(57)【要約】【課題】能率向上のため複数体の金属板材を同時に細粒化熱処理すると共に、その際、不所望な歪みの残留を抑制するため熱歪の発現し難い態様で複数体の金属板材を纏める。【解決手段】金属板材の出発資材１０の複数体を溶接１３で繋ぎ合わせて筒体１４の形に仮組し、誘導子１５及び放水子１７を筒体１４の外側に配置して相対走行させながら急熱と急冷とを筒体１４に適用するという細粒化熱処理の単位操作を一回ないし複数回行い、細粒化熱処理を適用した筒体１４から複数個の細粒化金属板材製品１１を切り取る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材に誘導加熱による相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とを適用して組織を細粒化させる細粒化熱処理操作を含む細粒化金属板材の製造方法であって、
金属板材の単板または該単板を截取できる寸法形状の面部分を複数面有する一軸折曲げ体の一方もしくは双方を出発資材として該出発資材の複数体を溶接で繋ぎ合わせて筒体の形に仮組し、該筒体をその軸線方向に貫く磁束の生じる誘導子を該筒体の外側に配置し該誘導子に交番電流を通電して行う誘導加熱とこれに続く加熱部の急冷とを前記誘導子ならびに前記急冷のための冷却手段に対して前記筒体を相対走行させながら適用することを以て該筒体に対する前記細粒化熱処理の単位操作を構成し、該単位操作を一回ないし複数回適用した筒体からの截取によって細粒化金属板材製品を得る、ことを特徴とする細粒化金属板材の製造方法。
【請求項２】
前記単板は全域に亘って平たい平板であることを特徴とする請求項１記載の細粒化金属板材の製造方法。
【請求項３】
前記単板は、平板の対向する二辺が鈍角折曲げされた形状の縁付き平板である、ことを特徴とする請求項１記載の細粒化金属板材の製造方法。
【請求項４】
前記一軸折曲げ体は、「Ｖ字」ないし「Ｌ字」形状に折曲げられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された細粒化金属板材の製造方法。
【請求項５】
前記一軸折曲げ体は「コの字」形状に折曲げられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された細粒化金属板材の製造方法。
【請求項６】
前記筒体からの製品の截取をレーザカッターを用いて行う、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載された細粒化金属板材の製造方法。
【請求項７】
前記誘導加熱を、前記誘導子に商用交流周波数の交番電流を通電して行う、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載された細粒化金属板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細粒化熱処理操作を含む細粒化金属板材の製造方法に関し、詳しくは、誘導加熱による相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とを金属板材に適用することによりその金属板材の組織を細粒化させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の熱処理に関してＡc3直上に急熱しこれに続いて急冷する熱処理を繰返し施す処理法により超微細粒鋼材が得られることや結晶粒を微細化すれば強度・靱性が共に上昇することが知られており（例えば非特許文献１参照）、それが金型や熱延鋼帯に応用されている（例えば特許文献１〜３参照）。
鋼製の金型の場合（例えば特許文献１参照）、金型の表面に、オーステナイト化温度域とマルテンサイト変態温度域とを往復させる急熱と急冷を複数回繰返して、微細な細粒層を形成することにより、硬さと靱性を両立させており、そのうち特に靱性については、比較的鈍い切欠に関するシャルピー衝撃値の向上ばかりか、鋭い切欠に関する破壊靱性も向上している。急熱は高周波誘導加熱で、急冷は水冷で、具現化されている。
【０００３】
熱延鋼帯の場合（例えば特許文献２，３参照）、鋼帯を長手方向に移動させながら急熱および急冷を繰返すことにより結晶粒の微細化が進められる。その際、急熱はオーステナイト化を目標に高周波誘導加熱で行われ、急冷はマルテンサイト変態を目標に水冷で行われている。また、鋼帯の送りには、往復移動もあれば（例えば特許文献２）、一方向移動もあるが（例えば特許文献３）、何れも（特許文献２，３）、移動中の鋼帯に対し熱処理に加えて圧延と巻取も行うようになっている。
【０００４】
【非特許文献１】鋼の熱処理  改訂５版  ８０頁  「２・５・８  超微細化処理による強化」  社団法人日本鉄鋼協会編  丸善株式会社発行（昭和４４年１０月１日）
【特許文献１】特開平６−３１５７５２号公報  （第１〜２頁、図６）
【特許文献２】特開２００２−０６６６０５号公報  （第１頁、図１）
【特許文献３】特開２００４−０９９９８４号公報  （第１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献４］  特願２００５−１７４７４０号
