JP2019042807A - 鋼板の製造方法及び磁性材用表層硬さ計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の低下を抑えつつ、ハードスポットを抑制することができる鋼板の製造方法及び磁性材用表層硬さ計測装置を提供すること。【解決手段】鋼片を圧延して鋼板とする圧延工程と、鋼板の表層硬さを計測し、計測された鋼板の表層硬さに基づいて、鋼板の表層に対して予め設定された表層硬さよりも硬い部位を、硬さ指示部位として判定する表層硬さ計測工程と、鋼板の表層における判定された硬さ指示部位を除去する除去工程と、を有し、表層硬さ計測工程は、鋼板の表層の脱磁を行う脱磁工程と、脱磁工程の後に、鋼板の表層の電磁気的な特性値を測定し、測定された電磁気的な特性値から鋼板の表層硬さを計測する電磁気計測工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の製造方法及び磁性材用表層硬さ計測装置に関する。

従来、エネルギー需要の高まりにより、天然ガスや石油を輸送するためのパイプラインの建設が増えてきている。パイプラインに使われる鋼管の種類の一つとして、ＵＯＥ鋼管（またはベンディング鋼管）が知られている。ＵＯＥ鋼管を製作する際には、まず連続鋳造された鋼片を粗圧延し、その後、所定の板厚及び内質を得るために仕上げ圧延を行う。次に、様々な機械特性を得るための熱処理として、焼き入れや焼鈍を行う。そして、このようなプロセスを経て得られた鋼板を、筒状になるように板幅方向に対して弯曲させて、突合せ部分を鋼板長軸方向にむかって溶接することにより、鋼管が製作される。

パイプラインに適用される鋼管の内面における表層硬さは、腐食割れの原因となるため、鋼管製造時の仕様として定められており、従来は、抜き取り検査によって鋼管の内面における表層硬さの品質保証を実施してきた。また、特許文献１には、渦電流などの電磁気的な特性値を検出するセンサを用いて、鋼管の外面における表層硬さを測定する技術が開示されている。

特許第４９９８８２１号公報

Development of an Eddy Current based Inspection Technique for the Detection of Hard Spots on Heavy Plates,WCNDT2016(Th1-h1-1) ELECTROMAGNETEC NONDESTRUCTIVE EVALUATION(XI),p.21-p.25

しかしながら、従来の抜き取り検査による鋼管の内面における表層硬さの品質保証では、鋼管の内面全域における表層硬さが保証できるものではなく、鋼管がパイプラインに適用された後、鋼管の内面に表層硬さが部分的に硬い領域であるハードスポットが存在するために、このハードスポットが原因となって腐食割れが発生してしまう。

また、特許文献１に開示された技術のように電磁気的な特性値を検出するセンサを用いて、鋼管の内面全域における表層硬さを計測することが考えられる。しかしながら、前記センサを用いて鋼管の内面側を全面走査するには、複雑な機構が必要となり実用的ではない。具体的には、例えば、鋼管の内面側に前記センサを複数配置し、且つ、これら複数のセンサの配置を鋼管のサイズに応じて調整する必要があったり、鋼管の内面側を全面走査するために、複数のセンサまたは鋼管を回転させたりしなければならない。そのため、表層硬さの計測作業が煩雑となり、鋼管の生産性の低下を招くおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、生産性の低下を抑えつつ、製造された鋼板のハードスポットを抑制することができる鋼板の製造方法及び磁性材用表層硬さ計測装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板の製造方法は、鋼片を圧延して鋼板とする圧延工程と、前記鋼板の表層硬さを計測し、前記計測された前記鋼板の表層硬さに基づいて、前記鋼板の表層に対して予め設定された表層硬さよりも硬い部位を、硬さ指示部位として判定する表層硬さ計測工程と、前記鋼板の表層における前記判定された硬さ指示部位を除去する除去工程と、を有し、前記表層硬さ計測工程は、前記鋼板の表層の脱磁を行う脱磁工程と、前記脱磁工程の後に、前記鋼板の表層の電磁気的な特性値を測定し、前記測定された電磁気的な特性値から前記鋼板の前記表層硬さを計測する電磁気計測工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼板の製造方法は、上記の発明において、前記圧延工程の後、且つ、前記表層硬さ計測工程の前に、前記鋼板に熱処理を施す熱処理工程を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る鋼板の製造方法は、上記の発明において、前記電磁気計測工程は、校正用鋼板を用いて前記表層硬さの閾値を設定する工程を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る磁性材用表層硬さ計測装置は、磁性材と対向する側の面に、表層硬さを計測する手段が設けられている計測用センサヘッドと、前記磁性材の幅方向へ前記計測用センサヘッドが移動可能なように構成されている可動手段と、前記磁性材の長手方向へ前記磁性材が搬送可能なように構成されている搬送機構と、前記表層硬さを計測する手段に接続されている制御手段と、を備え、前記表層硬さを計測する手段は、前記磁性材の前記表層を脱磁し、前記磁性材の前記表層を磁化し、前記表層の電磁気的な特性値を測定し、前記制御手段は、前記表層硬さを計測する手段による前記脱磁と前記磁化とを制御し、測定された前記電磁気的な特性値に基づいて前記磁性材の表層硬さを算出する、ことを特徴とするものである。

