(57)【要約】      （修正有）【課題】同一線状加熱条件でも横収縮による横変形量が大きい特性を有する鋼板を選定し、線状加熱変形条件を制限することにより、従来に比べて高い作業能率で鋼板を目標形状に曲げ加工できる加熱変形方法を提供する。【解決手段】鋼板を曲げ変形さることにより最大曲率半径が４．０ｍ以下となるように加工する鋼板の熱加工方法において、室温における降伏強度が２００〜３００ＭＰａであり、かつ室温における引張り強度が２５０〜４００ＭＰａである鋼板を用い、該鋼板の何れかの辺１，２に対して略垂直な方向で、かつ中央部を除く鋼板の表面または裏面上の範囲を、加熱部の最高到達温度が９００℃以下となるように線状加熱することにより、該辺に沿って間隔を隔てて複数の線状加熱領域３を形成し、該辺に沿う方向に生じる該線状加熱領域の収縮変形により該鋼板を曲げ変形させる。【選択図】図３
2007090363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバーナーにより鋼板の表面または裏面を線状加熱し、引き続き該加熱部を水冷して鋼板を曲げ変形さることにより最大曲率半径が４．０ｍ以下となるように加工する鋼板の熱加工方法において、前記鋼板として、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０６％、Ｓｉ：０．００５〜０．４％、Ｍｎ：０．０５〜０．６％、Ａｌ：０．００２〜０．１２％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下を制限し、残部が鉄および不可避不純物からなり、室温における降伏強度が２００〜３００ＭＰａであり、かつ室温における引張り強度が２５０〜４００ＭＰａである鋼板を用い、該鋼板の何れかの辺に対して略垂直な方向で、かつ中央部を除く鋼板の表面または裏面上の範囲を、加熱部の最高到達温度が９００℃以下となるように線状加熱することにより、該辺に沿って間隔を隔てて複数の線状加熱領域を形成し、該辺に沿う方向に生じる該線状加熱領域の収縮変形により該鋼板を曲げ変形させることを特徴とする鋼板の熱加工方法。
【請求項２】
前記鋼板がミクロ組織中に加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライト相を２０〜９５％含有することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の熱加工方法。
【請求項３】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０００５〜０．０２％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．０００５〜０．０５％、および、Ｍｏ：０．０５〜０．３％のうちの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または２記載の鋼板の熱加工方法。
【請求項４】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｉ、Ｃｕ、および、Ｃｒのうちの１種または２種以上を、合計量で０．０５〜０．３％含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鋼板の熱加工方法。
【請求項５】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｍｇ、Ｃａ、および、ＲＥＭのうちの１種または２種以上を、合計量で０．０００５〜０．０３％含有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の鋼板の熱加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に造船分野などにおいて、複数の曲率面を有する鋼板を溶接して流線形状の溶接構造体を製造する際に適用される鋼板の加熱変形方法に関し、特にガスバーナーにより鋼板の表面または裏面を線状に加熱後、水冷して鋼板を変形加工する際の作業効率を向上させる鋼板の線状熱変形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
造船分野における船殻などの船舶構造体は、航海中の水流抵抗を少なくするために外面が連続したなめらかな曲率面とする必要があり、予め鋼板を所定形状に曲げ加工した後、鋼板の端面同士を溶接して連続したなめらかな曲率面を有する溶接構造体とする。
【０００３】
この鋼板の曲げ加工は、船舶構造体の部位によって複雑かつ微妙な曲率に加工する必要があるため、単純かつ画一的なプレス加工などでは対処できず、通常は線状加熱変形による曲げ加工が行われている。この線状加熱変形は、ガスバーナー等を用いて鋼板を線状に局所加熱し、かつ、加熱直後に水冷を行う方法である。
【０００４】
実際の船舶構造体の製造では、なめらかな曲率面を得るために鋼板面の複数箇所を線状加熱変形させ、かつ同じ箇所を複数回の線状加熱、水冷を繰り返し行う。また、これらは全て熟練者の勘や技能により行うため、１つの鋼板を所定形状に曲げ加工させるために５日以上の時間を要する場合がある。そのなかでも、船体先頭部分などは海水から抵抗を直接受ける部分であり、その抵抗を低減するためにより曲率半径が小さい曲面に加工する必要があり、加工工程に長い時間を要するため、人件費及び造船コストアップの主要因になっている。このため、造船コスト低減および製造日数の短縮の点から、鋼板の線状加熱変形による曲げ加工作業効率の向上および自動化が従来から検討されている。
【０００５】
近年、鋼板の線状加熱変形による曲げ加工の作業効率向上、さらには自動化を狙って、有限要素法（ＦＥＭ）による数値解析を用いて鋼板を線状加熱変形させる際の熱変形を予測し、目的とする形状に変形するための加熱条件を決定する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、有限要素法（ＦＥＭ）の数値解析による推定式の精度が充分でないため、これに基づき設定された加熱条件では目的形状とならないことがあり、作業環境や加熱条件の変更に合わせてその都度推定式を修正しなければならず、未だに自動化は実現されていない。
【０００６】
一方、鋼板の線状加熱特性の点から、線状加熱時の曲げ加工が容易な鋼板に関する技術も提案されている（特許文献３および４）。しかし、線状加熱により鋼板を曲げ加工する際の作業効率を飛躍的に向上するためには、線状加熱特性のうち、横変形特性を十分向上させる必要があるが、従来の鋼板は、角変形特性を向上させるには効果があるものの、鋼板の横変形特性を十分向上させることは困難であった。このため、従来鋼板では、線状加熱による曲げ加工の作業効率を飛躍的に向上するまでに至っていないのが現状である。このような従来技術の現状から、鋼板の線状加熱変形による曲げ加工の加熱変形を安定して制御し、さらに作業効率を向上させる方法が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２８５８２３号公報
【特許文献２】特開平０９−３２３１２９号公報
【特許文献３】特開平０７−１３６７２０号公報
【特許文献４】特開平０７−１３８７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これら従来技術の問題点に鑑み、本発明は、主として複雑かつ微妙な曲率面を有する船舶用溶接構造体を製造する場合に適用され、同一線状加熱条件でも横収縮による横変形量が大きい特性を有する鋼板を選定し、線状加熱変形条件を制限することにより、従来に比べて高い作業能率で鋼板を目標形状に曲げ加工できる加熱変形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】
本発明は、上記従来技術の技術的課題を解決するものであり、その発明の要旨とするところは以下のとおりである。
【００１０】
