JP3555446B2

JP3555446B2 - Thick steel plate with excellent laser cutting ability

Info

Publication number: JP3555446B2
Application number: JP15176298A
Authority: JP
Inventors: 哲也妻鹿; 文丸川端
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2018-06-01
Also published as: JPH11343541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般溶接構造物、海洋構造物、ラインパイプ、圧力容器、橋梁等の使途に好適な厚鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚鋼板の切断加工は、従来よりガス切断が主流であった。しかし、近年、レーザ加工技術の進歩がめざましく、大出力（３〜６ｋＷ）発振器を有するレーザ加工機も実用化され、レーザ切断が厚鋼板の切断加工に利用されるようになってきた。レーザ切断は、切断面の精度に優れ、切断幅、熱影響部が小さく、自動化、無人化が可能なこと、騒音および粉塵が小さいことなどの利点があるが、厚鋼板の切断加工においては、従来のガス切断に比べ切断品質の安定性が低いという問題があった。しかし、最近では、光学機器の進歩や出力の増加によりレーザ切断の切断品質安定性は、かなり改善され、厚鋼板の切断加工におけるレーザ切断の利用はさらに拡大されつつある。
【０００３】
レーザによる切断は、レーザの集光性、使用するガスの純度、ガス流量、鋼板の表面状態により大きく影響されると言われているが、厚鋼板のレーザ切断では、薄鋼板の場合に比べ、レーザ出力、レンズ焦点距離、切断速度等の切断条件の適正範囲が狭く安定した切断が行いにくく、さらに鋼板の表面状態とくにスケール性状に強く影響されることが明らかになってきている。
【０００４】
このような問題に対し、例えば、特開平５−１１２８２１号公報には、レーザ切断性を劣化させるＳｉ、Ｍｎ、Ａｌを適正量に制限し、さらにスラブ加熱温度を１０５０〜１３００℃とし、８００ ℃以上で圧延を終了し冷却する、レーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法が提案されている。この方法によれば、鋼板表面のスケール密着性が良好とならないためレーザ切断のピアス性、切断持続性が良くなるとしている。
【０００５】
また、特開平７−１５５９７５号公報、特開平８−３６９２号公報には、レーザ切断用鋼板が提案され、スケール表面の粗さをＲａ：３．０ μｍ以下とすることにより、鋼板表面での乱反射が少なくなりレーザー切断効率が向上するとしている。
一方、特開平７−４８６２２号公報には、各圧下直後または２パス圧下直後に高圧水で水冷しながら熱間圧延を行い、圧延終了温度を８５０ ℃以下とする、スケールが黒色で薄くタイト性の優れた鋼板の製造方法が提案されている。また、特開平７−４８６２３号公報には、各圧下直後に高圧水で水冷しながら熱間圧延を行い、圧延終了後直ちに８００〜７００ ℃の温度まで水冷する、スケールが黒色で薄くタイト性の優れた鋼板の製造方法が提案されている。鋼板にこのような薄くて、タイト性の良好なスケールを形成することによりレーザ切断性が良好になるとしている。
【０００６】
また、特開平８−２１８１１９号公報には、レーザ切断性に悪影響を及ぼすＣ、Ｓｉ量を低く抑え、さらにデスケーリング条件と圧延後水冷条件を調整し、スケールを薄肉化し、さらにスケール組成を制御するレーザ切断性とスケール密着性に優れた鋼板の製造方法が提案されている。
また、特開平９−２０９６２号公報、特開平９−２０９６３号公報には、鋼成分と鋼板表面性状を制御してレーザ切断性を向上させた厚鋼板およびその製造方法が提案されている。この方法は、鋼板組成を低Ｃ系とし、Ｓｉ＋Ｍｎ量を所定の範囲に制御し、デスケーリング条件と圧延終了温度を調整することにより、鋼板表面の光沢を１５％以下とするものであり、これにより、レーザ光の吸収率が増加し、切断時の酸化反応熱が最適となって、レーザ切断性が向上するとしている。
【０００７】
また、特開平９−１９４９８８号公報には、レーザ切断性に悪影響を及ぼす鋼成分と鋼板表面性状を制御して、レーザ切断性を向上させた高張力鋼板およびその製造方法が提案されている。この方法は、鋼板組成を低Ｃ−低Ｓｉ−低Ｍｎ系とし、適正量のＣｕ、Ｃｒ、Ｍｏを含有させて、デスケーリング条件と圧延終了温度を調整するとともに、圧延終了後５００ ℃以上の任意の温度まで水冷することにより、レーザ切断性に優れた高張力鋼板を得ようとするものである。
【０００８】
また、特開平９−２１７１４５号公報には、レーザ切断性に悪影響を及ぼす鋼成分と鋼板表面性状を制御して、レーザ切断性を向上させた高張力鋼板およびその製造方法が提案されている。この方法は、鋼板組成を中Ｃ−中Ｓｉ−中Ｍｎ系とし、適正量のＣｕ、Ｃｒ、Ｍｏを含有させて、デスケーリング条件と圧延終了温度を調整するとともに、圧延終了後５００ ℃以上の任意の温度まで水冷することにより、レーザ切断性に優れた高張力鋼板を得ようとするものである。
【０００９】
また、特開平９−２７９３０５号公報には、０．００５〜０．１ｗｔ％の微量Ｍｏを含有させスケール層の厚みを１０〜６０μｍとした、安定したレーザー切断性を有する鋼材が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１１２８２１号公報に記載された技術では、スケール密着性が低く、スケールの部分的剥離等により鋼板の美麗性が低下し外観不良となる場合があり問題があった。
また、特開平７−１５５９７５号公報、特開平８−３６９２号公報に記載された技術では、レーザ切断を安定して行うにはまだ不十分であり、さらにスケールの表面粗さを調整するために頻繁なロール替えを必要とし、また高価な合金元素である、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒの比較的多量添加を必要とするなど、製造上の制約や経済的な問題があった。また、特開平７−４８６２２号公報、特開平７−４８６２３号公報に記載された技術では、圧延中の水冷強化や、鋼板温度の厳密な制御を必要とし製造上の制約が多く、また水冷や温度制御のために設備を新設あるいは増強する必要があり、コスト高となるなど問題があった。
【００１１】
また、特開平８−２１８１１９号公報、特開平９−１９４９８８号公報、特開平９−２１７１４５号公報に記載された技術では、圧延中のデスケーリング強化や、鋼板温度の厳密な制御、圧延後水冷を必要とし製造上の制約が多く、また水冷や温度制御のために設備を新設あるいは増強する必要があり、コスト高となるなど問題があった。
特開平９−２０９６２号公報、特開平９−２０９６３号公報に記載された技術では、圧延中のデスケーリング強化や、鋼板温度の厳密な制御を必要とし製造上の制約が多く生産性が低下するという問題があった。さらに、上記した従来技術を用いた鋼板では、圧延後出荷までの鋼板保管中に、鋼板表面スケールに疵、錆、あるいは剥離等の欠陥が発生し、製品として出荷できない等の問題があった。
【００１２】
さらに、特開平９−２７９３０５号公報に記載された技術では、スケール厚さを調整するために、圧下条件や冷却条件を微妙に調整する必要があり、また微量とはいえ高価な合金元素であるＭｏを含有させる必要があるなど、製造上の制約やコスト的な問題が残されていた。
