(57)【要約】【課題】スケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】質量％で表される鋼成分が、「Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４」と定義する炭素当量Ｃｅｑで０．４０％以下となる鋼片または鋳片を１１５０℃以下の温度に再加熱後、最終圧延パスの噛込温度が８７０〜９８０℃の温度で圧延を終了し、圧延後２分以内かつ７２０℃以上の温度から水冷を開始して圧延開始温度から５０℃以上冷却、かつ６００℃以上の温度で水冷を停止する。さらに、圧延の少なくとも最終２パスにおいては高圧水によるデスケーリングを行わないことが好ましい。また、特に厚手のレーザー切断用に供する場合には、Ｃ量を０．１５％とすることが好ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で表される鋼成分が、「Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４」と定義する炭素当量Ｃｅｑで０．４０％以下となる鋼片または鋳片を１１５０℃以下の温度に再加熱後、最終圧延パスの噛込温度が８７０〜９８０℃の温度で圧延を終了し、圧延後２分以内かつ７２０℃以上の温度から水冷を開始して水冷開始温度から５０℃以上冷却、かつ６００℃以上の温度で水冷を停止し、その後放冷することを特徴とするスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【請求項２】
質量％で表したＣ量が０．１５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【請求項３】
圧延の少なくとも最終２パスにおいては高圧水によるデスケーリングを行わないことを特徴とする請求項１および２に記載のスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法に関するものである。本発明により得られる厚鋼板は、スケールの部分剥離や色調などの外観上優れることはもとより、各種冷間加工時のスケール剥離が少なく抑えられたり、あるいは、近年、急速に普及しつつあるレーザー切断用鋼として良好な切断性・切断面品位を発現するなど、付加価値を高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明が称するところの「スケール」とは、鋼板表面に生成した高温酸化皮膜、すなわち酸化鉄のことで、一般に工業生産される熱間圧延鋼材ではその生成は避けられない。スケール性状は、加熱温度、圧延温度、全圧下率および各パス圧下率、デスケーリング条件、冷却条件などにより異なることは定性的には知られているものの、必ずしも定量的な因果関係は明確になっているとは言えない。特に、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級の厚鋼板は、通常、加熱・圧延温度とも特段の規制なく圧延されることが多いため、スケール性状制御の不明確さもあって、良好なスケール性状はもとより、安定したスケール性状を得ることは困難であった。
【０００３】
また、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級の厚鋼板は、その製造プロセスとしては、一般に、製造が容易かつ生産性も良好な圧延ままで製造され、圧延後水冷（加速冷却）されることはほとんどない。逆に、通常、圧延ままで製造されるため、鋼成分上も圧延ままで４００Ｎ／ｍｍ２級の引張強さが得られるような成分設計となっているため、圧延後の過度の水冷（加速冷却）は、機械的性質を大きく変化させるため、好ましくないケースもある。
【０００４】
各種冷間加工時のスケール剥離を抑えるため、生成するスケールを極力薄くすることが考えられ、圧延パス間で頻繁に高圧水によるデスケーリングを行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、スケールと地鉄との密着性を高めることも有効と考えられ、ホットストリップ・ミルを対象に、スケールのマグネタイト化を促進する目的で巻き取り温度を制御する方法がある（例えば、特許文献２及び３参照）。しかし、この方法を現状の一般的な厚板ミルに適用することは、大規模な設備改造を伴うため極めて困難と考えられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２９０７２７号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１１１１２５号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９８６０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スケールの部分剥離が少なく、スケールが青〜黒色に見えるなど外観・色調にも優れ、その結果として各種冷間加工時のスケール剥離が少なく抑えられたり、あるいは、レーザー切断にも好適なスケール性状の良好な４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板を工業的に安定かつ大量に供給可能な方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のポイントは、スケール性状の良好な４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板を得るために、加熱、圧延、デスケーリング、冷却にわたる製造方法を特定条件に限定することにあり、その要旨は以下に示す通りである。
【０００８】
