(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａｂ−ＬＳ）≧６０．２、且つ、（Ｅｅｑ−ＬＳ）×（Ａｂ−ＬＳ）≧３０を満足したことを特徴とするレーザ切断用鋼材。
ここで、Ｅｅｑ-LSは良レーザ切断性鋼成分当量、Ａｂ-LSはレーザ吸収パラメータで以下の式で求める。但し、Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｃｒ≧０．３％は除く。
Ｅｅｑ-LS＝２．２（Ｃ％）−０．８（Ｓｉ％）−０．１（Ｍｎ％）
＋１．３（Ｃｕ％）＋０．９（Ｎｉ％）−０．４（Ｃｒ％）
＋０．１（Ｍｏ％）＋０．３
Ａｂ-LS＝３．１５Ｒａ＋０．３９（ｔ／Ｒａ）＋４８、
成分元素の単位はｍａｓｓ％、
Ｒａ：鋼材表面の粗さ（中心線平均粗さ）（μｍ）、
ｔ  ：鋼材表面のスケール厚み（μｍ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機械、橋梁、造船分野で使用されるレーザ切断用鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、産業機械、橋梁等の分野で使用される厚鋼板は、製造コストを廉価とするため、圧延まま（Ａｓ−ｒｏｌｌ）で製造される場合が多い。この様な方法で製造された鋼材は、鋼成分や鋼材表面状態が大幅に異なる状況であった。
【０００３】
一方この分野では、鋼材の加工法として従来のガス切断に代わりレーザ切断による加工の普及が目ざましい。これは切断加工で、環境、精度、能率等、どれをとってもレーザ切断がガス切断より優れているためである。しかしながら、レーザ切断性は鋼成分や表面状態に大きく左右されることも知られており、その鋼材によって切断性のばらつきが大きく問題であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のばらつきの要因としては、「鋼成分や鋼材の表面状態が影響している」というように漠然と知られている程度であった。
【０００５】
本発明は鋼成分と鋼板の表面性状を定量化し、最適範囲に限定することにより、レーザ切断性の良好な特性を安定して備えた鋼を提供するものである。
【０００６】
本発明で製造した鋼は良好なレーザ切断性を備えており、産業機械、橋梁、造船等の分野への適用が可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、
（Ａｂ−ＬＳ）≧６０．２、且つ、（Ｅｅｑ−ＬＳ）×（Ａｂ−ＬＳ）≧３０を満足したことを特徴とするレーザ切断用鋼材である。
【０００８】
ここで、Ｅｅｑ-LSは良レーザ切断性鋼成分当量、Ａｂ-LSはレーザ吸収パラメータで以下の式である。但し、Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｃｒ≧０．３％は除く。
【０００９】
0003779803.tif 000002
成分元素の単位はｍａｓｓ％
Ｒａ：鋼材表面の粗さ（中心線平均粗さ）（μｍ）
ｔ  ：鋼材表面のスケール厚み（μｍ）
本願発明の基本となる考え方を以下に述べる。
【００１０】
本発明鋼材は、鋼成分中のレーザ切断性鋼成分当量を増加させ、かつ鋼材表面性状を制御してレーザ吸収率を向上させることにより、レーザ切断性を向上させたものである。
【００１１】
鋼材加工のためのレーザ切断は、主にＣＯ2レーザが使用され、純酸素がアシストガスとして使用される。即ち、レーザ切断のためのエネルギーはレーザ光と鋼の酸化反応熱が利用される。
【００１２】
レーザビームのエネルギー密度は切断に使用されるガス切断等の他の熱源に対し、極めて大きく、そのため、切断のためのエネルギーが大きくても、小さくても切断が不良となる。即ち、切断エネルギーが小さい場合はドロスが抜けきらず他の切断法でも同様に切断が不良となるが、逆に切断エネルギーが大きい場合は、レーザ切断特有で、鋼の酸化発熱が多すぎて、ドロスの生成が過大となり、切断巾が異常に大きくなるためである。
【００１３】
この様な現象に及ぼす要因を本発明者らが研究した結果、
▲１▼鋼板表面でのレーザ吸収率
▲２▼鋼の酸化発熱と溶鋼の粘性
がレーザ切断性に大きく影響していることを知見した。
【００１４】
これらの知見により、本発明者らは、鋭意検討し、▲１▼の要因では、レーザの吸収率を増加させることにより、鋼板表面の条痕ピッチ（切断孔のピッチ）を細かくし、切断性を向上させることを知った。
【００１５】
一般的に、条痕ピッチはレーザ切断時に、レーザ照射部分より先行して起きる鋼材表面の爆発的な酸化反応であることが知られていた。