（１）ガスバーナーにより鋼板の表面または裏面を線状加熱し、引き続き該加熱部を水冷して鋼板を曲げ変形さることにより最大曲率半径が４．０ｍ以下となるように加工する鋼板の熱加工方法において、前記鋼板として、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０６％、Ｓｉ：０．００５〜０．４％、Ｍｎ：０．０５〜０．６％、Ａｌ:０．００２〜０．１２％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下を制限し、残部が鉄および不可避不純物からなり、室温における降伏強度が２００〜３００ＭＰａであり、かつ室温における引張り強度が２５０〜４００ＭＰａである鋼板を用い、該鋼板の何れかの辺に対して略垂直な方向で、かつ中央部を除く鋼板の表面または裏面上の範囲を、加熱部の最高到達温度が９００℃以下となるように線状加熱することにより、該辺に沿って間隔を隔てて複数の線状加熱領域を形成し、該辺に沿う方向に生じる該線状加熱領域の収縮変形により該鋼板を曲げ変形させることを特徴とする鋼板の熱加工方法。
【００１１】
（２）前記鋼板がミクロ組織中に加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライト相を２０〜９５％含有することを特徴とする上記（１）に記載の鋼板の熱加工方法。
【００１２】
（３）前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０００５〜０．０２％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．０００５〜０．０５％、および、Ｍｏ：０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする上記（１）または（２）記載の鋼板の熱加工方法。
【００１３】
（４）  前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｉ、Ｃｕ、および、Ｃｒのうちの１種または２種以上を、合計量で０．０５〜０．３％含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の鋼板の熱加工方法。
【００１４】
（５）前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｍｇ、Ｃａ、および、ＲＥＭのうちの１種または２種以上を、合計量で０．０００５〜０．０３％含有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の鋼板の熱加工方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、主として複雑かつ微妙な曲率面を有する船舶用溶接構造体を製造する場合に適用され、これまで多くの加熱・冷却作業工程を繰り返し行う必要があった加熱変形における作業工程を少なくし、従来に比べて作業効率を飛躍的に向上することができるため、本発明による造船分野など産業上の貢献は非常に多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
一般に船舶用溶接構造体の製造において主として用いられる鋼板の線状加熱変形による曲げ加工は、概略以下のように行われる。
【００１８】
つまり、通常ガスバーナー等の加熱源を用いて鋼板の表面または裏面上の所定領域を線状に局所加熱し、該加熱領域が熱膨張後、冷却により収縮する際に、その周囲の非加熱領域からの拘束により鋼板は塑性変形する。目的とする加工形状に合わせて前記塑性変形を鋼板に導入することにより、鋼板の加工を行うことができる。但し、目的とする最終形状が複雑な場合は、鋼板の加熱変形特性により加熱された各部分がどのように変形するか、は必ずしも明確でない場合が多く、予測が難しい。
【００１９】
一般に、鋼板の線状加熱による曲げ変形においては、鋼板の熱収縮形態の違いにより、大きく角変形と横変形の２種類の変形モードが利用される。
【００２０】
図１は鋼板の線状加熱による横変形（Ａ）と角変形（Ｂ）の２種類の変形モードを説明するための概念図である。
【００２１】
鋼板の線状加熱による横変形は、図１（Ａ）に示されるように鋼板９の板厚方向で（ａ）に示すように横収縮量１０の差が小さくなる場合に、加熱部全体が鋼板面に（ｂ）に示すように水平な方向に収縮する変形である。
【００２２】
また、鋼板の線状加熱による角変形は、図１（Ｂ）に示されるように鋼板の表裏面のいずれか一方の横収縮量が（ｃ）に示すように他方に比べて相対的に大きくなる場合に、（ｄ）に示すように横収縮量の大きい鋼板面側に屈曲する変形である。
【００２３】
図１の(Ａ)、（Ｂ）中の矢印の長さは、横収縮量１０の大きさを示すものであるが、横変形および角変形の何れの場合も、線状加熱された鋼板表面とその裏面に横収縮が発生するが、鋼板の厚み方向における局所的な横収縮量の違いにより、鋼板全体の変形は大きく異なるものとなる。
【００２４】
従来の線状加熱による曲げ加工用の鋼板（例えば、特許文献３および４、参照）は、特に５００〜６００℃程度の中高温における鋼板強度を高め、線状加熱時に、図１（Ｂ）に示されるように、加熱された鋼板表面とその裏面とで生じる横収縮量の差が大きくなるようにし、角変形モードによる曲げ加工量を改善するものである。つまり、従来の鋼板は、５００〜６００℃の高温降伏強度を向上させ、図１（Ｂ）に示される加熱面における横収縮量を確保しつつ、その裏面における横収縮量を減少させ、加熱面とその裏面の横収縮量の差を相対的に大きくし、角変形を促進させるものである。しかし、従来の鋼板は、線状加熱による鋼板の曲げ加工の作業効率を向上させるために、必ずしも十分な効果は得られないものである。以下にその理由について説明する。
【００２５】
図１（Ｂ）に示される角変形モードを利用した鋼板の熱加工は、例えば、図２（Ａ）に示されるように、鋼板の辺に対して略垂直な方向に線状加熱領域を、辺に沿って所定間隔を隔てて形成し、加熱部表裏面の横収縮量の差による角変形を生じさせ、方向１から見て円弧状に曲げ変形させるものである。従来の中高温の降伏強度を高めた鋼板（例えば特許文献３および４、参照）は、このような角変形モードを利用した鋼板の熱加工において、一定の作業効率を向上させることが期待できる。
【００２６】
しかし、このような角変形モードを利用した鋼板の熱加工は、以下の理由から、鋼板を目的とする形状に曲げ加工する際の効率向上のために、必ずしも十分な効果が得られるものとは言えない。すなわち、角変形モードを利用した鋼板の熱加工では、例えば、図２（Ｂ）に示される方向１から見ると、図２（Ａ）に示す曲率半径１１が所定以下の円弧上の曲げ形状が得られるが、図２（Ｂ）に示される方向２から見ると鋼板の曲げ形状は得られない。このため、例えば、船体先頭部分などの方向１及び方向２の何れから見ても、曲率半径が所定以下の曲げ形状を得るためには、方向２にも、上記と同様な線状加熱による曲げ加工を施す必要が生じる。しかしながら、線状加熱による角変形を利用し、図２（Ｂ）に示す形状に加熱加工した後は、曲げ変形をする前に比べて、鋼板の曲げ剛性が増加するため、線状加熱による鋼板の曲げ加工は困難となり、加熱の繰り返し数が増加するなど、作業効率は低下する。
【００２７】
造船分野における船殻などの船舶構造体を製造する際には、航海中の水流抵抗を少なくするために鋼板の外面が連続したなめらかな曲率面とする必要があり、また、特に海水から抵抗を直接受ける船体先頭部分などは、抵抗を低減するために曲率半径がより小さい曲げ形状に鋼板を曲げ加工する必要がある。このような複雑でかつ曲率半径がより小さい曲げ形状に鋼板を加熱加工するためには、従来の鋼板では、その作業効率を十分に向上させるためには限界があった。
【００２８】
本発明では、従来の船舶溶接構造体の製造において特に作業効率の改善が望まれていた、船体先頭部分のような小さな曲率半径が要求される曲げ加工を行う際に、加熱加工の作業効率を向上させる方法を鋭意検討した。
【００２９】
