの元素の合計含有量が多いと溶接割れが起こり易くなる。したがって、これらの元素の合計含有量は、２．０％以下とすることが好ましく、１．０％以下とすることがより好ましい。また、これらの元素の合計量が少なすぎると十分な鋼材強度を確保できない。したがって、これらの元素の合計含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０５％以上とすることがより好ましい。
【００３７】
本発明の厚鋼板は、上記の化学組成を有し、残部はＦｅおよび不純物からなる。不純物とは、厚鋼板を製造する際に、原料、設備、その他の要因により混入する成分を意味する。ただし、Ｐ、ＳおよびＯ（酸素）は、不純物としての含有量が高いと、靱性を顕著に悪化させる可能性がある。よって、これらの元素については、その含有量を下記の範囲に制限する必要がある。
【００３８】
Ｐ：０．０２％以下
Ｐは、靱性を悪化させる元素である。そのため、Ｐ含有量は０．０２％以下とする必要がある。好ましい上限は０．０１％である。
【００３９】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、靱性を悪化させる元素である。そのため、Ｓ含有量は０．０１％以下とする必要がある。好ましい上限は０．００５％であり、より好ましい上限は０．００３％である。
【００４０】
Ｏ：０．００５％以下
Ｏは、靱性を悪化させる元素である。そのため、Ｏ含有量は０．００５％以下とする必要がある。好ましい上限は０．００３％であり、より好ましい上限は０．００２％である。
【００４１】
本発明の厚鋼板の化学組成において、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．０１％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．１％以下、Ｓｎ：０．５％以下、から選択される１種以上を含有させてもよい。
【００４２】
Ｃａ：０．０１％以下
Ｃａは、硫化物（特にＭｎＳ）の形態を制御し、靱性を向上させるのに有効な元素である。ただし、含有量が過剰な場合、靱性に悪影響を及ぼすことがある。よって、Ｃａの含有量は０．０１％以下とする。また、好ましい上限は０．００５％である。上記の効果は０．０００５％以上の場合に顕著となる。
【００４３】
ＲＥＭ：０．０２％以下
ＲＥＭは、硫化物（特にＭｎＳ）の形態を制御し、靱性を向上させるのに有効な元素である。ただし、含有量が過剰な場合、靱性に悪影響を及ぼすことがある。よって、ＲＥＭの含有量は０．０２％以下とする。また、好ましい上限は０．０１％である。上記の効果は０．００１％以上の場合に顕著となる。なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、これらの元素から選択される１種以上を含有させることができる。ＲＥＭの含有量は上記元素の合計量を意味する。
【００４４】
Ｍｇ：０．０１％以下
Ｍｇは、微細に分散した酸化物を形成し、溶接熱影響部のオーステナイト粒径の粗大化を抑制して靭性を向上させるのに有効な元素である。ただし、含有量が過剰な場合、靱性に悪影響を及ぼすことがある。このため、Ｍｇの含有量は０．０１％以下とする。また、好ましい上限は０．００５％である。上記の効果は０．０００５％以上の場合に顕著となる。
【００４５】
Ｚｒ：０．１％以下
Ｚｒは、微細に分散した窒化物または酸化物を形成し、溶接熱影響部のオーステナイト粒径の粗大化を抑制して靭性を向上させるのに有効な元素である。ただし、含有量が過剰な場合、靱性に悪影響を及ぼすことがある。このため、Ｚｒの含有量は０．１％以下とする。また、好ましい上限は０．０５％である。上記の効果は０．００５％以上の場合に顕著となる。
【００４６】
Ｓｎ：０．５％以下
Ｓｎは、Ｓｎ２＋となって溶解し、腐食を抑制する作用を有する。これは、Ｓｎ２＋が腐食促進作用を有するＦｅ３＋を速やかに還元するからである。Ｓｎは、鋼のアノード溶解反応を抑制し耐食性を向上させる作用も有する。ただし、Ｓｎ含有量が０．５％を超えると、靱性に悪影響を及ぼすことがある。よって、Ｓｎを含有させる場合には、その含有量を０．５％以下とする。また、好ましい上限は０．３％である。上記の効果は０．０３％以上の場合に顕著となる。
【００４７】
（２）厚鋼板の組織と硬度について
板厚方向１／２位置および１／４位置におけるフェライト組織の面積率：１０．０％以上