本発明に係る鋼板の製造方法及び磁性材用表層硬さ計測装置は、生産性の低下を抑えつつ、製造された鋼板のハードスポットを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る鋼板の製造方法の工程（鋼板製造工程１）を示す図である。 図２は、表層硬さ計測工程及び研削工程の詳細について示す図である。 図３は、オンライン脱磁工程とオンライン電磁気計測工程とで用いられる自動表層硬さ計測装置の一例を示す図である。 図４は、上面計測用センサヘッド及び下面計測用センサヘッドにおける硬さセンサの配列状態の一例を示す図である。 図５は、感度校正部位と人工ハードスポットとを設けた校正用鋼板を示す図である。 図６は、本実施形態に係る鋼板の製造方法の別の工程（鋼板製造工程９）を示す図である。

以下に、本発明に係る鋼板の製造方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る鋼板の製造方法を適用した、鋼片から鋼板を製造する鋼板製造工程１で実施される各処理工程を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る鋼板製造工程１は、連続鋳造機で製造された鋼片Ｓ１を圧延して鋼板Ｓ２とする圧延工程である粗圧延工程２及び仕上げ圧延工程３と、鋼板Ｓ２に冷却を行う冷却工程４と、鋼板Ｓ２に熱処理を施す熱処理工程に該当する焼鈍工程５と、鋼板Ｓ２の内部品質の検査を行う超音波探傷工程６と、鋼板Ｓ２の表層硬さを電磁的な特性値から計測する表層硬さ計測工程７と、鋼板Ｓ２にある硬さ指示部位（ハードスポット）を除去する除去工程に該当し、鋼板Ｓ２にある硬さ指示部位（ハードスポット）を研削する研削工程８とで構成されている。

また、本実施形態に係る鋼板製造工程１では、粗圧延工程２、仕上げ圧延工程３、冷却工程４、焼鈍工程５、超音波探傷工程６の順に経たのちに、表層硬さ計測工程７にて、電磁気的な特性値から鋼板Ｓ２の表層硬さが計測される。なお、表層硬さ計測工程７は、鋼板Ｓ２の表層組織の状態が変わることがなくなる、鋼板Ｓ２がほぼ最終製品（鋼板Ｓ３）となっている段階で行われなければならない。そのため、焼鈍工程５よりも後段で表層硬さ計測工程７を行う。一方で、超音波探傷工程６の後では、鋼板Ｓ２に熱処理が施されることはなく表層組織の状態が変わらないため、本実施形態に係る鋼板製造工程１においては、超音波探傷工程６の直後に表層硬さ計測工程７を行う。そして、表層硬さ計測工程７を経た後、鋼板Ｓ２は研削工程８へと送られる。

図２は、表層硬さ計測工程７及び研削工程８の詳細について示す図である。図２に示すように、表層硬さ計測工程７は、オンライン脱磁工程７ａと、オンライン電磁気計測工程７ｂと、指示部脱磁工程７ｃと、オフライン電磁気計測工程７ｄと、で構成されている。なお、表層硬さ計測工程７では、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層硬さとして、表層下０．１［ｍｍ］〜１［ｍｍ］の範囲の硬さを計測する。