その結果、従来から特に作業効率向上が望まれていた、最終形状の最大曲率半径が４．０ｍ以下の曲げ加工を前提とし、その作業効率を向上させるためには、従来の線状加熱による角変形を利用した曲げ変形加工ではなく、横変形を利用した変形加工を前提とする必要があることが明らかとなった。本発明では、最終形状の最大曲率半径が４．０ｍ以下の曲げ加工の作業効率を向上させるために、線状加熱時の横変形量が大きい鋼板を利用し、線状加熱時の横変形を促進することにより、最終形状に曲げ変形をする際の加熱繰り返し数を減少し、作業効率を向上させることを技術思想とする。
【００３０】
先ず、本発明が前提とする線状加熱時による鋼板の横変形モードを利用し、最終形状の最大曲率半径が４．０ｍ以下の曲げ加工を行う方法について説明する。
【００３１】
上述の通り、鋼板の線状加熱による横変形モードは、図１（Ａ）に示されるように鋼板の板厚方向で横収縮量の差が小さくなる場合に、加熱部全体が鋼板面に水平な方向に収縮する変形である。線状加熱による鋼板の横変形は、図１（Ａ）に示すように面内変形であるため、鋼板の１箇所を線状加熱するだけでは、図１（Ｂ）に示す角変形モードのような面外変形を生じさせることはできない。しかし、以下のように線状加熱領域及び非加熱領域の位置、線状加熱領域の間隔や幅などの条件を調整することにより、鋼板を目的とする曲率を有する形状に曲げ変形させることが可能となる。
【００３２】
横変形モードを利用した鋼板の曲げ加工は、例えば、図３に示すように、長方形の鋼板の辺１及び辺２に対して略垂直な方向で、かつ中央部を除く鋼板の表面または裏面上を線状加熱し、線状加熱方向の中央部（非加熱領域）を除く辺１及び辺２の両側に、辺１及び辺２に沿って間隔を隔てて、複数の線状加熱領域３（図中のハッチング部分）を形成する。鋼板の辺１及び辺２の両側に形成されたそれぞれの線状加熱領域３では加熱後の冷却により横収縮し、熱加工により鋼板の辺１、２に発生した横収縮５が生じ、横変形が生じる。その結果、線状加熱をしていない鋼板中央部（非加熱領域）に対して鋼板の辺１及び辺２の両側（線状加熱領域３）における横方向（線状加熱方向に対して垂直な方向）の長さが相対的に短くなり、鋼板は曲げ（面外）変形される。
【００３３】
本発明者らの検討の結果、線状加熱により最終形状の最大曲率半径が小さい鋼板の曲げ加工を行う場合は、横変形モードを利用する方が、角変形モードを利用する場合に比べて、曲げ加工の作業効率を向上させるために有効であることを確認した。つまり、上述したように、角変形モードを利用した鋼板の曲げ加工では、船体先頭部分などの図２（Ｂ）に示す方向１及び方向２の何れから見ても、曲率半径が所定以下の曲げ形状を得るためには、線状加熱により、先ず方向１から見て図２（Ａ）に示す曲げ形状に加工した後、方向２から見ても同様な線状加熱による曲げ加工を施す必要が生じる。しかし、図２（Ｂ）に示す曲げ形状に加工した後は、加工前に比べて、鋼板の曲げ剛性が増加するため、線状加熱による鋼板の曲げ加工は困難となり、加熱の繰り返し数の増加など、作業効率は低下する。
【００３４】
これに対して、横変形モードを利用した鋼板の曲げ加工では、図３に示すような線状加熱領域３と非加熱領域との位置関係、線状加熱領域３の間隔などの条件を調整することにより、図３（Ｂ）に示すように２方向（矢印４）から見て所定の曲率半径１１を有する曲げ形状に曲げ加工することが可能となる。このため、横変形モードを利用した鋼板の曲げ加工では、船体先頭部分などの曲率半径が小さい曲げ加工をする場合でも、角変形モードを利用した鋼板の曲げ加工のような、加工後の曲げ剛性の増加に起因する、加熱繰り返し数の増加などの作業効率低下の問題は生じず、作業効率の向上が図れる。
【００３５】
また、横変形モードを利用した鋼板の曲げ加工による作業効率の向上は、線状加熱時の加熱部の最高到達温度が９００℃以下の条件で特に有利な効果があることがわかった。
本発明は、上記知見を基になされたものであり、最終形状の最大曲率半径が４．０ｍ以下となるように曲げ加工する際に、成分組成と、室温降伏強度および室温引張り強度を規定した鋼板を使用することにより、加熱部の最高到達温度が９００℃以下の線状加熱により、加熱部全体が均一に鋼板面の方向に収縮させ（図１（Ａ）に示される板厚方向で横収縮量の差が小さい）、横変形量を増加させることにより、曲げ加工の作業効率を向上させることを技術思想とする。
【００３６】
以下に、上記技術思想を基に、本発明の鋼板の熱加工方法における、線状加熱時に横変形量が高い鋼板の成分組成、機械的特性、および、線状加熱変形の条件、さらに、好ましい鋼板組織の組織の限定について説明する。
【００３７】
（最終形状の最大曲率半径）
以下に、本発明で、最終形状の最大曲率半径の上限を４ｍとする理由を述べる。
【００３８】
本発明は、線状加熱時に横変形量が大きい鋼板を利用し、鋼板曲げ加工の作業効率を向上させることを目的とするが、この作業効率向上の効果は、最終形状の曲率半径により低下するものではない。しかし、最終形状の曲率半径が大きくなるほど、従来の線状加熱時に角変形量が大きい鋼板を利用した曲げ加工方法（例えば特許文献３および４、参照）との効果の有意差が小さくなるため、本発明の鋼板曲げ加工の作業効率の有利な効果が得られる、熱加工による最終形状の最大曲率半径を４ｍ以下と規定した。
【００３９】
上述したとおり、線状加熱による角変形を利用して鋼板の曲げ加工を行う場合には、最終形状の最大曲率半径が４ｍ以下と小さい条件では、図２（Ｂ）に示す方向１から見て図２（Ａ）の曲げ形状に加工する際に剛性が増加し、次に方向２から見て同様な曲げ加工する際の加工性を低下させる結果、加熱繰り返し数の増加などの作業効率低下が生じる。
【００４０】
本発明では、最終形状の最大曲率半径が４ｍ以下と小さい条件でも、線状加熱による横変形量が大きい鋼板を利用し、横変形により、図２（Ｂ）に示す２方向（方向１および方向２）から見て図２（Ａ）の曲げ形状となる曲げ加工が同時に達成できるため、従来法に比べて大幅に作業効率の向上が図れる。
【００４１】
（鋼板の降伏強度（ＹＰ）および引張強度（ＴＳ））
次に、本発明における鋼板の降伏強度および引張強度の限定理由について説明する。
【００４２】
線状加熱による鋼板の熱変形は、加熱部が熱膨張後、冷却により収縮する際に、その周囲の非加熱領域からの拘束により鋼板の加熱部が降伏し、塑性変形する現象であるため、鋼板の降伏強度が関係する。本発明では、線状加熱条件や冷却条件を変えずに、線状加熱時に横変形量が大きい鋼板を利用することにより、最終形状の最大半径が小さい曲げ加工の作業効率を向上させることを技術思想とする。線状加熱時に横変形量が大きくなる鋼板の熱特性としては、図１（Ａ）に示すように、加熱部の表裏面での局所的な横収縮量の差が小さく、板厚方向で均一に横収縮量が増加するものが好ましい。このため、本発明で使用する鋼板は、線状加熱時に最高到達温度が９００℃以下となる直接加熱面に比べて、低温となる非加熱面でも降伏しやすく十分に塑性ひずみを導入させ、加熱部の板厚方向で均一に横収縮量を増加させる必要がある。この作用効果を得るため、本発明では、非加熱面の低い加熱温度でも降伏しやすい鋼板として、降伏強度（ＹＰ）の上限が３００ＭＰａの鋼板を用いる必要がある。鋼板の室温での降伏強度（ＹＰ）が３００ＭＰａより高い場合には、直接加熱面に比べて、低温となる非加熱面では降伏し難く、横収縮量が小さくなるため、横収縮量が大きい直接加熱面側に角変形しやすくなり、加熱部の板厚方向で均一に横収縮量を増加させ、横変形を利用した曲げ変形の作業効率を向上する効果が十分に得られなくなる。
【００４３】
一方、鋼板の降伏強度の下限は、横変形を利用した曲げ変形の作業効率の点から、特に限定する必要はないが、鋼板の降伏強度が２００ＭＰａ未満の場合には、鋼板成分を純鉄に近い成分系にしなければならず、鋼板の製造コストを増加させる原因となるため、好ましくない。
【００４４】
以上の理由から、本発明では、鋼板の降伏強度を２００ＭＰａ〜３００ＭＰａに限定する。
【００４５】
