(57)【要約】      （修正有）【課題】  表層部における靭性の優れた５７０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を製造することができる。【解決手段】  Ｃ：０．０６〜０．１８％、Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．５〜１．６％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．０００５〜０．００８％、を主成分とし、所定式で定義されるＰｃｍ値が０．３０％以下である鋼を、１０００〜１３００℃の温度範囲に加熱し、熱間圧延した後、引続きＡｒ3変態点以上から直接焼入れして４００℃以下の温度域で冷却を停止した後、圧延機と同一の製造ライン上に設置された誘導加熱装置を用いて、鋼板表面の最高到達温度を５００℃〜７２０℃に、鋼板表面の昇温速度が２５℃／ｓｅｃ以上、となるように急速加熱して、焼戻し処理を施す。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０６〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０５〜０．６％、
Ｍｎ：０．５〜１．６％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、
Ｎ：０．０００５〜０．００８％、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
で定義されるＰｃｍ値が０．３０％以下である鋼を、１０００〜１３００℃の温度範囲に加熱し、所定の板厚に熱間圧延した後、引続きＡｒ3変態点以上から直接焼入れして４００℃以下の温度域で冷却を停止した後、圧延機および直接焼入れ装置と同一の製造ライン上に設置されたソレノイド型誘導加熱装置を用いて、焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度を５００℃〜７２０℃、板厚中心部の最高到達温度を５００〜７００℃の範囲に、鋼板表面の昇温速度が２５℃／ｓｅｃ以上、板厚中心部の昇温速度が１℃／ｓｅｃ以上となるように急速加熱して、焼戻し処理を施すことを特徴とする高張力鋼板の製造方法。
【請求項２】
焼戻し処理過程において、板厚中心部の温度が５００℃から最高到達温度に到達するまでの鋼板の滞留時間を５０ｓｅｃ以内とし、板厚中心部の最高到達温度を５５０℃から６００℃未満の温度範囲として焼戻し処理することを特徴とする、請求項１記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項３】
焼戻し処理過程おいて、板厚中心部の温度が５００℃以上、６００℃以下の温度範囲における鋼板の滞留時間を５０ｓｅｃ以内とし、板厚中心部の最高到達温度を６００℃以上として焼戻し処理することを特徴とする、請求項１記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項４】
焼戻し時における鋼板表面の急速加熱を、２５℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で少なくとも２回以上行うことを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項５】
質量％で、さらに、
Ｃｕ：１％以下、
Ｎｉ：４％以下、
Ｃｒ：１％以下、
Ｍｏ：１％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項６】
質量％で、さらに、
Ｎｂ：０．０５％以下、
Ｖ：０．５％以下、
Ｔｉ：０．０３％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項７】
質量％で、さらに、
Ｂ：０．００３０％以下、
Ｃａ：０．０１％以下
の１種または２種を含有することを特徴とする、請求項１から６の何れか１つに記載の高張力鋼板の製造方法。
【請求項８】
