JP2018204073A

JP2018204073A - 熱処理鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2018204073A
Application number: JP2017111414A
Authority: JP
Inventors: 透明石; Toru Akashi; 寿明難波; Toshiaki NAMBA; 上野　博則; Hironori Ueno; 博則上野; 小川　茂; Shigeru Ogawa; 茂小川
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: JP6819469B2

Abstract

【課題】熱処理時における鋼板の変形を十分に抑制することが可能な熱処理鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】加熱された厚鋼板Ｓを上下複数対のロール２１で挟み込みながら通板させ、通過する冷却帯２２で冷却する冷却工程と、冷却工程後の厚鋼板Ｓの形状をローラレベラー３０によって矯正する形状矯正工程と、を含む熱処理鋼板の製造方法において、冷却工程では、少なくとも板幅方向センター部及び板幅方向エッジ部を含む板幅方向の複数位置における伸びひずみを求め、複数位置の各位置における伸びひずみの最大値と最小値との伸びひずみ差が最小となる通板速度Ｖで、厚鋼板Ｓを冷却する。【選択図】図３

Description

本発明は、加熱された鋼板を搬送しながら冷却を行うことにより、所定の材質特性を有する熱処理鋼板の製造方法に関する。

近年、厚鋼板の熱処理工程で製造され、例えば、クレームのブーム等に使用される板厚が薄く（以下、「薄手」）板幅が広い（以下、「幅広」）のハイテン材等の熱処理鋼板の需要が増えてきている。このような熱処理鋼板は、鋼板を加熱した後、所定の冷却速度で冷却することによって製造される。例えば、ある炭素鋼板を９００℃程度以上に加熱し、適正な冷却速度で冷却すれば、所望のマルテンサイト組織を有する高強度の熱処理鋼板を得ることが可能となる。

ここで、鋼板（特に、厚さ２．５ｍｍ以上の厚鋼板）の熱処理には、例えば、非特許文献１及び２に開示されている熱処理設備が用いられる。この非特許文献１及び２においては、加熱炉で鋼板を加熱し、ローラクエンチ（ＲＱ：ＲｏｌｌｅｒＱｕｅｎｃｈ）装置によって鋼板の冷却を行う方法が開示されている。

ＲＱ装置は、加熱炉において所定の温度にまで加熱された鋼板を、複数対のローラで挟持して拘束するとともに通板させ、スプレーノズル等から噴射される冷却水によって鋼板を急速冷却する装置である。このＲＱ装置においては、加熱炉側に配置されたＨｉＱ帯と、このＨｉＱ帯の後段側に配置されたＬｏＱ帯と、を備えている。ＲＱ装置は、ＨｉＱ帯では、多量の冷却水を高圧で噴射して強冷却を行い、ＬｏＱ帯では、比較的少量の冷却水を噴射して弱冷却を行う。

ここで、ＲＱ装置等によって鋼板を冷却した場合には、冷却によって生じる熱歪みによって鋼板が変形し、耳波や中波が発生することがある。特に、厚さ１２ｍｍ以下の鋼板では、鋼板自体の剛性が不足することから、冷却中に生じる熱歪みによって座屈変形および塑性変形がしやすい。

また、非特許文献１に開示された熱処理設備においては、ＲＱ装置の後段側に、ローラレベラー装置を配置し、鋼板の形状を矯正している。しかしながら、上述のようなマルテンサイト組織からなる高強度の熱処理鋼板等においては、形状矯正を効率的に行うことができなかった。また、薄手の鋼板では、十分に形状矯正を行うことができないといった問題があった。

そこで、特許文献１には、ＲＱ装置において、鋼板の通板速度、鋼板の押し付け力またはロール締込み量を規定することによって、熱処理後の鋼板の変形防止を図る方法が提案されている。

特開２００８−２３１４７６号公報

片岡ら；日本ステンレス技報，Ｎｏ．１８（１９８３），ｐ．１５３−１６２竹内ら；石川島播磨技報，第２２巻第４号（１９８２），２４５−２４９

特許文献１においては、鋼板の厚さに応じて鋼板の通板速度を規定しているが、鋼板の通板速度のみを規定しても冷却時における鋼板の変形を抑制することは不可能であった。また、特許文献１においては、ロールの締め込み量を規定しているが、締め込んだ状態で冷却開始直後に鋼板が変形した場合には、ロール締め込みによって変形を防止及び矯正することはできなかった。このように、従来のＲＱ装置等を用いて鋼板を冷却した場合には、鋼板の変形を十分に抑制することはできなかった。