降伏比を低下させるには、ミクロ組織を軟質組織と硬質組織とからなる複合組織とし、軟質組織であるフェライト組織の面積率を１０．０％以上とすることが必要である。特に、板厚方向のいずれの位置においても良好な性能を有する低降伏比厚鋼板とするためには、板厚方向１／２位置および１／４位置におけるフェライト組織の面積率を１０．０％以上とすることが必要である。フェライト組織の面積率は、３０．０％以上とするのが好ましい。
【００４８】
上記のフェライト組織以外の組織については特に制限はない。例えば、ベイナイト組織、パーライト組織であればよい。ただし、島状マルテンサイトは鋼材の性能に悪影響を及ぼす危険性があるので、その面積率を５％未満とすることが好ましい。
なお、「板厚方向１／２位置」および「板厚方向１／４位置」とは、表面からｔ／２およびｔ／４（ただし、ｔは板厚）の位置、ならびに、それらの近傍位置を意味し、実際には０．４７〜０．５３ｔ、０．２２ｔ〜０．２８ｔの範囲で観察すればよい。
【００４９】
本発明の厚鋼板は、フェライト組織中において最大切片が２０μｍ以上であるフェライト粒を含むことが必要である。フェライト組織中において粒径にばらつきがある厚鋼板の場合、歪を加えると粗大なフェライト粒が存在する箇所にミクロ的な降伏現象が生じ易い。歪が小さい時点でこの箇所で降伏が起これば、降伏比は小さくなる。このため、降伏比を充分に低下させるためには、特に最大切片が２０μｍ以上の粗大なフェライト粒を鋼板内のいずれかの位置において、一つ以上含有していることが必要である。
【００５０】
ここで、フェライト粒の切片は、鋼板断面のミクロ組織を画像処理して計測すればよい。通常フェライト粒の断面形状は球に近いものではなくいびつな形状を有する。この形を捉えて直線を引き、直線が最大となる切片を最大切片としてフェライト粒の最大切片とすればよい。
【００５１】
板厚方向１／８位置における平均フェライト粒径：１５μｍ以下
厚鋼板全体が大きな荷重を受けた場合、鋼板の破壊は表面から板厚中心に向かって進む。この破壊の進行が板厚方向１／４位置まで進む場合には、当該鋼板を使用した建物全体として大きな損傷を受けることになる。これを防止し、表面から板厚中心の中間領域の靭性を高めるため、板厚方向１／８位置における平均フェライト粒径を１５μｍ以下とする。
【００５２】
表層１ｍｍ位置と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差：６０以下
厚さ方向位置におけるビッカース硬度のばらつきは、シャルピー特性および引張特性の板厚方向のばらつきに影響を及ぼすため、良好な靱性と低降伏比を安定して得るためには、表層と内部のビッカース硬度差を小さくすることが重要である。本発明では、特に、表層１ｍｍ位置のビッカース硬度と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差に着目し、これらの位置での硬度差を６０以下とすることとした。好ましい硬度差は、３０以下である。
【００５３】
（３）厚鋼板の製造方法について
本発明の厚鋼板は、上記の化学組成を有する鋼を熱間圧延し、その後に所定条件の冷却を行うことにより効率良く製造することができる。なお、以下の説明において、温度は、鋼片表面または鋼板表面の温度を意味する。表面温度は、圧延ロールなどとの接触、水冷の影響で一時的に大きく下がり、その後に復熱する場合には、復熱後の表面温度を意味する。
【００５４】
＜熱間圧延工程＞
本発明の厚鋼板を得るに際しては、まず、上記の化学組成を有する鋼を９００℃〜１２５０℃に加熱し、その鋼に終了温度が７００℃以上である熱間圧延を行うのがよい。
【００５５】
圧延前の加熱温度は、熱間圧延を容易に行うため、９００℃以上とするのがよい。加熱温度の好ましい下限値は９５０℃とするのがよい。ただし、加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化して靱性が悪化し易くなる。したがって、加熱温度の上限は１２５０℃とするのがよい。加熱温度の好ましい上限値は１２００℃である。
【００５６】
加熱に引き続いて熱間圧延を行う。圧延終了温度が低すぎると、強度および靱性の確保が困難になる。このため、圧延終了温度を７００℃以上とするのがよい。圧延終了温度の好ましい下限は７５０℃である。
【００５７】
熱間圧延は９００℃以下の温度域における合計圧下率が５０％以上となる条件で行うことが好ましい。これにより、厚鋼板の組織を微細化して良好な靱性を確保することがより容易になる。ここで、「９００℃以下の温度域における合計圧下率」とは、｛（９００℃に達した時点の厚さ）−（圧延仕上厚さ）｝／（９００℃に達した時点の厚さ）×１００（％）を意味する。また、圧延終了温度が高すぎると、靱性の確保が困難になるため、圧延終了温度は、８５０℃未満とすることが望ましい。
