(57)【要約】【課題】熱間圧延後、加速冷却又は焼入れされる鋼板において、剪断機にて切断しても、その切断面に切断割れが発生しない、優れた耐切断割れ性を有する高強度鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】鋼板２の搬送速度と誘導加熱装置５に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における鋼板２の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、鋼板２表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力を誘導加熱装置５に供給する供給ステップと、鋼板２を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップとを備えている。【選択図】図１
2005076051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力に基づいて、前記鋼板の加熱に利用されるそれぞれの誘導加熱装置の電力値の合計値が所定の値以下である電力条件に適合するかどうかを判定する電力判定ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項３】
熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、前記搬送速度を増加した新たな搬送速度を用いて前記演算ステップ、判定ステップ、判定処理ステップを前記温度条件に適合しなくなるまで繰り返して実行し、前記温度条件に適合する最終の演算に用いられた電力と搬送速度を抽出する抽出ステップと、
抽出された搬送速度で前記鋼板を搬送しつつ、抽出された電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項４】
熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力に基づいて、前記鋼板の加熱に利用されるそれぞれの誘導加熱装置の電力値の合計値が所定の値以下である電力条件に適合するかどうかを判定する電力判定ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、前記搬送速度を増加した新たな搬送速度を用いて前記演算ステップ、判定ステップ、判定処理ステップを前記温度条件に適合しなくなるまで繰り返して実行し、前記温度条件に適合する最終の演算に用いられた電力と搬送速度を抽出する抽出ステップと、
抽出された搬送速度で前記鋼板を搬送しつつ、抽出された電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項５】
鋼板温度が１５０℃以下に冷却される前に、誘導加熱装置で再加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高強度鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械構造用、建築土木用、及びラインパイプ用等に用いられる鋼板であって、剪断機で切断した際その切断面に割れが生じない、優れた耐切断割れ性を有する高強度鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延により所定の板厚に圧延された厚鋼板は、冷却床で冷却されてから採寸作業が行われ、採寸された厚鋼板は所定の寸法の幅及び長さに切断される。この切断は、剪断機による切断又はガス切断により行われる。通常、板厚が50mm程度よりも薄い厚鋼板は剪断機により切断され、それを越える場合にはガス切断が行われる。剪断機には、厚鋼板のトップ部及びボトム部を切断するクロップシャー、耳部を切断するサイドシャー、厚鋼板の幅方向を２分割するスリッター、長さ方向を所定の寸法に切断するエンドシャー等があり、これらの剪断機で構成される切断ラインを通過することにより、所定の寸法の厚鋼板に切断される。
【０００３】
剪断機による切断面の不良には、タレ、カエリ、機械割れ、切込み、段付き等があり、これらが発生した場合、そのままでは成品として使用できず、グラインダー研削等の手入れ若しくは再切断等が必要となり、歩留りの低下や製造コストの上昇を招く。これら切断面不良の対策として様々な提案がなされている。
【０００４】
