JP7448803B2 - 鋼板の製造方法、鋼管の製造方法、鋼板製造装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の製造方法、鋼管の製造方法、鋼板製造装置及びプログラムに関する。

近年、硫化水素環境下に晒される鋼板及び鋼板により製造された鋼製品では、硫化物腐食割れ（ＳＳＣ：Sulfide Stress Cracking）が問題となっている。ＳＳＣは、硫化水素などの硫化物にさらされる鋼板の表層において、予め定められた硬度の上限値よりも硬度の高い表層硬化部が起点となって発生することが明らかとなっている。また、鋼板の強度が不足すると、鋼板の表層においては予め定められた硬度の下限値よりも硬度の低い表層軟化部が起点となって鋼板の破断が発生してしまう場合がある。このため、製造段階において、このような表層硬化部や表層軟化部（以下、表層硬化部および表層軟化部を総称して表層硬度変化部という）を硬度の測定により検出して、表層硬度変化部が存在しない鋼板、及び、鋼板を用いた鋼製品を製造することが求められている。

鋼板の表層の硬度を測定する方法としては、例えば鋼板の表層の電磁気特性を測定する方法が知られている。例えば、特許文献１に記載する技術では、このような電磁気特性が鋼板の硬度に対して対応関係を示す一方、簡単な分析的な解決を不可能とするように変動することから、複数の電磁気特性によって鋼板の硬度を概算する方法が提案されている。具体的には、特許文献１に記載する技術では、各電磁気特性に関して、類似の化学組成を有する複数の鋼試料の硬度および電磁気特性を測定し、これら測定値をデータバンク内に、各々測定された電磁気特性に対する硬度の量子化された複数の組分け中に記憶する。そして、硬度を概算すべき鋼の複数の電磁気特性を測定し、データバンク内に記憶された量子化された組分けと比較して、測定された電磁気特性が入る量子化された組分けを決定した後に、それぞれの電磁気特性で組分けされた結果を比較することで硬度を概算している。

特表平９－５０７５７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、それぞれの電磁気特性値において、あくまでも組分けを決定することに限られており、複数の電磁気特性値で得られた組分けから確からしい硬度を概算することができるにすぎなかった。このため、必ずしも硬度以外の影響によって電磁気特性値が変化した場合を控除できているわけではなく、確実に硬度以外の影響を控除して硬度が変化した部分を検出し、硬度が品質上問題となる部分が存在しない鋼板を製造する技術が求められていた。

そこで、この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、対象となる表面において、硬度が品質上問題となる部分を抑制した鋼板を製造することが可能な鋼板の製造方法、鋼管の製造方法、鋼板の製造装置、及びプログラムを提供するものである。

発明者らは、様々な鋼種の鋼材に対して、様々な条件の下、鋼材の表層の性状によって変化するパラメータを測定した。その結果、発明者らは、測定されるパラメータが、表層の硬度に依存するとともに、表層の応力状態にも依存することを見出した。また、制御圧延、制御冷却により製造された鋼板の表層には、残留応力が存在し、箇所によって応力状態が不均一であることが判明した。すなわち、硬度を正確に測定して硬度が品質上問題となる部分を正確に把握して対処するためには、鋼板の表層の応力状態の不均一さを解消する必要があるとの知見に至った。

本知見に基づいて、上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係る鋼板の製造方法は、スラブを制御圧延する圧延工程と、前記圧延工程で制御圧延された鋼板を、制御冷却する冷却工程と、前記冷却工程で制御冷却された前記鋼板を繰り返し塑性変形することで、前記鋼板の表面を含む前記鋼板の表層の応力状態を調整する塑性変形工程と、前記鋼板の前記塑性変形工程が実施された前記鋼板の前記表面のうち少なくとも一部の硬度を測定する硬度測定工程と、前記硬度測定工程の測定結果に基づいて、硬度が予め設定された閾値を超える部位を硬度不良部位と判定する硬度判定工程と、前記硬度不良部位を除去する除去工程とを備え、前記硬度測定工程は、前記表面の電磁気特性を測定することによって前記表面の硬度を測定する工程であり、前記塑性変形工程は、前記塑性変形によって前記電磁気特性測定への残留応力の影響を排除する工程である。

この方法によれば、圧延工程及び冷却工程が実施された鋼板に対して、塑性変形工程において、鋼板を繰り返し塑性変形させる。これにより、対象となる表面を含む鋼板の表層では、冷却工程後に箇所によって残留応力が異なる応力が不均一な状態であったとしても、応力が不均一な状態を解消することができる。そして、硬度測定工程において、塑性変形工程で応力状態の不均一さを解消した状態で対象となる表面に対して硬度を測定することで、応力の影響を抑制して正確に硬度を測定することができる。このため、硬度判定工程では、正確に測定された硬度に基づいて硬度不良部位を正確に判定し、除去工程において硬度不良部位を確実に除去することができる。

また、上記の鋼板の製造方法において、前記硬度測定工程では、前記表面の電磁気特性を測定することによって前記表面の硬度を測定するものとしても良い。

この方法によれば、硬度測定工程で、鋼板の表面に損傷を与えることなく、また、応力の状態の影響を受けることなく、正確に硬度を測定することができる。

また、上記の鋼板の製造方法において、前記塑性変形工程では、前記硬度測定工程で測定対象となる前記表面から厚さ２ｍｍ以上の範囲が塑性変形範囲となる加工度で繰り返し塑性変形を行うものとしても良い。

この方法によれば、表面から厚さ２ｍｍ以上の範囲で鋼材を塑性変形させることで、硬度測定の対象となる表面を含む厚さの範囲全体にわたって、塑性変形を生じさせて確実に応力状態を調整することができる。

また、上記の鋼板の製造方法において、前記塑性変形工程では、加工度が１．８以上となるように繰り返し塑性変形を行うものとしても良い。

この方法によれば、加工度１．８以上となるように鋼板を繰り返し塑性変形させることにより、硬度測定の対象となる表面を含む厚さ範囲が含まれる表面から厚さ２ｍｍ以上の範囲で、鋼材を塑性変形させて確実に応力状態を調整することができる。

また、上記の鋼板の製造方法において、前記塑性変形工程では、前記鋼板の平坦度矯正を実施することで前記鋼板を繰り返し塑性変形させて前記鋼板の表面を含む前記鋼板の前記表層の応力状態を調整するものとしても良い。

この方法によれば、鋼板の平坦度矯正を行うことで、鋼板には圧縮塑性変形、引張塑性変形が繰り返し施され、鋼板の表層の応力状態を調整することができる。

また、上記の鋼板の製造方法において、前記鋼板は鋼管の素材として用いられ、前記硬度測定工程、前記硬度判定工程及び前記除去工程は、前記鋼管の内面となる部分について実施するものとしても良い。

この方法によれば、内部を流通する流体による腐食が懸念される鋼管の内面部分について腐食の影響を受けやすい硬度不良部位が抑制された鋼管を製造することができる。

また、上記の鋼管の製造方法において、鋼板の製造方法で製造された鋼板をＵ字状にプレス加工する第一のプレス工程と、前記第一のプレス工程で加工された前記鋼板をＯ字状にプレス加工する第二のプレス工程と、前記第二のプレス工程で加工された前記鋼板の端部同士を溶接する溶接工程とを備えるものとしても良い。