本発明は、上記した状況に鑑み、安定したレーザ切断を可能とする、安価で、優れたレーザ切断性を有する厚鋼板を提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、厚鋼板のレーザ切断性について鋭意検討した。厚鋼板のレーザ切断においては、レーザビームのエネルギーを効率よく熱エネルギーに変換し鋼板を急速加熱するとともに、酸化反応により発生する熱をも効率的に用いることが、切断を安定して継続するために重要となる。しかし、レーザビーム幅は極めて狭く、照射面積が狭いためレーザビーム照射により鋼板に負荷される熱衝撃は大きく、発生する熱応力により従来の状態の表面スケールではスケールが破壊され剥離する。このスケールの破壊剥離が発生すると、鋼板の切断を安定に維持することが困難となる。
【００１４】
そこで、本発明者らは、このスケールの破壊剥離を防止するためには、鋼板表面のスケールを熱衝撃に対し耐剥離性の優れた強固なスケール層とするのが重要であることに想到し、さらに鋭意検討した。その結果、スケール層と地鉄との界面の地鉄側にＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのいずれかが濃化した濃化層を形成し、あるいはさらにスケール層と地鉄との界面粗さを粗くすることにより鋼板表面のスケールが強固なスケール層となり、レーザ切断性が顕著に向上することを新規に見い出した。
【００１５】
本発明は、上記知見に基づき構成されたものである。
すなわち、本発明は、表面にスケール層を有する厚鋼板であって、前記スケール層と地鉄との界面の地鉄側に、Fe 濃度が最大値の 90 ％以下であるCr、Al、Cu、Niの１種または２種以上の濃化層を有し、前記濃化層の厚さが1.0 μm 以上であることを特徴とするレーザ切断性に優れる厚鋼板であり、また本発明では、前記スケール層と地鉄との界面の粗さを、中心線平均粗さＲａで4.0 μm 以上とするのがレーザ切断性の向上には好適である。
【００１６】
また、本発明は、表面にスケール層を有する厚鋼板であって、前記スケール層と地鉄との界面の地鉄側に、Fe 濃度が最大値の 90 ％以下であるCr、Al、Cu、Niの１種または２種以上の濃化層を有し、前記濃化層が、厚さ1.0 μm 以上で、かつCr、Al、Cu、Niのうちの１種以上を、それらの最大濃度の合計量（Cr＋Al＋Cu＋Ni）で3.0 重量％以上含有することを特徴とするレーザ切断性に優れる厚鋼板であり、また本発明では、前記スケール層と地鉄との界面の粗さを、中心線平均粗さＲａで4.0 μm 以上とするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、表面にスケール層を有する厚鋼板であって、前記スケール層と地鉄との界面の地鉄側に、Fe 濃度が最大値の 90 ％以下であるCr、Al、Cu、Niの１種または２種以上の濃化層を有し、かつ前記スケール層と地鉄との界面の粗さが中心線平均粗さＲａで4.0 μm 以上であることを特徴とするレーザ切断性に優れる厚鋼板である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の厚鋼板は、表面にスケール層を有し、スケール層と地鉄との界面の地鉄側に、濃化層を有する。本発明でいう、スケール層とは、鉄酸化物を主とする鉄酸化物層をいい、濃化層は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉの１種または２種以上が濃化した酸化物層をいう。濃化層は、スケール層である鉄酸化物層の下の地鉄側に位置し、スケール層と地鉄との界面を形成している。
【００１９】
鋼中に含まれるＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉは、スラブ加熱、あるいは熱間圧延中、あるいは熱間圧延後に形成されるＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４等を主とする鉄酸化物層内には含まれず、スケール層（鉄酸化層）と地鉄との間に濃化される。地鉄内にこのような濃化層を形成することにより、スケール層と地鉄との密着性が向上する。
本発明においては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉの１種または２種以上が濃化した濃化層はつぎのようにして決定する。
【００２０】
鋼板表面に形成されたスケール層（鉄酸化物層）を機械的に剥離したのち、スケール層が剥離した鋼板面を基準表面として、グロー放電発光分析装置を用いて、Ｆｅ、Ｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉの時間−強度変化を測定し、図１に示すような基準表面からの深さ−濃度変化に換算する。測定された時間−強度変化から深さ−濃度変化への換算は、特開平９−２７３９９２号公報に示される表面酸化層の定量分析方法により行うものとする。具体的には、この方法は、目的元素の濃度が既知でかつ試料中の濃度が均一な合金を標準試料として、Ｏについては、純金属の熱処理酸化膜を有し、酸化物組成がＸ線回折により決定された試料を標準試料とし、目的元素とマトリックス元素（Ｆｅ）との濃度比、およびグロー放電により得られる両元素の強度比により検量線を作成し、ついで被測定試料の目的元素とマトリックス元素との発光強度比を測定して、検量線から目的元素の濃度を決定する方法である。
【００２１】
図１では、Ｆｅ濃度は、最表面から深くなるにしたがい増加し、最終的には最大値となったのち一定となる。Ｏは、最表面が最も高く、表面から深くなるに従い減少する。Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉは、最大値を示したのち減少する。
本発明では、図１に示すような表面からの深さ−濃度曲線から、最表面からのＦｅ濃度が、Ｆｅ濃度の最大値の９０％となるまでの深さを決定し、濃化層の厚さとする。
【００２２】
濃化層内では、Ｃｒ、Ａｌは、鉄酸化物層（スケール層）からの酸素の供給を受けて酸化物を形成している。Ｃｒ、Ａｌの酸化物は、酸化物粒子が小さく、空隙の少ない極めて安定した緻密な酸化物であり、地鉄との密着性が優れている。一方、Ｃｕ、Ｎｉは、一部酸化物としてＣｒ、Ａｌと同様に緻密な酸化物を形成するが、殆どはこの濃化層内に固溶状態で濃化し、濃化層が多孔化し地鉄との密着性が劣化するのを防止する作用を有している。
【００２３】
レーザ光照射による熱衝撃により、スケール層（鉄酸化物層）は簡単に剥離するが、地鉄との密着性の優れた濃化層は剥離することなく残存する。残存した濃化層はレーザ光のエネルギーを効率的に地鉄に吸収させる。このような濃化層の存在により、安定したレーザ切断性が得られる。
レーザ切断性向上に寄与する濃化層の厚さは、１．０ μｍ以上とするのが好ましい。濃化層の厚さが１．０ μｍ未満では、濃化層の分布が場所により不均一となり、レーザ切断性向上効果が認められない。なお、好ましくは２．０ μｍ以上である。
【００２４】
また、濃化層におけるＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉの１種または２種以上の濃化量は、それらの合計量（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）で、３．０重量％以上とするのが好ましい。濃化層内にＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのうちの１種以上が濃化すれば、本発明の目的とするレーザ切断性の向上が期待できる。なかでも、Ｃｒ、Ａｌが濃化するのが好ましい。（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量が３．０重量％未満では、濃化層内形成される酸化物が緻密とならず、レーザ切断性が劣化する。なお、好ましくは４．０重量％以上である。なお、本発明では、濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量は濃化層内での各元素の最大濃度の和で表すものとする。
