(57)【要約】【課題】本発明は、ユーザーが熱処理をしなくても、通常のプレス機で容易に曲げ加工等が可能な耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】溶接割れ感受性指数Ｐｃｍが０．３０％以下を呈する化学組成で、引張強さが８５０〜１２００ＭＰａ、降伏比（耐力／引張強さ）が７０％以下の鋼板を製造する。その方法は、前記化学組成の鋼板を板厚６〜１０ｍｍ×幅２０００〜３０００ｍｍのサイズに熱間圧延してから、該鋼板をＡｃ３変態点以上に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理１及びＡｃ３変態点とＡｃ１変態点との間の温度に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理２を順次施すと共に、該熱処理１と該熱処理２との間で（Ａｃ１変態点―１００）℃の温度で温間矯正を付与する。この場合、前記温間矯正は、レベラーのロールギャップΔｔを（板厚―１ｍｍ）程度に設定して行うのが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接割れ感受性指数Ｐｃｍが０．３０％以下を呈する化学組成で、引張強さが８５０〜１２００ＭＰａ、降伏比（耐力／引張強さ）が７０％以下の鋼板を製造するに際し、
前記鋼板を板厚６〜１０ｍｍ×幅２０００〜３０００ｍｍのサイズに熱間圧延してから、該鋼板をＡｃ３変態点以上に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理１及びＡｃ３変態点とＡｃ１変態点との間の温度に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理２を順次施すと共に、該熱処理１と該熱処理２との間で（Ａｃ１変態点―１００）℃の温度で温間矯正を付与することを特徴とする耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記温間矯正をレベラーのロールギャップΔｔを（板厚―ｄ）に設定して行うことを特徴とする請求項１記載の耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記ｄを１〜６ｍｍとすることを特徴とする請求項２記載の耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法に係わり、例えば、破裂や飛散が想定される物体の素材に使用される鋼板を、所望の耐衝撃貫通性を維侍し、且つ平坦度を確保して製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板に要求される特性の一つに耐衝撃貫通性がある。この特性に優れた鋼板を製造するには、一般に、該鋼板の化学組成を調整したり、圧延後に時効等の熱処理を施し、その引張強さや表面硬度を高くすることで対処している。また、耐力を低くした低降伏比高強度の鋼板にすることも周知である。そのような鋼板は、飛散物が鋼板に衝突した際の衝突エネルギーを該鋼板の塑性エネルギーとして吸収するからである。従って、従来、このような衝撃貫通性を必要とする鋼板は、所定の板厚に圧延後、用途に対応するサイズに切断、曲げ加工され、その後さらに時効等の熱処理を施して強度を高めてから、ボルト接合等によって用途先の設備等へ取り付けられていた。
【０００３】
ところが、この場合、圧延以降の工程は、設備メーカー等のユーザーが行うので、ユーザーへ供給する鋼板の最大サィズがユーザーの有する熱処理炉の処理可能な鋼板サイズに制約されるという問題があった。
【０００４】
