JP5585181B2 - 直火式ローラーハース型連続熱処理炉及びラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における厚鋼板の熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、普通鋼厚鋼板の熱処理方法に好適な直火式ローラーハース型連続熱処理炉、またはラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における熱処理方法に関する。

金属材料の製造においては、所要の金属材料特性を得るために、金属材料に種々の条件下で熱処理が施され、これにより強度や靭性などの特性を所望の範囲に調整されている。熱処理は、熱処理炉に金属材料を装入し、所定の温度に加熱後、抽出し、必要に応じて所定の温度に保定したり、また所定の冷却速度で所定の温度まで冷却したりすることにより行われる。
熱処理における材料の加熱方式には燃焼加熱方式や誘導加熱方式があり、コスト面での優位性から燃焼加熱方式の熱処理炉が広く普及している。
特に、厚鋼板や鋼管等の熱処理には、ローラーハースを用いて被熱処理材を搬送しながら熱処理する炉長が数十ｍ規模のローラーハース型連続熱処理炉が多く用いられている。
燃焼加熱方式には直接的に被熱処理材を加熱する直火式と間接的に被熱処理材を加熱するラジアントチューブ式とがあり、これらは主に雰囲気制御の必要性の有無から使い分けられている。高温処理が行われ被熱処理材の酸化が顕著になる焼きならしでは、炉内雰囲気を燃焼ガスから遮断するためにラジアントチューブ式が用いられる。一方、雰囲気制御の必要がない焼き戻しでは、熱効率が高く、設備保守性に優れる直火式が多く用いられる。直火式の熱処理炉には通常、炉の長手方向の側壁に沿って、これと直交する方向に噴射燃焼するサイドバーナーが複数配置されている。なお、直火式とラジアントチューブ式とでは炉内温度分布の均一性に差があり、一般的に直火式は、ラジアントチューブ式よりも炉内温度差が生じやすい。

また、熱処理温度やその後の冷却速度などの条件は、材料に求められる特性に応じて決められる。熱処理において被熱処理材内に温度偏差が生じると所要の特性、或は所要の特性を均一に得られないこととなる。このため、通常は狙いの熱処理温度と略一致した温度に設定した熱処理炉で、被熱処理材の厚みに応じて十分長い時間加熱している。これによって、被熱処理材全体を材質的に許容しうる範囲内に収まるようにしている（例えば狙いの熱処理温度±１０℃）。
しかしながら、このように所要の熱処理温度と略一致した炉温を設定し、保定時間を十分に確保するという方法では、高い生産性を得ることが困難である。

ところで、このような状況に対して、特許文献１には、高靭性、高張力の鋼板の高効率な製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では鋼板内における温度偏差が数１００℃に達し、均質な材料特性が得られない。また、表面温度が所定の温度範囲に入っている時間が１分にも満たず、この条件を満たすように抽出作業することが現実には極めて難しい。また、特許文献２にも、高靭性、高張力の鋼板の高効率な製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、耐火材料の塗布、乾燥という追加の作業を必要とするため、生産性の向上効果が相殺され、かつコストも増えることとなる。特許文献３には、炉の内部に温度傾斜をつけ、炉の入り側を３５０℃以上、Ａｃ1点＋１００℃以下の範囲内で、任意の焼き戻し温度より２００℃以上高く設定し、炉の出側に向かって段階的に設定炉温を低下させ、炉の出口側での設定温度を焼き戻し温度の±５０℃以内として焼き戻すことが提案されている。しかしながらこの方法では、炉温を傾斜させて設定する必要があるため、炉温の制御管理が極めて煩雑となり、迅速な熱処理や熱処理条件の異なる多様な厚鋼板を処理するのには不適当である。
特許文献４には、鋼を焼入れした後、所定の焼き戻し温度よりも１００〜７００℃高い温度に保たれた炉中に装入し、所定の焼き戻し温度に鋼板がなった時点で抽出し、５００℃以下まで１℃/sec以上の冷却速度で冷却する厚板の製造方法が提案されている。しかしながら、この方法では、鋼板の板厚や抽出における作業時間などが考慮されておらず、安定した品質の熱処理鋼板を得ることは困難である。
特許文献５には、ローラーハース式熱処理炉において、熱処理中の鋼板の炉内搬送距離、鋼板の炉内滞留時間を把握し、炉内滞留時間が目標時間となるように残りの炉内における鋼板の搬送速度を演算して、搬送速度を調整する鋼板搬送速度の制御方法が開示されている。この方法では鋼板の搬送速度を調整することにより、炉内に滞留する無駄時間を短縮して生産性を向上させることは可能であるが、炉温設定を最適化する観点から生産性を向上させるものではない。

特開平５−２５５７４３号公報 特開平８−１２０３３９号公報 特開平９−２５６０５６号公報 特開平５−１９５０８１号公報 特開平５−３３１５２８号公報

本発明は、ばらつきの少ない特性を得ながら、生産性を向上することができる直火式ローラーハース型連続熱処理炉及びラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における厚鋼板の熱処理方法を提供することを課題とする。

本発明は、以下のようなものである。
（１）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型又はラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて板厚４ｍｍ〜２００ｍｍの鋼板を所要の熱処理温度範囲において熱処理する方法において、
予め、鋼板全体の温度が、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max の間の温度範囲に入っている時間である抽出作業余裕時間Δτが所定値以上となるように、前記熱処理温度範囲内における狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_min及び上限温度Ｔｓ_maxを設定し、前記狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、板厚ｔ及び前記抽出作業余裕時間Δτに基づき炉温上限温度ＴＧ_maxを求め、前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上の炉温下限温度ＴＧ_min（℃）以上且つ前記炉温上限温度ＴＧ_max以下の温度範囲内に、前記連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（２）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型又はラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて板厚４ｍｍ〜２００ｍｍの鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
予め、鋼板全体の温度が、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max の間の温度範囲に入っている時間である抽出作業余裕時間Δτが所定値以上となるように前記熱処理温度範囲内における狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max を設定し、前記狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、前記抽出作業余裕時間Δτに基づき、板厚ｔに係る関数として炉温上限温度ＴＧ_maxを求め、前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上の炉温下限温度ＴＧ_min（℃）以上且つ炉温上限温度ＴＧ_max以下の温度範囲内に、前記連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（３）熱処理される鋼板のいずれの部位もＴｓ_minに達してから当該鋼板のいずれかの部位がＴｓ_maxを超えるまでの時間が抽出作業余裕時間Δτである炉温を炉温上限温度ＴＧ_maxであるとして、前記炉温上限温度ＴＧ_maxを求めることを特徴とする、前記（２）に記載の連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（４）板厚ｔを複数の板厚区分に分けて、その各範囲での炉温上限温度ＴＧ_maxを板厚ｔによる線形関数で与えることを特徴とする、前記（３）に記載の連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（５）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜１＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．４５×ｔ＋５８６ ・・・１ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１８ ・・・１ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９４×ｔ＋５８１ ・・・１ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３５×ｔ＋５２２ ・・・１ｅ
１ａ〜１ｅ・・・＜１＞
（６）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜２＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．１８×ｔ＋６０３ ・・・２ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７１×ｔ＋６３２ ・・・２ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８４×ｔ＋５８８ ・・・２ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５３５ ・・・２ｅ
２ａ〜２ｅ・・・＜２＞
（７）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜３＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５０×ｔ＋６３７ ・・・３ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．８５×ｔ＋６５８ ・・・３ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７９×ｔ＋６０５ ・・・３ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２８×ｔ＋５５４ ・・・３ｅ
３ａ〜３ｅ・・・＜３＞
（８）サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を設定し、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に設定する上限温度ＴＧ_max（℃）を、鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）及び狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）に応じて、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃とした場合の下記＜１＞式、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃とした場合の＜２＞式、及び前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃とした場合の＜３＞式のうちの２つ以上の式に基づいて補間して算出し、下限温度TG_minを前記狙い熱処理温度範囲の上限温度TS_min（℃）＋１０℃以上とし、該設定温度範囲において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温TG（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．４５×ｔ＋５８６ ・・・１ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１８ ・・・１ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９４×ｔ＋５８１ ・・・１ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３５×ｔ＋５２２ ・・・１ｅ
１ａ〜１ｅ・・・＜１＞
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．１８×ｔ＋６０３ ・・・２ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７１×ｔ＋６３２ ・・・２ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８４×ｔ＋５８８ ・・・２ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５３５ ・・・２ｅ
２ａ〜２ｅ・・・＜２＞
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５０×ｔ＋６３７ ・・・３ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．８５×ｔ＋６５８ ・・・３ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７９×ｔ＋６０５ ・・・３ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２８×ｔ＋５５４ ・・・３ｅ
３ａ〜３ｅ・・・＜３＞
（９）前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉幅方向端部の炉温が炉幅方向中央部の炉温より０〜３０℃低くなるように炉温を制御することを特徴とする前記（５）〜（８）のいずれか１項に記載の直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（１０）前記直火式ローラーハース型熱処理炉の炉幅方向端部を中央部より低くする際、端部と中央部との炉温の温度差が、前記鋼板の板厚が１０mm以下の場合は１０℃以下、板厚１０ｍｍ超３０ｍｍ未満または板厚が３０ｍｍ以上かつ板幅が３５００ｍｍ以上の場合は１０℃超３０℃未満、板厚が３０ｍｍ以上かつ板幅が３５００ｍｍ未満の場合は３０±５℃、となるように炉温を制御することを特徴とする前記（９）に記載の直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
（１１）ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記厚鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜４＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５６×ｔ＋５８６ ・・・４ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７９×ｔ＋６０５ ・・・４ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９２×ｔ＋５６１ ・・・４ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３４×ｔ＋５０３ ・・・４ｅ
４ａ〜４ｅ・・・＜４＞
（１２）ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜５＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．０７×ｔ＋５９０ ・・・５ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１６ ・・・５ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８８×ｔ＋５７６ ・・・５ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５１８ ・・・５ｅ
５ａ〜５ｅ・・・＜５＞
（１３）ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜６＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．２４×ｔ＋６１１ ・・・６ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７２×ｔ＋６３３ ・・・６ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７５×ｔ＋５８４ ・・・６ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２７×ｔ＋５３６ ・・・６ｅ
６ａ〜６ｅ・・・＜６＞
（１４）ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を設定し、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に設定する上限温度ＴＧ_max（℃）を、鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）及び狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）に応じて、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃とした場合の下記＜４＞式、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃とした場合の＜５＞式、及び前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃とした場合の＜６＞式のうちの２つ以上の式に基づいて補間して算出し、下限温度TG_minを前記狙い熱処理温度範囲の上限温度TS_min（℃）＋１０℃以上とし、該設定温度範囲において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温TG（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とするラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５６×ｔ＋５８６ ・・・４ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７９×ｔ＋６０５ ・・・４ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９２×ｔ＋５６１ ・・・４ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３４×ｔ＋５０３ ・・・４ｅ
４ａ〜４ｅ・・・＜４＞
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．０７×ｔ＋５９０ ・・・５ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１６ ・・・５ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８８×ｔ＋５７６ ・・・５ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５１８ ・・・５ｅ
５ａ〜５ｅ・・・＜５＞
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．２４×ｔ＋６１１ ・・・６ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７２×ｔ＋６３３ ・・・６ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７５×ｔ＋５８４ ・・・６ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２７×ｔ＋５３６ ・・・６ｅ
６ａ〜６ｅ・・・＜６＞

本発明の熱処理方法によれば、厚鋼板の全部位を材質上許容される熱処理温度範囲内に加熱することができるので、所望の材質特性を厚鋼板の全部位にわたって確保することができる。また、短時間で厚鋼板の全部位を上記範囲内に加熱できるので、生産性を向上することができる。

