(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023128423
(43)【公開日】2023-09-14
(54)【発明の名称】厚鋼板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
B21B 45/00 20060101AFI20230907BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20230907BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20230907BHJP
C21D 9/00 20060101ALI20230907BHJP
C21D 8/02 20060101ALI20230907BHJP
C23C 26/00 20060101ALI20230907BHJP
B21B 1/38 20060101ALI20230907BHJP
B21B 45/08 20060101ALI20230907BHJP
【ＦＩ】
B21B45/00 B
C22C38/00 301A
C22C38/60
C21D9/00 101A
C21D8/02 A
C23C26/00 C
B21B1/38 Z
B21B45/08 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022032761
(22)【出願日】2022-03-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100187702
【弁理士】
【氏名又は名称】福地 律生
(74)【代理人】
【識別番号】100162204
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 学
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(72)【発明者】
【氏名】川田 裕之
(72)【発明者】
【氏名】多根井 寛志
(72)【発明者】
【氏名】原野 貴幸
(72)【発明者】
【氏名】坂井 辰彦
(72)【発明者】
【氏名】本間 竜一
(72)【発明者】
【氏名】白幡 浩幸
【テーマコード（参考）】
4E002
4K032
4K044
【Ｆターム（参考）】
4E002AD01
4E002AD07
4E002BC05
4E002BC07
4E002BD07
4E002BD08
4E002BD10
4E002CA08
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA04
4K032AA05
4K032AA08
4K032AA11
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA17
4K032AA19
4K032AA21
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA24
4K032AA26
4K032AA27
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA34
4K032AA35
4K032AA36
4K032AA37
4K032AA40
4K032BA01
4K032CA02
4K032CA03
4K032CB01
4K032CC04
4K032CD05
4K032CD06
4K032CE01
4K044AA02
4K044AB02
4K044BA12
4K044BB03
4K044CA12
(57)【要約】
【課題】スケールの密着性を高め、レーザー照射時のスケール剥離を抑制または防止し、それゆえレーザー切断を適用するのに有用な厚鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】鋼板と、鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さがスケールの平均厚さの５０％以下であり、スケールがスケールと鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、層状ファイアライトによる当該界面の被覆率が５０％以上であり、スケールが層状マグネタイトをさらに含み、層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、スケールの厚さ偏差が０．２５以下である厚鋼板およびその製造方法が提供される。
【選択図】なし
【解決手段】鋼板と、鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さがスケールの平均厚さの５０％以下であり、スケールがスケールと鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、層状ファイアライトによる当該界面の被覆率が５０％以上であり、スケールが層状マグネタイトをさらに含み、層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、スケールの厚さ偏差が０．２５以下である厚鋼板およびその製造方法が提供される。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼板と、前記鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、前記スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さが前記スケールの平均厚さの５０％以下であり、前記スケールが前記スケールと前記鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、前記層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、前記層状ファイアライトによる前記界面の被覆率が５０％以上であり、前記スケールが層状マグネタイトをさらに含み、前記層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、前記スケールの厚さ偏差が０．２５以下である、厚鋼板。
【請求項2】
前記スケールの平均厚さが６～６０μｍである、請求項１に記載の厚鋼板。
【請求項3】
前記鋼板が、質量％で、
Ｃ：０．００１～０．３００％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．１０～２．５０％、
Ｐ：０．００１～０．０５０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１００％、
Ａｌ：０．００１～０．２００％、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．０００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｓｂ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｈｆ：０～０．０１００％、
Ｔｅ：０～０．０１００％、
Ｓｒ：０～０．０１００％、
ＲＥＭ：０～０．０１００％、ならびに
残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、請求項１または２に記載の厚鋼板。
Ｃ：０．００１～０．３００％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．１０～２．５０％、
Ｐ：０．００１～０．０５０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１００％、
Ａｌ：０．００１～０．２００％、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．０００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｓｂ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｈｆ：０～０．０１００％、
Ｔｅ：０～０．０１００％、
Ｓｒ：０～０．０１００％、
ＲＥＭ：０～０．０１００％、ならびに
残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、請求項１または２に記載の厚鋼板。
【請求項4】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｃｒ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．００３～０．５０％、
Ｎｂ：０．００３～０．５００％、
Ｔｉ：０．００３～０．５００％、
Ｖ：０．００３～１．０００％、
Ｂ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｎ：０．００３～０．５００％、
Ｓｂ：０．００３～０．５００％、
Ｃａ：０．０００３～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００３～０．０１００％、
Ｈｆ：０．０００３～０．０１００％、
Ｔｅ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｒ：０．０００３～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００３～０．０１００％
からなる群から選択される１種または２種以上を含む、請求項３に記載の厚鋼板。
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｃｒ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．００３～０．５０％、
Ｎｂ：０．００３～０．５００％、
Ｔｉ：０．００３～０．５００％、
Ｖ：０．００３～１．０００％、
Ｂ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｎ：０．００３～０．５００％、
Ｓｂ：０．００３～０．５００％、
Ｃａ：０．０００３～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００３～０．０１００％、
Ｈｆ：０．０００３～０．０１００％、
Ｔｅ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｒ：０．０００３～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００３～０．０１００％
からなる群から選択される１種または２種以上を含む、請求項３に記載の厚鋼板。
【請求項5】
前記層状ファイアライトが、前記スケール内の全てのファイアライトの５０％以上を占める、請求項１～４のいずれか１項に記載の厚鋼板。
【請求項6】
スラブを加熱する工程であって、前記スラブの表面温度が（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃となる最高加熱温度まで加熱し、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように制御される加熱工程、
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の厚鋼板の製造方法。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の厚鋼板の製造方法。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
【請求項7】
前記高圧水デスケーリング後の圧延において、熱間圧延工程完了までに更に１回または２回以上の高圧水デスケーリングを施す、請求項６に記載の厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、厚鋼板およびその製造方法に関し、より詳しくは構造体の成形に当たってレーザー切断を施して利用する厚鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
船舶、建築部材、産業機械、橋梁等の大型鋼構造物には多量の厚鋼板が使用されている。これらの鋼構造物の構築では、切断および溶接が施工工数の多くを占める。そのため、切断工数を削減するとともに、溶接工数を削減するために精度の良い切断を行うことが求められる。
【0003】
鋼板の切断方法としては、従来のガス切断に加えて、レーザー切断やプラズマ切断が知られている。レーザー切断は、従来のガス切断と比較して、切断面の精度に優れ、切断による熱影響部が小さく、さらには自動化による工数削減が可能なことから薄手の鋼板の切断を中心に普及してきた。近年では、高出力のレーザー切断機の実用化により、前記大型鋼構造物に用いられる厚手の鋼板の切断においてもレーザー切断が行われることがある。
【0004】
厚鋼板等の鋼板の製造はスラブを熱間圧延する工程を一般に含み、熱間圧延された鋼板には大気中で酸化してその表面にスケール（酸化鉄）が形成することが知られている。鋼板のレーザー切断はレーザーを照射することによって鋼板に熱を与え、鋼板を溶融させて切断することから、レーザーが照射された箇所における吸熱性の変化によって溶融状況が大きく変化する。鋼板の吸熱性は表面のスケール並びにスケールと地鉄の界面の状態によって大きく変動するため、その状態によっては鋼板が安定して切断できなかったり、切断面にえぐれた異常切断部が生じたりし、却って工数の増大や切断精度の劣化が起こる。特に、レーザー照射によって表面のスケールが不規則に剥離する場合、吸熱性も同様に不規則に大きく変動するため、レーザー切断は特に不安定となり、バーニングと呼ばれる切断部からの溶融物の噴出が発生する。
【0005】
レーザー切断性を改善する手法として、例えば、特許文献１では、鋼板の表面にチタニア粉末および亜鉛粉末およびアルミニウム粉末および黒色酸化鉄顔料、黒色焼成顔料の１種または２種以上からなる着色顔料を含有する乾燥塗膜を付与した鋼材が提案されている。特許文献１では、塗装鋼材の塗膜中にレーザー吸収性の高いチタニア粉末を添加してレーザーの吸収率を高めることによりレーザー切断性を向上させることが教示されている。また、特許文献２では、表面に２以上のアルコキシ基を有するアルコキシシランおよび／もしくはその加水分解物もしくは縮合物（例、テトラアルコキシシラン）、亜鉛末、ならびにリン酸アルミニウム（好ましくはトリポリリン酸アルミニウム）の粉末もしくはリン酸アルミニウムとリン酸亜鉛との混合粉末を含有する塗料組成物を塗布した鋼材が提示されている。
【0006】
一方、特許文献３では、レーザー切断性を改善するために、鋼板表面のスケールに占めるマグネタイト相（Ｆｅ3Ｏ4）の割合を８５％以上として密着性を高め、かつ、当該スケールの厚さを６μｍ以下に制限した鋼板が提示されている。
