(57)【要約】【課題】  レーザ切断性が優れた板厚１６ｍｍ以上の厚鋼板を安価に製造する技術を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．０６〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．４〜１．５％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｏ：０．００３５％以下、Ｎ：０．００６％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後放冷して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケールと地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後放冷して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケールと地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後水冷して６５０〜７００℃で水冷を停止して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケール地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性の優れた厚鋼板の製造法。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、
Ｔｉ：０．０２％以下、
Ｎｂ：０．０６％以下、
Ｖ：０．０４％以下、
Ｎｉ：０．３％以下、
Ｃｕ：０．３％以下、
Ｍｏ：０．７％以下
の一種又は二種以上を更に加え、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後放冷して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケールと地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６０％以下
を含有し、
Ｔｉ：０．０２％以下、
Ｎｂ：０．０６％以下、
Ｖ：０．０４％以下、
Ｎｉ：０．３％以下、
Ｃｕ：０．３％以下、
Ｍｏ：０．７％以下
の一種又は二種以上を更に加え、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後水冷して６５０〜７００℃で水冷を停止して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケール地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性の優れた厚鋼板の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械、建築、橋梁分野等で使用されるレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板のレーザ切断はＣＯ2レーザ加工機が最も効率が良いため広く使用されている。ＣＯ2レーザ切断の熱源はレーザエネルギーと酸素と鋼の酸化反応エネルギーであることが知られている。
【０００３】
また、板厚が１６ｍｍ以上の厚鋼板では、厚みが増加するに従いレーザ切断速度を遅くする必要があり、レーザ切断時に要するエネルギーは鋼の酸化反応熱がレーザエネルギーを上回るようになり、鋼板の特性がレーザ切断性に大きく影響し、鋼板の特性がレーザ切断にとって最も大きな影響因子であった。
【０００４】
これらの課題を解決するため多くの技術が実用化されている。
【０００５】
スケール厚みを薄くし、スケール組成をマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）比率１５％以上とすることによりレーザ切断性が向上させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この文献では適用板厚が１５ｍｍ以下（実施例）であり、１５ｍｍを超える板厚での効果は前述のようにレーザ切断に要するエネルギーが酸化反応熱が主体となる領域であり、スケール厚みやスケール組成の制御だけで効果があるかどうか分からない。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５８７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はレーザ切断性が優れた板厚１６ｍｍ以上の厚鋼板を安価に製造する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１０】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後放冷して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケールと地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法。
【００１１】
（２）  質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後水冷して６５０〜７００℃で水冷を停止して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケール地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性の優れた厚鋼板の製造法。
