JP4608877B2 - レーザ切断性に優れた厚鋼板とその製造方法 - Google Patents
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C :0.01〜0.20質量%、
Si:0.80質量%以下、
Mn:0.4〜2.5質量%、
P :0.03質量%以下、
S :0.01質量%以下、
Al:0.15質量%以下
を含有し残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼素材を950℃以上に加熱した後、熱間圧延を施す工程と、空冷あるいは加速冷却によって鋼板全体を600℃以下まで冷却した後、300秒以内に3℃/s以上の昇温速度で加熱して鋼板表面層を650℃以上850℃以下の温度域に加熱した後、放冷する工程とを具備することを特徴とする。
Ti:0.005〜0.20質量%を含有し、
さらに、選択元素として、
Cu:0.01〜2.0質量%、
Ni:0.01〜4.0質量%、
Cr:0.01〜2.0質量%、
Mo:0.01〜2.0質量%、
Nb:0.003〜0.1質量%、
V :0.003〜0.5質量%、
B :0.0005〜0.004質量%、
Ca:0.0001〜0.006質量%、
Mg:0.0001〜0.006質量%、
REM:0.0001〜0.02質量%
の1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする。
(4)更には、本発明に係るレーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法は、上記(2)記載の各元素の他、選択元素として、
Cu:0.01〜2.0質量%、
Ni:0.01〜4.0質量%、
Cr:0.01〜2.0質量%、
Mo:0.01〜2.0質量%、
Nb:0.003〜0.1質量%、
V :0.003〜0.5質量%、
B :0.0005〜0.004質量%、
Ca:0.0001〜0.006質量%、
Mg:0.0001〜0.006質量%、
REM:0.0001〜0.02質量%
の1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする。
本発明は、レーザ切断性を良好にするために、表面スケール厚み、組成および地鉄−スケール界面を最適化するものである。これらの最適化は、これまで検討されてきた薄く強固なスケールを鋼板表面に形成する技術とは異なる。本発明者らは、厚くやわらかいスケールを密着性よく形成させることが最もレーザ切断性にとって効果的であることを見出した。即ち、厚肉材の切断性には鋼板表面のレーザ吸収性が最も重要であり、金属表面よりも酸化物の方がレーザ吸収性が高いことを勘案すると、厚いスケール層が効果的である。
C:0.01〜0.20質量%
Cは鋼板の強度を確保するため、少なくとも0、01質量%は必要である。ここで、Cを0.20質量%を越えて添加すると、著しく溶接性を低下させる。
Si:0.80質量%以下
Siは本発明にとって重要な元素である。Siを0.80質量%を越えて添加すると、母材の靭性を阻害する。一方、Siを0.20質量%以上添加すると、地鉄−スケール界面の選択酸化を促進し、さらに密着性のよいスケールの性状が得られる。よって、Si量は0.80質量%以下、好ましくは0.20〜0.80質量%である。
Mnは、Cと同様に鋼板の強度を確保するために必要である。しかし、Mnを過剰に添加すると溶接性を損なう問題があるため、添加量を0.4〜2.0質量%の範囲に限定した。
P:0.03質量%以下、S:0.01質量%以下
P,Sは、夫々不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であり、鋼の靭性を劣化させる。従って、できるだけ低減することが好ましい。特に、P,Sの添加量が所定量を越えると、溶接熱影響部の靭性が劣化する。
Alは、Si,Tiとともに本発明における重要な構成元素である。従って、所要の添加範囲が必要であるが、0.15質量%を越えて添加すると鋼板の靭性を著しく低下させる。
Ti:0.005〜0.20質量%
Tiは選択元素である。また、Tiは、上記Al、Siとともに本発明の重要な構成元素であり、母材の靭性確保や溶接熱影響部での靭性確保の観点から所定の範囲が良好である。しかし、Tiは選択酸化性の点からは必須ではないものの、
Si+Al+Ti≧0.3質量%
を満足することが優れたアンカー効果を持ったスケール生成に寄与する。
Cuは、強度を増加させるための元素で0、01質量%以上でその効果を発揮する。しかし、Cuは、2.0質量%を越えて添加すると,熱間脆性により鋼板表面の性状を劣化する。
Ni:0.01〜4.0質量%
Niは、母材の強度を増加させつつ靭性も向上させることが可能である。また、Niは、0.01質量%以上で効果を発揮し、4.0質量%以上では効果が飽和し経済的に不利である。
Cr,Moは、いずれも強度を増加するのに有効である。また、Cr,Moは、いずれも、0.01質量%以上でその効果を発揮し、2.0質量%を越えて添加すると著しく靭性を劣化させる。