本発明では、上述のとおり、最終形状の最大曲率半径が４ｍ以下と小さい条件での曲げ加工を前提とするため、最終形状の最大曲率半径に鋼板を曲げ変形させるために、図３に示される線状加熱領域３の同一箇所を何回も繰り返し線状加熱、冷却する熱加工処理を実施する必要がある。この線状加熱、冷却の熱加工処理の繰り返し回数増加に伴い、加熱領域３、つまり熱加工部に導入される塑性ひずみ量の増加により加工硬化が生じる。この結果、熱加工部の鋼板の降伏強度は、熱加工処理の繰り返し回数が増加するとともに高くなるため、線状加熱による加熱部の横変形量が小さくなり、曲げ加工の作業効率が低下してしまう。
【００４６】
そこで、本発明では、線状加熱、冷却の熱加工処理により導入される塑性ひずみ量に起因する加工硬化を抑制するために、上記の鋼板の降伏強度の規定に加えて、鋼板の引張強度を以下のように規定する必要がある。
【００４７】
図４は、同一降伏強度（２８０ＭＰａ）で引張強度の異なる２種（○：３４０ＭＰａ、●：４４０ＭＰａ）の鋼板を線状加熱、冷却の熱加工を繰り返して実施する際に、その熱加工処理の繰り返し回数と、熱加工部の降伏強度との関係を示す。なお、鋼板の熱加工は、ガスバーナーを用いて鋼板の加熱部の最高加熱温度が６００℃になる条件で線状加熱した後、水冷し、この線状加熱と冷却を所定回数繰り返し、その時の熱加工部の降伏強度を測定した。
【００４８】
図４に示されるように何れの鋼板も、線状加熱・冷却の熱加工の繰り返し回数の増加とともに熱加工部の加工硬化により降伏強度は増加するが、それぞれの降伏強度の最大は、それぞれの鋼板の引張強度に収束し、引張強度を超えることはない。例えば、最初はいずれの鋼板も降伏強度は２８０ＭＰａであるが、熱加工の繰り返し回数が１０回の時には、その熱加工部の降伏強度は、引張強度が３４０ＭＰａの鋼板（○）の場合は３１１ＭＰａまで増加し、引張強度が４４０ＭＰａの鋼板（●）の場合は３５７ＭＰａまで増加する。つまり、同じ本発明の範囲内にある降伏強度の鋼板を用いても、熱加工処理の繰り返し回数の増加に伴い、熱加工部の加工硬化に起因してその降伏強度は増加し、その増加の程度は、鋼板の初期の降伏強度に依存する。引張強度の高い鋼板は、引張強度の低い鋼板に比べ、１回あたりの熱加工処理による降伏強度の増加量は高くなるため、特に、最終形状の最大曲率半径が小さい条件での曲げ加工における作業効率の低下は顕著となる。
【００４９】
本発明では、以上の検討結果を踏えて、最終形状の最大力率半径が４ｍ以下と小さい条件で曲げ加工の作業効率を十分に向上させるために、上記鋼板の室温での降伏強度の規定に加えて、鋼板の引張強度の上限を４００ＭＰａに規定することにより、熱加工処理の繰り返し回数の増加に行う加工硬化、降伏強度の増加に起因する作業効率の低下を抑制しつつ、最終的な熱加工部の横変形量を十分に増加させる必要がある。上記鋼板の室温での降伏強度が本発明の範囲内であっても、鋼板の引張強度の上限が４００ＭＰａを超える場合には、熱加工処理の繰り返し回数の増加に行う降伏強度の増加に起因する作業効率の低下が顕著となり、最終形状の最大力率半径までの曲げ加工の作業効率を十分向上することはできなくなる。
【００５０】
一方、鋼板の引張強度の下限は、横変形を利用した曲げ変形の作業効率の点から、特に限定する必要はないが、鋼板の引張強度が２５０ＭＰａ未満の場合には、鋼板成分を純鉄に近い成分系にしなければならず、鋼板の製造コストを増加させる原因となるため、好ましくない。
【００５１】
以上の理由から、本発明では、鋼板の引張強度を２５０ＭＰａ〜４００ＭＰａに限定する。
【００５２】
（線状加熱冷却条件、最高到達温度）
次に、加熱冷却に対して、本発明の限定理由について述べる。
【００５３】
本発明では、ガスバーナーを用いて鋼板を線状加熱した後、水冷する熱加工処理を繰り返すことにより最終形状の最大曲率半径が所定以下の曲げ加工を行う。線状加熱した後の水冷は、単に冷却時間の短縮のみならず、線状加熱部が横収縮する際に、その周囲の非加熱部分の温度の上昇を抑制し降伏応力の低下を抑制することで強い拘束力を作用させるために必要である。本発明では、鋼材の強度を低く限定しているため、加熱部の周囲からの拘束力をできるだけ高く維持するためには水冷は必須である。また、冷却は熱加工処理後の曲げ加工量を把握し、次の熱加工処理条件の修正を容易するためも必要である。
【００５４】
一般に、鋼板の線状加熱による曲げ加工において、１回あたりの熱加工処理時の塑性変形量は、線状加熱部の入熱が高くなるほど大きくなる傾向にある。これは、線状加熱部の入熱量の増加により、１回あたりの膨張および収縮する領域がそれだけ広くなるためである。しかし、入熱量の増加、つまり、線状加熱時の鋼板の最高到達温度が高くなるとともに加熱時間が長くなるため、過度に最高到達温度が高い条件では最終形状に曲げ加工を行う際の作業効率は低下することとなる。
【００５５】
本発明では、上記の通り、鋼材の降伏強度と引張強度を規定することにより、１回あたりの熱加工処理における横変形量を向上しつつ、熱加工処理の繰り返し回数の増加に伴う降伏強度の増加を抑制することができるため、従来に比べて線形加熱温度が低い条件でも曲げ加工の作業効率を十分に向上することができる。しかし、線状加熱時に鋼板の最高到達温度が９００℃を超える場合には、１回あたりの熱加工処理で得られる変形量は大きくできても、加熱時間が長くなる結果、熱加工処理の繰り返しにより最終形状に曲げ加工を行う際の作業効率を十分に向上することは困難となる。例えば、１回の熱加工作業で得られる変形量が２倍になったとしても、作業時間が３倍になれば全体として効率は低下するため好ましくない。したがって、本発明では、線状加熱時の鋼板加熱部の最高到達温度を９００℃以下に限定する。
【００５６】
次に、本発明における上記鋼板の成分組成の限定理由について述べる。
【００５７】
以下に示す「％」は特に説明がない限り、「質量％」を意味するものとする。
【００５８】
Ｃは、鋼板の強度を上げ、かつ焼入性も上げる元素である。Ｃの下限、０．００１％は、これを下回るＣ量では、鋼板強度を本発明の範囲内に設定することができない。本発明では、曲率半径を限定しているため、あまり荷重が加わらない部位に限定されるが、最低限の強度は必要であるため、この値を下限とした。一般に、鋼板の強度は、Ｃのみならず、Ｓｉ、Ｍｎなどにも依存するが、Ｃが０．０６％を上回る場合は、通常鋼板と同じレベルにまで強度が高くなるため上限をこの値とした。
【００５９】
Ｓｉは、脱酸元素であり、また強度維持元素でもある。Ｓｉの上限０．４％は、この値を超えると、添加量増加による強度向上が生じてしまうため、この値を設定した。下限の０．００５％は、脱酸効果が発現できる最低のレベルとして設定した。
【００６０】
Ｍｎも、Ｃ同様強度を確保する元素である。下限の０．０５％は、強度確保という観点から最低の値として設定した。また、上限の０．６％は、これを上回る添加量では、本発明の強度範囲内を上回る強度になるためこの値を設定した。
【００６１】
ＰおよびＳは、本発明においては不純物である。しかし、これら元素が過度に含有されると鋼板およびＨＡＺの靭性が劣化されるためその上限をそれぞれ０．０３％、０．０１％とした。
【００６２】
ＡｌはＳｉ同様脱酸元素である。そのための下限として０．００２％を設定した。これより低い場合は、鋼板中の酸素が増加し、鋼板特性上問題が生じる。また、過度の添加は溶接性を損ねるため、その上限を０．１２％とする。
【００６３】
Ｎは、微量では鋼片の加熱時に微細な窒化物を形成して加熱オーステナイト粒径を微細化して靭性に寄与する。そのためには、鋼中の含有量として０．００１％以上必要である。一方、０．０１％を越えて含有させると窒化物が粗大化し、あるいは、固溶Ｎが増加し靭性を劣化させるため、上限を０．０１％と設定した。
【００６４】
以上が本発明における鋼板の基本成分であるが、鋼板の強度を調整するために、さらに、以下のＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＭｏの１種または２種以上を以下の含有量で加することができる。
【００６５】