この方法によれば、内部を流通する流体による腐食が懸念される鋼管の内面部分について腐食の影響を受けやすい硬度不良部位が抑制された鋼管を製造することができる。

また、本発明の一態様に係る鋼板製造装置は、スラブを制御圧延する圧延部と、前記圧延部で制御圧延された鋼板を、制御冷却する冷却部と、前記冷却部で制御冷却された前記鋼板を繰り返し塑性変形して、前記鋼板の表面を含む前記鋼板の表層の応力状態を調整する塑性変形付与部と、前記鋼板の前記塑性変形付与部によって繰り返し塑性変形が施された前記鋼板の前記表面のうち、少なくも一部の硬度を測定する硬度測定部と、前記硬度測定部の測定結果に基づいて、硬度が予め設定された閾値を超える部位を硬度不良部位と判定する硬度判定部とを備え、前記硬度測定部は、前記表面の電磁気特性を測定することによって前記表面の硬度を測定し、前記塑性変形付与部は、前記塑性変形によって前記電磁気特性測定への残留応力の影響を排除する。

この構成によれば、圧延部及び冷却部によって圧延及び冷却が実施された鋼板に対して、塑性変形付与部によって鋼板を繰り返し塑性変形させる。これにより、対象となる表面を含む鋼板の表層では、冷却部による冷却後に箇所によって残留応力が異なる応力が不均一な状態であったとしても、応力が不均一な状態を解消することができる。そして、硬度測定部によって、塑性変形付与部によって応力状態の不均一さが解消された状態で対象となる表面に対して硬度が測定されることで、応力の影響を抑制して正確に硬度が測定される。このため、硬度判定部によって、正確に測定された硬度に基づいて硬度不良部位が正確に判定され、硬度不良部位を確実に除去することができる。

また、本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、スラブを制御圧延及び制御冷却することで生成された鋼板に対して繰り返し塑性変形を施すことで表層の応力状態を調整することにより電磁気特性測定への残留応力の影響が排除された表面に対して測定された電磁気特性から、当該表面の硬度を演算する硬度演算手段、前記硬度演算手段によって演算された硬度に基づいて硬度が予め設定された閾値を越える部位を硬度不良と判定する硬度判定手段、として機能させる。

本発明によれば、対象となる表面において、硬度が品質上問題となる部分を抑制した鋼板及び鋼管を製造することができる。

実施形態の鋼板製造装置を模式的に示した側面図である。 実施形態の鋼板製造装置において塑性変形付与設備を模式的に示した側面図である。 実施形態の鋼板製造装置の塑性変形付与設備における寸法関係を示す説明図である。 各加工度において、板厚と、塑性変形の範囲の表面から深さの関係を示したグラフである。 実施形態の鋼板製造装置において硬度測定部を模式的に示したブロック図である。 電磁気特性値と、応力及び硬度との相関関係の例を模式的に示したグラフである。 実施形態の硬度演算部及び硬度判定部のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態の鋼板の製造方法を示すフロー図である。 実施形態の鋼管の製造方法を示すフロー図である。 実施形態の変形例の鋼板製造装置において硬度測定部を模式的に示したブロック図である。 実施形態の変形例の鋼板製造装置の硬度測定部で得られる波形の模式図である。 鋼板の表面の残留応力分布を示す度数分布であって、実施例において、（ａ）平坦度矯正工程直前、（ｂ）平坦度矯正実施直後の度数分布図である。 実施例の鋼板の表面の応力状態を電磁気特性値によって示したコンター図であって、（ａ）冷却工程直後、（ｂ）平坦度矯正工程直後を示している。

以下、本発明に係る実施形態について図１から図９を参照して説明する。図１は、本実施形態の鋼板の製造方法に用いられる鋼板製造装置１を示している。

図１に示すように、本実施形態の鋼板製造装置１は、スラブＳを連続鋳造する連続鋳造設備１０と、スラブＳを再加熱する再加熱炉２０と、スラブＳを制御圧延して鋼板Ｐとする圧延設備３０（圧延部）と、鋼板Ｐを熱間矯正する熱間矯正設備４０と、鋼板Ｐを制御冷却する冷却設備５０（冷却部）とを備える。さらに、鋼板製造装置１は、制御冷却された鋼板Ｐの表面Ｐ１の平坦度を測定する平坦度測定部６０と、制御冷却された鋼板Ｐを繰り返し塑性変形させる塑性変形付与設備６５（塑性変形付与部）と、繰り返し塑性変形が施された鋼板Ｐの表面Ｐ１の硬度を測定する硬度測定部７０と、硬度測定部７０による測定結果に基づいて硬度不良部位Ｗを判定する硬度判定部９０とを備える。以下、詳細を説明する。

連続鋳造設備１０は、溶鋼Ｍが注入される鋳型１１を有し、鋳型１１から連続してスラブＳを生成する。再加熱炉２０は、連続鋳造設備１０によって生成されたスラブＳを、圧延設備３０で圧延可能な温度に再加熱する。なお、鋼板製造装置１は、連続鋳造設備１０を備えておらず、予め製造されたスラブ片を再加熱炉２０で加熱した後に圧延設備３０によって圧延するものとしてもよい。

圧延設備３０は、スラブＳを制御圧延する。圧延設備３０は、粗圧延部３１と、仕上圧延部３２とを有する。粗圧延部３１は、再加熱炉２０によって再加熱されたスラブＳに対して粗圧延を行う。また、仕上圧延部３２は、粗圧延部３１で粗圧延が実施されたスラブＳに対して仕上圧延を実施して鋼板Ｐを生成する。粗圧延部３１は、上下に複数の粗圧延ローラ３１ａ、３１ｂを有する。また、仕上圧延部３２は、上下に複数の仕上圧延ローラ３２ａ、３２ｂを有する。粗圧延部３１及び仕上圧延部３２は、いずれも、予め測定された鋼板Ｐの温度などの情報に基づいて粗圧延ローラ３１ａ、３１ｂ、及び、仕上圧延ローラ３２ａ、３２ｂによる圧下率等を制御して、予め設定された範囲内の温度、圧下率等とすることで所望の鋼板Ｐを製造するための制御圧延を行う。熱間矯正設備４０は、圧延設備３０によって生成された鋼板Ｐを熱間において矯正する。熱間矯正設備４０は、上下に複数の矯正ローラ４０ａ、４０ｂを有し、これら矯正ローラ４０ａ、４０ｂの上下の間隔等を調整することで鋼板Ｐの平坦度を矯正する。

冷却設備５０は、圧延設備３０によって生成された鋼板Ｐに対して制御冷却を実施する。ここで、制御冷却とは、予め設定された範囲内の冷却開始温度、冷却停止温度、冷却速度により冷却することで鋼板Ｐの組織を制御することである。具体的には、制御冷却は、自然冷却よりも冷却速度が速い水冷、空冷等による加速冷却、自然冷却、自然冷却よりも冷却が遅い徐冷を含む工程であり、途中で加熱してもよい。加速冷却の冷却速度を途中で変更する多段冷却や、加速冷却を途中で停止して自然冷却し、加速冷却を再開する間欠冷却なども制御冷却に含まれる。