図１は、本発明を実施するサイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉の一例を示す厚鋼板の搬送方向に平行な断面模式図である。 図２は、サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉における炉幅方向の温度分布の一例を示す図である。 図３は、本発明を実施するラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の一例を示す厚鋼板の搬送方向に平行な断面模式図である。 図４Ａは、設定炉温ＴＧが狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に小幅に高く設定された場合において、本発明における熱処理炉での厚鋼板の昇熱状況を示す概念図である。 図４Ｂは、設定炉温ＴＧが狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に大幅に高く設定された場合において、本発明における熱処理炉での厚鋼板の昇熱状況を示す概念図である。 図５は、直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法の基本概念を示す図である。 図６Ａは、300℃≦狙い熱処理温度≦390℃において、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図６Ｂは、330℃≦狙い熱処理温度≦420℃において、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図６Ｃは、360℃≦狙い熱処理温度≦450℃において、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図７は、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉幅方向の温度偏差付与を示す図である。 図８は、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法の基本的な概念を示す模式図である。 図９Ａは、300℃≦狙い熱処理温度≦390℃において、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図９Ｂは、330℃≦狙い熱処理温度≦420℃において、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図９Ｃは、360℃≦狙い熱処理温度≦450℃において、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲の例を示す図である。 図１０Ａは、300℃≦狙い熱処理温度≦390℃において、実施例における直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１０Ｂは、320℃≦狙い熱処理温度≦410℃において、実施例における直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１０Ｃは、340℃≦狙い熱処理温度≦430℃において、実施例における直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１０Ｄは、360℃≦狙い熱処理温度≦450℃において、実施例における直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１１は、330℃≦狙い熱処理温度≦420℃において、実施例における直火式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１２Ａは、300℃≦狙い熱処理温度≦390℃において、実施例におけるラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１２Ｂは、320℃≦狙い熱処理温度≦410℃において、実施例におけるラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１２Ｃは、340℃≦狙い熱処理温度≦430℃において、実施例におけるラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１２Ｄは、360℃≦狙い熱処理温度≦450℃において、実施例におけるラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。 図１３は、330℃≦狙い熱処理温度≦420℃において、実施例におけるラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の有効炉温範囲及び評価結果を示す図である。

［直火式ローラーハース型連続熱処理炉］
まず、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の概要について説明する。
図１は、直火式ローラーハース型連続熱処理炉の例を示す厚鋼板の搬送方向に平行な断面模式図である。熱処理炉１は、被熱処理材である厚鋼板Ｓの搬送方向に搬送ロールＲを挟んで複数の上部燃焼制御帯２１，２２，２３，２４及び下部燃焼制御帯３１，３２，３３，３４に分割されている。厚鋼板Ｓは搬送ロールＲによって炉内に装入、炉内での移動、炉外への抽出がなされる。各燃焼制御帯にはその左右の側壁に直火式バーナー４が複数配置されている。装入側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯２１，２２，３１，３２）は被熱処理材を常温から昇温するため相対的に大きな燃焼容量を持ち、抽出側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯２３，２４，３３，３４）は相対的に小さな燃焼容量を持つ。燃焼ガスは、炉内を所定温度に上昇、保持するともに、装入された厚鋼板を加熱した後、炉内に複数設置された排気口から排出され、煙道６を経由して煙突７から大気中に放出される。
熱処理に先立ち、各燃焼制御帯は、制御炉温計５の指示に基づいて、狙いとする熱処理温度に対して被熱処理材の昇温挙動等を考慮した炉温に設定される。そして、設定が完了したのち、被熱処理材を順次装入し、略熱処理温度まで加熱する。なお、必要に応じて上記の設定炉温を変更することも可能である。
制御炉温計５は熱処理炉の幅方向中央部に設けられており、端部よりも高い温度を検出している。これにより、以下、炉温について述べる際は、特に断らない限り熱処理炉の幅方向中央部の温度とする。

このような直火式ローラーハース型連続式熱処理炉を用いた加熱では、バーナーの燃焼特性（バーナーの口径、火炎の長さなど）により、炉内に炉幅方向の温度差が生じるのは避けられない。
図２は、直火式ローラーハース型連続式熱処理炉の炉幅方向の温度分布を示す模式図である。図２に示すように、バーナーの噴射方向先端部の近傍において炉温が高い。つまり、左右のバーナーによって炉幅方向の中央部の炉温が炉幅方向の端部の炉温よりも高い温度分布が得られる。

［ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉］
次に、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉について説明する。
図３は、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の例を示す厚鋼板の搬送方向に平行な断面模式図である。熱処理炉５１は、被熱処理材である厚鋼板Ｓの搬送方向に搬送ロールＲを挟んで複数の上部燃焼制御帯７１，７２，７３，７４及び下部燃焼制御帯８１,８２,８３，８４に分割されている。厚鋼板Ｓは搬送ロールＲによって炉内に装入、炉内での移動、炉外への抽出がなされる。各燃焼制御帯にはその左右の側壁にラジアントチューブ式バーナー５４が複数配置されている。装入側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯７１，７２，８２，８４）は被熱処理材を常温から昇温するため相対的に大きな燃焼容量を持ち、抽出側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯７３，７４，８３，８４）は相対的に小さな燃焼容量を持つ。なお、バーナーの容量は熱処理能力と共にこのような燃焼制御帯ごとの機能を考慮して決定される。燃焼ガスはラジアントチューブ内部で燃焼し、間接的に厚鋼板を加熱する。燃焼ガス自身はラジアントチューブ内部の流路に沿って炉外へ排出され、煙道５６に合流して煙突５７から大気中に放出される。なお、図３には、ラジアントチューブから煙道５６への燃焼ガスの合流は図示していない。
熱処理に先立ち、各燃焼制御帯は、制御炉温計５５の指示に基づいて、狙いとする熱処理温度に対して被熱処理材の昇温挙動等を考慮した炉温に設定され、設定が完了したのち、被熱処理材を順次装入し、略熱処理温度まで加熱する。なお、必要に応じて上記の設定炉温を変更することも可能である。
制御炉温計５５は熱処理炉の幅方向中央部に設けられており、以下炉温について述べる際は、特に断らない限り熱処理炉の幅方向中央部の温度とする。

このようなラジアントチューブ式ローラーハース型連続式熱処理炉を用いた加熱では、炉内の炉幅方向の温度差は小さく、被加熱材である鋼板の昇熱挙動に対する炉幅方向の温度分布の影響はほとんど無視できる。この点が、前述の直火式ローラーハース型連続熱処理炉と大きく異なる点である。

［熱処理条件の概要］
発明者らは、直火式ローラーハース型連続熱処理炉及びラジアントチューブ式ローラーハース型連続式熱処理炉を用いた鋼板の熱処理において、鋼板全体が所定の熱処理温度範囲内におくことができ、かつ鋼板を所定の熱処理温度に保定することをほとんど要さない、効率的な熱処理方法を検討するために、熱処理炉において加熱中の鋼板の温度履歴、温度偏差について広く研究を行った。
その結果、従来から知られているように、狙いの温度よりも高い炉温で加熱する場合は、鋼板の板内の温度偏差が大きく、さらに、鋼板全体が適正な温度範囲に在る時間、すなわち狙いの熱処理温度範囲に入っている時間、が極めて短くなるか、或は、存在しないことがあることを知見した。すなわち、薄い鋼板では昇温速度が速すぎるために、鋼板全体が狙い熱処理温度範囲に入っている時間が短く、厚い鋼板では板内の温度偏差が大きいために、鋼板全体が狙い熱処理温度範囲に入っている時間が存在しないことがある。
これに対して、更に検討を行った結果、熱処理炉の温度（炉温）ＴＧを狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxよりも高い温度に設定して熱処理を行っても、鋼板全体の温度が狙い熱処理温度範囲内にあって、板内の温度偏差も小さいものとすることが可能な熱処理条件を見出した。

熱処理炉において鋼板を加熱する場合、熱容量の違いから薄い鋼板ほど速く鋼板の温度が上昇する。また、鋼板の部位を考えると、単位体積当りの伝熱面積が広い四周部（周辺部）は、中央部に比べて温度が速く高まる。そしてその影響は、板厚が大きいほど、また、炉温が高いほど大きくなり、このようにして、板内の温度偏差が生じる。
均質な鋼板を得るためには、この板内の温度偏差は、材質的に許容される温度変動幅ΔＴｓ以内にあることが必要である。従って、材質とその許容される温度変動幅ΔＴｓとに基づいて、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_min、及び上限温度Ｔｓ_maxを設定する必要がある。

また、効率的に、板内温度偏差を所定の熱処理温度範囲内にとどめるには、狙い熱処理温度範囲に到達した鋼板を速やかに抽出するための作業が確実かつ円滑に実行できる時間、すなわち、抽出作業余裕時間Δτを確保することが好ましい。
例えば、効率的な熱処理操業を行うためには、高めの設定炉温ＴＧとして鋼板を急速に昇温させるような操業となるが、薄い鋼板の場合は、短時間に狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxの範囲に到達する。その際には直ちに抽出しないと、鋼板全体を狙いの熱処理範囲に保つことができない場合が生じる。このため、その設定炉温ＴＧは、抽出作業余裕時間Δτを考慮して設定することが必要である。

図４Ａ及び図４Ｂは、熱処理炉での厚鋼板の昇熱状況を示した概念図である。図４Ａは、熱処理炉の設定温度（炉温）ＴＧが狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に小幅に高く設定された場合の昇熱状況を示し、図４Ｂは、熱処理炉の設定温度（炉温）ＴＧが狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に大幅に高く設定された場合の昇熱状況を示す。なお、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓ、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxは図４Ａ、図４Ｂ間で共通している。また、横軸は経過時間を示し、縦軸は鋼板の温度を示す。

図４Ａの場合、すなわち、熱処理炉の設定温度（炉温）ＴＧが狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に小幅に高く設定された場合は、四周部は中央部に比べて速く昇熱するため、板内に比較的大きな温度偏差が生じる。図４Ａから判るように、四周部の温度は中央部よりも速く狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達する（Ｅ_L）。一方、中央部の温度は、加熱開始から時間τ_min経過して狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達する（Ｃ_Ｌ）。このとき鋼板の四周部は、まだ狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxに達していない。この瞬間を過ぎれば、鋼板全体が狙い温度範囲に入っているので抽出することができる。中央部が狙い熱処理温度範囲の下限Ｔｓ_minに到達した時点よりかなり遅れ、四周部は加熱開始から時間τ_max経過して上限温度Ｔｓ_maxに到達する（Ｅ_Ｈ）。この瞬間まで鋼板全体が狙い温度範囲に入っているので鋼板を抽出することができる。
したがって、時間τ_maxと時間τ_minとの差Δτ＝（τ_max-τ_min）の値は正であり、この間は、鋼板の四周部、中央部共に狙い熱処理温度範囲に入っていることになり、この間に鋼板を抽出すれば、材質的に許容できるばらつきの範囲内である鋼板を得ることができる。そして、Δτは、熱処理を完了した鋼板を熱処理炉から抽出するのに必要な抽出作業余裕時間であり、作業を的確かつ円滑に行うために重要である。

一方、図４Ｂの場合、すなわち、熱処理炉の設定温度ＴＧ（炉温）が狙い熱処理温度の上限温度Tsmaxに対して比較的に大幅に高く設定された場合は、図４Ａの場合と同様に鋼板の四周部は中央部に比べて速く昇熱するが、設定温度が高いために四周部の昇熱が極めて大きくなり、板内の温度差は図４Ａの場合に比べて大きくなる。図４Ｂから判るように、四周部の温度は中央部よりもかなり速く狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達する（Ｅ_L）。一方、中央部の温度は、加熱開始から時間τ_min経過して狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達する（Ｃ_Ｌ）。しかしこの時点では鋼板の四周部は、すでに狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxを超えている（Ｅ_Ｘ）。すなわち、中央部が狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達するまでの経過時間τ_minは、四周部が狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxに達するまでの経過時間τ_maxより長く、中央部が狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達した時点では、四周部は、狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxを超えており、鋼板全体を熱処理温度範囲内にとどめておくことはできない。
すなわち、時間τ_maxと時間τ_minとの差Δτ＝（τ_max-τ_min）の値は負となり、鋼板の四周部と中央部とが共に狙い熱処理温度範囲に入っている時間が確保されないことになる。このような設定炉温では、加熱時間は短くなっても、材質的に許容できるばらつきの範囲内である鋼板を得ることはできない。