また、従来は、冷却時の鋼板の変形を抑制するためには、鋼板の幅方向の温度分布を均一化することが重要であると考えられており、種々の対策が提案されているが、鋼板の変形を十分に抑制することはできなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、熱処理時における鋼板の変形を十分に抑制することが可能な熱処理鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、加熱された厚鋼板を上下複数対のロールで挟み込みながら通板させ、通過する冷却帯で冷却する冷却工程と、前記冷却工程後の前記厚鋼板の形状をローラレベラーによって矯正する形状矯正工程と、を含む熱処理鋼板の製造方法であって、前記冷却工程では、少なくとも板幅方向センター部及び板幅方向エッジ部を含む板幅方向の複数位置における伸びひずみを求め、前記複数位置の各位置における伸びひずみの最大値と最小値との伸びひずみ差が最小となる通板速度で、前記厚鋼板を冷却することを特徴としている。

本発明によれば、冷却工程において、板幅方向の複数位置における伸びひずみ差が最小となる通板速度で厚鋼板を冷却することにより、見掛けは全長全幅に渡る耳波及び中波等の変形が生じても伸長差が無ければ鋼板冷却後のローラレベラーによる矯正で効率よく矯正できる。

前記冷却工程では、前記センター部及び前記エッジ部に加え、板幅方向での他の位置における伸びひずみを求めてもよい。

前記冷却工程では、前記厚鋼板の板厚、前記厚鋼板の板幅及び前記冷却帯の冷却水温のうちのいずれか１つ又は２つ以上に応じて前記通板速度を調整してもよい。

本発明によれば、鋼板の幅方向の伸びひずみ差が最小となる通板速度で通板させながら鋼板を冷却することで、熱処理時における鋼板の変形を十分に抑制することが可能な熱処理鋼板の製造方法を提供することが可能となる。

熱処理鋼板の変形メカニズムを示す説明図である。熱処理鋼板の変形メカニズムを示す説明図である。本実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法に使用可能な冷却設備の概略構成を示す模式図である。鋼板に形状変形を引き起こす各波の形状とそのときの板幅方向の伸び歪み分布を示す概念図である。鋼板冷却後の通板方向の形状変位を示すグラフである。製造例１の熱処理鋼板及び製造例２の熱処理鋼板におけるエッジ部及びセンター部の伸びひずみ値を示すグラフである。実施例１の冷却工程後の熱処理鋼板におけるエッジ部及びセンター部の伸びひずみ値の測定結果と通板速度との関係を示すグラフである。実施例１の冷却工程後の熱処理鋼板におけるエッジ部とセンター部の伸びひずみ差と通板速度との関係を示すグラフである。実施例１の形状矯正工程後の熱処理鋼板におけるエッジ部及びセンター部の伸びひずみ値の測定結果と通板速度との関係を示すグラフである。鋼板の板厚と最適通板速度との関係の一例を示すグラフである。鋼板の板幅と最適通板速度との関係の一例を示すグラフである。冷却帯における冷却水温と最適通板速度との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、以下では、厚鋼板に耳波及び中波が発生する場合を例に挙げて、本発明の実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法を述べる。

＜耳波及び中波の発生メカニズム＞
本発明者は、耳波及び中波の発生等の変形をその発生メカニズムに基づいて抑制するため、耳波及び中波の発生メカニズムを検討した。以下に、図１及び図２を参照しながら、本発明者が推定した耳波及び中波の発生メカニズムを述べる。図１は、熱処理鋼板の変形（特に耳波の発生）メカニズムを示す説明図である。また、図２は、熱処理鋼板の変形（特に中波の発生）メカニズムを示す説明図である。なお、図１及び図２では、鋼板の板半幅分を鋼板上面側から見た状態を表しており、図示した鋼板Ｓの上端部が鋼板エッジ部、下端部が鋼板センター部を示している。

従来は、冷却時の鋼板の変形（耳波、中波等）は、鋼板の幅方向の不均一な冷却により幅方向の温度分布が不均一となることが原因と考えられていた。しかし、本発明者が耳波、中波等の形状悪化の発生メカニズムを検討したところ、鋼板の幅方向における温度分布を均一にした場合であっても、鋼板の通板方向に一定以上の温度勾配が生じると、その温度勾配により熱歪みが生じ、この熱歪みが幅方向に不均一な歪み分布を与え、鋼板に変形が生じるとの新たな知見を得た。

