CN108884511A - 热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法 - Google Patents

热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法 Download PDF

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CN108884511A CN201780021037.4A CN201780021037A CN108884511A CN 108884511 A CN108884511 A CN 108884511A CN 201780021037 A CN201780021037 A CN 201780021037A CN 108884511 A CN108884511 A CN 108884511A
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Abstract

一种热处理装置，其具备：进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置的加热线圈；冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置，在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。

Description

热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法
技术领域
本申请涉及热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法。
背景技术
对于通过将钢管弯曲成任意的形状并对钢管的任意的部位进行淬火来进行高强度化的三维热弯曲淬火(3DQ：3Dimensional Hot Bending and Quench)技术，已知有国际公开第2006/093006号小册子、国际公开第2010/050460号小册子及国际公开第2011/007810号小册子中公开的技术。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在日本特开2011-089150号公报中公开了一种技术，其是对由3DQ装置的加热线圈进行加热而变成高温的钢材的周围的空间喷射不活泼气体或还原性气体(以下，称为气体)来抑制在钢材表面产生氧化皮。在该技术中，在比加热线圈更靠钢材的进给方向上游侧朝向钢材喷射气体而使气体围绕在钢材的周围，但在到达加热线圈之前，围绕在钢材上的气体的一部分容易从钢材离散。因此，关于抑制在钢材表面产生氧化皮的技术，存在改善的余地。
考虑到上述事实，本申请的课题在于，提供在对被热处理材料进行热处理的情况下能够抑制在被热处理材料的表面生成氧化物的热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法。
用于解决课题的手段
本申请的一个方案的热处理装置具备：进给装置，其在被热处理材料的通道(passline)上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置的加热线圈；冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置，在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。
本申请的另一方案的热处理装置具备：进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置、卷数为2卷的加热线圈，在所述加热线圈的所述进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材；冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置。
发明效果
根据本申请的上述方案，能够提供在对被热处理材料进行热处理的情况下能够抑制在被热处理材料(例如钢材)的表面生成氧化物(氧化皮)的热处理装置、钢材的热处理方法及钢材的热弯曲加工方法。
附图说明
图1是示意性表示本申请的第1实施方式的热处理装置的主要部的说明图，并将一部分制成了放大图。
图2是图1的2-2线截面图。
图3是图1的3-3线截面图。
图4是图1中所示的热处理装置中使用的加热线圈的立体图。
图5是示意性表示第1实施方式的热处理装置的变形例的主要部的说明图。
图6是示意性表示本申请的第2实施方式的热处理装置的主要部的说明图。
具体实施方式
参照图1～图5对本申请的第1实施方式的热处理装置及钢材的热处理方法进行说明。
需要说明的是，在以下的说明中，取作为本申请中的被热处理材料的一个例子的钢材100为具有图2、图3中所示那样的四边形的横截面的钢管的情况为例，但本申请并不限于该情况。本申请的钢材100可以是具有封闭的横截面形状的空心的构件，也可以是除该空心的构件以外的构件(作为一个例子为实心的构件)。
另外，钢材100的横截面可以是下述形状中的任一截面形状：圆形、长方形、正方形、多边形、在边内具有凹槽筋(recessed bead)的大致长方形(在一个面具有槽筋的凹型、在相对的两个面具有槽筋的H型或者在所有面具有槽筋的型)、使多边形的顶点的角度发生溃散而得到的异形截面(例如各顶点的角度为87度、88度、91度、94度的四边形)等。