図４Ａ、図４Ｂでは、鋼板の板厚ｔを一定とし、熱処理炉の設定温度の影響を説明したが、熱処理炉の設定温度を一定として、鋼板の板厚を小さくした場合、あるいは大きくした場合でも、上記と同様な関係となることが判る。
すなわち、板厚が小さい場合は中央部、四周部内の温度差が大きくなりにくいため、図４Ａの場合の昇熱状況になる。一方、鋼板全体としての昇熱速度が速くなるため、中央部が狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに達する時間τ_minと四周部が狙い熱処理温度の上限温度Ｔｓ_maxに到達する時間とが近接する。このため、板厚が小さいほど時間τ_maxと時間τ_minとの差Δτ＝（τ_max-τ_min）が小さくなる。このことは、上述のように抽出するための抽出作業余裕持間がきわめて短くなることを意味し、作業上の制約となることが判る。

また、板厚が大きい場合は中央部と四周部との温度差が大きくなりやすいため、図４Ｂの場合の昇熱状況に近づく。また、四周部と中央部との昇熱速度の差が顕著に表れ、四周部の温度上昇に比べて中央部の温度上昇がかなり遅くなる。このため、中央部が狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minに到達する時点より前の時点で、四周部は狙い熱処理温度の上限温度Ｔｓ_maxに達し、時間τ_minが経過した時点では、四周部は上限温度Ｔｓ_maxを超える。すなわち、図４Ｂの場合のように、Δτの値が負となり、鋼板の四周部と中央部とが共に狙い熱処理温度範囲に入っている時間が確保されないことになる。

ここで、上述の抽出作業余裕時間Δτは、熱処理炉の処理対象とする鋼板の全部位（四周部、中央部）が、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓを考慮した狙い熱処理温度範囲に入っている時間であり、この間に抽出しなければ、所要の材質は得られない。すなわち、鋼板の全ての部位がＴｓmin以上であり、いずれかの部位がＴｓmaxを超えるまでの間が抽出可能な時間であり、抽出作業を行える余裕時間ということである。
抽出作業に要する時間は、ローラーハースの搬送速度や鋼板の長さによって変わるが、作業者の作業タイミングなども勘案して設定すればよい。この抽出作業余裕時間Δτを長くすれば、作業自体は余裕を持って行えるものの熱処理作業全体の効率は低下する。これらのことを総括すると、通常少なくともこの抽出作業余裕時間Δτは１分程度を確保することが好ましく、より好ましくは５分以上である。

このように、熱処理炉の設定温度ＴＧを狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxよりも高い温度に設定しても、相当の時間、鋼板全体が狙い熱処理温度範囲に入っており、しかも板内の温度偏差が小さくなるような熱処理炉の設定温度の上限温度ＴＧ_maxが存在することが明らかである。従って、熱処理炉の設定炉温を狙い熱処理温度範囲より高い温度に設定しても、材質的に均一な厚鋼板をうる熱処理方法が可能であることが判る。
ここで炉温上限温度ＴＧ_maxの定義を考える。図４Ａで、ＴＧを上げて行くと四周部と中央部の昇温速度の差が付いていき、抽出作業余裕時間Δτの部分が小さくなっていく。抽出作業余裕時間Δτが所定の抽出作業余裕時間となったとき、このＴＧは上限の温度であるので、この炉温は炉温上限温度ＴＧ_maxであると定義することができる。

これらのことから、この炉温の設定温度の上限温度ＴＧ_maxは、板厚ｔ及び材質上許容される温度変動幅ΔＴｓに基づく狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、ならびに抽出作業余裕時間Δτなどの影響を受けることが判る。
従って、材質的に許容できる温度変動幅ΔＴｓに基づいて狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxを設定し、この狙い熱処理温度範囲に対して、板厚ｔ及び抽出作業余裕時間Δτを考慮した熱処理炉の設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを、実験または鋼板の伝熱計算（たとえば有限差分法や有限要素法など）などによって求めていき、この設定温度ＴＧの上限温度ＴＧ_maxと、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_minとの間で炉温を設定し、熱処理を行うことができる。

設定炉温ＴＧが上限温度ＴＧ_maxに近い方が熱処理炉で加熱する時間が短く、生産性が高くなる。したがって、熱処理炉の設定炉温はできるだけ高く設定することが望ましい。また、加熱する時間は１０℃下がるごとに１０％程度延びる。そこで、特に生産性の高い熱処理を行う場合は、温度制御の変動を考慮して、設定炉温ＴＧは、ＴＧ_max（℃）−５０℃≦ＴＧ（℃）≦ＴＧ_max（℃）−０℃の温度範囲であることが望ましい。また、熱処理炉の設定温度の下限温度ＴＧ_minは、狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上とする。下限温度ＴＧ_minが、Ｔｓ_max（℃）＋１０℃未満では、生産性の向上効果が小さいためである。

［第１の実施形態（直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法）］
まず、直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法について説明する。
図５は、直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法の基本的な概念を示す模式図である。
第１の実施形態では、材質上許容しうる板内の温度変動幅ΔＴｓに基づいて狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_min及び上限温度Ｔｓ_maxを設定し、この狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、板厚ｔならびに抽出作業余裕時間Δτなどを勘案し、実験または伝熱計算などの手法により設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを予め求めておく。
このようにして得られた炉温上限温度ＴＧ_maxの温度は、板厚ｔによって大きく変化する。板厚４ｍｍ〜９ｍｍ付近は板厚の増加に伴ってＴＧ_maxの温度は急激に上昇し、９ｍｍ〜１５ｍｍ付近ではその変化が少なくなる。１５ｍｍ超では、ＴＧ_maxの温度は逆に急激に降下し、その降下する傾きは板厚の増加につれて２００ｍｍの板厚へ向けて緩やかになっていく。板厚ｔ（ｍｍ）と上限温度ＴＧ_maxとの関係は一般に連続的な関係であるが、制御の精度を考えると厳密にその関係式を求める必要はない。そこで、板厚毎の炉温の設定を容易にするために、複数の板厚区分に分けて、それぞれの板厚区分に対して板厚ｔと炉温上限温度ＴＧ_maxと関係を直線近似する。例えば後述するように、４≦ｔ＜９、９≦ｔ≦１５、１５≦ｔ＜５０、５０≦ｔ＜１００、１００≦ｔ≦２００の板厚区分に分けて、そのそれぞれに板厚ｔと炉温上限温度ＴＧ_maxとの関係式を与えることが可能である。板厚区分や炉温上限温度ＴＧ_maxは狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxや抽出作業余裕時間Δτによって多少変化するが、板厚ｔと炉温上限温度ＴＧ_maxとの関係の傾向はあまり変わらない。
また、設定炉温の下限温度ＴＧ_minを狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃として、炉温の設定範囲ＴＧ_min〜ＴＧ_maxを設定する。この設定炉温の範囲を有効炉温範囲とする。
そして、第１の実施形態では、この有効炉温範囲内において、設定炉温ＴＧを選択して熱処理炉の炉温を設定し、熱処理を行う。この結果、効率的な熱処理で均質な材質の厚鋼板を得ることができる。

なお、鋼板の温度のばらつきがより小さい温度偏差となるようにすれば、定性的には材質ばらつきがより小さい厚鋼板が得られる。また、操業における温度制御の精度にばらつきが生じることもある。そこで、これらを勘案し、上記の材質上許容される温度変動幅ΔＴｓより狭い温度変動幅の条件を加えて、炉温の設定範囲ＴＧ_min〜ＴＧ_maxを設定して熱処理を行うことも可能である。
このような場合について、より狭い温度変動幅を実際に加熱する際の許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）とし、操業許容温度ばらつきΔＴｚと定義する。この操業許容温度ばらつきΔＴｚは、上記材質上許容される温度変動幅ΔＴｓの範囲内、すなわち、ΔＴｚ≦ΔＴｓであることはいうまでない。
すなわち、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓよりさらに狭い操業許容温度ばらつきΔＴｚを条件に加えて、板厚ｔならびに抽出作業余裕時間Δτなどを勘案し、更に好ましい熱処理炉の設定温度の上限ＴＧmaxを実験または鋼板の伝熱計算（たとえば有限差分法や有限要素法など）などによって求めておくことが好ましい。また、設定温度の下限を、狙い熱処理温度の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋２０℃とすることも望ましい。すなわち、炉温の設定温度を狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxより２０℃以上高くすると、炉温を狙い熱処理温度範囲の上限値と等しくした場合と比べて、ほぼ２０％以上、生産性を高めることができる。このような上限温度ＴＧ_max、下限温度ＴＧ_minを反映させたより好ましい炉温範囲の例を図５に併せて示す（破線）。

第１の実施形態の熱処理方法の基本的な概念は、上記のとおりである。このように、上記の設定温度の上限温度ＴＧ_maxを求める場合、厚鋼板の四周部と中央部との昇熱速度の差、すなわち、厚鋼板の材質のばらつきの原因となる板内の温度偏差を考慮している。また、さらに検討した結果、この板内の温度偏差は、厚鋼板の形状（板幅、板厚）に起因するとともに、ローラーハース型連続熱処理炉の幅方向の温度分布にも起因する場合があることを知見した。

上述のように、直火式ローラーハース型連続熱処理炉では、図２に示したように、炉幅方向で温度が相違しており、炉幅方向の中央部の炉温が炉幅方向の端部の炉温よりも高い。
このように炉幅方向で温度が相違している場合は、上限温度ＴＧ_maxが厚鋼板の四周部と中央部とでの昇熱速度すなわち板内の温度偏差に影響を与える。このため、上述のように熱処理炉の設定する上限温度ＴＧ_maxを検討する際には、熱処理炉の温度分布の影響を考慮したものとすることが好ましい。
したがって、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における熱処理方法の場合、設定する上限温度ＴＧ_maxを求める際には、炉幅方向の温度分布を考慮して求めることが好ましい。

上述のように、第１の実施形態においては、厚鋼板の部位による材質およびそのばらつき上許容される温度変動幅ΔＴｓに基づいて、狙い熱処理温度範囲を設定する。狙い熱処理温度範囲を設定する材質上許容される温度変動幅ΔＴｓについては、各種の組成を有する鋼を圧延して鋼板とし、この鋼板を焼入れ、焼き戻し条件（温度、冷却）を変えて熱処理し、材質特性（例えば、引張強度、降伏応力など）を前もって調査しておき、どの程度の温度差までであれば、材質的に許容できるかを確認して設定することができる。

第１の実施形態において、熱処理の対象とする厚鋼板は、例えば前述のように焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理により材質を調整して使用されることが多い普通鋼（通常の炭素含有量である０．０２質量％〜２．１質量％）である。また、例えば板厚は４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅は２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである。
発明者らはこのような厚さ、幅の普通鋼厚鋼板を圧延し、各種条件で焼き入れ及び焼き戻しを施し、その特性（引張強度と降伏応力）を調査した。その結果、この厚鋼板は３００℃〜４５０℃で焼き戻し熱処理を施した場合、焼入れ条件にもよるが、普通鋼において適正な引張強度および降伏応力が得られることを知見した。これよりも高い温度では過剰に焼き戻し処理が進行してしまい、材料強度が低下してしまうからである。また、これよりも低い温度では焼き戻しが進行しない。
さらに、この温度範囲内で板内の温度偏差が９０℃以内であれば、引張強度や降伏応力の板内偏差が３０ＭＰａ程度以内に均質化されることを知見した。この際、焼き戻し温度における部位の違いによる昇温速度の違いに起因する処理時間差には、材質上の影響が小さいことも知見した。
すなわち、炉内温度のばらつきがどの程度であっても、板内の温度偏差が９０℃以内であれば、材質的には十分許容しうる均一性を有する厚鋼板とすることができることを見出した。このため、上述のように第１の実施形態においては、狙い熱処理温度範囲は、温度変動幅ΔＴｓを９０℃と設定する。