【0007】
また、特許文献４および５では、厚鋼板においてレーザー切断前に存在するスケールと地鉄の界面の剥離を低減し、かつ、スケール中に存在する空孔を低減することで、レーザー切断性を改善することが提案されている。
【0008】
また、特許文献６では、スケール中にＳｉが０．４％以上のＳｉ濃化域が層状に存在し、Ｓｉ濃化域の表層側にＡｌ／Ｓｉ比が０．３以上のＡｌ濃化域が層状に存在することで安定した切断性を確保できると記載されている。特許文献７では、鋼板のスケールと地鉄の界面の地鉄側に合金元素の濃化した内部酸化層を形成し、それによってスケールの耐剥離性を高めることが提案されている。更に、特許文献８では、厚鋼板のスケールと地鉄の界面に合金元素の濃化域を形成し、加えて、スケール中に存在する空孔を低減することで、レーザー切断性を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】国際公開第２０１３／０６５３４９号
【特許文献2】特開２００８－１５６３７７号公報
【特許文献3】特開２００３－２２１６４０号公報
【特許文献4】特開２００２－３３２５４０号公報
【特許文献5】特開２００５－２７１０７４号公報
【特許文献6】国際公開第２０１２／０１４８５１号
【特許文献7】特開平０９－０７８１８０号公報
【特許文献8】特開２００２－３３２５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
人口減社会における省コスト化のため、鋼板をレーザーによって切断するに当たって、その自動化の要求は一層高まっている。一方、構造体の大型化による切断対象の厚肉化と、高出力のファイバーレーザーによる切断の高速化に対応するため、従来よりも更にレーザー切断性に優れた鋼板が必要とされている。具体的には、レーザー切断性を改善するために、従来よりも高出力のレーザー照射に対して不規則に剥離しない、密着性に非常に優れたスケールを有する鋼板が求められている。
【0011】
特許文献３に記載の鋼板では、スケールの不規則な剥離に対する対策が為されているが、圧延の全パスにおいて高圧水によるデスケーリングを施す必要があり、根本の課題である省コスト化に対する対応としては依然として改善の余地がある。また、特許文献７では、スケールの耐剥離性の改善について検討されているが、レーザー出力の上昇に対して依然として改善の余地がある。
【0012】
そこで、本発明は、スケールの密着性を高め、レーザー照射時のスケール剥離を抑制または防止し、それゆえレーザー切断を適用するのに有用な厚鋼板およびその製造方法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】
本発明者らは、上記目的を達成するため、レーザー切断において安定して切断を行うために必要な鋼板表層について検討を行った。その結果、スケール内に板厚方向に伸長したき裂が存在すると、高出力のレーザーを照射することで容易にスケールが割れ、不規則に剥離する早期剥離現象が起こることを見出した。これは、レーザーの照射によって生じた熱応力によると推定されるが、このような現象は、スケール内のボイド（空隙）量を低減しても、粗大なき裂が発生する場合には発現する。
【0014】
本発明者らは、このき裂の粗大化を抑制し、レーザー切断性を高めた鋼板を得るべく検討を行い、熱間圧延工程を通じて、スケール／鋼板（地鉄）界面をファイアライト（Ｆｅ2ＳｉＯ4）で覆い、圧延条件を精緻に制御することによりき裂の少ない均質なスケールの形成を促してスケールの密着性を高め、かつ、レーザーによる入熱の吸熱性に優れ、また、密着性にも優れるマグネタイトを層状マグネタイトとしてスケール内に均質に存在させることで、レーザー切断性をさらに高めることができることを見出した。
【0015】
上記目的を達成し得た本発明は下記の通りである。
（１）鋼板と、前記鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、前記スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さが前記スケールの平均厚さの５０％以下であり、前記スケールが前記スケールと前記鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、前記層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、前記層状ファイアライトによる前記界面の被覆率が５０％以上であり、前記スケールが層状マグネタイトをさらに含み、前記層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、前記スケールの厚さ偏差が０．２５以下である、厚鋼板。
（２）前記スケールの平均厚さが６～６０μｍである、上記（１）に記載の厚鋼板。
（３）前記鋼板が、質量％で、
Ｃ：０．００１～０．３００％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．１０～２．５０％、
Ｐ：０．００１～０．０５０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１００％、
Ａｌ：０．００１～０．２００％、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．０００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｓｂ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｈｆ：０～０．０１００％、
Ｔｅ：０～０．０１００％、
Ｓｒ：０～０．０１００％、
ＲＥＭ：０～０．０１００％、ならびに
残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、上記（１）または（２）に記載の厚鋼板。
（４）前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｃｒ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．００３～０．５０％、
Ｎｂ：０．００３～０．５００％、
Ｔｉ：０．００３～０．５００％、
Ｖ：０．００３～１．０００％、
Ｂ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｎ：０．００３～０．５００％、
Ｓｂ：０．００３～０．５００％、
Ｃａ：０．０００３～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００３～０．０１００％、
Ｈｆ：０．０００３～０．０１００％、
Ｔｅ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｒ：０．０００３～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００３～０．０１００％
からなる群から選択される１種または２種以上を含む、上記（３）に記載の厚鋼板。
（５）前記層状ファイアライトが、前記スケール内の全てのファイアライトの５０％以上を占める、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の厚鋼板。
（６）スラブを加熱する工程であって、前記スラブの表面温度が（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃となる最高加熱温度まで加熱し、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように制御される加熱工程、
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含む、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の厚鋼板の製造方法。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
（７）前記高圧水デスケーリング後の圧延において、熱間圧延工程完了までに更に１回または２回以上の高圧水デスケーリングを施す、上記（６）に記載の厚鋼板の製造方法。
（１）鋼板と、前記鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、前記スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さが前記スケールの平均厚さの５０％以下であり、前記スケールが前記スケールと前記鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、前記層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、前記層状ファイアライトによる前記界面の被覆率が５０％以上であり、前記スケールが層状マグネタイトをさらに含み、前記層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、前記スケールの厚さ偏差が０．２５以下である、厚鋼板。
（２）前記スケールの平均厚さが６～６０μｍである、上記（１）に記載の厚鋼板。
（３）前記鋼板が、質量％で、
Ｃ：０．００１～０．３００％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．１０～２．５０％、
Ｐ：０．００１～０．０５０％、
Ｓ：０．０００１～０．０１００％、
Ａｌ：０．００１～０．２００％、
Ｎ：０．０１５０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｃｕ：０～１．００％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．０００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．５００％、
Ｓｂ：０～０．５００％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｈｆ：０～０．０１００％、
Ｔｅ：０～０．０１００％、
Ｓｒ：０～０．０１００％、
ＲＥＭ：０～０．０１００％、ならびに
残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、上記（１）または（２）に記載の厚鋼板。
（４）前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～１．００％、
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
Ｃｒ：０．０１～１．００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｗ：０．００３～０．５０％、
Ｎｂ：０．００３～０．５００％、
Ｔｉ：０．００３～０．５００％、
Ｖ：０．００３～１．０００％、
Ｂ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｎ：０．００３～０．５００％、
Ｓｂ：０．００３～０．５００％、
Ｃａ：０．０００３～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００３～０．０１００％、
Ｈｆ：０．０００３～０．０１００％、
Ｔｅ：０．０００３～０．０１００％、
Ｓｒ：０．０００３～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００３～０．０１００％
からなる群から選択される１種または２種以上を含む、上記（３）に記載の厚鋼板。
（５）前記層状ファイアライトが、前記スケール内の全てのファイアライトの５０％以上を占める、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の厚鋼板。
（６）スラブを加熱する工程であって、前記スラブの表面温度が（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃となる最高加熱温度まで加熱し、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように制御される加熱工程、
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含む、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の厚鋼板の製造方法。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
（７）前記高圧水デスケーリング後の圧延において、熱間圧延工程完了までに更に１回または２回以上の高圧水デスケーリングを施す、上記（６）に記載の厚鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、スケールの密着性を高めることで、レーザー照射時のスケールの剥離が抑制または防止され、それゆえレーザー切断を適用するのに有用な厚鋼板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールの模式図である。
【図2】ＥＢＳＤ法を用いた結晶方位解析によるスケール内部でのヘマタイト、マグネタイトおよびウスタイトの分布を示す。
【図3】ＥＰＭＡによるＳｉ濃度マップを示す。
【図4】ＥＰＭＡによる酸素濃度マップを示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態に係る厚鋼板およびその製造方法についてより詳しく説明するが、これらの説明は本発明の好ましい形態の例示を意図するものであって、本発明を特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
【0019】
［好ましい化学組成］
本発明の実施形態においては、鋼板の化学組成は、特に限定されず、レーザー切断において適用するのに有用な範囲内で適切に決定すればよい。本発明は、上記のとおり、スケールの密着性を高め、レーザー照射時のスケール剥離を抑制または防止し、それゆえレーザー切断を適用するのに有用な厚鋼板を提供することを目的とするものであって、スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さをスケールの平均厚さの５０％以下とし、スケールと鋼板の界面に平均厚さが０．３～２．０μｍの層状ファイアライトを形成してその界面被覆率を５０％以上とするとともに、平均厚さが２．０μｍ以上の層状マグネタイトをさらに含め、加えてスケールの厚さ偏差を０．２５以下とすることによって上記の目的を達成するものである。したがって、鋼板の化学組成自体は、本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。以下、本発明の実施形態に係る鋼板の好ましい化学組成について説明するが、これらの説明は、単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の化学組成を有する鋼板に限定することを意図するものではない。また、以下の説明において、各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りが無い限り、「質量％」を意味するものである。