表層硬さ計測工程７では、まず、鋼板Ｓ２はオンライン脱磁工程７ａにおいて、自動または半自動により鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層の残留磁化を脱磁する。オンライン脱磁工程７ａに続く、オンライン電磁気計測工程７ｂで、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層の電磁気的な特性値（保持力や透磁率の変化等）を測定し、その測定された特性値に基づいて上面及び下面の表層の硬さを計測する。

ここで、鋼板Ｓ２の表層の電磁気的な特性値から表層の硬さを計測するには、公知の方法を用いることができる。一般に、鋼板の表層に対する磁気ヒステリシスカーブの形状と、鋼板の表層の硬さとには関係があることが知られており、例えば、非特許文献１に記載の方法では、透磁率を計測することによって鋼板の表層の硬さを推定している。また、非特許文献２に記載の方法では、磁気ヒステリシスカーブの形状から特徴量を抽出し、その特徴量と鋼板の表層の硬さとの関係を事前に機械学習させて、鋼板の表層の硬さを推定している。本発明におけるオンライン電磁気計測工程７ｂ及びオフライン電磁気計測工程７ｄでは、非特許文献１や非特許文献２に記載されている磁気パラメーター（保持率や透磁率、あるいはヒステリシスカーブの特徴量）と、鋼板の表層の硬さとの関係から、鋼板Ｓ２の表層の硬さを評価する手法を適用する。

また、鋼板Ｓ２の表層に残留磁気があると、その残留磁気の影響を受けて、鋼板Ｓ２の硬さを硬さセンサによって正しく計測することができなくなる。鋼板製造工程１における鋼板Ｓ２のハンドリングや搬送の際には、リフティングマグネットを用いることが常であり、リフティングマグネットが使用されると、鋼板Ｓ２の表層にどうしても残留磁気が存在してしまう。そのため、本実施形態に係る鋼板製造工程１においては、オンライン電磁気計測工程７ｂの直前のオンライン脱磁工程７ａにて、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層の脱磁を行う。公知の脱磁方法には、大きく分けて距離減衰方式と電流減衰方式とがあるので、どちらを適用しても良い。距離減衰方式の方が、鋼板Ｓ２の搬送を利用することが可能であることと、交流磁界を発生させる電流が交流であるので、表皮効果により鋼板表層近傍の脱磁を効果的に行うことが可能であることから望ましい。このように、電磁気的な特性値を用いて鋼板Ｓ２の表層の硬さを計測する工程の前に、表層の脱磁を行うことが、本願における最も重要な特徴である。このとき、鋼板Ｓ２の各表層における残留磁気は、地磁気レベルである１ガウス以下まで消磁するのが好ましい。

オンライン脱磁工程７ａにて上面の全面及び下面の全面の表層が消磁された鋼板Ｓ２は、オンライン電磁気計測工程７ｂに送られ、上面の全面及び下面の全面の表層硬さが計測される。そして、鋼板Ｓ２の上面及び下面において表層硬さを計測した領域内に、予め設定された表層硬さの閾値を超える部位があるかを判定する。前記閾値を超えると判定された部位である硬さ指示部位があった場合には、鋼板Ｓ２は指示部脱磁工程７ｃに送られる。続いて、オフライン電磁気計測工程７ｄに進み、そこで上記硬さ指示部位の表層の硬さを再度計測する。

ここでも、鋼板Ｓ２の表層に残留磁気があると、その残留磁気の影響を受けて、鋼板Ｓ２の硬さを正しく計測することができなくなる。そのため、オフライン電磁気計測工程７ｄの直前の指示部脱磁工程７ｃにおいても、上記硬さ指示部位の表層の脱磁を行う。通常、オフライン電磁気計測工程７ｄに鋼板Ｓ２を搬送する場合には、リフティングマグネットを用いるため、残留磁気の影響を受けている可能性がある。オフライン電磁気計測工程７ｄに鋼板Ｓ２を搬送する経路において、リフティングマグネットを用いずに搬送可能であれば、指示部脱磁工程７ｃを省略してもよい。