本実施形態では、冷却設備５０は、鋼板Ｐを搬送する上下複数設けられた搬送ローラ５１ａ、５１ｂと、搬送ローラ５１ａ、５１ｂで搬送される鋼板Ｐを水冷する水冷部５２とを有する。水冷部５２は、鋼板Ｐに対して冷却水を噴射させる。水冷部５２は、搬送ローラ５１ａ、５１ｂで搬送される鋼板Ｐの表面Ｐ１である上面Ｐ１ａの上方に、搬送方向に沿って複数設けられるとともに、同様に表面Ｐ１である下面Ｐ１ｂの下方に、搬送方向に沿って複数設けられている。そして、水冷部５２は、鋼板Ｐの上面Ｐ１ａ及び下面Ｐ１ｂに冷却水を噴射させて鋼板Ｐを冷却する。

平坦度測定部６０は、鋼板において対象となる表面である上面の平坦度を測定する。平坦度測定部６０は、鋼板を搬送する搬送ローラ６１と、搬送ローラ６１で搬送される鋼板において平坦度を測定する上面の上方に離間した位置に配されたレーザ距離計６２とを有する。レーザ距離計６２は、搬送ローラ６１によって搬送される鋼板の上面にレーザを照射してその反射光を受光することで照射位置までの距離を測定する。レーザ距離計６２は、搬送方向に直交する幅方向（すなわち紙面奥行方向）に複数設けられ、鋼板の幅全域において距離を測定可能である。このため、鋼板は、搬送ローラ６１によって搬送されながら、上面全域において距離を測定し、当該距離測定結果から上面の平坦度を測定可能である。

本実施形態では、塑性変形付与設備６５は、鋼板Ｐの平坦度を矯正することで、鋼板Ｐを繰り返し塑性変形させる平坦度矯正部である。図２に示すように、塑性変形付与設備６５は、搬送される鋼板の下方に複数配された下側ローラ６６と、鋼板の上方に複数配された上側ローラ６７とを有する。下側ローラ６６と上側ローラ６７とは、搬送方向に位置をずらすようにして配されている。また、下側ローラ６６と上側ローラ６７の少なくとも一方は、上下に移動可能に設けられていて、これにより下側ローラ６６と上側ローラ６７との間隔を調整可能である。そして、下側ローラ６６の上端と上側ローラ６７の下端との間隔を鋼板の厚さ以下、または、下側ローラ６６の上端を上側ローラ６７の下端よりも上側となる（間隔寸法が負の値となる）ようにすることで、鋼板Ｐは、その間隔に応じて複数の下側ローラ６６の上端と、複数の上側ローラ６７の下端との間で蛇行して、引張変形と圧縮変形とが繰り返される。そして、表面側では上記間隔の大きさに応じて引張変形に伴う引張応力、圧縮変形に伴う圧縮応力が降伏応力を超え、これにより鋼板Ｐの表層には引張塑性変形、圧縮塑性変形が生じる。つまり、塑性変形付与設備６５によって、鋼板Ｐは、表面を含む表層部分において、引張塑性変形及び圧縮塑性変形が交互に繰り返し実施される。これにより、制御冷却後に鋼板Ｐの表面Ｐ１を含む表層部分に生じている残留圧縮応力は、緩和される。

上記のように、表層部分に生じる塑性変形領域の厚さは、加工度Ｋで表すことができる。加工度Ｋは、当該塑性変形領域の厚みに対する鋼板Ｐの全厚の比である。そして、上記のように複数の下側ローラ６６の上端と、複数の上側ローラ６７の下端との間を蛇行することによる加工度は以下のように示される。

すなわち、複数の上側ローラ６７の下端との間を蛇行する鋼板Ｐの曲率ｋは、日比野の実用算式（参考文献１参照）及び図３から式（１）のように求められる。
参考文献１：社団法人 日本塑性加工学会，“矯正加工－板，管，棒，線を真直ぐにする方法－Ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ Ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎ Ｓｈｅｅｔ，Ｔｕｂｅ ａｎｄ Ｏｔｈｅｒｓ－”，株式会社コロナ社，１９９２年１月２０日，ｐ．２９－８９

ただし、ｋ：曲率
ｍ：定数（＝６：参考文献１参照）
ｄ：インターメッシュ（押し込み量）（ｍｍ）
Ｌ：ロール半ピッチ（ｍｍ）
である。インターメッシュｄは、例えば、下側ローラ６６の上端の高さ（上下方向の位置座標）に鋼板Ｐの板厚ｔを加えた値と、上側ローラ６７の下端の高さ（上下方向の位置座標）との差分により求められる。また、ローラ半ピッチＬは、隣り合う下側ローラ６６の搬送方向における中心間距離の１／２であり、隣り合う下側ローラ６６と上側ローラ６７の搬送方向における中心間距離であり、曲げ梁の長さに相当する。

また、隣り合う上側ローラ６７の下端同士の間を蛇行する鋼板Ｐにおいて、塑性変形している部分を示す降伏曲率ｋｙは、同様に式（２）のように求められる。

ただし、ｋｙ：降伏曲率
ｓｙ：降伏応力（ＭＰａ）
ｔ：板厚（ｍｍ）
Ｅ：縦弾性係数（ＭＰａ）

そして、一般に、少なくとも表面から０．２５ｍｍ程度の範囲において、硬度不良が発生しうる。また、鋼材Ｐにおいて表層の硬度が変化し得る範囲としては、表面Ｐ１から厚さ０．５ｍｍの範囲である。表面Ｐ１から厚さ０．５ｍｍの範囲での硬度の変化を後述する電磁気特性の測定に基づいて測定する場合、電磁気特性を測定させるために鋼板Ｐの内部に生じさせる渦電流の浸透深さは、表面Ｐ１から少なくとも０．５ｍｍ以上とする必要がある。一方、残留応力の影響は、測定範囲となる表面Ｐ１から０．５ｍｍの範囲だけでなく、当該範囲に隣接する範囲の残留応力状態も影響しうる。したがって、当該表層硬度変化部周辺の残留応力の影響を排除するためには、少なくとも表面Ｐ１から厚さ２．０ｍｍの範囲について残留応力を緩和させることが望ましい。

図４及び表１は、加工度ごとに、板厚ｔ（ｍｍ）と塑性変形付与部である塑性変形付与設備６５により塑性変形した表面からの深さｈ（ｍｍ）との関係を計算した結果を示している。図４及び表１に示すように、加工度を１．８以上とすることで、一般的な厚板の厚さ範囲が含まれる１０ｍｍ以上の厚さｔの範囲において、いずれも表面Ｐ１から厚さ２．０ｍｍの範囲について塑性変形を生じさせて残留応力を緩和させることができる。このため、加工度としては１．８以上とすることが好ましい。また、鋼板Ｐに塑性変形による損傷を与えることなく残留応力を緩和させるためには加工度５．０以下であることがより好ましい。このようにして目標の加工度を決定して、鋼板Ｐの厚さ、鋼板Ｐの材質の降伏応力、縦弾性係数、及び、式（１）～式（３）に基づいて、インターメッシュｄによって定まる塑性変形付与設備６５における下側ローラ６６と上側ローラ６７との位置を決定すればよい。

また、塑性変形付与設備６５は、平坦度測定部６０による平坦度の測定結果に応じて、下側ローラ６６と上側ローラ６７との間隔を調整ものとしても良い。塑性変形付与設備６５は、平坦度測定部６０を設けず、平坦度測定部６０の測定結果に関係なく、鋼板Ｐに対して平坦度矯正を実施することで鋼板Ｐに対して繰り返し塑性変形を施すものとしてもよい。