【００２５】
本発明では、濃化層の厚さが１．０ μｍ以上でかつ濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量が３．０重量％以上であれば、レーザ切断性が著しく向上する。
また、本発明では、レーザ切断性向上の観点から、さらにスケール層と地鉄との界面の粗さを中心線平均粗さＲａで４．０ μｍ以上とするのが好ましい。スケール層と地鉄との界面の粗さがＲａで４．０ μｍ未満では、スケールの密着性が低下しレーザ切断性が劣化する。なお、好ましくは中心線平均粗さＲａで５．０ μｍ以上である。スラブの加熱工程あるいは熱間圧延工程で形成される酸化物が、表面層から地鉄に向かって筋状あるいは粒状に形成されると、スケールと地鉄の界面性状が複雑で界面の粗さが粗くなり、楔止め効果（キー効果）、あるいは釘付け効果（ペギング効果）によりスケール層を地鉄に固着させる作用を有し、レーザ光照射の熱衝撃でスケール層が剥離しにくくレーザ切断が安定する。
【００２６】
上記した濃化層は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのうち１種以上を添加した鋼スラブを用い、スラブ加熱工程、および／または熱間圧延工程でスケール層（鉄酸化物層）と地鉄との間に形成するのが好ましい。スラブ加熱は１０００〜１３００℃で１〜３ｈｒ加熱するのが好ましく、さらにその後の熱間圧延工程で熱間圧延終了温度を８００〜１１００℃とするのが好ましい。熱間圧延工程中に９５０〜１０５０℃の間で圧延途中の鋼板を１００ｓｅｃ以上滞留させてもよい。さらに、圧延終了後、徐冷するのがより好ましい。これにより、スケール層と地鉄との界面の地鉄側に、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのうち１種以上が濃化した濃化層が形成される。
【００２７】
つぎに、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのうち１種以上を添加した鋼の好適な組成について説明する。
Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉのうち１種以上をそれらの含有量の合計量（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）で０．１〜２．０ｗｔ％
Ｃｒ、Ａｌは、濃化層内に、スケール層（鉄酸化物層）からの酸素の供給を受けて酸化物を形成して濃化し、空隙の少ない極めて安定した緻密な酸化物を形成し、地鉄との密着性を向上させる。Ｃｕ、Ｎｉは、殆どは濃化層内に固溶状態で濃化し、濃化層が多孔化し地鉄との密着性が劣化するのを防止する作用を有し、レーザ切断性を改善する。合計量（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）が、０．１ｗｔ％を未満では、濃化層の形成が促進されず、一方、２．０ｗｔ％を超えると濃化層の形成が飽和し、添加量に見合う効果が期待できない。
【００２８】
Ｃ：０．２５ｗｔ％以下
Ｃは、レーザ切断性にはほとんど影響しないが、強度を確保するために必要な元素であり所望の鋼板強度に応じ含有される。しかし、０．２５％を超えると、溶接性が劣化するため、０．２５％以下とするのが好ましい。
Ｓｉ：０．０５〜０．３ｗｔ％以下
Ｓｉは、脱酸剤として作用するとともに、強度を向上させる元素であり、スケールの密着性をわずかに向上させる。これらの効果は０．０５％以上の含有で顕著に認められるが、しかし、０．３％を超える含有は、溶接性を劣化させる。このため、Ｓｉは０．０５〜０．３％とするのが好ましい。
【００２９】
Ｍｎ：０．２〜１．５ｗｔ％
Ｍｎは、強度および靱性を確保するために必要な元素であり、スケールの密着性をわずかに向上させる。これらの効果は０．２％以上の含有で顕著に認められるが、１．５％を超える含有は、溶接割れ感受性が高くなる。このため、Ｍｎは０．２〜１．５％以下とするのが好ましい。
【００３０】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、レーザ切断性に影響する元素ではないが、多すぎると溶接性を劣化させるため、０．０１％以下に限定した。
Ｎｂ：０．００５〜０．０１％、Ｖ：０．００５〜０．０１％、Ｍｏ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％から選ばれた１種または２種以上
Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉは、いずれも、レーザ切断性に影響する元素ではないが、鋼の機械的性質、とくに強度、靱性を向上させるための組織制御に効果のある元素であり、必要に応じ、これら元素のうちから１種または２種以上含有できる。Ｎｂ：０．００５％未満、Ｖ：０．００５％未満、Ｍｏ：０．０５％未満、Ｔｉ：０．００５％未満では、これらの効果が顕著に認められないため、それぞれ下限とする。一方、Ｎｂ：０．０１％、Ｖ：０．０１％、Ｍｏ：０．５％、Ｔｉ：０．１％を超えると、溶接熱影響部の靱性劣化や溶接硬化性の増加などの要因となるためそれぞれ上限とするのが好ましい。
【００３１】
本発明では、上記した化学成分以外は残部Ｆｅおよび不可避的不純物である。
不可避的不純物として、Ｐ、Ｓはそれぞれ０．０５％以下とするのが好ましい。Ｐ、Ｓがそれぞれ０．０５％を超えるとレーザ切断性を劣化させる恐れがある。
上記した組成の鋼を、通常公知の溶製方法で溶製し、造塊法または連続鋳造法で凝固させたのち、圧延素材（鋼スラブ）とするのが好ましい。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成の鋼スラブ（２００〜３１０ｍｍ厚）に、表２に示す熱間圧延条件で熱間圧延を施し板厚２０ｍｍの厚鋼板とした。これら厚鋼板について、濃化層の厚さ、（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量の測定、スケール層と地鉄との界面粗さおよびレーザ切断性を調査した。
【００３３】
濃化層の平均厚さ、濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量の測定はつぎのように行った。
厚鋼板を幅方向に２０〜３０ｍｍ、圧延方向に１５０〜２００ｍｍの大きさに切断し、捩じり試験機に固定して４５度以上の捩り角を付与し、スケール層（鉄酸化物層）を機械的に剥離させる。剥離が起こらなくなったのち、反対方向の捩りを付与し元の位置まで戻した。ついで、スケール層（鉄酸化物層）を剥離させた試験片から、２０〜３０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの分析用試験片を採取し、この分析用試験片のスケール層（鉄酸化物層）剥離面を基準表面とし、グロー放電発光分析装置を用いて、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｏ各元素の時間−強度変化を測定した。この時間− 強度変化曲線から、特開平９−２７３９９２号公報に開示された表面酸化層の定量分析方法により深さ−濃度変化曲線に換算した。深さ−濃度変化曲線の各元素の最大値を求め、基準表面からＦｅ元素の最大値の９０％の濃度となる深さを濃化層厚さとした。また、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ各元素の最大濃度をもとめそれら元素の最大濃度の和（合計量）を計算し、濃化層中の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量とした。なお、含有されない元素は計算から除外するものとする。濃化層厚さ、濃化層中の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量を表２に併記する。