詳述すると、図１に示すように、鋼板Ｓの冷却開始から冷却終了までの間において、鋼板Ｓの通板方向では温度勾配が生じるので、熱収縮によって低温側の鋼板Ｓの幅が小さくなる。このとき、鋼板Ｓには板幅方向に引張の塑性変形（塑性伸びひずみ）が生じるが、エッジ部は自由端であるため、センター部に比べて板幅方向の塑性変形は生じ難い。しかし一方で塑性域となっているので体積一定の原理でセンター部に比べてエッジ部は通板方向に大きく塑性変形が生じてしまう。すなわちこの伸ばされた分が冷却終了後、センター部に対してのエッジ部が伸びひずみ差となって残存することで耳波が生じる。このため、鋼板Ｓの幅方向における温度分布を均一にした場合であっても、鋼板Ｓに耳波が生じることになる。

なお、耳波は、ヘリングボーン状の形状となることがある。このようなヘリングボーン状の耳波は、冷却による鋼板Ｓの幅縮みに対して内力として生じる冷却開始直後のせん断応力（板幅方向の応力と通板方向の応力との合力として発生する引張応力）によって生じる斜め９０度方向の圧縮応力に影響を受けて発生する。

また、図２の「（ａ）高速通板時」に示すように、通板速度が速い場合には、冷却開始点から冷却終了点までの温度勾配が生じている冷却領域が長く、冷却終了点における拘束が弱い。したがって、高速通板時には、冷却開始前のＣ反りが出難く、耳波のみが発生し易い。一方、図２の「（ｂ）低速通板時」に示すように、通板速度が遅い場合には、温度勾配が生じている冷却領域が短いため、冷却終了点における拘束が強くなる。すなわち、低速通板時には、鋼板Ｓの通板方向の熱歪みが急勾配になることで、冷却終了点における拘束が強くなる。したがって、低速通板時には、冷却開始前にＣ反りが発生し易くなる。
拘束の強い弱いをもう少し説明する。冷却によって生じる応力は鋼板内部の内力として生じる。極端な言い方をすれば高速通板の場合、図２に示すように冷却前の鋼板に対し、冷却終了後の鋼板は幅方向に収縮するが、冷却前と冷却後の熱収縮による内力の変化が冷却の領域で釣り合うが、図３に示す低速通板の場合、鋼板の冷却終了距離が短くなっているため、冷却区間の釣り合いで調整出来ず冷却前の鋼板領域まで釣り合い領域が及ぶことで結果的に低速通板の場合は冷却前領域まで圧縮応力が生じる。
冷却開始前に発生したＣ反りは、ＲＱ装置の冷却帯における搬送ロールで拘束されることで抑えられると、Ｌ反りに変換され中波となる。中波は、主に以上のようなメカニズムによって発生するものと推定される。

なお、本発明者は、大きな（通板方向の）ピッチの耳波（大耳波）は、変態膨張によって生じる幅方向に不均一な張力分布により塑性変形すること（変態塑性現象）で発生するものと考えている。

上記の検討により、板幅方向に均一冷却をしても通板方向に急激な冷却を行うと幅方向に不均一な張力分布が生じ、この張力分布による塑性変形の結果、板形状が悪化し、通板速度が速いと耳波が発生し易く、遅いと中波が発生し易いというメカニズム、すなわち、ＲＱ装置を用いた冷却での鋼板の通板速度と形状との関係が明らかになった。

以上説明したように、ＲＱ装置を用いた冷却によって生じる冷却後の鋼板の形状としては、耳波と中波の発生タイミングがずれる（主に、中波が出た後に耳波が出る）ことによって耳波と中波が混在するものとなり、耳波はヘリングボーン状の形状となることもあるため、明確な耳波と中波の分離が難しく、鋼板の全長全幅に亘って波形状が発生するという問題があった。