硬度測定部７０は、繰り返し塑性変形が施された鋼板Ｐの表面Ｐ１の硬度を測定する。本実施形では、鋼板Ｐの表面Ｐ１のうち、上面Ｐ１ａの硬度不良が問題となるので、硬度測定部７０は当該上面Ｐ１ａについて硬度測定を実施する。

図５に示すように、本実施形態の硬度測定部７０は、鋼板Ｐの表層の性状によって変化するパラメータに基づいて硬度を測定する装置である。本実施形態のパラメータとしては、例えば鋼板Ｐの表層に磁界をかけた場合に、磁界を生成するために入力するパラメータであって当該表層の性状の影響を受けて変化するパラメータ、及び、磁界をかけることによって当該表層の性状に応じた値が測定されるパラメータを含む。なお、鋼板Ｐの表層に磁界をかけた場合に、当該表層の性状の影響を受けて変化するパラメータを総称して電磁気特性と称し、得られるパラメータの値を電磁気特性値と称する。以下、鋼板Ｐの表層の性状によって変化するパラメータが、鋼板Ｐの表層の電磁気特性である場合について説明する。

硬度測定部７０は、鋼板Ｐの表層の電磁気特性値を測定するパラメータ測定部７００と、パラメータ測定部７００で測定された電磁気特性値に基づいて鋼板Ｐの表層の硬度を求める硬度演算部７２０とを備える。ここで、本実施形態における硬度とは、様々な試験によって定量される硬度を含む。例えば、ビッカース硬さ試験によるビッカース硬度、ブリネル硬さ試験によるブリネル硬度、ヌープ硬さ試験によるヌープ硬度、ロックウェル硬さ試験によるロックウェル硬度などである。また、これらの硬度は、各硬度を測定する試験方法によって測定される値である必要はなく、予め相関関係が分かっていれば、リバウンド式試験機によって測定された結果に基づいて測定値を得ても良く、リバウンド式試験で得られる測定値そのものを硬度の指標として用いても良い。以下においては、一例としてビッカース硬度を測定するものとして説明し、単に硬度と称する。

図５に示すように、本実施形態においてパラメータ測定部７００は、例えば鋼板ＰのＢＨループから得られる電磁気特性値を測定する装置である。ＢＨループは、鋼板Ｐの表層に周期的に印加される磁界の強さＨと、印加された磁界により鋼板Ｐの表層に生じた磁束密度Ｂとの関係を示す相関データである。パラメータ測定部７００は、磁化器７１０と、発振器７１２と、励磁電源７１３と、磁界演算部７１４と、検出コイル７１５と、磁束密度演算部７１６と、ＢＨループ演算部７１７と、電磁気特性値検出部７１８とを備える。

磁化器７１０は、測定対象となる鋼板Ｐの表層部分、すなわち、上面Ｐ１ａを含む表層部分の当該上面Ｐ１ａとの間に隙間を有して上面Ｐ１ａの上方に配されている。磁化器７１０は、ヨーク７１１Ａと、励磁コイル７１１Ｂとを有する。Ｕ字形状のヨーク７１１Ａは、胴部７１１ｂと、胴部７１１ｂの両端に形成された一対の先端部７１１ａとを有している。一対の先端部７１１ａは、磁極となる先端面を測定対象である鋼板Ｐの表層の表面Ｐ１に対向して配される。励磁コイル７１１Ｂは、先端部７１１ａのそれぞれに巻かれている。このような構成により、ヨーク７１１Ａは、励磁コイル７１１Ｂに交流電流が流れることで、先端部７１１ａと対向する位置に配された鋼板Ｐの表層に、交流電流の大きさに応じた強さＨの磁界を発生させることができる。

発振器７１２は、目的とする交流電流の周波数に応じた周波数の信号を出力する。励磁電源７１３は、発振器７１２から受け付けた信号の周波数に応じた交流電流を励磁コイル７１１Ｂに出力する。また、励磁電源７１３は、出力する交流電流の大きさ、すなわち交流電流の振幅を設定できる。磁界演算部７１４は、励磁電源７１３から励磁コイル７１１Ｂに出力される交流電流の大きさを検出し、検出された交流電流の大きさ、予め記憶された励磁コイル７１１Ｂの巻き数などから、鋼板Ｐの表層に発生した磁界の強さＨを演算する。磁界演算部７１４は、演算した磁界の強さＨをＢＨループ演算部７１７に出力する。

検出コイル７１５は、一対の先端部７１１ａの少なくとも一方の先端部分に、磁極となる先端面を囲むように巻かれている。磁化器７１０によって発生する磁界と鋼板Ｐの表層の状態とにより、磁極と鋼板Ｐの表面Ｐ１とのギャップに発生する磁束Φは変化する。そして、検出コイル７１５には、この磁束Φの時間変化に応じて電磁誘導により電圧が発生する。磁束密度演算部７１６は、検出コイル７１５に発生する電圧を検出し、検出された電圧と、予め求められた検出コイル７１５の巻き数、検出コイル７１５の断面積などから、磁束密度Ｂを演算する。磁束密度演算部７１６は、演算した磁束密度ＢをＢＨループ演算部７１７に出力する。

ＢＨループ演算部７１７は、磁界演算部７１４から出力された磁界の強さＨと、磁束密度演算部７１６から出力された磁束密度Ｂとに基づいて、磁界の強さＨと磁束密度Ｂとの関係を示すＢＨループを演算する。図６は、ＢＨループ演算部７１７で演算されるＢＨループの一例を示している。図６に示すようなＢＨループにより、測定対象である鋼板Ｐの表層の電磁気特性値を得ることができる。具体的には、電磁気特性値としては、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃ、透磁率μなどが挙げられる。残留磁束密度Ｂｒは、ＢＨループにおいてＨが最大なった点Ｒ１から磁界の強さＨを小さくしてゼロになった点Ｒ２における磁束密度Ｂである。また、保磁力Ｈｃは、さらに磁界の向きを逆転させて磁束密度Ｂがゼロとなる点Ｒ３における磁界の強さを示している。また、透磁率μは、任意の磁界の強さＨの時において磁界の強さをΔＨ分変動させた時の磁界の強さＨに対する磁束密度Ｂの変化率を示している。なお、電磁気特性値としては、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃ、透磁率μに限られず、磁界の強さの変化により検出される電磁気特性値であればこれに限られるものではない。本実施形態では、電磁気特性値検出部７１８は、例えば、保磁力Ｈｃを抽出する。ただし、これに限られず、電磁気特性値検出部７１８は、保磁力Ｈｃに代えて残留磁束密度Ｂｒや透磁率μなどとしても良く、複数種類の電磁気特性値を検出するものとしても良い。電磁気特性値検出部７１８は、抽出した電磁気特性値を硬度演算部７２０に出力する。

次に、硬度演算部７２０について説明する。図７に示すように、硬度演算部７２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ８００とメモリ８１０とを備える制御部８０により、プログラムを実行することにより実現される機能部である。硬度演算部７２０は、記憶部８２に予め記憶されている硬度と上記電磁気特性値との相関関係と、硬度測定部７０によって測定された電磁気特性値とに基づいて硬度を算出する。