【００３４】
また、スケール層と地鉄との界面粗さは、つぎのように測定した。
スケール層を上記したように鋼板に捩りを付加させて機械的に剥離させたのち、スケール層が剥離した鋼板表面を、表面粗さ計で測定し中心線粗さＲａを求めた。各厚鋼板の界面粗さを表２に併記する。
レーザ切断性は、５．５ｋＷ出力の炭酸ガスレーザを用い、酸素圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２として、切断速度を変化して厚鋼板をレーザ切断した。レーザ切断長さは４００ｍｍとした。切断後鋼板裏面側でドロスの付着が見られない限界切断速度を求め、０、１、２の３段階に区分して評価した。レーザ切断性の評価０は限界切断速度が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下の場合であり、評価１は限界切断速度が０．８ｍｍ／ｍｉｎ超１．１ｍｍ／ｍｉｎ以下、評価２は限界切断速度が１．１ｍｍ／ｍｉｎ超の場合である。
【００３５】
レーザ切断性の評価結果を表２に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
本発明例鋼板のレーザ切断性は、本発明の範囲を外れる比較例に比べ、優れている。なかでも、濃化層の厚さが１．０ μｍ以上でかつ、濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ量）が本発明の範囲内であり、界面粗さＲａが４．０ μｍ以上である鋼板（鋼板Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１３）、および濃化層の厚さあるいは濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ量）が本発明の範囲外であるが、界面粗さＲａが４．０ μｍ以上である鋼板（鋼板Ｎｏ．１１、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２、Ｎｏ．２４、Ｎｏ．２７）は、レーザ切断性の評価は２であり、レーザ切断性がもっとも優れている。また、濃化層の厚さが１．０ μｍ以上でかつ、濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ量）が３．０重量％以上と本発明の範囲内である鋼板も、レーザ切断性の評価は２である。一方、本発明の範囲を外れる鋼板（Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２８）は、レーザ切断性の評価は１または０となり、レーザ切断性が劣化している。
（実施例２）
表１に示す組成の鋼Ａのスラブ（３００ｍｍ厚）に、表３に示す熱間圧延条件で熱間圧延を施し板厚２０ｍｍの厚鋼板とした。これら厚鋼板について、実施例１と同様に、濃化層の厚さ、（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量の測定、スケール層と地鉄との界面粗さの測定を行った。ついで、これら厚鋼板について、捩り試験機で機械的にスケール層を剥離したのち、実施例１と同様な条件でレーザ切断を行い、レーザ切断性を評価した。なお、評価方法は、実施例１と同様とした。
【００３９】
濃化層の厚さ、（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量、界面粗さＲａおよびレーザ切断性の評価結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
表３から本発明例は、スケール層を剥離しても強固な濃化層が残存し、レーザ切断性が良好となっている。これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、レーザ切断性の評価が１または０でありレーザ切断性が劣化している。なお、本発明の範囲内でも、濃化層の厚さが１．０ μｍ以上で、かつ濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量が３．０重量％以上および界面粗さＲａが４．０ μｍ以上である鋼板（鋼板Ｎｏ．２−１〜Ｎｏ．２−４）、または界面粗さＲａが４μｍ以上である鋼板（鋼板Ｎｏ．２−１９）はレーザ切断性がとくに良好となっている。さらに、濃化層の厚さが２．０ μｍ以上で、かつ濃化層内の（Ｃｒ＋Ａｌ＋Ｃｕ＋Ｎｉ）量が４．０重量％以上の鋼板（鋼板Ｎｏ．２−１、Ｎｏ．２−３）のレーザ切断性は極めて良好となっている。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、良好なレーザ切断性を有する厚鋼板が得られ、レーザ切断加工の品質、精度が向上し、しかも安定したレーザ切断が可能となるうえ、切断効率が大幅に向上し、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スケール層を機械的に剥離した鋼板表面のグロー放電発光分析による各元素の濃度の深さ方向変化を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thick steel plate suitable for use in general welded structures, offshore structures, line pipes, pressure vessels, bridges and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the cutting of thick steel plates has been mainly gas cutting. However, in recent years, progress in laser processing technology has been remarkable, and laser processing machines having a large output (3 to 6 kW) oscillator have been put into practical use, and laser cutting has come to be used for cutting of thick steel plates. Laser cutting has advantages such as excellent accuracy of the cut surface, small cutting width, heat affected zone, automation, unmanned capability, low noise and dust, etc. There was a problem that the cutting quality was less stable than conventional gas cutting. However, recently, the cutting quality stability of laser cutting has been considerably improved due to the advancement of optical equipment and the increase in output, and the use of laser cutting in the cutting of thick steel sheets has been further expanded.