<热处理装置20>
如图1中所示的那样，本实施方式的热处理装置20具备进给装置22、加热装置24、冷却装置26和气体供给装置28。
(进给装置22)
如图1中所示的那样，进给装置22是在钢材100的通道PL上将钢材100朝向进给方向下游进行运送的装置。需要说明的是，在图1中，将钢材100的进给方向(以下，适宜记载为“钢材进给方向”。)用空白箭头M表示。
本实施方式的进给装置22具备夹紧钢材100的夹头23和使该夹头23向钢材进给方向移动的未图示的机器人。在该进给装置22中，夹头23夹紧钢材100的后端部，在该状态下上述机器人使夹头23向钢材进给方向移动。由此，钢材100从钢材进给方向上游侧向下游侧移动。
需要说明的是，在本实施方式中，进给装置22设定为具备夹头23和上述机器人的构成，但本申请的进给装置22并不限于上述构成。例如，进给装置22也可以设定为下述构成：具备滚珠螺杆和电动马达等驱动源从而将钢材100向钢材进给方向下游运送。另外，本申请中的进给装置只要能够将钢材100向进给方向下游运送，则也可以使用以往公知的钢材的进给装置。
(加热装置24)
如图1中所示的那样，加热装置24沿着通道PL被配置在进给装置22的钢材进给方向下游。该加热装置24是对通过进给装置22运送的钢材100进行加热的装置。以下，将钢材100的被加热装置24加热的部分称为高温部100A。
加热装置24具备围绕通道PL而配置的加热线圈40。该加热线圈40按照与钢材100的外周面100B隔开规定距离地将钢材100包围的方式配置。
如图4中所示的那样，加热线圈40的卷数为2卷，在钢材进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材42。通过该接缝材42，使得加热线圈40的内侧与外侧的气体的流动被阻断。
另外，本实施方式的接缝材42由具有绝缘性的材料(即绝缘材料)构成。
(冷却装置26)
如图1中所示的那样，冷却装置26沿着通道PL在加热线圈40的钢材进给方向下游侧与加热线圈40相邻地配置。该冷却装置26是对钢材100的外周面100B吹喷冷却介质来对高温部100A进行快速冷却的装置。
冷却装置26具备：壳体46，其形成于通道PL上，且具备钢材100能够通过的开口部44；和多个喷射喷嘴27，其按照围绕通道PL的方式而形成于该壳体46的开口部44周围。这些喷射喷嘴27按照与钢材100的外周面100B隔开规定距离地将钢材100包围的方式配置在冷却装置26中。由这些喷射喷嘴27朝向钢材100的高温部100A喷射作为冷却介质的一个例子的冷却水L，高温部100A被快速冷却。钢材100的高温部100A通过被冷却装置26快速冷却而被淬火，成为包含马氏体的钢组织。
另外，在本实施方式中，在冷却装置26的壳体46与加热线圈40的侧面40A(钢材进给方向的下游侧的侧面)之间无间隙地配置有接缝材48。换言之，在壳体46与加热线圈40的侧面40A之间无间隙地夹持有接缝材48。由此，可抑制气体从加热线圈40的内侧和冷却装置26的开口部44内侧漏出。另外，作为接缝材48，优选使用具有绝缘性的材料。需要说明的是，本申请并不限于上述构成，例如也可以是冷却装置26的壳体46与加热线圈40的侧面40A无间隙地相接的构成，还可以是加热线圈40与冷却装置26的壳体46被一体化的构成。在冷却装置26的壳体46与加热线圈40之间没有间隙的情况下，通过从气体供给装置28向加热线圈40的内侧所供给的气体的压力，可抑制冷却介质从冷却装置26朝向加热线圈40逆流。
(气体供给装置28)
如图1中所示的那样，气体供给装置28沿着通道PL在加热线圈40的钢材进给方向上游侧与加热线圈40直接连结地配置。另外，气体供给装置28围绕通道PL而配置。钢材100经过气体供给装置28而被运送至钢材进给方向下游。该气体供给装置28是能够向加热线圈40的内侧供给气体的装置。
气体供给装置28具备：围绕通道PL而配置的气腔32；和形成于气腔32的内部的多个气室30。
如图2中所示的那样，气腔32为圆筒状，在轴向的两端部形成有向径向内侧突出的环状的突出壁部32A、32B。需要说明的是，突出壁部32A位于比突出壁部32B更靠钢材进给方向上游侧。另外，在气腔32的内部形成有分隔壁50。通过该分隔壁50，使得气腔32的内部在钢材进给方向上被分隔成多个气室30。另外，在分隔壁50上形成有贯通孔50A。这里，钢材100经过突出壁部32A的内侧(以下，适宜记载为“入口32C”。)、贯通孔50A、突出壁部32B的内侧(以下，适宜记载为“出口32D”。)而被运送至钢材进给方向下游。即，通过入口32C、贯通孔50A、出口32D而形成气腔32中的通道。需要说明的是，在本实施方式中，在气腔32的内部设置有一个分隔壁50，在该内部形成有2个气室30。
另外，气腔32由树脂、陶瓷等非金属材料构成。通过由非金属材料构成气腔32，从而即使与加热线圈40直接连结也不会发热。
如图2中所示的那样，由后述的气体供给源52经由后述的气体喷射口34向气室30供给气体G。充满于气室30的内部的气体G经由气腔32的出口32D被运送至加热线圈40的内侧。由此，能够使气体围绕在钢材100的被加热装置24加热的部分(高温部100A)的周围。另外，气腔32的出口32D与加热线圈40的侧面40A直接连结。因此，可抑制气体G从气腔32与加热线圈40之间漏出。