（１）質量％で表される鋼成分が、「Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４」と定義する炭素当量Ｃｅｑで０．４０％以下となる鋼片または鋳片を１１５０℃以下の温度に再加熱後、最終圧延パスの噛込温度が８７０〜９８０℃の温度で圧延を終了し、圧延後２分以内かつ７２０℃以上の温度から水冷を開始して水冷開始温度から５０℃以上冷却、かつ６００℃以上の温度で水冷を停止し、その後放冷することを特徴とするスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【０００９】
（２）質量％で表したＣ量が０．１５％以下であることを特徴とする（１）に記載のスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【００１０】
（３）圧延の少なくとも最終２パスにおいては高圧水によるデスケーリングを行わないことを特徴とする（１）または（２）に記載のスケール性状の良好な引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級厚鋼板の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
まず、鋼成分については、スケール性状制御の観点からはＣ、Ｓｉ、Ｍｎなど個々の元素の添加範囲を特に限定する必要はない。これは、スケール性状の制御が目的であっても、第一義的には、鋼材の機械的性質（特に強度）が所定の値を満足することが重要であるためで、鋼成分は自ずと制約されるものであるからである。加えて、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級鋼は、従来から最も広く使用されており、その鋼成分は、鋼板製造者毎に多少の違いはあるものの、すでに確立したものがあり、鋼成分上は特段の特徴を有するものではなく、規定する必要はない。したがって、本発明者らのスタンスは、スケール性状に及ぼす鋼成分の影響は否定できないものの、まずは鋼成分ありきで考えるべきとの立場に立つものである。ただし、後述するように、圧延後水冷することが本発明の重要な構成要素となるため、水冷により機械的性質が大幅に変わることがないよう、鋼成分トータル量としての炭素当量（Ｃｅｑ）を０．４０％以下に限定するに止めた。この上限値は、本来、機械的性質は製造条件はもとより、板厚によっても変化するため、必ずしも臨界的な意味合いはないが、現時点では板厚毎の限界値が明確ではないため、本発明者らにより、広い板厚範囲にわたって安定して４００Ｎ／ｍｍ２級鋼の機械的性質を満足することが確認された値とした。下限についても同様であるが、４００Ｎ／ｍｍ２級鋼と謳う本発明においては、特に限定しなくとも、強度上自ずと制約される性質のものである。
【００１３】
なお、後述するように、製造方法を本発明の通り限定することで良好なスケール性状が得られ、その結果として、優れたレーザー切断性を発現することができる。この理由は後述するが、このとき、板厚が厚い場合（概ね２２ｍｍ超）では、Ｃ量は０．１５％以下とすることが好ましい。レーザー切断はレーザー照射と同時にアシストガスとして酸素を吹き付けるが、鋼中のＣがＣＯガスとなって酸素アシストガスの純度を下げるため、板厚が厚くなると、良好な切断面（特に変下面側）が得にくくなる傾向にある。これが本発明の請求項２にかかるＣ量限定の理由である。
【００１４】
次に、製造条件の限定理由について説明する。
【００１５】
上述したＣｅｑで０．４０％以下の鋼成分を有する鋼片または鋳片の熱間圧延に先立つ再加熱温度は１１５０℃以下に限定する。スケールは、高温ほど生成しやすく、その量も多くなる。また、それら加熱時のような高温で生成するスケールは、多孔質（ポーラス）かつ亀裂を多く含み脆い傾向にある。一般に、加熱炉抽出後や圧延パス間では高圧水によるデスケーリングが施されたり、そもそも圧延時には粉砕されたりし、一旦は除去されるが、高温状態ではすぐさま再生成する。これらの観点から、酸化雰囲気中での高温滞留を極力抑えるため、鋼片または鋳片の再加熱温度を１１５０℃以下に限定したものであるが、低いほど好ましいことは言うまでもない。なお、下限については、後述する最終圧延パスの噛込温度確保の観点から自ずと制限されるものであるが、圧延パススケジュールや板厚によっても変わるため、あえて温度を限定することはしない。
【００１６】
圧延条件については、既に述べたように引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級の厚鋼板は、通常、加熱・圧延温度とも特段の規制なく圧延されることが多く、本発明においても機械的性質の観点では規制するものではない。最終圧延パスの噛込温度を８７０〜９８０℃とした理由は、スケール性状、特にスケール厚の観点からである。本発明に当たっての発明者らの実験によれば、スケールの厚みは最終圧延パスの噛込温度と高い相関を有し、その温度が低いほど薄くなる傾向にある。このような傾向の中で、最終圧延パスの噛込温度が９８０℃を超えるとスケールが厚くなりすぎ、厚さの不均一性が目立つようになるばかりでなく、圧延温度が高いと圧延後に再生成するスケールは上述したように脆いために部分的な剥離を生じやすく、外観を著しく損なうケースが多発する。逆に最終圧延パスの噛込温度が８７０℃を下回るとスケールが薄くなって、この場合も厚さの不均一性が目立つようになる。また、最終圧延パスの噛込温度が低くなると、圧延後の鋼板表面（スケール）の色調が明らかに赤みを帯びてくるようになり、この観点からも好ましくなく、下限温度を８７０℃に限定した。最終圧延パスの噛込温度を本発明の通り制御し、後述する圧延後の水冷を行った場合、スケール厚は概ね３０μｍ前後となる。
【００１７】