例えば、これら切断面不良は剪断機の設備的な条件で決まる度合が大きいとして、剪断機の設備条件を適正値に管理することが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。また、タレを少なくする方法として、切断線を含むクロップ部を予熱してから剪断機により切断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、機械構造用、建築土木用、及びラインパイプ用等に用いられる、引張強度が550MPa程度以上の高靭性高強度鋼板では、剪断機の設備条件を適正値に管理しても、発生頻度は少ないものの、切断面には板厚中心部に沿った割れ（以下、「切断割れ」と記す）が発生する場合がある。このようなシャー切断割れが発生すると、割れ部を除去する必要が生じるため、歩留りが低下する。更に、切断割れを防止するためには、ガス切断機を用いる必要があり、シャー切断に比べて大幅な生産性の低下を招いていた。
【０００６】
このような剪断機による切断割れの防止、即ち耐切断割れ性の改善を目的として、化学成分を規定した高靭性高強度厚鋼板が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この技術では、C含有量、S含有量、Pcm値を低く抑え、またCaを添加することにより、剪断機による切断性が大幅に改善されている。
【０００７】
一方、熱間圧延後の鋼板を高温の熱処理装置内に通過させながら脱水素処理する高強度鋼板の剪断時水素割れ防止方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また、熱間圧延後の鋼板をライン上に設置した誘導加熱装置で再加熱する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開平６−１９０６２７号公報
【特許文献２】特開２０００−３０９８４５号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９７４４号公報
【特許文献４】特開２００２−２５６３３９号公報
【非特許文献１】日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧第３巻（１）圧延基礎・鋼板、第３版、２８５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらの従来技術には次の問題点がある。
【００１０】
まず、前記特許文献１記載の技術では、剪断機により切断する前にクロップ部を予熱する必要があり、剪断作業の効率を低下させるという問題がある。
【００１１】
また、前記特許文献２記載の技術では、化学成分が限定されるため、幅広い用途の鋼材に適用することが困難であり、更に素材コストの上昇を招くという問題がある。
【００１２】
そして、前記特許文献３記載の技術では、550〜700℃の高温で脱水素処理するため強度低下及びＤＷＴＴ特性等の材質劣化を招いてしまう。
【００１３】
さらに、前記特許文献４に記載の誘導加熱装置を用いたインライン熱処理技術のアイディアは従来から存在していたが、実用化には至らなかった。その理由には、誘導加熱能力の不足などのハード面の問題以外にも、ソフト面の問題もあった。熱処理を行うためには、長手方向・厚み方向で温度差をつけないで均一に加熱することが必要となる。このためには、誘導加熱時の鋼板の内部温度を精度よく推定する必要があり、この温度推定モデルを用いて加熱のための電力を求める計算をする必要がある。さらには、加熱前の温度により加熱時の電力も異なるため、これらの処理をオンラインで行う必要がある。しかしながら、これらの問題に対して明確な解答を与えるような、電力の計算方法や搬送速度の決め方について検討した文献は見当たらない。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、熱間圧延後、加速冷却又は焼入れされる鋼板において、剪断機にて切断しても、その切断面に切断割れが発生しない、優れた耐切断割れ性を有する高強度鋼板の製造方法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】
【００１５】
この発明は、剪断機による切断割れについて鋭意研究を行った結果、切断割れの原因となる鋼中に存在する拡散性水素が、鋼中の各種の欠陥に固着されないようにするためには、加速冷却または焼入れ後、ライン上に設置した誘導加熱装置で再加熱することが最も有効であるという知見に基づきなされたものである。そして、誘導加熱装置を用いてインライン熱処理を行うためには、誘導加熱時の鋼板の表層温度と内部温度を精度良く推定し、かつ加熱温度の目標値を満たす電力と搬送速度の設定が重要であることを知見した。
【００１６】
本発明は上記知見によりなされたもので、以下のような特徴を有する。
【００１７】
［１］熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【００１８】