Ｔｉは、析出強化元素である。鋼板強度を本発明の範囲内に調整する場合において、有効に利用すれば、Ｍｎ添加量をその分少なくすることも可能である。しかし、０．０２％を上回る添加量では、強度増加が著しくなり、本発明の範囲内に強度を収めることができなくなるため、上限を０．０２％とした。下限の０．０００５％は、これを下回る添加量では、鋼板強度確保の効果がなくなるため、この値を下限とした。
【００６６】
ＶもＴｉ同様、析出強化元素である。しかし、Ｔｉと比べてその効果は小さい。そのため、Ｔｉの上限以上に添加しても、鋼板強度を本発明の範囲内に設定することができる。しかし、添加量が０．１％を上回る場合は、強度増加が大きすぎ、本発明の範囲内に鋼板強度を収めることができなくなるためこの値を設定した。下限の０．００５％は、これを下回る添加量では、鋼板強度確保の効果がなくなるため、この値を下限とした。
【００６７】
Ｎｂも、ＴｉおよびＶと同じ働きをする元素である。しかし、効果の大きさがＴｉやＶと異なるためその範囲をＮｂに合わせて設定する必要がある。添加量が０．０５％を上回る場合は、強度増加が大きすぎ、本発明の範囲内に鋼板強度を収めることができなくなるためこの値を設定した。下限の０．０００５％は、これを下回る添加量では、鋼板強度確保の効果がなくなるため、この値を下限とした。
【００６８】
Ｍｏも、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂと同じ働きをする元素である。しかし、効果の大きさがこれら元素と異なるためその範囲をＭｏに合わせて設定する必要がある。Ｍｏの下限、０．０５％は、これを下回る場合は、強度向上効果が得られなくなるためこの値を設定した。一臂羽状元の０．３％は、これを上回る添加量では、室温における鋼板強度が、本発明の範囲を上回ってしまい、熱加工効率が悪くなるためこの値を設定した。
【００６９】
本発明では、さらに、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒのうち１種または２種以上を、合計で０．０５％〜０．３％添加することもできる。
【００７０】
これら元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏと異なり、鋼板の焼入性を上げることにより鋼板強度向上に寄与するものである。一般に、Ｃｒは、析出強化元素でもあるが、これは、０．５％以上の添加量の場合であり、本発明のような添加量が少ない領域では、析出硬化はあまり期待できない。本発明の添加量では、Ｃｒの寄与は、焼入性向上による寄与である。この場合、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒの働きはほぼ同じであることから、これら元素の添加量は合計量で規定した。下限の０．０５％は、これを下回る添加量では、鋼板強度に影響がないためこの値を設定した。上限の０．３％は、これを上回る添加量では、室温強度が高くなりすぎ、熱加工効率が悪くなり、従来鋼板と区別がつかなくなるのでこの値を設定した。
【００７１】
本発明では、上記成分に加え、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭのうち１種または2種以上を、必要に応じて添加することができる。これら元素添加目的は、鋼板の延性向上や溶接後のＨＡＺ靭性向上が目的である。効果を確実に発現させるためには、これら元素を合計で０．０００５％以上添加する必要がある。一方、過度の添加は、粗大な介在物形成の原因となり、上限を合計で０．０３％とした。
【００７２】
（横変形の高い鋼板の組織）
次に、本発明の上記鋼板のミクロ組織を限定した理由について述べる。
【００７３】
本発明では、上記の通り、降伏強度及び引張強度と成分組成を限定した鋼板を用いることにより、最終形状の曲率半径が４．０ｍ以下と小さい条件で熱加工処理による曲げ加工を行う際の作業効率を従来に比べて大幅に向上することができる。
【００７４】
上記鋼板は本発明の目的とする効果を達成するために特に限定するものではないが、より確実な効果を得るためには鋼板のミクロ組織を以下の組織に限定するのが好ましい。
【００７５】
ガスバーナーによる鋼板の線状加熱、水冷による熱加工における鋼板の塑性変形量は、上記鋼板の降伏強度と引張強度によりほぼ制御される。しかし、室温の降伏強度と引張強度が同じ鋼板でも、線状加熱時の高温強度、すなわち鋼板強度の温度依存性は鋼板のミクロ組織に依存するため、熱加工を繰り返することで最終形状に曲げ加工を行う場合の作業効率を向上するためには、鋼板のミクロ組織を限定することが望ましい。
【００７６】
本発明では、線状加熱時に横変形量が大きくなる鋼板の熱特性として、線状加熱時に最高到達温度が９００℃以下となる直接加熱面に比べて、低温となる非加熱面でも降伏しやすく十分に塑性ひずみを導入させ、図１（Ａ）に示すように、加熱部の表裏面での局所的な横収縮量の差が小さく、板厚方向で均一に横収縮量が増加する鋼板を用いる。このため、本発明で使用する鋼板は、低温となる非加熱面でも降伏しやすいミクロ組織であることが好ましい。このような熱特性を有する鋼板は、基本的にＭｏ、Ｎｂなどの高温強度高める元素を用いずまたはその量を抑制し、組織制御で室温での強度を確保し、４００〜６００℃程度での降伏応力が、室温の降伏応力に対して十分に低い特性を有するミクロ組織が好ましい。鋼板の室温での強度を確保するために、細粒強化、固溶強化、析出強化、転位強化等が知られているが、室温での降伏応力に対する寄与に比べて、熱加工中の加熱時の降伏応力の寄与が小さくなる強化因子として、転位強化が最も好ましい。
【００７７】
これらの理由から、本発明の鋼板の組織は、ミクロ組織中に、加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライト相が２０〜９５％含有するものが好ましい。
【００７８】
このようなフェライトマトリクスに加工転位を導入することにより強化を図った鋼板は、転位強化により室温での降伏応力は上昇するが、熱加工中の加熱時での比較的高温では、その転位は消滅、再配列して、強化への寄与が顕著に低減するため、室温での降伏応力に対する加熱時での降伏応力の比を有効に低減することが可能となる。
【００７９】
鋼板のミクロ組織中に含有する、加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライト相は、鋼板の室温での降伏応力を確保すると同時に、鋼板加熱時での降伏応力を低下させる。鋼板中の加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライトの割合が２０％未満であると鋼板の室温の降伏応力に対する加熱時における降伏応力の低下が十分でなく、９５％超であると、鋼板の室温での降伏応力が高くなりすぎる。
【００８０】
したがって、本発明において、鋼板のミクロ組織中に加工あるいは変態歪により転位が導入されたフェライト相の含有量を２０〜９５％と限定した。
【００８１】
本発明で、鋼板組織中のフェライト相以外の第二相は、特に限定する必要はなく、例えば、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、炭窒化物などの析出物等が挙げられる。
【００８２】
本発明で規定する降伏強度、引張り強度および成分組成を満足する鋼板を製造するための方法の実施形態の一例を以下に説明する。
【００８３】
本発明の鋼板のフェライトマトリクスへの加工転位の導入は、上記本発明で規定する成分組成を有する鋼片を加熱し、オーステナイト域で圧延した後、（１）所定フェライト分率となる二相域（フェライト／オーステナイト共存域）〜フェライト温度域で、所定累積圧下率での圧延をするか、あるいは、（２）所定フェライト分率となる温度域から所定温度までを急冷し、熱膨張収縮されることにより達成できる。
【００８４】
具体的には、本発明の鋼板は、以下の熱間圧延方法により製造できる。