焼戻し処理過程において、周波数：２０００Ｈｚ以下のソレノイド型誘導加熱装置を用いて、電力密度：５００Ｗ／ｃｍ2以下の条件で、加熱して焼戻し処理を施すことを特徴とする、請求項１から７の何れか１つに記載の高張力鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高張力鋼板の製造方法、特に、焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度、昇温速度および加熱回数を規定することによって、表面温度の過度の上昇に基づく表層部の靭性および強度等の劣化を生じず、板厚全体、特に、表層部における靭性の優れた５７０ＭＰａ級以上の引張強度を有する高張力鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼構造の大型化に伴い、より強靭な鋼の開発が求められている。通常、引張強度が約５７０ＭＰａ以上の鋼は、焼入れによりマルテンサイトもしくはベイナイト変態を生じさせ、その後の焼戻し処理によって過飽和固溶炭素や合金元素を炭化物として析出させることによって、主に靭性の改善を図って実用に供する。このような焼入れ・焼戻し鋼板の製造方法は、製造に多大な時間を要し、生産性が悪く、製造費用が多大であることが問題とされていた。
【０００３】
そのため、焼入れ方法として、圧延後そのまま焼入れを行う直接焼入れ技術が開発され、製造費用の低減等の面で効果を奏している。このような製造法として、例えば、特公昭５５−４９１３１号公報（特許文献１）、特公昭５８−３０１１号公報（特許文献２）等に記載がある。
【０００４】
しかし、これらの技術の焼戻し工程に関しては、加熱・保持の熱処理に多大な時間を消費し、そのため、熱処理工程を圧延および直接焼入れの製造ラインとは別の製造ラインで行わざるを得ず、その際の鋼板の搬送等に時間を消費するという問題を抱えており、生産性、製造費用の観点で改善の余地があった。
【０００５】
このような問題点を解決する方法として、特許第３０１５９２３号公報（特許文献３）、特許第３０１５９２４号公報（特許文献４）等に記載の方法が考案されている。これは、圧延および直接焼入れと同一の製造ライン上に直結して設置した焼戻し処理装置を用いて、鋼板の焼戻し処理時の加熱を従来技術と比較して急速加熱とすることによって、焼入れ・焼戻し鋼板の生産性を著しく高めることを可能とするものである。
【０００６】
【特許文献１】特公昭５５−４９１３１号公報
【特許文献２】特公昭５８−３０１１号公報
【特許文献３】特許第３０１５９２３号公報
【特許文献４】特許第３０１５９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、急速加熱時における鋼板の温度履歴は、図１に示すように、鋼板表面と板厚中心部で実質的に異なり、昇温速度・焼戻し温度・板厚等によってその差は変化するものの、何れの場合においても表面の最高到達温度は、板厚中心部の最高到達温度を上回る。
【０００８】
このときの表面の最高到達温度と脆性・延性破面遷移温度との関係を表１の鋼種Ａを用いて調査した。この結果を図２に示す。脆性・延性破面遷移温度は、表層部より採取した試験片を用いたシャルピー衝撃試験によって求めた。
【０００９】
図２より明らかなように、表面の温度がある温度（本試験条件の場合７２０℃）を超えると、表層部の脆性・延性破面遷移温度が目標範囲を外れ、靭性が劣化する。
【００１０】
更に、鋼板表面の昇温速度と脆性・延性破面遷移温度の関係を表１の鋼種Ａを用いて調査した。この結果を図３に示す。脆性・延性破面遷移温度は、表層部より採取した試験片を用いたシャルピー衝撃試験によって求めた。
【００１１】
図３より明らかなように、表面の昇温速度が大きくなる程、表層部の靭性が向上する。
【００１２】
更に、鋼板表面の連続的な加熱回数（各加熱時における昇温速度：２５℃／ｓｅｃ以上）と脆性・延性破面遷移温度との関係を表１の鋼種Ａを用いて調査した。この結果を図４に示す。脆性・延性破面遷移温度は、表層部より採取した試験片を用いたシャルピー衝撃試験によって求めた。
【００１３】
図４より明らかなように、加熱回数が多い程、表層部の靭性が向上する。
【００１４】
上記のように、急速加熱の場合、鋼板の板厚方向での温度履歴が異なり、表層部の材質は、加熱条件により大きく変化するが、上記従来技術には、加熱条件の開示も示唆もないので、実機への適用は困難である。
【００１５】
従って、この発明の目的は、急速加熱焼戻し時における加熱条件を詳細に検討することにより、板厚全体、特に、表層部における靭性の優れた５７０ＭＰａ級以上の引張強度を有する高張力鋼板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、従来技術の上記問題点を克服すべく、焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度、昇温速度および加熱回数を規定することによって、表面温度の過度の上昇に基づく表層部の靭性および強度等の劣化を生じず、板厚全体、特に、表層部における靭性の優れた５７０ＭＰａ級以上の引張強度を有する高張力鋼板を製造するものであり、下記を特徴とする。