【００１２】
（３）  質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、
Ｔｉ：０．０２％以下、
Ｎｂ：０．０６％以下、
Ｖ：０．０４％以下、
Ｎｉ：０．３％以下、
Ｃｕ：０．３％以下、
Ｍｏ：０．７％以下
の一種又は二種以上を更に加え、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後放冷して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケールと地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性が優れた厚鋼板の製造法。
【００１３】
（４）  質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．４〜１．５％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｏ：０．００３５％以下、
Ｎ：０．００６％以下
を含有し、
Ｔｉ：０．０２％以下、
Ｎｂ：０．０６％以下、
Ｖ：０．０４％以下、
Ｎｉ：０．３％以下、
Ｃｕ：０．３％以下、
Ｍｏ：０．７％以下
の一種又は二種以上を更に加え、
残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造法によってスラブとし、その後１１００超〜１２００℃の温度で再加熱後、圧延開始時に高圧水の噴射により鋼板のスケールを排除するとともに、鋼板の温度を９５０℃以下とし、圧延を９２０±２５℃の温度で終了し、その後水冷して６５０〜７００℃で水冷を停止して鋼板のスケール中の空孔（ボイド）率とスケール地鉄界面の剥離割合の合計が１５％以下とすることを特徴とするレーザ切断性の優れた厚鋼板の製造法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば建設機械、建築、橋梁分野等で使用されるレーザ切断性が優れた厚鋼板の効果的な製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者らの研究によれば、厚鋼板の場合６ｋＷの高出力ＣＯ2レーザ加工機による切断が一般化しているが、板厚１６ｍｍで約１．６ｍ／ｍｉｎが上限の切断速度となっている。更に、板厚２５ｍｍでは約０．７５ｍ／ｍｉｎとなり、レーザ切断に要する鋼の酸化反応エネルギーの寄与が大きくなり、鋼板特性が大きな影響因子となる。
【００１６】
このため、レーザ切断性に鋼のどの様な特性が影響するかを検討し、表面のスケール性状が最も大きな影響因子であることを突き止めた。
【００１７】
本発明者らは、高速ビデオカメラでレーザ切断中のスケールの挙動を解析して
（ａ）レーザビームが到達する前にスケールが剥離する
（ｂ）レーザビームが到達と同時にスケールが剥離する
（ｃ）レーザビームが通過してもスケールの剥離が起きない
の３つのケースがあり、レーザ切断性（切断面粗さと裏面のドロス付着状態）は、この３つのケースで大きく変化することを知った。
【００１８】
このため、鋼板のスケール性状とレーザ切断時のスケールの剥離挙動に相関が存在すると考え、スケール性状を変化させた板厚１６ｍｍの鋼板を３ｋＷのＣＯ2レーザ加工機を使用して０．７ｍ／ｍｉｎの速度で切断し、高速ビデオカメラで観察した。
【００１９】
その結果、図１に示すようにレーザ切断中のスケール剥離はスケール中のボイド面積率やスケールと地鉄界面の剥離割合と良い相関が認められ、スケールボイド率やスケール剥離割合の減少で切断中のスケール剥離をなくす効果があることを知った。
【００２０】
すなわち、スケールが剥離した状態で高温に晒されるとアシストガス（純酸素）と鋼が反応するため、多量のドロスが生成してカーフ（切断溝）に流れ込みレーザビームが内部へ届かなくなり、ドロスの温度が低下し粘性が低下して、切断面を粗くしたりドロスが裏面に付着し、レーザ切断性を劣化させると考えられる。
【００２１】
このため、スケール性状（ボイド率や地鉄界面との剥離割合の低減）が重要であるが、これまで、厚鋼板においてスケールボイド率やスケールと地鉄界面の剥離割合に着目し、鋼板製造条件との関係を明らかにした研究はなされていなかった。
【００２２】
本発明の場合、鋼板の製造法が重要であり第１のポイントはスラブ加熱温度である。工業生産的には、スラブ加熱温度は高いほど圧延が効率的に行えるため、一般には１２００℃以上で実施されることが殆どであった。
【００２３】
一方、スケール中のボイドの生成は高温ほど顕著となり、スケール剥離割合も悪くなるため、スラブの加熱温度を９００℃以下とすることが知られていた。
【００２４】
しかしながら、９００℃以下の温度では温度が低すぎるため工業生産的には圧延に対する負担が大きすぎ実用的とは言えない状況であった。
【００２５】
本発明者らは鋭意検討し、圧延開始温度（スラブ加熱温度）と圧延終了温度を最適な温度範囲とすれば、９００℃以下の温度より高い温度でも初期の目的を達することを知った。
【００２６】
一般的に、圧延中に生成するスケールは温度の低下とともに変形能が低下して、スケール中に亀裂やボイドの拡大、地鉄界面との剥離が起き、最期はスケールが剥離することが知られている。
【００２７】
しかしながら、スケールの変形能はスケール中のボイドにより大きく左右され、ボイドが多い場合は変形能が小さく、ボイドが少ない場合は変形能が大きいことを突き止めた。