向气室30中供给的气体G为非氧化性气体。作为该非氧化性气体，可以使用不活泼气体(例如二氧化碳、氩、氮)。需要说明的是，从气体供给装置28的安全性和经济性的观点出发，优选使用氮作为气体G。
在图2中所示的与通道PL正交的截面中，气室30的截面形状被制成圆形。需要说明的是，本申请并不限于上述构成，气室30的截面形状也可以是椭圆形或6边形以上的多边形。
另外，如图1中所示的那样，气体供给装置28进一步具备：气体喷射口34，其将由气体供给源52运送的气体G供给至气室30内；和调整机构54，其对每个气室30所供给的气体压力进行调整。
(气体喷射口34)
气体喷射口34在每个气室30中分别设置有多个。具体而言，在位于钢材进给方向上游的气室30A中设置有多个气体喷射口34，在位于钢材进给方向下游的气室30B中也设置有多个气体喷射口34。
本实施方式的气体喷射口34由贯通气腔32的周壁32E的筒状的喷嘴35而构成。该喷嘴35的前端被制成与周壁32E的内表面为大致同一面，通过该前端的开口而构成气体喷射口34。另一方面，喷嘴35的基端经由气体配管与气体供给源52相连。
如图2及图3中所示的那样，在与通道PL正交的截面中，将加热线圈40的中心C与气体喷射口34连结而成的直线SL与从气体喷射口34喷射气体G的方向(以下，适宜记载为“气体喷射方向”。)所成的角度θ为5°～45°的范围内。即，气体喷射方向按照角度θ相对于朝向中心C的方向成为5°～45°的范围内的方式进行设定。
另外，在一个气室30内，多个气体喷射口34的气体喷射方向分别在气腔32的周向上朝向相同的方向。换言之，在一个气室30内，多个气体喷射口34分别在气腔32的周向上朝向相同方向进行配置。
每个气室30中的各气体喷射口34的角度θ优选在每个气室30中被设定为相同的角度。
每个气室30中的各气体喷射口34的配置间隔优选在气腔32的周向上设定为等间隔。
另外，各气体喷射口34的朝向(相对于朝向中心C的方向所成的角度θ)在每个气室30中可以不同，也可以相同。进而，各喷嘴35的安装位置在每个气室30中可以不同，也可以相同。本实施方式中，如图2及图3中所示的那样，各喷嘴35的安装位置在每个气室30中不同。
(调整机构54)
调整机构54被配置在将气体供给源52与气体喷射口34连接的气体配管上。该调整机构54具备流量调整阀56，该流量调整阀56被分别设置于将气体供给源52与各气体喷射口34连接的气体配管上。通过调整各流量调整阀56，能够对每个气室30所供给的气体压力进行调整。需要说明的是，本申请中的调整机构并不限于上述构成，例如，可以设定为调整各气体配管的直径或长度来对每个气室30所供给的气体压力进行调整的构成，也可以设定为将各喷嘴35变更为喷射压力不同的喷嘴的构成。
另外，如图1中所示的那样，气体供给装置28具备：弹性密封构件36，其被安装于气腔32的出口32D(突出壁部32A)的缘上；和弹性密封构件37，其被安装于分隔壁50的贯通孔50A的缘上。在这些弹性密封构件36、37上形成有用于钢材100通过的贯通孔36A、37A。该贯通孔36A、37A的形状被制成与钢材100的截面形状相匹配的形状。另外，就贯通孔36A、37A的大小而言，在钢材100通过贯通孔36A、37A的情况下，从贯通孔36A、37A的各孔壁面36B、37B到钢材100的外周面100B为止的距离X1、X2(换言之是贯通孔36A、37A与钢材100之间的间隙)被设定为无间隙(0mm)或者达到1mm以下的大小。通过弹性密封构件36，可抑制气氛中的氧从气腔32的入口32C流入到气室30中。另一方面，通过弹性密封构件37，可抑制气体从气室30A向气室30B的移动。
另外，弹性密封构件36、37的材质没有特别限定，但如果使用橡胶等粘弹性体等，则不易使钢材100的外周面100B受伤，因此优选。
接下来，对本实施方式的钢材100的热处理方法进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，对使用热处理装置20对钢材100进行热处理(淬火)的方法进行说明。
(进给工序)
首先，使用进给装置22将钢材100沿着通道PL运送向位于比进给装置22更靠钢材进给方向下游的气体供给装置28。
(气体供给工序)
接着，使气体供给装置28工作，对各气室30供给非氧化性的气体G，使气室30内充满气体G。由此，使气体G围绕在通过气室30内的钢材100的周围，钢材100在围绕有气体G的状态下被运送向加热线圈40的内侧。
另外，通过调整机构54将供给至气室30的气体压力设定为正压。由此，可抑制气腔32之外的气氛流入到气腔32中。进而，与位于钢材进给方向下游侧的气室30B相比，气压在位于钢材进给方向上游侧的气室30A中降低。这样一来，可抑制流入到气室30A中的气腔32之外的气氛侵入到气室30B中。
另外，此时，从气体喷射口34沿着气体喷射方向延伸的延长线EL与通过气室30内的钢材100相隔开。
(加热工序)
接着，在加热装置24中，将围绕有气体G的钢材100通过加热线圈40加热至Ac3点以上。
(冷却工序)
接着，在冷却装置26中，使经加热线圈40加热的钢材100的高温部100A接触冷却水来对高温部100A进行快速冷却。由此，钢材100的高温部100A被淬火，成为包含马氏体的钢组织。
接下来，对本实施方式的作用效果进行说明。