[0003]
Cutting by laser is said to be greatly affected by the light condensing property of the laser, the purity of the gas used, the gas flow rate, the surface condition of the steel plate, but in the laser cutting of thick steel plate, compared to the case of thin steel plate, It has become clear that the appropriate range of cutting conditions such as laser output, lens focal length, cutting speed, etc. is narrow and stable cutting is difficult to perform, and that it is strongly influenced by the surface condition of the steel sheet, particularly the scale properties.
[0004]
For such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-112821 discloses that Si, Mn, and Al, which degrade laser cutting performance, are limited to appropriate amounts, and the slab heating temperature is set to 1050 to 1300 ° C. and 800 ° C. There has been proposed a method for producing a thick steel plate excellent in laser cutting property, in which rolling is finished and cooled. According to this method, since the scale adhesion on the surface of the steel sheet is not good, the piercing property of laser cutting and the cutting sustainability are improved.
[0005]
JP-A-7-155975 and JP-A-8-3692 propose a steel sheet for laser cutting, and by setting the roughness of the scale surface to Ra: 3.0 μm or less, It is said that irregular reflection is reduced and laser cutting efficiency is improved.
On the other hand, in JP-A-7-48622, hot rolling is performed while water-cooling with high-pressure water immediately after each reduction or immediately after two-pass reduction, the rolling end temperature is set to 850 ° C. or less, the scale is black, thin and tight. An excellent steel sheet manufacturing method has been proposed. In JP-A-7-48623, hot rolling is performed while water-cooling with high-pressure water immediately after each reduction, and water-cooling is performed immediately after the rolling to a temperature of 800 to 700 ° C. The scale is black, thin and tight. An excellent method for producing a steel sheet has been proposed. By forming such a thin scale with good tightness on the steel sheet, the laser cutting performance is improved.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-218119 discloses that the amount of C and Si that adversely affect laser cutting performance is kept low, the descaling condition and the water cooling condition after rolling are adjusted, the scale is thinned, and the scale composition is controlled. A method of manufacturing a steel sheet excellent in laser cutting performance and scale adhesion has been proposed.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-20962 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-20963 propose a thick steel plate in which the laser component is improved by controlling the steel components and the surface properties of the steel plate, and a method for manufacturing the same. In this method, the steel sheet composition is a low C system, the Si + Mn amount is controlled within a predetermined range, and the descaling conditions and the rolling end temperature are adjusted, so that the gloss of the steel sheet surface is 15% or less. As a result, the absorption rate of the laser beam is increased, the heat of oxidation reaction at the time of cutting is optimized, and the laser cutting property is improved.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-194888 proposes a high-tensile steel plate with improved laser cutting properties by controlling the steel components and the steel plate surface properties that adversely affect laser cutting properties, and a method for manufacturing the same. In this method, the steel plate composition is a low C-low Si-low Mn system, and an appropriate amount of Cu, Cr, Mo is contained, and descaling conditions and rolling end temperature are adjusted. It is intended to obtain a high-tensile steel plate having excellent laser cutting properties by water cooling to an arbitrary temperature.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-217145 proposes a high-tensile steel plate that improves the laser cutting property by controlling the steel components and the steel plate surface properties that adversely affect the laser cutting property, and a method for manufacturing the same. In this method, the steel sheet composition is medium C-in-Si-in-Mn, and an appropriate amount of Cu, Cr, Mo is added to adjust descaling conditions and rolling end temperature, and at least 500 ° C. after the end of rolling. It is intended to obtain a high-tensile steel plate having excellent laser cutting properties by water cooling to an arbitrary temperature.
[0009]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-279305 proposes a steel material having a stable laser cutting property, containing a trace amount of Mo of 0.005 to 0.1 wt% and having a scale layer thickness of 10 to 60 μm. Yes.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-112821 has a problem in that the adhesion of the scale is low, and the appearance of the steel sheet is deteriorated due to partial peeling of the scale, resulting in poor appearance.
In addition, the techniques described in JP-A-7-155975 and JP-A-8-3692 are still insufficient for performing laser cutting stably, and for adjusting the surface roughness of the scale. There have been manufacturing restrictions and economic problems, such as frequent roll changes and the need to add relatively large amounts of expensive alloy elements such as Cu, Ni, and Cr. In addition, the techniques described in JP-A-7-48622 and JP-A-7-48623 require water cooling strengthening during rolling and strict control of the steel sheet temperature, and there are many manufacturing restrictions. It was necessary to newly install or reinforce equipment for temperature control.
[0011]
Further, in the techniques described in JP-A-8-218119, JP-A-9-194888, JP-A-9-217145, descaling enhancement during rolling, strict control of the steel sheet temperature, water cooling after rolling, There are many manufacturing restrictions, and it is necessary to newly install or reinforce equipment for water cooling and temperature control, resulting in high costs.
In the techniques described in JP-A-9-20962 and JP-A-9-20963, descaling strengthening during rolling and strict control of the steel sheet temperature are required, and there are many manufacturing restrictions and productivity is lowered. There was a problem. Furthermore, in the steel plate using the above-described conventional technology, defects such as flaws, rust, or peeling occurred on the steel plate surface scale during storage of the steel plate after shipment until rolling, and there was a problem that the product could not be shipped as a product.
[0012]
Furthermore, in the technique described in JP-A-9-279305, in order to adjust the scale thickness, it is necessary to finely adjust the reduction condition and the cooling condition, and although it is a trace amount, it is an expensive alloy element. Manufacturing restrictions and cost problems remain, such as the need to contain Mo.
In view of the above situation, an object of the present invention is to propose a thick steel plate that is capable of stable laser cutting and is inexpensive and has excellent laser cutting properties.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied the laser cutting property of a thick steel plate. In laser cutting of thick steel plates, the laser beam energy is efficiently converted into thermal energy to rapidly heat the steel plates, and the heat generated by the oxidation reaction can be used efficiently in order to continue cutting stably. It becomes important to. However, since the laser beam width is extremely narrow and the irradiation area is small, the thermal shock applied to the steel plate by laser beam irradiation is large, and the scale is broken and peeled off on the surface scale in the conventional state by the generated thermal stress. When this scale destructive peeling occurs, it becomes difficult to stably maintain the cutting of the steel sheet.