このように第１の実施形態では材質上のばらつき範囲として許容される温度変動幅ΔＴｓを９０℃とするが、例えば、温度変動幅ΔＴｓを８０℃や７０℃として考えることもできる。材質上のばらつき範囲としては９０℃まで許容しても実用上十分に均質な厚鋼板を得ることができるが、より小さい温度偏差にすれば定性的にはより小さい材質ばらつきの厚鋼板が得られるため、このような扱いも可能である。温度変動幅ΔＴｓを８０℃や７０℃とした場合、これにあわせた狙い熱処理温度範囲での後述する＜１＞〜＜３＞に相当する式の傾きや切片の値は異なってくる。その場合でも、狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxを揃えるようにΔＴｓ＝９０℃の狙い熱処理温度範囲を考えることによって＜１＞〜＜３＞式を適用できる。また、ΔＴｚ≦ΔＴｓの範囲で操業許容温度ばらつきΔＴｚを定めることにより、後述の＜１’＞〜＜３’＞、＜１’’＞〜＜３’’＞、＜１’’’＞〜＜３’’’＞の式を適用することができるが、結果的に炉温の上限温度ＴＧ_maxは第１の実施形態による熱処理方法の炉温範囲に含まれる。

以下、第１の実施形態における熱処理方法について具体的な例に基づいて説明する。特に、第１の実施形態においては設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めることが重要である。
直火式ローラーハース型連続熱処理炉において、板厚が４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅が２５００ｍｍ〜５０００ｍｍの普通鋼の厚鋼板を３００℃〜４５０℃の温度範囲に熱処理する場合において、上述のように材質的に許容される温度変動幅ΔＴｓを９０℃として、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxを、Ａ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃の３とおり設定し、抽出作業余裕時間Δτを１分以上として、設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めた。なお、前述のように直火式ローラーハース型連続熱処理炉は多くの場合サイドバーナーを有しており、炉温には炉幅方向に温度偏差があるため、この温度偏差を考慮した。ここでは、温度偏差が１５℃（炉幅中央部＞炉幅端部）程度であると仮定した。

すなわち、これらの条件に基づき、設定炉温を変化させ、その場合の鋼板端部及び中央部の伝熱計算を有限差分法によって解析し、鋼板全体（四周部と中心部）が、抽出作業余裕時間Δτ（＝１分以上）の間、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、ΔＴｓに加えて操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ＝９０℃以下に在るように上限温度ＴＧ_maxを板厚ｔについて求めた（すなわち、この場合ΔＴｓ＝ΔＴｚ）。また、抽出作業余裕時間Δτを５分以上、ΔＴｓ＝９０℃（狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max）に加えて、操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以下とした場合についても同様に上限温度ＴＧ_max’を求めた。それらの結果を図６Ａ〜図６Ｃに示す。

図６Ａ〜図６Ｃに示すように、上限温度ＴＧ_maxは、板厚ｔ、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxによって異なる。上限温度ＴＧ_maxと下限温度ＴＧ_min（＝狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との間の有効炉温範囲において、設定炉温ＴＧを設定すればよい。なお、図示しないが、上記狙い熱処理温度範囲において、抽出作業余裕時間Δτを５分以上、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを５０℃以下とした場合、上限温度ＴＧ_maxは、抽出作業余裕時間Δτを１分以上、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下とした場合と比べて低く、適用しうる板厚の範囲は狭くなるが、作業性と材質面で好ましく、必要に応じて選択すればよい。

板厚ｔ（ｍｍ）と上限温度ＴＧ_maxとの関係は一般に連続的な関係であるが、前述したとおり、４≦ｔ＜９、９≦ｔ≦１５、１５≦ｔ＜５０、５０≦ｔ＜１００、１００≦ｔ≦２００の板厚区分として、板厚ｔと上限温度ＴＧ_maxと関係を直線近似し、これを式で示している。
すなわち、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを１分以上として、狙い熱処理温度範囲をＡ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃とした場合の上限温度ＴＧ_max（℃）は、それぞれ、厚鋼板の上記板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、下記＜１＞式〜＜３＞式で表される。

狙い熱処理温度範囲Ａが３００℃〜３９０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．４５×ｔ＋５８６ ・・・１ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１８ ・・・１ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９４×ｔ＋５８１ ・・・１ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３５×ｔ＋５２２ ・・・１ｅ
１ａ〜１ｅ・・・＜１＞

狙い熱処理温度範囲Ｂが３３０℃〜４２０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．１８×ｔ＋６０３ ・・・２ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７１×ｔ＋６３２ ・・・２ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８４×ｔ＋５８８ ・・・２ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５３５ ・・・２ｅ
２ａ〜２ｅ・・・＜２＞

狙い熱処理温度範囲Ｃが３６０℃〜４５０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５０×ｔ＋６３７ ・・・３ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．８５×ｔ＋６５８ ・・・３ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７９×ｔ＋６０５ ・・・３ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２８×ｔ＋５５４ ・・・３ｅ
３ａ〜３ｅ・・・＜３＞

従って、上記式に基づいて、狙い熱処理温度範囲において抽出作業余裕時間Δτ１分以上を考慮し、板厚に応じて設定する上限温度ＴＧ_maxを得ることができる。そして、この上限温度ＴＧ_maxと下限温度ＴＧ_min（＝狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との範囲において、設定炉温ＴＧを設定し、設定炉温で鋼板を装入し、加熱後抽出すればよいことが判る。これによれば、厚鋼板の全部位が狙い熱処理温度範囲に入る時間、すなわち、抽出作業余裕時間Δτを１分以上確保でき、かつ加熱終了時の厚鋼板の板内の温度ばらつき（操業許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以内とすることができる。

また、操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを５分以上、狙い熱処理温範囲を上記と同様に、Ａ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃とする場合の熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）は、下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、
狙い熱処理温度範囲Ａを３００℃〜３９０℃とする場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝４．００×ｔ＋４１３ ・・・１’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝３．７０×ｔ＋４１６ ・・・１’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．６７×ｔ＋５２３ ・・・１’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．６０×ｔ＋４７０ ・・・１’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１９×ｔ＋４２９ ・・・１’ｅ
１’ａ〜１’ｅ・・・＜１’＞
とすることが好ましい。

また、同様に、狙い熱処理温度範囲Ｂを３３０℃〜４２０℃とする場合：下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）を、
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝６．３３×ｔ＋４２２ ・・・２’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝２．６０×ｔ＋４５９ ・・・２’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．７０×ｔ＋５４５ ・・・２’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．５４×ｔ＋４８７ ・・・２’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１７×ｔ＋４５０ ・・・２’ｅ
２’ａ〜２’ｅ・・・＜２’＞
とすることが好ましい。

また、狙い熱処理温度範囲Ｃを３６０℃〜４５０℃とする場合：下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）を、
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝１．３３×ｔ＋４８９ ・・・３’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝３．４０×ｔ＋４６８ ・・・３’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．８３×ｔ＋５７３ ・・・３’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．４８×ｔ＋５０５ ・・・３’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１４×ｔ＋４７１ ・・・３’ｅ
３’ａ〜３’ｅ・・・＜３’＞
とすることが好ましい。

上記の＜１’＞、＜２’＞、＜３’＞の何れかの式によって得られた上限温度ＴＧ_max’を有する有効炉温範囲において、炉温を設定すれば、厚鋼板の全部位が狙い熱処理温度範囲に入る時間、すなわち抽出作業余裕時間Δτを５分以上確保することができ、かつ、加熱終了時の厚鋼板の板内の温度偏差（板の四周部と中央部の温度偏差）、すなわち、操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以内と、より小さくすることができるので好ましい。

同様に、上記各狙い熱処理温度範囲において、抽出作業余裕時間Δτ或は操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを変えた条件で、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_maxを求めることができる。
狙い熱処理温度範囲をＡ:３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃のそれぞれの場合において、ｉ）ΔＴｚが９０℃以下、Δτを５分以上とした場合、ii）ΔＴｚが５０℃以下、Δτを１分以上とした場合のそれぞれにおいて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’’（℃）およびＴＧ_max’’’（℃）を各板厚範囲の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて下記に示す。

ｉ）狙い熱処理温度範囲Ａ：３００℃〜３９０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝４．００×ｔ＋４１３ ・・・１’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝３．７０×ｔ＋４１６ ・・・１’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．２０×ｔ＋４８６ ・・・１’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．３０×ｔ＋５１１ ・・・１’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．３２×ｔ＋５１３ ・・・１’’ｅ
１’’ａ〜１’’ｅ・・・＜１’’＞
とする。

ii）狙い熱処理温度範囲Ａ：３００℃〜３９０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max’’’＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１’’’ａ
９≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’’＝−７．３６×ｔ＋６５６ ・・・１’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’’＝−２．３０×ｔ＋５５５ ・・・１’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’’＝−０．６０×ｔ＋４７０ ・・・１’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１９×ｔ＋４２９ ・・・１’’’ｅ
１’’’ａ〜１’’’ｅ・・・＜１’’’＞
とする。

また、ｉ）狙い熱処理温度範囲Ｂ：３３０℃〜４２０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝６．３３×ｔ＋４２２ ・・・２’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝２．６０×ｔ＋４５９ ・・・２’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．２０×ｔ＋５０７ ・・・２’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．４０×ｔ＋５３７ ・・・２’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．２３×ｔ＋５２０ ・・・２’’ｅ
２’’ａ〜２’’ｅ・・・＜２’’＞
とする。

また、ii）狙い熱処理温度範囲Ｂ：３３０℃〜４２０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max’’’＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２’’’ａ
９≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’’＝−７．５５×ｔ＋６７３ ・・・２’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’’＝−２．０７×ｔ＋５６３ ・・・２’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’’＝−０．５４×ｔ＋４８７ ・・・２’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１７×ｔ＋４５０ ・・・２’’’ｅ
２’’’ａ〜２’’’ｅ・・・＜２’’’＞
とする。

また、ｉ）狙い熱処理温度範囲Ｃ：３６０℃〜４５０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝１．３３×ｔ＋４８９ ・・・３’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝３．４０×ｔ＋４６８ ・・・３’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．１３×ｔ＋５３３ ・・・３’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．３２×ｔ＋５５６ ・・・３’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．２７×ｔ＋５５１ ・・・３’’ｅ
３’’ａ〜３’’ｅ・・・＜３’’＞
とする。

また、ii）狙い熱処理温度範囲Ｃ：３６０℃〜４５０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ：ＴＧ_max’’’＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３’’’ａ
９≦ｔ＜２０：ＴＧ_max’’’＝−８．８２×ｔ＋７１２ ・・・３’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０：ＴＧ_max’’’＝−１．８３×ｔ＋５７３ ・・・３’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００：ＴＧ_max’’’＝−０．４８×ｔ＋５０５ ・・・３’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１４×ｔ＋４７１ ・・・３’’’ｅ
３’’’ａ〜３’’’ｅ・・・＜３’’’＞
とする。

このように、設定された狙い熱処理温度範囲において、ΔＴｚ、Δτに応じて、板厚に対応した熱処理炉の設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを＜１＞〜＜３＞式、＜１’＞〜＜３’＞式、＜１’’＞〜＜３’’＞式、又は＜１’’’＞〜＜３’’’＞式から得ることができる。しかしながら、これらの式から得られる熱処理炉の上限温度ＴＧ_maxは、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ、抽出作業余裕時間Δτを或る特定の条件とした場合についてのものである。上記の特定条件以外の場合の熱処理炉の上限温度ＴＧ_maxは、直接的には得られない。しかしながら、＜１＞〜＜３＞式、＜１’＞〜＜３’＞式、＜１’’＞〜＜３’’＞式、又は＜１’’’＞〜＜３’’’＞式の各式グループでは、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ、抽出作業余裕時間Δτの条件は共通するので、その条件下では、上記の各式グループで特定された狙い熱処理温度範囲とは異なる狙い熱処理温度範囲であっても、その異なる狙い熱処理温度範囲の一部を含む各式グループの中の２つの式に板厚ｔを代入してそれぞれの設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求め、これを用いて補間することにより異なる狙い熱処理温度範囲における上限温度ＴＧ_maxを求めることができる。例えば、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxが＜１＞〜＜３＞とずれる場合はこれらの＜１＞〜＜３＞のいずれか２つの式で所望の板厚ｔを代入して得た設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを直線近似して、補間することより所望の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxにおける設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めることができる。

