JPH11199984A - 溶断性に優れた高強度鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶断時にドロス付着のない、良好な切断面が
得られる高強度鋼板を提供する。 【解決手段】 1550℃における溶融鉄合金の粘度μFeが
６cP以下、同温度で溶融鉄合金を酸化した際に生成した
溶融酸化物の粘度μOxが１５０cP以下の特性を有する。
また、下記各式中の元素記号が同元素の含有重量％を示
すとき、下記式１の値が4.3以下、下記式２の値が4.6以
下、下記式３の値が１〜９である。 式１＝５−０．５Ｃ−０．２（Ｓｉ＋Ｍｎ）−３．４Ｐ
−８．５Ａｌ＋Ｔｉ＋１．２Ｎｂ＋０．３（Ｃｒ＋Ｍ
ｏ）＋２．７Ｖ 式２＝１．８Ａｌ＋１．６Ｓｉ＋１．７（Ｔｉ＋Ｎｂ＋
Ｖ）＋２．１Ｃｒ 式３＝Ｍｎ／Ｓｉ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は溶断性に優れた高強
度鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車業界においては、燃費向上
のため車体の軽量化や、衝突時の乗員の安全性確保の観
点から高強度鋼板が使用されている。このような高強度
の鋼板を実用化する際の最大の問題点は、切断が極めて
困難なことである。特に、鋼板製造時の先後端の除去、
あるいはユーザーでの素板製造時における切断加工や成
形品への穴あけ加工を行うにあたっては、従来から用い
られている機械的な力を利用するせん断法の適用は、鋼
板の高強度化と共にますます難しい傾向にある。このよ
うな傾向は、自動車用高強度鋼板に限らず、造船用高強
度鋼板においても同様である。

【０００３】せん断法に代わるものとして、熱エネルギ
ー（化学反応熱、アーク熱、エレクトロン、プラズマビ
ーム熱およびレーザービーム熱など）により材料を溝状
に溶融、除去して切断する溶断法がある。この方法によ
れば、せん断法とは異なり高強度厚物鋼板の切断が可能
である。しかも、曲線状の切断が容易であり、また初期
設備投資を抑えることができるなど、多くの長所を有す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶断法
では切断縁にドロス（溶融金属と溶融酸化物の混合物）
が付着しやすいため、成形品の外観を著しく損ねたり、
その剥離が困難な場合にはドロスの除去に大変な労力を
要する。また、このドロスの付着が著しい場合には、閉
曲線切断時に再溶着によって切断片が分離不能となる。
さらに、ドロスの付着が軽度の場合でも、切断精度の低
下は避けられない。このため、溶断法の適用に際して
は、ドロス付着の防止が不可欠である。

【０００５】ドロス付着の防止については、従来、溶断
時の使用ガスの種類、入熱量、切断速度などの溶断条件
を適正化することで改善が試みられているが、素材の面
からの防止対策が確立されるに至っていない。このた
め、現状では溶断時のドロス・フリーが達成されていな
い。

【０００６】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、溶断時にドロス付着のない、良好な切断面が得られ
る高強度鋼板を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らの観察によれ
ば、溶断の際に鋼板の切断縁にドロスが付着するのは、
溶断条件が不適切なために、ドロスが切断前面から下方
に排出されずに、後方あるいは側方に流出し、板裏面に
回り込み、そのまま凝固するためである。従って、ドロ
スがたとえ後方あるいは側方に流出しても、板裏面から
の離脱性が良好ならば、その付着は起こらないことが堆
測される。

【０００８】そこで、本発明者らは、板裏面からの離脱
性に最も影響を及ぼすと考えられる粘性に着目し、種々
の鉄合金および溶断時に生成するであろう種々の酸化物
について高温での粘度を測定し、それらとドロス付着性
についての関係を調査した結果、両者の粘度が特定値以
下になるとドロス付着は全く起こらないことを知見し
た。さらに、溶融鉄合金および溶融酸化物の粘性と各元
素の関係を詳細に解析した結果、後述の式１〜式３を満
足する場合には、前記粘度を確保することができ、ドロ
ス付着を完全に防止できることを見出し、下記の発明を
完成したものである。

【０００９】すなわち、請求項１にかかる発明は、１５
５０℃における溶融鉄合金の粘度μFeが６cP以下、同温
度で溶融鉄合金を酸化した際に生成した溶融酸化物の粘
度μOxが１５０cP以下の特性を有する高強度鋼板であ
る。

【００１０】また、請求項２にかかる発明は、下記各式
中の元素記号が同元素の含有重量％を示すとき、下記式
１の値が４．３以下、下記式２の値が４．６以下、下記
式３の値が１〜９である請求項１にかかる高強度鋼板で
ある。 式１＝５−０．５Ｃ−０．２（Ｓｉ＋Ｍｎ）−３．４Ｐ
−８．５Ａｌ＋Ｔｉ＋１．２Ｎｂ＋０．３（Ｃｒ＋Ｍ
ｏ）＋２．７Ｖ 式２＝１．８Ａｌ＋１．６Ｓｉ＋１．７（Ｔｉ＋Ｎｂ＋
Ｖ）＋２．１Ｃｒ 式３＝Ｍｎ／Ｓｉ