在热处理装置20中，使加热线圈40与气体供给装置28直接连结。因此，例如，与在加热线圈40与气体供给装置28之间具有间隙的热处理装置相比，能够抑制除气体G以外的气体(例如气氛中的氧)侵入到加热线圈40的内侧。由此，可抑制钢材100的表面发生氧化(作为氧化物的氧化皮)。另外，由于使加热线圈40与气体供给装置28直接连结，因此可抑制在气体供给装置28中围绕在钢材100的周围的气体G中混入气氛中的氧。以往，为了抑制钢材100的周围的气体G中氧的混入比例，气体供给量被设定得较高，但本实施方式能够减少气体供给量。其结果是，能够使钢材100的制造成本降低。
另外，在热处理装置20中，将加热线圈40的卷数设定为2卷、并将第一卷与第二卷的线圈的间距(gap)的周向的位置错开，因此能够抑制相对于钢材100的周向的加热不均。该加热线圈40在钢材进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材42。因此，能够抑制气体G从加热线圈40的内侧向外部的漏出以及除气体G以外的气体向加热线圈40的内侧的侵入。
进而，在热处理装置20中，在气腔32的每个气室30中设置有气体喷射口34。因此，就热处理装置20而言，例如与仅在一个气室30中设置气体喷射口34的构成相比，能够抑制与钢材100一起从气腔32的入口32C侧侵入的气氛中所含的氧到达加热线圈40的内侧。具体而言，供给至气室30A的气体G通过气压差经由弹性密封构件36的贯通孔36A向装置外排出。因此，气氛中的氧难以从贯通孔36A与钢材100之间侵入到气室30A内。另一方面，供给至气室30B的气体G通过气压差而大部分流向加热线圈40的内侧，一部分流向气室30A侧。因此，气氛中的氧难以混入到在气室30B中围绕在钢材100的外周的气体G中。
另外，在热处理装置20中，由于相对于一个气室30设置有多个气体喷射口34，因此与例如在一个气室30中设置一个气体喷射口34的构成相比，容易使气体G围绕在钢材100的周围。特别是由于在与通道PL正交的截面中，气室30的形状为圆形，在一个气室30内，多个气体喷射口34的气体喷射方向分别在周向上朝向相同的方向，因此能够对气室30内的气体G赋予以钢材100为中心的涡状的流动(朝向一个方向的流动)。由此，变得容易使气体G围绕在钢材100的周围。
进而，在与通道PL正交的截面中，将上述加热线圈的中心与上述气体喷射口连结而成的直线SL与气体喷射方向所成的角度θ为5°～45°的范围内。由此，例如与角度θ不包含在上述范围内的构成相比，容易对气室30内的气体G赋予涡状的流动，变得容易使气体G长时间围绕在钢材100的周围。
另外，从气体喷射口34沿着气体喷射方向延伸的延长线EL与通过气室30内的钢材100相隔开。由此，与例如延长线EL与钢材100重叠的构成相比，可抑制所喷射的气体G与钢材100相碰撞，因此能够抑制气室30内的气体G的流动的紊乱。
另外，气体供给装置28具备对每个气室30所供给的气体压力进行调整的调整机构54，通过将气室30A设定为正压，可抑制气体G从气腔32的入口侧侵入到气室30A中。进而，通过利用调整机构54将气室30A的气体压力设定为比气室30B低，使得气室30B的密封得以加强。由此，可抑制气体G从气腔32的入口侧介由气室30A、气室30B向加热线圈40的内侧流入。
在热处理装置20中，由于在气腔32的入口32C的缘上安装有弹性密封构件36，因此与例如没有安装弹性密封构件36的构成相比，能够减少气体G从气室30A向装置外的流出量。
另外，由于在分隔壁50的贯通孔50A的缘上安装有弹性密封构件37，因此与例如没有安装弹性密封构件37的构成相比，能够抑制气室30B与气室30A的内部的气体G混合在一起。另外，能够减少气体G从气室30B向气室30A的流出量，使气室30B的内部的气体G优先朝向加热线圈40流动。
本申请的被热处理装置20热处理了的钢材100在表面不具有氧化皮，或者即使是在具有氧化皮的情况下，其膜厚也为1μm以下，该氧化皮中所含的FeO的比率为90％以上，并且钢组织包含马氏体。
上述氧化皮可以使用Nihon Parkerizing Co.,Ltd.制PBL3080来测定。在该处理液的标准条件下实施了120秒钟的化成处理(化学转化处理)的情况下的化成处理后的表面的X射线解析分析中，FeO、Fe3O4和Fe2O3的X射线强度的合计相对于磷叶石和磷锌矿的X射线强度的合计之比为0.05以下。因此，通过本申请的制造装置及制造方法而制造的淬火钢材能够有效地抑制对涂装性有害的厚膜氧化皮的生成从而改善其表面状态及涂装性。
另外，由此，能够改善钢材100的涂装性及耐蚀性，能够确保在适用于汽车用部件时所要求的耐蚀性，能够大大有助于汽车的品质提高。
进而，根据本申请，能够显著地抑制加工时所使用的气体的使用量，因此还能够谋求作业环境的改善。
加下来，参照图6对本申请的第2实施方式的热处理装置及钢材的热弯曲加工方法进行说明。需要说明的是，对于与第1实施方式同样的构成，标注同一符号，并省略其说明。
<热处理装置60>
如图6中所示的那样，本实施方式的热处理装置60除了具备第1实施方式的热处理装置20的构成以外，还进一步具备弯曲加工装置62。需要说明的是，热处理装置60是所谓的3DQ装置。
(弯曲加工装置62)
如图6中所示的那样，弯曲加工装置62具备定位装置64和机器人66。该弯曲加工装置62是下述装置：对加热线圈40与冷却装置26之间的钢材100施加弯曲力矩，将钢材100在高温部100A进行弯曲。