なお、硬度演算部７２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

出力部８１は、各種情報を出力する。出力部８１は、例えば、パラメータ測定部７００で測定され、硬度演算部７２０により算出された鋼板Ｐの表面上の任意の位置おける硬度を出力する。また、位置情報取得し、位置情報と硬度に関する情報とを対応付けて表示しても良い。また、位置情報と硬度に基づいて鋼板Ｐを示す平面上に硬度に関する情報を数値、または、色により視覚的に示すものとしても良い。出力部８１は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部８１は、これらの表示装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。

図１に示す硬度判定部９０は、図７に示す制御部８０により、硬度演算部７２０と同様にプログラムを実行することにより実現される機能部である。硬度判定部９０は、硬度測定部７０により測定された硬度に基づいて、当該硬度が測定された位置が硬度不良部位Ｗであるか否かを判定する。本実施形態では、鋼板Ｐの表面Ｐ１のうち対象となる上面Ｐ１ａにおいて硬度が予め定められた硬度の上限値よりも硬度の高い表層硬化部を検出する。すなわち、硬度判定部９０は、記憶部８２に予め記憶された上限値と、硬度測定部７０により測定された硬度を比較して、測定された硬度が上限値を上回る場合には、当該位置を硬度不良部位Ｗと判定する。なお、硬度判定部９０は、鋼板Ｐの表面Ｐ１のうち対象となる上面Ｐ１ａにおいて硬度が予め定められた硬度の下限値よりも硬度の低い表層軟化部を検出するものとしても良い。硬度判定部９０は、表層硬化部及び表層軟化部の少なくとも一方の表層硬度変化部を硬度不良部位Ｗとして検出するものとする。硬度判定部９０は、硬度不良部位Ｗとして判定された部位を、位置情報とともに出力部８１に表示させる。

なお、本実施形態の鋼板製造装置１では、硬度測定部７０及び硬度判定部９０を、連続鋳造設備１０、再加熱炉２０、圧延設備３０、熱間矯正設備４０、冷却設備５０、及び、塑性変形付与設備６５と一体のラインとして説明したが、これに限られない。繰り返し塑性変形が実施された鋼板Ｐを、別ラインに運搬し、当該別ラインにおいて装置として構成された硬度測定部７０Ａ及び硬度判定部９０によって、後述する硬度測定工程Ｓ７及び硬度判定工程Ｓ８を実施しても良い。さらには、塑性変形付与設備６５も別ラインとして、冷却設備５０で冷却された鋼板Ｐを、別ラインに運搬し、当該別ラインにおいて塑性変形付与設備６５によって後述する塑性変形工程（平坦度矯正工程）Ｓ６を実施しても良い。

また、制御冷却実施後に鋼板Ｐに対して焼鈍工程を実施しても良い。焼鈍工程を実施する場合には、冷却設備５０と平坦度測定部６０との間に焼鈍設備を設け、平坦度測定部６０を設けない場合には冷却設備５０と塑性変形付与部である平坦度矯正部６５との間に設けるものとしても良い。また、製造された鋼板Ｐに対して内部欠陥を検出する内部欠陥検出工程を実施しても良い。内部欠陥検出工程を実施する場合には、例えば、焼鈍工程を実施しない場合には冷却設備５０の後に、また、焼鈍工程を実施する場合には焼鈍設備の後に内部欠陥検出設備を設ける。内部欠陥検出設備としては、例えば鋼板Ｐに対して超音波を発振して反射波を検出することで内部欠陥を検出する超音波探傷試験装置が挙げられる。

また、上記においては、鋼板Ｐに繰り返し塑性変形を施す手段として平坦度矯正するものとしたがこれに限られるものではない。鋼板Ｐに対して、圧縮塑性変形と、引張塑性変形を繰り返すことで鋼板Ｐの表層の応力状態を調整可能であれば、例えばオイルプレス機による３点曲げを繰り返し実施するなど、他の手段によって塑性変形付与部を実現するものとしても良い。

次に、本実施形態の鋼板の製造方法について説明する。図８は、本実施形態の鋼板の製造方法のフロー図を示している。図８に示すように、本実施形態の鋼板の製造方法は、スラブＳを連続鋳造する鋳造工程Ｓ１と、スラブＳを再加熱する再加熱工程Ｓ２と、スラブＳを制御圧延して鋼板Ｐとする圧延工程Ｓ３と、鋼板Ｐを熱間矯正する熱間矯正工程Ｓ４と、鋼板Ｐを制御冷却する冷却工程Ｓ５とを備える。さらに、本実施形態の鋼板Ｐの製造方法は、制御冷却された鋼板Ｐに対して繰り返し塑性変形を施す塑性変形工程Ｓ６と、平坦度矯正された鋼板Ｐの表面Ｐ１の硬度を測定する硬度測定工程Ｓ７と、硬度測定結果に基づいて硬度不良部位Ｗを判定する硬度判定工程Ｓ８とを備える。さらに、本実施形態の鋼板の製造方法は、硬度不良部位Ｗと判定された部位の表面を研磨する表面研磨工程Ｓ９と、表面を研磨した硬度不良部位Ｗについて硬度の確認を行う硬度確認工程Ｓ１０と、硬度確認の結果に基づいて硬度不良部位Ｗを除去する除去工程Ｓ１１と、除去工程Ｓ１１後に再度硬度の確認を行う硬度再確認工程Ｓ１２と、鋼板Ｐの厚みを計測する厚み確認工程Ｓ１３、Ｓ１４とを備える。以下、詳細を説明する。

鋳造工程Ｓ１では、連続鋳造設備１０によりスラブＳが生成される。また、再加熱工程Ｓ２では、再加熱炉２０により、連続鋳造設備１０によって生成されたスラブＳが、圧延設備３０で圧延可能な温度まで再加熱される。なお、鋳造工程Ｓ１を実施せず、予め製造されたスラブ片を再加熱炉２０で加熱した後に次に説明する圧延工程Ｓ３において圧延するものとしてもよい。

圧延工程Ｓ３では、圧延設備３０によりスラブＳが制御圧延される。本実施形態では、圧延工程Ｓ３では、再加熱されたスラブＳに対して粗圧延を行う粗圧延工程Ｓ３ａと、粗圧延されたスラブＳに対して仕上圧延を行い、鋼板Ｐを生成する仕上圧延工程Ｓ３ｂとを実施する。熱間矯正工程Ｓ４では、熱間矯正設備４０により、制御圧延によって生成された鋼板Ｐに対して、熱間において平坦度が矯正される。冷却工程Ｓ５では、冷却設備５０により、制御圧延された鋼板Ｐに対して制御冷却が実施される。

本実施形態の塑性変形工程Ｓ６は、鋼板Ｐの平坦度を矯正することにより鋼板Ｐに繰り返し塑性変形を施して鋼板Ｐの表層の応力状態を調整する平坦度矯正工程を実施する。塑性変形工程Ｓ６では、まず平坦度測定部６０によって、鋼板Ｐの表面Ｐ１のうち対象となる上面Ｐ１ａにおいて平坦度が測定される（ステップＳ６ａ）。そして、測定結果に基づいて、塑性変形付与設備６５によって鋼板Ｐの平坦度の矯正が実施される（ステップＳ６ｂ）。これにより冷却設備５０で冷却された直後の平坦度に応じて鋼板Ｐの矯正を行うことができる。このため、平坦度の矯正に伴って、鋼板Ｐは繰り返し塑性変形が施され、鋼板Ｐの表面Ｐ１を含む表層部分の応力状態を調整し、均一化を図ることができる。なお、上記のとおり、平坦度の測定を省略して鋼板Ｐの平坦度の矯正のみを実施してもよい。