そこで、本発明者が鋭意検討した結果、以下の（ｉ）及び（ｉｉ）の知見を得た。
（ｉ）鋼板Ｓの全長全幅に渡る波形状の形状プロフィールを形状計等により測定し、測定された形状プロフィールを線積分し、幅方向の伸びひずみとして求めることで、鋼板Ｓに生じた真の伸びひずみを測定することができる。
（ｉｉ）上述した耳波及び中波の発生メカニズムによれば、鋼板Ｓの通板速度を変更することで耳波及び中波の形状を変更することができる。したがって、形状プロフィールの線積分にて求めた全長全幅にわたる耳波及び中波の伸びひずみの偏差が小さくなる、すなわち、耳波と中波のひずみを全体として釣り合うような耳波及び中波の形状となる通板速度に設定することで、見掛けは全長全幅に渡る耳波及び中波等の変形が生じても伸長差が無ければ鋼板冷却後のローラレベラーによる矯正で効率よく矯正できる。

以上の知見に基づいてなされた本発明は、以下の（Ｉ）及び（ＩＩ）の特徴を有している。
（Ｉ）本発明では、「通板速度を調整して耳波と中波が釣り合う条件を求め、全体の伸びひずみ差の低減を図る」操業によって、従来の操業よりも伸びひずみ差を小さくすることでフラットな鋼板形状を得ることが可能となる。
（ＩＩ）通板速度に対応する耳波と中波とが釣り合う条件の決定方法については、ローラークエンチ冷却の冷却能力（水量、水圧）を固定した前提で、横軸を通板速度とし、縦軸を板幅センター部を基準としたエッジ部の伸びひずみ差として、伸びひずみ差が最小となる領域を鋼板の通板速度として決定する（伸びひずみ差は、少なくとも板幅センター部及び板幅エッジ部の線積分を行うことにより求める）か、又は、鋼板幅方向における板幅センター部及び板幅エッジ部以外の１又は２以上の位置毎に形状プロフィールを測定し、線積分して伸びひずみ差の標準偏差が最小となる通板速度を操業時の通板速度と決定する。

以下、図３〜図５を参照しながら、上記知見に基づいてなされた本発明の第１及び第２の実施の形態について述べる。図３は、本実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法に使用可能な冷却設備の概略構成を示す模式図である。図４は、鋼板に形状変形を引き起こす各波の形状とそのときの板幅方向の伸び歪み分布を示す概念図である。図５は、鋼板冷却後の通板方向の形状変位を示すグラフである。

＜第１の実施の形態＞
本実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法に用いる冷却設備１は、所定温度に加熱された鋼板Ｓを冷却し、所定の材質特性を有する熱処理鋼板を製造するための設備である。この冷却設備１は、図３に示すように、鋼板Ｓを所定温度に加熱する加熱炉１０と、加熱された鋼板Ｓを冷却するローラクエンチ（ＲＱ）装置２０と、冷却後の鋼板Ｓの形状を矯正するローラレベラー３０と、を主に備える。

加熱炉１０は、鋼板Ｓを通板方向Ｆに向けて搬送する搬送ロール１１を有し、この搬送ロール１１により鋼板Ｓに炉内を通過させている間に、鋼板Ｓを所定温度まで加熱する。

ＲＱ装置２０は、鋼板Ｓを上下に挟み込んで通板方向Ｆに向けて通板速度Ｖで搬送する複数対の搬送ロール２１と、搬送ロール２１によって搬送される鋼板Ｓを冷却する冷却帯２２と、搬送ロール２１及び冷却帯２２の動作を制御する制御部（図示せず）と、を有する。また、ＲＱ装置２０は、冷却帯２２として、加熱炉１０側に配置されたＨｉＱ帯と、このＨｉＱ帯の後段側に配置されたＬｏＱ帯とを有している。冷却帯２２は、ＨｉＱ帯では、多量の冷却水を高圧で噴射して強冷却を行い（例えば、鋼板Ｓの板厚が薄い６ｍｍが約１ｍ通過する間に鋼板Ｓを常温程度まで冷却する）、ＬｏＱ帯では、比較的少量の冷却水を噴射して弱冷却を行う（例えば、鋼板Ｓが約１８ｍ通過する間、常温程度を維持するか、又は更に冷却する）。

また、冷却帯２２には、例えば、通板方向Ｆに隣接する搬送ロール２１間に配置された複数の冷却ノズル（図示せず）が設けられており、鋼板Ｓは、冷却帯２２を通過する間に、冷却ノズルから冷却水を噴射されることで冷却される。鋼板Ｓの冷却速度は、この冷却水の水温、供給水量等により調整することができる。