（ａ）鋼片をＡC3変態点以上、１３００℃以下の温度に加熱し、Ａｒ３変態点以上の温度域で累積圧下率が５０％以上のオーステナイト域圧延を行った後、フェライト分率が２０％以上となる温度域で累積圧下率が１０〜７５％の二相域圧延を行う。
（ｂ）上記二相域圧延における各圧延パスの圧下率を１５％以下とする。
（ｃ）上記圧延終了後、４００℃以下の温度域までを、３〜１００℃／ｓの冷却速度で加速冷却する。
【００８５】
或いは、上記二相域圧延を行わずに、オーステナイト域で熱間圧延を終了する場合は、
（ｄ）鋼片をＡC3変態点以上、１３００℃以下の温度に加熱し、Ａｒ３変態点以上の温度域で累積圧下率が５０％以上のオーステナイト域圧延を行い、圧延終了後、フェライト分率が５０％以上となる温度以下、５００℃以上の温度域から４００℃以下の温度域までを、３〜１００℃／ｓの冷却速度で加速冷却する。
以上の（ａ）〜（ｄ）の製造方法の条件について、以下に詳細に説明する。
【００８６】
上記（ａ）において、鋼片の加熱温度をＡC3変態点以上、１３００℃以下の温度にする理由は、鋼材組織を均一にオーステナイト化するためである。加熱温度がＡC3変態点未満であると１００％オーステナイトにならないため、鋼板の最終組織に不均一が生じ、鋼板材質のばらつきが顕著になるため好ましくない。一方、加熱温度が１３００℃超であると、加熱オーステナイト粒径が過大となって、その後、熱間圧延でも十分な組織微細化が困難となり、鋼板の靭性が劣化する可能性がある。このため、本発明においては、鋼片の加熱温度をＡC3変態点以上、１３００℃以下とする。
【００８７】
なお、鋳造された高温状態の鋼片をそのまま直接圧延しても、また、鋳造された鋼片を室温まで冷却する途中で加熱炉で加熱しても、上記の室温まで冷却した鋼片を加熱した場合と上記効果は同じである。
【００８８】
また、上記（ａ）におけるオーステナイト域圧延は、鋼板の材質、特に靭性確保のために、フェライト変態前のオーステナイト粒径を均一に微細化し、フェライト変態組織の均一微細化を図るために行われる。
オーステナイト域圧延の条件は、Ａr3変態点以上の温度域で累積圧下率が５０％以上で行う必要がある。Ａr3変態点以上の温度域で圧延を行う理由は、後続の二相域圧延の作用と区別され、オーステナイト域で圧延を完了するためである。オーステナイト域圧延は、後続の二相域圧延の温度及び累積圧下率の条件に対して管理されていれば、後続の二相域圧延との間に時間的な間隔をおく必要性はない。また、上記温度域での累積圧下率を５０％以上とした理由は、この累積圧下率が５０％未満であると、圧延温度域によっては、オーステナイトの細粒化が十分にできなかったり、顕著な混粒組織となる恐れがあるためである。特に鋼板の靭性向上を考慮する場合には、オーステナイトの再結晶域で累積圧下率５０％以上、未再結晶域で累積圧下率３０％以上の圧延を行うことがより好ましい。
【００８９】
上記（ａ）における二相域圧延は、鋼板のフェライト組織に転位を適正量導入して、転位強化により鋼板の室温での降伏応力を高め、熱加工中の加熱時での鋼板の降伏応力は、前記転位を消滅、再配列することにより容易に軟化し、低下させるための重要な工程である。
【００９０】
二相域圧延の温度域は、フェライト分率が過小な温度域で圧延すると圧延終了後の冷却過程で変態するフェライトへの転位導入が不十分となるため、フェライト分率が２０％以上となる温度域で圧延する。フェライト分率が２０％以上となる温度域であれば、圧延中のフェライト変態も確実に期待でき、その組織の大半に加工転位を導入することができる。
【００９１】
二相域圧延における累積圧下率は、鋼板のフェライト組織に加工転位を導入し、鋼板の室温での降伏応力を維持し、熱加工中の加熱時での鋼板の降伏応力の低下を確実とするために、１０％以上とする必要がある。一方、二相域圧延における累積圧下率が７５％超になると、加工転位が導入されたフェライトが再結晶して、逆に転位密度が低下し、熱加工中の加熱時での鋼板の降伏応力の十分な低下が望めなくなり、また、材質の異方性が大きくなって好ましくない。
【００９２】
なお、本発明において、上記二相域圧延は、厳密には二相域〜フェライト域圧延を包含するが、便宜上、フェライト域圧延も含めて二相域圧延と称している。つまり、本発明の鋼板の効果はフェライトへの転位導入によって図られるものであり、変態が終了したフェライト域での圧延を行っても同じ効果が得られるものである。
【００９３】
また、上記二相域圧延の生産性を高めたい場合には、二相域圧延の圧延開始温度を６５０℃超、７００℃以下とするのが好ましい。なお、このような比較的高温の二相域温度域とする場合、再結晶が生じ、むしろ転位密度の低下を招くか、或いは、セル組織を形成しやすくなり、熱加工作業における加熱時の鋼板降伏応力の低下が不十分となる恐れが生じるため、二相域圧延の累積圧下率の上限を３０％に限定し、１０〜３０％とするのが好ましい。
【００９４】
また、上記二相域圧延における転位密度を十分導入し、さらに、熱加工作業における加熱時の鋼板降伏応力の低下量を大きくするには、二相域圧延の圧延開始温度を５００℃超、６５０℃以下とし、累積圧下率を１０〜７０％とするのが好ましい。二相域圧延の圧延開始温度を５００℃超、６５０℃以下とすれば、再結晶やセル組織の形成が抑制されるため、累積圧下率を大きくすることが可能となる。しかし、累積圧下率が７０％超となると、二相域圧延温度によっては再結晶、セル組織の形成の恐れが生じるため、累積圧下率の上限を７０％に限定することが好ましい。
【００９５】
また、上記（ａ）の二相域圧延において、上記（ｂ）に示すように、各圧延パスの１パスあたりの圧下率を１５％以下とすることが好ましい。すなわち、二相域圧延における圧延温度が高い場合、あるいは／及び、累積圧下率が高い場合には、各圧延パスの１パスあたりの圧下率が１５％超であると、再結晶が生じやすく、転位密度の上昇が有効に図られない恐れもあるため、各パスの圧下率の上限を１５％とすることが好ましい。
【００９６】
また、上記（ａ）の二相域圧延終了後、さらに、上記（ｃ）に示されるように、４００℃以下の温度域までを、３〜１００℃／ｓの冷却速度で加速冷却する工程を加えることが好ましい。
【００９７】
すなわち、二相域圧延の終了後の二相域〜フェライト域から、上記温度域までを、加速冷却することにより、変態転位や表面と内部との温度差に起因する熱歪を導入してフェライト中の転位密度をさらに付加的に増加させることができる。
【００９８】
この加速冷却における冷却速度が３℃／ｓ未満では急冷効果が得られず、転位の導入が十分でないため、３℃／ｓ以上とするのが好ましい。一方、この冷却速度が１００℃／ｓ超では急冷効果が飽和するのと、工業的に１００℃／ｓで冷却することが容易でないことから本発明では加速冷却の冷却速度の上限を１００℃／ｓとするのが好ましい。但し、この冷却速度が１００℃／ｓ超であっても急冷効果が飽和するだけであって効果が低下するものではない。
【００９９】
また、上記加速冷却における冷却停止温度域は、加速冷却後、室温まで空冷した場合でも転位密度が減少したり再配列したりすることを抑制するために、冷却停止温度域を４００℃以下とするのが好ましい。
【０１００】
上記（ａ）〜（ｃ）の製造方法は、主として二相域圧延によって鋼板のフェライトに加工転位を導入する方法であるが、上記（ｄ）に示すように、主として圧延後の加速冷却によりフェライトへの転位導入を行うことも可能である。
【０１０１】
上記（ｄ）に示す二相域圧延によらずに圧延後の加速冷却工程によって、鋼板のフェライト中への適切な転位導入する方法は、上記（ａ）〜（ｃ）に示す、二相域圧延によって鋼板のフェライトに加工転位を導入する方法に比べて、生産性の低下や圧延荷重の増加、圧延形状の劣化等を抑制できる。
【０１０２】
上記（ｄ）における鋼片の加熱温度およびその限定理由は、上記（ａ）の製造方法と同じである。
【０１０３】
上記（ｄ）におけるオーステナイト域圧延は、上記（ａ）と同様に、鋼板の靱性を確保するために、フェライト変態前のオーステナイト粒径を微細化し、フェライト変態組織を微細化するために限定する。オーステナイト域圧延における累積圧下率が５０％未満では圧延温度域によってはオーステナイトの微細化が不十分となるため、この累積圧下率を５０％以上とする。
