(57)【要約】      （修正有）【課題】板厚４ｍｍ以上、４０ｍｍ未満のＴＳ４９０ＭＰａ以上の厚鋼板に好適な、剪断割れ防止方法および剪断割れ防止が可能な製造装置を提供する。【解決手段】熱間圧延、冷却後の厚鋼板をサイドシャースリッターで剪断して製品幅とした後、エンドシャーで剪断して製品長さとし、その後、少なくともエンドシャーによる剪断面にレーザ光線を照射して加熱する厚鋼板の製造方法。サイドシャースリッター５、エンドシャー７、走間検査設備９、冷却床１１をその順に配置した厚鋼板の製造設備であって、冷却床１１の入り側に、当該冷却床に搬入される厚鋼板のエンドシャー７による剪断面を加熱するレーザ加熱装置８を配置した厚鋼板の製造設備。更に、エンドシャー７と走間検査設備９の間に、厚鋼板のサイドシャー５による剪断面を加熱するレーザ加熱装置８を配置した厚鋼板の製造設備。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚鋼板を熱間圧延後、冷却し、剪断後、剪断面にレーザ光線を照射して加熱することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱間圧延、冷却後の厚鋼板をサイドシャースリッターで剪断して製品幅とした後、エンドシャーで剪断して製品長さとし、その後、少なくともエンドシャーによる剪断面にレーザ光線を照射して加熱することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項３】
熱間圧延機、サイドシャースリッター、エンドシャー、走間検査設備、冷却床をその順に配置した厚鋼板の製造設備であって、前記冷却床の入り側に、当該冷却床に搬入される厚鋼板のエンドシャーによる剪断面を加熱するレーザ加熱装置を配置した厚鋼板の製造設備。
【請求項４】
更に、前記エンドシャーと走間検査設備の間に、厚鋼板のサイドシャーによる剪断面を加熱するレーザ加熱装置を配置した厚鋼板の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の製造方法および製造設備に関し、特に板厚１０ｍｍ以上、４０ｍｍ未満、引張強度４９０ＭＰａ以上の厚鋼板の水素脆化による、剪断割れ防止に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
剪断後、厚鋼板の剪断部近傍は剪断時の強加工による変形，加工硬化，及びそれらに起因する剪断後断面に非常に高い引張り残留応力が発生する。
【０００３】
また、厚鋼板中の残留水素は鋼板内部の偏析および加工硬化部に集積しやすいため、偏析や硬化部分を起点とした、水素脆化割れを発生させる。
【０００４】
板厚4mm以上、40mm以下の高強度鋼板を常法により溶製ー熱間圧延した場合、圧延後の鋼板の水素含有量は0.1ｐｐｍ程度で、剪断面に生じる微細な剪断割れは当該水素が剪断により残留応力が高まった剪断面に集積して発生する。
【０００５】
図４は、ＡＰＩＸ５６規格の鋼板（引張強度４９０ＭＰａ、板厚３８ｍｍ）を熱間圧延後、水冷を行い、直ちに剪断して、剪断面を表層とし、表層から１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、９ｍｍの深さにおいて、板厚方向の硬度を２ｍｍピッチで詳細に調査した結果を示す。
【０００６】
図より、硬度は剪断面から深さ１ｍｍの位置では極端に高いが、３ｍｍ以上の深さでは低下する。剪断面から深さ１ｍｍの位置における鋼板表面から裏面までの硬度分布では、鋼板表面に比べて鋼板裏面の硬度が低い。エンドシャーの下刃付近で脆性破壊が生じ、へき開破壊が起こる上刃付近よりも硬度の上昇が小さいためと推察される。
【０００７】
一方、剪断面から深さ３ｍｍの位置においては鋼板の板厚方向で著しい硬化はみられない。このような硬度分布を利用して、本発明者等は、剪断後６０分以内に剪断面から深さ３ｍｍをミーリング装置で除去する剪断割れ防止技術を先行特許出願（先願：特願２００６−４３２９４）で提案している。
【０００８】
図５は先願記載の発明による効果を示し、板厚３８ｍｍのＡＰＩＸ５６規格の鋼板を熱間圧延し、水冷後、３０分後に剪断し、剪断後、２０分後にミーリング装置で剪断面から剪断面から３ｍｍ以上の部分を切削除去したものは剪断割れが発生しなかったが、切削深さが３ｍｍ未満の場合、剪断割れが発生している。