ところで、有限長の鋼板についても結晶粒微細化処理により高硬度を維持しつつ破壊靱性を高めたいという要請があるが、鋼板のほぼ全体を熱処理する場合、鋼板が長いと、金型のように全域を一気に熱処理するのは誘導子や高周波電源の大型化を伴うのでコストが嵩むため、鋼板を長手方向に移動させながら熱処理を繰返すという熱延鋼帯の手法を採用することが思い浮かぶ。ところが、有限長の鋼板では多くの場合、コイラーに掛かるほど薄くはなく又長くはないので、巻き取ることができない。
【０００６】
また、巻取では、圧延と同様に、鋼帯が緊張状態で設備に載荷されていることから、熱処理時における鋼帯と誘導子の間の距離（クリアランス）が殆ど変動しないので熱処理装置がクリアランス変動対策を特には講じていない標準的なもので足りるという利点がある一方、内部応力を残留させる傾向が生じる。
このため、従来手法をそのまま採用するのでなく、熱処理のため鋼板を長手方向に移動させるに際して鋼板をできるだけ自由な状態に保つことが求められる。そして、そのような保持手段としては、鋼板を両端で支承することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、鋼板を長手方向の両端から曲り許容状態で保持した場合、長い鋼板が横になっていると、自重に起因して中央部分には大きな曲げ応力が生じる。
また、自由状態では反りや捩れ等の曲り変形が許容されるため、曲り方によっては鋼板と誘導子との距離が不所望なまで大きく変動することもある。
しかも、そのような不所望な変形が熱処理の度に生じるので、熱処理が複数回に亘ると、鋼板は次段の熱処理や熱処理済素材としての使用に適う平坦度の不足したものとなってくる。
【０００８】
そこで、結晶粒微細化処理のために鋼板を長手方向に移動させながら急熱および急冷を施す際に、有限長の鋼板を両端から曲り許容状態で保持しても、自重による曲り変形が生じ難いうえ例え熱処理によって曲がっても熱処理を続行することができるような鋼板熱処理手法を実現することが基本的な技術課題となる。
そして、例えば厚さ９〜２５ｍｍの鋼板などを被処理物として、オーステナイト化温度域まで誘導加熱するに際して、被処理物を縦長状態かつ曲り許容状態で保持して昇降させることにより、移動方式で急熱と急冷とを適用できるようになった鋼板熱処理装置が、開発されている（例えば特許文献４参照）。
【０００９】
しかしながら、このような鋼板熱処理装置を使用して実用化のための試作実験を行ったところ、所期の結果が得られる一方、能率向上と歪抑制という二つの更なる技術課題も生じた。
すなわち、能率向上については、金属板材を縦長状態等で熱処理装置に保持させるといった段取作業に或る程度の時間を要することが避けられないため、多数の金属板材を処理する場合、一つずつ処理していたのでは時間が掛かり、単に処理枚数を増やすべく並列処理や並行処理を行ったのでは、その分だけ設備費等が嵩んでしまう。
【００１０】
また、歪抑制については、縦長状態での保持によって熱歪が低減されたといっても、板材は表裏方向の曲げ剛性が小さいので、反りや捩れといった熱歪が往々にして許容レベル以上に残留してしまう。熱処理後に加熱しないで残留歪を無くすのは困難なので、熱処理時にできるだけ歪が発生しないようにすることが肝要である。
そこで、設備費の著増を伴わずに時間当りの処理能力を向上させ且つ熱歪の発現を著減できる技術の提供が、更なる課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の細粒化金属板材の製造方法（請求項１）は、このような課題を解決するために創案されたものであり、金属板材に誘導加熱による相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とを適用して組織を細粒化させる細粒化熱処理操作を含む細粒化金属板材の製造方法であって、  金属板材の単板または該単板を截取できる寸法形状の面部分を複数面有する一軸折曲げ体の一方もしくは双方を出発資材として該出発資材の複数体を溶接で繋ぎ合わせて筒体の形に仮組し、該筒体をその軸線方向に貫く磁束の生じる誘導子を該筒体の外側に配置し該誘導子に交番電流を通電して行う誘導加熱とこれに続く加熱部の急冷とを前記誘導子ならびに前記急冷のための冷却手段に対して前記筒体を相対走行させながら適用することを以て該筒体に対する前記細粒化熱処理の単位操作を構成し、該単位操作を一回ないし複数回適用した筒体からの截取によって細粒化金属板材製品を得る、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の細粒化金属板材の製造方法について、前記単板は、全域に亘って平たい平板であって良く（請求項２）、平板の対向する二辺が鈍角折曲げされた形状の縁付き平板であっても良い（請求項３）。さらに、前記一軸折曲げ体は、鋭角の「Ｖ字」形状や直角の「Ｌ字」形状あるいはそれらの中間形状に折曲げられていて良く（請求項４）、「コの字」形状に折曲げられていても良い（請求項５）。また、前記筒体からの製品の截取は、切断箇所周辺への熱影響の小さいレーザカッターを用いて行う、ことが望ましい（請求項６）。更にまた、前記誘導加熱は、前記誘導子に商用交流周波数の交番電流を通電して行うようにしても良い（請求項７）。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明の細粒化金属板材の製造方法（請求項１）にあっては、誘導加熱による相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とが金属板材に適用されて、その金属板材の組織が細粒化されるが、その細粒化熱処理に先立って複数の金属板材が溶接で繋ぎ合わせられて筒体の形に仮組され、その細粒化熱処理が移動加熱方式で遂行され、その細粒化熱処理に後続して熱処理済み筒体からの切り取りが行われて複数の細粒化金属板材製品が得られる。