また、このような補間は＜１＞〜＜３＞のいずれか２つの式を直線近似する方法に限られるものではない。例えば、これら＜１＞〜＜３＞の３つの式で所望の板厚ｔを代入して得た３つの設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを用いて放物線近似などの関数近似をして補間することにより、所望の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxにおける設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めることもできる。

上述のように、第１の実施形態においては、狙い熱処理温度範囲より高い温度に炉温を設定し、厚鋼板の温度が設定炉温よりも低い状態で抽出して熱処理を行うものである。ところが、その加熱において、厚鋼板の中央部と四周部とでは昇温速度が異なり、四周部が早く昇温する。その度合いは、鋼板の板厚や板幅、熱処理炉の炉幅方向の温度差により異なる。
板厚が小さい場合は、部位による昇熱速度の差の度合いが小さいため、炉内の温度偏差のないほうが好ましい。一方、板厚が大きい場合は、部位による昇熱速度の差が顕著にあらわれるため、炉内において適度な温度偏差が存在することが好ましい。しかしながら、その場合でも鋼板の板幅が大きいと炉内における温度偏差の影響を強く受けるため、板幅が大きい場合には、炉内の温度偏差は小さいほうがよい。

このように、炉内の温度偏差による被熱処理鋼板内の温度偏差は、鋼板の厚さや幅による影響が大きい。従って、厚鋼板の板内の温度偏差を小さくする上では、熱処理炉の炉幅方向の温度分布を制御することが好ましい。
なお、上記の上限温度ＴＧ_maxの検討においては、炉幅方向の温度差を１５℃（炉幅方向中央＞端部）としているが、炉幅方向の温度差を適切に制御することにより、熱処理における鋼板の板内の温度偏差を更に小さくでき、設定炉温をより適切に設定でき、かつ、熱処理操業の生産性を向上させることができる。

このような観点から、発明者らは、熱処理炉の炉幅方向に各種の温度差（中央部が高く、端部が低い）を付与し、第１の実施形態の熱処理方法を実施する場合の効果を調査した。調査においては、板厚が６〜４０ｍｍ、板幅が２５００〜５０００ｍｍの普通鋼の厚鋼板を対象とし、熱処理温度範囲を３００〜４５０℃、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓを９０℃として狙い熱処理温度を３６０〜４５０℃、操業許容温度ばらつきΔＴｚ（＝ΔＴｓ）を９０℃、抽出作業余裕時間Δτを１分として、熱処理炉の炉幅方向の各種の温度分布を付与した条件で、伝熱計算により設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めた。

次いで、この設定炉温の上限温度ＴＧ_maxと、下限温度ＴＧ_min（狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との間で有効炉温範囲を設定し、この範囲内で炉温を設定して厚鋼板を熱処理する場合の抽出までの処理時間τ_min、及びτ_max、抽出作業余裕時間Δτをシミュレーションによって求めた。さらに、τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部との表面温度の偏差である加熱終了時の板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊（℃）を操業許容温度ばらつきと同じと仮定してシミュレーションによって求めた。

その結果、炉幅方向の温度分布において、中央部より端部が０〜３０℃の低くなるように制御することにより、処理時間が短縮できることが判った。
更に、この効果について厚鋼板の板厚、板幅を考慮して検討した結果、具体的には、図７に示すように、板厚１０ｍｍ以下の範囲では板幅によらず、炉幅方向の温度差を１０℃以下に制御する。また、板厚３０ｍｍ以上、かつ板幅３５００ｍｍ未満の範囲では、炉幅方向の温度差をほぼ３０℃に制御する。そして、それ以外の、板厚１０ｍｍ超、３０ｍｍ未満、および板厚３０ｍｍ以上かつ板幅３５００ｍｍ以上の範囲では、炉幅方向の温度差を１０℃超かつ３０℃未満とし、炉幅方向の中央部より端部で温度が低くなるように制御することが好ましいことが判った。なお、上記のほぼ３０℃とは、制御精度の許容範囲として±５℃の温度範囲がある。

本実施形態の熱処理方法によれば、厚鋼板の全部位を材質上許容される熱処理温度範囲内に加熱することができるので、所望の材質特性を厚鋼板の全部位にわたって確保することができる。また、短時間で厚鋼板の全部位を上記範囲内に加熱できるので、生産性を向上することができる。
また、従来のように、狙い熱処理温度とほぼ一致した炉温に設定し、この設定炉温に対して板厚に応じてあらかじめ定められた時間加熱して熱処理を行う方法に比べて、３０％〜９０％の処理時間で加熱抽出を完了できるため、生産性が著しく向上する。したがって、熱処理に伴う固定的な熱損失も同様な割合で減少するので、熱処理炉の燃料原単位の低減によるコストの削減が実現できるほか、熱処理炉の燃料として使用される炭化水素などからのＣＯ₂の排出量を削減することもできる。

［第２の実施形態（ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法）］
次に、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた熱処理方法について説明する。
図８は、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いた鋼板の熱処理方法の基本的な概念を示す模式図である。
第２の実施形態では、材質上許容しうる板内の温度変動幅ΔＴｓに基づいて狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_min及び上限温度Ｔｓ_maxを設定し、この狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、板厚ｔならびに抽出作業余裕時間Δτなどを勘案し、実験または伝熱計算などの手法により設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを予め求めておく。また、設定炉温の下限温度ＴＧ_minを上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃として、炉温の設定範囲ＴＧ_min〜ＴＧ_maxを設定する。この設定炉温の範囲を有効炉温範囲とする。
そして、第２の実施形態では、この有効炉温範囲内において、設定炉温ＴＧを選択して熱処理炉の炉温を設定し、熱処理を行う。この結果、効率的な熱処理で均質な材質の厚鋼板を得ることができる。

なお、鋼板の温度のばらつきがより小さい温度偏差となるようにすれば、定性的には材質ばらつきがより小さい厚鋼板が得られる。また、操業における温度制御の精度にばらつきが生じることもある。そこで、これらを勘案し、上記の材質上許容される温度変動幅ΔＴｓをより狭い温度変動幅にして、炉温の設定範囲ＴＧ_min〜ＴＧ_maxを設定して熱処理を行うことも可能である。
このような場合について、より狭い温度変動幅を実際に加熱する際の許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）とし、操業許容温度ばらつきΔＴｚと定義する。この操業許容温度ばらつきΔＴｚは、上記材質上許容される温度変動幅ΔＴｓの範囲内、すなわち、ΔＴｚ≦ΔＴｓであることはいうまでない。
すなわち、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓよりさらに狭い操業許容温度ばらつきΔＴｚの条件を加えて、板厚ｔならびに抽出作業余裕時間Δτなどを勘案し更に好ましい熱処理炉の設定温度の上限ＴＧmax(℃)をＴＧmaxを実験または鋼板の伝熱計算（たとえば有限差分法や有限要素法など）などによって求めておくことが好ましい。また、設定温度の下限を、狙い熱処理温度の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋２０℃とすることも望ましい。すなわち、炉温の設定温度を狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxより２０℃以上高くすると、炉温を狙い熱処理温度範囲の上限値と等しくした場合と比べて、ほぼ２０％以上、生産性を高めることができる。このような上限温度ＴＧ_max、下限温度ＴＧ_minを反映させたより好ましい炉温範囲の例を図８に併せて示す（破線）。

第２の実施形態の熱処理方法の基本的な概念は、上記のとおりである。このように、上記の設定温度の上限温度ＴＧ_maxを求める場合、厚鋼板の四周部と中央部との昇熱速度の差、すなわち、厚鋼板の材質のばらつきの原因となる板内の温度偏差を考慮している。また、さらに検討した結果、この板内の温度偏差は、厚鋼板の形状（板幅、板厚）に起因するとともに、ローラーハース型連続熱処理炉の幅方向の温度分布にも起因する場合があることを知見した。
しかしながら、上述のように、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉では炉幅方向にほぼ均一な温度分布を有する。したがって、上記の設定温度の上限温度ＴＧ_maxを求める場合においては、炉幅方向における温度分布の影響は無視することができる。

上述のように、第２の実施形態においては、鋼板の材質およびその部位によるばらつき上許容される温度変動幅ΔＴｓに基づいて、狙い熱処理温度範囲を設定する。狙い熱処理温度範囲を設定する材質上許容される温度変動幅ΔＴｓについては、各種の組成を有する鋼を圧延して鋼板とし、この鋼板を焼入れ、焼き戻し条件（温度、冷却）を変えて熱処理し、材質特性（例えば、引張強度、降伏応力など）を前もって調査しておき、どの程度の温度差までであれば、材質的に許容できるかを確認して設定することができる。

第２の実施形態において、熱処理の対象とする鋼板は、例えば前述のように焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理により材質を調整して使用されることが多い普通鋼（通常の炭素含有量である０．０２質量％〜２．１質量％）である。また、例えば板厚は４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅は２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである。
発明者らはこのような厚さ、幅の普通鋼厚鋼板を圧延し、各種条件で焼き入れ及び焼き戻しを施し、その特性（引張強度と降伏応力）を調査した。その結果、この厚鋼板は３００℃〜４５０℃で焼き戻し熱処理を施した場合、焼入れ条件にもよるが、普通鋼において適正な引張強度および降伏応力が得られることを知見した。これよりも高い温度では過剰に焼き戻し処理が進行してしまい、材料強度が低下してしまうからである。また、これよりも低い温度では焼き戻しが進行しない。
さらに、この温度範囲内で板内の温度偏差が９０℃以内であれば、引張強度や降伏応力の板内偏差が３０ＭＰａ程度以内に均質化されることを知見した。この際、焼き戻し温度における部位の違いによる昇温速度の違いに起因する処理時間差には、材質上の影響が小さいことも知見した。
すなわち、炉内温度のばらつきがどの程度であっても、板内の温度偏差が９０℃以内であれば、材質的には十分許容しうる均一性を有する厚鋼板とすることができることを見出した。このため、上述のように第２の実施形態においては、狙い熱処理温度範囲は、温度変動幅ΔＴｓを９０℃と設定する。

このように第２の実施形態では材質上のばらつき範囲として許容される温度変動幅ΔＴｓを９０℃とするが、例えば、温度変動幅ΔＴｓを８０℃や７０℃として考えることもできる。材質上のばらつき範囲としては９０℃まで許容しても実用上十分に均質な厚鋼板を得ることができるが、より小さい温度偏差にすれば定性的にはより小さい材質ばらつきの厚鋼板が得られるため、このような扱いも可能である。温度変動幅ΔＴｓを８０℃や７０℃とした場合、これにあわせた狙い熱処理温度範囲での後述する＜４＞〜＜６＞に相当する式の傾きや切片の値は異なってくる。その場合でも、狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_maxを揃えるようにΔＴｓ＝９０℃の狙い熱処理温度範囲を考えることによって＜４＞〜＜６＞式を適用できる。また、ΔＴｚ≦ΔＴｓの範囲で操業許容温度ばらつきΔＴｚを定めることにより、後述の＜４’＞〜＜６’＞、＜４’’＞〜＜６’’＞、＜４’’’＞〜＜６’’’＞の式を適用することができるが、結果的に炉温の上限温度ＴＧ_maxは第２の実施形態による熱処理方法の炉温範囲に含まれる。

以下、第２の実施形態における熱処理方法について具体的な例に基づいて説明する。特に、第２の実施形態においては設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めることが重要である。
ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉において、板厚が４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅が２５００ｍｍ〜５０００ｍｍの普通鋼の厚鋼板を３００℃〜４５０℃の温度範囲に熱処理する場合において、上述のように材質的に許容される温度変動幅ΔＴｓを９０℃として、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxを、Ａ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃の３とおり設定し、抽出作業余裕時間Δτを１分以上として、設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めた。なお、上述のようにラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉では、炉幅方向の温度偏差はほぼ均一であるので、炉幅方向の温度偏差の影響は無視した。

