(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び板厚方向中央から板厚２ｍｍのミニチュア試験片をそれぞれ採取可能な厚みを有し、且つ条切断後の横曲がり量を少なくすべく、冷間ローラレベラで表裏面に塑性歪みを加えることで、加工硬化により板厚方向の耐力分布が付与され、該耐力分布に係わるパラメータが、式（３）を満たすように制御されていることを特徴とする鋼板。
σs／σm−１≧０．０５ ……（３）
ここで、σs、σm：板厚２ｍｍのミニチュア試験片をそれぞれ板厚表面と中央で採取して引張り試験を行った場合の１．０％耐力
【請求項２】
前記鋼板は、重量％でＣ：０．０８〜０．２０、Ｓｉ：０．１５〜１．５０、Ｍｎ：０．５０〜２．００、Ａｌ：０．００３〜０．１０、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるもの、又は上記成分系にＣｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖの少なくとも１種類以上の元素を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性の良い鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋼板は、製造時の製造条件のばらつきに起因して発生する不均一な残留歪みや不均一な強度・耐力分布によって、切断加工した場合、横曲がり、面外変形、幅方向の変形、長手方向の変形、開先寸法不良と言った形状不良が発生したり、変形量にばらつきが発生する場合がある。
溶接においても、溶け込み不良や製品の形状・寸法不良が発生したり、溶接時の変形量がばらつくことがある。
【０００３】
線状加熱などの熱曲げやローラ曲げやプレス曲げ等の機械曲げにおいても、変形量がばらつくことがある。
その結果として、加工後の手直しや製品の廃棄等といった生産性の低下やコストアップを招くことになる。
前記問題点を解決しようとして、例えば、特開平６−１７２９２１号公報に記載のものがある（以下、「従来技術１」という）。この従来技術１は、鋼板のミクロ組織が、面積率で３０％以上のベイナイトからなり、降伏強度が３６キロ以上を有する溶接歪みが少ない鋼板に係わるものである。
【０００４】
また、特開平５−５７３４９号公報、特開平６−２５４６１５号公報、特開平６−２５４６１６号公報、特開昭６１−２１２４２２号公報等に記載の技術がある（以下、「従来技術２」という）。この従来技術２は、圧延ラインにおいて、温度分布や材質の不均一を防止する方策を行うことによって、残留応力及び強度ばらつきを小さくして、切断変形を小さくするというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術１は、溶接時の角変形の抑制のみを対象としたものであり、鋼板の残留応力に起因する変形や板間での変形の安定性を保証するものではなかった。
又、前記従来技術２では、圧延ラインでの温度制御において板面全体を高精度に均一化することは困難であり、また材質の均質性を確保できても、前記の加工時におけるトラブルが発生する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、これら従来の技術の問題点を解決した加工性の良い鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明の鋼板の特徴とするところは、鋼板の板厚方向の耐力分布に係わる値またはパラメータが所定の範囲内に制御されている点にある。
本発明者らは、鋼板の耐力の分布と鋼板加工時の変形量の相関について鋭意研究を重ねた。その過程において、鋼板の板厚方向の耐力分布に係わる値またはパラメータを制御することにより、切断、溶接・曲げといった加工時の変形量が安定するとの知見を得た。
【０００８】
一般に、鋼板は、製造工程で生じる製造条件のばらつきにより、鋼板内部に不均一な残留歪みを有している場合があり、加工時の変形にばらつきが発生することがある。
本発明においては、不均一な残留歪みを有する鋼板に対して、鋼板の板厚方向に耐力を変化させることにより、残留歪みを小さくし、加工時の変形ばらつきを安定させた。
一般に耐力とは、荷重−伸び線図における所定の永久伸びを与える荷重を平行部の断面積で割った値をもって耐力と呼が、本発明における「耐力分布に係わる値」としては、０．２％〜２．０％耐力、降伏応力、降伏強度等の物性値で評価できるものであればよい。
【０００９】
前記「パラメータ」とは、前記耐力分布に係わる値に係数をかけたもの、又はそれらを含む関数などをいう。
