(57)【要約】【課題】  大きな角変形量を安定して得ることができる鋼板の線状加熱方法を提供する。【解決手段】  線状加熱時の鋼板表面最高到達温度をＴｓ（℃）、裏面最高到達温度をＴｒ（℃）、鋼板の常温から６００℃までの降伏強度の温度積分値をＩＹＳ（Ｋ・Ｎ／ｍｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）としたとき、下式を同時に満たす条件で加熱することを特徴とする、鋼板の線状加熱方法。      700≦Ｔｓ≦1000      27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32−30≦Ｔｒ≦27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32＋30【選択図】      図１
2007181849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状加熱時の鋼板表面最高到達温度をＴｓ（℃）、裏面最高到達温度をＴｒ（℃）、鋼板の常温から６００℃までの降伏強度の温度積分値をＩＹＳ（Ｋ・Ｎ／ｍｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）としたとき、下式を同時に満たす条件で加熱することを特徴とする、鋼板の線状加熱方法。
700≦Ｔｓ≦1000
27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32−30≦Ｔｒ≦27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32＋30
【請求項２】
常温と６００℃における降伏強度の差をΔＹＳ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、ΔＹＳ≧230、かつ、ＩＹＳ≦200000を満たす鋼板を用いることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板の線状加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を線状加熱して所定の形状に変形させる線状加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平らな鋼板を変形させて最終目的形状の鋼板にする場合、ガスバーナーなどを用いて鋼板を線状加熱し、所定の形状に変形させる方法が用いられている。プレスなどによる機械的な加工と比較して、線状加熱は高価な設備を必要としないため、現在でも多く使用されている。
【０００３】
鋼板を加熱したときに熱膨脹により塑性変形が生じた場合、これが冷却後室温に戻っても残留すると鋼板が変形する。温度上昇により生じた熱応力がその温度における鋼板の降伏強度より大きい場合、塑性変形を起こす。ある部分における熱応力は、他の部分からの拘束により生じるが、もし加熱部分がまわりから拘束を受けない場合は、自由熱膨脹となり熱応力は発生しない。すなわち塑性変形は生じない。逆に、まわりからの拘束が大きい場合には、それだけ大きな塑性変形が導入されることにより、最終変形量は大きくなる。      
【０００４】
線状加熱の場合、溶接と比較すると、バーナーで比較的ゆっくりと加熱されるため、熱が加熱部分以外にもかなり広く伝わってゆく。すなわち、加熱部分から見て、拘束する部分もまた、かなりの温度上昇を伴うのが普通である。そのため、より大きい変形を得るためには、まわりの拘束を大きくする、すなわち温度が上昇しても降伏強度があまり低くならない鋼材を使用することが効果的とされる。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の線状加熱方法に関する発明においては、室温から６００℃までの温度範囲で温度上昇に伴う降伏強度の低下が少ない鋼板を使用している。温度が上昇しても降伏強度があまり低くならないので、拘束する部分の温度が上昇しても最高温度部分を十分に拘束することができ、大きな変形を得ることができるからである。特許文献１に記載の発明では、さらに、加熱を行う側の鋼板表面最高温度を６００℃以上として鋼板内部の温度勾配を大きくし、水冷を行うことで温度勾配を大きくして塑性歪みを導入させ、表面温度２００℃以下で水冷を停止する。これにより、鋼板を線状加熱するときに生じる角変形を大きくすることができるとしている。
【０００６】