すなわち、これらの条件に基づき、設定炉温を変化させ、その場合の鋼板端部及び中央部の伝熱計算を有限差分法によって解析し、鋼板全体（四周部と中心部）が、抽出作業余裕時間Δτ（＝１分以上）の間、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、ΔＴｓに加えて操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ＝９０℃以下に在るように上限温度ＴＧ_maxを、板厚ｔ、狙い熱処理温度ΔＴｓについて求めた（すなわち、この場合はΔＴｓ＝ΔＴｚ）。また、抽出作業余裕時間Δτを５分、ΔＴｓ＝９０℃（狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max）に加えて、操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以下とした場合についても同様に上限温度ＴＧ_max’を求めた。それらの結果を図９Ａ〜図９Ｃに示す。

図９Ａ〜図９Ｃに示すように、上限温度ＴＧ_maxは、板厚ｔ、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxによって異なる。上限温度ＴＧ_maxと下限温度ＴＧ_min（＝狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との間の有効炉温範囲において、設定炉温ＴＧを設定すればよい。なお、図示はしないが、上記狙い熱処理温度範囲において、抽出作業余裕時間Δτを５分以上、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを５０℃以下とした場合、上限温度ＴＧ_maxは、抽出作業余裕時間Δτを１分以上、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下とした場合と比べて低く、適用しうる板厚の範囲は狭くなるが、作業性と材質面で好ましく、必要に応じて選択すればよい。

なお、板厚ｔ（ｍｍ）と上限温度ＴＧ_maxとの関係は一般に連続的な関係であるが、板厚毎の炉温の設定を容易にするために、４≦ｔ＜９、９≦ｔ≦１５、１５≦ｔ＜５０、５０≦ｔ＜１００、１００≦ｔ≦２００の板厚区分として、板厚ｔと上限温度ＴＧ_maxと関係を直線近似し、これを式で示している。
すなわち、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを１分以上として、狙い熱処理温度範囲をＡ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃とした場合の上限温度ＴＧ_max（℃）は、それぞれ、厚鋼板の上記板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、下記＜４＞式〜＜６＞式で表される。

狙い熱処理温度範囲Ａが３００℃〜３９０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５６×ｔ＋５８６ ・・・４ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７９×ｔ＋６０５ ・・・４ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９２×ｔ＋５６１ ・・・４ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３４×ｔ＋５０３ ・・・４ｅ
４ａ〜４ｅ・・・＜４＞

狙い熱処理温度範囲Ｂが３３０℃〜４２０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．０７×ｔ＋５９０ ・・・５ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１６ ・・・５ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８８×ｔ＋５７６ ・・・５ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５１８ ・・・５ｅ
５ａ〜５ｅ・・・＜５＞

狙い熱処理温度範囲Ｃが３６０℃〜４５０℃の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６ａ
９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．２４×ｔ＋６１１ ・・・６ｂ
１５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７２×ｔ＋６３３ ・・・６ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７５×ｔ＋５８４ ・・・６ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２７×ｔ＋５３６ ・・・６ｅ
６ａ〜６ｅ・・・＜６＞

従って、上記式に基づいて、狙い熱処理温度範囲において抽出作業余裕時間Δτ１分以上を考慮し、板厚に応じて設定する上限温度ＴＧ_maxを得ることができる。この上限温度ＴＧ_maxと下限温度ＴＧ_min（＝狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との範囲において、設定炉温ＴＧを設定し、設定炉温で鋼板を装入し、加熱後抽出すればよいことが判る。これによれば、厚鋼板の全部位が狙い熱処理温度範囲内に入る時間、すなわち、抽出作業余裕時間Δτを１分以上確保でき、かつ加熱終了時の厚鋼板の板内の温度ばらつき（操業許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以内とすることができる。

また、操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを５分以上、狙い熱処理温範囲を上記と同様に、Ａ：３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃とする場合の熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）は、下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、
狙い熱処理温度範囲Ａを３００℃〜３９０℃とする場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝３．３３×ｔ＋４１６ ・・・４’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝３．００×ｔ＋４１９ ・・・４’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．９３×ｔ＋５１８ ・・・４’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．５８×ｔ＋４５０ ・・・４’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１８×ｔ＋４１０ ・・・４’ｅ
４’ａ〜４’ｅ・・・＜４’＞
とすることが好ましい。

また、同様に、狙い熱処理温度範囲Ｂを３３０℃〜４２０℃とする場合：下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）を、
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝５．５０×ｔ＋４２５ ・・・５’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝１．７０×ｔ＋４６３ ・・・５’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．８３×ｔ＋５３４ ・・・５’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．５２×ｔ＋４６８ ・・・５’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１６×ｔ＋４３２ ・・・５’ｅ
５’ａ〜５’ｅ・・・＜５’＞
とすることが好ましい。

また、狙い熱処理温度範囲Ｃを３６０℃〜４５０℃とする場合：下記の板厚区分の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’（℃）を、
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’＝０．８３×ｔ＋４９１ ・・・６’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’＝２．００×ｔ＋４７９ ・・・６’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’＝−１．８３×ｔ＋５５６ ・・・６’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’＝−０．４６×ｔ＋４８７ ・・・６’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’＝−０．１４×ｔ＋４５５ ・・・６’ｅ
６’ａ〜６’ｅ・・・＜６’＞
とすることが好ましい。

上記の＜４’＞、＜５’＞、＜６’＞の何れかの式によって得られた上限温度ＴＧ_max’を有する有効炉温範囲において、炉温を設定すれば、厚鋼板の全部位が狙い熱処理温度範囲に入る時間、すなわち抽出作業余裕時間Δτを５分以上確保することができ、かつ、加熱終了時の厚鋼板の板内の温度ばらつき（板の四周部と中央部の温度偏差）、すなわち操業許容温度ばらつきΔＴｚを５０℃以内と、より小さくすることができるので好ましい。

同様に、上記各狙い熱処理温度範囲において、抽出作業余裕時間Δτ或は操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを変えた条件で、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_maxを求めることができる。
狙い熱処理温度範囲をＡ:３００℃〜３９０℃、Ｂ：３３０℃〜４２０℃、Ｃ：３６０℃〜４５０℃のそれぞれの場合において、ｉ）ΔＴｚが９０℃以下、Δτを５分以上とした場合、ii）ΔＴｚが５０℃以下、Δτを１分以上とした場合のそれぞれにおいて、熱処理炉において設定する上限温度ＴＧ_max’’（℃）およびＴＧ_max’’’（℃）を各板厚範囲の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて下記に示す。

ｉ）狙い熱処理温度範囲Ａ：３００℃〜３９０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝３．３３×ｔ＋４１６ ・・・４’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝３．００×ｔ＋４１９ ・・・４’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．１７×ｔ＋４７６ ・・・４’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．４８×ｔ＋５０８ ・・・４’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．２６×ｔ＋４８６ ・・・４’’ｅ
４’’ａ〜４’’ｅ・・・＜４’’＞
とする。

ii）狙い熱処理温度範囲Ａ：３００℃〜３９０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max’’’＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４’’’ａ
９≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’’＝−８．３６×ｔ＋６５６ ・・・４’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’’＝−２．２７×ｔ＋５３４ ・・・４’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’’＝−０．５８×ｔ＋４５０ ・・・４’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１８×ｔ＋４１０ ・・・４’’’ｅ
４’’’ａ〜４’’’ｅ・・・＜４’’’＞
とする。

また、ｉ）狙い熱処理温度範囲Ｂ：３３０℃〜４２０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝５．５０×ｔ＋４２５ ・・・５’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝１．７０×ｔ＋４６３ ・・・５’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．０３×ｔ＋４９６ ・・・５’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．２４×ｔ＋５１０ ・・・５’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．２８×ｔ＋５１４ ・・・５’’ｅ
５’’ａ〜５’’ｅ・・・＜５’’＞
とする。

また、ii）狙い熱処理温度範囲Ｂ：３３０℃〜４２０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max’’’＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５’’’ａ
９≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’’＝−８．０９×ｔ＋６６４ ・・・５’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’’＝−２．００×ｔ＋５４２ ・・・５’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’’＝−０．５２×ｔ＋４６８ ・・・５’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１６×ｔ＋４３２ ・・・５’’’ｅ
５’’’ａ〜５’’’ｅ・・・＜５’’’＞
とする。

また、ｉ）狙い熱処理温度範囲Ｃ：３６０℃〜４５０℃、ΔＴｚ（℃）：９０℃以下、Δτ（分）：５分以上の場合：
４≦ｔ＜１０ ： ＴＧ_max’’＝０．８３×ｔ＋４９１ ・・・６’’ａ
１０≦ｔ＜２０： ＴＧ_max’’＝２．００×ｔ＋４７９ ・・・６’’ｂ
２０≦ｔ＜５０： ＴＧ_max’’＝０．２０×ｔ＋５１５ ・・・６’’ｃ
５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max’’＝−０．５０×ｔ＋５５０ ・・・６’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’＝−０．１８×ｔ＋５１８ ・・・６’’ｅ
６’’ａ〜６’’ｅ・・・＜６’’＞
とする。

また、ii）狙い熱処理温度範囲Ｃ：３６０℃〜４５０℃、ΔＴｚ（℃）：５０℃以下、Δτ（分）：１分以上の場合：
４≦ｔ＜９ ：ＴＧ_max’’’＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６’’’ａ
９≦ｔ＜２０：ＴＧ_max’’’＝−８．０９×ｔ＋６８１ ・・・６’’’ｂ
２０≦ｔ＜５０：ＴＧ_max’’’＝−１．８３×ｔ＋５５６ ・・・６’’’ｃ
５０≦ｔ＜１００：ＴＧ_max’’’＝−０．４６×ｔ＋４８７ ・・・６’’’ｄ
１００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max’’’＝−０．１４×ｔ＋４５５ ・・・６’’’ｅ
６’’’ａ〜６’’’ｅ・・・＜６’’’＞
とする。

このように、設定された狙い熱処理温度範囲において、ΔＴｚ、Δτに応じて、板厚に対応した熱処理炉の設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを＜４＞〜＜６＞式、＜４’＞〜＜６’＞式、＜４’’＞〜＜６’’＞式、又は＜４’’’＞〜＜６’’’＞式から得ることができる。しかしながら、これらの式から得られる熱処理炉の上限温度ＴＧ_maxは、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ、抽出作業余裕時間Δτを或る特定の条件とした場合についてのものである。上記の特定条件以外の場合の熱処理炉の上限温度ＴＧ_maxは、直接的には得られない。しかしながら、＜４＞〜＜６＞式、＜４’＞〜＜６’＞式、＜４’’＞〜＜６’’＞式、又は＜４’’’＞〜＜６’’’＞式の各式グループでは、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚ、抽出作業余裕時間Δτの条件は共通するので、その条件下では、上記の各式グループで特定された狙い熱処理温度範囲とは異なる狙い熱処理温度範囲であっても、その異なる狙い熱処理温度範囲の一部を含む各式グループの中の２つの式に板厚ｔを代入してそれぞれの設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求め、これを用いて補間することにより異なる狙い熱処理温度範囲における上限温度ＴＧ_maxを求めることができる。例えば、狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxが＜４＞〜＜６＞とずれる場合はこれらの＜４＞〜＜６＞のいずれか２つの式で所望の板厚ｔを代入して得た設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを直線近似して、補間することより所望の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxにおける設定炉温の上限温度ＴＧ_max求めることができる。

また、このような補間は＜１＞〜＜３＞のいずれか２つの式を直線近似する方法に限られるものではない。例えば、これら＜１＞〜＜３＞の３つの式で所望の板厚ｔを代入して得た３つの設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを用いて放物線近似などの関数近似をして補間することにより、所望の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxにおける設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを求めることもできる。