【００１７】
請求項１記載の発明は、質量％で、Ｃ：０．０６〜０．１８％、Ｓｉ：０．０５〜０．６％、Ｍｎ：０．５〜１．６％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．０００５〜０．００８％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂで定義されるＰｃｍ値が０．３０％以下である鋼を、１０００〜１３００℃の温度範囲に加熱し、所定の板厚に熱間圧延した後、引続きＡｒ３変態点以上から直接焼入れして４００℃以下の温度域で冷却を停止した後、圧延機および直接焼入れ装置と同一の製造ライン上に設置されたソレノイド型誘導加熱装置を用いて、焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度を５００℃〜７２０℃、板厚中心部の最高到達温度を５００〜７００℃の範囲に、鋼板表面の昇温速度が２５℃／ｓｅｃ以上、板厚中心部の昇温速度が１℃／ｓｅｃ以上となるように急速加熱して、焼戻し処理を施すことに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明における焼戻し処理過程おいて、板厚中心部の温度が５００℃から最高到達温度に到達するまでの鋼板の滞留時間を５０ｓｅｃ以内とし、板厚中心部の最高到達温度を５５０℃から６００℃未満の温度範囲として焼戻し処理することに特徴を有するものである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明における焼戻し処理過程おいて、板厚中心部の温度が５００℃以上、６００℃以下の温度範囲に鋼板が滞留する時間を５０ｓｅｃ以内とし、板厚中心部の最高到達温度を６００℃以上として焼戻し処理することに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、焼戻し時における鋼板表面の急速加熱を、２５℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で少なくとも２回以上行うことに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４の何れか１つに記載の発明において、質量％で、さらに、Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ：４％以下、Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：１％以下の１種または２種以上を含有することに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の発明において、質量％で、さらに、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｔｉ：０．０３％以下の１種または２種以上を含有することに特徴を有するものである。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１つに記載の発明において、質量％で、さらに、Ｂ：０．００３０％以下、Ｃａ：０．０１％以下の１種または２種を含有することに特徴を有するものである。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１から７の何れか１つに記載の発明において、焼戻し処理過程において、周波数：２０００Ｈｚ以下のソレノイド型誘導加熱装置を用いて、電力密度：５００Ｗ／ｃｍ2以下の条件で、加熱して焼戻し処理を施すことに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、この発明によれば、表層部および板厚中心部の靭性が優れており、板厚全体、特に、表層部における靭性の優れた５７０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板を製造することができるといった有用な効果がもらたされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
先ず、この発明における限定理由について述べる。なお、化学成分組成割合を示す％は、何れも質量％である。
【００２７】
（Ｃ：０．０６〜０．１８％）
Ｃは、強度を確保するために含有させるが、０．０６％未満ではその効果が不十分であり、一方、０．１８％を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が劣化すると共に、溶接性が著しく劣化する。従って、Ｃ含有量は、０．０６〜０．１８％の範囲内に限定する。