【００１１】また、請求項３にかかる発明は、重量％
で、Ｃ：０．０２〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜３．
００％、Ｍｎ：０．５０〜３．００％、Ｐ：０．１５％
以下、Ａｌ：０．０１〜０．０７％を含有し、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる請求項１又は２に記載し
た溶断性に優れた高強度鋼板である。

【００１２】また、請求項４にかかる発明は、成分とし
て、さらにＴｉ：０．２５％以下、Ｎｂ：０．２５％以
下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎ
ｉ：０．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：０．６
％以下、Ｖ：０．４％以下のうちから１種又は２種以上
を有する請求項３に記載した高強度鋼板である。

【００１３】前記溶融鉄合金の粘度μFeと溶融酸化物の
粘度μOxとについては、μFe、μOxのいずれか一方でも
前記上限値を超えると、ドロスの粘度が上がり、板裏面
への付着が発生するようになる。

【００１４】種々の成分元素の含有重量とドロスの付着
量との関係を求めて回帰分析を行った結果溶融鉄合金の
粘度は、鋼板を形成する種々の元素のうち溶融鉄の粘性
を変化させる元素の総合的な組み合わせで決まり、前記
式１の値が４．３を越えると１５５０℃でのμFeが６cP
を越えるようになり、ドロスの付着が発生するようにな
ること、および溶融酸化物の粘度は、鋼板を形成する種
々の元素のうち酸化物形成能の高い元素の総合的な組み
合わせできまり、前記式２の値が４．６を越えると１５
５０℃での粘度μOxも１５０cPを越えるようになり、ド
ロスの付着が発生するようになることが明らかになっ
た。また、酸化物形成能が特に高いＭｎとＳｉの比を示
す式３が、１未満あるいは９を越える場合も、高融点の
複合酸化物が生成されやすくなるため、やはりドロスの
付着が発生しやくすなる。なお、式１、式２中の各元素
の含有は必須ではなく、含有する場合にその含有量が考
慮されることを意味する。

【００１５】本発明の高強度鋼板は、引張強度が６０kg
f ／mm² 以上、特に８０kgf ／mm²以上のもので効果が
大きいが、８０kgf ／mm² 以上の強度を有する高強度鋼
板の好適な成分は請求項３および４に記載したとおりで
あり、以下に成分限定理由を説明する。

【００１６】Ｃ：０．０２〜０．３０％ Ｃは鋼板の引張強さを支配する重要な元素であり、マル
テンサイト組織を得るためには、少なくとも０．０２％
の添加を必要とする。強度を高める観点からは多い程良
いが、０．３０％を越えると、靱性と溶接性が著しく劣
化するため、その上限を０．３０％とする。

【００１７】Ｓｉ：０．０１〜３．００％ Ｓｉは鋼板の強度確保のほか脱酸元素として必須の元素
であり、その効果を得るには少なくとも０．０１％は必
要である。一方、多すぎると熱間圧延工程におけるスケ
ールの発生が著しくなり、鋼板の表面性状を劣化させる
ため、その上限を３．００％とする。

【００１８】Ｍｎ：０．５０〜３．００％ Ｍｎは強度確保のために必須の元素であり、その効果を
得るには少なくとも０．５０％は必要である。３．００
％を越えると靱性と溶接性が著しく劣化するため、その
上限を３．００％とする。

【００１９】Ｐ：０．１５％以下 Ｐは０．１５％を越えて過多に添加すれば溶接性を阻害
するため、上限を０．１５％とする。

【００２０】Ａｌ：０．０１〜０．０７％ Ａｌは脱酸元素として０．０１％は必要であるが、０．
０７％を越えると脱酸効果が飽和するのみならず、アル
ミナクラスターを形成して表面性状を劣化させる。

【００２１】本発明にかかる高強度鋼板の好適な成分は
上記基本成分のほか、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなるが、さらに鋼板の機械的特性を向上させるため
に、必要に応じて、Ｔｉ：０．２５％以下、Ｎｂ：０．
２５％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃｕ：１．０％以
下、Ｎｉ：０．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍｏ：
０．６％以下、Ｖ：０．４％以下のうちから１種または
２種以上を含有することができる。これらの元素は鋼板
の強度と靱性を高める作用を有する。各元素含有量の上
限を越えると、鋼板の靱性と溶接性を著しく損なうよう
になるので、各上限値以下の含有に止める。