［２］熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力に基づいて、前記鋼板の加熱に利用されるそれぞれの誘導加熱装置の電力値の合計値が所定の値以下である電力条件に適合するかどうかを判定する電力判定ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【００１９】
［３］熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、前記搬送速度を増加した新たな搬送速度を用いて前記演算ステップ、判定ステップ、判定処理ステップを前記温度条件に適合しなくなるまで繰り返して実行し、前記温度条件に適合する最終の演算に用いられた電力と搬送速度を抽出する抽出ステップと、
抽出された搬送速度で前記鋼板を搬送しつつ、抽出された電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【００２０】
［４］熱間圧延後、加速冷却または直接焼入れ後に誘導加熱装置を用いてライン上で再加熱を行う鋼板の製造方法において、
前記鋼板の搬送速度と前記誘導加熱装置に供給予定の電力とを含むデータから誘導加熱後における前記鋼板の表面温度と厚み方向内部の温度を推定する演算ステップと、
前記鋼板の表面の最高温度がＡｃ１変態点未満、厚み方向内部の温度が３００℃以上５００℃未満となるかどうかを判定する判定ステップと、
前記温度条件に適合しない場合は、前記電力を修正して前記演算ステップと前記判定ステップとを繰り返して実行する判定処理ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、その演算に用いられた電力に基づいて、前記鋼板の加熱に利用されるそれぞれの誘導加熱装置の電力値の合計値が所定の値以下である電力条件に適合するかどうかを判定する電力判定ステップと、
前記温度条件に適合する場合は、前記搬送速度を増加した新たな搬送速度を用いて前記演算ステップ、判定ステップ、判定処理ステップを前記温度条件に適合しなくなるまで繰り返して実行し、前記温度条件に適合する最終の演算に用いられた電力と搬送速度を抽出する抽出ステップと、
抽出された搬送速度で前記鋼板を搬送しつつ、抽出された電力を前記誘導加熱装置に供給する供給ステップと、
前記鋼板を再加熱した後、ライン上でシャー切断を行う切断ステップと
を備えたことを特徴とするシャー切断割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【００２１】
［５］鋼板温度が１５０℃以下に冷却される前に、誘導加熱装置で再加熱することを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の高強度鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、圧延後の鋼板の加速冷却又は焼入れの後、鋼板温度が所定の温度以下に低下する前に再加熱することにより、鋼中の欠陥に水素が固着することを防止し、鋼中の水素を十分に除去することを可能とする。従って、切断面に水素が集積することがなく、割れの発生を防止することができる。本発明により、剪断機で切断してもその切断面に切断割れが発生しない鋼板を安定して製造することが可能となり、その結果、歩留り向上、製造コスト削減等の工業上有益な効果がもたらされる。
【００２３】
また、ライン上に設置された誘導加熱装置での高精度の熱処理が可能となり、生産性が大幅に向上し工業上有益な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の構成要件とその限定理由について説明する。まず、本発明で対象とする鋼材は、熱間圧延後、加速冷却又は焼入れされる鋼板であるが、これは、加速冷却又は焼入れされた鋼板は、一般に強度が高く、剪断機により切断した場合、切断割れを生じる可能性が高いためである。
【００２５】
一般に、加速冷却又は焼入れされた鋼板は、冷却床等で冷却されるが、本発明では所定の温度まで冷却される前に再加熱を行う。これにより、鋼中の拡散性水素を除去しやすくする。再加熱は、鋼板温度が150℃以下に冷却される前に行う。その理由は、150℃以下に冷却されると、鋼中の拡散性水素が転位や点欠陥又は結晶粒界等の各種の欠陥に固着されるため、その後の加熱処理において除去されにくくなるためである。従って、本発明では、加速冷却又は焼入れの後、鋼板温度が150℃以下に冷却される前に再加熱を行う。
【００２６】
その後、200℃以上500℃未満の温度に再加熱することにより、拡散性水素を除去する。再加熱が200℃以上未満の温度では拡散性水素の除去が不十分であり、剪断機で切断した場合に切断割れを生じやすくなる。一方、再加熱が500℃以上の温度では拡散性水素は十分に除去されるため、シャー切断時に割れを生じることはなくなるが、焼戻しと言うよりむしろ焼きなましによる強度の低下量が大きくなりすぎ、十分な強度が得られない。従って、再加熱の温度を200℃以上500℃未満に規定する。