【０１０４】
また、オーステナイト域圧延において、１０００℃以下での累積圧下率が３０％以上含まれることがオーステナイト粒径微細化のためにはより好ましい。
【０１０５】
上記（ｄ）における熱間圧延終了後の加速冷却は、鋼板のフェライトに転位を導入するために行う。加速冷却における冷却開始温度域は、フェライト分率が５０％以上となる温度以下、５００℃以上の温度域とする必要がある。フェライト分率が５０％未満の温度域から加速冷却を開始すると、加速冷却中の低温で変態したベイナイトないしはマルテンサイトが主要な組織となり、目的とする転位が導入されたフェライトが主要な組織とならない。鋼板中のベイナイトないしはマルテンサイトは室温での鋼板の降伏応力は十分に高められるが、５００〜６００℃での鋼板の降伏応力の低下が十分でなくなるため、これらの組織を過度に増加するのは好ましくない。
【０１０６】
一方、加速冷却における冷却開始温度域が５００℃未満であると、鋼板のフェライトに十分に転位が導入されず、室温での鋼板の降伏応力が確保できず、熱加工作業における加熱時の鋼板降伏応力の低下が十分でないため好ましくない。
【０１０７】
また、加速冷却における冷却速度及び冷却停止温度域は、上記（ｃ）と同じ理由により、３〜１００℃／ｓで４００℃以下に限定する。  
以上が、本発明にて鋼板のミクロ組織および製造方法を限定した理由である。一般に、鋼板強度を所定の範囲内に限定する方法としては、添加元素量のコントロールとミクロ組織のコントロールまたはそのミクロ組織を得るための製造プロセスコントロールがあるが、鋼板製造コストは必ずしも両方法で同じになるとは限らない。一般に、二相域圧延は鋼板製造効率が悪く、コストの観点からは回避することが望ましい。しかし、転位導入による熱加工中の加熱時における鋼板強度の低下、それによる熱加工時のより高能率化というメリットがあるため、全体としてどの方法がより経済的であるかどうかは、当業者の置かれている状況に依存し、どちらの方法を選択するかは当業者の判断で決定すべきものである。
【実施例】
【０１０８】
（実施例１）
本実施例は、表面最高加熱温度が８５０℃の場合に関するものである。
【０１０９】
初めに、熱加工作業に供した鋼板について説明する。
【０１１０】
表１は、鋼板成分であり、表２は鋼板製造条件である。表２に示すように、同一鋼板成分に対して異なる製造条件で作製した鋼板も用意している。また、鋼板の圧延前の板厚はすべて１５０ｍｍと共通で、また鋼片加熱温度は１２５０℃であり、これも各条件に対して共通である。
【０１１１】
各鋼板は、表２に示す鋼板製造条件にて板厚１8ｍｍの鋼板に仕上げた。本発明の範囲内にある鋼板は、鋼板番号Ａ１〜Ａ１４であり、本発明の範囲外にある鋼板、すなわち従来鋼板はＢ１〜７である。表２には、鋼板の引張り強度、降伏強度および鋼板のシャルピー試験におけるｖＴｒｓの値も載せた。表２におけるＡ１〜Ａ１４の鋼板は、降伏強度および引っ張り強度がすべて本発明例の範囲内にあるもので、強度が従来鋼板であるＢ１〜Ｂ７と比べ低いことが特徴である。
【０１１２】
表２には、鋼板のミクロ組織も示している。フェライト、パーライト、ベイナイトの区別は通常の光学顕微鏡を用いたミクロ組織観察にて行なったが、フェライトに転位が導入されているかどうかは光学顕微鏡観察では判別できないため、透過電子顕微鏡観察を行なって転位導入フェライトと転位導入がないフェライトの区別を行った。表２からわかるように、二相域圧延を実施して製造された鋼板については、転位導入フェライトが十分含有されていることがわかる。
【０１１３】
表２には、シャルピー試験結果も示されているが、本発明においては、シャルピー試験については特に要求特性となるものではない。但し、シャルピー特性が要求される場合もあり、熱加工性の優れた鋼板で、かつシャルピー特性の優れた鋼板という産業界の要望に応える必要がある場合が考えられる。この場合は、強度を抑えながらシャルピー特性を確保する必要があるが、表２からわかるように、このような場合は、鋼板製造時に二相域圧延と加速冷却を行なえばよい。しかし、二相域圧延および加速冷却は、鋼板製造コストを増大させるため、当業者は、鋼板に要求される特性を考慮しながら、二相域圧延、加速冷却によって製造された鋼板を選択するかどうかを決定すればよい。
【０１１４】
表２の鋼板を、幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの長方形に加工し、ガスバーナー加熱および水冷を実施した。ガスバーナー加熱は表３に示す条件とし、表面最高加熱温度はガスバーナー加熱速度で調節した。水冷は、加熱部分より１０ｃｍ後方で行ない、水冷トーチはガスバーナーと同じ速度で移動させた。最高加熱温度は、鋼板裏面に直径３ｍｍのドリル穴を機械加工で作製し、その中に熱電対を挿入することにより表面の最高加熱温度を測定した。図５は、熱加工要領を説明した概念図である。図５（ａ）に示すように、１０００ｍｍの辺から、この辺に直角な方向へ線状加熱を3箇所にて実施した。図５（ａ）のハッチング部分が熱加工を実施した部分である。なお、加熱した部分の長さは２００ｍｍである。図５の（ｂ）は、熱加工作業を説明する概念図である。この図は、図５の（ａ）における曲線で囲った部分に対して熱加工作業を実施したときの図であるが、他の部分に対しても同様に行なった。作業は、ガスバーナートーチ６が一定速度で移動し、その後ろを水冷トーチ７が追いかけるように移動させて行なった。水冷トーチとガスバーナートーチの移動速度は同じである。
【０１１５】
加熱冷却は、一箇所に対して５回実施した。すなわち、図５（ａ）のハッチング部分に対して、５回加熱冷却を行なった。その後幅を測定し、加熱前の初期幅との差を計算すると加熱冷却することにより生じた収縮量（この場合は横収縮量）を決定することができる。図５（ｃ）には、横収縮量の説明も載せた。加熱前に計測用の幅を定めてその幅を測定しておき、５回加熱冷却し、再びその幅を測定する。それらの値８をＷ１、Ｗ２とすると、それらの差、すなわちＷ＝（Ｗ１−Ｗ２）が横収縮量に当たる。なお、このＷは、図５（ａ）に示す熱加工を行なった６ヶ所全てに対して測定した値ではなく、図５（ａ）の曲線で囲んだ箇所に対して測定した値を、その鋼板およびその熱加工条件における横収縮量と定義した。
【０１１６】
表４は、表面の最高加熱温度が８５０℃の場合における、各鋼板の横収縮量を示している。試験番号がＳＡ１〜１４のものが本発明例であり、ＳＢ１〜７が比較例である。表４から、本発明の範囲内である試験番号ＳＡ１〜１４までは、横収縮量が全て０．５ｍｍを上回っているのに対し、比較例であるＳＢ１〜７は、横収縮量が最大でも０．４０ｍｍと本発明例より小さい。これらの横収縮量は、加熱冷却条件が同じ、すなわち熱加工施工が同じという条件で得られた結果であり、本発明の範囲内にある鋼板を用いて熱加工作業を行なえば、従来技術より高い作業効率が得られることがわかる。
【０１１７】
表４の結果をさらに詳細に比較すると次のことがわかる。
【０１１８】
すなわち、試験番号のＳＡ９〜ＳＡ１４は、表２からわかるように、２相域圧延を実施し、転位導入フェライトを含有する鋼板を用いた例である。これら鋼板は、フェライトに転位が導入されるため室温強度が高くなる。その一方、転位は加熱されることにより消滅しやすいため、加熱時の強度は低くなりやすい。その効果が表４の結果からも読み取れる。例えば、ＳＡ７とＳＡ１４は、鋼板Ａ７とＡ１４を用いた場合であり、これら鋼板の強度レベルはほぼ同等である。しかし、横収縮量、すなわち熱加工特性はＳＡ７よりＳＡ１４のほうが大きかった。これは、加熱時の鋼板強度低下がＳＡ１４の方が大きかったから、と考えられる。
【０１１９】
このように、同じ室温強度レベルでも、２相域圧延を実施する場合のほうが、熱加工特性が優れている。しかし、２相域圧延は、鋼板製造コストを高くするため、全体的に見てどちらのほうが優れているかは、当業者がそれぞれを比較して決定すればよい。
【０１２０】