该定位装置64被配置在比气体供给装置28更靠钢材进给方向上游侧。该定位装置64一边将钢材100定位到规定的位置一边使其向钢材进给方向移动。即，通过定位装置64来决定通道PL。
定位装置64例如由模具(dies)构成。模具有至少一对的下述辊对，该辊对能够一边运送钢材100一边对其进行支撑。
机器人66是多关节型的产业用机器人。该机器人66具备夹住钢材100的前端的夹头68。
接下来，对使用了本实施方式的热处理装置60的钢材100的热弯曲加工方法进行说明。需要说明的是，本实施方式的钢材100的弯曲加工方法由于除了弯曲加工工序以外与第1实施方式的钢材的热处理方法是同样的，因此省略其说明。
(弯曲加工工序)
在弯曲加工工序中，使用弯曲加工装置62对加热线圈40与冷却装置26之间的钢材100施加弯曲力矩而使其弯曲变形。具体而言，钢材100的加热线圈40与冷却装置26之间的部分成为高温部100A，通过对该高温部100A施加弯曲力矩而使钢材100的高温部100A发生变形(弯曲变形或剪切变形)。然后，弯曲的高温部100A通过冷却装置26被快速冷却从而硬化。
接下来，对本实施方式的作用效果进行说明。需要说明的是，对于与第1实施方式同样的作用效果，适当省略其说明。
本实施方式的热处理装置60由于具备弯曲加工装置62，因此能够将钢材100弯曲加工为所期望的形状。
需要说明的是，第2实施方式是设定为弯曲加工装置62具备定位装置64和机器人66的构成，但本申请并不限于该构成。例如，也可以代替机器人66，将作为弯曲加工装置62的能够向任意的方向变更斜度和位置的可动辊轮模具(Roller dies)配置在冷却装置26的钢材进给方向下游侧。
上述的实施方式是设定为在气体供给装置28的气腔32内沿钢材进给方向设置多个气室30的构成，但本申请并不限于该构成。例如，也可以设定为在气腔32内仅设置一个气室30的构成(参照图3)。另外，也可以设定为在气腔32内设置3个以上的气室30的构成。在将气室30的总数设定为n、将对钢材进给方向的上游侧的气室30所供给的气体量设定为V1、将对其以后的钢材进给方向下游侧的气室30所供给的气体量依次设定为V2……Vn的情况下，该气体量优选设定为V1≤V2≤……≤Vn。通过像这样进行设定，能够将气体供给装置28的总气体供给量设定为少量，且有效地抑制在钢材100的表面产生氧化皮。
另外，在将气室30的总数设定为n、将钢材进给方向的上游侧的气室30内的压力设定为P1、将其以后的钢材进给方向下游侧的气室30内的压力依次设定为P2……Pn、并且将外部气压(大气压)设定为P0的情况下，该气室30内的压力优选设定为P0≤P1≤P2≤……≤Pn。通过像这样进行设定，能够将气体供给装置28的总气体供给量设定为少量，且有效地抑制在钢材100的表面产生氧化皮。
另外，在上述的实施方式中，将加热线圈40的卷数设定为2卷，但本申请并不限于该构成。例如，也可以将加热线圈40的卷数设定为1卷，还可以将加热线圈40的卷数设定为3卷以上。但是，加热线圈的卷数最优选为2卷。其理由在于以下两点。第1，如果加热线圈的卷数增加，则高温部100A的长度变长，弯曲加工的精度会下降。第2，如果加热线圈的卷数为1卷，则无法避免因周向的线圈的间隙(间距；gap)而导致的加热不均。
进而，上述的实施方式是设定为在每个气室30中设置气体喷射口34的构成，但本申请并不限于该构成。例如，也可以设定为在多个气室30中的至少位于钢材进给方向下游的气室30中设置气体喷射口34的构成。在像这样地在位于钢材进给方向下游的气室30B中设置气体喷射口34的情况下，由于气体G会从气室30B流向气室30A，因此与例如在位于钢材进给方向上游的气室30A中设置气体喷射口34的情况相比，能够有效地抑制气氛中的氧向加热线圈40的内侧侵入。
实施例
以下，对本申请的实施例进行说明，但本申请不受所述实施例的限定。
使用具备进给装置、加热装置、冷却装置、气体供给装置的热处理装置，使气腔内的气室数、气腔的入口与钢材的间隙、非氧化性气体的气体喷出角度、各气室的气体供给量、各气室内压力的各条件如表1中所示的那样进行变更来对钢材进行了淬火。按照后述的评价基准对淬火后的钢材上的氧化皮的生成状态进行了评价(实施例1～8、比较例1、2)。
其中，上述的气腔的入口是指构成气体供给装置的气腔的入口的钢材进给方向上游侧的开口部(弹性密封构件的贯通孔)。本实施例中，为了减小入口与钢材的间隙，使用了具有弹性密封构件的气体供给装置。
作为钢材，使用了宽度为36mm、高度为42mm、壁厚为2.4mm、截面形状为长方形的钢管。
由进给装置所产生的钢管的进给速度为20mm/秒，由加热装置所产生的钢管的加热温度为1000℃，由冷却装置对钢管所喷射的冷却水的水量为100L/分钟，冷却水的水温为17℃。作为在气体供给装置中所供给的非氧化性气体，使用了N2。
比较例1中，在不使用防止氧化皮生成用的气体供给装置、也不供给非氧化性气体的状态下制造淬火钢材，同样地进行了评价。除上述以外的条件与实施例1～8相同。
比较例2中，通过不使用气体供给装置、将非氧化性气体通过气体供给喷嘴对钢材的高温部直接喷出气体，从而对钢材进行淬火，同样地进行了评价。除上述的以外的条件与实施例1～8相同。
<评价基准>
A：在钢材表面没有生成容易剥离的氧化皮。
B：在钢材表面的一部分中容易剥离的氧化皮在钢材表面的被加热的全部区域中的10％以下的区域中生成(在钢材表面粘贴粘接胶带，用剥下的粘接胶带来确认)。