【００２２】

【実施例】表１に示す組成の鋼片に熱間圧延、酸洗、冷
間圧延、焼鈍を施し、同表に示す引張強さを有する鋼板
（板厚：２．０mm）を製造した。各鋼板について、下記
の測定法で溶融鉄合金、溶融酸化物の粘性を測定すると
ともに、下記条件でプラズマ切断、レーザー切断を行
い、下記要領でドロス付着性を調査した。それらの結果
を表１に併せて示す。

【００２３】(1) 粘性の測定法 溶融鉄合金 各鋼板から切り出した試料を、不活性ガス中で１５５０
℃に加熱、溶融し、るつぼ回転振動法にて溶融鉄合金の
粘度μFeを測定した。るつぼ回転振動法は、融体試料を
満たした容器を懸垂線でつるして回転振動させると、容
器中の試料の粘性抵抗のために振動は次第に減衰するこ
とを利用したもので、この減衰振動の対数減衰率と振動
周期を測定し、これらの測定値から試料の粘度を求める
方法であり、主に低粘度の測定に用いられるものであ
る。

【００２４】溶融酸化物 鋼板から切り出した試料を、大気中または酸素富化雰囲
気中で１５５０℃に加熱溶融して十分酸化させ、この時
に採取した酸化物を不活性ガス中で１５５０℃に再加
熱、溶融し、回転円筒法にて溶融酸化物の粘度μOxを測
定した。回転円筒法は、融体試料中で円筒を一定の角速
度で回転させ、その時回転体に作用する粘性による回転
モーメントを測定し、その測定値から試料の粘度を求め
る方法である。

【００２５】(2) 切断法 プラズマ切断 プラズマ切断は動作ガスとして空気を用いるエアプラズ
マ法を適用し、切断電流１０Ａ、切断速度０．１ｍ／mi
n で行った。

【００２６】レーザー切断 レーザー切断はレーザー源として炭酸ガスレーザーを用
い、レーザー出力９００Ｗ、切断速度４ｍ／min で行っ
た。

【００２７】(3) ドロス付着量の測定法 切断部両側に付着したドロスを研磨除去し、その除去前
後の重量差から、切断長１ｍ当たりの付着量を求めた。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から、比較例である試料No. ２１、２
２と実施例である試料No. １〜１１を比べると、溶融鉄
合金の粘度μFeが本発明の範囲内にあって初めてドロス
付着を著しく抑制することができ、その粘度μFeは式１
の値が４．３以下で達成できることがわかる。なお、発
明例のNo. １０と他の発明例から、切断法が相違して
も、本発明を満足する限り、溶断の際に切断縁にドロス
の付着はなく、優れた溶断性が得られていることがわか
る。

【００３０】また、比較例である試料No. ２３〜２６と
No. １〜１１を比べると、溶融酸化物の粘度μOxが本発
明の範囲内にあって初めてドロス付着を著しく抑制する
ことができ、その粘度は式２の値が４．６以下でしかも
式３の値が１〜９の範囲内で初めて達成できることがわ
かる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の高強度鋼板によれば、溶断時に
ドロス付着のない良好な切断面が得られるため、鋼板製
造あるいは製品形状への加工が容易となり、大幅な生産
性の向上あるいは製品用途の拡大を図ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １５５０℃における溶融鉄合金の粘度μ
   Feが６cP以下、同温度で溶融鉄合金を酸化した際に生成
   した溶融酸化物の粘度μOxが１５０cP以下である溶断性
   に優れた高強度鋼板。
2. 【請求項２】 下記各式中の元素記号が同元素の含有重
   量％を示すとき、下記式１の値が４．３以下、下記式２
   の値が４．６以下、下記式３の値が１〜９である請求項
   １に記載した溶断性に優れた高強度鋼板。 式１＝５−０．５Ｃ−０．２（Ｓｉ＋Ｍｎ）−３．４Ｐ
   −８．５Ａｌ＋Ｔｉ＋１．２Ｎｂ＋０．３（Ｃｒ＋Ｍ
   ｏ）＋２．７Ｖ 式２＝１．８Ａｌ＋１．６Ｓｉ＋１．７（Ｔｉ＋Ｎｂ＋
   Ｖ）＋２．１Ｃｒ 式３＝Ｍｎ／Ｓｉ
3. 【請求項３】 重量％で、Ｃ ：０．０２〜０．３０
   ％、Ｓｉ：０．０１〜３．００％、Ｍｎ：０．５０〜
   ３．００％、Ｐ：０．１５％以下、Ａｌ：０．０１〜
   ０．０７％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
   らなる請求項１又は２に記載した溶断性に優れた高強度
   鋼板。
4. 【請求項４】 さらに、Ｔｉ：０．２５％以下、Ｎｂ：
   ０．２５％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃｕ：１．０
   ％以下、Ｎｉ：０．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｍ
   ｏ：０．６％以下、Ｖ：０．４％以下のうちから１種又
   は２種以上を含有する請求項３に記載した溶断性に優れ
   た高強度鋼板。