本発明の実施形態においては、鋼板の化学組成は、特に限定されず、レーザー切断において適用するのに有用な範囲内で適切に決定すればよい。本発明は、上記のとおり、スケールの密着性を高め、レーザー照射時のスケール剥離を抑制または防止し、それゆえレーザー切断を適用するのに有用な厚鋼板を提供することを目的とするものであって、スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さをスケールの平均厚さの５０％以下とし、スケールと鋼板の界面に平均厚さが０．３～２．０μｍの層状ファイアライトを形成してその界面被覆率を５０％以上とするとともに、平均厚さが２．０μｍ以上の層状マグネタイトをさらに含め、加えてスケールの厚さ偏差を０．２５以下とすることによって上記の目的を達成するものである。したがって、鋼板の化学組成自体は、本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。以下、本発明の実施形態に係る鋼板の好ましい化学組成について説明するが、これらの説明は、単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の化学組成を有する鋼板に限定することを意図するものではない。また、以下の説明において、各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りが無い限り、「質量％」を意味するものである。
【0020】
［Ｃ：０．００１～０．３００％］
Ｃは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｃの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｃは強度を大きく高める元素であり、強度を高めるため、０．０３０％以上含有することが好ましく、０．０５０％以上含有することが更に好ましい。一方、Ｃが０．３００％を超えると、鋼板の靭性が大きく劣化するため、Ｃの含有量は０．３００％以下とすることが好ましい。また、Ｃは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｃの含有量は０．２３０％以下であることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
Ｃは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｃの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。Ｃは強度を大きく高める元素であり、強度を高めるため、０．０３０％以上含有することが好ましく、０．０５０％以上含有することが更に好ましい。一方、Ｃが０．３００％を超えると、鋼板の靭性が大きく劣化するため、Ｃの含有量は０．３００％以下とすることが好ましい。また、Ｃは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｃの含有量は０．２３０％以下であることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
【0021】
［Ｓｉ：０．１０～１．００％］
Ｓｉはスケール中にファイアライト（Ｆｅ2ＳｉＯ4）を形成する元素であり、鋼板が適量のＳｉを含むことにより、本発明の実施形態に係る厚鋼板における特徴を有するスケールを形成することができる。ファイアライトをスケール／鋼板界面に十分に形成するため、Ｓｉ含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。スケール密着性を高めるには、Ｓｉ含有量は０．１２％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｓｉの含有量が多いと、ファイアライトがスケール／鋼板界面に過剰に形成し、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化するため、Ｓｉの含有量は１．００％以下とすることが好ましい。また、Ｓｉは鋼板の靭性を損なう元素であり、この観点からＳｉの含有量は０．７０％以下であることが好ましく、０．５０％以下であることが更に好ましい。
Ｓｉはスケール中にファイアライト（Ｆｅ2ＳｉＯ4）を形成する元素であり、鋼板が適量のＳｉを含むことにより、本発明の実施形態に係る厚鋼板における特徴を有するスケールを形成することができる。ファイアライトをスケール／鋼板界面に十分に形成するため、Ｓｉ含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。スケール密着性を高めるには、Ｓｉ含有量は０．１２％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｓｉの含有量が多いと、ファイアライトがスケール／鋼板界面に過剰に形成し、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化するため、Ｓｉの含有量は１．００％以下とすることが好ましい。また、Ｓｉは鋼板の靭性を損なう元素であり、この観点からＳｉの含有量は０．７０％以下であることが好ましく、０．５０％以下であることが更に好ましい。
【0022】
［Ｍｎ：０．１０～２．５０％］
Ｍｎは強度の向上に寄与する元素であり、この効果を十分に得るため、Ｍｎの含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。強度を高める観点から、Ｍｎの含有量は０．３０％以上とすることが好ましく、０．５０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｍｎを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化するため、Ｍｎの含有量は２．５０％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｍｎの含有量は２．００％以下であることが好ましく、１．８０％以下であることが更に好ましい。
Ｍｎは強度の向上に寄与する元素であり、この効果を十分に得るため、Ｍｎの含有量は０．１０％以上とすることが好ましい。強度を高める観点から、Ｍｎの含有量は０．３０％以上とすることが好ましく、０．５０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｍｎを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化するため、Ｍｎの含有量は２．５０％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｍｎの含有量は２．００％以下であることが好ましく、１．８０％以下であることが更に好ましい。
【0023】
［Ｐ：０．００１～０．０５０％］
Ｐは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｐの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｐはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点からＰの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．００８％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｐを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となり、レーザー切断性が劣化する。この観点から、Ｐの含有量は０．０５０％以下に制限することが好ましく、０．０３５％以下であることがより好ましく、０．０２５％以下であることが更に好ましい。
Ｐは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｐの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。また、Ｐはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点からＰの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．００８％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｐを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、鋼板の表面におけるスケールの形成挙動が不均質となり、レーザー切断性が劣化する。この観点から、Ｐの含有量は０．０５０％以下に制限することが好ましく、０．０３５％以下であることがより好ましく、０．０２５％以下であることが更に好ましい。
【0024】
［Ｓ：０．０００１～０．０１００％］
Ｓは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．０００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｓの含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。一方、Ｓは粗大な硫化物を形成して靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｓの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましい。また、Ｓは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点からＳの含有量は０．００６０％以下であることが好ましく、０．００４０％以下であることが更に好ましい。
Ｓは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素であり、０．０００１％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくない。この観点から、Ｓの含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。一方、Ｓは粗大な硫化物を形成して靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｓの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましい。また、Ｓは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点からＳの含有量は０．００６０％以下であることが好ましく、０．００４０％以下であることが更に好ましい。
【0025】
［Ａｌ：０．００１～０．２００％］
Ａｌは脱酸元素であり、その効果を得るため、Ａｌの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。脱酸効果を十分に発揮するためには、Ａｌの含有量は０．００５％以上であることが好ましい。更に、Ａｌはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点から、Ａｌの含有量は０．０１２％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、レーザー切断性が損なわれるため、Ａｌの含有量は０．２００％以下に制限することが好ましく、Ａｌの含有量は０．１２０％以下であることがより好ましく、０．０８０％以下であることが更に好ましい。
Ａｌは脱酸元素であり、その効果を得るため、Ａｌの含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。脱酸効果を十分に発揮するためには、Ａｌの含有量は０．００５％以上であることが好ましい。更に、Ａｌはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点から、Ａｌの含有量は０．０１２％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌを過度に含有すると、ファイアライトの形成が過剰に促進され、レーザー切断性が損なわれるため、Ａｌの含有量は０．２００％以下に制限することが好ましく、Ａｌの含有量は０．１２０％以下であることがより好ましく、０．０８０％以下であることが更に好ましい。
【0026】
［Ｎ：０．０１５０％以下］
Ｎは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素である。多量のＮが含まれると粗大な窒化物が形成され、鋼板の靭性が損なわれるため、Ｎの含有量は０．０１５０％以下に制限することが好ましい。また、Ｎは溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｎの含有量は０．０１００％以下にすることが好ましく、０．００６０％以下とすることが更に好ましい。Ｎの含有量の下限は特に設けないが、０．０００３％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくないため、０．０００３％以上とすることが好ましい。
Ｎは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素である。多量のＮが含まれると粗大な窒化物が形成され、鋼板の靭性が損なわれるため、Ｎの含有量は０．０１５０％以下に制限することが好ましい。また、Ｎは溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｎの含有量は０．０１００％以下にすることが好ましく、０．００６０％以下とすることが更に好ましい。Ｎの含有量の下限は特に設けないが、０．０００３％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくないため、０．０００３％以上とすることが好ましい。
【0027】
［Ｏ：０．００５０％以下］