【００１４】
このように複数体の金属板材を筒体に組上げてからそれに熱処理を施すようにしたことにより、しかも溶接にて筒体が電気導通性も高剛性も具備するようにしたことにより、管体等への適用で実績のある移動加熱方式による誘導加熱等がそれに準じた態様で複数体の金属板材にも適用可能となって、容易かつ適切に複数体を同時に処理できるうえ、熱歪が抑制される。この歪抑制の効果は、単位素材である前記単板が全域に亘って平たい形状の平板であるとき特に大きい。
したがって、この発明によれば、複数体の金属板材を能率良く細粒化熱処理できるばかりか、その細粒化熱処理に伴って生じる熱歪をより小さく抑えこむことができる。
【００１５】
なお、金属板材が長方形やそれに準じた形状の物の場合、長辺部を隣接させる等のことにより容易に、長手方向に中心軸を置いた筒状の形にすることができる。しかも、金属板材を筒体にするとき対称性の高い筒体たとえば正三角柱状や正四角形状の筒体にすることにより、それに生じる熱歪をより小さく抑えこむことができる。
また、単一板体を表裏から挟むように誘導子で囲んで行う板状体の囲み誘導加熱（特許文献４参照）よりも、筒体を周方向に囲繞するように誘導子で囲んで行う中空体誘導加熱（本発明）の方が、誘導子の被処理物との電磁結合の強さの指標である結合係数が高い値になって入熱能率が向上し、その分だけ高周波電源が小形化できる。
さらに、移動加熱方式の場合、時間当りの処理面積が小さいので、大面積の加熱でも高周波電源の規模が小さくて済むが、複巻誘導子の採用による加熱所要時間の短縮も可能である。この他、リング状の狭巾誘導子による移動加熱方式の場合は、走行方向の入熱分布を、投入電力または走行速度の加減によって調整することができる。
【００１６】
さらにまた、上記囲み誘導加熱では表裏逆方向に流れる誘導電流の浸透深さ絡みの表裏干渉を避けるために通電周波数に下限制約があるが、この点についても、本発明における中空体誘導加熱では、誘導電流が筒体（中空体）の実肉部を全周に亘って周回する形で板材表裏間の全肉厚内を同方向に流れることから、実用上の可使周波数範囲が低周波側に拡張されて、通電周波数の選定が、入熱能率や経済性における得失という非制約的な観点で行えることとなって、電源選定の自由度が増す。
また、本発明の細粒化金属板材の製造方法は、装置としては、被処理物を縦長状態かつ曲り許容状態で保持して昇降させながら移動方式で急熱と急冷とを適用する特許文献４の鋼板熱処理装置をそのまま用いて、熱歪を更に小さく抑えた細粒化熱処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の一実施形態（第１形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が出発資材１０の斜視図、（ｂ）が筒体１４の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の斜視図である。なお、図示に際して高周波電源１６や給水源１８は記号で簡略図示している。
【００１８】
細粒化熱処理操作の処理対象である出発資材１０とされる金属板材の材質は、ＪＩＳ  Ｇ３１２８（ＳＨＹ）やＪＩＳ  Ｇ４１０３（ＳＮＣＭ）が典型的であるが、金属板材に相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とを適用することで組織が細粒化する即ち結晶粒が微細化するものであれば他のものでも良い（例えば特許文献１〜３参照）。
この実施形態で取り扱う出発資材１０は（図１（ａ）参照）、長方形の平板である。
【００１９】
出発資材１０のサイズは、厚さ１０ｍｍ×幅１２００ｍｍ×長さ３５００ｍｍ前後が典型的であるが、他のサイズ（多くは５〜３０ｍｍ×９００〜１５００ｍｍ×１５００〜６０００ｍｍ程度）でも良い。
出発資材１０の大部分は単板切出部１１で占められており（図１（ａ）の二点鎖線区画領域を参照）、単板切出部１１は後に切り出されて一個または複数の細粒化金属板材製品となる。次に述べる筒体仮組時に溶接部位とされる長辺部１２は、後で切り捨てられることが多いが、要求仕様に適えば単板切出部１１に含められる。
【００２０】
細粒化熱処理操作に先立ち筒体仮組作業が行われる（図１（ｂ），（ｃ）参照）。この実施形態では三枚の出発資材１０が横断面正三角形の筒体１４の形に仮組される。すなわち、三枚の出発資材１０の長手方向を揃えるとともに、それらの長辺部１２同士を角度６０゜で当接させ、その状態で隣接している長辺部１２同士を溶接にて繋ぎ合わせる。溶接は、サブマージアーク溶接や，炭酸ガスアーク溶接，ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接，ＭＡＧ溶接などで行うことができる。これらの溶接部１３に係る溶接は、連続線状に行っても飛石状に行っても良い。