なお、上記硬さ指示部位における残留磁気は、指示部脱磁工程７ｃでも先のオンライン脱磁工程７ａと同様に、地磁気レベルである１ガウス以下まで消磁するのが好ましい。指示部脱磁工程７ｃに送られた鋼板Ｓ２は、上記硬さ指示部位のみを部分的に消磁され、その後、オフライン電磁気計測工程７ｄが実施される。指示部脱磁工程７ｃの部分的な消磁には、公知の方法を用いることができる。例えば、ハンディ型（ポータブル型とも呼ばれる）の脱磁装置を用いる。または、脱磁をする前に、ハンディ型の残留磁気計で上記硬さ指示部位の残留磁気を測定して、残留磁気が１ガウス越えの場合、１ガウス以下まで脱磁を行う。オフライン電磁気計測工程７ｄにおける脱磁の方法としては、搬送機構が不要な電流減衰方式が望ましく、その交流磁界を発生させる電流は、交流でも直流反転方式のどちらでも良い。残留磁気が１ガウス以下の場合には、脱磁は行わず、オフライン電磁気計測工程７ｄを実施する。

オフライン電磁気計測工程７ｄでは、オンライン電磁気計測工程７ｂにて検出された上記硬さ指示部位の表層硬さの再計測を行う。オフライン電磁気計測工程７ｄでは、上記硬さ指示部位の表層の電磁気的な特性値を測定し、その測定された電磁気的な特性値に基づいて上記硬さ指示部位の表層の硬さを計測する。ここで、上記硬さ指示部位の表層の電磁気的な特性値から表層の硬さを計測するには、オンライン電磁気計測工程７ｂにも用いた公知の方法を適用する。そして、再計測された上記硬さ指示部位の表層硬さが、上記閾値を超えると再び判定された場合には、上記硬さ指示部位の箇所にハードスポットがあると判定し、鋼板Ｓ２を研削工程８に送る。そして、研削工程８にて、上記硬さ指示部位の箇所にあるハードスポットと判定された箇所を、グラインダーなどの公知の研削手段によって研削して取り除く。研削工程８の後に、鋼板Ｓ２から鋼板Ｓ３への製造が完了し、次工程（鋼管製造工程など）へと鋼板Ｓ３が送られる。

なお、鋼板Ｓ２の研削工程８にて研削した部位は、超音波厚み計を使用して研削位置における鋼板Ｓ２の肉厚を測定し、鋼板製造時に予め設定されている寸法公差に入っているか確認を行うことが望ましい。さらに、通常の超音波厚み計は、超音波の送受信を一つの振動子で行う一探触子、または、超音波の送信と受信とをそれぞれ分割して行う二分割探触子が用いられるが、研削面全体を評価する必要があるため、フェーズドアレイを活用して、研削面に対して効率良く肉厚を計測することが望ましい。

なお、本実施形態では、鋼板Ｓ２の表層における表層硬さ計測工程７で判定された硬さ指示部位を除去する除去工程として研削工程８にて説明をしたが、本発明においてはそれに限定されない。組織を変えることなく硬さ指示部位を除去できる方法であるならば、研削以外の公知の方法を用いた工程で除去することもできる。

一方、オンライン電磁気計測工程７ｂにて上記硬さ指示部位がないと判定された場合、または、オフライン電磁気計測工程７ｄにて上記硬さ指示部位にハードスポットがないと判定された場合には、研削工程８は経ずに、鋼板Ｓ２から鋼板Ｓ３への製造が完了し、次工程（鋼管製造工程など）へと鋼板Ｓ３が送られる。

このように、本実施形態に係る鋼板製造工程１においては、上述したような表層硬さ計測工程７と必要に応じて研削工程８を経ることによって、鋼板Ｓ２からハードスポットが抑制された鋼板Ｓ３を製造することができる。製造されたハードスポットの抑制された鋼板Ｓ３は、次工程（例えば、鋼管製造工程など）に送られる。

特に、製造する鋼板Ｓ３の表層硬さ（より具体的には、酸化スケールを除去した表面で上面から、ASTM A 956／A 956MA Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Productsにしたがって測定したビッカース硬さ）が２３０Ｈｖ以上、且つ、鋼板Ｓ２に反りが生じやすい鋼の品種の場合には、鋼板製造工程１のように、冷却工程４の後に焼鈍工程５を経た後で超音波探傷工程６を経ることが望ましい。焼鈍工程５を経ることで、焼き戻しによる組織の軟化が期待できる。組織の軟化は、ハードスポットの抑制に繋がるので、結果として除去領域が減ることを期待できる。