本発明においては、前記耐力分布に係わる値は、板厚中央部に比べ板厚表裏面部の降伏応力または耐力が高い。
前記耐力分布を制御する手段として、例えば、ローラレベラ矯正を行うのが好ましい。
このように耐力分布を制御すれば、変形ばらつきが安定する。これは、鋼板に塑性歪みを加えることにより、塑性歪みが入った領域が加工硬化し、耐力が上昇すると共に、残留歪みが小さくなるためである。
【００１０】
より具体的には、前記耐力分布に係わる値は、次の関係式（１）が成り立つことが望ましい。
σs50＞σm50 ……（１）
ここで、
σs50：板厚方向位置において、表面から２５％と裏面から２５％の領域の１．０％耐力の平均値、
σm50：板厚方向位置において、板厚表面から２５〜７５％の領域の１．０％耐力の平均値。
【００１１】
前記式（１）は、後で説明する実施例における図１より導かれたものである。
ところで、耐力の分布状態としては、耐力分布が同じであっても、鋼板の種類によっては、加工時の変形ばらつきが異なるため、鋼板の成分や製造方法によって、狙いとする耐力分布は、加工硬化係数や降伏応力の関数となるということを知見した。
また、加工時の変形ばらつきの要求レベルに応じて、耐力の板厚方向分布を変化させる場合があるため、耐力分布は要求レベルによっても変化させる必要がある。
【００１２】
そこで、具体的には、加工時の変形ばらつきの要求レベルを最も厳しいものから、緩いものまで数段階に変化させ、その要求レベルに応じて、様々な耐力分布の鋼板を製造し、実験した。そして、降伏応力、加工硬化係数を変化させた鋼板に対して、耐力分布に係わるパラメータ（σs／σm−１）と、条切断後の曲がり量の関係を求めた。図２は、その関係を示すグラフである。
なお、図２における各鋼種の、加工時の変形ばらつきの要求レベルは、次のとおりである。
【００１３】
鋼種１：やや厳しい、鋼種２：厳しい、鋼種３：極めて厳しい。
図２において、耐力分布に係わるパラメータが大きくなると、変形量が小さくなり、加工性が良くなることが判る。
その結果、本発明では、前記耐力分布に係わるパラメータは、次の関係式（３）が成り立つことが望ましい。
σs／σm−１≧０．０５ ……（３）
ここで、
σs、σm：板厚２ｍｍのミニチュア試験片をそれぞれ板厚表面と中央で採取して引張り試験を行った場合の１．０％耐力。
【００１４】
尚、加工性の要求レベルとしては、需要家の要望に応じて変化させるのが経済的である。例えば、条切断後の横曲がり量を０．５ｍｍ／ｍとする要求レベルを考えた場合、図１に示す鋼種１においては、パラメータが０．０５以上であれば、要求値を満足することになる。同様に鋼種２，３においても、要求レベルに応じて、狙いのパラメータ値を変えることによって、要求品質レベルの達成が可能である。
これらの結果から判るように、加工硬化係数、降伏応力、加工性の要求レベルに応じて、耐力分布に係わるパラメータの狙いを変化させることにより、加工性の良い鋼板となる。
【００１５】
さらに、鋼板の加工硬化係数により異なるが、表裏面の耐力と板厚中央の耐力の差が、より大きいことが望ましい。
なお、耐力は、ミニチュア引っ張り試験を行った場合における１．０％耐力であることが望ましい。
通常行われている０．２％耐力や降伏応力では、加工硬化現象が明瞭に現れない鋼板に対しては、表裏面の耐力差を区別することが困難であるため、１．０％がよい。
【００１６】
換言するならば、本発明の鋼板は、表面及び板厚方向中央から板厚２ｍｍのミニチュア試験片をそれぞれ採取可能な厚みを有し、且つ条切断後の横曲がり量を少なくすべく、冷間ローラレベラで表裏面に塑性歪みを加えることで、加工硬化により板厚方向の耐力分布が付与され、該耐力分布に係わるパラメータが、式（３）を満たすように制御されているものである。
本発明に適用される鋼板としては、重量％でＣ：０．０８〜０．２０、Ｓｉ：０．１５〜１．５０、Ｍｎ：０．５０〜２．００、Ａｌ：０．００３〜０．１０、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼板または上記成分系にＣｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖの少なくとも１種類以上の元素を含む鋼板が望ましい。
【００１７】
鋼板の化学組成の添加理由として、Ｃは強度を確保するために必要であるが、溶接継手部の靱性劣化を防止するため０．０８〜０．２０％とし、Ｓｉも強度を上昇させるが溶接継手靱性の劣化を防止するため０．１５〜１．５０％以下とし、Ｍｎは強度と靱性を確保するために必要であるが、溶接性を劣化させるので、０．５〜２．０％とする。さらにＡｌは、Ｎと結合して結晶粒を細粒化するが、多量の添加は清浄性を損なうので、０．００３〜０．１０％とする。