一方、溶接性や曲げ加工性に優れ、且つ耐衝撃貫通性にも優れた鋼板及びその製造方法に関しては、これ迄にも種々の提案がある。例えば、引張強さが８５０〜１７００ＭＰａ、降伏比が８０％以下で、ＪＩＳ  Ｇ３１０１で規定する鋼板ＳＳ４００の貫通限界エネルギーに対する貫通限界エネルギー比が２．０以上の鋼板が開示されている（特許文献１参照）。ここで、貫通限界エネルギーとは、打ち抜き試験でプロジェクタイル（発射体）の速度を変え、貫通が生じない最大速度における該プロジェクタイルの運動エネルキーをいう。そして、この鋼板は、室温でオーステナイト相を安定としない鋼板に対して、Ａｃ３変態点以上に加熱後、３５０℃以下の温度に水冷することを熱処理１とし、このＡｃ３変態点とＡｃ１変態点との間の温度に加熱後、３５０℃以下の温度に水冷することを熱処理２とする時、前記熱処理１を行った後、前記熱処理１若しくは前記熱処理２の単独又は組み合わせを少なくとも１回以上行って前記熱処理２で完了する熱処理を施して製造される。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１の鋼板及び製造方法には、製造可能な鋼板サイズについての記載がなく、その方法で、例えば板厚が６ｍｍで幅２０００ｍｍを超えるような広幅鋼板を平坦度良く製造しようとしても、焼入れ歪の点で問題があり、採用できない。つまり、熱間圧延では板幅を２０００ｍｍ以上にできても、熱処理後での良好な平坦度を確保できない。また、その鋼板は、引張強さが大きいので、降伏比が８０％以下と低くても、耐力が一般の構造部材としてはかなり高くなる。そのため、通常のプレス加工では、十分な加工ができないという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１６０２７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、従来よりサイズが大きくても、通常のプレス機で容易に曲げ加工等が可能な耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意研究を重ね、広幅鋼板の「焼入れ歪」の軽減には、鋼板幅方向の両端部及び中央部の冷却温度を均一にするような熱処理条件設定（連続式熱処理炉においては、ローラ・クエンチ装置内の鋼板通板速度等の調整）の他、熱処理前の鋼板が平坦であることが均一冷却の重要なポィントであることを見出した。そして、その対策を本発明に具現化した。
【０００９】
すなわち、本発明は、溶接割れ感受性指数（記号：Ｐｃｍ）が０．３０％以下を呈する化学組成で、引張強さが８５０〜１２００ＭＰａ、降伏比（耐力／引張強さ）が７０％以下の鋼板を製造するに際し、前記鋼板を板厚６〜１０ｍｍ×幅２０００〜３０００ｍｍのサイズに熱間圧延してから、該鋼板をＡｃ３変態点以上に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理１及びＡｃ３変態点とＡｃ１変態点との間の温度に加熱後３５０℃以下に水冷する熱処理２を順次施すと共に、該熱処理１と該熱処理２との間で（Ａｃ１変態点―１００）℃の温度で温間矯正を付与することを特徴とする耐衝撃貫通性及び加工性に優れた広幅鋼板の製造方法である。この場合、前記温間矯正をレベラーのロールギャップΔｔを（板厚―ｄ）に設定して行い、且つ前記ｄを１〜６ｍｍとするのが好ましい。
【００１０】
本発明では、前記熱処理２を実施する前に、小径ローラからなるレベリング装置（レベラーという）によりＡｃ１変態点以下での鋼板の温間矯正を行い、該鋼板を平坦にするようにしたので、高強度鋼板の効果的な矯正だけでなく、金属組織的には、前記熱処理１の実施によるマルテンサイト組織が一旦焼戻しマルテンサイト組織となり、熱処理２の実施後にもそれが残存するようになり、鋼板の耐力を意図的に低減可能になった。その結果、ユーザーが熱処理をしなくても、良好な平坦度で、降伏比が７０％以下、従来より溶接性やプレス曲げ性を含めた加工性に優れ、且つ耐衝撃貫通性に優れた薄肉の（例えば、６〜１０ｍｍ）広幅（例えば、２０００〜３０００ｍｍ）が安定して製造できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、本発明の対象とする鋼板の化学組成は、従来から周知で、溶接割れ感受性指数Ｐｃｍが０．３０％以下を呈するものとする。例えば、Ｃ：０．１４質量％以下，Ｓｉ：０．３５質量％以下，Ｍｎ：１．２０質量％以下，Ｐ：０．０２０質量％以下，Ｓ：  ０．０１０質量％以下，Ｃｕ：０．５０質量％以下，Ｎｉ：２．５０質量％以下，Ｃｒ：１．０質量％以下，Ｍｏ：１．０質量％以下，Ｖ：０．０８質量％以下，Ｂ：０．００５質量％以下，Ａｌ：０．１０質量％以下を含有し、その他として鉄及び不可避不純元素を含有する鋼板である。