さらに、表層硬さを計測するセンサは、一般的に鋼板の反りによるセンサと鋼板表面との距離の変化による影響を受けやすい。一方、焼鈍工程５を経ることによって、鋼板Ｓ２の局所的な反りも緩和されるため、鋼板Ｓ２の健全部をハードスポットと判定するなどの誤判定を低減することが期待できる。結果として、図２における指示部脱磁工程７ｃとオフライン電磁気計測工程７ｄとに送られる鋼板Ｓ２の枚数が低減されて、図１に示す鋼板Ｓ３の製造方法の工程における鋼板製造の能率向上を期待できる。

なお、本発明に係る鋼板Ｓ３の製造方法においては、焼鈍工程５は必須ではなく、製造する鋼板Ｓ３の表層硬さが２３０Ｈｖ未満であるか、鋼板Ｓ２に反りが生じにくい鋼の品種であるか、の少なくとも一方の場合に、焼鈍工程５を飛ばして、冷却工程４の後に超音波探傷工程６へ鋼板Ｓ２を送ることもできる。その場合の鋼板製造工程９を図６に示す。

図６に示す鋼板製造工程９における、粗圧延工程２、仕上げ圧延工程３、冷却工程４、超音波探傷工程６、表層硬さ計測工程７及び研削工程８に関しては、上述した鋼板製造工程１と同じであるため、詳細な説明は省略する。

鋼板製造工程９は、粗圧延工程２、仕上げ圧延工程３、冷却工程４、超音波探傷工程６の順に経たのちに、表層硬さ計測工程７にて、電磁気的な特性値から鋼板Ｓ２の表層硬さが計測される。なお、表層硬さ計測工程７は、鋼板Ｓ２の表層組織の状態が変わることがなくなる、鋼板Ｓ２がほぼ最終製品（鋼板Ｓ３）となっている段階で行わなければならない。そのため、冷却工程４よりも後段で表層硬さ計測工程７を行う。一方で、超音波探傷工程６の後では、鋼板Ｓ２に熱処理が施されることはなく、表層組織の状態が変わらないため、本実施形態に係る鋼板製造工程９においては、超音波探傷工程６の直後に表層硬さ計測工程７を行う。そして、表層硬さ計測工程７を経た後、鋼板Ｓ２は研削工程８へと送られる。

鋼板製造工程９は、特に鋼板Ｓ２の平坦度が、鋼板Ｓ２の長手方向及び幅方向において１［ｍ］あたり１０［ｍｍ］以内である場合に採用するのが望ましい。この場合、センサヘッドと鋼板表面との距離変化による影響を抑制できる利点がある。なお、鋼板Ｓ２の平坦度は、例えば、鋼の品種や冷却温度などによって経験的にわかっているものを用いることができる。

図３は、オンライン脱磁工程７ａとオンライン電磁気計測工程７ｂとで用いられる自動表層硬さ計測装置７０の一例を示す図である。なお、図３〜図５中において、Ｙ方向は鋼板Ｓ２の長手方向を、Ｘ方向は上記Ｙ方向と直交する鋼板Ｓ２の幅方向であることを示す。

オンライン電磁気計測工程７ｂで用いられる自動表層硬さ計測装置７０は、上面計測用センサヘッド７１、下面計測用センサヘッド７２、表層硬さ計測エリア７３、上面側可動手段７４、下面側可動手段７５、及び、校正用鋼板７７を備えている。

上面計測用センサヘッド７１は鋼板Ｓ２の上面の表層硬さを計測するものであり、下面計測用センサヘッド７２は鋼板Ｓ２の下面の表層硬さを計測するものである。また、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２それぞれの鋼板Ｓ２と対向する側の面には、表層硬さを計測する手段として、複数の硬さセンサ７８がアレイ状に配列されて設けられている。

図４に、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２における硬さセンサ７８の配列状態の一例を示す。上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２は、備えられた硬さセンサ７８によって鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層の全面を脱磁する。加えて、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２は、備えられた硬さセンサ７８によって鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層の全面を磁化し、各表層の電磁気的な特性値（保磁力や透磁率の変化等）を測定する。