C：在钢材表面的一部分中生成了容易剥离的氧化皮、或者在加工中氧化皮被剥离。
D：在钢材整个表面中生成了容易剥离的氧化皮(包含一部分在加工中剥离的情况)。
结果如表1中所示的那样。
[表1]
根据本申请，确认到了：能够有效地抑制在钢材表面生成氧化皮。
另外，确认到了：通过将气腔中的上述进给方向的上游侧的开口设定为无间隙(0mm)或1mm以下的范围的间隙，可得到进一步的效果。
进而，确认到了：在将对各气室所供给的气体量设定为V1、将对其以后的下游侧的气室所供给的气体量依次设定为V2……Vn的情况下，通过将气体量调整为V1≤V2≤……≤Vn，也会使效果变好。
关于以上的实施方式，进一步公开以下的附记。
(附记1)
一种热处理装置，其具备：
进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；
加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置的加热线圈；
冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和
气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置，在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。
(附记2)
根据附记1中记载的汽车用部件的制造方法，其中，所述加热线圈的卷数为2卷，在所述进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材。
(附记3)
一种热处理装置，其具备：
进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；
加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置、卷数为2卷的加热线圈，在所述加热线圈的所述进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材；
冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和
气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置。
(附记4)
根据附记3中记载的汽车用部件的制造方法，其中，所述壳体在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。
(附记5)
根据附记1、附记2、附记4任一项中记载的热处理装置，其中，在所述气体供给装置的至少位于所述进给方向最下游的所述气室的内部具备气体喷射口。
(附记6)
根据附记5中记载的热处理装置，其中，所述气体供给装置在每个所述气室的内部具备所述气体喷射口。
(附记7)
根据附记5或附记6中记载的热处理装置，其中，所述气体喷射口相对于一个所述气室设置有多个。
(附记8)
根据附记7中记载的热处理装置，其中，在与所述通道正交的截面中，所述气室为圆形、椭圆形或6边形以上的多边形，
在一个所述气室内，多个所述气体喷射口的气体喷射方向分别在周向上朝向相同的方向。
(附记9)
根据附记8中记载的热处理装置，其中，在与所述通道正交的截面中，将所述加热线圈的中心与所述气体喷射口连结而成的直线与所述气体喷射方向所成的角度为5°～45°的范围内。
(附记10)
根据附记7～附记9任一项中记载的热处理装置，其中，所述气体供给装置进一步具备对每个所述气室所供给的气体压力进行调整的调整机构。
(附记11)
根据附记1～附记10任一项中记载的热处理装置，其中，在设置于所述气体供给装置的所述进给方向上游侧的壁上的围绕所述通道的开口部的缘上进一步具备弹性密封构件。
(附记12)
根据附记1、2、4～10任一项中记载的热处理装置，其中，在设置于对所述气体供给装置的所述多个气室进行划分的壁上且围绕所述通道的开口部的缘上进一步具备弹性密封构件。
(附记13)
根据附记1～附记12任一项中记载的热处理装置，其中，进一步具备弯曲加工装置，其对所述加热线圈与所述冷却装置之间的所述被热处理材料施加弯曲力矩。
(附记14)
一种钢材的热处理方法，其是使用了附记1～附记13任一项中记载的热处理装置的被热处理材料即钢材的热处理方法，
其对所述气体供给装置的所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却。
(附记15)
一种钢材的热处理方法，其是使用了附记7～附记10任一项中记载的热处理装置的被热处理材料即钢材的热处理方法，
其按照所述气体供给装置的位于所述钢材的进给方向最上游的所述气室成为正压的方式对某一所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却。
(附记16)
根据附记15中记载的钢材的热处理方法，其中，供给至所述气室的所述气体的压力在位于所述钢材的进给方向上游侧的所述气室中比位于所述钢材的进给方向下游侧的所述气室低。
(附记17)
根据附记16中记载的钢材的热处理方法，其中，从所述气体喷射口沿着所述喷射方向延伸的延长线与通过所述气室内的所述钢材相隔开。
(附记18)
一种钢材的热弯曲加工方法，其是使用了附记13中记载的热处理装置的被热处理材料即钢材的热弯曲加工方法，
