[发明专利]大线能量焊接热影响部的板厚方向韧性优异的面板用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及例如作为高层建筑结构物的建筑钢筋使用的箱形柱(也称为四面箱形柱、焊接组装箱形截面柱等)的面板(skin plate)所适用的钢板，涉及在进行电渣焊和角部潜弧焊等线能量为400kJ/cm以上的大线能量焊接时，受到热影响的部位(以下称为“HAZ”)的板厚方向韧性优异的钢板。

背景技术

高层建筑结构物所适用的柱，其制造是通过使4枚长钢板(面板)成为箱形柱形状而对长边角部进行焊接，再在焊接有梁的预定处，为了确保强度而预先在柱内焊接隔板。进行这些焊接时，为了实现施工效率的提高和施工时间的缩短而期望单层焊道的焊接。因此，作为面板间的焊接的角部焊接就要进行线能量为400～600kJ/cm左右的大线能量潜弧焊，而面板和隔板的焊接就要进行线能量为400～1200kJ/cm左右的大线能量电渣焊。但是，若进行大线能量焊接，则焊接热影响部(HAZ)的金属组织粗大化，由此导致焊接部的韧性劣化。为了提高耐震性，倒不如期望焊接部的韧性提高。特别是线能量为400kJ/cm以上的大线能量焊接，与一部分建筑结构物上进行的气电焊不同，因为线能量高，冷却速度也慢，所以韧性更容易劣化。

用于改善大线能量焊接热影响部的韧性的金属组织学的研究一直以来都在进行，例如有1)活用TiN的研究；2)活用氧化物的研究；3)活用硫化物的研究等。

1)在活用TiN的研究中，例如在特开平5-186848号中提出活用TiN和VN的HAZ韧性改善技术。另外特开2002-266050号提出使Ti和N的量比率[Ti]/[N]比为3.5～5.0和与N量相比增多Ti量的提案。但是，焊接金属和热影响部(HAZ)的界面(熔合线)附近处于超过1400℃的温 度。特别是建筑上的焊接进行的是超大线能量焊接，因此高温下的滞留时间变长。高温下的滞留时间越长，使TiN粒子熔解，HAZ韧性改善效果越降低。另外，若为了防止这样的TiN粒子的熔解而增多Ti量，加大TiN粒，则TiN粒子的粗大化反而导致韧性劣化。

2)作为活用氧化物的研究，例如特开2000-80436号、特开2000-80437号和特开2003-293077号提出，活用添加有Mg的氧化物粒子的技术。但是，均一分散微细的氧化物的技术很难，为了在工业化上进行稳定地制造还需要进一步改善。

3)作为活用硫化物的技术，提出有通过添加REM而使硫化物、氧化物和硫氧化物的粒子分散的技术(例如特开2004-176100号、特开2004-10951号、特开2003-286540号)；为了活用CaS的粒子而将Ca和S和O的含量控制在ACR这样的定式化的参数的范围内的技术(例中特开2005-220379号、特开2005-68478号公报)等。但是，活用流化物的技术因为需要一定程度的S量，所以硫化物粗大化，韧性劣化，MnS系的夹杂物致使板厚方向的韧性劣化。

于是在地震时，建筑结构物变形，在焊接接合部沿柱材的板厚方向拉伸应力发挥作用。虽然钢板对于作用于板面内(与板面平行的方向)的应力较强，但是针对作为板面的垂直方向的板厚方向的应力的强度降低。因此，为了提高建筑结构物的耐震性，希望也考虑到板厚方向的韧性。上述的现有技术，并不能稳定满足高韧性，另外也没有考虑板厚方向的韧性。为了评价板厚方向的韧性，必须提取同方向为纵长方向的摆锤冲击试验片，但从通常的对接焊的钢板不能提取以板厚方向为纵长方向的试验片。

发明内容

本发明鉴于上述这一情况而进行，其目的在于，提高作为建筑结构物的钢筋使用的箱形柱的耐震性。更具体地说，是在作为面板间的焊接的箱形柱角部的潜弧焊和面板与隔板的电渣焊的热影响部(HAZ)，改善面板的板厚方向(Z方向)的韧性。

解决所述课题的本发明的钢板，含有C：0.02～0.10％(质量％的意思。下同。)、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～2.0％、Al：0.01～0.05％、Cu：0.05～1.5％、Ni：0.05～1.5％、Ti：0.003～0.02％、B：0.0005～0.0030％、Ca：0.0015～0.0030％、N：0.0040～0.008％和O：0.0005～0.0030％，余量是铁和不可避免的杂质，P规定在0.015％以下，S规定在0.0010％以下，上述Ti、B、N的含量(质量％)满足下式(1)～(3)，在钢板的纵截面中，含有Ca的当量圆直径5μm以上的夹杂物为5个/mm²以下，长度50μm以上的MnS系夹杂物为2个/cm²以下，钢板的中心偏析部的C浓度为钢板整体的平均C浓度的1.2倍以下。