複数の硬さセンサ７８は、硬さセンサ７８を制御するための硬さセンサ制御手段７９に接続されている。硬さセンサ制御手段７９は、硬さセンサ７８の脱磁、磁化及び電磁気的な特性値の測定を制御する。さらに、硬さセンサ制御手段７９は、その測定された電磁気的な特性値に基づいて上面及び下面の表層の硬さを算出する。また、これら制御と算出とは、各硬さセンサ７８毎に対し個別に、または、全硬さセンサ７８に対し同時に、行うことができる。

ここで、硬さセンサ７８と硬さセンサ制御手段７９とは、オンライン電磁気計測工程７ｂとして説明した公知の装置を用いることができる。例えば、電磁気的な特性値と表層硬さとの関係を鋼板Ｓ２の表層に対して予め設定しておき、この関係と、硬さセンサ７８で測定された表層の電磁気的な特性値とに基づいて、鋼板Ｓ２の表層の硬さを算出し計測することができる。

上面側可動手段７４は、上面側駆動モータ７４ａと、図中Ｘ方向に長尺な上面側ガイドレール７４ｂとを備えており、上面側駆動モータ７４ａからの駆動力によって上面計測用センサヘッド７１が、上面側ガイドレール７４ｂに沿って図中Ｘ方向へ移動可能なように構成されている。また、下面側可動手段７５は、下面側駆動モータ７５ａと、図中Ｘ方向に長尺な下面側ガイドレール７５ｂとを備えており、下面側駆動モータ７５ａからの駆動力によって下面計測用センサヘッド７２が、下面側ガイドレール７５ｂに沿って図中Ｘ方向へ移動可能なように構成されている。

この自動表層硬さ計測装置７０は、表層硬さ計測エリア７３にて硬さ計測が可能となっている。さらに、この表層硬さ計測エリア７３は、計測対象である鋼板Ｓ２のＸ方向及びＹ方向よりも大きな領域が設定されている。表層硬さ計測エリア７３では、不図示の複数の搬送ローラなどで構成された搬送機構によって、鋼板Ｓ２が図中Ｙ方向に移動可能である。この表層硬さ計測エリア７３の一部には、開口部７３ａが設けられている。この開口部７３ａに、下面計測用センサヘッド７２の一部または全部と、下面側ガイドレール７５ｂとが埋め込まれた状態で設けられている。この設置状態により、下面計測用センサヘッド７２に備え付けられている硬さセンサ７８は、鋼板Ｓ２の下面に非接触で対向できる。

そして、上面側可動手段７４により上面計測用センサヘッド７１を図中Ｘ方向に移動させること、下面側可動手段７５により下面計測用センサヘッド７２を図中Ｘ方向に移動させること、及び、鋼板Ｓ２を図中Ｙ方向に移動させることを組み合わせることにより、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２を、図中Ｘ方向と図中Ｙ方向とに走査（ＸＹ走査）させることができる。その結果、鋼板Ｓ２の上面の全面及び下面の全面の脱磁と表層硬さの計測が可能となる。

なお、本実施形態では、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２の図中Ｘ方向の長さが、鋼板Ｓ２の図中Ｘ方向における最大幅よりも短く、前記最大幅の半分の長さよりも長くなっている。そして、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２それぞれの鋼板Ｓ２と対向する側の面には、鋼板Ｓ２の図中Ｘ方向における最大幅の半分の幅で表層硬さが計測可能なように、複数の硬さセンサ７８がアレイ状に配列されている。そのため、表層硬さ計測時には、表層硬さ計測エリア７３内において鋼板Ｓ２を図中Ｘ方向で半分に分けて片側ずつ、鋼板Ｓ２の上面及び下面の片側の表層硬さを計測する。

一方、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２としては、図中Ｘ方向の長さが鋼板Ｓ２の図中Ｘ方向における最大幅以上であり、前記最大幅で表層硬さの計測が可能なように複数の硬さセンサ７８がアレイ上に配列されたものを用いてもよい。この場合には、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２を表層硬さ計測エリア７３内において移動させずに、鋼板Ｓ２を図中Ｙ方向に移動させて、図中Ｙ方向に走査（Ｙ走査）することによって、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層硬さを計測する。