【００２１】
移動方式の誘導加熱による細粒化熱処理には（図１（ｃ）参照）、高周波電源１６から通電される誘導子１５や、給水源１８から通水される放水子１７が使用され、それらが筒体１４の外周面と対峙しながら筒体１４の軸線方向すなわち出発資材１０の長手方向へ相対移動することが必要なので、筒体１４の外周より一回り大きい誘導子１５及び放水子１７が用意される。誘導子１５は電気良導体の銅管や銅条体などを曲げて形成され、通常は、管の中空部や条体に付設した冷却水路への通水により冷却される構造となっている。放水子１７は金属管などに多数の噴射孔が設けられている。誘導子１５も放水子１７も、通常は、筒体１４に適合した図示のような単巻のリング状である。誘導子１５の管体あるいは冷却水路に多数の噴射孔を設けて誘導子用の冷却水を噴射させる構造として、誘導子１５に放水子１７の機能を兼ねさせることもできる。また、入熱能率強化のために誘導子１５を多段リング状構造あるいはソレノイド状などの複巻構造としても良い。
【００２２】
これらの準備が調うと、筒体１４に対して細粒化熱処理操作が行われる（図１（ｃ）参照）、細粒化熱処理操作は、筒体１４をその軸線方向に貫く磁束の生じる状態で誘導子１５が筒体１４の外側に配置されるとともに、やはり筒体１４の外側であって誘導子１５から筒体１４の軸線方向で一定距離だけ離れたところに放水子１７が配置された状態で行われる。その状態で、高周波電源１６から誘導子１５に高周波通電がなされ、給水源１８から放水子１７に給水が行われるとともに、図示しない移動機構により、誘導子１５や放水子１７に対して筒体１４が、先ず誘導子１５を潜り、次いで放水子１７を潜る又は誘導子１５からの噴射水に接する進行方向を以て、その軸線方向に相対走行させられる（その際、筒体１４の相対走行の進行方向を上から下に向かう方向とすることで、未加熱部への噴射水の到達による熱処理不善が水切手段の配備なしに避けられる）。図１（ｃ）において、実線矢印は筒体１４の誘導子１５等に対する相対走行の方向を、点線矢印は誘導子１５等の筒体１４に対する相対走行の方向を、夫々示している。
【００２３】
そうすると、筒体１４の外周面のうち誘導子１５と対向する狭巾環状の閉電路に、そこを周回する誘導電流が生じて、その閉電路を構成している三枚の出発資材１０の上記狭巾環状部分が同時に誘導加熱される。また、これに追随して、放水子１７等から筒体１４の外周面に向けて噴霧される冷却水により、上記の狭巾環状に誘導加熱された加熱部が急冷される。そして、そのような急熱および急冷に並行して、誘導子１５及び放水子１７が筒体１４一端側から他端側まで一定速度で又は筒体１４の端部における昇温分布の乱れを考慮した速度推移で相対走行させられることで、筒体１４のほぼ全部について相変態温度域への急熱とこれに続く急冷とが適用され、筒体１４を構成する金属板材の組織が概ね均等に細粒化する。
【００２４】
そして、このような一走行分の熱処理を単位操作として、一回ないし複数回すなわち組織の細粒化に係る要求仕様を満たすのに必要な回数だけ、単位操作が行われる。なお、この単位操作を複数回適用するケースでは、誘導子１５と放水子１７等のセットを多段配設して単位操作を繰返す構成としてもよい。但し、この場合は、上段セットの噴射水が下段セットの加熱部に到達しないようにするための水切り手段を要する。
熱処理が済むと、細粒化熱処理製品製造の最後の作業として、細粒化金属板材製品を得るために、筒体１４から三枚の単板切出部１１が切り取られる。その製品截取はレーザカッターを用いて行うのが良く、好適なレーザカッターとしては、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーを用いたカッターを例示できる。レーザーによる切り取りは、必要に応じて切断部に酸素ガスを供給しながら行う。
【００２５】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の他の実施形態（第２形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図２は、（ａ）が筒体２４の端面図、（ｂ）が細粒化熱処理状況の斜視図である。なお、図示に際して高周波電源２６や給水源２８は記号で簡略図示している。
【００２６】
この実施形態でも上述した出発資材１０が細粒化熱処理操作の処理対象とされるが、この実施形態では、四枚の出発資材１０が纏めて処理される。
詳述すると、筒体仮組作業では、四枚の出発資材１０の長手方向が揃えられ、それらの長辺部１２同士が９０゜即ち直角に突き当てられ、その状態で隣接している長辺部１２同士が溶接部２３で繋ぎ合わせられて、四枚の出発資材１０が横断面正方形の筒体２４の形に仮組される。また、高周波電源２６から通電される誘導子２５や、給水源２８から通水される放水子２７が、筒体２４の外周形状に適合する略正方形に形成され、筒体２４の外側に配置される。
【００２７】