硬度測定工程Ｓ７では、硬度測定部７０Ａにより、対象となる鋼板Ｐの表面Ｐ１である上面Ｐ１ａの硬度が測定される。本実施形態の硬度測定工程Ｓ７では、鋼板Ｐの表層の性状によって変化するパラメータに基づいて硬度を測定する。本実施形態のパラメータとしては、電気特性値であって、例えば上記のとおり残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃ、透磁率μなどが挙げられる。なお、硬度の測定方法としては、上記のように、鋼板Ｐの表層の性状によって変化するパラメータに基づいて硬度を測定する方法に限らず、リバウンド式硬度試験のように、直接的に硬度を測定する試験方法としても良い。

硬度判定工程Ｓ８では、硬度判定部９０によって、測定された硬度に基づいて、測定された上面Ｐ１ａにおいて硬度不良部位Ｗの有無が判定される。硬度不良部位Ｗの判定アルゴリズムについては上記のとおりである。なお、硬度不良部位Ｗの存在が確認されない場合には、本実施形態の鋼板の製造方法は完了し、鋼板Ｐが製品として取り出される。

表面研磨工程Ｓ９では、後述する硬度確認工程Ｓ１０で直接的に硬度を測定して硬度を確認するために、硬度不良部位Ｗと判定された部位の表面を研磨して表面のスケールを除去する。研磨方法としては例えばグラインダによって表面を研磨する方法が挙げられる。グラインダで表面を研磨する場合、研磨材に用いる研磨微粉の粒度としては、例えばＰ１００～１８０（ＪＩＳ Ｒ６００１）が採用される。表面研磨工程Ｓ９を実施することにより鋼板Ｐの表面Ｐ１から、例えば深さ０．０１～０．１ｍｍ程度の範囲で、表面に存在するスケールを除去する。

硬度確認工程Ｓ１０では、硬度不良部位Ｗと判定されて鋼板Ｐの表面Ｐ１のスケールが除去された位置において、再度硬度の確認を行う（ステップＳ１０ａ）。本実施形態では、リバウンド式硬度試験のような直接的に硬度を測定する試験方法によって実施する。これにより、間接的に硬度を測定する場合と比較して、より狭い範囲でより正確に硬度を測定することができる。なお、上記硬度測定工程Ｓ７と同様に、間接的に硬度を測定する測定方法により実施することとしても良い。また、間接的に硬度を測定する場合には表面研磨工程Ｓ９を省略しても良い。硬度確認工程Ｓ１０による測定結果により硬度不良部位Ｗが確認されない場合（ステップＳ１０ｂ：ＮＯ）には、鋼板の製造方法は完了し、鋼板Ｐが製品として取り出される。一方、硬度不良部位Ｗが確認される場合（ステップＳ１０ｂ：ＹＥＳ）には除去工程Ｓ１１に移行する。

除去工程Ｓ１１では、硬度確認工程Ｓ１０で確認された硬度不良部位Ｗが除去される。具体的には、硬度不良部位Ｗが存在する位置に対して研削装置によって研削を行う。研削方法としては例えばグラインダによって表面を研削する方法が挙げられる。グラインダで表面を研削する場合、研削材に用いる研削微粉の粒度としては、例えばＰ３６～６０（ＪＩＳ Ｒ ６０１０）が採用される。これにより鋼板Ｐの表面Ｐ１から、例えば深さ０．１～０．５ｍｍ程度の範囲で、硬度不良の原因となっている鋼材を除去することができる。少なくとも表面から０．２５ｍｍ程度の範囲において、硬度不良が発生しうることから、表面から少なくとも０．２５ｍｍを超える範囲で研削することが好ましい。そして、除去した後に硬度再確認工程Ｓ１２を実施する。

硬度再確認工程Ｓ１２では、硬度不良部位Ｗと判定されて表面Ｐ１の鋼材が除去された位置において再度硬度の確認を行う（ステップＳ１２ａ）。本実施形態では、リバウンド式硬度試験のような直接的に硬度を測定する試験方法によって実施する。なお、硬度確認工程Ｓ１０同様に、上記硬度測定工程Ｓ７と同様に、間接的に硬度を測定する測定方法により実施することとしても良い。硬度再確認工程Ｓ１２による測定結果により硬度不良部位Ｗが確認されない場合（ステップＳ１２ｂ：ＮＯ）には、厚み確認工程Ｓ１３に移行する。一方、硬度不良部位Ｗが確認される場合（ステップＳ１２ｂ：ＹＥＳ）には厚み確認工程Ｓ１４に移行する。

厚み確認工程Ｓ１３では、硬度不良部位Ｗが除去されたことが確認できた鋼板Ｐに対して厚みを計測する（ステップＳ１３ａ）。厚みを計測する範囲は鋼板Ｐ全体でも良いし、除去工程Ｓ１１で硬度不良部位Ｗが除去された位置のみとしても良い。測定方法としては、例えば超音波探傷試験が用いられる。超音波探傷試験機により一方の面から超音波を発信させて反対側の面で反射される反射波を測定することで、測定位置における鋼板Ｐの厚みを測定することができる。測定の結果、鋼板Ｐの厚みが予め設定されている基準値以上の場合（ステップＳ１３ｂ：ＹＥＳ）には、鋼板の製造方法は完了し、鋼板Ｐが製品として取り出される。一方、測定の結果、鋼板Ｐの厚みが予め設定されている基準値未満の場合（ステップＳ１３ｂ：ＮＯ）には、製品不良と判定される。

また、厚み確認工程Ｓ１４では、硬度不良部位Ｗが残っていることが確認された鋼板Ｐに対して厚みを計測する（ステップＳ１４ａ）。厚みを計測する範囲は鋼板Ｐ全体でも良いし、除去工程Ｓ１１で硬度不良部位Ｗについて研削された位置のみとしても良い。測定方法は、厚み確認工程Ｓ１３と同様である。測定の結果、鋼板Ｐの厚みが予め設定されている基準値以上の場合（ステップＳ１４ｂ：ＹＥＳ）には、再度除去工程Ｓ１１を実施する。一方、測定の結果、鋼板Ｐの厚みが予め設定されている基準値未満の場合（ステップＳ１４ｂ：ＮＯ）には、製品不良と判定される。

なお、上記の鋼板の製造方法において、冷却工程Ｓ５の後に鋼板Ｐに対して焼鈍を行う焼鈍工程を実施しても良い。また、製造された鋼板Ｐに対して内部欠陥を検出する内部欠陥検出工程を実施しても良い。内部欠陥検出工程を実施する場合には、焼鈍工程を実施しない場合には冷却工程Ｓ５実施後に、焼鈍工程を実施する場合には焼鈍工程後に実施する。内部欠陥検出工程で実施する検査方法としては、上記のとおり例えば超音波探傷試験が挙げられる。

また、上記の鋼板の製造方法では、表面研磨工程Ｓ９、硬度確認工程Ｓ１０、硬度再確認工程Ｓ１２、及び厚み確認工程Ｓ１３、Ｓ１４とを備えるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、硬度判定工程Ｓ８まで実施した後に、硬度不良部位Ｗの存在が確認されない場合には鋼板Ｐの製造方法を完了し、また、硬度不良部位Ｗの存在が確認された場合にも当該部位について除去工程Ｓ１１を実施して鋼板Ｐの製造方法を完了としても良い。