【００１３】
また、この鋼板は、引張強さが８５０〜１２００ＭＰａのものとする。下限が８５０ＭＰａ未満では、十分な耐衝撃貫通性が得られないためである。また、耐衝撃貫通性は高強度である程有利であるが、高強度を得ようとすると、化学組成的に溶接割れ感受性指数（Ｐｃｍ）が高くなり、溶接性の観点より好ましくない。さらに、引張強さが１２００ＭＰａを超えると、実際の使用環境において遅れ破壊が生じる懸念があるので、本発明では、前記Ｐｃｍ≦０．３０％を満足する範囲で得られる１２００ＭＰａを上限とする。
【００１４】
さらに、鋼板の耐衝撃貫通性を向上させるには、引張強さを上記のような一定範囲とするばかりでなく、降伏比（耐力／引張強さ）を低減する必要がある。一般に、焼入れ処理によるマルテンサイト組織から成る高強度鋼材においては、引張強さの上昇だけでなく、耐力も上昇して高降伏比（例えば９０％以上）となるが、本鋼においては熱処理によって一部フェライト組織を意図的に導入して、高強度と低耐力を両立させるようにする。熱処理の加熱温度に応じてフェライト組織分率に応じた低耐力を得る事が可能であるが、この場合、引張強さも大きく影響されるので、耐衝撃貫通性及び加工性に優れる鋼板製造の観点からは望ましくない。そこで、本発明では、実際のプレス設備の能力も考慮し、鋼板の降伏比を７０％以下に規定する。また、下限は特に限定しないが、降伏比の極端な低減は、破裂及び飛散物が鋼板に衝突した際、脆弱な結晶粒界において優先的な亀裂の進展が生じ、かえって耐衝撃貫通性を劣化せしめるので、一応６０％程度が下限と考えている。
【００１５】
このような鋼板を安定して製造するには、鋼板の高強度を得るためにオーステナイト域からの焼入れ処理によるマルテンサイト化が必要である。そこで、本発明では、前記特許文献１記載の技術と同様に、熱間圧延後のサイズが板厚６〜１０ｍｍ×幅２０００〜３０００ｍｍの鋼板に２回以上の熱処理を施すことにした。つまり、最初の熱処理としては、Ａｃ３変態点以上に加熱して３５０℃以下の鋼板温度まで水冷を行う（熱処理１という）。そして、２回目以降に行う熱処理は、鋼板をＡｃ１変態点とＡｃ３変態点との間に鋼板を加熱し、フェライト組織を残した状態から熱処理１と同様に、３５０℃以下の鋼板温度まで水冷を行う（熱処理２という）。これにより、鋼板の最終的な金属組織は、マルテンサィト組織及びフェライト組織になる。また、このような熱処理は、熱処理１の後に熱処理１と熱処理２を組み合わせて、複数回実施しても効果は失われないが、低降伏比を確保するには、最終の熱処理を上記熱処理２にする必要がある。
【００１６】
次に、本発明の重要ポイントは、このような２回以上の熱処理の途中において、鋼板に温間矯正を施すことである。これは、熱処理１で生じた焼入れ歪を除去すると共に、マルテンサイト組織を焼戻しマルテンサィト組織に変えて、主に耐力を意図的に低減させるばかりでなく、鋼板の形状を平坦にするためである。
【００１７】
具体的には、熱処理１の施された鋼板を、引き続き（Ａｃ１変態点―１００℃）の温度範囲に加熱した状態で、前記レベラーを通過させるものである。この場合、前記温間矯正をレベラーのロール・ギャップΔｔを（板厚―ｄ）に設定して行い、且つ前記ｄを１〜６ｍｍとするのが好ましい。その理由は、ｄが１ｍｍ未満では、矯正能力が不十分であるため、６ｍｍ超えでは加工硬化により耐力が上昇してしまうため、不都合だからである。ここで、レベラーは、一般に上ロールと下ロールが上下一対になるように設置されておらず、互いに数ｍ離隔している。しかしながら、上記ロール・ギャップは、その離隔した状態での上ロール下端高さと下ロール上端高さとの間隙を言う。