Ｏは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素である。多量のＯが含まれると粗大な酸化物が形成され、鋼板の靭性が損なわれるため、Ｏの含有量は０．００５０％以下に制限することが好ましい。また、Ｏは溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｏの含有量は０．００３５％以下にすることが好ましく、０．００２５％以下とすることが更に好ましい。Ｏの含有量の下限は特に設けないが、０．０００２％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくないため、０．０００２％以上とすることが好ましい。
Ｏは一般的な製鉄法において不可避的に含まれる元素である。多量のＯが含まれると粗大な酸化物が形成され、鋼板の靭性が損なわれるため、Ｏの含有量は０．００５０％以下に制限することが好ましい。また、Ｏは溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点から、Ｏの含有量は０．００３５％以下にすることが好ましく、０．００２５％以下とすることが更に好ましい。Ｏの含有量の下限は特に設けないが、０．０００２％未満に制限することは製錬工程における負荷が大きく、経済的に好ましくないため、０．０００２％以上とすることが好ましい。
【0028】
本発明の実施形態に係る鋼板の基本化学組成は上記のとおりである。さらに、当該鋼板は、必要に応じて以下の任意選択元素のうち１種または２種以上を含有してもよい。鋼板は、Ｃｕ：０～１．００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｃｒ：０～１．００％、Ｍｏ：０～１．００％およびＷ：０～０．５０％からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。また、鋼板は、Ｎｂ：０～０．５００％、Ｔｉ：０～０．５００％およびＶ：０～１．０００％からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。また、鋼板は、Ｂ：０～０．０１００％を含有してもよい。また、鋼板は、Ｓｎ：０～０．５００％およびＳｂ：０～０．５００％からなる群から選択される１種または２種を含有してもよい。また、鋼板は、Ｃａ：０～０．０１００％、Ｍｇ：０～０．０１００％、Ｈｆ：０～０．０１００％、Ｔｅ：０～０．０１００％、Ｓｒ：０～０．０１００％およびＲＥＭ：０～０．０１００％からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。以下、これらの任意選択元素について詳しく説明する。
【0029】
［Ｃｕ：０～１．００％］
Ｃｕは、Ｎｉと共に鋼板とスケールの密着性を高め、鋼板のレーザー切断性を高める元素である。Ｃｕの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上であってもよい。この効果を得るには、Ｃｕの含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｃｕの含有量が過剰であると、鋳片の表面に疵が発生し、圧延に支障が生じる懸念があるため、Ｃｕの含有量は１．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｃｕは溶接性を劣化させるため、Ｃｕの含有量は０．５０％以下とすることが更に好ましい。
Ｃｕは、Ｎｉと共に鋼板とスケールの密着性を高め、鋼板のレーザー切断性を高める元素である。Ｃｕの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上であってもよい。この効果を得るには、Ｃｕの含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｃｕの含有量が過剰であると、鋳片の表面に疵が発生し、圧延に支障が生じる懸念があるため、Ｃｕの含有量は１．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｃｕは溶接性を劣化させるため、Ｃｕの含有量は０．５０％以下とすることが更に好ましい。
【0030】
［Ｎｉ：０～２．００％］
Ｎｉは、Ｃｕと共に鋼板とスケールの密着性を高め、鋼板のレーザー切断性を高める元素である。Ｎｉの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上であってもよい。この効果を得るには、Ｎｉの含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｎｉの含有量が過剰であると、鋳片の表面に疵が発生し、圧延に支障が生じる懸念があるため、Ｎｉの含有量は２．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｎｉは溶接性を劣化させるため、Ｎｉの含有量は１．００％以下とすることが更に好ましい。
Ｎｉは、Ｃｕと共に鋼板とスケールの密着性を高め、鋼板のレーザー切断性を高める元素である。Ｎｉの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上であってもよい。この効果を得るには、Ｎｉの含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｎｉの含有量が過剰であると、鋳片の表面に疵が発生し、圧延に支障が生じる懸念があるため、Ｎｉの含有量は２．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｎｉは溶接性を劣化させるため、Ｎｉの含有量は１．００％以下とすることが更に好ましい。
【0031】
［Ｃｒ：０～１．００％］
Ｃｒは強度の向上に寄与する元素である。Ｃｒの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．０１％以上であってもよい。また、Ｃｒはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点から、Ｃｒの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｃｒを過度に含有すると、粗大なＣｒ炭窒化物が生成し、鋼板の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｃｒの含有量は１．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｃｒは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点からＣｒの含有量は０．６０％以下であることが好ましい。
Ｃｒは強度の向上に寄与する元素である。Ｃｒの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．０１％以上であってもよい。また、Ｃｒはファイアライトの形成を促進する元素であり、この観点から、Ｃｒの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｃｒを過度に含有すると、粗大なＣｒ炭窒化物が生成し、鋼板の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｃｒの含有量は１．００％以下に制限することが好ましい。また、Ｃｒは溶接性および溶接部の靭性を損なう元素であり、この観点からＣｒの含有量は０．６０％以下であることが好ましい。
【0032】
［Ｍｏ：０～１．００％］
Ｍｏは強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．０１％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｍｏの含有量は０．０２％以上とすることが好ましく、０．０５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｍｏを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｍｏの含有量は１．００％以下に制限することが好ましく、０．３０％以下であることが更に好ましい。
Ｍｏは強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．０１％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｍｏの含有量は０．０２％以上とすることが好ましく、０．０５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｍｏを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｍｏの含有量は１．００％以下に制限することが好ましく、０．３０％以下であることが更に好ましい。
【0033】
［Ｗ：０～０．５０％］
Ｗは強度の向上に寄与する元素である。Ｗの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｗの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｗを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｗの含有量は０．５０％以下に制限することが好ましく、０．３０％以下であることが更に好ましい。
Ｗは強度の向上に寄与する元素である。Ｗの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｗの含有量は０．０５％以上とすることが好ましく、０．１５％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｗを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｗの含有量は０．５０％以下に制限することが好ましく、０．３０％以下であることが更に好ましい。
【0034】
［Ｎｂ：０～０．５００％］
Ｎｂは強度の向上に寄与する元素である。Ｎｂの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｎｂの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｎｂを過度に含有すると、粗大なＮｂ炭窒化物が生成し、鋼板および溶接部の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｎｂの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましく、０．１００％以下であることが更に好ましい。
Ｎｂは強度の向上に寄与する元素である。Ｎｂの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｎｂの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｎｂを過度に含有すると、粗大なＮｂ炭窒化物が生成し、鋼板および溶接部の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｎｂの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましく、０．１００％以下であることが更に好ましい。
【0035】
［Ｔｉ：０～０．５００％］
Ｔｉは強度の向上に寄与する元素である。Ｔｉの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｔｉの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｔｉを過度に含有すると、粗大なＴｉ炭窒化物が生成し、鋼板および溶接部の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｔｉの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
Ｔｉは強度の向上に寄与する元素である。Ｔｉの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｔｉの含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｔｉを過度に含有すると、粗大なＴｉ炭窒化物が生成し、鋼板および溶接部の靭性が大きく劣化する懸念がある。この観点から、Ｔｉの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
【0036】
［Ｖ：０～１．０００％］
Ｖは強度の向上に寄与する元素である。Ｖの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｖの含有量は０．０３０％以上とすることが好ましく、０．０８０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｖを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｖの含有量は１．０００％以下に制限することが好ましく、０．６００％以下であることが更に好ましい。
Ｖは強度の向上に寄与する元素である。Ｖの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．００１％以上または０．００３％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｖの含有量は０．０３０％以上とすることが好ましく、０．０８０％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｖを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｖの含有量は１．０００％以下に制限することが好ましく、０．６００％以下であることが更に好ましい。
【0037】
［Ｂ：０～０．０１００％］
Ｂは強度の向上に寄与する元素である。Ｂの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．０００１％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｂの含有量は０．０００３％以上とすることが好ましく、０．０００８％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｂを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｂの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましく、０．００３５％以下であることが更に好ましい。