[0014]
In view of this, the present inventors have realized that it is important to make the scale on the surface of the steel sheet a strong scale layer having excellent resistance to peeling against thermal shock in order to prevent the scale from breaking and peeling. , Further diligent examination. As a result, a concentrated layer in which any of Cr, Al, Cu, and Ni is concentrated is formed on the ground iron side of the interface between the scale layer and the ground iron, or the interface roughness between the scale layer and the ground iron is further reduced. It has been newly found that the roughening of the surface of the steel sheet results in a strong scale layer and the laser cutting performance is remarkably improved.
[0015]
The present invention is configured based on the above findings.
That is, the present invention is a thick steel plate having a scale layer on the surface thereof, and on the side of the base metal at the interface between the scale layer and the base iron, the Fe concentration is 90 % or less of the maximum value of Cr, Al, Cu, has one or more concentrated layer of Ni, a steel plate excellent in laser cuttability, wherein the thickness of the concentrated layer is 1.0 [mu] m or more, and in the present invention, the It is suitable for improving the laser cutting property that the roughness of the interface between the scale layer and the ground iron is 4.0 μm or more in terms of the center line average roughness Ra.
[0016]
Further, the present invention is a thick steel plate having a scale layer on the surface thereof, and on the ground metal side of the interface between the scale layer and the ground iron, the Fe concentration is 90 % or less of the maximum value of Cr, Al, Cu, has one or more concentrated layer of Ni, said concentrated layer, a thickness of 1.0 [mu] m or more, and Cr, Al, Cu, one or more of Ni, their maximum concentration It is a thick steel plate excellent in laser cutting property characterized by containing a total amount (Cr + Al + Cu + Ni) of 3.0% by weight or more, and in the present invention, the roughness of the interface between the scale layer and the ground iron is the centerline average roughness. The thickness Ra is preferably 4.0 μm or more.
[0017]
Further, the present invention is a thick steel plate having a scale layer on the surface thereof, and on the ground metal side of the interface between the scale layer and the ground iron, the Fe concentration is 90 % or less of the maximum value of Cr, Al, Cu, It has one or more concentrated layer of Ni, and the laser cuttability, wherein the roughness of the interface between the scale layer and the base steel is the center line average roughness Ra 4.0 [mu] m or more It is a thick steel plate with excellent resistance.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The thick steel plate of the present invention has a scale layer on the surface, and has a concentrated layer on the ground iron side of the interface between the scale layer and the ground iron. In the present invention, the scale layer refers to an iron oxide layer mainly composed of iron oxide, and the concentrated layer is an oxide layer in which one or more of Cr, Al, Cu, and Ni are concentrated. Say. The concentrated layer is located on the side of the ground iron below the iron oxide layer that is the scale layer, and forms an interface between the scale layer and the ground iron.
[0019]
Cr, Al, Cu, and Ni contained in steel are included in the iron oxide layer mainly composed of FeO ₃ , Fe ₃ O _4, etc. formed during slab heating, hot rolling, or after hot rolling. Instead, it is concentrated between the scale layer (iron oxide layer) and the ground iron. By forming such a concentrated layer in the base iron, the adhesion between the scale layer and the base iron is improved.
In the present invention, the concentrated layer in which one or more of Cr, Al, Cu, and Ni are concentrated is determined as follows.
[0020]
After mechanically peeling the scale layer (iron oxide layer) formed on the steel plate surface, the steel plate surface from which the scale layer was peeled was used as a reference surface, and a glow discharge emission spectrometer was used to measure Fe, O, Cr, Al. , Cu—Ni time-intensity changes are measured and converted into depth-concentration changes from the reference surface as shown in FIG. The conversion from the measured time-intensity change to depth-concentration change is performed by the surface oxide layer quantitative analysis method disclosed in JP-A-9-273992. Specifically, in this method, an alloy having a known concentration of the target element and a uniform concentration in the sample is used as a standard sample, and O has a heat treatment oxide film of pure metal, and the oxide composition is X-ray. Using a sample determined by diffraction as a standard sample, create a calibration curve based on the concentration ratio between the target element and the matrix element (Fe) and the intensity ratio between the two elements obtained by glow discharge. This is a method of measuring the emission intensity ratio with the matrix element and determining the concentration of the target element from the calibration curve.
[0021]
In FIG. 1, the Fe concentration increases with increasing depth from the outermost surface, and finally becomes constant after reaching a maximum value. O is the highest on the outermost surface and decreases with increasing depth from the surface. Cr, Al, Cu, and Ni decrease after showing maximum values.
In the present invention, from the depth-concentration curve from the surface as shown in FIG. 1, the depth until the Fe concentration from the outermost surface reaches 90% of the maximum value of the Fe concentration is determined, and the concentration layer Thickness.
[0022]
In the concentrated layer, Cr and Al are supplied with oxygen from the iron oxide layer (scale layer) to form oxides. The oxides of Cr and Al are extremely stable and dense oxides having small oxide particles and few voids, and are excellent in adhesion to the base iron. On the other hand, Cu and Ni partially form dense oxides similar to Cr and Al as oxides, but most of them are concentrated in a solid solution state in this concentrated layer, and the concentrated layer becomes porous and the iron It has the effect | action which prevents that adhesiveness deteriorates.
[0023]
Although the scale layer (iron oxide layer) is easily peeled off by thermal shock caused by laser light irradiation, the concentrated layer having excellent adhesion to the ground iron remains without peeling. The remaining concentrated layer efficiently absorbs the energy of the laser beam into the ground iron. Due to the presence of such a concentrated layer, a stable laser cutting property can be obtained.
The thickness of the concentrated layer that contributes to improving laser cutting properties is preferably 1.0 μm or more. When the thickness of the concentrated layer is less than 1.0 μm, the distribution of the concentrated layer becomes uneven depending on the location, and the effect of improving the laser cutting property is not recognized. In addition, Preferably it is 2.0 micrometers or more.
[0024]
The concentration of one or more of Cr, Al, Cu, and Ni in the concentrated layer is preferably the total amount (Cr + Al + Cu + Ni) of 3.0% by weight or more. If one or more of Cr, Al, Cu, and Ni are concentrated in the concentrated layer, the laser cutting property that is the object of the present invention can be expected to be improved. Of these, Cr and Al are preferably concentrated. When the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) is less than 3.0% by weight, the oxide formed in the concentrated layer is not dense, and the laser cutting property is deteriorated. In addition, Preferably it is 4.0 weight% or more. In the present invention, the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer is represented by the sum of the maximum concentrations of each element in the concentrated layer.