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖは、溶接継手部の靱性や低温での靱性を確保するために必要な場合があるため添加する。
【００１８】
実際の適用例として、前記組成からなるＴＭＣＰ鋼板において、板厚２ｍｍのミニチュア引っ張り試験の結果得られた表面の耐力σsと板厚中央の耐力σmの間に、次の式（３）の関係が成り立つ場合、加工時の変形ばらつきは小さくなる。
σs／σm−１≧０．０５  ……（３）
ここで、
σs、σm：板厚２ｍｍのミニチュア試験片をそれぞれ板厚表面と中央で採取して引張り試験を行った場合の１．０％耐力。
【００１９】
なお、前記式（３）は、前記図２より導かれたものである。
なお、要求レベルに応じて、さらにばらつきを小さくする場合は、式（３）の右辺の値を０．１０、０．２０等とすればよい。即ち、より好ましくは、０．２０以上が望ましい。
鋼板の耐力分布の形態としては、鋼板に機械的に加える塑性歪みの状態によるが、その中でも、板厚方向全断面に均一に加える場合と、板厚の表裏面に大きく加える場合と、さらには、表面で大きく裏面で小さくすると言った板厚方向で傾斜させる場合の３通りが考えられる。
【００２０】
ここで、板厚方向で傾斜させる場合は、表面と裏面で正負逆の塑性歪みを加えることになり、鋼板の形状が反った形状となるので、有効でない。
次に、板厚方向全断面に均一に加える場合については、大規模な設備が必要となるので、コストの面から制約され、また製造可能な鋼板サイズは板厚が薄い範囲に限定される。
それに対して、板厚の表裏面に同程度の大きな塑性歪みを加える場合は、コスト・製造可能範囲の何れにおいても有効であり、最も実現的である。
【００２１】
そこで、本発明では、板厚の表裏面に同程度の塑性歪みを加える手段として、ローラレベラを用いることとした。
ローラレベラ矯正を行うことで、狙いとする塑性歪みの分布が可能となる。
ローラレベラは、鋼板を曲げ、曲げ戻すことによって、鋼板の表裏面に同程度の塑性歪みを付与することができる。歪みの加え方は、曲げであるので、鋼板全体を引っ張ったり、圧縮したりする場合に比べて小さい力で塑性歪みを加えることができる。
【００２２】
その結果、現行の最大のローラレベラにおいては、５０ｍｍを越える板厚の鋼板に対しても製造可能であり、薄物から厚物まで対応できる。
冷間ローラレベラを用いて、鋼板を曲げ、曲げ戻すことにより、前記式（１）〜（３）の何れか一つの条件を満たすように、耐力分布を制御する。
本発明によれば、ローラレベラにより加工を加えることにより、鋼板に塑性歪みが付与され、板厚中央に比べ表裏面の耐力が高くなる。その結果として、鋼板内部の不均一な残留歪みは低減する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の効果を確認するため、比較実験により本発明鋼板と従来鋼板に対して加工時の変形ばらつきの指標として、条切断時のキャンバ量を比較した。
実験材の明細を「表１」に示す。ここで、条切断は、ガスフレームプレーナを用いて、条幅３００ｍｍに切断した。
また、各鋼板の耐力の板厚方向分布の測定値は、図１に示す。
【００２４】
【表１】
0004262896.tif 000002
【００２５】
これらの鋼板を用いて条切断を行い、横曲がり量を計測した。キャンバ量の最大値の比較を「表２」に示す。
【００２６】
【表２】
0004262896.tif 000003
【００２７】
本発明例では、条切断後の横曲がり量が小さいのに対し、従来例では、大きな横曲がりが発生した。また、本発明例の中でも、鋼板表裏面の耐力の値が、板厚中央の耐力に比べて大きいほど、条切断後の横曲がり量が小さいことが判る。本発明例は、条切断時に変形の小さい鋼板であることを実証した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、切断加工した場合、横曲がり、面外変形、幅方向の変形、長手方向の変形、開先寸法不良と言った形状不良が発生したり、変形量にばらつきが発生するすることがなくなり、加工性のよい鋼板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、実験材の耐力の板厚方向分布を示すグラフである。
【図２】  図２は、耐力分布のパラメータと条切断後の横曲がりの関係を示すグラフである。
【図１】
0004262896.tif 000004
【図２】
0004262896.tif 000005