制御部は、搬送ロール２１に対して指令を与えて鋼板Ｓの通板速度Ｖを設定するとともに、冷却帯２２に対して指令を与え、冷却帯２２における冷却能力を制御する。

ローラレベラー３０は、鋼板Ｓを上下から挟み込んで通板方向Ｆに通板させながら、鋼板Ｓの形状を矯正するワークロール３１を有する。このワークロール３１は千鳥状に配置されている。これにより、ワークロール３１は、鋼板Ｓに連続的かつ交互に曲げ変形を加えることで、鋼板Ｓを伸ばし、歪みを均一にすることができる。その結果、鋼板Ｓに発生した耳波及び中波が矯正される。また、ローラレベラー３０は、ワークロール３１の荷重を調節するためのバックアップロール（図示せず）を有していてもよく、さらに、ワークロール３１とバックアップロールとの間に中間ロール（図示せず）を有していてもよい。

以上説明した冷却設備１によれば、加熱時においてフェライトがオーステナイトに変態するＡ_Ｃ３変態点以上（例えば、約９００℃）に加熱された鋼板Ｓを急速冷却することによって、マルテンサイト組織等の硬質の組織を有する熱処理鋼板を製造することができる。

次に、上述の冷却設備１を用いた本実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法について述べる。

本実施の形態にかかる熱処理鋼板の製造方法は、加熱された鋼板Ｓを上下複数対の搬送ロール２１で挟み込みながら通板速度Ｖで通板させ、通過する冷却帯２２で冷却する冷却工程と、冷却工程後の鋼板Ｓの形状をローラレベラー３０によって矯正する形状矯正工程と、を含む。

本実施の形態にかかる熱処理の対象となる鋼板Ｓとしては、厚鋼板が挙げられ、この厚鋼板の板厚は、例えば、２．５ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。

（冷却工程）
冷却工程では、鋼板Ｓの板幅方向の複数位置における伸びひずみを求め、各位置における伸びひずみの最大値と最小値との伸びひずみ差が最小となる通板速度で、鋼板Ｓを冷却する。特に、鋼板Ｓの板幅方向センター部及び板幅方向エッジ部の少なくとも２箇所における伸びひずみを求め、センター部とエッジ部との伸びひずみ差が最小となる通板速度で、鋼板Ｓを冷却する。すなわち、本実施の形態では、耳波と中波が混在する鋼板Ｓにおいて全幅全長に亘って全体的に伸びひずみ差が極小となるような通板速度で、鋼板Ｓを冷却する。この通板速度は、例えば、以下のようにして決定できる。すなわち、通板速度を変えて鋼板Ｓを冷却し、各通板速度における冷却後の鋼板の伸びひずみ差を求め、伸びひずみ差が最小となる通板速度を、適正な通板速度とする。

ここで、図４に示すように、耳波が生じている場合には、鋼板Ｓのエッジ部における伸びひずみが大きく、センター部における伸びひずみが小さい状態となっている。また、中波が生じている場合には、鋼板Ｓのセンター部における伸びひずみが大きく、エッジ部における伸びひずみが小さい状態となっている。さらに、クォータ波が生じている場合には、鋼板Ｓのエッジ部とセンター部との中間付近における伸びひずみが大きく、エッジ部とセンター部における伸びひずみが小さい状態となっている。すなわち、波が生じている箇所の伸びひずみが大きい。

上記のような伸びひずみの大きさの測定は、図５に示すように、通板方向の鋼板Ｓの形状変位を線積分すればよく、例えば、下記式（１）〜（４）に板幅方向にＮ分割、通板方向にＭ分割した任意の幅方向位置i、通板方向位置ｊ毎とした際の各幅方向位置ｉでの伸びひずみの求め方を示す。

ここで、
ΔL_ij：幅方向位置i、通板方向位置jでの単位通板長
ΔZ_ij：幅方向位置i、通板方向位置jでの単位高さ
ΔS_ij：幅方向位置i、通板方向位置jでの単位線長
ε_i：幅方向の任意の位置ｉ（例えば、幅位置iを定義してiをエッジ部ｅとセンター部ｃとすることも可能）における伸びひずみ
L_i：鋼板Ｓの通板方向（長手方向）の通板長
L_i’：幅位置ｉ毎の波形状の線長
ΔLi：幅位置i毎の波形状の線長と通板長との伸び差