Nb:0.003〜0.1質量%、V:0.003〜0.5質量%
Nb,Vは母材の強度と靭性を向上させる元素であり、いずれも0.003質量%以上の添加で効果を発揮する。また、Nbは0.1質量%を越えると、Vは0.5質量%を越えると、かえって靭性の低下を招くおそれがある。
Bは、焼入れ性の向上によって強度を増加させることができる。この効果は、0.0005%質量以上で顕著になり、0.004質量%を越えて添加しても効果は飽和する。
Ca:0.0001〜0.006%、Mg:0.0001〜0.006%、REM:0.0001〜0.02%
Ca,Mg,REMは、夫々鋼中のSを固定して鋼板の靭性を向上させる働きがあり、0.0001質量%以上の添加で効果がある。しかし、Caは0.006質量%、Mgは0.006質量%、REMは0.02質量%を越えて添加すると、鋼中の介在物量が増加し靭性をかえって劣化させる。
以下、実施例について本発明を説明する。
図1は、本発明の製造方法を実施するための製造ラインの一例を示す概略図である。図1に示すように、圧延ライン1には、上流から下流側に向かって熱間圧延機3、加速冷却装置4、インライン型誘導加熱装置5、ホットレベラー6が順次配置されている。インライン型誘導加熱装置5あるいは他の熱処理装置を、圧延設備である熱間圧延機3及びそれに引き続く冷却設備である加速冷却装置4と同一ライン上に設置することによって、圧延、冷却終了後迅速に再加熱処理が行えるので、圧延して加速冷却した後の鋼板2を、直ちに650℃以上に加熱することができる。
まず、下記表1に示す組成の溶鋼(鋼No.1〜25)を転炉で溶製しRH脱ガス処理を施した後、連続鋳造法で鋼素材(215mmt厚スラブ)とした。次に、その鋼を1150℃に再加熱し、950℃以上の温度で再結晶域圧延を60%行った。つづいて、900℃以下の温度で40%の未再結晶域圧延を仕上げ温度850℃で行い、空冷および水冷にて300〜600℃の温度域へ冷却した。ひきつづき、0s〜400sの保持を行い、所定の加熱温度まで0.5〜20℃/sで昇温した。更に、その後放冷して板厚20mmtの鋼板を作製した。
4…加速冷却装置、 5…インライン型誘導加熱装置、 6…ホットレベラー。
Claims (5)
- C :0.01〜0.20質量%、
Si:0.80質量%以下、
Mn:0.4〜2.5質量%、
P :0.03質量%以下、
S :0.01質量%以下、
Al:0.15質量%以下
を含有し残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼素材を950℃以上に加熱した後、熱間圧延を施す工程と、空冷あるいは加速冷却によって鋼板全体を600℃以下まで冷却した後、300秒以内に3℃/s以上の昇温速度で加熱して鋼板表面層を650℃以上850℃以下の温度域に加熱した後、放冷する工程とを具備することを特徴とするレーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法。 - 前記C,Si,Mn,P,S,Alの他、Ti:0.005〜0.20質量%を含有し、かつSi:0.20質量%以上、Si+Al+Ti≧0.3質量%を満足する、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼素材を処理することを特徴とする請求項1記載のレーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法。
- 請求項1記載の各元素の他、
Ti:0.005〜0.20質量%を含有し、
さらに、選択元素として、
Cu:0.01〜2.0質量%、
Ni:0.01〜4.0質量%、
Cr:0.01〜2.0質量%、
Mo:0.01〜2.0質量%、
Nb:0.003〜0.1質量%、
V :0.003〜0.5質量%、
B :0.0005〜0.004質量%、
Ca:0.0001〜0.006質量%、
Mg:0.0001〜0.006質量%、
REM:0.0001〜0.02質量%
の1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法。 - 請求項2記載の各元素の他、選択元素として、
Cu:0.01〜2.0質量%、
Ni:0.01〜4.0質量%、
Cr:0.01〜2.0質量%、
Mo:0.01〜2.0質量%、
Nb:0.003〜0.1質量%、
V :0.003〜0.5質量%、
B :0.0005〜0.004質量%、
Ca:0.0001〜0.006質量%、
Mg:0.0001〜0.006質量%、
REM:0.0001〜0.02質量%
の1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項2に記載のレーザ切断性に優れた厚鋼板の製造方法。 - 請求項1、2、4のいずれかの成分を有するとともに、鋼板表面に10μm以上のスケール層を有し、さらにスケール界面から地鉄中に1μm以上の選択酸化層を有することを特徴とするレーザ切断性に優れた厚鋼板。
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