【００２７】
本発明では、鋼板温度が１５０℃以下に冷却される前に再加熱する必要があるため、再加熱を圧延設備、冷却設備と同一のライン上に設置された誘導加熱装置により行う。
【００２８】
以下、誘導加熱装置による再加熱の際の制御方法を説明する。
【００２９】
誘導加熱装置による加熱方法には、表面加熱と均一加熱がある。
【００３０】
どちらの場合にも、鋼板の表面温度と内部温度をそれぞれ別の目標に加熱する。内部温度とは、板厚方向の平均温度（平均温度）の場合、板厚中心部の温度（中心温度）の場合等がある。
【００３１】
表層加熱の場合は、加熱終了時に表面温度を目標温度に加熱を行う。その場合に、加熱過程中の内部温度が上限温度を超えないように加熱を行う。
【００３２】
均一加熱の場合は、加熱終了時に内部温度を目標温度に加熱を行う。その場合に、加熱過程中の表面温度が上限温度を超えないように加熱を行う。
【００３３】
均一加熱を行うためには、誘導加熱装置を複数台用意して加熱過程と冷却過程を繰り返しながら徐々に加熱する必要がある。
【００３４】
また、誘導加熱装置群を複数回往復させて加熱を行うこともある。圧延能率を阻害しないように搬送速度を上げるには、加熱能力（最大電力）をあげ、数多くの台数を用意する必要があるが、これには装置コストと設置スペースがかさむためである。
【００３５】
さらに、同じ製造条件でも、加速冷却後の鋼板温度が操業条件により異なる。このため、電力をテーブル等であらかじめ用意しておくよりは、加速冷却後の鋼板温度を実測した後、オンラインで求める求めるような仕組みを構築する必要がある。
【００３６】
誘導加熱装置によりオンラインで上記熱処理を精度良く行うためには、以下の課題がある。
（ａ）誘導加熱時の鋼板の内部温度を精度良く推定する。
（ｂ）加熱温度の目標、制限を満たす、電力と搬送速度を求める。
さらに、実用化にあたって、
（ｃ）消費電力を、なるべく小さくする。
（ｄ）操業を阻害しない搬送速度で熱処理を行う。
（ｅ）加熱前の鋼板温度を実測し、その値により加熱電力、搬送速度等を決定する。
【００３７】
本発明では上記課題を解決するために以下の手段を用いる。
【００３８】
（ａ）誘導加熱時の鋼板の内部温度を精度良く推定するため、厚み方向の差分式を採用して、鋼板温度、電力により透磁率と浸透深さを推定し、鋼板の厚み方向の誘導電流分布を求め、発熱量を計算する。
【００３９】
（ｂ）加熱電力設定を求めるために、温度条件が複数あり、操作量（電力）も複数あり、モデルが非線形であるため、非線形計画法で算出する。その結果、表面温度と内部温度は独立変数ではないが、誘導加熱装置を複数台配置して加熱することである程度独立とみなせ、別々に目標設定することが可能となる。
式で表すと以下のようになる。
変数：各誘導加熱装置に与える電力Ｐ＝［ｐ１，……，ｐｉ，……，ｐｎ］
内部温度条件：｜Ｔｉ−Ｔｒ｜＜ｃ    （ｃは定数）
表面温度条件：Ｔｕ−Ｔｓ＞０
目的関数：消費電力の和（ｋＷｈ）Σ（ｐｉ＊ｖ）
ただし、Ｔｓ：表面温度最大値、Ｔｒ：加熱目標温度、Ｔｕ：上限温度、Ｔｉ：内部温度最大値、ｖ：搬送速度  である。
【００４０】
（ｃ）非線形計画法の目的関数を消費電力の和とすることにより、温度条件を満たす中で消費電力が最小となる電力が求まる。
【００４１】
（ｄ）ある速度で電力設定を求めてから、加熱可能な範囲で、搬送速度を変更しながら繰り返し計算を行うことで、温度条件を満たす中で、操業条件を阻害しない搬送速度が求まる。
【００４２】
（ｅ）オンラインで電力と速度を求めるために、初期設定において事前に電力設定を行い最適化計算を簡略化する。また、加速冷却終了時に実測温度により電力と搬送速度の修正計算を行うことで、さらに高精度の制御が可能となる。
【００４３】
誘導加熱による鋼材の温度分布は以下のようにして求める。
【００４４】
鋼材内部の電流分布は、浸透深さで表される。浸透深さは式（２）のように周波数、比透磁率で表される。
δ=50.3*SQRT*(R/μ/fx)/100     ……（２）
ただし、δ：浸透深さ、Ｒ：比抵抗、μ：比透磁率、fx ：周波数
浸透深さの値が大きい場合には誘導電流が鋼材内部まで流れるが、浸透深さが小さい場合には、誘導電流が表面に集中するため加熱も表面に集中し、鋼材内部は表面からの熱伝達により加熱されることになる。したがって、同じ電力を投入しても、浸透深さにより表面の加熱温度は変わってくる。そこで、比透磁率等により浸透深さを求め、浸透深さにより鋼材内部での電流分布を算出し、電流分布により鋼材内部の温度分布を求める。
【００４５】
一般に、鋼材表面からの距離zと、誘導電流I(z)の関係は式（３）で表される。αは定数である。
I(z)=αexp(-z/δ)          ……（３）
よって、鋼材表面からの距離zにおける消費電力の比は式（４）で表される。
