(57)【要約】【課題】表面硬度の制御が可能な厚鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】熱間圧延後、冷却し、鋼板の表面硬度を測定した後、誘導加熱装置で加熱処理を行う、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法であって、前記誘導加熱装置による加熱処理条件は、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係であって、冷却後の厚鋼板の表面硬度と加熱処理後に得られる表面硬度の差と、前記誘導加熱装置による表面温度の上昇温度との関係、より好ましくは前材の製造において得られた実測値で補正された当該関係より、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後、冷却し、鋼板の表面硬度を測定した後、誘導加熱装置で加熱処理を行う、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法であって、前記誘導加熱装置による加熱処理条件は、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、当該加熱処理後において、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定することを特徴とする、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法で、加熱処理後に更に加熱処理を行う際、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、再度行う加熱処理後において、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定することを特徴とする、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法において、
予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係を、前材の製造において得られた、冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係により補正して用いることを特徴とする表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記予め求めておいた、冷却後の厚鋼板の表面硬度と、誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係が、冷却後の厚鋼板の表面硬度と加熱処理後に得られる表面硬度の差と、前記誘導加熱装置による表面温度の上昇温度との関係であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
【請求項５】
スラブ加熱炉、熱間圧延機、搬送ライン上に配置した、水冷装置、及び誘導加熱装置を備えた厚板製造設備列であって、前記誘導加熱装置の入り側と出側の、少なくとも入り側に表面硬度計を配置したことを特徴とする厚板製造設備列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の製造方法および製造設備に関し、特に製品仕様に、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材料において、硬度は測定が容易なことから耐摩耗性や延性の指標や、機械的性質の間接的な指標として利用され、また、製造条件の指針を得るためにも利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は金属製ビレットの加熱状態判定方法および装置に関し、金属製ビレットを半凝固状態に加熱した後、当該金属製ビレットを半凝固状態に維持したまま成型装置により成型して、所定の形状とする加工において、金属製ビレットの凝固状態を検知するため、硬度を測定することが記載されている。
【０００４】
厚鋼板の場合、輸送用鋼管、球形タンクおよび海洋構造物など特に優れた構造安全性が要求される用途に用いられるものでは、製品仕様に、表面硬度の上限値が規定される場合がある。
【０００５】
例えば、耐サワー溶接管では、ＳＳＣＣを防止するため、表面硬度をＨＶ２３８以下とすることが規定されている。
【０００６】
このような規定が設けられた厚鋼板の製造では、硬度と引張り強さとの換算式を利用し、必要とされる硬度を満足する引張り強さが得られる製造条件が選定されていた。
【０００７】
すなわち、ＪＩＳには硬度と引張り強さとの相関が示され、一方、操業においては鋼板の機械的特性の一つである引張り強さと製造条件の関係が収集、蓄積されているので、所望する表面硬度が得られる製造条件選定の指針を得ることが可能である。
【特許文献１】特開平１１−３６０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示すように表面硬度と引張強度との間には一応の相関は認められるものの、一義的な関係ではなく、必要以上の狭レンジな製造条件での引張強度管理が必要となり、成分コストの増大や歩留低下を招いていた。図４は、ＡＰＩ規格Ｘ８０（板厚１２ｍｍ〜２５ｍｍ）で得られた両者の関係の一例を示す。
【０００９】