以上のようにラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉において厚鋼板を熱処理する際に、材質上許容される板内の許容温度変動幅に基づいて設定された狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_maxに対し、抽出作業余裕時間Δτ、及び板厚ｔから上述のように熱処理炉の設定炉温の上限温度ＴＧ_max（℃）を求めることができる。そして、上述のようにして求めた熱処理炉の設定炉温の上限温度ＴＧ_maxと、狙い熱処理温度の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃とする設定炉温の下限温度ＴＧ_minとの間で形成される有効炉温範囲の中で、炉温を設定して熱処理を行うことにより、従来の熱処理方法に比べて効率よく、材質的に均質な厚鋼板を得ることが可能となる。

本実施形態の熱処理方法によれば、厚鋼板の全部位を材質上許容される熱処理温度範囲内に加熱することができるので、所望の材質特性を厚鋼板の全部位にわたって確保することができる。また、短時間で厚鋼板の全部位を上記範囲内に加熱できるので、生産性を向上することができる。
また、従来のように、狙い熱処理温度とほぼ一致した炉温に設定し、この設定炉温に対して板厚に応じてあらかじめ定められた時間加熱して熱処理を行う方法に比べて、３０％〜９０％の処理時間で加熱抽出を完了できるため、生産性が著しく向上する。したがって、熱処理に伴う固定的な熱損失も同様な割合で減少するので、熱処理炉の燃料原単位の低減によるコストの削減が実現できるほか、熱処理炉の燃料として使用される炭化水素などからのＣＯ₂の排出量を削減することもできる。

以下、実施例に基づいて、本発明を更に具体的に説明する。

（実施例１）
炉長４８ｍ、上下帯各６４本の高速燃焼バーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉おいて、板厚が６ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅が２５００ｍｍ〜５０００ｍｍの普通鋼を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として、熱処理を施した。
狙い熱処理温度範囲は、上記普通鋼の厚鋼板で材質上許容される温度変動幅ΔＴｓ（℃）を９０℃として、３００℃〜３９０℃（Ｎｏ．１〜２０）、３２０℃〜４１０℃（Ｎｏ．２１〜３０）、３３０℃〜４２０℃（Ｎｏ．５５〜６９）、３４０℃〜４３０℃（Ｎｏ．３１〜４０）、３６０℃〜４５０℃（Ｎｏ．４１〜５４）と設定した。そして、各狙い熱処理温度範囲において、抽出作業余裕時間Δτを１分以上とし、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下と想定して、板厚ｔと設定炉温の上限温度ＴＧ_maxとの関係を伝熱計算により求めた。なお、炉幅方向の温度分布（温度偏差）は１５℃（炉幅方向中央部＞端部）とした。
次いで、この設定炉温の上限温度ＴＧ_maxと、下限温度ＴＧ_min（狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との間で有効炉温範囲を設定し、この範囲において、熱処理炉の炉温を設定し、熱処理操業を行った。なお、炉温計は炉幅中央部に設置した。

有効炉温範囲内で炉温を設定した本発明例の場合のほか、炉温が有効炉温範囲を外れた場合も比較例として熱処理を行った。
また、従来の熱処理方式である、狙い熱処理温度範囲の上限に炉温を設定した場合も従来例として熱処理を行った。これらの各例について、処理時間τ_min，τ_max，抽出作業余裕時間Δτ、および熱処理後の板内の温度偏差（τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部との表面温度の偏差）の実績ΔＴｓ＊を求めた。なお、従来例ではτ_min及び、ΔＴｓ＊のみを求めた。また、抽出作業余裕時間Δτが負値となるものは０分とした。
なお、これらの値は、熱処理操業において、鋼板の幅端部、長手端部、角部の表面温度および中央部厚み中心温度を鋼板に設置した熱電対により測定し、その温度推移からそれぞれ求めた。
本発明の実施例及び比較例の処理時間τ_min，τ_max，抽出作業余裕時間Δτ、および熱処理後の板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊を評価した。また、生産性は、従来例の処理時間τ_minを各例でのτ_minで除して比を求め、これを評価した。
これらの結果を表１、表２及び図１０Ａ〜図１０Ｄおよび図１１に示す。なお、図１０Ａ〜図１０Ｄ及び図１１には、上記狙い熱処理温度範囲において、加熱終了時の許容温度ばらつき（操業許容温度ばらつき）ΔＴｚを５０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを５分以上とした場合のより好ましい炉温範囲も併せて示した。なお、評価は、以下のように行った。
×：Δτ＜１分、またはΔＴｓ＊＞９０℃、
△：Δτ≧１分、かつΔＴｓ＊≦９０℃、かつ生産性＜１．１（向上代：１０％未満）、
○：Δτ≧１分、かつΔＴｓ＊≦９０℃、かつ生産性≧１．１（向上代：１０％以上）、
◎：Δτ≧５分、かつΔＴｓ＊≦５０℃、かつ生産性≧１．２（向上代：２０％以上）、

表１、表２及び図１０Ａ〜図１０Ｄおよび図１１から判るように、本実施例の熱処理方法による有効炉温範囲内で炉温を設定すれば、熱処理における板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊（τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部との表面温度の偏差）が材質上許容できる温度変動幅ΔＴｓ（＝９０℃）以下となる。これにより、材質的に許容されるばらつきの範囲に制御された均質な厚鋼板を得ることができ、かつ、熱処理炉を操業する上で抽出作業余裕時間Δτを１分以上確保することができ、円滑な熱処理操業が可能であった。
また、本実施例の方法における有効炉温範囲の中でも、更に、炉温を適切に選択することによって、鋼板の温度ばらつきを５０℃以下に制御でき、抽出作業余裕時間Δτを５分以上確保することも可能であった。
また、本実施例の方法によれば、従来例の方法に比べて生産性を１．１倍から最大３倍超まで向上させることができ、極めて効率のよい操業方法であることが判った。
一方、比較例では、設定された炉温が本実施例の有効炉温範囲を外れていたため、板内の温度偏差ΔＴｓ＊が、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓ（＝９０℃）以下から外れ、均質な鋼板が得られない、或は、抽出作業余裕時間Δτが１分に満たない状況となり、安定した操業が不可能となるものであった。
このように、本実施例の熱処理方法では、材質のばらつきを許容範囲内に制御した均質な鋼板を、安定かつ円滑な熱処理操業により、優れた生産性の下で得ることができる。

（実施例２）
実施例１と同様の炉長４８ｍ、上下帯各６４本の高速燃焼バーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉において、上下炉幅中央と、上下側壁の炉温計に基づき、空気比を１〜４程度までの範囲に変化させ、空気比を小さくして炉幅方向端部の温度を高め、空気比を大きくして中央部の温度を高めた。これにより、炉幅方向に温度分布（中央部が高く、端部が低い）を付与し、板厚が６ｍｍ〜４０ｍｍ、板幅が３０００、３５００、５０００ｍｍの普通鋼の厚鋼板を熱処理した。このとき、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃とし、狙い熱処理温度範囲を３６０℃〜４５０℃、操業許容温度ばらつきΔＴｚを材質上許容される温度変動幅ΔＴｓと等しい９０℃、抽出作業余裕時間Δτを１分とし、さらに熱処理炉の炉幅方向の温度分布（中央部が高く、端部が低い）を、０℃、１５℃、３０℃の３通りに付与して設定炉温の上限温度ＴＧ_maxを伝熱計算によって求めた。

次いで、この設定炉温の上限温度ＴＧ_maxと、下限温度ＴＧ_min（狙い熱処理温度範囲の上限温度＋１０℃）との間で有効炉温範囲を設定し、この範囲内において炉温を設定すると共に上記の方法で炉幅方向に所定の温度分布を付与して熱処理を行った。
そして、厚鋼板の幅端部長手端部角部の表面温度及び中央部厚み中心温度を鋼板に設置した熱電対により測定し、各熱処理の場合における処理時間τ_min、τ_max、抽出作業余裕時間Δτ、及び熱処理後の板内の温度偏差（τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部の表面温度の偏差）の実績ΔＴｓ＊（℃）を調査した。その結果を、表３に示す。
なお、炉温は炉幅ほぼ中央部の炉温であり、炉温分布（偏差）は、炉幅方向に対してほぼ中央部と端部との炉温の差である。
また、炉温はいずれも本実施例の有効炉温範囲内で設定されているので、Δτ、ΔＴｓ＊はいずれも問題ないものであり、○とした。一方、炉幅方向に温度分布（偏差）を付与することの効果は、鋼板中央部が抽出可能温度となるまでの時間τ_minを最も短くできるものが最も生産性をあげるものであるから、この場合を◎と評価した。

表３から判るように、本実施例の熱処理方法において、炉幅方向の中央部が高く端部が低くなるように、０℃〜３０℃の温度分布が生じるように炉温を制御することにより、生産性がさらに向上することが確認された。また、更に具体的には、図７に示すように、板厚、板幅について、適切な温度分布を付与することにより、生産性を向上させることができることが確認された。

（実施例３）
炉長４８ｍのラジアントチューブを備えたラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉において、板厚が６ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅が２５００ｍｍ〜５０００ｍｍの普通鋼を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として、熱処理を施した。
狙い温度範囲は、上記普通鋼の厚鋼板で材質上許容される温度変動幅ΔＴｓ（℃）を９０℃として、３００℃〜３９０℃（Ｎｏ．２０１〜２２０）、３２０℃〜４１０℃（Ｎｏ．２２１〜２３０）、３３０℃〜４２０℃（Ｎｏ．２５５〜２６９）、３４０℃〜４３０℃（Ｎｏ．２３１〜２４０）、３６０℃〜４５０℃（Ｎｏ．２４１〜２５４）と設定した。そして、各狙い熱処理温度範囲において、Δτを１分以上とし、操業許容温度ばらつき（加熱終了時の許容温度ばらつき）ΔＴｚを９０℃以下と想定して、板厚ｔと設定炉温の上限温度ＴＧ_maxとの関係を伝熱計算により求めた。なお、炉幅方向の温度分布の影響はないものとした。
次いで、この設定炉温の上限温度ＴＧ_max（℃）と、下限温度ＴＧ_min（狙い熱処理温度範囲の上限＋１０℃）との間で有効炉温範囲を設定し、この範囲において、熱処理炉の炉温を設定し、熱処理操業を行った。なお、炉温計は炉幅中央部に設置した。

有効炉温範囲内で炉温を設定した本発明例の場合のほか、炉温が有効炉温範囲を外れた場合も比較例として熱処理を行った。
また、従来の熱処理方式である、狙い熱処理温度の上限に炉温を設定した場合も従来例として熱処理を行った。これらの各例について、処理時間τ_min、τ_max、抽出作業余裕時間Δτ、および熱処理後の板内の温度偏差（τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部の表面温度の偏差）の実績ΔＴｓ＊（℃）を求めた。なお、従来例ではτ_min及び、ΔＴｓ＊（℃）のみを求めた。また、抽出作業余裕時間Δτが負値となるものは０分とした。
なお、これらの値は、熱処理操業において鋼板の幅端部、長手端部、角部の表面温度および中央部厚み中心温度を鋼板に設けた熱電対により測定し、その温度推移からそれぞれ求めた。
本実施例及び比較例の処理時間τ_min、τ_max、抽出作業余裕時間Δτ（分）、および熱処理後の板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊（℃）を評価した。また、生産性は、従来例の処理時間τ_minを各例でのτ_minで除して比を求め、これを評価した。
表４、表５及び図１２Ａ〜図１２Ｄおよび図１３に示す。なお、図１２Ａ〜図１２Ｄおよび図１３には上記狙い熱処理温度範囲において、加熱終了時の許容温度ばらつき（操業許容温度ばらつき）ΔＴｚを５０℃以下、抽出作業余裕時間Δτを５分以上とした場合のより好ましい炉温範囲も併せて示した。なお、評価は、以下のように行った。
×：Δτ＜１分、またはΔＴｓ＊＞９０℃、
△：Δτ≧１分、かつΔＴｓ＊≦９０℃、かつ生産性＜１．１（向上代：１０％未満）、
○：Δτ≧１分、かつΔＴｓ＊≦９０℃、かつ生産性≧１．１（向上代：１０％以上）、
◎：Δτ≧５分、かつΔＴｓ＊≦５０℃、かつ生産性≧１．２（向上代：２０％以上）、