【０００９】
一方、徐冷などにより鋼中水素量を低減して水素脆化割れを防止する方法として、例えば、特許文献１は、圧延後鋼板を積み重ね徐冷する際、鋼板の板幅および長さを下段から順次同一ないし増加させるように積み重ねることが記載されている。
【００１０】
特許文献２は、鋼板の降伏応力予測値を基に割れ臨界水素濃度を求め、スラブ徐冷および成品徐冷による残留水素率から最適な徐冷時間を算出することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２０２３１２号公報
【特許文献２】特開平１０−２５１７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、硬化した剪断面をミーリング装置で除去することは生産性を低下させ、特許文献１、２記載の徐冷による方法はオフラインでの処理のため、搬送工程が複雑になると共に、規定された徐冷時間を守らなければならないため処理時間を要し、効率的な製造方法ではない。
【００１２】
そこで、本発明では、生産性を損なわずに、水素脆化に起因する剪断割れを防止し、健全な剪断面の高強度鋼板を製造する方法および製造設備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】
【００１３】
本発明者等は、剪断後の硬化した剪断面に発生する高い引張残留応力が剪断割れの一つの原因となっていることから、剪断面を加熱することにより、剪断割れを防止する方法について鋭意検討し、剪断による硬化部を、残留応力が小さくなるように加熱した場合、剪断割れの防止が可能なことを見出した。
【００１４】
本発明は得られた知見を基に更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は、
１．厚鋼板を熱間圧延後、冷却し、剪断後、剪断面にレーザ光線を照射して加熱することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
２．熱間圧延、冷却後の厚鋼板をサイドシャースリッターで剪断して製品幅とした後、エンドシャーで剪断して製品長さとし、その後、少なくともエンドシャーによる剪断面にレーザ光線を照射して加熱することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
３．熱間圧延機、サイドシャースリッター、エンドシャー、走間検査設備、冷却床をその順に配置した厚鋼板の製造設備であって、前記冷却床の入り側に、当該冷却床に搬入される厚鋼板のエンドシャーによる剪断面を加熱するレーザ加熱装置を配置した厚鋼板の製造設備。
４．更に、前記エンドシャーと走間検査設備の間に、厚鋼板のサイドシャーによる剪断面を加熱するレーザ加熱装置を配置した厚鋼板の製造設備。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、厚鋼板の剪断面の残留応力が低減するので、引張強度４９０ＭＰａ以上のＸ１２０規格も含む高強度厚鋼板の剪断面の剪断割れが防止され、エンドシャーを用いた効率的な製造が可能で産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の実施に好適な厚板製造設備の設備レイアウトの一例を示す図で、図において１は熱間圧延後のライン配置、２はホットレベラー、３ａ，３ｂ，３ｃ、１１はクーリングベッド、４はクロップシャー，５はサイドシャースリッター，６ａ、１０はトランスファー、７はエンドシャー、８はレーザ加熱装置、９は走間検査装置、ａは鋼板の流れ（搬送方向）を示す。
【００１７】
所定の板厚に熱間圧延後、水冷された鋼板は、必要に応じてホットレベラー２で反りを矯正した後、クロップシャー４で鋼板先尾部の切断と、長さを所望枚数に分割切断する。
【００１８】
次にダブルサイドシャー５で所望の板幅となるように圧延方向に沿った側端部が切り落とされ、トランスファー６ａでエンドシャー７に搬送される。エンドシャー７では所望の板長に切断される。
【００１９】
本発明では、鋼板の剪断面をレーザ加熱装置８により加熱する。加熱条件は、予め、予備的試験により、剪断後、剪断面に水素割れが生じない場合の硬度を求めておき、当該硬度が得られる加熱条件を選定する。
【００２０】