Ｂは強度の向上に寄与する元素である。Ｂの含有量は０％であってもよいが、含有させる場合には０．０００１％以上であってもよい。強度を高める観点から、Ｂの含有量は０．０００３％以上とすることが好ましく、０．０００８％以上とすることが更に好ましい。一方、Ｂを過度に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれる懸念がある。この観点から、Ｂの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましく、０．００３５％以下であることが更に好ましい。
【0038】
［Ｓｎ：０～０．５００％］
Ｓｎは、鋼板とスケールの界面に濃化し、ファイアライトの形成を促進する効果がある。Ｓｎの含有量は０％であってもよいが、スケールの密着性を高め、レーザー切断性を向上させるため、Ｓｎを０．５００％以下含有しても構わない。この効果を十分に得るには、Ｓｎの含有量は０．００１％以上または０．００５％以上であることが好ましく、０．０２５％以上であることが更に好ましい。一方、Ｓｎを多量に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれるため、Ｓｎの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｓｎの含有量は０．３００％以下とすることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
Ｓｎは、鋼板とスケールの界面に濃化し、ファイアライトの形成を促進する効果がある。Ｓｎの含有量は０％であってもよいが、スケールの密着性を高め、レーザー切断性を向上させるため、Ｓｎを０．５００％以下含有しても構わない。この効果を十分に得るには、Ｓｎの含有量は０．００１％以上または０．００５％以上であることが好ましく、０．０２５％以上であることが更に好ましい。一方、Ｓｎを多量に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれるため、Ｓｎの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｓｎの含有量は０．３００％以下とすることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
【0039】
［Ｓｂ：０～０．５００％］
Ｓｂは、鋼板とスケールの界面に濃化し、ファイアライトの形成を促進する効果がある。Ｓｂの含有量は０％であってもよいが、スケールの密着性を高め、レーザー切断性を向上させるため、Ｓｂの含有量は０．００１％以上または０．００３％以上であることが好ましい。この効果を十分に得るには、Ｓｂの含有量は０．００５％以上であることが好ましく、０．０２５％以上であることが更に好ましい。一方、Ｓｂを多量に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれるため、Ｓｂの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｓｂの含有量は０．３００％以下とすることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
Ｓｂは、鋼板とスケールの界面に濃化し、ファイアライトの形成を促進する効果がある。Ｓｂの含有量は０％であってもよいが、スケールの密着性を高め、レーザー切断性を向上させるため、Ｓｂの含有量は０．００１％以上または０．００３％以上であることが好ましい。この効果を十分に得るには、Ｓｂの含有量は０．００５％以上であることが好ましく、０．０２５％以上であることが更に好ましい。一方、Ｓｂを多量に含有すると、溶接性および溶接部の靭性が損なわれるため、Ｓｂの含有量は０．５００％以下に制限することが好ましい。この観点から、Ｓｂの含有量は０．３００％以下とすることが好ましく、０．２００％以下であることが更に好ましい。
【0040】
［Ｃａ：０～０．０１００％］
［Ｍｇ：０～０．０１００％］
［Ｈｆ：０～０．０１００％］
［Ｔｅ：０～０．０１００％］
［Ｓｒ：０～０．０１００％］
［ＲＥＭ：０～０．０１００％］
Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭは、硫化物を微細化し、鋼板の靭性を向上させる元素である。Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は０％であってもよいが、この効果を得るには、Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は、それぞれ０．０００１％以上または０．０００３％以上であることが好ましい。一方、これらの元素を過度に含有すると、効果が飽和し、それゆえＣａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭを必要以上に鋼板に含有させることは製造コストの上昇を招く。従って、Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましく、０．００４０％以下であることが更に好ましい。ここで、ＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイド（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）の総称であり、これら１７元素の含有量の総計をＲＥＭの含有量とする。
［Ｍｇ：０～０．０１００％］
［Ｈｆ：０～０．０１００％］
［Ｔｅ：０～０．０１００％］
［Ｓｒ：０～０．０１００％］
［ＲＥＭ：０～０．０１００％］
Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭは、硫化物を微細化し、鋼板の靭性を向上させる元素である。Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は０％であってもよいが、この効果を得るには、Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は、それぞれ０．０００１％以上または０．０００３％以上であることが好ましい。一方、これらの元素を過度に含有すると、効果が飽和し、それゆえＣａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭを必要以上に鋼板に含有させることは製造コストの上昇を招く。従って、Ｃａ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔｅ、ＳｒおよびＲＥＭの含有量は０．０１００％以下に制限することが好ましく、０．００４０％以下であることが更に好ましい。ここで、ＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイド（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）の総称であり、これら１７元素の含有量の総計をＲＥＭの含有量とする。
【0041】
本発明の実施形態に係る鋼板において、上記の元素以外の残部はＦｅおよび不純物からなる。不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料をはじめとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。
【0042】
鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼板の化学組成は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。ＣおよびＳは燃焼―赤外線吸収法を用いる。
【0043】
続いて、本発明の実施形態に係る厚鋼板について、そのスケールにおける特徴を述べる。
【0044】
本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールの模式図を図１に示す。図１を参照すると、本発明の実施形態に係る厚鋼板１０は、鋼板（地鉄）１１と、当該鋼板の表面に形成されたスケール１２とを含み、スケール１２は、スケール１２と鋼板１１の界面１３に形成された層状ファイアライト１４を有し、さらに層状マグネタイト１５を有し、かつ、その内部にき裂１６を有する。
【0045】
［き裂の板厚方向最大長さ：スケールの平均厚さの５０％以下］
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、表層にあるスケール内部に存在するき裂の板厚方向に対する大きさを一定の範囲に制限し、スケールの剥離を抑制し、レーザー切断性を改善する。ここで、き裂とはボイド（空隙）を含む、スケールおよび金属部の存在しない空間を指し、その形態は問わない。スケールに複数存在するき裂のうち、板厚方向に対する長さが最大であるき裂における板厚方向に対する長さを、スケールの平均厚さに比してその５０％以下に制限する。き裂の板厚方向に対する最大長さは小さいほどレーザー切断性が改善するため、その長さをスケールの平均厚さに比して４３％以下とすることが好ましく、３５％以下とすることが更に好ましい。き裂の板厚方向に対する最大長さの下限は特に設定しないが、スケールの平均厚さの１５％未満に管理することは実際の生産工程では困難であり、特殊な装置によって表層の酸化挙動を制御する必要が生じるため、経済的に好ましくない。したがって、き裂の板厚方向最大長さはスケールの平均厚さの１５％以上であってもよい。
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、表層にあるスケール内部に存在するき裂の板厚方向に対する大きさを一定の範囲に制限し、スケールの剥離を抑制し、レーザー切断性を改善する。ここで、き裂とはボイド（空隙）を含む、スケールおよび金属部の存在しない空間を指し、その形態は問わない。スケールに複数存在するき裂のうち、板厚方向に対する長さが最大であるき裂における板厚方向に対する長さを、スケールの平均厚さに比してその５０％以下に制限する。き裂の板厚方向に対する最大長さは小さいほどレーザー切断性が改善するため、その長さをスケールの平均厚さに比して４３％以下とすることが好ましく、３５％以下とすることが更に好ましい。き裂の板厚方向に対する最大長さの下限は特に設定しないが、スケールの平均厚さの１５％未満に管理することは実際の生産工程では困難であり、特殊な装置によって表層の酸化挙動を制御する必要が生じるため、経済的に好ましくない。したがって、き裂の板厚方向最大長さはスケールの平均厚さの１５％以上であってもよい。
【0046】
［層状ファイアライトの平均厚さ：０．３～２．０μｍ］
［層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率：５０％以上］
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、層状ファイアライトを有し、かつ、その層状ファイアライトをスケール／鋼板界面に配することにより、そこから成長するスケールを均質にし、更に、スケールの密着性を高めることによって、レーザー切断性が改善している。この層状ファイアライトの平均厚さが過剰に薄いと、スケールの密着性を高める効果が不足し、レーザー切断性が十分に改善しない。一方、この層状ファイアライトの平均厚さが過剰に厚いと、レーザー照射による熱応力によってファイアライトおよびその近傍において割れが発生しやすくなり、却ってスケールの密着性が劣化し、レーザー切断性が劣化する。以上の観点から、層状ファイアライトの平均厚さは０．３～２．０μｍ以下とし、０．５～１．７μｍ以下とすることが好ましい。
［層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率：５０％以上］
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、層状ファイアライトを有し、かつ、その層状ファイアライトをスケール／鋼板界面に配することにより、そこから成長するスケールを均質にし、更に、スケールの密着性を高めることによって、レーザー切断性が改善している。この層状ファイアライトの平均厚さが過剰に薄いと、スケールの密着性を高める効果が不足し、レーザー切断性が十分に改善しない。一方、この層状ファイアライトの平均厚さが過剰に厚いと、レーザー照射による熱応力によってファイアライトおよびその近傍において割れが発生しやすくなり、却ってスケールの密着性が劣化し、レーザー切断性が劣化する。以上の観点から、層状ファイアライトの平均厚さは０．３～２．０μｍ以下とし、０．５～１．７μｍ以下とすることが好ましい。
【0047】
層状ファイアライトが前記効果を発揮するには、その層状ファイアライトがスケール／鋼板界面に配置され、同界面が層状ファイアライトによって十分に覆われている必要がある。同界面の層状ファイアライトによる被覆が不十分であると、同界面に層状ファイアライトが存在しない箇所におけるスケールの剥離が抑制できず、スケールの密着性が低下し、更に、同界面に層状ファイアライトが存在する箇所としない箇所とでスケールの成長挙動が異なり、スケール厚の偏差が生じることにより、レーザー切断性が劣化する。上記の観点から、本発明の実施形態に係る厚鋼板において、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率は５０％以上とする。層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率は高いほど好ましく、６５％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることが更に好ましく、１００％とすることが最も好ましい。
【0048】
［全ファイアライトに占める層状ファイアライトの割合：５０％以上］
スケール内のファイアライトには、前記層状に存在するファイアライトの他、スケール内の他の相（ウスタイト、マグネタイト、ヘマタイト）の内部に断片的に存在するものも存在する。このような断片的なファイアライトは、スケール／鋼板界面に存在しないため、スケールの密着性およびスケール成長の均質性を高める効果が発揮されず、一方でスケール内部の異物として働くため、却ってスケールの密着性を劣化させ、レーザー切断性を損なう。そのため、このような断片的なファイアライトの割合は低減することが好ましい。具体的には、スケール内の全てのファイアライトのうち、前記層状に存在するファイアライトの割合を５０％以上とすることが好ましく、６５％以上とすることがより好ましく、８０％以上とすることが更に好ましい。全ファイアライトに占める層状ファイアライトの割合は、１００％でも問題無いが、８０％以上としても前記効果は飽和するため、１００％に到達せずとも本発明の実施形態に係る厚鋼板の特性は損なわれない。