E0(z)= I(z)2/∫I(z)2         ……（４）
すなわち、式（４）を誘導加熱の際の電力分布と考えることができる。
【００４６】
次に、誘導加熱装置を用いた加熱過程における鋼材の温度変化を数式で表す。熱伝導方程式の差分式から、式（５）を得る。
【００４７】
【数１】
2005076051.tif 000003
【００４８】
【数２】
2005076051.tif 000004
【００４９】
式（５）〜（８）を用いることにより、加熱後の鋼材の温度分布（x1,j  x2,j  …  xnb-1,j  xnb,j） を求めることができる。これの計算フローを図３に示す。鋼材が誘導加熱装置を抜けたところで計算終了となる。
【００５０】
次に、この温度モデルを用いた加熱電力の求め方を図４に示す。
【００５１】
まず適当な初期値電力ｕk,jを与えて、誘導加熱装置出側の加熱温度分布xi,jを計算する。そして、各誘導加熱装置での加熱温度と温度条件を比較し、温度条件を満たしているかどうかの判定を行う。温度条件に合致していれば、その加熱電力を最終的な加熱電力として計算を終了する。合致していない場合は、新たな加熱誘導加熱電力を与えて温度計算のやり直しを行う。新しい加熱電力ｕk,jを与える方法は、線形計画法、非線形計画法など一般的な方法でかまわない。温度条件が実現可能であるならば、有限回の計算で収束する。
【００５２】
さらに、目的関数として各誘導加熱装置での消費電力量の和を与える。加熱後の鋼材温度が温度条件に合致するかどうかの判定を行った後、各誘導加熱装置での消費電力量が最少になるかどうかの判定も重ねて行う。すなわち、この処理によって求められる加熱電力が誘導加熱装置での消費電力量を最少にするようにする。この場合も、新しい加熱電力ｕk,jを与える方法は、線形計画法、非線形計画法など一般的な方法でかまわない。この計算フローを図５に示す。
【００５３】
搬送速度の決定には、始めにパス数を決めておき、図６に示すような収束計算を行う。適当な初期速度から始めて、電力設定計算を行う。速度によっては、電力能力の上限や、温度の条件によっては、加熱が不可能の場合がある。その場合は、速度を下げて電力の設定計算を行う。加熱可能なら、搬送速度を上げて電力の設定計算を行う。加熱可能な範囲の中で最も早い速度を求める。
【００５４】
そして、ここで決まった搬送速度をもとに、前項の電力設定計算を用いて加熱電力を求める。求めた加熱電力と搬送速度を使用して、鋼材の加熱を行う。
【００５５】
このようにして求まる加熱電力・搬送速度は事前に計算してテーブル等に保存しておき利用することもできるし、鋼材の加速冷却が終了し、加熱開始温度が確定した時点にオンラインで計算して求めることもできる。
【００５６】
しかしながら、事前に計算しておいた場合は、加速冷却終了時の温度が予定と異なる場合がある。また、複雑なモデルを用いて収束計算を繰り返し行うため膨大な計算量になり、オンラインでは計算が間に合わないことも考えられる。このような場合は、以下のような修正方式が有効である。これは、加熱電力と搬送速度を事前に計算しておき、加速冷却終了後の実績温度で搬送速度を修正し、電力を再計算する方式である。これを以下に示す。
【００５７】
まず、図６に示す事前に搬送速度を求める計算を行った後に、加熱開始温度が変更になった場合の搬送速度の影響係数を求めておく。この手順を図７に示す。加熱開始温度をＴｉ、加熱開始温度の変更量をΔＴiとし、加熱開始温度がＴi+ΔＴiの場合に搬送速度をどれだけ変更すれば良いのかの係数を求める。影響係数を１から処理を始めて、加熱可能で最も処理時間が短くなるように影響係数を調整する。この値をｑとすると、実際の加熱開始温度がＴｉ＋ΔＴの場合の搬送速度ｖ’は、下式（９）で求められる。
ｖ’（ｎp）＝（ｑΔＴ＋１）ｖ（ｎp）  ……（９）
ただし、ｎp：パス数、ｖ’（ｎp）：修正された搬送速度、ｖ（ｎp）：事前に求めておいた速度、ｑ：影響係数
加速冷却を終了し、実績温度が検出された時点で、このようにな搬送速度の修正を行う。さらに、修正された速度で図３または図４に示す電力計算を再度行う。電力計算の収束計算のみであれば、時間はさほどかからない。修正方式を利用することにより、最も効率のよい搬送速度を求めることができ、加熱電力を精度よく設定することができる。
【００５８】
図２は、本発明に係る高強度鋼板の製造方法が適用される熱処理装置の概略構成を示す側面図である。
【００５９】