例えば、鋼板Ｓの板幅方向センター部、並びにエッジ部（エッジ位置は、例えば、エッジ端から内側へ５ｍｍ等と定義することができる。）のワークサイド及びドライブサイドの３点で線積分を行い、式（１）より計算すると、伸びひずみ値が求まる。なお、この際、例えば、エッジ部における伸びひずみεeを、ワークサイドにおける伸びひずみの測定値ε_WSとドライブサイドε_DSにおける伸びひずみ測定値の平均値をとり、εe＝（ε_WS＋ε_DS）／２とし、センター部における伸びひずみεcは、測定値をそのまま採用することができる。

また、本実施の形態にかかる冷却工程では、上述のように、鋼板Ｓのセンター部及びエッジ部に加え、板幅方向での他の位置（例えば、クォータ波が発生するエッジ部とセンター部との中間位置）における伸びひずみを求め、各位置（例えば、エッジ部、センター部、中間位置）における伸びひずみの最大値と最小値との伸びひずみ差（又は伸びひずみ差の標準偏差）が最小となる通板速度で、鋼板Ｓを冷却してもよい。さらに複数の幅方向分割毎の伸びひずみを求めて前述の伸びひずみ差の最大値と最小値の伸びひずみ差としても良い。

このように、鋼板Ｓのセンター部及びエッジ部に加え、他の位置（１又は２以上の位置）における伸びひずみも考慮することで、適正な通板速度の決定の精度が向上し、よりフラットな形状の熱処理鋼板を製造することができる。

（形状矯正工程）
形状矯正工程では、冷却工程後の鋼板Ｓの形状をローラレベラーによって矯正する。具体的には、形状矯正工程では、上述した冷却工程により、鋼板Ｓに生じた耳波及び中波を矯正し、フラットな形状にする（又は近づける）。このとき、上述したように、冷却工程後の鋼板Ｓには耳波と中波が混在した状態となっており、見掛け上は鋼板Ｓに全体的に変形が生じているが、鋼板Ｓの全幅全長に亘って全体的に伸びひずみ差が最小となるように冷却されているので、効率よく形状矯正することが可能となる。その結果、形状矯正工程後の鋼板Ｓの変形を抑制又は防止することができる。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態における冷却工程では、鋼板Ｓの板厚、鋼板Ｓの板幅及び冷却帯２２の冷却水温のうちのいずれか１つ又は２つ以上に応じて通板速度を調整する点が、上述した第１の実施の形態とは異なる。耳波、中波等の伸びひずみの大きさは、鋼板Ｓの板厚、鋼板Ｓの板幅及び冷却水温によっても変わることから、本実施の形態では、冷却工程における通板速度の決定の際に、鋼板Ｓの板厚、鋼板Ｓの板幅及び冷却水温のうちのいずれか１つ又は２つ以上を考慮することとしたものである。本実施の形態では、例えば、以下のようにして冷却工程における通板速度を決定することができる。

鋼板Ｓの形状、すなわち、幅方向の位置毎の伸びひずみは、操業パラメータである、通板速度Ｖ、鋼板Ｓの板厚ｔ、鋼板Ｓの板幅Ｂ、冷却水の水温ＴＥＭＰによって変化するため、それぞれの操業パラメータを用いた伸びひずみ差率（伸びひずみの最大値に対する伸びひずみ差の割合）を式（５）のように定義し、伸びひずみ差率の閾値ＣＲＴが２０％以下となるように通板速度を決定した。形状矯正工程による矯正後の形状をさらに良くする（フラットな形状とする）ためには、伸びひずみ差率の閾値ＣＲＴを１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、２．５％以下とすることがさらに好ましい。ただし、実操業ではノイズもあるので２．５％よりも閾値ＣＲＴを小さくしても、形状矯正の精度はほとんど上がらない。

Δε(V,t,B,TEMP)=|εe(V,t,B,TEMP)-εc(V,t,B,TEMP)|/MAX(εi(V,t,B,TEMP))≦CRT ・・・（５）
ここで、Δε(V,t,B,TEMP)：伸びひずみ差率、εe(V,t,B,TEMP)：エッジ部の伸びひずみ、εc(V,t,B,TEMP)：センター部の伸びひずみ、MAX(εi(V,t,B,TEMP))：幅方向の各位置における伸びひずみの最大値