以上のように、本実施形態の鋼板の製造方法及び鋼板製造装置１では、圧延工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ５が実施された鋼板Ｐに対して、塑性変形工程Ｓ６において、鋼板Ｐに繰り返し塑性変形が施される。より具体的には、上記実施形態では平坦度矯正工程により鋼板Ｐに繰り返し塑性変形が施される。これにより、対象となる表面Ｐ１である上面Ｐ１ａを含む鋼板Ｐの表層部分では、冷却工程Ｓ５後の鋼板Ｐが箇所によって残留応力が異なる応力が不均一な状態であったとしても、応力が不均一な状態を解消することができる。そして、硬度測定工程Ｓ７において、塑性変形工程Ｓ６で応力状態の不均一さを解消した状態で対象となる表面Ｐ１に対して硬度を測定することで、応力の影響を抑制して正確に硬度を測定することができる。このため、硬度判定工程Ｓ８では、正確に測定された硬度に基づいて硬度不良部位Ｗを正確に判定し、除去工程Ｓ１１において硬度不良部位Ｗを確実に除去することができる。このため、対象となる表面Ｐ１において、硬度が品質上問題となる部分を抑制した鋼板Ｐを製造することができる。

また、硬度測定工程Ｓ７で、鋼板Ｐの表面Ｐ１の電磁気特性を測定することによって、硬度を測定する鋼板Ｐの表面Ｐ１に損傷を与えることなく、また、応力の状態の影響を受けることなく、正確に硬度を測定することができる。

また、このような鋼板Ｐの製造方法で製造される鋼板Ｐが鋼管Ｑの素材として用いられ、硬度測定工程Ｓ７、硬度判定工程Ｓ８及び除去工程Ｓ１１が、鋼管Ｑの内面Ｑ１（図９及び下記参照）となる部分について実施、すなわち、上記鋼板Ｐの上面Ｐ１ａについて実施されることで、内部を流通する流体による腐食が懸念される鋼管Ｑの内面Ｑ１部分について、腐食の影響を受けやすい硬度不良部位Ｗが抑制された鋼管Ｑを製造することができる。

そして、上記鋼板Ｐの製造方法は、鋼管の製造方法の一工程として実施されて鋼管Ｑを製造するものとしても良い。すなわち、図９に示すように、本実施形態の鋼管Ｑの製造方法では、上記鋼板Ｐの製造方法で鋼板Ｐを製造する鋼板製造工程Ｓ２０と、第一のプレス工程Ｓ２１と、第二のプレス工程Ｓ２２と、溶接工程Ｓ２３とを備える。第一のプレス工程Ｓ２１では、上記鋼板の製造方法で製造された鋼板ＰをＵ字状にプレス加工してＵ字状中間材Ｐ´を形成する。その際、塑性変形工程Ｓ６、硬度測定工程Ｓ７、硬度判定工程Ｓ８及び除去工程Ｓ１１が実施された鋼板Ｐの上面Ｐ１ａが鋼管Ｑとなった場合の内面Ｑ１となるように、言い換えれば凹曲面となるように、鋼板ＰはＵ字状に加工される。また、第二のプレス工程Ｓ２２では、第一のプレス工程Ｓ２１で加工されたＵ字状中間材Ｐ´をＯ字状にプレス加工してＯ字状中間材Ｐ´´を形成する。さらに、溶接工程Ｓ２３では、第二のプレス工程Ｓ２２で加工されたＯ字状中間材Ｐ´´における鋼板Ｐの端部となる部分同士を、溶接線Ｑ２にて溶接する。

このような鋼管の製造方法によれば、内部を流通する流体による腐食が懸念される鋼管Ｑの内面Ｑ１部分について、腐食の影響を受けやすい硬度不良部位Ｗが抑制された鋼管Ｑを製造することができる。さらに、上記鋼管の製造方法において、溶接工程Ｓ２３後に、鋼管Ｑを拡径する拡径工程を実施することで、ＵＯＥ鋼管も製造することができる。

また、上記においては、鋼板Ｐに繰り返し塑性変形を施す方法として平坦度矯正するものとしたがこれに限られるものではない。鋼板Ｐに対して、圧縮塑性変形と、引張塑性変形を繰り返すことで鋼板Ｐの表層の応力状態を調整可能であれば、例えばオイルプレス機による３点曲げを繰り返し実施するなど、他の方法によって塑性変形付与部を実現するものとしても良い。

また、上記硬度測定工程Ｓ７では、検査対象となる鋼板Ｐについて、ＢＨループを測定し、当該ＢＨループから得られる電磁気特性値を得て硬度を演算するものとしたが、これに限られるものではない。図１０及び図１１は、上記硬度測定工程Ｓ７で用いられる変形例の鋼板製造装置１Ａにおける硬度測定部７０Ａを示している。

図１０に示すように、本変形例の鋼板製造装置１Ａの硬度測定部７０Ａは渦流探傷装置である。すなわち、硬度測定部７０Ａは、検査プローブ８５１と、発振器８５２と、ブリッジ８５３と、移相器８５４と、増幅器８５５と、同期検波器８５６と、波形生成部８５７と、電磁気特性値検出部８５８とを有する。検査プローブ８５１は、測定コイル８５１ａを有する。発振器８５２は、所定の周波数を有する基準信号を生成し、ブリッジ８５３及び移相器８５４に出力する。ブリッジ８５３は、測定コイル８５１ａの微小なインピーダンス変化を電圧に変換し増幅器８５５に出力する。増幅器８５５は、ブリッジ８５３から出力された信号を増幅して、同期検波器８５６に出力する。移相器８５４は、基準信号の周波数を保ったまま位相をシフトした信号を生成し、同期検波器８５６に出力する。同期検波器８５６は、増幅器８５５から出力された信号を、移相器８５４から出力される信号によって同期検波し、直流成分を抽出して波形生成部８５７に出力する。波形生成部８５７では、同期検波器８５６から出力された信号に基づいて図１１に示すような波形を生成する。電磁気特性値検出部８５８では、電磁気特性値として、同期検波器８５６で生成された波形から、例えば渦流位相δを検出する。そして、電磁気特性値検出部８５８は、電磁気特性値である渦流位相δを硬度演算部７２０に出力する。硬度演算部７２０では、記憶部８２（図７参照）に予め記憶されている硬度と電磁気特性値である渦流位相δとの相関関係と、硬度測定部７０Ａによって測定されたである渦流位相δとに基づいて硬度を算出する。

このように、電磁気特性値を測定する装置としては、ＢＨループを検出する装置に限られず、本実施形態のような渦流探傷試験装置とし、これによって得られる電磁気特性値としても良い。また、ＢＨループを検出する装置と渦流探傷試験装置とを組み合わせても良いし、ＢＨループを検出する装置及び渦流探傷試験装置以外でも良い。少なくとも鋼板Ｐの表層に磁界を発生させ、硬度の違いによって異なる応答が得られる電磁気特性値を測定可能な装置であれば適用可能である。