其对所述气体供给装置的所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却，
利用所述弯曲加工装置对所述加热线圈与所述冷却装置之间的所述被热处理材料施加弯曲力矩而使其弯曲变形。
(附记19)
一种淬火钢材的制造装置，其特征在于，具备：
进给装置，其用于将钢材向其长度方向运送；
加热装置，其与被运送的所述钢材相隔开地配置在第1位置，将所述钢材加热至能够淬火的温度区域；
冷却装置，其被配置在比所述第1位置更靠所述钢材的进给方向的下游的第2位置，通过对所述钢材吹喷冷却介质来对该钢材进行淬火；和
防止氧化皮生成的气体供给装置，其围绕所述钢材的周围而配置在比所述第1位置更靠所述钢材的进给方向的上游的第3位置，
其中，该防止氧化皮生成的气体供给装置具有包含至少两个气室的非氧化性气腔，所述非氧化性气腔具有：对所述至少两个气室供给非氧化性气体的至少两个非氧化性气体供给路、和与该至少两个非氧化性气体供给路连续而成且对所述至少两个气室喷出非氧化性气体的至少两个非氧化性气体喷出孔；所述至少两个非氧化性气体供给路和所述至少两个非氧化性气体喷射孔按照下述方式设置：在与所述钢材正交的截面中，非氧化性气体的喷出角度相对于从所述非氧化性气体喷出孔的中心朝向所述非氧化性气腔的中心的角度倾斜5～45°的角度、且在所述至少两个气室中分别指向相同的方向而将所述非氧化性气体喷出；并且该至少两个非氧化性气体喷出孔被设置在所述非氧化性气腔的周向上，并且，具有使非氧化性气体充满所述钢材的被所述加热装置加热了的部分的周围的空间的功能。
(附记20)
根据附记19中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，所述防止氧化皮生成的气体供给装置具有将所述非氧化性气腔中的所述进给方向的上游侧的开口按照所述钢材能够侵入的方式进行闭塞的密封部，该密封部与所述钢材的间隙为0～1mm的范围。
(附记21)
根据附记19或附记20中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，所述非氧化性气体喷出孔向着未指向被所述加热装置加热了的所述钢材的加热部的方向而被安装。
(附记22)
根据附记19～附记21任一项中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，所述非氧化性气体为不活泼气体或还原性气体。
(附记23)
根据附记19～附记22任一项中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，所述钢材为具有封闭的横截面形状的空心的构件。
(附记24)
根据附记19～附记22任一项中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，在将所述气室的总数设定为n、将对所述进给方向的上游侧的气室所供给的气体量设定为V1、将对其以后下游侧的气室所供给的气体量依次设定为V2……Vn的情况下，该气体量为V1≤V2≤……≤Vn。
(附记25)
根据附记19～附记24任一项中记载的淬火钢材的制造装置，其特征在于，在将所述气室的总数设定为n、将所述进给方向的上游侧的气室内压力设定为P1、将其以后下游侧的气室内压力依次设定为P2……Pn、并且将外部气压(大气压)设定为P0的情况下，该气室内压力为P0≤P1≤P2≤……≤Pn。
(附记26)
一种淬火钢材的制造方法，其特征在于，在通过一边将钢材向其长度方向运送、一边利用下述加热装置将所述钢材加热至能够淬火的温度区域、并利用下述冷却装置对所述钢材吹喷冷却介质来对所述钢材进行淬火时，
利用下述防止氧化皮生成的气体供给装置，由下述至少两个非氧化性气体喷出孔按照下述方式喷出所述非氧化性气体，使非氧化性气体充满被所述加热装置加热了的部分的周围的空间：在与所述钢材正交的截面中，相对于从所述非氧化性气体喷出孔的中心朝向所述非氧化性气腔的中心的角度倾斜5～45°的角度，且各自的喷出方向成为相同的方向，
所述加热装置与所运送的钢材相隔开地被配置在第1位置；所述冷却装置被配置在比所述第1位置更靠所述钢材的进给方向的下游的第2位置；所述防止氧化皮生成的气体供给装置围绕所述钢材的周围而配置在比所述第1位置更靠所述钢材的进给方向的上游的第3位置、且具有包含至少两个气室的非氧化性气腔；上述至少两个非氧化性气体喷出孔在所述至少两个气室中被分别设置在所述非氧化性气腔的周向上。
(附记27)
根据附记26中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，所述至少两个气室的所述进给方向的上游侧的开口按照通过与所述钢材的间隙达到0～1mm的范围的密封部而使所述钢材能够侵入的方式被闭塞。
(附记28)
根据附记26或附记27中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，不朝向被所述加热装置加热了的所述钢材的加热部直接喷出所述非氧化性气体。
(附记29)
根据附记26～附记28任一项中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，所述非氧化性气体为不活泼气体或还原性气体。
(附记30)
根据附记26～附记29任一项中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，所述钢材为具有封闭的横截面形状的空心的构件。