温度上昇に伴う降伏強度の低下が少ない鋼板とするため、Ｎｂ及びＭｏを含有する成分とし、熱間圧延時の加熱温度を１１００℃以上としてＮｂとＭｏの固溶量を十分に確保して線状加熱の熱履歴中の析出強化を可能とし、圧延の下限温度を８５０℃として圧延中の析出を抑制している。
【特許文献１】特開平０８−１０３８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明を用いることにより、線状加熱における角変形を大きくすることが可能となった。しかし、加熱時の表面温度の制御だけでは角変形量が一定せず、場合によっては十分な変形量が得られないことがあり、安定的に作業時問を短縮させることが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、大きな角変形量が得られると同時に、目標とする角変形量を安定して得ることができる鋼板の線状加熱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】
【０００９】
特許文献１に記載の線状加熱方法に関する発明においては、室温から６００℃までの温度範囲で温度上昇に伴う降伏強度の低下が少ない鋼板を使用し、加熱及び冷却後の鋼板表面温度を所定の範囲に制御することによって曲げ変形量を高めていた。しかし、線状加熱による曲げ変形は、鋼板板厚方向の温度分布と鋼板の高温強度特性によって複雑に変化することが分かった。
【００１０】
そのため、本発明者らは種々の実験、解析を行い、鋼板の強度特性に応じた最適な加熱条件を適用することにより、大きな角変形量が安定的に得られることを見出した。
【００１１】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）線状加熱時の鋼板表面最高到達温度をＴｓ（℃）、裏面最高到達温度をＴｒ（℃）、鋼板の常温から６００℃までの降伏強度の温度積分値をＩＹＳ（Ｋ・Ｎ／ｍｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）としたとき、下式を同時に満たす条件で加熱することを特徴とする、鋼板の線状加熱方法。
【００１２】
700≦Ｔｓ≦1000
27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32−30≦Ｔｒ≦27×（ＩＹＳ／1000）0.7×ｔ−0.32＋30
（２）常温と６００℃における降伏強度の差をΔＹＳ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、ΔＹＳ≧２３０、かつ、ＩＹＳ≦200000を満たす鋼板を用いることを特徴とする、前記（１）に記載の鋼板の線状加熱方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の線状加熱方法においては、使用する鋼板の強度特性に応じて、加熱時の表裏面温度を適切な範囲に制御することにより、大きな角変形量を安定して得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において、鋼板の表面側とは、線状加熱で加熱を行う側をいう。また、鋼板の裏面側とは、前記表面側と反対の側をいう。図１に示すように、鋼板１の表面側からバーナー２等で加熱を行い、加熱位置を矢印で示す加熱方向４の方向に順次移動して線状に加熱する。バーナー２による加熱の後に加熱部位に冷却水ノズル３を用いて冷却水を供給することによって冷却を行う。バーナー２と冷却水ノズル３との間隔を一定に保持するように冷却水ノズル３も順次移動する。その結果、図２に示すように鋼板が板厚方向に角変形する。図２に示すδが角変形量である。ここで、角変形量δは、鋼板１の加熱直交水平方向の寸法をｗ、上下方向の変形量ｄとしたときに、δ=（１/２）×sin-１（２ｄ/ｗ）なる計算式を用いて求めることができる。
【００１５】
線状加熱方法において鋼板を加熱したときに、最高温度に到達した鋼板表面側において圧縮塑性歪が生じ、その後の冷却過程で表面側が収縮するときに生じる引張応力によって、角変形を起こすことができる。
【００１６】
角変形量を大きくするためには、加熱時の圧縮塑性歪をできるだけ大きくする必要がある。通常、線状加熱時の鋼板表面における降伏強度は、どのような鋼板を用いても常温の１／３程度以下に低下してしまう。そのため、圧縮塑性歪を大きくするには、鋼板の裏面温度の制御によって、裏面側の降伏強度を適切な範囲に制御する必要がある。
【００１７】