鋼材２は、誘導加熱装置５の中を搬送ローラ１１によって移動しながら加熱される。誘導加熱装置５の入り口には鋼材２の温度を検出する温度検出器９が備えられている。上記温度検出器９で得られた温度信号は、制御装置１３に入力される。制御装置１３は、鋼板２の温度若しくは加熱開始の予定温度と搬送速度とに基づいて誘導加熱装置５に供給する電力を計算し、その値を電力供給装置１２に出力する。電力供給装置１２は、供給電力が制御装置１３から与えられた値になるように誘導加熱装置５の出力を制御する。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の実施例を示す。表１に供試鋼の化学成分を示す。これらの鋼は、転炉とRH真空脱ガス装置との組合せにより溶製し、連続鋳造法にてスラブ鋳片とした。この鋳片を熱間圧延にて板厚１３〜２５mmの鋼板に圧延後、水冷型の加速冷却設備を用いて冷却を行った。
【００６１】
【表１】
2005076051.tif 000005
【００６２】
この時の圧延終了温度及び冷却停止温度を表２に示す。その後、冷却設備と同一ライン上に設置した誘導加熱装置を用いて再加熱を行った。
【００６３】
図１は、この実施例における設備配置の模式図である。圧延ライン１上に配置された熱間圧延機３で圧延された鋼板２が加速冷却装置４によって冷却された後、同一ライン１上に設置された３台直列のソレノイド型誘導加熱装置５によって再加熱される。そして、ホットレベラー６で矯正された後、剪断機７によってシャー切断される。これらの再加熱条件を表２に併せて示す。
【００６４】
鋼板を加熱するための搬送速度及び電力は、Ｎｏ.１については事前処理方式により決定した。すなわち、予め鋼板の加熱開始予定温度と加熱目標温度とから搬送速度とパス数を決め、その値をもとに加熱に必要な電力を計算した。
【００６５】
Ｎｏ.２〜Ｎｏ.７については、修正処理方式により決定した。すなわち、鋼板の加熱開始前温度を実測し、実測された加熱開始前温度と、搬送速度とに基づいて加熱に必要な電力を計算した。この計算においては、必要に応じて搬送速度を修正しつつ所望の電力を求めた。内部温度としては、板厚方向の平均温度を用いた。
【００６６】
【表２】
2005076051.tif 000006
【００６７】
再加熱後の鋼板は、鋼板温度が１００℃以下まで冷却されてから、剪断機により各鋼板10箇所切断して、切断割れの試験を行った。試験では、鋼板切断端面を磁粉探傷により調査し、切断割れが認められた切断部（端面）の数を求めた。ここで、１つの端面内に複数の割れが確認できた場合でも、端面としては１つなので、切断割れの発生件数は１とした。また、引張強度は、全厚試験片を用いた引張試験により測定した。以上の試験、測定結果を表２に併せて示す。
【００６８】
本発明例であるＮｏ.１〜Ｎｏ.４は、いずれも冷却後、鋼板温度が１５０℃以下となる前に３００〜５００℃の範囲に再加熱されており、切断端面で割れの発生は認められなかった。なお、Ｎｏ.１とＮｏ.２を比較すると、冷却後の鋼板温度を実測して設定したＮｏ.２の方が、再加熱後の内部温度は目標温度に近い値が得られた。
【００６９】
これに対して、比較例であるＮｏ.５は再加熱温度が５００℃を超えており、シャー切断割れを生じなかったが、強度低下が顕著であった。また、Ｎｏ.６は再加熱前の鋼板温度が１５０℃以下であり、Ｎｏ.７は再加熱温度が３００℃未満であり、いずれも切断端面で割れが発生した。
【００７０】
本発明例では、誘導加熱時の鋼板の表層温度と内部温度を精度良く推定して電力設定したため、表面がＡｃ１変態点を超えて過加熱されることはなく、内部温度も３００〜５００℃に正確に保持することができた。また、誘導加熱装置で再加熱する際の搬送速度を最適化したため、次に熱処理される鋼板を誘導加熱装置前で待機させたり、圧延能率を阻害させることなく、効率的な熱処理が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例における設備配置の模式図。
【図２】本発明に係る高強度鋼板の製造方法が適用される熱処理装置の概略構成を示す側面図。
【図３】本発明の実施形態における温度分布の計算フロー図。
【図４】本発明の実施形態における電力の計算フロー図。
【図５】本発明の実施形態における消費電力の最適化フロー図。
【図６】本発明の実施形態における搬送速度の最適化フロー図。
【図７】本発明の実施形態における影響係数の算出フロー図。
【符号の説明】
【００７２】
１  圧延ライン
２  鋼板
３  熱間圧延機
４  加速冷却装置
５  誘導加熱装置
６  ホットレベラー
７  剪断機
９  温度検出器
１１  搬送ローラ
１２  電力供給装置
１３  制御装置
【図１】
2005076051.tif 000007
【図２】
2005076051.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005076051.tif 000011
【図６】
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【図７】
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