細粒化熱処理はやはり移動加熱方式で行われ、筒体２４が相対走行させられているときに誘導子２５への高周波通電と放水子２７への給水とがなされると、筒体２４をその軸線方向に貫く態様で生じた磁束によって、筒体２４の構成する閉回路のうちの誘導子２５の対向する環状部分に誘導電流が生じ、その環状部分が相変態温度域へ急熱されるとともに、これに続く放水子２７からの冷却水噴霧にて先行加熱部分が急冷されるので、この場合も、筒体２４を構成する金属板材の組織が細粒化する。また、熱処理の済んだ筒体２４からは細粒化金属板材製品の截取が行われるが、この場合は、筒体２４から四枚の単板切出部１１が切り出される。
【００２８】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の他の実施形態（第３形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図３は、（ａ）が出発資材３０の斜視図、（ｂ）が筒体３４の端面図、（ｃ）がの細粒化熱処理状況の側面図である。なお、図示に際して高周波電源３６や給水源３８は記号で簡略図示している。
【００２９】
この実施形態では細粒化熱処理操作の処理対象が出発資材３０であり、出発資材３０は、材質やサイズが上述の出発資材１０とほぼ同じ単板であるが、形状が少し異なっている。すなわち（図３（ａ）参照）、完全な平板ではなく、平板の対向する二辺が鈍角折曲げされた形状の縁付き平板である。具体的には、単板切出部３１の両側の長辺部３２が同じ片面の方へ折り曲げられている（図３（ａ）の折曲角θ参照）。
【００３０】
この場合、二枚の出発資材３０が筒体３４に仮組され（図３（ｂ）参照）、それに移動方式で一回または複数回の細粒化熱処理が施され（図３（ｃ）参照）、それから細粒化金属板材製品（図３（ａ）の３１部分）の截取が行われる。
詳述すると、筒体仮組作業では（図３（ｂ）参照）、二枚の出発資材３０の長手方向が揃えられ、互いに凹側が向き合わせられ、それらの長辺部３２同士が突き当てられ、溶接部３３で繋ぎ合わせられて、二枚の出発資材３０が横断面扁平環状の筒体３４の形に仮組される。
【００３１】
また（図３（ｃ）参照）、高周波電源３６から通電される誘導子３５や、給水源３８から通水される放水子３７が、筒体３４の外周形状に適合する扁平環状に形成され、筒体３４の外側に配置される。それから、誘導子３５への高周波通電と放水子３７への給水と筒体３４の相対走行とが開始されて、細粒化熱処理が行われる。そして、この場合も、筒体３４を構成する金属板材の組織が細粒化する。また、熱処理の済んだ筒体３４からは細粒化金属板材製品の截取が行われるが、この場合は、筒体３４から二枚の単板切出部３１が切り出される。
【００３２】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の他の実施形態（第４形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ）が出発資材４０の斜視図、（ｂ）が筒体４４の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【００３３】
この実施形態では細粒化熱処理操作の処理対象が上述の出発資材１０と新たな出発資材４０とであり、出発資材４０は、材質や，厚さ，長さが上述の出発資材１０と同等の金属板材であるが、幅方向伝いの寸法や形状が出発資材１０と異なっている。すなわち（図４（ａ）参照）、出発資材４０は、金属板材の単板を截取できる寸法形状の面部分を二面有する一軸折曲げ体であり、「Ｖ字」形状に折曲げられている。折曲加工はプレス機等で短時間に行える。折曲角θは、ほぼ６０゜である。
【００３４】
この場合、一枚の出発資材１０と一枚の出発資材４０とが筒体４４に仮組され（図４（ｂ）参照）、それに移動方式で一回または複数回の細粒化熱処理が施され（図４（ｃ）参照）、それから細粒化金属板材製品の截取が行われる（図示せず）。
詳述すると、筒体仮組作業では（図４（ｂ）参照）、出発資材１０，４０の長手方向が揃えられ、出発資材４０の凹側に蓋する状態で出発資材１０が突き当てられて、それらの長辺部１２と長辺部４２が溶接部４３，４３で繋ぎ合わせられ、これによって、出発資材１０，４０が横断面略正三角形の筒体４４の形に仮組される。
この場合、第１形態より少ない二カ所の溶接で横断面正三角形の筒体４４ができあがる。
【００３５】
この筒体４４は上述した筒体１４とほぼ同形になるので、上述した誘導子１５や，高周波電源１６，放水子１７，給水源１８がそのままで又は小修正を施すことで筒体４４に適合し、これらが使用可能である。そこで（図４（ｃ）参照）、誘導子１５及び放水子１７が筒体４４の外側に配置され、それから誘導子１５への高周波通電と放水子１７への給水と筒体４４の相対走行とが開始されて、細粒化熱処理が行われる。そして、この場合も、筒体４４を構成する金属板材の組織が細粒化する。また、熱処理の済んだ筒体４４からは細粒化金属板材製品の截取が行われるが、この場合は、筒体４４から一枚の単板切出部１１と二枚の単板切出部４１とで合計三枚の製品が切り出される。
【００３６】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の他の実施形態（第５形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図５は、（ａ）が出発資材５０の斜視図、（ｂ）が筒体５４の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【００３７】