【００５８】
＜冷却工程＞
熱間圧延によって得られた鋼板には、平均冷却速度が放冷超〜３℃／ｓ未満で２０秒以上の冷却を行う弱水冷と、平均冷却速度が３℃／ｓ以上である冷却を行う強水冷を施すのがよい。これは、圧延終了直後の弱冷却によって十分にフェライト組織を生成させて、鋼板の降伏比を充分に低下させるとともに、その後に続く強水冷によって優れた機械的強度を鋼板に付与するものである。
【００５９】
弱水冷の平均冷却速度：放冷超〜３℃／ｓ未満
弱水冷時間：２０秒以上
熱間圧延終了直後の冷却速度が小さすぎると、フェライト粒径が大きくなり過ぎたり、製造効率が低下したりするため、弱水冷の平均冷却速度（圧延終了後から強水冷開始までの平均冷却速度）は、放冷を超える速度で冷却するのがよい。一方、弱水冷における平均冷却速度が大きすぎると、フェライトが充分に生成せず、十分に低い降伏比が得られない。そのため、平均冷却速度は３℃／ｓ未満とする。弱水冷における平均冷却速度の望ましい上限値は２℃／ｓ未満である。弱水冷の平均冷却速度は、下記（１）式を満足する範囲とするのが好ましい。
平均冷却速度（℃／ｓ）≧１５／板厚（ｍｍ）・・・（１）
【００６０】
ただし、放冷を超える速度で冷却しても、その時間が短すぎると、フェライトが充分に生成せず、十分に低い降伏比が得られない。このため、弱水冷は２０秒以上行うのがよい。
【００６１】
弱水冷を行うには、熱間圧延機近傍の水冷設備によって水冷を行えばよい。通常、圧延機の上流または下流には、通常、１０〜１５ＭＰａ程度の高圧水を噴射させてスケールを剥離させる、デスケーリング装置が設置されているので、これを弱水冷に用いることができる。
【００６２】
しかし、デスケーリング装置の冷却能は低いため、圧延後の板厚が４０ｍｍを超える場合、および、熱間圧延終了温度と強水冷開始温度との差が１００℃以上の場合の一方または両方を満たす場合に、デスケーリング装置による冷却だけで弱水冷を行った場合には所定温度まで冷却するのに時間がかかる。よって、これらの場合には、デスケーリング装置とともに、鋼板水冷装置を用いるのがよい。これによって、製造時間の短縮が可能となり、より効率的な製造ができる。
【００６３】
ここで、デスケーリング装置の流量を増大させることもできるが、高圧水を使用するデスケーリング装置の流量を増大させるには設備費および電力コストが高くなる。一方、鋼板水冷装置は、例えば、水圧が０．５〜１．５ＭＰａ程度とデスケーリング装置よりも低い一方で、総流量が１０００〜２５００ｍ３/ｈと、デスケーリング装置の総流量の３００〜４００ｍ３/ｈよりも多い。このため、鋼板水冷装置には、低水圧なので、ポンプなどの設備費、電力などのランニングコストが比較的安価であり、一方、総流量が多いので、冷却能が高いというメリットがある。
【００６４】
強水冷の温度：６００℃以上から５５０℃以下まで
強水冷の開始温度が低すぎると、引張強度の確保が困難になるため、強水冷の開始温度を６００℃以上とするのがよい。強水冷の開始温度は６５０℃以上とすることがより望ましい。また、強水冷の終了温度が高すぎると、引張強度の確保が困難になるため、強水冷の終了温度を５５０℃以下とするのがよい。強水冷の終了温度は４５０℃以下とすることがより望ましい。強水冷は、室温まで行ってもよい。
【００６５】
強水冷の平均冷却速度：３℃／ｓ以上
強水冷の平均冷却速度（強水冷開始から強水冷終了までの平均冷却速度）が小さすぎると引張強度の確保が困難になるため、強水冷の平均冷却速度を３℃／ｓ以上とするのがよい。低降伏比を得るためには、強水冷の平均冷却速度が大きいほど有利であり、強水冷の平均冷却速度は、板厚８３ｍｍ以下の場合は、下記（２）式を満足する範囲とするのが好ましい。強水冷の平均冷却速度の上限値は、水冷設備能力により制限され、下記（３）式を満足する範囲が目安となる。
平均冷却速度（℃／ｓ）≧２５０／板厚（ｍｍ）・・・（２）
平均冷却速度（℃／ｓ）≦１３００／板厚（ｍｍ）・・・（３）
【００６６】
強水冷終了後には、熱処理（焼戻し）を行ってもよい。熱処理を行うことにより、厚鋼板の残留応力を除去して切断時の変形を防止したり、靱性を向上させたりすることが可能である。この効果を得るためには、熱処理温度の好ましい下限値は３５０℃である。また、熱処理温度が高すぎると、析出強化などの現象により降伏点の上昇が顕著となるため、熱処理温度の好ましい上限値は５００℃である。
【実施例１】
【００６７】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６８】