【００１６】
すなわち、レーザ吸収率が高い場合は、レーザエネルギーを鋼材内部にスムースに伝達できるが、低い場合は、鋼板の地鉄とスケール界面にエネルギーが蓄積し、爆発的な酸化反応を誘発して、切断面が粗れる。これに対し、高レーザ吸収率の場合は条痕ピッチ（１つの酸化反応の大きさ）が細かく、良好な切断面となる。このため、レーザ吸収率の増加が重要である。図１に、レーザ吸収率と条痕ピッチの関係を示す。
【００１７】
しかしながら、レーザ吸収率が鋼のどの様な性状に影響されるかが重要であり、本発明者らは、以下の関係が成り立つことを突き止めた。すなわち、レーザ吸収率は、
Ａｂ-LS＝３．１５Ｒａ＋０．３９（ｔ／Ｒａ）＋４８
で表すことができる。
【００１８】
ここで、
Ａｂ-LS：レーザ吸収率（％）・・・鋼板表面に投入されたレーザ熱量に対する鋼板に伝達された熱量の比
Ｒａ：中心線平均粗さ（μｍ）
ｔ：スケール厚み（μｍ）
次に、▲２▼の要因については、鋼成分が、酸化反応の起き易さ、酸化反応熱、更には、溶鋼の粘性に影響を及ぼすことに着目した。
【００１９】
本発明者らは、１つ１つの要因の影響度を明らかにすることは極めて難しく、また、明らかにできても、それぞれの要因の相互の影響が考えられるため、鋼成分とレーザ切断性の関係を以下の方法で見いだした。
【００２０】
すなわち、種々の鋼を真空溶解で溶製し、鋼板とした後、スケールの影響を除くため表面を機械切削で除去し、レーザ切断に供し、レーザ切断性はレーザ切断性鋼成分当量が大きいほど良好となることを突き止めることができた。
【００２１】
ここでレーザ切断鋼成分当量は以下である。
【００２２】
Ｅｅｑ-LS＝２．２（Ｃ％）−０．８（Ｓｉ％）−０．１（Ｍｎ％）＋１．３（Ｃｕ％）＋０．９（Ｎｉ％）−０．４（Ｃｒ％）＋０．１（Ｍｏ％）＋０．３
ここで、Ｅｅｑ-LS：レーザ切断鋼成分当量成分元素量はすべてｍａｓｓ％
また、Ｅｅｑ-LSの式に示された各合金元素の係数は酸化による発熱量と良い相関関係を示しておりＥｅｑ-LSの値が大きくなると酸化反応を抑制する傾向を示す。
【００２３】
本発明鋼は（Ａｂ−ＬＳ）≧６０．２、且つ、（Ｅｅｑ−ＬＳ）×（Ａｂ−ＬＳ）≧３０にコントロールすることによりレーザ切断性を向上させるもので、従来にない安定したレーザ切断性を有した鋼である。つまり、（Ａｂ−ＬＳ）を６０．２以上、且つ（Ｅｅｑ−ＬＳ）×（Ａｂ−ＬＳ）を３０以上とした鋼材をレーザ切断に用いることにより、適正切断速度範囲を５０ｍｍ／ｍｉｎ以上とすることができ、また８００〜１０５０ｍｍ／ｍｉｎの切断速度でもばらつきのない安定したレーザ切断を行うことが可能となる。
【００２４】
なお、レーザ切断鋼成分当量と直接の関係がないＮｂ、Ｖ、Ａｌ等の元素が通常量添加されたり、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏ等の不純物元素が通常程度の量であれば、レーザ切断性には、殆ど影響しない。
【００２５】
したがって、本発明鋼材はこれらの元素の含有を排除するものではない。
【００２６】
【実施例】
本発明鋼による鋼と比較鋼の化学成分及び各鋼のレーザ切断性の結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0003779803.tif 000003
鋼１〜８は本発明による鋼であり、（Ａｂ−ＬＳ）≧６０．２〜７０．１、Ｅｅｑ-LSとＡｂ-LSの積が３５．０〜４１．２の範囲であり、レーザ切断性に優れている。（尚、レーザ切断性は、○あるいは◎が２つ以上並んでいる鋼、つまり、適正切断速度範囲が５０ｍｍ／ｍｉｎ以上ある鋼を良とした。）
これに対し、比較鋼１１はＥｅｑ-LSが小さく、Ａｂ-LSとの積も小さいためレーザ切断性が悪い。比較鋼１２はＥｅｑ-LS、Ａｂ-LSとも小さいためレーザ切断性が悪い。比較鋼１３はＡｂ-LSが小さく、Ｅｅｑ-LSとの積も小さいためレーザ切断性が悪い。比較鋼１４はＥｅｑ-LSが極めて小さく、Ａｂ-LSとの積も小さいためレーザ切断性が悪い。比較鋼１５はＥｅｑ-LSが小さく、Ａｂ-LSとの積も小さいためレーザ切断性が悪いという結果であった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明法によれば、安定し、且つ、優れたレーザ切断性を有した鋼材を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ吸収率と条痕ピッチの関係を示す図である。
【図１】
0003779803.tif 000004