【００２８】
（Ｓｉ：０．０５〜０．６％）
Ｓｉは、製鋼段階の脱酸材および強度向上元素として含有させるが、０．０５％未満ではその効果が不十分であり、一方、０．６％を超えると母材および溶接熱影響部の靭性が劣化すると共に、溶接性が著しく劣化する。従って、Ｓｉ含有量は、０．０５〜０．６％の範囲内に限定する。
【００２９】
（Ｍｎ：０．５〜１．６％）
Ｍｎは、強度を確保するために含有させるが、０．５％未満ではその効果が不十分であり、一方、１．６％を超えると溶接熱影響部の靭性が劣化すると共に、溶接性が著しく劣化する。従って、Ｍｎ含有量は、０．５〜１．６％の範囲内に限定する。
【００３０】
（Ａｌ：０．００５〜０．１％）
Ａｌは、脱酸のために添加するが、０．００５％未満の場合にはその効果が十分でなく、一方、０．１％を超えて含有すると、鋼板の表面疵が発生し易くなる。従って、Ａ１含有量は、０．００５〜０．１％の範囲内に限定する。
【００３１】
（Ｎ：０．０００５〜０．００８）
Ｎは、ＡｌやＮｂ等と析出物を形成して組織を微細化し、母材靭性を向上させる効果を有すること、および、焼戻し時にＮｂやＶ等と析出物を形成して析出強化による強度確保の効果を有するために添加する。しかしながら、０．０００５％未満の添加では組織の微細化および強度確保に必要な析出物が形成されず、一方、０．００８％を超える添加は母材および溶接継手の靭性を損なう。従って、Ｎ含有量は、０．０００５〜０．００８％の範囲内に限定する。
【００３２】
（Ｐ、Ｓ：０．０３％以下）
Ｐ、Ｓは、何れも不純物元素であり、０．０３％を超えると健全な母材および溶接継手を得ることができなくなる。従って、Ｐ、Ｓ含有量は、０．０３％以下に限定する。
【００３３】
（Ｃｕ：１％以下）
Ｃｕは、固溶強化および析出強化により強度を向上する作用を有している。しかしながら、Ｃｕ含有量が１％を超えると、靭性が低下する。従って、Ｃｕを添加する場合には、その含有量を１％以下、好ましくは、０．５０％以下に限定する。
【００３４】
（Ｎｉ：４％以下）
Ｎｉは、靭性および焼入れ性を向上する作用を有している。しかしながら、Ｎｉ含有量が４％を超えると、経済性が劣る。従って、Ｎｉを添加する場合には、その含有量を４％以下、好ましくは、０．５０％以下に限定する。
【００３５】
（Ｃｒ：１％以下）
Ｃｒは、強度および靭性を向上する作用を有している。しかしながら、Ｃｒ含有量が１％を超えると、溶接性が劣化する。従って、Ｃｒを添加する場合には、その含有量を１％以下、好ましくは、０．５０％以下に限定する。
【００３６】
（Ｍｏ：１％以下）
Ｍｏは、焼入れ性および強度を向上する作用を有している。しかしながら、Ｍｏ含有量が１％を超えると、経済性が劣る。従って、Ｍｏを添加する場合には、その含有量を１％以下、好ましくは、０．５０％以下に限定する。
【００３７】
（Ｎｂ：０．０５％以下）
Ｎｂは、マイクロアロイング元素として強度を向上させるために添加する。しかしながら、０．０５％を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Ｎｂを添加する場合には、その含有量を０．０５％以下に限定する。
【００３８】
（Ｖ：０．５％以下）
Ｖは、マイクロアロイング元素として強度を向上させるために添加する。しかしながら、０．５％を超えると溶接熱影響部の靭性を著しく劣化させる。従って、Ｖを添加する場合には、その含有量を０．５％以下、好ましくは、０．１％以下に限定する。
【００３９】
（Ｔｉ：０．０３％以下）
Ｔｉは、圧延加熱時あるいは溶接時にＴｉＮを生成し、オーステナイト粒を微細化し、母材靭性ならびに溶接熱影響部の靭性を向上させる。しかしながら、その含有量が０．０３％を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させる。従って、Ｔｉを添加する場合には、その含有量を、０．０３％以下に限定する。
【００４０】
（Ｂ：０．００３０％以下）
Ｂは、焼入れ性を向上する作用を有している。しかしながら、０．００３０％を超えると、靭性を劣化させる。従って、Ｂを添加する場合には、その含有量を０．００３０％以下に限定する。
【００４１】
（Ｃａ：０．０１％以下）
Ｃａは、硫化物系介在物の形態制御に不可欠な元素である。しかしながら、０．０１％を超える添加は、清純度の低下を招く。従って、Ｃａを添加する場合には、その含有量を０．０１％以下に限定する。
【００４２】
（Ｐｃｍ：０．３０％以下）