また、特許文献１記載の技術は、加熱処理後の硬さを測定して判定に用いる方法で、加熱処理前の硬さの情報が正確に得られていないので、目標とする表面硬度を精度良く効率的に得られない。
【００１０】
そこで、本発明は、所望する表面硬度が精度良く得られる、厚鋼板の製造方法および製造装置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】
【００１１】
本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．熱間圧延後、冷却し、鋼板の表面硬度を測定した後、誘導加熱装置で加熱処理を行う、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法であって、前記誘導加熱装置による加熱処理条件は、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、当該加熱処理後において、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定することを特徴とする、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
２．１記載の表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法で、加熱処理後に更に加熱処理を行う際、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、再度行う加熱処理後において、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定することを特徴とする、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
３．１または２記載の、表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法において、
予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係を、前材の製造において得られた、冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係により補正して用いることを特徴とする表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
４．予め求めておいた、冷却後の厚鋼板の表面硬度と、誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係が、冷却後の厚鋼板の表面硬度と加熱処理後に得られる表面硬度の差と、前記誘導加熱装置による表面温度の上昇温度との関係であることを特徴とする１乃至３の何れか一つに記載の表面硬度の上限規定が設けられている厚鋼板の製造方法。
５．スラブ加熱炉、熱間圧延機、搬送ライン上に配置した、水冷装置、及び誘導加熱装置を備えた厚板製造設備列であって、前記誘導加熱装置の入り側と出側の、少なくとも入り側に表面硬度計を配置したことを特徴とする厚板製造設備列。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、予め、冷却後の厚鋼板の表面硬度と、誘導加熱装置による加熱条件と、加熱後の表面硬度の関係を求めておき、冷却後の厚鋼板の表面硬度を基に、所望する表面硬度が得られる、誘導加熱装置による加熱条件を選定するので、所望する表面硬度が精度良く得られる。
【００１３】
また、誘導加熱装置は、表皮効果により、鋼板表面を選択的に加熱するので、材料強度に影響を与えずに表面硬度の調整が可能となるため引張強度管理レンジを緩和することが可能で、成分コスト削減、歩留まり向上も達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、搬送ライン上に配置した、誘導加熱装置と表面硬度計を用いて、鋼板表面硬度を調整することを特徴とする。
【００１５】
図１は本発明に係る厚鋼板の製造方法に用いる製造設備列の一例を示し、スラブ加熱炉（図示しない）で所定の温度に加熱されたスラブを、所望の板厚に圧延する圧延機１、加速冷却装置２、表面硬度計（１）３、ホットレベラー４、誘導加熱装置５、表面硬度計（２）６、剪断機７が上流から下流側に配置されている。
【００１６】
本発明に係る厚鋼板の製造方法では、圧延機１で熱間圧延後、加速冷却装置２で冷却し、表面硬度計（１）３で鋼板の表面硬度を測定した後、ホットレベラー４で矯正後、誘導加熱装置５で加熱処理を行う。誘導加熱装置は表皮効果により鋼板表面を選択的に加熱するので、材質に影響を与えずに表面硬度の調整が可能である。
【００１７】
誘導加熱装置５による加熱処理条件は、予め、製品と同種の試験材について求めた条件を用いる。更に、精度を向上させる場合は、前記条件を直前の製造結果を利用して修正して用いる。
【００１８】
すなわち、本発明では、予め、種々の成分組成の試験材について、熱間圧延後、加速冷却装置２で冷却した後の表面硬度を表面硬度計（１）３で求め、次に、誘導加熱装置５による加熱処理条件を種々変化させて加熱処理を行い、表面硬度計（２）６で前記加熱処理後の表面硬度を求める。
【００１９】