ここで、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２によって表層硬さを精度良く計測するためには、各硬さセンサ７８の感度のバラツキを補正することが望ましい。そのため、表層硬さ計測工程７では、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層硬さの計測を行う前に、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２を感度校正エリア７６内に移動させて、一様な組織をもつ校正用鋼板７７を用いて各硬さセンサ７８の感度校正を行ってもよい。

この自動表層硬さ計測装置７０は、感度校正エリア７６にて硬さセンサ７８の感度校正が可能となっている。さらに、この感度校正エリア７６は、校正用鋼板７７の図中Ｘ方向及び図中Ｙ方向よりも大きな領域が設定されている。感度校正エリア７６では、不図示の複数の搬送ローラなどで構成された搬送機構によって、校正用鋼板７７が図中Ｙ方向に移動可能である。この感度校正エリア７６の一部には、開口部７６ａが設けられている。この開口部７６ａに、下面側ガイドレール７５ｂが埋め込まれた状態で設けられている。下面計測用センサヘッド７２が下面側ガイドレール７５ｂに沿って感度校正エリア７６内に位置する場合には、下面計測用センサヘッド７２の一部または全部が、この開口部７６ａに埋め込まれた状態で配される。この設置状態により、下面計測用センサヘッド７２に備え付けられている硬さセンサ７８は、校正用鋼板７７の下面に非接触で対向できる。

そして、各硬さセンサ７８の感度校正を行う際には、上面側可動手段７４により上面計測用センサヘッド７１を図中Ｘ方向に移動させること、下面側可動手段７５により下面計測用センサヘッド７２を図中Ｘ方向に移動させること、及び、校正用鋼板７７を図中Ｙ方向に移動させることを組み合わせることにより、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２を、図中Ｘ方向と図中Ｙ方向とに走査（ＸＹ走査）させることができる。その結果、校正用鋼板７７に設けられた後述する感度校正用部位９０と人工ハードスポット９１の脱磁と表層硬さの計測が可能となる。

なお、校正用鋼板７７として、一様な組織を広い範囲でもつものを準備するのは困難である。そこで、本実施形態では、図５に示すように、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２が、図中Ｘ方向へ移動した際、校正用鋼板７７における各硬さセンサ７８が必ず通過する部分に、１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］程度の大きさを有する一様な組織をもつ試験片を埋め込むことによって、一様な組織をもつ感度校正用部位９０を校正用鋼板７７に設けている。そして、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２の各硬さセンサ７８によって、感度校正用部位９０の表層硬さを計測し、その計測結果に基づいて各硬さセンサ７８の感度校正を行う。これにより、いずれの硬さセンサ７８も一様な組織をもつ感度校正用部位９０にて感度校正がなされるため、より精度の高い感度校正を実現することが可能となる。

また、図５に示すように、校正用鋼板７７の上面及び下面には、人工ハードスポット９１が設けられている。この人工ハードスポット９１は、鋼板Ｓ２の表層に対して予め設定された表層硬さの上記閾値に相当する硬さを有する組織を持ち、アークストライクによって人工的に形成されている。そして、各硬さセンサ７８の感度校正を行った後、校正用鋼板７７を図中Ｙ方向に移動させて、上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２によって人工ハードスポット９１の表層硬さを測定し、その測定結果に基づいて、硬さセンサ７８ごとに上記閾値を設定する。これにより、オンライン電磁気計測工程７ｂにて、各硬さセンサ７８の感度校正を行った後の上面計測用センサヘッド７１及び下面計測用センサヘッド７２を用いて、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層硬さを計測した領域内に上記硬さ指示部位があるかを、上記閾値に基づいて精度良く判定することができる。

なお、本実施形態においては、自動表層硬さ計測装置７０を鋼片用として説明したが、本表層硬さ計測装置は鋼片用に限定されない。すなわち、脱磁と電磁気的な特性値の測定とが行えれば、どの材料にも用いることができる。

なお、本実施形態においては、鋼板Ｓ２の上面及び下面の表層硬さを計測するとして説明したが、上面のみの表層または下面のみの表層を脱磁するとしてもよい。脱磁の範囲は、鋼板Ｓ２の品種によって、鋼板Ｓ２の状態によって、または、鋼板Ｓ２の表層硬さの計測領域に合わせて、適宜選択すればよい。