この実施形態では細粒化熱処理操作の処理対象が新たな出発資材５０であり、出発資材５０は、折曲角θだけが上述の出発資材４０と異なる金属板材である。すなわち（図５（ａ）参照）、出発資材５０は、金属板材の単板を截取できる寸法形状の面部分を二面有する一軸折曲げ体であるが、「Ｖ字」形状でなく「Ｌ字」形状に折曲げられている。折曲角θは、略９０゜である。
【００３８】
この場合、二枚の出発資材５０が筒体５４に仮組され（図５（ｂ）参照）、それに移動方式で一回または複数回の細粒化熱処理が施され（図５（ｃ）参照）、それから細粒化金属板材製品の截取が行われる（図示せず）。
詳述すると、筒体仮組作業では（図５（ｂ）参照）、二枚の出発資材５０の長手方向が揃えられ、互いに凹側が向き合わせられ、それらの長辺部５２同士が突き当てられ、溶接部５３，５３で繋ぎ合わせられて、二枚の出発資材５０が横断面正方形の筒体５４の形に仮組される。
この場合、第２形態より少ない二カ所の溶接で横断面正方形の筒体５４ができあがる。
【００３９】
この筒体５４は上述した筒体２４とほぼ同形になるので、大抵は、上述した誘導子２５や，高周波電源２６，放水子２７，給水源２８が筒体５４に適合し、これらが使用可能である。そこで（図５（ｃ）参照）、誘導子２５及び放水子２７が筒体５４の外側に配置され、それから誘導子２５への高周波通電と放水子２７への給水と筒体５４の相対走行とが開始されて、細粒化熱処理が行われる。そして、この場合も、筒体５４を構成する金属板材の組織が細粒化する。また、熱処理の済んだ筒体５４からは細粒化金属板材製品の截取が行われるが、この場合は、筒体５４から四枚の単板切出部５１が切り出される。
【００４０】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の他の実施形態（第６形態）について、その手順等を、図面を引用して説明する。図６は、（ａ）が出発資材６０の斜視図、（ｂ）が筒体６４の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【００４１】
この実施形態では細粒化熱処理操作の処理対象が上述の出発資材１０と新たな出発資材６０とであり、出発資材６０は、材質や，厚さ，長さが上述の出発資材１０と同等の金属板材であるが、幅方向伝いの寸法や形状が出発資材１０と異なっている。すなわち（図６（ａ）参照）、出発資材６０は、金属板材の単板を截取できる寸法形状の面部分を三面有する一軸折曲げ体であるが、「Ｖ字」形状でも「Ｌ字」形状でもなく「コの字」形状に折曲げられている。折曲角θは、二カ所とも、略９０゜である。
【００４２】
この場合、一枚の出発資材１０と一枚の出発資材６０が筒体６４に仮組され（図６（ｂ）参照）、それに移動方式で一回または複数回の細粒化熱処理が施され（図６（ｃ）参照）、それから細粒化金属板材製品の截取が行われる（図示せず）。
詳述すると、筒体仮組作業では（図６（ｂ）参照）、出発資材１０，６０の長手方向が揃えられ、出発資材６０の凹側に蓋する状態で出発資材１０が突き当てられて、それらの長辺部１２と長辺部６２が溶接部６３，６３で繋ぎ合わせられ、これによって、出発資材１０，６０が横断面略正方形の筒体６４の形に仮組される。
この場合も、二カ所の溶接で横断面正方形の筒体６４ができあがる。
【００４３】
この筒体６４も上述した筒体２４とほぼ同形になるので、やはり誘導子２５や，高周波電源２６，放水子２７，給水源２８が筒体６４に大抵は適合し、これらが使用可能である。そこで（図６（ｃ）参照）、この場合も、誘導子２５及び放水子２７が筒体６４の外側に配置され、それから誘導子２５への高周波通電と放水子２７への給水と筒体６４の相対走行とが開始されて、細粒化熱処理が行われる。そして、この場合も、筒体６４を構成する金属板材の組織が細粒化する。また、熱処理の済んだ筒体６４からは、やはり四枚の単板切出部６１が切り出される。
【実施例１】
【００４４】
本発明の細粒化金属板材の製造方法の実施例１について、それに使用した鋼板熱処理装置の構成を、図面を引用して説明する。図７は、鋼板熱処理装置７０を使用して金属板材の筒体９９を誘導加熱しているところを示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が右側面図である。
【００４５】
鋼板熱処理装置７０は、厚めの鋼板を一枚ずつ誘導加熱するために開発されたもの（特許文献４参照）を、金属板材の単板切出部を有する出発資材の複数体からなる筒体９９向けに改造したものである。鋼板熱処理装置７０の処理対象となる筒体９９は、上述した筒体１４や（図１参照），筒体２４（図２参照），筒体３４（図３参照），筒体４４（図４参照），筒体５４（図５参照），筒体６４（図６参照）の何れか、あるいはそれ以外であって、金属板材の単板または該単板を截取できる寸法形状の面部分を複数面有する一軸折曲げ体の一方もしくは双方を出発資材として該出発資材の複数体を溶接で繋ぎ合わせて筒体の形に仮組したものである。
【００４６】