[0025]
In the present invention, when the thickness of the concentrated layer is 1.0 μm or more and the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer is 3.0% by weight or more , the laser cutting property is remarkably improved.
In the present invention, it is preferable that the roughness of the interface between the scale layer and the ground iron be 4.0 μm or more in terms of the center line average roughness Ra from the viewpoint of improving laser cutting performance. When the roughness of the interface between the scale layer and the ground iron is less than 4.0 μm in Ra, the adhesion of the scale is lowered and the laser cutting property is deteriorated. The center line average roughness Ra is preferably 5.0 μm or more. When the oxide formed in the slab heating process or hot rolling process is formed in a streak shape or granular shape from the surface layer to the base iron, the interface between the scale and the base iron is complicated and the roughness of the interface is low. It becomes rough and has the action of fixing the scale layer to the ground iron by the wedge effect (key effect) or the nail effect (pegging effect), and the laser beam irradiation makes it difficult for the scale layer to peel off and stabilizes the laser cutting. .
[0026]
The concentrated layer described above uses a steel slab to which one or more of Cr, Al, Cu, and Ni are added, and a scale layer (iron oxide layer) and a ground iron in a slab heating step and / or a hot rolling step. It is preferable to form between. Slab heating is preferably performed at 1000 to 1300 ° C. for 1 to 3 hours, and the hot rolling end temperature is preferably set to 800 to 1100 ° C. in the subsequent hot rolling step. During the hot rolling process, the steel sheet in the middle of rolling may be retained for more than 100 sec between 950 and 1050 ° C. Furthermore, it is more preferable to slowly cool after the end of rolling. Thereby, a concentrated layer in which one or more of Cr, Al, Cu, and Ni are concentrated is formed on the ground iron side of the interface between the scale layer and the ground iron.
[0027]
Next, a suitable composition of steel added with one or more of Cr, Al, Cu, and Ni will be described.
One or more of Cr, Al, Cu, and Ni are 0.1 to 2.0 wt% in total content (Cr + Al + Cu + Ni).
Cr, Al is concentrated in the concentrated layer by receiving oxygen from the scale layer (iron oxide layer) to form an oxide, forming a very stable dense oxide with few voids, Improves adhesion to the railway. Cu and Ni are mostly concentrated in a solid solution state in the concentrated layer, and have a function of preventing the concentrated layer from becoming porous and deteriorating the adhesion with the ground iron, thereby improving the laser cutting property. If the total amount (Cr + Al + Cu + Ni) is less than 0.1 wt%, the formation of the concentrated layer is not promoted. On the other hand, if the total amount exceeds 2.0 wt%, the formation of the concentrated layer is saturated and an effect commensurate with the added amount is expected. Can not.
[0028]
C: 0.25 wt% or less C has little influence on laser cutting properties, but is an element necessary for ensuring strength and is contained depending on the desired steel plate strength. However, if it exceeds 0.25%, the weldability deteriorates, so the content is preferably made 0.25% or less.
Si: 0.05 to 0.3 wt% or less Si acts as a deoxidizer and is an element that improves the strength, and slightly improves the adhesion of the scale. These effects are remarkably recognized when the content is 0.05% or more. However, when the content exceeds 0.3%, the weldability is deteriorated. For this reason, Si is preferably 0.05 to 0.3%.
[0029]
Mn: 0.2 to 1.5 wt%
Mn is an element necessary for ensuring strength and toughness, and slightly improves the adhesion of the scale. These effects are remarkably recognized when the content is 0.2% or more. However, when the content exceeds 1.5%, the weld cracking sensitivity is increased. For this reason, it is preferable that Mn is 0.2 to 1.5% or less.
[0030]
N: 0.01% or less N is not an element that affects the laser cutting property, but if it is too much, the weldability is deteriorated, so it is limited to 0.01% or less.
One selected from Nb: 0.005 to 0.01%, V: 0.005 to 0.01%, Mo: 0.05 to 0.5%, Ti: 0.005 to 0.1% or Two or more types of Nb, V, Mo, and Ti are not elements that affect laser cutting properties, but are effective elements for controlling the mechanical properties of steel, particularly strength and toughness. If necessary, one or more of these elements can be contained. If Nb is less than 0.005%, V is less than 0.005%, Mo is less than 0.05%, and Ti is less than 0.005%, these effects are not significantly recognized. On the other hand, if Nb: 0.01%, V: 0.01%, Mo: 0.5%, Ti: more than 0.1%, factors such as deterioration of toughness of weld heat affected zone and increase of weld hardenability Therefore, it is preferable to set the upper limit for each.
[0031]
In the present invention, other than the chemical components described above, the balance is Fe and unavoidable impurities.
As unavoidable impurities, P and S are each preferably 0.05% or less. If P and S each exceed 0.05%, the laser cutting property may be deteriorated.
It is preferable that the steel having the above composition is melted by a generally known melting method and solidified by an ingot-making method or a continuous casting method, and then used as a rolled material (steel slab).
[0032]
【Example】
(Example 1)
A steel slab (200 to 310 mm thick) having the composition shown in Table 1 was hot-rolled under the hot rolling conditions shown in Table 2 to obtain a thick steel plate having a thickness of 20 mm. About these thick steel plates, the thickness of the concentrated layer, the measurement of the amount of (Cr + Al + Cu + Ni), the interface roughness between the scale layer and the ground iron, and the laser cutting property were investigated.
[0033]
The average thickness of the thickened layer and the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the thickened layer were measured as follows.
A thick steel plate is cut into a size of 20 to 30 mm in the width direction and 150 to 200 mm in the rolling direction, and fixed to a torsion tester to give a twist angle of 45 degrees or more, and a scale layer (iron oxide layer) Is mechanically peeled off. After peeling did not occur, twisting in the opposite direction was applied and returned to the original position. Next, an analytical test piece having a size of 20 to 30 mm × 50 mm is taken from the test piece from which the scale layer (iron oxide layer) has been peeled off, and the scale layer (iron oxide layer) from the analytical test piece is peeled off. Using the surface as a reference surface, the time-intensity change of each element of Cr, Al, Cu, Ni, Fe, and O was measured using a glow discharge emission spectrometer. This time-intensity change curve was converted into a depth-concentration change curve by the surface oxide layer quantitative analysis method disclosed in JP-A-9-273992. The maximum value of each element in the depth-concentration change curve was obtained, and the depth at which the concentration of 90% of the maximum value of Fe element from the reference surface was taken as the concentrated layer thickness. Further, the maximum concentration of each element of Cr, Al, Cu, and Ni was calculated, and the sum (total amount) of the maximum concentrations of these elements was calculated to obtain the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer. Elements not contained are excluded from the calculation. Table 2 shows the thickness of the concentrated layer and the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer.