加熱時の最適な鋼板裏面温度は、使用する鋼板の常温から高温までの強度に大きく依存し、一般に高強度鋼ほど高温にする必要がある。しかしながら、高温にし過ぎると逆に圧縮塑性歪は小さくなり、角変形量も小さくなってしまう。鋼板の強度特性を特徴付ける指標としては、特定の温度における降伏強度ではなく、常温から６００℃までの降伏強度の温度積分値（ＩＹＳ）が適している。このＩＹＳが大きいほど、最適な裏面温度（Ｔｒｃ）は高くなる。また、板厚が厚くなるとＴｒｃは低くなる。上記の傾向を踏まえ、重回帰分析により下式を導いた。
【００１８】
Ｔｒｃ＝27×（ＩＹＳ／1000）０．７×ｔ−０．３２
なお、常温とは、線状加熱前の鋼板の温度のことをいい冬期の極寒冷地から夏期の高温時である−１０〜＋８０℃の範囲である。
【００１９】
実用上は、加熱時の裏面最高到達温度（Ｔｒ）をＴｒｃ±３０℃の範囲で制御すれば、図３に示すように、大きな角変形量が得られる。表面温度に関しては、前記のように裏面温度を制御した上で、材質への悪影響が生じない範囲でできるだけ高温にすることが有効である。本発明では、加熱時の表面最高到達温度（Ｔｓ）は７００〜１０００℃の範囲に制限している。Ｔｓが７００℃未満であると、鋼板全体としては十分な剛性を有しているため、変形量が大きくならない。一方、１０００℃超であると、その後の水冷によって表面側に過度の焼きが入り、延性、靭性が低下してしまう。
【００２０】
線状加熱後は、速やかに次の工程に移れるように通常は水冷を行うが、大きな角変形量を確保する上で必須ではないため、本発明においては限定しない。
【００２１】
本発明において使用される鋼板は、一般的な厚鋼板であるため、成分および製造方法を限定する必要はない。どのような鋼板でも、前記のように加熱温度を制御すれば、ある程度大きな角変形量を得ることはできる。しかし、できるだけ大きな角変形量を得ることが目的であれば、常温と６００℃における降伏強度の差（ΔＹＳ）が大きく、かつ、ＩＹＳが小さい鋼板を用いることが好ましい。その目安は、ΔＹＳ≧２３０Ｎ／ｍｍ２、ＩＹＳ≦２０００００Ｋ・Ｎ／ｍｍ２である。
【００２２】
以上のように、鋼板の強度特性に応じて表裏面温度を制御した線状加熱を行うことにより、大きな角変形量を安定的に得ることが可能となる。
（実施例）
表１に示す成分を有する鋼片から鋼板を製造し、図１に示す要領で本発明の線状加熱方法を適用した。角変形量δの算出方法は図２に示すとおりである。表２に鋼板の板厚、母材の機械的性質、線状加熱条件、角変形量、加熱部の靭性を示す。Ｎｏ．１〜８が本発明例、Ｎｏ．９〜１６が比較例である。線状加熱試験の要領を表３に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
2007181849.tif 000004
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表２から明らかなように、本発明例Ｎｏ．１〜８は、線状加熱時の表裏面最高到達温度が本発明の所定の条件を満たしているために、線状加熱による角変形量は４×１０−２radian以上と極めて大きくなっている。
【００２７】
一方、比較例Ｎｏ．９〜１６は、表面温度、裏面温度のいずれかが所定の範囲から逸脱しているために、角変形量が小さくなっている。
【００２８】
比較例Ｎｏ．９は、加熱時の表面最高到達温度が本発明下限の７００℃より低かったため、鋼板が十分な剛性を有し、圧縮塑性歪を十分に与えることができず、角変形量が小さくなった。比較例Ｎｏ．１０、１２は、裏面最高到達温度が高かったため角変形量が小さかった。比較例Ｎｏ．１１は、裏面温度が低かったために角変形量が小さくなった。
【００２９】
比較例Ｎｏ．１３、１５は表裏面温度がともに低すぎたため角変形量が小さくなった。比較例Ｎｏ．１４は、表裏面温度がともに高かったために角変形量が小さく、加熱部の靭性も低下してしまった。比較例Ｎｏ．１６は、表面温度が高かったため、角変形量は大きかったものの、加熱部の靭性が低下してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る線状加熱方法の要領を示す図である。
【図２】角変形量δの算出方法を示す図である。
【図３】裏面最高到達温度Ｔｒと角変形量δの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  鋼板
２  バーナー
３  冷却水ノズル
４  加熱方向
【図１】
2007181849.tif 000006
【図２】
2007181849.tif 000007
【図３】
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