表１に示す化学組成を有する厚さ３００ｍｍの鋼片を用いて、表２に示す条件にて加熱と圧延を行った。圧延は９００℃以下の温度域における合計圧下率が５０％以上となる条件で行った。続いて弱水冷と強水冷を実施した。一部の鋼板においては、強水冷後に焼戻しを行った。
【００６９】
【表１】
0005742750.tif 000002
【００７０】
【表２】
0005742750.tif 000003
【００７１】
得られた各鋼板について、下記の要領にて、ミクロ組織観察、ビッカース硬度測定、引張試験およびシャルピー試験を行い、各試験結果を表３に併記した。
【００７２】
＜ミクロ組織観察＞
ミクロ組織観察は、圧延方向と板厚方向を含む面を鏡面研磨し、ナイタールで腐食して試料を作製し、光学顕微鏡を用いて、板厚方向１／２位置、１／４位置、１／８位置にて倍率を５００倍として１０視野ずつ観察した。得られた組織については、画像処理により組織を解析した。
【００７３】
＜ビッカース硬度測定＞
圧延方向と板厚方向を含む面を鏡面研磨し、表面から板厚方向に１ｍｍ離れた位置と、板厚方向１／２位置とのビッカース硬度を荷重１ｋｇで各１０点測定し、１０点の平均値を求めた後、表層１ｍｍ位置と板厚方向１／２位置のビッカース硬度差を算出した。
【００７４】
＜引張試験＞
板厚が４０ｍｍ以下の鋼板ではＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の５号試験片（試験片の厚さが鋼板の厚さに等しい板状試験片）、板厚が４０ｍｍ超の鋼板では板厚方向１／４位置からＪＩＳ４号試験片（棒状試験片）を、試験片の軸が圧延方向に対して平行になるように採取した。引張試験は室温で実施し、降伏強度（ＹＳ。０．２％耐力とした）、引張強度（ＴＳ）を測定し、降伏比（ＹＲ）を計算した。
【００７５】
＜シャルピー試験＞
Ｖノッチ試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２）を、試験片の中心が板厚方向１／８位置になるべく近くなるように、試験片の長辺が圧延方向に対して平行になるように採取した。シャルピー試験は各鋼板について試験片３本ずつ実施し、０℃での吸収エネルギーの平均値（ｖＥ０℃ａｖｅ．）を求めた。
【００７６】
【表３】
0005742750.tif 000004
【００７７】
表１〜３に示すように、本発明で規定される化学組成、ミクロ組織および硬度差の条件を満足するＮｏ．１〜１０は、いずれもＹＲが８０％以下であり、ｖＥ０℃ａｖｅ．が１５０Ｊを上回っていた。なお、Ｎｏ．２は、板厚が本発明の規定を満足しない、本発明の参考例である。一方、Ｎｏ．１１は、化学組成は本発明で規定される条件を満足するものの、弱水冷を実施しておらず、圧延終了後から強水冷開始までの平均冷却速度が０．１８℃／ｓと遅かった。このため、フェライトの平均粒径が大きくなりすぎ、ｖＥ０℃ａｖｅ．が１５０Ｊ未満であった。Ｎｏ．１２は、化学組成は本発明で規定される条件を満足するものの、加熱温度が高すぎるとともに、弱水冷の平均冷却速度が高すぎるため、フェライト組織の面積率が低く、また、２０μｍ以上のフェライト粒が生成しなかった。このため、降伏比（ＹＲ）が８０％を超えていた。Ｎｏ．１３は、化学成分が本発明で規定される条件を満足しておらず、ミクロ組織が本発明で規定される条件を満足せず、ｖＥ０℃ａｖｅ．が１５０Ｊ未満であった。さらに、Ｎｏ．１４は、化学組成は本発明で規定される条件を満足するものの、弱水冷の時間が短すぎるため、フェライト組織の面積率が低く、降伏比（ＹＲ）が８０％を超えていた。
【００７８】
なお、Ｎｏ．２のように板厚が比較的薄い２５ｍｍの場合にはデスケーリング装置のみで比較的大きな冷却速度が得られる。また、Ｎｏ．１、３、７、８および９は、板厚が同じ４１ｍｍであるが、デスケーリング装置に加えて鋼板水冷装置も使用したＮｏ．８では、弱水冷の冷却速度を１．９２℃/sにまで速めることができ、工程時間を５５秒に短縮でき、しかも、本発明で規定される条件に制御すれば、所望の特性を有する厚鋼板が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の厚鋼板は、引張強度の主たるレンジが４９０〜７４０ＭＰａ、降伏比が８０％以下、シャルピー吸収エネルギーが０℃で１５０Ｊ以上、板厚が主に２０−１００ｍｍであり、特に板厚方向のいずれの位置においても良好な性能を有する。また、本発明の厚鋼板の製造方法によれば、板厚が大きくなっても、十分な冷却速度を維持できるので、比較的効率良く、上記の厚鋼板を製造することが可能である。本発明の厚鋼板の製造方法は、特に４０ｍｍを超える板厚において製造能率の改善効果が大きい。