鋼板熱処理装置７０は、有限長の筒体９９を一時的に保持して長手方向に移動させるために、昇降モータ７１と固定枠７２とボールネジ機構７３と枠体上部７４と上端支承部材７５と下端支承部材７６と枠体下部７７と可動枠７８とを具えており、移動中の筒体９９に急熱および急冷の熱処理を施すために、水平面内調節機構８１と誘導子８２と放水部８３と図示しない高周波電源および給水設備を具えている。それらのうち誘導子８２と放水部８３とが相互固定されて熱処理ユニットになっている。
以下、各部を詳述する。
【００４７】
固定枠７２は、上半分が床面９７から立ち上がり、下半分が床下９８に潜り込んだ状態で、床に固定設置され、枠体上部７４及び枠体下部７７を上下移動可能に支持するとともに、その移動の案内部材を兼ねるため内側が直線レール状に形成されている。枠体上部７４と枠体下部７７は可動枠７８で連結されており、これらは、昇降モータ７１でボールネジ機構７３を軸回転させると、一体的に上下動するようになっている。そして、このような支持機構および可動機構は、上端支承部材７５及び下端支承部材７６を介して筒体９９を長手方向に移動させる昇降機構を成している。
【００４８】
枠体下部７７には例えば３本の下端支承部材７６が上向きに固設されており、枠体上部７４には例えば１本の上端支承部材７５が下向きに装着されており、これらの支承部材７５，７６が筒体９９の長手方向の両端に直に又は適宜な電気絶縁部材などを介して係合することにより、筒体９９をその長手方向を鉛直方向に配向させた状態（本明細書では、これを縦長状態という）で保持するようになっている。さらに、上端支承部材７５は、ある程度は進退可能に即ち上下方向へは多少の移動を許容される状態で枠体上部７４に取り付けられているので、処理時の筒体９９の熱膨張を逃がすものとなっている。
【００４９】
水平面内調節機構８１は、床面９７の上に固定して固定枠７２の脇に設置され、熱処理ユニットのうちの誘導子８２及び放水部８３をアーム状部材で支持し、このアーム状部材を図示しないサーボモータ及び伝動機構で駆動することにより、熱処理ユニットを水平面内で移動させて、熱処理ユニットを成す誘導子８２，放水部８３の位置と面内方位とを調節するようになっている。誘導子８２は、筒体９９に応じて上述した誘導子１５，２５，３５の何れか或いはそれ以外であって筒体９９に適合したリング状の誘導子等であり、筒体９９の昇降路を囲むところに配置され、ここでは図示しない高周波電源（１６，２６，３６）からやはり不図示のケーブルやトランスを介して高周波が通電されると、筒体９９において出発資材の複数体を連ねた筒体の、誘導子８２に対向する環状部分を誘導加熱するようになっている。
【００５０】
放水部８３は、下降中の筒体９９に対して急熱後の急冷を行うため、誘導子８２の下方に設けられ、やはり筒体９９と周方向には一巡全域に亘り長手方向には一部区間で対向するようになっている。放水部８３は、やはり筒体９９に応じて上述した放水子１７，２７，３７の何れか或いはそれ以外であって筒体９９に適合したリング状の放水子を主体にしたものであり、やはり筒体９９の昇降路を囲むところに配置されている。放水部８３では、図示しない止水弁や電磁弁からなる給水具が放水子（１７，２７，３７）と給水源（１８，２８，３８）との間に介挿接続されていて、図示しない電子制御装置の制御に従って電磁弁が開閉すると、放水部８３の放水状態（遂行／停止）が切り替わる。また、放水量が電子制御装置の制御に従う流量調整弁にて調整しうるようになっており、放水時には、適量に調整された冷却水が筒体９９の外周面に噴霧されるようになっている。
【００５１】
このような鋼板熱処理装置７０を用いて行った、複数体の出発資材を筒体９９に纏めて一緒に焼入れする操作を含む本発明の細粒化金属板材の製造方法を説明する。
【００５２】
準備段階では、誘導子８２の通電電流や，その周波数，放水部８３の平均放水量などについて、筒体９９のサイズ及び材質に適合する値が選定され、電子制御装置にパラメータ設定される。１０ｍｍ×１２００ｍｍ×３５００ｍｍ板を三枚分構成で熱処理する場合の条件範囲を例示すると、送り速度に応じて高周波電流は５００〜２０００Ａ、その電力は２００〜２０００ｋＷ、その周波数は５００Ｈｚ〜５０ｋＨｚである。好適周波数は板厚の２乗に略反比例するので、板厚２０〜３０ｍｍでは５０Ｈｚ〜５ｋＨｚとなる。本発明における中空体誘導加熱では、単一板体の囲み誘導加熱とちがって、このように通電周波数に関する低周波数側の制約が緩和されて、２０〜３０ｍｍといった厚肉材では、５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用周波数の利用も適うこととなる。商用交流の利用は、トランスの大型化等の問題はあるものの、高周波電源が不要となり、また、板の裏面側（筒体内面側）に及ぶ入熱が容易になるなど利点も多大である。
【００５３】
鋼板熱処理装置７０の初期設定や調節が済んだら、電子制御装置の指示操作等にて可動機構７４〜７８を十分に上昇させて停止させて、誘導子８２から上へ突き出ている下端支承部材７６の先端に縦長状態の筒体９９の下端を載せ、それから筒体９９の上端に上端支承部材７５を係合させて、筒体９９を保持させる。