図３は、ＡＰＩＸ１００規格（引張強度７６０ＭＰａ）、板厚１３．４ｍｍの厚鋼板の剪断面および剪断後、加熱され，水素脆化割れが生じなかった剪断面についてＸ線残留応力測定を行った結果を示し、水素脆化割れが生じなかった剪断面では、残留応力が低減している。尚、ガス切断後はＸ線残留応力は圧縮応力となる。
【００２１】
図２は、図３に示す試験結果が得られた厚鋼板の剪断前の母材、剪断面および剪断面をレーザ加熱装置８により加熱した後の板厚方向の硬さ分布を示し、加熱されたことにより水素脆化割れが生じなかったものは、剪断前の母材より板厚方向各部の硬度が低減している。
【００２２】
よって、剪断後のレーザ加熱は、剪断面の硬度が剪断前の母材の硬度より低減するように加熱条件を選定する。
【００２３】
具体的加熱条件として、剪断後３時間以内に、板厚１／２近傍の剪断面から深さ５ｍｍまでを７３０℃まで加熱することが好ましい。
【００２４】
厚鋼板の製造では、熱間圧延、冷却後の厚鋼板をサイドシャースリッター５で剪断して製品幅とした後、エンドシャー７で剪断して製品長さとし、剪断面が鋼板の四周に形成され、割れ発生率は、ボトム、トップ、サイドの順に高くなるため、本発明では、少なくともエンドシャー７による剪断面にレーザ光線を照射して加熱する。
【００２５】
そのため、レーザ加熱装置８は、エンドシャー７で形成される剪断面（トップ、ボトムの剪断面）にレーザ光線が最初に照射可能な、走間検査設備９の下流側となる冷却床１１の入り口に配置する。
【００２６】
この位置に配置すれば、レーザー光線を厚鋼板の幅方向に照射するためにレーザー加熱装置を搬送ラインを横断するように移動させる必要などがなく、複雑な設備が不要となるし、剪断後６０分以内に加熱することも十分達成できる。
【００２７】
更に、剪断する厚鋼板の強度に応じて、レーザ加熱装置８はサイドシャースリッター５によるサイドの剪断面にレーザ光線が最初に照射可能なエンドシャー７と走間検査設備９の間の、搬送ラインを挟んだ位置に配置する。
【００２８】
尚、設備的に複雑になるが、エンドシャー７と走間検査設備９の間の、搬送ラインを挟んだ位置に配置したレーザ加熱装置８に光学系を取り付け、サイドシャースリッター５によるサイドの剪断面とエンドシャー７による剪断面（トップ、ボトムの剪断面）にレーザ光線を照射して加熱しても良い。
【実施例】
【００２９】
板厚３８ｍｍのＡＰＩＸ５６規格の鋼板を熱間圧延し、水冷後、３０分後に剪断し、剪断後、２０分後にレーザ加熱装置（ＲＦ放電励起方式高速軸流型、電源・発振器一対型、定格出力６０００Ｗ、出力安定度±２％以下、発振波長１０．６μｍ、消費電力９０ＫＶＡ）で剪断面を種々の温度で加熱した鋼板を３枚製造し、剪断割れの有無を調査した。
【００３０】
表１に剪断面（表層下１ｍｍ）の温度が、予備試験により求めておいた剪断割れ防止温度７３０℃以上に加熱されたものは剪断割れが発生しなかったが、７３０℃未満の場合、剪断割れが発生した。
【００３１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】レーザ加熱装置を配置した設備レイアウトの一例を示す図。
【図２】剪断前後の板厚方向の硬さ分布を示す図。
【図３】剪断面（剪断まま、剪断ー加熱後、ガス切断後）のX線残留応力測定結果を示す図。
【図４】ＡＰＩ５６規格鋼板の剪断部断面硬さ分布を示す図で、剪断面から深さ１〜９ｍｍでの板厚方向硬さ分布を示す。
【図５】剪断割れ率に及ぼす切削深さの影響を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１  ライン配置
２  ホットレベラー
３ａ，３ｂ，３ｃ、１１  クーリングベッド
４  クロップシャー
５  サイドシャースリッター
６ａ、１０  トランスファー
７  エンドシャー
８  レーザ加熱装置
９  走間検査装置
ａ  鋼板搬送方向
【図１】
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【図２】
2009012040.tif 000005
【図３】
2009012040.tif 000006
【図４】
2009012040.tif 000007
【図５】
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