【００１８】
なお、本発明では、上記の各変態点温度（Ａｃ３（℃）及びＡｃ１（℃））を、フォーマスターによる熱膨張曲線を測定して求めても良いが、化学成分の組成（ｍａｓｓ％）を用いた既知の下記推定式（１）及び（２）により計算しても良い。
【００１９】
Ａｃ３（℃）＝９３７−４７６．５Ｃ＋５６Ｓｉ−１９．７Ｍｎ−１６．３Ｃｕ−２６．６Ｎｉ−４．９Ｃｒ＋３８．１Ｍｏ＋１２４．８Ｖ＋１３６．３Ｔｉ＋３５Ｚｒ−１９Ｎｂ＋１９８Ａｌ＋３３１５Ｂ      …（１）
Ａｃ１（℃）＝７５１−２６．６Ｃ＋１７．６Ｓｉ−１１．６Ｍｎ−２２．９Ｃｕ−２３．０Ｎｉ＋２４．１Ｃｒ＋２２．５Ｍｏ−３９．７Ｖ−５７Ｔｉ＋３１．９Ｚｒ＋２３３Ｎｂ＋１６９Ａ１−８９８Ｂ      …（２）
【００２０】
【実施例】
以下、本発明における耐衝撃貫通特性及び加工性に優れた広幅鋼板の実施例を説明するが、本発明は、これら実施例に何ら限定されるものではない。
【００２１】
表１に示す化学組成の鋼鋳片（スラブ）を６ｍｍ厚×３０００ｍｍ幅×１２０００ｍｍ長さに熱間圧延し、得られた鋼板に８８０℃での焼入れ、小径レベリング装置による温間矯正及び７８０℃での焼入れを順次施した。ここで、表１に示すＡｃ３，Ａｃ１変態点は、それぞれ上記（１）及び（２）の式で推定した温度であるが、実際の熱膨張曲線を測定して求めた温度は、それぞれ８７０℃及び７２０℃であり、推定式の精度と大きな差は認められなかった。なお、レベラーのロール・ギャップは（板厚―１ｍｍ）、つまり５ｍｍに設定した。
【００２２】
【表１】
2004292936.tif 000002
【００２３】
表２に、熱処理１と熱処理２の間において施した矯正の温度を一括して示す。つまり、温間矯正は、３５０℃〜８００℃まで１５０℃間隔の４水準（Ｎｏ．１〜４）及び熱処理１と同じ温度の８８０℃を採用した１水準（Ｎｏ．５）の５通りで行っている。
【００２４】
【表２】
2004292936.tif 000003
【００２５】
また、このようにして製造した鋼板は、ＪＩＳ  ５号に規定された引張試験片を用いた機械的特性、熱処理２実施後における鋼板端部の耳波及び鋼板中央幅部の腹波に関して長さ方向１ｍピッチにおける波高さが５ｍｍ以内を判断基準とした鋼板形状、通常のプレス機（能力１２００ｔｏｎ）における冷間での曲げ加工性が測定され、それぞれが評価された。その結果を表３に一括して示す。
【００２６】
【表３】
2004292936.tif 000004
【００２７】
表３より明らかなように、本発明の実施であるＮｏ．３の鋼板が、引張強さ８５０ＭＰａ以上の高強度及び降伏比７０％以下の特性が両立でき、６ｍｍ厚×３０００ｍｍ幅×１２０００ｍｍ長さの形状（平坦度）も十分良好であり、プレス加工においても何ら問題なく加工が可能であった。
【００２８】
それに対して、比較例のＮｏ．１及び２の鋼板は、矯正温度が低過ぎたので、平坦度の矯正が不十分であった。また、熱処理２を実施した後の鋼板形状も不良であり、さらに焼戻しマルテンサィト化が不十分なためか、降伏比も高く、プレス加工性も不十分であった。さらに、矯正温度が高過ぎたＮｏ．４及び５の比較例の鋼板は、熱処理１にてマルテンサィト化された金属組織の一部に矯正段階でフェライトが生成し、熱処理２を施した後の引張強さが下限の８５０ＭＰａを確保できていない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、溶接割れ感受性指数：Ｐｃｍが０．３０％以下の化学組成で、引張強さが８５０〜１２００ＭＰａ、降伏比（耐力／引張強さ）が７０％以下であり、且つ従来より溶接性やプレス曲げ性を含めた加工性及び耐衝撃貫通性に優れた薄肉広幅の鋼板が安定して製造できる。