表４、表５及び図９Ａ〜図９Ｄおよび図１０から判るように、本実施例の熱処理方法による有効炉温範囲内で炉温を設定すれば、熱処理における板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊（τ_min時の鋼板幅方向端部と中央部との表面温度の偏差）が材質上許容できる温度変動幅ΔＴｓ（＝９０℃）以下となる。これにより、材質的に許容されるばらつきの範囲に制御された均質な厚鋼板を得ることができ、かつ、熱処理炉を操業する上で抽出作業余裕時間Δτを１分以上確保することができ、円滑な熱処理操業が可能であった。
また、本実施例の方法における有効炉温範囲の中でも、更に、炉温を適切に選択することによって、鋼板の温度ばらつきを５０℃以下に制御でき、抽出作業余裕時間Δτを５分以上確保することも可能であった。
また、本実施例の方法によれば、従来例の方法に比べて生産性を１．１倍から最大３倍超まで向上させることができ、極めて効率のよい操業方法であることが判った。
一方、比較例では、設定された炉温が本発明の有効炉温範囲を外れていたため、板内の温度偏差の実績ΔＴｓ＊が、材質上許容される温度変動幅ΔＴｓ（＝９０℃）から外れ、均質な鋼板が得られない、或は、抽出作業余裕時間Δτが１分に満たない状況となり、安定した操業が不可能となるもの、或は生産性の向上が極めて乏しいものであった。
このように、本実施例の熱処理方法では、材質のばらつきを許容範囲内に制御した均質な鋼板を、安定かつ円滑な熱処理操業により、優れた生産性の下で得ることができる。

本発明の熱処理方法によれば、厚鋼板の全部位を材質上許容される熱処理温度範囲内に加熱することができるので、所望の材質特性を厚鋼板の全部位にわたって確保することができる。また、短時間で厚鋼板の全部位を上記範囲内に加熱できるので、生産性を向上することができる。
また、従来のように、狙い熱処理温度とほぼ一致した炉温に設定し、この設定炉温に対して板厚に応じてあらかじめ定められた時間加熱して熱処理を行う方法に比べて、３０％〜９０％の処理時間で加熱抽出を完了できるため、生産性が著しく向上する。したがって熱処理に伴う固定的な熱損失も同様な割合で減少するので、熱処理炉の燃料原単位の低減によるコストの削減が実現できるほか、熱処理炉の燃料として使用される炭化水素などからのＣＯ₂の排出量を削減することもできる。

１ 熱処理炉
２１，２２，２３，２４ 上部燃焼制御帯
３１，３２，３３，３４ 下部燃焼制御帯
４ 直火式バーナー（サイドバーナー）
５ 制御炉温計
５１ 熱処理炉
６ 煙道
７ 煙突
５１ 熱処理炉
５４ ラジアントチューブ式バーナー
５５ 制御炉温計
５６ 煙道
５７ 煙突
７１，７２，７３，７４ 上部燃焼制御帯
８１，８２，８３，８４ 下部燃焼制御帯
Ｒ 搬送ロール（ハースロール）
Ｓ 厚鋼板

Claims (14)

1. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型又はラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて板厚４ｍｍ〜２００ｍｍの鋼板を所要の熱処理温度範囲において熱処理する方法において、
   予め、鋼板全体の温度が、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max の間の温度範囲に入っている時間である抽出作業余裕時間Δτが所定値以上となるように、前記熱処理温度範囲内における狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ_min及び上限温度Ｔｓ_maxを設定し、前記狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、板厚ｔ及び前記抽出作業余裕時間Δτに基づき炉温上限温度ＴＧ_maxを求め、前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上の炉温下限温度ＴＧ_min（℃）以上且つ前記炉温上限温度ＴＧ_max以下の温度範囲内に、前記連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
2. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型又はラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて板厚４ｍｍ〜２００ｍｍの鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
   予め、鋼板全体の温度が、狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max の間の温度範囲に入っている時間である抽出作業余裕時間Δτが所定値以上となるように前記熱処理温度範囲内における狙い熱処理温度範囲の下限温度Ｔｓ _min 及び上限温度Ｔｓ _max を設定し、前記狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max、前記抽出作業余裕時間Δτに基づき、板厚ｔに係る関数として炉温上限温度ＴＧ_maxを求め、前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上の炉温下限温度ＴＧ_min（℃）以上且つ炉温上限温度ＴＧ_max以下の温度範囲内に、前記連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
3. 熱処理される鋼板のいずれの部位もＴｓ_minに達してから当該鋼板のいずれかの部位がＴｓ_maxを超えるまでの時間が抽出作業余裕時間Δτである炉温を炉温上限温度ＴＧ_maxであるとして、前記炉温上限温度ＴＧ_maxを求めることを特徴とする、請求項２に記載の連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
4. 板厚ｔを複数の板厚区分に分けて、その各範囲での炉温上限温度ＴＧ_maxを板厚ｔによる線形関数で与えることを特徴とする、請求項３に記載の連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
5. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
   前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜１＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．４５×ｔ＋５８６ ・・・１ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１８ ・・・１ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９４×ｔ＋５８１ ・・・１ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３５×ｔ＋５２２ ・・・１ｅ
   １ａ〜１ｅ・・・＜１＞
6. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
   前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜２＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．１８×ｔ＋６０３ ・・・２ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７１×ｔ＋６３２ ・・・２ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８４×ｔ＋５８８ ・・・２ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５３５ ・・・２ｅ
   ２ａ〜２ｅ・・・＜２＞
7. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
   前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜３＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする、直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５０×ｔ＋６３７ ・・・３ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．８５×ｔ＋６５８ ・・・３ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７９×ｔ＋６０５ ・・・３ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２８×ｔ＋５５４ ・・・３ｅ
   ３ａ〜３ｅ・・・＜３＞
8. サイドバーナーを備えた直火式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
   前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を設定し、前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に設定する上限温度ＴＧ_max（℃）を、厚鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）及び狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）に応じて、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃とした場合の下記＜１＞式、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃とした場合の＜２＞式、及び前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃とした場合の＜３＞式のうちの２つ以上の式に基づいて補間して算出し、下限温度TG_minを前記狙い熱処理温度範囲の上限温度TS_min（℃）＋１０℃以上とし、該設定温度範囲において前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温TG（℃）を設定し、鋼板を前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とする直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝７．９２×ｔ＋５１９ ・・・１ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．４５×ｔ＋５８６ ・・・１ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１８ ・・・１ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９４×ｔ＋５８１ ・・・１ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３５×ｔ＋５２２ ・・・１ｅ
   １ａ〜１ｅ・・・＜１＞
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝６．２６×ｔ＋５４９ ・・・２ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．１８×ｔ＋６０３ ・・・２ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７１×ｔ＋６３２ ・・・２ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８４×ｔ＋５８８ ・・・２ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５３５ ・・・２ｅ
   ２ａ〜２ｅ・・・＜２＞
   ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝９．５８×ｔ＋５４７ ・・・３ａ
   ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５０×ｔ＋６３７ ・・・３ｂ
   １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．８５×ｔ＋６５８ ・・・３ｃ
   ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７９×ｔ＋６０５ ・・・３ｄ
   １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２８×ｔ＋５５４ ・・・３ｅ
   ３ａ〜３ｅ・・・＜３＞
9. 前記直火式ローラーハース型連続熱処理炉の炉幅方向端部の炉温が炉幅方向中央部の炉温より０〜３０℃低くなるように炉温を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
10. 前記直火式ローラーハース型熱処理炉の炉幅方向端部を中央部より低くする際、端部と中央部との炉温の温度差が、前記鋼板の板厚が１０mm以下の場合は１０℃以下、板厚１０ｍｍ超３０ｍｍ未満または板厚が３０ｍｍ以上かつ板幅が３５００ｍｍ以上の場合は１０℃超３０℃未満、板厚が３０ｍｍ以上かつ板幅が３５００ｍｍ未満の場合は３０±５℃、となるように炉温を制御することを特徴とする請求項９に記載の直火式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
11. ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
    前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記厚鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜４＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５６×ｔ＋５８６ ・・・４ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７９×ｔ＋６０５ ・・・４ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９２×ｔ＋５６１ ・・・４ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３４×ｔ＋５０３ ・・・４ｅ
    ４ａ〜４ｅ・・・＜４＞
12. ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
    前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜５＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．０７×ｔ＋５９０ ・・・５ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１６ ・・・５ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８８×ｔ＋５７６ ・・・５ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５１８ ・・・５ｅ
    ５ａ〜５ｅ・・・＜５＞
13. ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
    前記熱処理温度範囲内における前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃と設定し、該狙い熱処理温度範囲に対して、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の設定温度範囲を、下限温度ＴＧ_min（℃）が前記狙い熱処理温度範囲の上限温度Ｔｓ_max（℃）＋１０℃以上、上限温度ＴＧ_max（℃）が前記鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）で下記＜６＞式で予め定めた温度以下とし、該設定温度範囲内において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温ＴＧ（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し、鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲にある状態で炉外に抽出することを特徴とする、ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．２４×ｔ＋６１１ ・・・６ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７２×ｔ＋６３３ ・・・６ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７５×ｔ＋５８４ ・・・６ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２７×ｔ＋５３６ ・・・６ｅ
    ６ａ〜６ｅ・・・＜６＞
14. ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉を用いて、板厚４ｍｍ〜２００ｍｍ、板幅２５００ｍｍ〜５０００ｍｍである鋼板を、熱処理温度範囲を３００℃〜４５０℃として熱処理する方法において、
    前記熱処理温度範囲内において、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を設定し、前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に設定する上限温度ＴＧ_max（℃）を、鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）及び狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）に応じて、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３００℃〜３９０℃とした場合の下記＜４＞式、前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３３０℃〜４２０℃とした場合の＜５＞式、、及び前記鋼板の狙い熱処理温度範囲Ｔｓ_min〜Ｔｓ_max（℃）を３６０℃〜４５０℃とした場合の＜６＞式のうちの２つ以上の式に基づいて補間して算出し、下限温度TG_minを前記狙い熱処理温度範囲の上限温度TS_min（℃）＋１０℃以上とし、該設定温度範囲において前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉の炉温TG（℃）を設定し、鋼板を前記ラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉に装入し鋼板の全体が狙い熱処理温度範囲内にある状態で、炉外に抽出することを特徴とするラジアントチューブ式ローラーハース型連続熱処理炉における鋼板の熱処理方法。
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝１０．０２×ｔ＋４９１ ・・・４ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．５６×ｔ＋５８６ ・・・４ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７９×ｔ＋６０５ ・・・４ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．９２×ｔ＋５６１ ・・・４ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３４×ｔ＋５０３ ・・・４ｅ
    ４ａ〜４ｅ・・・＜４＞
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．２８×ｔ＋５４３ ・・・５ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝０．０７×ｔ＋５９０ ・・・５ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．６７×ｔ＋６１６ ・・・５ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．８８×ｔ＋５７６ ・・・５ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．３０×ｔ＋５１８ ・・・５ｅ
    ５ａ〜５ｅ・・・＜５＞
    ４≦ｔ＜９ ： ＴＧ_max＝５．１６×ｔ＋５６２ ・・・６ａ
    ９≦ｔ＜１５： ＴＧ_max＝−０．２４×ｔ＋６１１ ・・・６ｂ
    １５≦ｔ＜５０： ＴＧ_max＝−１．７２×ｔ＋６３３ ・・・６ｃ
    ５０≦ｔ＜１００： ＴＧ_max＝−０．７５×ｔ＋５８４ ・・・６ｄ
    １００≦ｔ≦２００：ＴＧ_max＝−０．２７×ｔ＋５３６ ・・・６ｅ
    ６ａ〜６ｅ・・・＜６＞

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