スケール内のファイアライトには、前記層状に存在するファイアライトの他、スケール内の他の相（ウスタイト、マグネタイト、ヘマタイト）の内部に断片的に存在するものも存在する。このような断片的なファイアライトは、スケール／鋼板界面に存在しないため、スケールの密着性およびスケール成長の均質性を高める効果が発揮されず、一方でスケール内部の異物として働くため、却ってスケールの密着性を劣化させ、レーザー切断性を損なう。そのため、このような断片的なファイアライトの割合は低減することが好ましい。具体的には、スケール内の全てのファイアライトのうち、前記層状に存在するファイアライトの割合を５０％以上とすることが好ましく、６５％以上とすることがより好ましく、８０％以上とすることが更に好ましい。全ファイアライトに占める層状ファイアライトの割合は、１００％でも問題無いが、８０％以上としても前記効果は飽和するため、１００％に到達せずとも本発明の実施形態に係る厚鋼板の特性は損なわれない。
【0049】
［層状マグネタイトの平均厚さ：２．０μｍ以上］
本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールは、層状のマグネタイトをさらに有する。マグネタイトはレーザーによる入熱の吸熱性に優れ、また、密着性にも優れることから、層状マグネタイトとしてスケール内に均質に存在することで、レーザー切断性を高めることができる。この効果を十分に得るには、層状マグネタイトの平均厚さは２．０μｍ以上とする必要があり、３．５μｍ以上とすることが好ましい。層状マグネタイトの平均厚さの上限は特に設定しないが、３０．０μｍ以上とするには多量の酸素を供給する必要があり、スケール内のき裂が粗大化する場合があるため、３０．０μｍ以下とすることが好ましく、２０．０μｍ以下とすることが更に好ましい。
本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールは、層状のマグネタイトをさらに有する。マグネタイトはレーザーによる入熱の吸熱性に優れ、また、密着性にも優れることから、層状マグネタイトとしてスケール内に均質に存在することで、レーザー切断性を高めることができる。この効果を十分に得るには、層状マグネタイトの平均厚さは２．０μｍ以上とする必要があり、３．５μｍ以上とすることが好ましい。層状マグネタイトの平均厚さの上限は特に設定しないが、３０．０μｍ以上とするには多量の酸素を供給する必要があり、スケール内のき裂が粗大化する場合があるため、３０．０μｍ以下とすることが好ましく、２０．０μｍ以下とすることが更に好ましい。
【0050】
本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールは、上記特徴を満たす範囲において、ヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）、ウスタイト（ＦｅＯ）、合金酸化物、フェライト、金属粒をさらに含んでいても構わない。
【0051】
［スケール厚さ偏差：０．２５以下］
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、スケール厚さが均質であることにより、熱応力の発生が抑制され、スケール密着性が高まり、優れたレーザー切断性を有する。スケールの厚さが大きく変動すると、レーザーの照射に伴うスケールの溶融によって消費される熱量が不規則に変化し、熱応力が不規則に発生して、スケール密着性が劣化する。この観点から、本発明の実施形態に係る厚鋼板では、測定されるスケールの最大厚さと最小厚さの差を平均厚さで除したスケール厚さ偏差を０．２５以下に制限する。スケール厚さ偏差が小さいほどスケール密着性は高まり、スケール厚さ偏差を０．２０以下とすることが好ましく、０．１５以下とすることがより好ましく、０．１０以下とすることが更に好ましい。スケール厚さ偏差の下限は特に設定しないが、０．０３未満となると、スケール厚さ偏差を小さくする効果が飽和するため、経済的観点からは０．０３以上とすることが好ましい。
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、スケール厚さが均質であることにより、熱応力の発生が抑制され、スケール密着性が高まり、優れたレーザー切断性を有する。スケールの厚さが大きく変動すると、レーザーの照射に伴うスケールの溶融によって消費される熱量が不規則に変化し、熱応力が不規則に発生して、スケール密着性が劣化する。この観点から、本発明の実施形態に係る厚鋼板では、測定されるスケールの最大厚さと最小厚さの差を平均厚さで除したスケール厚さ偏差を０．２５以下に制限する。スケール厚さ偏差が小さいほどスケール密着性は高まり、スケール厚さ偏差を０．２０以下とすることが好ましく、０．１５以下とすることがより好ましく、０．１０以下とすることが更に好ましい。スケール厚さ偏差の下限は特に設定しないが、０．０３未満となると、スケール厚さ偏差を小さくする効果が飽和するため、経済的観点からは０．０３以上とすることが好ましい。
【0052】
ここまで述べたスケールの特徴の評価は、スケールの断面における結晶方位解析ならびに組織観察によって行う。具体的には、厚鋼板の幅方向に１／２の箇所から小片を切り出し、圧延方向に平行で板面に垂直な断面を観察面とし、観察面に湿式研磨およびコロイダルシリカによる研磨を施して鏡面とし、厚鋼板の最表面からスケール／鋼板界面までの区間において、電界放出型走査型電子顕微鏡（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＦＥ－ＳＥＭ））を用いた観察と、ＦＥ－ＳＥＭに搭載した電子線後方散乱回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＥＢＳＤ法）を用いた結晶方位解析装置による解析と、更に、電子プローブマイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ ＭｉｃｒｏＡｎａｌｉｚｅｒ：ＥＰＭＡ）による元素マッピングとを行う。
【0053】
ＥＢＳＤ法を用いた結晶方位解析により、図２に示す通り、スケール内部でのマグネタイトの分布が分かる。また、ＥＢＳＤ法により、ファイアライトの存在も検出されるが、ファイアライトの結晶構造は複雑であり、ＥＢＳＤ法によって得られる検出パターンが微弱となるため、図２に示すマップからファイアライトの厚さを求めることはできない。そこで、ＥＢＳＤ法によってファイアライトが検出された箇所において、ＥＰＭＡによって元素マッピングを行うと、図３に示す通り、Ｓｉの濃化部が観察される。ここで、各測定点において、検出されたＳｉの濃度が５．０質量％以上となる測定点をファイアライトと判断する。前記マグネタイトおよび前記ファイアライトは、各相と判定される測定点が隣接して存在しており、圧延方向に沿って２０μｍ以上連結している領域を、層状の領域として判断する。また、図４に示す通り、前記元素マッピングによって得られる酸素濃度のマップから判断されるスケール／鋼板界面に対し、その界面から板厚方向に２．０μｍ以内にファイアライトが存在する場合、前記スケールのその箇所はファイアライトに被覆されていると判断する。更に、鉄、酸素、および、置換型元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｕおよびＣｒ）の元素濃度マップから、これらの元素量の合計が５０ａｔ％未満となる測定点を空隙と判断し、これらがスケール中で連続して存在する箇所を、スケール中のき裂であると判断する。
【0054】
各観察サンプルにおいて、観察面における表層の評価は、圧延方向に平行な長さ１００μｍの範囲において行い、ＥＢＳＤ法による結晶方位解析およびＥＰＭＡによる元素マッピングの測定ステップは０．３μｍとする。スケールおよびスケール内の各層の厚さは、各観察サンプルにおいて板面に垂直な方向に任意の５本の線を引き、それぞれの線上においてスケールおよびスケール内の各層に対応する線分の長さを評価し、５つの線における値の単純平均によって同サンプルにおけるスケール内の層状マグネタイトおよび層状ファイアライトの厚さとする。また、同様に５箇所で測定したスケール厚に対し、そのうちで最大の値と最小の値の差を求め、この差を５箇所のスケール厚の平均値で除し、スケール厚の偏差とする。また、図４に示されるような酸素濃度のマップから判断されるスケール／鋼板界面の総長さに対し、図３に示されるようなＳｉ濃度のマップから判断されるファイアライトに被覆されたスケール／鋼板界面の総長さが占める割合を、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率［％］とする。
【0055】
本発明の実施形態に係る厚鋼板は、レーザー切断の適用が可能である任意の厚さを有することができ、特に限定されないが、例えば６～４０ｍｍの板厚を有していてもよい。板厚は、例えば８ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、１５ｍｍ以上または２０ｍｍ以上であってもよい。同様に、板厚は、例えば３５ｍｍ以下、３０ｍｍ以下または２５ｍｍ以下であってもよい。
【0056】
続いて、本発明の実施形態に係る厚鋼板について、その好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態に係る厚鋼板を製造するための特徴的な方法の例示であって、当該厚鋼板を、以下に説明する製造方法によって製造されるものに限定するものではない。
【0057】
本発明の実施形態に係る厚鋼板の製造方法は、
スラブを加熱する工程であって、前記スラブの表面温度が（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃となる最高加熱温度まで加熱し、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように制御される加熱工程、
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含むことを特徴としている。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
スラブを加熱する工程であって、前記スラブの表面温度が（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃となる最高加熱温度まで加熱し、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように制御される加熱工程、
前記スラブを熱間圧延する工程であって、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃であり、累積圧下率が１５～３０％である圧延を施した後、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲で高圧水デスケーリングを実施し、次いで１パスでの圧下率が各パスでの圧延前の板厚に比して３０％以下である圧延を２回以上施し、前記高圧水デスケ―リング後の前記圧延のパス間時間が下記式（３）を満たすよう制御し、最終圧延パスにおける圧延完了温度を８５０℃以上とする熱間圧延工程、および
得られた鋼板を冷却する工程であって、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が下記式（４）を満たすように制御され、水冷停止温度を５５０～６５０℃とする冷却工程
を含むことを特徴としている。
Ｔ0は下記式（１）で求められる温度である。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
ｘnは、加熱工程においてスラブの表面温度がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2であり、
Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］であり、
Δｔは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｘ10は、上記計算式によりｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙmは、高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、ｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、
Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3であり、
ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、
Ｊmはｍ回目の圧延を施す圧延材温度［℃］であり、
Ｒmはｍ回目の圧延における圧延前の板厚に対する圧下率［％］であり、
ｙnは、上記式によりｙ1からｙ2、ｙ3・・・と順に計算することで得られる。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
ｚnは、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合いを表す指標であり、ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示し、
Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6であり、
Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］であり、
Δｐは前記経過時間の１０分の１の時間［秒］であり、
ｚ10は、上記計算式によりｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
【0058】
［鋳造工程］
本発明の実施形態に係る厚鋼板に適用されるスラブの製造方法は特に指定せず、例えば、連続鋳造法、あるいは、分塊法によって製造することができる。また、レーザー切断性の安定化や、製品の外観向上などを目的として、鋳造後のスラブ表面を研削し、スケールおよびスケール／鋼板界面を除いても構わない。
本発明の実施形態に係る厚鋼板に適用されるスラブの製造方法は特に指定せず、例えば、連続鋳造法、あるいは、分塊法によって製造することができる。また、レーザー切断性の安定化や、製品の外観向上などを目的として、鋳造後のスラブ表面を研削し、スケールおよびスケール／鋼板界面を除いても構わない。
【0059】
［加熱工程］