そして、筒体９９が縦長状態で保持されたら、電子制御装置に自動制御の開始を指示する。そうすると、筒体９９が定速で下降するとともに、誘導子８２と放水部８３とが各々の動作を開始する。具体的には高周波電源から誘導子８２に高周波通電が行われるとともに給水源から放水部８３に冷却用水が供給される。
誘導子８２への高周波通電による急熱と放水部８３からの放水による急冷は、筒体９９の周方向の全域に及び、筒体９９が下降しきるまで継続される。
【００５４】
筒体９９が十分に下降すると、誘導子８２も放水部８３も動作を停止し、筒体９９に対する細粒化熱処理操作すなわち短時間に急熱と急冷を施す処理が終了する。
細粒化熱処理操作を複数回繰り返して施す場合は、筒体９９を上昇させてから、同じ熱処理操作を行えば良い。
こうして、筒体９９に細粒化熱処理操作が施工されるが、一つの筒体９９には複数体の出発資材が組み込まれており、各々の出発資材には金属板材の単板の切出部が少なくとも一つは含まれているので、複数の金属板材に対する細粒化熱処理が纏めて行われる。
そして、レーザカッターを用いて筒体９９から単板切出部（１１，３１，４１，５１，６１）を切り出して、複数個の単板製品すなわち細粒化金属板材が得られた。
【００５５】
［その他］
上記の各形態では誘導子や放水子は筒体の外面のみに配されていたが、２０〜３０ｍｍといった厚板を対象とするケースでは、内面側にも誘導子や放水子を配した形態とすることで、入熱能率や冷却能率を裏面側（筒体内面側）に関して増強してもよい。また、単板製品の切り出しを、高速回転カッターなどの機械的手段やガストーチによって行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の細粒化金属板材の製造方法は、重要装置や生体を衝撃的な外力から守るための防護障壁として好適な高強度かつ高靱性の金属板（鋼板等）を性能向上効果に見合ったコストで提供できる手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態（第１形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が出発資材の斜視図、（ｂ）が筒体の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態（第２形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が筒体の端面図、（ｂ）が細粒化熱処理状況の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態（第３形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が出発資材の斜視図、（ｂ）が筒体の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【図４】本発明の他の実施形態（第４形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が出発資材の斜視図、（ｂ）が筒体の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態（第５形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が出発資材の斜視図、（ｂ）が筒体の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態（第６形態）について、細粒化金属板材の製造方法の手順等を示し、（ａ）が出発資材の斜視図、（ｂ）が筒体の端面図、（ｃ）が細粒化熱処理状況の側面図である。
【図７】本発明の実施例１について、鋼板熱処理装置を使用して複数金属板材の筒体を誘導加熱しているところを示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が右側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…出発資材、１１…単板切出部、１２…長辺部、１３…溶接部、１４…筒体、
１５…誘導子、１６…高周波電源、１７…放水子、１８…給水源、２３…溶接部、
２４…筒体、２５…誘導子、２６…高周波電源、２７…放水子、２８…給水源、
３０…出発資材、３１…単板切出部、３２…長辺部、３３…溶接部、３４…筒体、
３５…誘導子、３６…高周波電源、３７…放水子、３８…給水源、
４０…出発資材、４１…単板切出部、４２…長辺部、４３…溶接部、４４…筒体、
５０…出発資材、５１…単板切出部、５２…長辺部、５３…溶接部、５４…筒体、
６０…出発資材、６１…単板切出部、６２…長辺部、６３…溶接部、６４…筒体、
７０…鋼板熱処理装置、７１…昇降モータ、７２…固定枠、
７３…ボールネジ機構、７４…枠体上部、７５…上端支承部材、
７６…下端支承部材、７７…枠体下部、７８…可動枠、
８１…水平面内調節機構、８２…誘導子、８３…放水部、
９７…床面、９８…床下、９９…筒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008007807.tif 000008
【図７】
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