Ｐｃｍは、溶接割れ感受性を表す指数であり、この値が高いほど引張強度が高くなるが、通常の環境における溶接施工において、予熱工程を省略、または予熱温度を低減させるため、Ｐｃｍ値は、０．３０％以下に限定する。なお、引張強度が５７０ＭＰａ級の場合には、Ｐｃｍ値は、０．２５％以下にすることが望ましい。
【００４３】
（熱間圧延前の加熱温度：１０００〜１３００℃）
合金元素の均質化と未再結晶域を拡大させるのに有効なＮｂの固溶を図るため、加熱温度は１０００℃以上に設定する必要がある。しかしながら、加熱温度が１３００℃を超えると組織の粗大化により、母材の靭性が確保されなくなる。従って、熱間圧延前の加熱温度は、１０００〜１３００℃の範囲内に限定する。
【００４４】
（直接焼入れ）
熱間圧延終了後、母材強度および母材靭性を確保するため、Ａｒ3変態点以上の温度の鋼板を強制冷却により焼入れ処理を施すことが必要である。４００℃以下に到達するまで直接焼入れする理由は、オーステナイトからマルテンサイトもしくはベイナイトヘの変態を完了させ、母材の強度を保つためである。
【００４５】
（焼戻し）
焼戻しは、圧延機および直接焼入れ装置と同一の製造ライン上に直結して設置されたソレノイド型誘導加熱装置で行うものとした。これは、直結化により圧延・直接焼入れと焼戻しの間の搬送、その他による付加的な所要時間を排除することが可能となり、生産性を著しく向上することが可能となるためである。
【００４６】
（焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度）
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度が５００℃未満では、加熱温度が低すぎるため直接焼入れによって劣化した靭性の回復が不十分である。一方、鋼板表面の最高到達温度が７２０℃を超えると、逆変態などに起因して、表層部の靭性および強度などが著しく劣化してしまう。よって、再加熱時の鋼板表面の最高到達温度は、５００〜７２０℃の範囲内に限定する。
【００４７】
（焼戻し時の板厚中心部の最高到達温度）
焼戻し時の板厚中心部の最高到達温度が５００℃未満では、加熱温度が低すぎるため直接焼入れによって劣化した靭性の回復が不十分である。粒内に微細な炭化物を析出させて靭性をより向上させるためには、５５０℃以上が望ましい。一方、鋼板中心部の最高到達温度が７００℃を超えると、鋼板表面の最高到達温度の上限を上記のごとく限定しているため、所定の温度に昇温するまで著しく時間を要し、鋼板の生産効率が著しく低下する。望ましくは、６５０℃以下である。従って、再加熱時の板厚中心部の最高到達温度は、５００〜７００℃の範囲内に限定する。望ましくは、５５０から６５０℃の範囲内である。
【００４８】
（焼戻し時の鋼板表面の昇温速度）
焼戻し時における鋼板表面の昇温速度は、２５℃／ｓｅｃ以上とした。これは２５℃／ｓｅｃとすることによって、焼戻し時に析出する炭化物が微細化され、表層部の靭性が大きく向上するためである。
【００４９】
（焼戻し時の板厚中心部の昇温速度）
焼戻し時における板厚中心部の昇温速度は、１℃／ｓｅｃ以上、好ましくは３℃／ｓｅｃ以上とした。これは、１℃／ｓｅｃ未満では、生産の能率が低下するばかりでなく、昇温中に析出した炭化物の過度の粗大化等に起因して、靭性および強度の劣化が生じるためである。
【００５０】
（焼戻し時に板厚中心部の温度が５００℃から最高到達温度に到達するまでの滞留時間）
焼戻し時における板厚中心部の温度が５００℃から最高到達温度に到達するまでの鋼板の滞留時間を５０ｓｅｃ以内とする。５５０℃から６００℃未満で焼戻しする場合、５００℃から焼戻し温度までの滞留時間によって、この発明の重要な因子である炭化物の析出形態が異なり、靭性に大きく影響するため、その滞留時間を規定する。すなわち、加熱速度が遅い場合には、粒界析出によって炭素が消費されて、粒内炭化物の析出量が少なくなり靭性に劣る。一方、加熱速度が速く滞留時間が５０ｓｅｃ以内の場合には、粒内における核生成数が多くなって、粒内に炭化物がより均一に微細分散し、これによって靭性のさらなる向上がもたらされる。
【００５１】
ここで、５００℃以上での温度の滞留時間としたのは、５００℃未満では、温度が低すぎて焼入れ・焼戻し鋼板の靭性を支配する、特に重要な因子の一つである炭化物の析出が生じないからである。
【００５２】
また、滞留時間とは、５００℃から焼戻し温度まで直線的に加熱する場合の他に、５００℃から焼戻し温度までの途中の温度に一定時間保持される場合も含むものとする。
【００５３】
（焼戻し時に板厚中心部の温度が５００℃以上、６００℃以下の温度範囲の滞留時間）