【００２８】
このため、スケール性状を良好とするためには、圧延開始温度（スラブ加熱温度）の制御が最も重要である。
【００２９】
通常、圧延開始温度はスラブ加熱温度と近い温度であるが、本発明では、圧延開始前に高圧水による噴射で鋼板のスケールを排除するとともに鋼板の温度を低下させるため、実質的にスケールが生成し始める温度はスラブ加熱温度より大幅に低下し、９５０℃以下となり、スケール性状を良好とすることができる。
【００３０】
このため、スラブ加熱温度は１１００超〜１２００℃でもスケール性状を良好とすることを見出した。
【００３１】
また、圧延の終了温度も狭い範囲にコントロールすることが重要で、９２０±２５℃の範囲であれば、スケール性状が良好であることを見出した。
【００３２】
以上、述べた理由から、鋼板製造のスラブ加熱温度、圧延開始、終了温度を以下の範囲に限定した。
スラブ加熱温度：１１００超〜１２００℃
圧延開始温度：９５０℃以下
圧延終了温度：９２０±２５℃
なお、圧延終了後の水冷はスケール地鉄界面の剥離を少なくするためであり、急冷することにより鋼のγからαへの変態歪みを抑制することにより目的が達せられる。
【００３３】
しかしながら、６５０℃未満の温度まで急冷すると鋼の材質に大きく影響するため６５０℃を下限温度とした。また、７００℃超では効果が薄いため７００℃を上限温度とした。
【００３４】
以上、鋼板の製造条件についてその限定理由を述べたが、鋼成分が適正でなければ、本発明鋼の目的を達することはできない。
【００３５】
以下に鋼成分の限定理由を述べる。
【００３６】
Ｃはレーザ切断中に酸素と反応して、酸化エネルギーを生じるとともに生成したＣＯガスが他の元素の酸化反応を抑制する働きがある。このため０．０６％未満では酸化エネルギーが過少となり他の元素の酸化反応が過大となるため、０．０６％を下限とした。
【００３７】
一方、０．３０％を超えると鋼の靭性に悪影響を及ぼすため０．３０％を上限とした。
【００３８】
Ｓｉは他の元素に比較して大きな酸化反応エネルギーを有するが、添加量が過大な場合、鋼の酸化反応が過大となりノッチやバーニングを起こしやすくするため、上限を０．５０％とした。
【００３９】
ＭｎはＦｅよりやや大きな酸化反応エネルギーを有し、レーザ切断性に大きな影響はなく、材質を作るために有用な元素であるため、０．４〜１．５％を限定範囲とした。
【００４０】
Ｐ、Ｓは母材靭性、ＨＡＺ靭性等からともに少ないほうが良いが、工業生産的な制約もあり、それぞれ０．０１５％、０．０１０％を上限とした。
【００４１】
Ａｌは脱酸のため添加するが、添加量が多いとアルミナ系の非金属介在物が増加して、鋼の清浄性を劣化させるので０．０５％が上限である。
【００４２】
Ｏは多すぎると鋼の清浄性を損なうため、０．００３５％が上限である。
【００４３】
Ｎは多すぎると鋳片製造時に表面割れが発生するため上限を０．００６％とした。
【００４４】
さらに基本と成る元素以外の鋼成分の限定理由を以下に述べる。
【００４５】
ＴｉはＴｉ酸化物やＴｉ窒化物を生成して粒内のミクロ組織を微細化し、靭性を向上させるが、０．００５％未満では効果が少なく、０．０２％超ではＴｉの炭化物を生成しやすくなり、
【００４６】
ＮｂやＶは鋼の強度を増加させる有用な元素であるが、Ｎｂが０．０６％超、Ｖが０．０４％超の添加は溶接熱影響部の靭性を損なうためそれぞれ０．０６％、０．０４％を上限とした。
【００４７】
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏは鋼の強度や靭性に有用な元素であるが、多すぎると溶接熱影響部の靭性を損なうため、それぞれ０．３％、０．３％、０．７％を上限の値とした。
【実施例】
【００４８】
転炉−連続鋳造−厚板工程で種々の鋼成分の厚鋼板を製造し、レーザ切断試験を実施した。レーザ切断条件は板厚により異なり、以下のとおりである。
板厚１６ｍｍ：出力６ｋＷ連続切断  切断速度１．４ｍ／ｍｉｎ
板厚１９ｍｍ：出力４．５ｋＷパルス切断（周波数５００Ｈｚ、デューティ７０％）
切断速度１．１ｍ／ｍｉｎ
板厚２２ｍｍ：出力５．０ｋＷパルス切断（周波数５００Ｈｚ、デューティ７０％）
切断速度１．０ｍ／ｍｉｎ
板厚２５ｍｍ：出力５．０ｋＷパルス切断（周波数５００Ｈｚ、デューティ７０％）
切断速度０．７ｍ／ｍｉｎ
【００４９】
表１、２に実施例を示す。
【００５０】
本発明で製造した鋼板（本発明鋼）はスケールボイド率とスケール剥離割合の合計が１５％以下で、レーザ切断性が良好である。
【００５１】
これに対し、比較鋼はいずれもレーザ切断性が悪い結果である。
【００５２】
比較鋼１６は製造法が本発明鋼と同じであるためスケール性状は良好であるが、Ｃが低く、Ｍｎが高すぎるためレーザ切断性が悪い。
【００５３】
比較鋼１７も製造法が本発明鋼と同じであるためスケール性状は良好であるが、Ｃが高すぎるためレーザ切断性が悪い。
【００５４】
比較鋼１８、１９、２０は鋼成分は本発明鋼と同じであるが、製造方法のスラブ加熱温度が高すぎ、圧延終了温度も異なるためスケール性状が悪く、レーザ切断性が悪い結果であった。
【００５５】
【表１】
2005271074.tif 000002
【００５６】
【表２】
2005271074.tif 000003
【００５７】
【表３】
2005271074.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】スケール性状とレーザ切断時のスケール剥離挙動の関係を示す図である。
【図１】
2005271074.tif 000005