製造したスラブを、熱間圧延するため、最高加熱温度を、（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃の範囲とする加熱処理に供する。この加熱処理によって、スラブ表面のスケール内のファイアライトをスケール／鋼板界面へと沈降させ、スケール／鋼板界面に層状ファイアライトを形成する。Ｔ0はスケール内部においてファイアライトの沈降が開始する指標となる温度であり、下記式（１）で求められ、加熱温度が（Ｔ0＋２０）℃を下回ると、スケール／鋼板界面において十分に層状ファイアライトを得ることができない。一方、加熱温度が過剰に高まると、スケールが不均質に成長し、加熱後のデスケーリングにおいて十分にスケールを除去することができず、層状ファイアライトの上にスケールが残存し、スケールの厚さが不均質となってレーザー切断性が劣化する。このため、加熱温度は１３００℃以下に制限する。以上の観点から、加熱温度は（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃に制限し、更に、（Ｔ0＋４０）℃～１２７０℃とすることが好ましい。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
ここで、［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
製造したスラブを、熱間圧延するため、最高加熱温度を、（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃の範囲とする加熱処理に供する。この加熱処理によって、スラブ表面のスケール内のファイアライトをスケール／鋼板界面へと沈降させ、スケール／鋼板界面に層状ファイアライトを形成する。Ｔ0はスケール内部においてファイアライトの沈降が開始する指標となる温度であり、下記式（１）で求められ、加熱温度が（Ｔ0＋２０）℃を下回ると、スケール／鋼板界面において十分に層状ファイアライトを得ることができない。一方、加熱温度が過剰に高まると、スケールが不均質に成長し、加熱後のデスケーリングにおいて十分にスケールを除去することができず、層状ファイアライトの上にスケールが残存し、スケールの厚さが不均質となってレーザー切断性が劣化する。このため、加熱温度は１３００℃以下に制限する。以上の観点から、加熱温度は（Ｔ0＋２０）℃～１３００℃に制限し、更に、（Ｔ0＋４０）℃～１２７０℃とすることが好ましい。
Ｔ0＝１１７５－８．４［Ｍｎ］－１３５［Ｐ］0.5－５２［Ａｌ］－２４［Ｃｒ］ ・・・式（１）
ここで、［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ａｌ］および［Ｃｒ］はスラブにおけるそれぞれの元素の含有量［質量％］である。
【0060】
加熱工程におけるスケール内でのファイアライトの沈降挙動には、加熱温度に加え、加熱される時間も大きく影響するため、加熱は、Ｔ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間が下記式（２）を満たすように施す。ここで、式（２）のｘ10は後述する計算によって求められる、加熱過程での刻々の温度に応じた時間経過によるスケール成長への影響の変化を考慮した、スラブ表面でのファイアライトの沈降度合いを表す指標である。経過時間が短すぎ、ｘ10が１．０を下回ると、スケール／鋼板界面における層状ファイアライトの形成度合い不十分となり、レーザー切断性が損なわれる。このため、ｘ10を１．０以上とする。層状ファイアライトの形成を促し、レーザー切断性を更に改善するため、ｘ10は１．５以上とすることが好ましく、２．０以上とすることが更に好ましい。一方、経過時間が長すぎると、スケールの成長によってデスケーリング後にスケールが不均質に残存し、その後のスケールの形成が不均質となり、レーザー切断性が損なわれる。このため、ｘ10は１０．０以下に制限し、９．０以下とすることが好ましく、８．０以下とすることが更に好ましい。
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
１．０≦ｘ10≦１０．０ ・・・式（２）
ｘ1＝Ｄ1・（Ｔ1 3＋Ｄ2・Ｔ1 2＋Ｄ3・Ｔ1＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔ1－Ｔ0））｝0.5・Δｔ0.5
ｔn＝ｘn 2・Ｄ1 ー2・（Ｔn+1 3＋Ｄ2・Ｔn+1 2＋Ｄ3・Ｔn+1＋Ｄ4）-2・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn+1－Ｔ0））｝-1
ｘn＝Ｄ1・（Ｔn 3＋Ｄ2・Ｔn 2＋Ｄ3・Ｔn＋Ｄ4）・｛１－ｅｘｐ｛Ｄ5・（Ｔn－Ｔ0））｝0.5・（ｔn-1＋Δｔ）0.5
【0061】
これらの計算は、加熱工程においてスラブの表面温度（スラブ温度ともいう）がＴ0℃を超えてから加熱工程完了までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のファイアライトの沈降度合い（ｘn）を評価するものであり、添字ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示す。Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4およびＤ5は定数であり、それぞれ４．００×１０-9、－４．２２×１０3、５．９３×１０6、－２．７４×１０9および－１．８５×１０-2である。Ｔnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均スラブ温度［℃］、すなわち、ｎ番目の領域全体における所定時間ごと、例えば１０秒ごとの温度測定値の算術平均である。Δｔは、前記経過時間の１０分の１の時間［秒］である。式（２）におけるｘ10は、上記計算式により、ｘ1からｘ2、ｘ3・・・と順に計算することで得られる。
【0062】
［熱間圧延工程］
前記加熱処理を施したスラブの表面には、剥離しやすい不均質なスケールが存在する。よって、熱間圧延および高圧水によるデスケーリングを施し、層状ファイアライトの上に成長した不均質なスケールを除去し、鋼板の表面に層状ファイアライトを露出させることで、その後のスケールの形成挙動を均質化し、その後に適正な圧延および冷却処理を施すことによって、本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールの構造を得ることができる。
前記加熱処理を施したスラブの表面には、剥離しやすい不均質なスケールが存在する。よって、熱間圧延および高圧水によるデスケーリングを施し、層状ファイアライトの上に成長した不均質なスケールを除去し、鋼板の表面に層状ファイアライトを露出させることで、その後のスケールの形成挙動を均質化し、その後に適正な圧延および冷却処理を施すことによって、本発明の実施形態に係る厚鋼板におけるスケールの構造を得ることができる。
【0063】
デスケーリングによってスケールを十分に除去するため、デスケーリングに先立って熱間圧延を施し、層状ファイアライトの上に成長したスケールを破砕する。デスケーリングに先立つ圧延は、圧延完了温度が１０５０℃～（Ｔ0－３０）℃の温度範囲において、１回ないし複数回に分けて施し、その圧下率は、スラブ厚に対して、累積で１５～３０％とする。すなわち、デスケーリングに先立つ圧延を複数回に分けて施す場合には、スラブ厚に対する当該複数回の圧延完了後の板厚によって求められる累積圧下率を１５～３０％とする。デスケーリング前の圧延完了温度が１０５０℃を下回ると、層状ファイアライトがその上のスケールと共に破砕され、デスケーリングによって層状ファイアライトが除去され、レーザー切断性が劣化する。一方、デスケーリング前の圧延完了温度が（Ｔ0－３０）℃を上回ると、層状ファイアライトとその上に成長するスケールとの密着性が高く、スケールの破砕が不十分となり、デスケーリング後のスケールの残存度合いが不均質となり、その後のスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化する。
【0064】
また、上記熱間圧延の累積圧下率が１５％未満であると、スケールの破砕が不十分となり、デスケーリング後にスケールが不均質に残存し、その後のスケールの形成挙動が不均質となって、レーザー切断性が劣化する。一方、当該熱間圧延の累積圧下率が３０％を超えると、層状ファイアライトが破砕し、デスケーリングによって層状ファイアライトが除去され、レーザー切断性が劣化する。層状ファイアライトの破砕を抑制し、スケール内部への塊状のファイアライトの形成を避けるため、当該熱間圧延の累積圧下率は２５％以下とすることが好ましい。
【0065】
上記熱間圧延の後、得られた圧延材に対して高圧水によるデスケーリングを施す。デスケーリングは、例えば衝突圧が１０～１５ＭＰａの高圧水を用いて実施することができる。ここで、高圧水デスケーリングの実施温度が１０００℃を下回ると、一部の不均質に成長したスケールが残存し、その後のスケールの形成が不均質となる。一方、高圧水デスケーリングの実施温度が（Ｔ0－３０）℃を超えると、高圧水デスケーリングによって一部の層状ファイアライトが剥離する。上記の観点から、上記熱間圧延後の高圧水デスケーリングの実施温度は、１０００℃～（Ｔ0－３０）℃の範囲に制限する。
【0066】
上記デスケーリング後、鋼板の表層は主に層状ファイアライトに覆われ、そこからウスタイトを主体とするスケールが形成される。鋼板を用途に応じた厚さとするため、圧延を施すが、この圧延の１パス当たりの圧下率が３０％を超えると、形成されるスケールに粗大なき裂が生じ、レーザー切断性が損なわれるため、１パス当たりの圧下率を３０％以下に制限する。１パス当たりの圧下率が小さいほど、スケールに形成されるき裂は小さくなり、この観点からは１パス当たりの圧下率を２５％以下に制限することが好ましく、２０％以下とすることが更に好ましい。一方、全ての圧延において圧下率を過剰に小さくすると、用途に応じた板厚を得るための圧延回数が嵩み、圧延を施す温度が低下し、圧延完了温度が過剰に低下するため、高圧水デスケーリング後の圧延における平均圧下率は１０％以上とすることが好ましい。
【0067】
圧延の１パス当たりの圧下率を３０％以下とすることで、形成されるスケールに生じるき裂の大きさを抑制することができるが、連続して圧延を施すと、そのき裂が成長し、レーザー切断性が損なわれる。そのため、圧延を連続して施すに当たり、その圧延と圧延の間に十分な経過時間を置くことにより、スケールの成長を促し、形成されたき裂を埋めることで、粗大なき裂の形成を抑制し、レーザー切断性を改善することができる。以上の観点から、上記高圧水デスケーリング後に施す圧延において、圧延と圧延の間のパス間時間が、下記式（３）を満たすように圧延を行う。
【0068】
上記高圧水デスケーリング後、層状ファイアライトの一部が圧延によって破砕し、スケール内に取り込まれ、粒状のファイアライトとしてスケール中に残存することを防ぐため、上記連続圧延の途中で１回あるいは２回以上の高圧水デスケーリングを施し、余剰のスケールを剥離しても構わない。
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
ｙn≦１．００ ・・・式（３）
ｙm＝ｙm-1・ｅｘｐ［Ｅ1・ｋm-1・ｅｘｐ｛Ｅ2・（Ｊm-1＋Ｊm）｝］＋Ｅ3・Ｒm・ｅｘｐ（Ｅ4・Ｊm）
ｙ0＝０．００
【0069】
ｙmは高圧水デスケーリング実施後から圧延完了までに施す全ｎ回の圧延において、そのｍ回目において生じるスケールのき裂の程度を表す指標であり、上記式に従ってｙ1から順にｙ2、ｙ3・・・と連続して計算することによって圧延完了時のき裂の程度を表すｙnを得ることができる。ｙnが大きいと、スケール中のき裂は大きくなるため、上記式（３）の通り、ｙnの値を１．００以下に制限する。スケール中のき裂を小さくするには、ｙnの値は０．７０以下とすることが好ましく、０．５０以下とすることがさらに好ましい。ここで、ｋmはｍ回目の圧延からｍ＋１回目の圧延までの経過時間［秒］であり、Ｊmはｍ回目の圧延を施す鋼鈑温度［℃］であり、Ｒmはｍ回目の圧延における同圧延前の板厚に対する圧下率［％］である。また、Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4は定数であり、それぞれ－２．５７×１０-10、－１．０２×１０-2、２．７０×１０1および－８．３３×１０-3である。
【0070】
高圧水デスケーリング後の圧延の最終圧延パスにおける圧延完了温度は８５０℃以上とする。８５０℃を下回る温度で圧延を施すと、一部のスケールが剥離し、更に、剥離したスケールが押し込まれ、スケールの厚さが不均質となり、レーザー切断性が損なわれる。前記圧延完了温度は８７５℃以上とすることが好ましく、９００℃以上とすることが更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、最終圧延パスにおける圧延完了温度は１０００℃以下であってもよい。
【0071】
［冷却工程］
熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を制御し、スケール内部に形成されたき裂のサイズを低減しつつ、更に、スケールの内部に適量のマグネタイトを得るため、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間は式（４）によって管理する。ここで、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が短すぎ、ｚ10が１．０を下回ると、スケールの成長が過度に抑制され、マグネタイトが十分に形成されず、レーザー切断性が損なわれる。このため、ｚ10を１．０以上とする。一方、熱間圧延工程完了から水冷開始までの時間が長すぎ、ｚ10が１０．０を超えると、スケールに過度に酸素が供給され、一部のき裂が却って粗大化する。このため、ｚ10を１０．０以下とする。スケールの構造を整え、レーザー切断性を高めるには、ｚ10は２．０以上、８．０以下とすることが好ましく、３．０以上、７．０以下とすることが更に好ましい。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ここで、ｚnは下記の計算によって求められる。
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を制御し、スケール内部に形成されたき裂のサイズを低減しつつ、更に、スケールの内部に適量のマグネタイトを得るため、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間は式（４）によって管理する。ここで、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が短すぎ、ｚ10が１．０を下回ると、スケールの成長が過度に抑制され、マグネタイトが十分に形成されず、レーザー切断性が損なわれる。このため、ｚ10を１．０以上とする。一方、熱間圧延工程完了から水冷開始までの時間が長すぎ、ｚ10が１０．０を超えると、スケールに過度に酸素が供給され、一部のき裂が却って粗大化する。このため、ｚ10を１０．０以下とする。スケールの構造を整え、レーザー切断性を高めるには、ｚ10は２．０以上、８．０以下とすることが好ましく、３．０以上、７．０以下とすることが更に好ましい。