６００℃以上の温度で焼戻しする場合、５００℃から６００℃までの滞留時間によってこの発明の重要な因子である炭化物の析出形態が異なり靭性に大きく影響する理由により、焼戻し時における板厚中心部の温度が５００℃以上、６００℃以下の温度範囲に滞留する時間は、５０ｓｅｃ以内とする。
【００５４】
ここで、５００℃から６００℃の温度の滞留時間としたのは、５００℃未満では、温度が低すぎて焼入れ・焼戻し鋼板の靭性を支配する、特に重要な因子の一つである炭化物の析出が生じず、一方、６００℃を超えると、炭化物の析出が完了するためである。
【００５５】
また、滞留時間とは、５００℃から６００℃まで直線的に加熱する場合の他に、５００℃から６００℃までの途中の温度に一定時間保持される場合も含むものとする。
【００５６】
（焼戻し時の複数回加熱）
焼戻し時における鋼板表面の急速加熱を、少なくとも２回以上行う。これは、２回以上行うことによって、表層部の靭性か大きく向上するからである。
【００５７】
誘導加熱時の周波数や電流密度等の条件は、鋼板のサイズや焼戻し温度または作業効率等を考慮して任意に設定できるが、高効率でかつ鋼板表面の著しい過加熱を避け、鋼板中心部まで十分に焼戻し処理を行い、表層部の靭性を向上させるためには、周波数：２０００Ｈｚ以下のソレノイド型誘導加熱装置を複数台直列に並べて、電力密度：５００Ｗ／ｃｍ2以下の条件で加熱を行うべきである。以下に、この誘導加熱条件の説明を行う。
【００５８】
（周波数）
ソレノイド型の誘導加熱装置を用いた鋼板の加熱は、主として、表層部近傍に集中する渦電流の発生に起因する。この渦電流の集中する領域の深さは、誘導加熱装置の周波数を選択することによってコントロール可能である。すなわち、周波数を低くすると、誘導加熱時の発熱する領域の深さが深くなり、周波数を高くすると、発熱領域の深さが浅くなる。周波数が２０００Ｈｚを超える場合、発熱する領域の深さが著しく浅くなり、鋼板表層が過度に加熱されて、直接焼入れによって生じたベイナイトまたはマルテンサイト組織が逆変態することに伴って、表層部の靭性および強度が著しく低下する。従って、誘導加熱の周波数は、２０００Ｈｚ以下に限定する。
【００５９】
（電力密度）
誘導加熱での電力密度とは、加熱時の投入電力を加熱帯の鋼板表面積で除した値であり、電力密度が大きいほど、鋼板を高温までより短時間に加熱することが可能となり、熱処理効率が高くなる。しかしながら、電力密度が５００Ｗ／ｃｍ2を超えると、表面の加熱が過度となり、直接焼入れによって生じたベイナイトまたはマルテンサイト組織が逆変態し、それに伴って、表層部の靭性および強度が著しく低下する。従って、誘導加熱時の電力密度は、５００Ｗ／ｃｍ2以下に限定する。
【００６０】
鋼板の製造においては、転炉法、電気炉法等の鋼の溶製方法や、連続鋳造、造塊法等のスラブの製造方法について適宜選択できる。
【００６１】
均一に加熱された本発明鋼を所定の板厚まで熱間圧延する工程は、通常の条件に依って差し支えない。
【００６２】
圧延仕上げ温度は、Ａｒ3変態点を上回らなければならない。これは、Ａｒ3変態点を下回る温度で圧延を終了すると、後の直接焼入れにて、焼入れが不完全なものとなり良好な母材特性が確保できないためである。
【００６３】
誘導加熱装置による焼戻しを行う場合、誘導コイルの容量やサイズ、誘導コイルを鋼板が通過する際の通板速度、電力設定は、加熱する鋼板のサイズや焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度、板厚中心部の最高到達温度または作業効率等を考慮して、任意に設定することができる。なお、誘導加熱コイルは、磁束が鋼板の板面に平行となるように配置することが望ましい。
【００６４】
焼戻し時における表面および板厚中心部の温度管理は、板厚・周波数・電力密度・通板速度・加熱回数等から、経験的に行うことが可能である。
【００６５】
焼戻し後の冷却速度については、冷却中における析出物の過度の粗大化に起因する靭性の劣化、または焼戻し不足による靭性の劣化を防止すべく、０．０５〜２０℃／ｓｅｃの範囲内とすることが望ましい。
【実施例】
【００６６】
次に、この発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
【００６７】
（実施例１）
表１に示す化学成分の鋼Ａ〜Ｆを溶製してスラブに鋳造し、加熱炉で加熱後、圧延を行った。圧延後、引続き直接焼入れし、次いで、２台または３台のソレノイド型誘導加熱装置を用いて、連続的に焼戻し処理を行った。なお、本実施例では、引張強度５７０ＭＰａ級を目標特性とするために、Ｐｃｍ≦０．２５％とした。以上の鋼板製造条件を表２に示す。
【００６８】
【表１】
2004218081.tif 000002
【００６９】
【表２】
2004218081.tif 000003