図１２及び図１３は、本発明の実施例を示している。図１２は、（ａ）が、上記実施形態の鋼板製造装置１によって鋼板Ｐを製造した場合において、塑性変形付与設備６５によって塑性変形工程Ｓ６を実施する直前の鋼板Ｐの上面Ｐ１ａの残留応力を測定した結果であり、また、（ｂ）が塑性変形工程Ｓ６を実施した直後の鋼板Ｐの上面Ｐ１ａの残留応力を測定した結果である。鋼板ＰにはＸ６５（降伏応力４５０ＭＰａ）を用いた。また、本実施例の鋼板Ｐの厚みは３０ｍｍである。また、塑性変形工程Ｓ６において鋼板Ｐに対して実施した平坦度矯正による加工度は２．２である。残留応力はＸ線応力測定法によって測定した。負の値は圧縮応力を示し、正の値は引張応力を示している。また、図１２は、応力範囲ごとに示した度数分布であり、－５０ＭＰａ未満－１００ＭＰａ以上のバンド、－１００ＭＰａ未満－１５０ＭＰａ以上のバンドというように５０ＭＰａのバンドごとの度数を示している。図１２（ａ）に示すように、塑性変形工程Ｓ６前における残留応力は、平均で－２２５ＭＰａであり、標準偏差は７７．５ＭＰａであった。一方、図１２（ｂ）に示すように、塑性変形工程Ｓ６を実施することで、鋼板Ｐの上面Ｐ１ａ全体を、平均０・１ＭＰａのわずかな圧縮応力状態とし、標準偏差３５．４ＭＰａとなり、標準偏差を４０ＭＰａの範囲に収めることができた。これによりわずかな圧縮応力状態で均一化を図ることができ、その後の硬度測定工程Ｓ７において応力の影響を受けずに正確に硬度を測定できる状態とすることが確認できた。

図１３は、鋼板Ｐの上面Ｐ１ａについて硬度測定部７０Ａによって電磁気特性値として増分透磁率（Ω）を測定した結果を、上面Ｐ１ａ上にコンターによって示したものである。増分透磁率は、測定結果から得られる図６に示すＢＨループにおいて、Ｂ＝０における変化率を示す値である。Ｈ＝０であれば、Ｈ＝＋Ｈｃの場合でも、Ｈ＝－Ｈｃの場合でも構わない。図１３（ａ）は冷却工程Ｓ５実施直後の測定結果を示している。また、図１３（ｂ）は塑性変形工程Ｓ６実施直後の測定結果を示している。図１３（ａ）に示すように、冷却工程Ｓ５実施直後では、鋼板Ｐの上面Ｐ１ａ上の増分透磁率の測定結果は大きなむらとなって表れている。これは、冷却工程Ｓ５までの工程の影響により鋼板Ｐの上面Ｐ１ａを含む表層部分の応力状態が不均一であり、応力の影響を受けて増分透磁率の測定結果もばらつきが生じてしまっていることによる。一方、図１３（ｂ）に示すように、塑性変形工程Ｓ６実施直後では、平坦度矯正により鋼板Ｐの上面Ｐ１ａを含む表層部分の応力状態がわずかな圧縮応力状態で均一化が図られて、これにより応力の影響を受けずに増分透磁率の測定結果にもばらつきが生じていない。このため、硬度の影響によるわずかな増分透磁率の変化も検出が可能となっている。

以上、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１、１Ａ 鋼板製造装置
３０ 圧延部
５０ 冷却部
６５ 塑性変形付与設備（塑性変形付与部）
７０、７０Ａ 硬度測定部
９０ 硬度判定部
Ｐ 鋼板
Ｐ１ 表面
Ｑ 鋼管
Ｑ１ 内面
Ｓ スラブ
Ｓ３ 圧延工程
Ｓ５ 冷却工程
Ｓ６ 塑性変形工程
Ｓ７ 硬度測定工程
Ｓ８ 硬度判定工程
Ｓ９ 除去工程
Ｓ２１ 第一のプレス工程
Ｓ２２ 第二のプレス工程
Ｓ２３ 溶接工程
Ｗ 硬度不良部位

Claims (8)

1. スラブを制御圧延する圧延工程と、
   前記圧延工程で制御圧延された鋼板を、制御冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程で制御冷却された前記鋼板を繰り返し塑性変形することで、前記鋼板の表面を含む前記鋼板の表層の応力状態を調整する塑性変形工程と、
   前記鋼板の前記塑性変形工程が実施された前記鋼板の前記表面のうち少なくとも一部の硬度を測定する硬度測定工程と、
   前記硬度測定工程の測定結果に基づいて、硬度が予め設定された閾値を超える部位を硬度不良部位と判定する硬度判定工程と、
   前記硬度不良部位を除去する除去工程とを備え、
   前記硬度測定工程は、前記表面の電磁気特性を測定することによって前記表面の硬度を測定する工程であり、
   前記塑性変形工程は、前記塑性変形によって前記電磁気特性測定への残留応力の影響を排除する工程である、
   鋼板の製造方法。
2. 前記塑性変形工程では、前記硬度測定工程で測定対象となる前記表面から厚さ２ｍｍ以上の範囲が塑性変形範囲となる加工度で繰り返し塑性変形を行う請求項１に記載の鋼板の製造方法。
3. 前記塑性変形工程では、加工度が１．８以上となるように繰り返し塑性変形を行う請求項１または２に記載の鋼板の製造方法。
4. 前記塑性変形工程では、前記鋼板の平坦度矯正を実施することで前記鋼板を繰り返し塑性変形させて前記鋼板の表面を含む前記鋼板の前記表層の応力状態を調整する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
5. 前記鋼板は鋼管の素材として用いられ、
   前記硬度測定工程、前記硬度判定工程及び前記除去工程は、前記鋼管の内面となる部分について実施する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の鋼板の製造方法で製造された鋼板をＵ字状にプレス加工する第一のプレス工程と、
   前記第一のプレス工程で加工された前記鋼板をＯ字状にプレス加工する第二のプレス工程と、
   前記第二のプレス工程で加工された前記鋼板の端部同士を溶接する溶接工程とを備える鋼管の製造方法。
7. スラブを制御圧延する圧延部と、
   前記圧延部で制御圧延された鋼板を、制御冷却する冷却部と、
   前記冷却部で制御冷却された前記鋼板を繰り返し塑性変形して、前記鋼板の表面を含む前記鋼板の表層の応力状態を調整する塑性変形付与部と、
   前記鋼板の前記塑性変形付与部によって繰り返し塑性変形が施された前記鋼板の前記表面のうち、少なくも一部の硬度を測定する硬度測定部と、
   前記硬度測定部の測定結果に基づいて、硬度が予め設定された閾値を超える部位を硬度不良部位と判定する硬度判定部とを備え、
   前記硬度測定部は、前記表面の電磁気特性を測定することによって前記表面の硬度を測定し、
   前記塑性変形付与部は、前記塑性変形によって前記電磁気特性測定への残留応力の影響を排除する、
   鋼板製造装置。
8. コンピュータを、
   スラブを制御圧延及び制御冷却することで生成された鋼板に対して繰り返し塑性変形を施すことで表層の応力状態を調整することにより電磁気特性測定への残留応力の影響が排除された表面に対して測定された電磁気特性から、当該表面の硬度を演算する硬度演算手段、
   前記硬度演算手段によって演算された硬度に基づいて硬度が予め設定された閾値を越える部位を硬度不良と判定する硬度判定手段、
   として機能させるためのプログラム。

Images