式（５）を用いた例では、鋼板Ｓのセンター部とエッジ部との伸びひずみ差から通板速度を決定したが、板幅方向の位置をＮ分割した場合には、式（６）に示すように板幅方向の分割位置毎の伸びひずみを求め、その際の最大値と最小値の差の伸びひずみ差率の閾値ＣＲＴが２０％以内となるように設定を行う。式（５）の場合と同様に、閾値ＣＲＴを１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、２．５％以下とすることがさらに好ましい。

Δε(V,t,B,TEMP)=|MAX(εi(V,t,B,TEMP)-MIN(εi(V,t,B,TEMP))|/MAX(εi(V,t,B,TEMP))≦CRT ・・・（６）
ここで、Δε(V,t,B,TEMP)：伸びひずみ差率、εi(V,t,B,TEMP)：分割位置ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の伸びひずみ、MAX(εi(V,t,B,TEMP))：幅方向の分割位置ｉにおける伸びひずみの最大値、MIN(εi(V,t,B,TEMP)：幅方向の分割位置ｉにおける伸びひずみの最小値

以上の実施の形態によれば、厚鋼板の板厚（２．５ｍｍ〜１２ｍｍ）にかかわらず、耳波及び中波等の変形が十分に抑制された熱処理鋼板（特に、薄手幅広のハイテン材）を製造することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば、以上の実施の形態では、鋼板に耳波及び中波が発生する例を用いて本発明を説明したが、クォータ波を含めた複合波が発生する場合にも本発明を適用することができる。

また、以上の実施の形態では、鋼板の板厚が２．５ｍｍ以上１２ｍｍ以下の場合を例に挙げて本発明を説明したが、これに限定されることはなく、他の板厚の鋼板を対象としてもよい。

さらに、以上の実施の形態では、図３に示す冷却設備を用いた熱処理の例を挙げて本発明を説明したが、これに限定されることはなく、他の構成を有する冷却設備を用いて本発明にかかる熱処理鋼板を製造してもよい。

（製造例１）
図３に示す冷却設備１を用いて、板厚４．５ｍｍ、板幅２４００ｍｍ、板長７０００ｍｍの鋼板の冷却を実施して、熱処理鋼板を製造した。このとき、加熱炉からの抽出温度を９００℃、通板速度２０ｍｐｍ、冷却水温２０℃として、冷却（焼き入れ）を実施した。得られた熱処理鋼板の形状について、板幅位置、長手（通板）方向位置毎に高さ方向の変位を形状計で測定した。その結果、エッジ部に小さな耳波が発生するとともに、センター部には中波が発生していた。

（製造例２）
製造例１と同様のサイズの鋼板を用い、通板速度を６０ｍｐｍに変更した以外は製造例１と同様に冷却（焼き入れ）を実施して、熱処理鋼板を製造した。得られた熱処理鋼板の形状について、板幅位置、長手（通板）方向位置毎に高さ方向の変位を形状計で測定した。その結果、エッジ部に耳波が発生していた。

（実施例１）
図６は、製造例１（通板速度２０ｍｐｍ）及び製造例２（通板速度６０ｍｐｍ）の形状測定結果より、式（１）を用いて求めたエッジ部及びセンター部の伸びひずみ値をプロットしたものである。

図６に示すように、低速（２０ｍｐｍ）通板時には、センター部の伸びひずみがエッジ部よりも大きく、高速（６０ｍｐｍ）通板時には、センター部の伸びひずみよりもエッジ部の伸びひずみの方が大きいことがわかる。

さらに、通板速度を２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５ｍｐｍとした以外は製造例１と同様にして熱処理鋼板を製造した。得られた熱処理鋼板の形状について、板幅位置、長手（通板）方向位置毎に高さ方向の変位を形状計で測定し、当該形状測定結果より、式（１）を用いて求めたエッジ部及びセンター部の伸びひずみ値をプロットした。その結果を図７に示す。また、このときのエッジ部とセンター部との伸びひずみ差（絶対値）をプロットした結果を図８に示す。これらの結果より、センター部とエッジ部の伸びひずみが４５ｍｐｍで等しくなっている（センター部とエッジ部の伸びひずみ差が最小のゼロとなっている）ことが明らかとなった。したがって、センター部とエッジ部の伸びひずみが等しくなる（すなわち、センター部とエッジ部の伸びひずみ差がゼロになる）４５ｍｐｍを通板速度と決定すれば、形状変化が最も小さくなるものと予測される。