【００７０】
表２において、例えば、第１台目の誘導加熱時の電力密度とは、直列に配置した２台または３台のソレノイド型誘導加熱装置のうち、第１台目の加熱装置を鋼板が通過する際の電力密度を示す。また、例えば、第１台目の誘導加熱時における表面の昇温速度とは、直列に配置した２台または３台のソレノイド型誘導加熱装置のうち、第１台目の加熱装置を鋼板が通過する際の昇温速度を示す。更に、板厚中心部の昇温速度は、焼戻し処理開始から最高到達温度に達するまでの平均値とした。表２に、これらの製造条件で製造した鋼板の引張強度、表層部および板厚中心部の脆性・延性破面遷移温度（ｖＴｒｓ）を併せて示す。
【００７１】
なお、引張強度は、全厚引張試験片により測定し、靭性は、表層部および板厚中心部より採取した試験片を用いたシャルピー衝撃試験によって得られるｖＴｒｓで評価した。材料特性の目標値は、引張強度：５７０ＭＰａ以上、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓ：−５０℃以下とした。
【００７２】
表２から明らかなように、本発明範囲内で製造した鋼板Ｎｏ．１〜１４（本発明例）の引張強度、表層部および板厚中心部ｖＴｒｓは、何れも、目標値を満足している。また、板厚中心部の温度が５００〜６００℃の範囲内に滞留する時間のみが異なる本発明例Ｎｏ．１３とＮｏ．１４とを比較すると、滞留時間が５０ｓｅｃ以内であるＮｏ．１４の鋼板の表層部ｖＴｒｓおよび板厚中心部ｖＴｒｓは、滞留時間が５０ｓｅｃを超えているＮｏ．１３の鋼板より優れている。
【００７３】
これに対して、比較鋼板Ｎｏ．１５〜２６（比較例）は、引張強度、表層部ｖＴｒｓ、板厚中心部ｖＴｒｓの内、少なくとも一つが上記目標範囲を外れている。以下、これらの比較例を個別に説明する。
【００７４】
直接焼入れ開始温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１５は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００７５】
焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度が本発明範囲を外れている鋼板Ｎｏ．１６、２４は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００７６】
加熱温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１７は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが目標値に達していない。
【００７７】
焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度が本発明範囲を外れている鋼板Ｎｏ．１８は、表層部ｖＴｒｓが目標値に達していない。
【００７８】
直接焼入れ停止温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１９は、引張強度が目標値に達していない。
【００７９】
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度および板厚中心部の最高到達温度が本発明範囲よりも高い鋼板Ｎｏ．２０、２１は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００８０】
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度および板厚中心部の最高到達温度が本発明の範囲よりも低い鋼板Ｎｏ．２２、２５は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００８１】
表面および板厚中心部における昇温速度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ２３、２６は、生産の能率が低く、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００８２】
（実施例２）
次に、表３に示す化学成分の鋼Ａ１〜Ｆ１を溶製してスラブに鋳造し、加熱炉で加熱後、圧延を行った。圧延後、引続き直接焼入れし、次いで、２台または３台のソレノイド型誘導加熱装置を用いて、連続的に焼戻し処理を行った。なお、本実施例では、引張強度７８０ＭＰａ級を目標特性とするために、Ｐｃｍ値を実施例１より大きな値とした。以上の鋼板製造条件を表４に示す。表４において、電力密度、表面の昇温速度および板厚中心部の昇温速度の定義は、上記実施例１と同様であり、引張強度の測定方法および靭性の評価方法も上記実施例１と同様である。但し、材料特性の目標値は、引張強度：７８０ＭＰａ以上、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓ：−４０℃以下とした。