表４には、５回加熱冷却後にさらに加熱冷却を行ない、曲率半径が４．０ｍになるまでにかかった熱加工の作業時間も載せてある。なお、図５に示した熱加工方法では、曲率半径は図３に示すように、２方向に対して定義できるが、本実施例では、これら半径の平均値を、熱加工後の曲率半径と定義した。
表４からわかるように、本発明例では、全て１５０分を下回っており、比較例と比べて３割以上、場合によっては５割（半減）する場合もありえることがわかる。この結果からも本発明の効果の高さが理解できる。
【０１２１】
【表１】
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【０１２２】
【表２】
2007090363.tif 000004
【０１２３】
【表３】
2007090363.tif 000005
【０１２４】
【表４】
2007090363.tif 000006
【０１２５】
（実施例２）
本実施例は、表面最高加熱温度が７００℃の場合に関するものである。
【０１２６】
熱加工作業条件は実施例１とほぼ同等であるが、表面最高加熱温度を７００℃にするために、加熱速度のみ変更した。
【０１２７】
表５に、各鋼板の熱加工後の横収縮量を示した。本発明例では、横収縮量は全て０．３０ｍｍを上回っているのに対して、比較例は最高でも０．２２ｍｍであった。すなわち、表面最高加熱温度が７００℃の場合でも、本発明の範囲内の鋼板を用いた場合、効率よく熱加工作業を行なうことができる。なお、表４の比較例と表５の本発明例を比べると、表４の比較例のほうも表５の本発明例と同程度の横収縮量が得られている。これは、最高加熱温度が異なるためであり、熱加工作業の効率向上には最高加熱温度が高いほうがいいように思われる。しかし、表５では最高加熱温度が表４より低くなっているため、加熱速度は逆に表５のほうが速い。そのため、同じ横収縮を得るために必要な作業時間は表５の条件のほうが短くてすむ。このため、最高加熱温度７００℃の条件のほうが必ずしも８５０℃の条件より劣っているということにはならない。どちらの方がより高効率かということは、当業者が作業環境等を考慮して決定すればよい。
【０１２８】
また、ＴＡ９〜１４は、２相域圧延を実施した鋼板を用いた場合であるが、実施例１と同様に、同じ強度レベルでも２相域圧延を行なったほうが、熱加工特性が優れているという傾向が理解できる。但し、鋼板製造コストを増加させるという点は実施例１と同じであるため、２相域圧延を行なってでも熱加工特性をさらに向上させるのかどうかは、当業者が判断すべきことである。
【０１２９】
実施例１同様、ここでも５回加熱冷却後にさらに加熱冷却を行ない、曲率半径が４．０ｍになるまでに熱加工を実施した。そして、加熱冷却作業に必要な時間を測定した。実施例１同様に、本発明例では、全て１２０分を下回っており、比較例と比べて本発明の効果の高さが理解できる。
【０１３０】
【表５】
2007090363.tif 000007
【０１３１】
（実施例３）
本実施例は、最高加熱温度が６００℃の場合に関するもので、加熱速度のみ実施例１および２と異なる。
【０１３２】
表６に、横収縮量を示した。本実施例の場合も、本発明例の場合は横収縮が全て０．２０ｍｍを上回っているのに対し、比較例では、最高でも０．１６ｍｍであった。実施例３では、最高加熱温度が６００℃であるため、５回加熱水冷後の横収縮量が実施例１および２より小さくなっているが、それ以上に加熱速度を速くすることができるため、熱加工作業としての効率は必ずしも低くはない。実施例１および２同様、ここでも５回加熱冷却後にさらに加熱冷却を行ない、曲率半径が４．０ｍになるまでに熱加工を実施した。そして、加熱冷却作業に必要な時間を測定した。実施例１同様に、本発明例では、全て１１０分を下回っており、比較例と比べて本発明の効果の高さが理解できる。なお、表面最高加熱温度が低くなると、それだけ加熱スピードを上げることができ、実施例１および２と比較すると、実施例３の場合が最も短時間で曲率４．０ｍを得られる傾向が認められるが、逆に、作業回数は増えるため、どの施工条件で行なうかは当業者が必要に応じて選択すればよい。いずれの施工条件でも、本発明の範囲内の鋼板を用いる場合は、従来鋼板より効率よい熱加工作業が可能となる。
【０１３３】
表６で、比較例ＵＢ８は、鋼板の降伏強度が本発明の範囲内であるものの鋼板の引っ張り強度が本発明の範囲外である鋼板Ｂ８を用いたものである。この場合、加熱部分の横収縮量は表６にあるように、本発明例の同等の横収縮量にまで達したが、曲率半径が４ｍ以下になるまでの時間は、本発明例と比べてそれほど短くなかった。この理由は、最初の横収縮量はおおきかったものの、その後熱加工効率が低下したため、結果的に曲率半径が４ｍになるまでに熱加工作業を多数繰り返す必要があったためである。このように、本発明があつかっている加工量の大きな熱加工作業においては、鋼板の降伏強度のみならず引っ張り強度の限定も重要であることがわかる。
【０１３４】
【表６】
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【０１３５】
（実施例４）
本実施例は、表面最高到達温度が１０００℃の場合の例である。本発明は、最高到達温度の上限を９００℃としているため、実施例４に示されているものは全て比較例である。試験番号ＶＡ１〜ＶＡ１４までは、鋼板そのものは本発明例の範囲であるものの最高到達温度が１０００℃であるため比較例となったもの、試験番号ＶＢ１〜ＶＢ７までは、鋼板そのものが本発明の範囲外であるものである。表７にその結果を示した。まず、表７からわかることは、表面最高到達温度を１０００℃にするためには、加熱速度を極端に遅くする必要があることである。表４の最高到達温度が８５０℃の場合と比較しても、加熱速度を１０ｃｍ／分から４ｃｍ／分までに落とさなければならなかった。確かに、５回加熱後における横収縮量は、表７に示す最高到達温度が１０００℃の場合のほうが、表４に示す最高到達温度が８５０℃の場合より増加している。すなわち、加熱回数が同じという条件では、横収縮量が増加している。この意味からは、最高到達温度が高いほどより多くの収縮が得られることになる。しかし、本発明の目的は、熱加工法の効率向上であり、収縮量が多くなってもそれ以上に加熱に時間がかかってしまえば、熱加工作業の効率は悪くなる。実際、表７が示しているように、曲率半径４ｍ以下になるまでの時間は、すべて２００分を超えており、表４、５、６に示されている比較例と同程度の時間が必要であることがわかる。これは、低い加熱速度が原因となっている。そのため、本発明では、最高到達温度の上限を９００℃に設定している。
【０１３６】
【表７】
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【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】熱加工作業を実施した部分に発生する２つの変形モード、横収縮および角変形を説明する概念図である。
【図２】加熱部分に角変形を発生させ、鋼板に曲率を与える方法を説明した概念図である。
【図３】加熱部分に横収縮を発生させ、鋼板に曲率を与える方法を説明した概念図である。
【図４】加熱冷却回数と鋼板降伏強度の関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例で用いた熱加工作業方法と、加熱部分に生じた横収縮量を説明する概念図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１，２：鋼板の辺
３：線状加熱領域
４：熱加工後の曲率半径を定義する方向
５：熱加工により鋼板の辺１、２に発生した横収縮
６：ガスバーナートーチ
７：水冷トーチ
８：熱加工前の幅（Ｗ１）および熱加工後の幅（Ｗ２）
９：鋼板
１０：横収縮量
１１：曲率半径
【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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