[0034]
Further, the interface roughness between the scale layer and the ground iron was measured as follows.
After the scale layer was mechanically peeled off by applying twist to the steel plate as described above, the surface of the steel plate from which the scale layer was peeled was measured with a surface roughness meter to determine the centerline roughness Ra. Table 2 shows the interface roughness of each steel plate.
The laser cutting property was obtained by laser cutting a thick steel plate using a carbon dioxide gas laser with a 5.5 kW output at an oxygen pressure of 0.3 kgf / cm ² and changing the cutting speed. The laser cutting length was 400 mm. After cutting, a critical cutting speed at which dross adhesion was not observed on the back side of the steel sheet was determined, and evaluation was performed by dividing into three stages of 0, 1, and 2. Evaluation 0 of laser cutting property is a case where the critical cutting speed is 0.8 mm / min or less, Evaluation 1 is a critical cutting speed of more than 0.8 mm / min to 1.1 mm / min or less, and Evaluation 2 is a limiting cutting speed of 1 .. More than 1 mm / min.
[0035]
Table 2 shows the evaluation results of the laser cutting property.
[0036]
[Table 1]

[0037]
[Table 2]

[0038]
The laser cutting property of the steel sheet of the present invention is superior to that of the comparative example that is outside the scope of the present invention. Among them, a steel sheet having a thickened layer thickness of 1.0 μm or more, (Cr + Al + Cu + Ni amount) in the concentrated layer within the range of the present invention, and interface roughness Ra of 4.0 μm or more ( Steel plate No.1, No.2, No.4, No.5, No.9, No.10, No.13) and the thickness of the concentrated layer or (Cr + Al + Cu + Ni amount) in the concentrated layer are the present invention. Steel plates (steel plates No. 11, No. 20, No. 21, No. 22, No. 24, No. 27) having an interface roughness Ra of 4.0 μm or more are laser-cut. The evaluation of the property is 2, and the laser cutting property is the best. Moreover, the evaluation of laser cutting property is also possible for a steel sheet having a thickness of the concentrated layer of 1.0 μm or more and a (Cr + Al + Cu + Ni amount) in the concentrated layer of 3.0% by weight or more within the scope of the present invention. 2. On the other hand, the steel plates (No. 3, No. 6, No. 7, No. 8, No. 12, No. 14 to No. 19, No. 23, No. 28) outside the scope of the present invention are laser-cut. The evaluation of the property is 1 or 0, and the laser cutting property is deteriorated.
(Example 2)
The steel A slab (300 mm thick) having the composition shown in Table 1 was hot rolled under the hot rolling conditions shown in Table 3 to obtain a thick steel plate having a thickness of 20 mm. About these thick steel plates, similarly to Example 1, the thickness of the concentrated layer, the amount of (Cr + Al + Cu + Ni), and the interface roughness between the scale layer and the ground iron were measured. Next, after these scale steel plates were mechanically peeled off with a torsion tester, laser cutting was performed under the same conditions as in Example 1 to evaluate laser cutting properties. The evaluation method was the same as in Example 1.
[0039]
Table 3 shows the evaluation results of the thickness of the concentrated layer, the amount of (Cr + Al + Cu + Ni), the interface roughness Ra, and the laser cutting property.
[0040]
[Table 3]

[0041]
From Table 3, the inventive example shows that even if the scale layer is peeled off, a strong concentrated layer remains and the laser cutting property is good. On the other hand, the comparative example out of the scope of the present invention has a laser cutting property evaluation of 1 or 0, and the laser cutting property is deteriorated. Even within the scope of the present invention, the thickness of the concentrated layer is 1.0 μm or more, the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer is 3.0% by weight or more, and the interface roughness Ra is 4.0 μm. The above steel plates (steel plates No. 2-1 to No. 2-4) or steel plates (steel plate No. 2-19) having an interface roughness Ra of 4 μm or more have particularly good laser cutting properties. Furthermore, the thickness of the concentrated layer is 2.0 μm or more and the amount of (Cr + Al + Cu + Ni) in the concentrated layer is 4.0 wt% or more (steel plates No. 2-1, No. 2-3). The laser cutting property is very good.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, a thick steel plate having a good laser cutting property can be obtained, the quality and accuracy of laser cutting processing can be improved, stable laser cutting can be performed, and the cutting efficiency can be greatly improved. Has an exceptional effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing changes in the concentration direction of each element in a depth direction by glow discharge emission analysis of a steel sheet surface from which a scale layer has been mechanically peeled.

Claims

A thick steel plate having a scale layer on the surface, and one or two of Cr, Al, Cu, and Ni having an Fe concentration of 90 % or less of the maximum value on the side of the base metal at the interface between the scale layer and the base iron a species more concentrated layer, the steel plate having excellent laser cutting properties, wherein the thickness of the concentrated layer is 1.0 [mu] m or more.

A thick steel plate having a scale layer on the surface, and one or two of Cr, Al, Cu, and Ni having an Fe concentration of 90 % or less of the maximum value on the side of the base metal at the interface between the scale layer and the base iron a species more concentrated layer, said concentrated layer, a thickness of 1.0 [mu] m or more, and Cr, Al, Cu, one or more of Ni, in a total amount of their maximum concentration (Cr + Al + Cu + Ni ) Thick steel plate with excellent laser cutting property characterized by containing 3.0% by weight or more.

3. The thick steel plate having excellent laser cutting property according to claim 1, wherein the roughness of the interface between the scale layer and the ground iron is 4.0 μm or more in terms of centerline average roughness Ra.

A thick steel plate having a scale layer on the surface, and one or two of Cr, Al, Cu, and Ni having an Fe concentration of 90 % or less of the maximum value on the side of the base metal at the interface between the scale layer and the base iron A thick steel plate having excellent laser cutting properties, having a thickened layer of seeds or more, and having a roughness of an interface between the scale layer and the ground iron of 4.0 μm or more in terms of centerline average roughness Ra.