そして、製品製造（実機製造）の際は、上述した、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、当該加熱処理後において、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定する。
【００２０】
本発明では、例えば、上記関係を、冷却後の厚鋼板の表面硬度と加熱処理後に得られる表面硬度の差（表面硬さ低減量）と、前記誘導加熱装置により加熱した際の表面温度の上昇温度（表面加熱温度（昇温量）℃）との関係とする。
【００２１】
図３に、表面加熱温度（昇温量）℃と表面硬さ低減量（Ｈｖ）の関係の一例を示す。本発明では、予め、製品毎に同様の関係を求めておき、誘導加熱装置５を用いた加熱処理において、所望する表面加熱温度（昇温量）℃が得られるように誘導電流、周波数等加熱処理条件を選定する。
【００２２】
尚、表面硬さ低減量を求める際の鋼板の表面硬度は、鋼板先端部と尾端部を比較して得られる最高値とする。加速冷却装置２は、通過型であり、被冷却材の先端部（冷却開始温度がもっとも高い）と尾端部（冷却停止温度がもっとも低い）の２箇所のいずれかが、鋼板表面硬度の最高値となる。従って、前記２箇所の表面硬度を測定し、最高値を鋼板冷却後の表面硬度として本発明を実施すれば、製品仕様の上限を超えることはない。
【００２３】
図２は、冷却後、所望の表面硬度とするための手順を示し、冷却後の鋼板の表面硬度を、表面硬度計で実測し、得られた硬さ実測値と製品使用の硬度上限値との差である表面硬さ低減量（Ｈｖ）を求め、図３の関係を利用して表面加熱温度（昇温量）を決定する。
【００２４】
先行材を加熱処理後、表面硬度計（２）６で表面硬度を測定し、表面加熱温度（昇温量）℃と表面硬さ低減量（Ｈｖ）の測定値を、図３に追加して、両者の関係を修正すると、後行材にとってより適切な加熱処理条件が選定されるようになり好ましい。
【００２５】
本発明は、表面硬度計（２）６で測定する、加熱処理後の表面硬度が、上限規定を満足しない場合、更に加熱処理を行うことができる。当該加熱処理を行う場合は、予め求めておいた、前記冷却後の厚鋼板の表面硬度と、前記誘導加熱装置による加熱処理条件と、前記加熱処理後に得られる表面硬度の関係から、所望する表面硬度が得られる加熱処理条件を選定する。
【００２６】
または、当該材で得られた結果で修正された関係より求まる、加熱処理条件を選定しても良い。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
ＡＰＩ規格Ｘ７０サワー材（板厚２１ｍｍ、幅３３００ｍｍ、長さ１２５００ｍｍ）を、図１に示した設備列を用いて、以下の製造手順で製造した。製品仕様における表面硬度上限はＨｖ２３８である。
【００２８】
１．加速冷却停止温度４００℃に決定して製造。
【００２９】
２．表面加熱はせずにその鋼板表面硬度を表面硬度計（１）３で実測したところＨｖ２５８で製品仕様の上限値よりＨｖ２０高かった。
【００３０】
３．図３の関係から、表面硬さ低減量２０Ｈｖとなる昇温量として７０℃を求め、表面加熱温度４７０℃に決定。
【００３１】
４．誘導加熱装置５で、加熱条件を投入電力と搬送速度で調整して、４７０℃表面加熱を実施し、表面硬度計（２）６で表面硬度を測定すると、Ｈｖ２３８であった。その後、剪断機７で所望の寸法に切断した。
（実施例２）
ＡＰＩ規格Ｘ７０サワー材（板厚２１ｍｍ、幅３３００ｍｍ、長さ１２５００ｍｍ）を、図１に示した設備列を用いて、以下の製造手順で製造した。製品仕様における表面硬度上限はＨｖ２３８である。
【００３２】
１．加速冷却停止温度４００℃に決定して製造。
【００３３】
２．表面加熱はせずにその鋼板表面硬度を表面硬度計（１）３で実測したところＨｖ２５８で製品仕様の上限値よりＨｖ２０高かった。
【００３４】
３．図３の関係から、表面硬さ低減量２０Ｈｖとなる昇温量として７０℃を求め、表面加熱温度４７０℃に決定。
【００３５】
４．誘導加熱装置５で、加熱条件を投入電力と搬送速度で調整して、４７０℃表面加熱を実施し、表面硬度計（２）６で表面硬度を測定すると、Ｈｖ２４０であった。
【００３６】
５．そこで、次材に対しては昇温量を７７℃に変更して４７７℃の表面加熱を実施すると同時に、表面硬度計（１）３、（２）６で、誘導加熱前後の表面硬度を測定して差を求めた。
【００３７】
６．誘導加熱前後の表面硬度の差は２３Ｈｖで、次材の表面硬度はＨｖ２３５であった。その後、剪断機７で所望の寸法に切断した。
【００３８】
７．次材以降の材料に対しては、上記昇温量と誘導加熱前後の硬さの変化分で図３の関係を修正して適用した。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用する厚板製造設備列の一例を示す図。
【図２】本発明に係る厚鋼板の製造における、硬度測定手順の一例を示す図。
【図３】表面加熱温度（昇温量）℃と表面硬さ低減量（Ｈｖ）の関係の一例を示す図。
【図４】表面硬さと強度の関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１    圧延機
２    加速冷却装置
３、６    表面硬度計１、２
４    ホットレベラー
５    誘導加熱装置
７    剪断機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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