次に、上記の通板速度（２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０ｍｐｍ）で焼き入れを行った後の鋼板をローラレベラーにて加工度３で加工した後の伸びひずみを冷却後の形状測定の手法に準じて実施した結果を図９に示す。

図７と図９の比較からわかるように、いずれの通板速度でも伸びひずみ値はローラレベラーを用いた矯正により小さくなっているが、熱処理鋼板の製品規格を満たす形状としては、センター部でもエッジ部でも伸びひずみが大きくてはならない。そう言った意味では、鋼板最大伸びひずみが最も小さい形状が求める形状となる。図９中には鋼板の最大伸びひずみを記載しているが、上記で決定した通板速度４５ｍｐｍが、最大伸びひずみが最も小さい形状となっていることがわかる。

以上の結果から、冷却工程後の鋼板のセンター部とエッジ部との伸びひずみ差が最も小さくなる通板速度４５ｍｐｍで、最大伸びひずみが最も小さいフラットな形状となっていることが明らかとなった。すなわち、冷却工程後に発生した耳波、中波等の波形状は、鋼板のセンター部とエッジ部との伸びひずみ差が最小の領域で形状矯正すると、最もフラットな形状になることが明らかとなった。

（実施例２）
図３に示す冷却設備１を用いて、板厚４．５ｍｍ、板幅２４００ｍｍ、板長７０００ｍｍの鋼板を冷却水温２０℃で冷却する際の通板速度が、上述した式（５）で定義される伸びひずみ差率の閾値ＣＲＴが５％以下となる通板速度となるように、最適な通板速度（冷却工程後の鋼板のセンター部とエッジ部との伸びひずみ差が最も小さくなる通板速度）を決定した。その結果、最適な通板速度は４５ｍｐｍであった。同様にして、鋼板の板厚を４．５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍと変化させたときの最適通板速度を求めた結果を図１０に、鋼板の板幅を１２００ｍｍ、１８００ｍｍ、２４００ｍｍ、３０００ｍｍと変化させたときの最適通板速度を求めた結果を図１１に、冷却水温を５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃と変化させたときの最適通板速度を求めた結果を図１２に示す。

図１０に示すように、鋼板の板厚を大きくすればするほど、最適通板速度は遅くなることがわかった。また、図１１に示すように、鋼板の板幅を大きくすればするほど、最適通板速度は速くなることがわかった。さらに、図１２に示すように、冷却水温を高くすればするほど、最適通板速度は遅くなることがわかった。

以上の結果はあくまで一例であり、冷却水の供給量や冷却ノズルの形状等によっても最適通板速度は変わる。ただし、上記のような最適通板速度の決定方法は、冷却設備の構造等によらず不変である。

本発明は、熱処理鋼板（例えば、薄手幅広のハイテン材）の熱処理時における鋼板の変形を十分に抑制すること際に有用である。

１冷却設備
１０加熱炉
１１搬送ロール
２０ＲＱ装置
２１搬送ロール
２２冷却帯
３０ローラレベラー
３１ワークロール
Ｓ厚鋼板
Ｖ通板速度

Claims

加熱された厚鋼板を上下複数対のロールで挟み込みながら通板させ、通過する冷却帯で冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後の前記厚鋼板の形状をローラレベラーによって矯正する形状矯正工程と、
を含む熱処理鋼板の製造方法であって、
前記冷却工程では、少なくとも板幅方向センター部及び板幅方向エッジ部を含む板幅方向の複数位置における伸びひずみを求め、前記複数位置の各位置における伸びひずみの最大値と最小値との伸びひずみ差が最小となる通板速度で、前記厚鋼板を冷却することを特徴とする、熱処理鋼板の製造方法。
前記冷却工程では、前記センター部及び前記エッジ部に加え、板幅方向での他の位置における伸びひずみを求めることを特徴とする、請求項１に記載の熱処理鋼板の製造方法。
前記冷却工程では、前記厚鋼板の板厚、前記厚鋼板の板幅及び前記冷却帯の冷却水温のうちのいずれか１つ又は２つ以上に応じて前記通板速度を調整することを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱処理鋼板の製造方法。