【００８３】
【表３】
2004218081.tif 000004
【００８４】
【表４】
2004218081.tif 000005
【００８５】
表４から明らかなように、本発明範囲内で製造した鋼板Ｎｏ．１〜１４（本発明例）の引張強度、表層部ｖＴｒｓおよび板厚中心部ｖＴｒｓは、何れも、目標値を満足している。また、板厚中心部の温度が５００〜６００℃の範囲内に滞留する時間のみが異なる本発明例Ｎｏ．１３とＮｏ．１４とを比較すると、滞留時間が５０ｓｅｃ以内であるＮｏ．１４の鋼板の表層部ｖＴｒｓおよび板厚中心部ｖＴｒｓは、滞留時間が５０ｓｅｃを超えているＮｏ．１３の鋼板より優れている。
【００８６】
これに対して、比較鋼板Ｎｏ．１５〜２６（比較例）は、引張強度、表層部ｖＴｒｓ、板厚中心部ｖＴｒｓの内、少なくとも一つが上記目標範囲を外れている。以下、これらの比較例を個別に説明する。
【００８７】
直接焼入れ開始温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１５は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００８８】
焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度が本発明範囲を外れている鋼板Ｎｏ．１６は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００８９】
加熱温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１７は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが目標値に達していない。
【００９０】
焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度が本発明範囲を外れている鋼板Ｎｏ．１８は、表層部ｖＴｒｓが目標値に達していない。
【００９１】
直接焼入れ停止温度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ．１９は、引張強度が目標値に達していない。
【００９２】
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度および板厚中心部の最高到達温度が本発明範囲よりも高い鋼板Ｎｏ．２０は、引張強度、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００９３】
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度および板厚中心部の最高到達温度が本発明範囲よりも高い鋼板Ｎｏ．２１は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００９４】
焼戻し時の鋼板表面の最高到達温度および板厚中心部の最高到達温度が本発明の範囲よりも低い鋼板Ｎｏ．２２、２５は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００９５】
表面および板厚中心部における昇温速度が本発明範囲から外れている鋼板Ｎｏ２３、２６は、生産の能率が低く、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【００９６】
焼戻し時における鋼板表面の最高到達温度が本発明範囲を外れている鋼板Ｎｏ．２４は、表層部および板厚中心部のｖＴｒｓが何れも目標値に達していない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】急速焼戻し時における鋼板表面の温度履歴と板厚中心部の温度履歴を示すグラフである。
【図２】表面最高到達温度と表層部の脆性・延性破面遷移温度との関係を示すグラフである。
【図３】鋼板表面の昇温速度と表層部の脆性・延性破面遷移温度との関係を示すグラフである。
【図４】鋼板表面の加熱回数と表層部の脆性・延性破面遷移温度との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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