１．０≦ｚ10≦１０．０ ・・・式（４）
ここで、ｚnは下記の計算によって求められる。
ｚ1＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈ1 2＋Ｆ4Ｈ1＋Ｆ5）0.5・Δｐ0.5
ｐn＝ｚn 2・Ｆ1 -2・ｅｘｐ｛２・Ｆ2／（Ｈ1－Ｆ3）｝・（－Ｈn+1 2＋Ｆ4Ｈn+1＋Ｆ5）-1
ｚn＝Ｆ1・ｅｘｐ｛Ｆ2／（Ｈn－Ｆ3）｝・（－Ｈn 2＋Ｆ4Ｈn＋Ｆ5）0.5・（ｐn-1＋Δｐ）0.5
【0072】
これらの計算は、冷却工程において熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間を１０等分し、各区間が完了した後のスケールの成長度合い（ｚn）を評価するものであり、添字ｎは１０等分した区間のｎ番目に当たる計算であることを示す。Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4およびＦ5は定数であり、それぞれ１．６３×１０-6、－２．５０×１０2、３．２５×１０2、２．９４×１０2および１．３６×１０6である。Ｈnは１０等分した区間のｎ番目の領域における平均鋼板温度［℃］、すなわち、ｎ番目の領域全体における所定時間ごとの温度測定値の算術平均である。Δｐは、前記経過時間の１０分の１の時間［秒］である。式（４）におけるｚ10は、上記計算式により、ｚ1からｚ2、ｚ3・・・と順に計算することで得られる。
【0073】
水冷は、鋼板温度が５５０～６５０℃に達した時点で停止する。この水冷停止温度が高すぎると、スケールが不均質に成長し、スケールの厚さが不均質となってレーザー切断性が劣化する。一方、水冷停止温度が低すぎると、水冷中に熱応力によってスケールにき裂が発生し、レーザー切断性が損なわれる。このため、水冷停止温度は５５０～６５０℃とする。
【0074】
本発明の実施形態に係る厚鋼板の製造方法では、水冷完了後の鋼板の冷却条件は特に定めないが、水冷後に過度に保熱すると鋼板の靭性が損なわれる懸念があり、放冷ないし空冷することが好ましい。あるいは、水冷後ないし水冷中の鋼板をコイル状に巻き取り、更に、上記の製造方法の特徴を満たした上で、水冷、空冷、および／または放冷しても構わない。また、鋼板を冷却完了後、本発明の実施形態に係る厚鋼板の特徴を損なわない範囲で、焼戻処理を施しても構わない。
【0075】
本発明の実施形態に係る厚鋼板の製造方法では、上記の加熱工程、熱間圧延工程、冷却工程に加えて、ホットレベラー等による平坦化工程を更に含んでいてもよい。
【0076】
本発明の実施形態に係る厚鋼板の製造方法によって製造された厚鋼板は、鋼板と、前記鋼板の表面に形成されたスケールとを含み、前記スケール内に存在するき裂の板厚方向最大長さが前記スケールの平均厚さの５０％以下であり、前記スケールが前記スケールと前記鋼板の界面に形成された層状ファイアライトを含み、前記層状ファイアライトの平均厚さが０．３～２．０μｍであり、前記層状ファイアライトによる前記界面の被覆率が５０％以上であり、前記スケールが層状マグネタイトをさらに含み、前記層状マグネタイトの平均厚さが２．０μｍ以上であり、前記スケールの厚さ偏差が０．２５以下であるため、レーザー切断作業におけるレーザー照射時のスケールの不規則な剥離を抑制または防止し、安定して任意の形状への切断を進めることができ、造成、建築、産業機械、橋梁等の構造物に供することができる。
【0077】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用する一条件例である。本発明は、これらの条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用しうる。
【実施例0078】
以下の実施例では、本発明の実施形態に係る厚鋼板を種々の条件下で製造し、得られた厚鋼板に対してレーザーを照射した際のスケール剥離の発生度合いについて調べた。
【0079】
まず、表１に示す化学組成を有するスラブを用い、表２に示す条件で加熱工程、熱間圧延工程および冷却工程を実施することで、実施例および比較例を含む、実験例としての厚鋼板を得た。なお、実験例１、８、１０、３６、５１および７４は、加熱からデスケーリングまでの間に誘導加熱による再加熱を施す例である。
【0080】
【表1】
【0081】
【表2-1】
【0082】
【表2-2】
【0083】
［スケール密着性の評価］
得られた厚鋼板のスケール密着性は、厚鋼板にレーザーを照射した状態を模擬する試験によって評価した。まず、表層にスケールを含む厚鋼板を１００ｍｍ×１００ｍｍに切断し、室温（２０～３０℃）に保持した厚鋼板表面の中央部に下記の条件でレーザーを長さ１０ｍｍに渡って照射し、表面のレーザー照射痕の中央部における長さ１ｍｍの領域を光学顕微鏡によって観察し、同領域におけるスケールの剥離度合いを評価した。１度の照射によって、当該箇所においてスケールが剥離する面積率が３０％を超えた場合を「×」、５％超３０％以下を「○」、５％以下を「◎」とし、「○」または「◎」が得られた厚鋼板を、スケール密着性に優れ、レーザー照射時のスケール剥離が抑制または防止された厚鋼板であるとして、合格と判断した。その結果を表３に示す。
レーザー出力：５００Ｗ
パルス周波数：６０ｋＨｚ
集光径：０．７０ｍｍ
照射速度：３ｍ／秒
得られた厚鋼板のスケール密着性は、厚鋼板にレーザーを照射した状態を模擬する試験によって評価した。まず、表層にスケールを含む厚鋼板を１００ｍｍ×１００ｍｍに切断し、室温（２０～３０℃）に保持した厚鋼板表面の中央部に下記の条件でレーザーを長さ１０ｍｍに渡って照射し、表面のレーザー照射痕の中央部における長さ１ｍｍの領域を光学顕微鏡によって観察し、同領域におけるスケールの剥離度合いを評価した。１度の照射によって、当該箇所においてスケールが剥離する面積率が３０％を超えた場合を「×」、５％超３０％以下を「○」、５％以下を「◎」とし、「○」または「◎」が得られた厚鋼板を、スケール密着性に優れ、レーザー照射時のスケール剥離が抑制または防止された厚鋼板であるとして、合格と判断した。その結果を表３に示す。
レーザー出力：５００Ｗ
パルス周波数：６０ｋＨｚ
集光径：０．７０ｍｍ
照射速度：３ｍ／秒
【0084】
【表3-1】
【0085】
【表3-2】
【0086】
表１～３に記載する実験例において、実験例２５は、加熱工程におけるスラブの最高加熱温度が低く、スケール／鋼板界面において十分な層状ファイアライトが得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例１４は、加熱工程におけるスラブの最高加熱温度が高く、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例１７は、加熱工程における加熱時間が短く、式（１）が満たされない場合であり、スケール／鋼板界面において十分な層状ファイアライトが得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例３３は、加熱工程における加熱時間が長く、式（１）が満たされない場合であり、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例３６は、デスケーリング前の圧延完了温度が低く、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。また、実験例３は、デスケーリング前の圧延完了温度が高く、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例７３は、デスケーリングに先立つ圧延の累積圧下率が小さく、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例２２は、デスケーリングに先立つ圧延の累積圧下率が大きく、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例４４は、デスケーリングの実施温度が低く、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例７４は、デスケーリングの実施温度が高く、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例６は、デスケーリング後の圧延における最大圧下率が大きく、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例１１は、デスケーリング後の圧延において、圧延パス間の経過時間が短く、式（３）が満たされない場合であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例５２および５９は、最終圧延パスにおける圧延完了温度が低く、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例４７は、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が短く、式（４）が満たされない場合であり、層状マグネタイトが十分に得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例６４は、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が長く、式（４）が満たされない場合であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例３９は、水冷停止温度が低い例であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例２８は、水冷停止温度が高い例であり、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例７７は鋼板のＳｉ含有量が少なかったために、スケール／鋼板界面において層状ファイアライトが十分に得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例７８は鋼板のＳｉ含有量が多かったために、スケール／鋼板界面に層状ファイアライトが過剰に存在し、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例１７は、加熱工程における加熱時間が短く、式（１）が満たされない場合であり、スケール／鋼板界面において十分な層状ファイアライトが得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例３３は、加熱工程における加熱時間が長く、式（１）が満たされない場合であり、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例３６は、デスケーリング前の圧延完了温度が低く、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。また、実験例３は、デスケーリング前の圧延完了温度が高く、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例７３は、デスケーリングに先立つ圧延の累積圧下率が小さく、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例２２は、デスケーリングに先立つ圧延の累積圧下率が大きく、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例４４は、デスケーリングの実施温度が低く、スケールの厚さ偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例７４は、デスケーリングの実施温度が高く、層状ファイアライトによるスケール／鋼板界面の被覆率が低く、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例６は、デスケーリング後の圧延における最大圧下率が大きく、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例１１は、デスケーリング後の圧延において、圧延パス間の経過時間が短く、式（３）が満たされない場合であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例５２および５９は、最終圧延パスにおける圧延完了温度が低く、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例４７は、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が短く、式（４）が満たされない場合であり、層状マグネタイトが十分に得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例６４は、熱間圧延工程完了から水冷開始までの経過時間が長く、式（４）が満たされない場合であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例３９は、水冷停止温度が低い例であり、スケール中のき裂が大きくなり、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例２８は、水冷停止温度が高い例であり、スケール厚さの偏差が大きく、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
実験例７７は鋼板のＳｉ含有量が少なかったために、スケール／鋼板界面において層状ファイアライトが十分に得られず、レーザー切断性が劣位となった比較例である。一方、実験例７８は鋼板のＳｉ含有量が多かったために、スケール／鋼板界面に層状ファイアライトが過剰に存在し、レーザー切断性が劣位となった比較例である。
【0087】
上記の比較例を除く実験例、すなわち、実験例１、２、４、５、７～１０、１２、１３、１５、１６、１８～２１、２３、２４、２６、２７、２９～３２、３４、３５、３７、３８、４０～４３、４５、４６、４８～５１、５３～５８、６０～６３、６５～７２、７５および７６は、本発明の実施例であり、スケール密着性に優れ、レーザー照射時のスケール剥離が抑制または防止され、それゆえレーザー切断性に優れた鋼板が得られた。また、実験例１２、１６、２３および５０は、最初のデスケーリングに続いて施した圧延が完了してから、最終圧延パスの圧延を施すまでの間に、デスケーリングを更に３回施した実施例である。また、実験例５７、６０および７０は、水冷完了後に鋼板をコイル状に巻き取った実施例である。
【符号の説明】
【0088】
１０ 厚鋼板
１１ 鋼板
１２ スケール
１３ スケールと鋼板の界面
１４ 層状ファイアライト
１５ 層状マグネタイト
１６ き裂
１１ 鋼板
１２ スケール
１３ スケールと鋼板の界面
１４ 層状ファイアライト
１５ 層状マグネタイト
１６ き裂
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