圧延後は、２分以内かつ７２０℃以上の温度から水冷することが本発明の特徴の一つである。要は、圧延後速やかに水冷することが基本的な思想で、スケールの再生成、成長を極力抑えるという観点に基づくものである。とはいうものの、圧延後水冷設備までの搬送にはある程度の時間を要するため、本発明においては水冷までの時間と水冷開始の温度を上記のように限定した。いずれも、本発明者らによる実生産設備（厚板ミル）での系統的な試験圧延結果に基づくもので、圧延後は極力短時間、かつ高温から水冷することが好ましいことは言うまでもなく、前記時間ないしは温度規定を逸脱する場合は、スケール厚、スケールの緻密性などスケール性状制御が不十分となる。
【００１８】
水冷は、上記水冷開始温度から５０℃以上の水冷で、かつ６００℃以上の温度で停止する必要がある。水冷開始温度から５０℃未満の水冷では、水冷時間がごく短時間となって冷却の均一性確保が困難となるばかりでなく、本来の目的であるスケールの再生成、成長を極力抑えるといったスケール性状制御の実質的効果は小さい。一方、水冷停止温度は、６００℃を下回ると機械的性質、特に強度への影響が顕著となるため、６００℃以上に限定した。鋼成分をも適正にすれば、水冷停止温度については本発明の限定範囲の限りではないが、本来、圧延ままでも必要特性（強度）を満足する既存の成分体系の中でスケール制御するという本発明のスタンスで、上記のように限定したものである。このような製造法による鋼板では、スケールが緻密でスケール中のボイドが少なく、かつ地鉄との密着性も良好となるばかりでなく、色調も明らかに黒く良好な外観も呈する。
【００１９】
ここで、上記スケール性状制御により、レーザー切断性が優れる理由について簡単に説明する。前述したようにレーザー切断は、レーザー照射と同時に酸素アシストガスを吹き付ける。このときスケール性状が不良、例えば厚みの不均質やスケール中にボイドが多かったり、密着性に劣る場合、レーザー切断時の熱歪やスケール中ボイド内のガスの膨張などによってスケールの剥離・破砕が生じ、酸素アシストガスの気流を乱し、切断性、切断面性状を著しく劣化させる原因となる。逆に、スケールが緻密でスケール中のボイドが少なく、かつ地鉄との密着性が良好な鋼板は、レーザー切断時にスケールが剥離することなく、安定して優れた切断性および切断面品質を示す。
【００２０】
なお、鋼板内におけるスケール性状の均一性を確保する上では、さらに圧延の少なくとも最終２パスにおいては高圧水によるデスケーリングを行わないことが極めて有効である。本発明の請求項２にかかる発明は、スケール性状に対する要求が厳しい場合に適用すべきものとして限定する。この限定理由は、デスケーリングを行うことで、むしろスケールの不均一性を助長することを避けることにある。デスケーリング設備が常に十分にメンテナンスされた状態であれば問題となることはほとんどないが、工業的には必ずしも常に最高の状態ばかりとは言えず、デスケーリングの不均一性（むら）の危険性は常に孕んでいる。圧延の最終パス近くでのデスケーリングの不均一性は、最終製品にまでその影響が及ぶことが往々にしてあるため、本発明では圧延の少なくとも最終２パスにおいては高圧水によるデスケーリングを行わないこととした。
【００２１】
【実施例】
種々の鋼成分を有する鋼片または鋳片を各種の方法で板厚６〜４０ｍｍの鋼板に製造し、その機械的性質、スケール性状を調査した。
【００２２】
表１に比較例とともに本発明例の鋼成分のうち基本となるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ量およびＣｅｑを、表２に鋼板の製造条件、機械的性質およびスケール性状の調査結果を示す。
【００２３】
本発明法に則った成分および製造方法による鋼板（本発明例）は、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級鋼としてまったく問題ない特性を有し、かつ本発明のポイントであるスケール性状も良好である。これに対し、鋼成分や製造条件が本発明の限定範囲を逸脱する比較例は、スケール性状が明らかに劣るばかりでなく、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級鋼として機械的性質を逸脱するケースが見られる。
【００２４】
すなわち、比較例８は、Ｃｅｑが高いのに加え水冷停止温度も低いため、引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級鋼の規格強度を超過している。また最終圧延２パス内でデスケーリングを行っているため、外観に劣る。比較例９は、加熱温度高く、圧延後水冷までの時間、水冷開始温度など水冷条件も適正でないためスケール性状、外観に劣る。比較例１０は、最終圧延パスの噛込温度が低いため、スケール性状ならびに外観に劣る。比較例１１では、圧延後水冷が施されておらず、また、最終圧延２パス内でデスケーリングを行っているため、スケール性状、外観に劣る。
【００２５】
なお、比較例１２は、製造条件自体は本発明の通り実施したため、スケール性状や外観には優れるものの、レーザー切断を行った結果、板厚が厚く（２５ｍｍ）、Ｃ量が高いため、切断面下面近傍にドロスが付着し、切断面性状に劣ることを確認している。
【００２６】
【表１】
2004204346.tif 000002
【００２７】
【表２】
2004204346.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２級の基本特性を満足しつつ、スケール性状の良好な厚鋼板を、生産性を損なうことなく安定的かつ大量に供給することが可能となった。このような厚鋼板は、外観上優れるばかりでなく、各種冷間加工時にもスケールの剥離が少なく、作業環境改善に資することができるようになった。また、レーザー切断性もきわめて安定となり、切断の夜間無人操業も可能となった。