以上のように、本発明に係る鋼板Ｓ３の製造方法を適用した鋼板製造工程１及び鋼板製造工程９においては、鋼管へ加工する前の鋼板Ｓ３の製造中に、鋼板Ｓ２の上面及び／又は下面の表層を脱磁した後に電磁気的な特性値を測定することから、非接触で連続的に鋼板Ｓ２の上面及び／又は下面の表層硬さを計測することができ、その結果、従来の抜き取り検査で課題となっていたハードスポットの見逃しを抑えることができる。さらに、鋼板Ｓ２からハードスポットを除去することにより、最終的にハードスポットがない鋼板Ｓ３を製造することができる。

さらに、このようなハードスポットがない鋼板Ｓ３を用いて鋼管等を製作した場合、製作された鋼製加工品（鋼管等）の表層に存在するハードスポットに起因した腐食割れの発生が抑制されることが期待できる。特に、本発明に係る鋼板の製造方法により製造された鋼板Ｓ３を用いて製造された鋼管を、パイプラインに適用した場合には、鋼管の内面におけるハードスポット起因と考えられる腐食割れの発生が抑制される効果が、より大きく得ることを期待できる。

さらに、本実施形態にて説明した自動表層硬さ計測装置７０によれば、単純な装置構成によって鋼板Ｓ２の上面及び／又は下面の表層を脱磁した後に表層硬さを計測することができるので、生産性を低下させずに鋼板Ｓ２の上面及び／又は下面にあるハードスポットを計測することができる。

１ 鋼板製造工程
２ 粗圧延工程
３ 仕上げ圧延工程
４ 冷却工程
５ 焼鈍工程
６ 超音波探傷工程
７ 表層硬さ計測工程
７ａ オンライン脱磁工程
７ｂ オンライン電磁気計測工程
７ｃ 指示部脱磁工程
７ｄ オフライン電磁気計測工程
８ 研削工程
９ 鋼板製造工程
７０ 自動表層硬さ計測装置
７１ 上面計測用センサヘッド
７２ 下面計測用センサヘッド
７３ 表層硬さ計測エリア
７３ａ 開口部
７４ 上面側可動手段
７５ 下面側可動手段
７６ 感度校正エリア
７７ 校正用鋼板
７８ 硬さセンサ
７９ 硬さセンサ制御手段
９０ 感度校正用部位
９１ 人工ハードスポット
Ｓ１ 鋼片
Ｓ２ 鋼板
Ｓ３ 鋼板

Claims (4)

1. 鋼片を圧延して鋼板とする圧延工程と、
   前記鋼板の表層硬さを計測し、前記計測された前記鋼板の表層硬さに基づいて、前記鋼板の表層に対して予め設定された表層硬さよりも硬い部位を、硬さ指示部位として判定する表層硬さ計測工程と、
   前記鋼板の表層における前記判定された硬さ指示部位を除去する除去工程と、
   を有し、
   前記表層硬さ計測工程は、前記鋼板の表層の脱磁を行う脱磁工程と、
   前記脱磁工程の後に、前記鋼板の表層の電磁気的な特性値を測定し、前記測定された電磁気的な特性値から前記鋼板の前記表層硬さを計測する電磁気計測工程と、
   を有することを特徴とする鋼板の製造方法。
2. 前記圧延工程の後、且つ、前記表層硬さ計測工程の前に、前記鋼板に熱処理を施す熱処理工程を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の製造方法。
3. 前記電磁気計測工程は、校正用鋼板を用いて前記表層硬さの閾値を設定する工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の製造方法。
4. 磁性材と対向する側の面に、表層硬さを計測する手段が設けられている計測用センサヘッドと、
   前記磁性材の幅方向へ前記計測用センサヘッドが移動可能なように構成されている可動手段と、
   前記磁性材の長手方向へ前記磁性材が搬送可能なように構成されている搬送機構と、
   前記表層硬さを計測する手段に接続されている制御手段と、
   を備え、
   前記表層硬さを計測する手段は、前記磁性材の前記表層を脱磁し、前記磁性材の前記表層を磁化し、前記表層の電磁気的な特性値を測定し、
   前記制御手段は、前記表層硬さを計測する手段による前記脱磁と前記磁化とを制御し、測定された前記電磁気的な特性値に基づいて前記磁性材の表層硬さを算出する、
   ことを特徴とする磁性材用表層硬さ計測装置。

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