(附记31)
根据附记26～附记30任一项中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，在将所述气室的总数设定为n、将对所述进给方向的上游侧的气室所供给的气体量设定为V1、将对其以后下游侧的气室所供给的气体量依次设定为V2……Vn的情况下，该气体量为V1≤V2≤……≤Vn。
(附记32)
根据附记26～附记31任一项中记载的淬火钢材的制造方法，其特征在于，在将所述气室的总数设定为n、将所述进给方向的上游侧的气室内压力设定为P1、将其以后下游侧的气室内压力依次设定为P2……Pn、并且将外部气压(大气压)设定为P0的情况下，该气室内压力为P0≤P1≤P2≤……≤Pn。
通过附记19～附记32，在利用3DQ装置对钢材进行淬火的情况下，能够利用所需最小限度的非氧化性气体来有效地抑制生成于钢材表面的氧化皮，能够提高淬火钢材的表面状态及涂装耐蚀性。
另外，由此，能够确保在将所制造的淬火钢材适用于汽车部件时所要求的耐蚀性，大大有助于汽车的品质提高。
进而，由于能够抑制为了得到相同的效果所需的非氧化性气体的供给量，因此还能够谋求作业环境的改善。
此外，2016年3月31日申请的日本专利申请2016-070015号的公开其整体通过参照的方式被纳入本说明书中。
本说明书中记载的全部的文献、专利申请及技术标准与具体且分别记载了“各个文献、专利申请及技术标准通过参照的方式被纳入”的情况相同程度地通过参照的方式被纳入本说明书中。

Claims (18)

1.一种热处理装置，其具备：
进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；
加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置的加热线圈；
冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和
气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置，在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其中，所述加热线圈的卷数为2卷，在所述进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材。
3.一种热处理装置，其具备：
进给装置，其在被热处理材料的通道上将所述被热处理材料朝向进给方向下游进行运送；
加热装置，其配置在所述进给装置的所述进给方向下游侧，且具备围绕所述通道而配置、卷数为2卷的加热线圈，在所述加热线圈的所述进给方向上相邻的部分之间无间隙地配置有接缝材；
冷却装置，其与所述加热线圈的所述进给方向下游侧相邻，且围绕所述通道而配置；和
气体供给装置，其在所述加热线圈的所述进给方向上游侧与所述加热线圈直接连结，且围绕所述通道而配置。
4.根据权利要求3所述的热处理装置，其中，所述加热装置在内部具备沿所述进给方向被分隔而成的多个气室。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求4中任一项所述的热处理装置，其中，在所述气体供给装置的至少位于所述进给方向最下游的所述气室的内部具备气体喷射口。
6.根据权利要求5所述的热处理装置，其中，所述气体供给装置在每个所述气室的内部具备所述气体喷射口。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的热处理装置，其中，所述气体喷射口相对于一个所述气室设置有多个。
8.根据权利要求7所述的热处理装置，其中，在与所述通道正交的截面中，所述气室为圆形、椭圆形或6边形以上的多边形，
在一个所述气室内，多个所述气体喷射口的气体喷射方向分别在周向上朝向相同的方向。
9.根据权利要求8所述的热处理装置，其中，在与所述通道正交的截面中，将所述加热线圈的中心与所述气体喷射口连结而成的直线与所述气体喷射方向所成的角度为5°～45°的范围内。
10.根据权利要求7～权利要求9中任一项所述的热处理装置，其中，所述气体供给装置进一步具备对每个所述气室所供给的气体压力进行调整的调整机构。
11.根据权利要求1～权利要求10中任一项所述的热处理装置，其中，在设置于所述气体供给装置的所述进给方向上游侧的壁上的围绕所述通道的开口部的缘上进一步具备弹性密封构件。
12.根据权利要求1、2、4～10中任一项所述的热处理装置，其中，在设置于对所述气体供给装置的所述多个气室进行划分的壁上且围绕所述通道的开口部的缘上进一步具备弹性密封构件。
13.根据权利要求1～权利要求12中任一项所述的热处理装置，其中，进一步具备弯曲加工装置，其对所述加热线圈与所述冷却装置之间的所述被热处理材料施加弯曲力矩。
14.一种钢材的热处理方法，其是使用了权利要求1～权利要求13中任一项所述的热处理装置的被热处理材料即钢材的热处理方法，
其对所述气体供给装置的所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却。
15.一种钢材的热处理方法，其是使用了权利要求7～权利要求10中任一项所述的热处理装置的被热处理材料即钢材的热处理方法，
其按照所述气体供给装置的位于所述钢材的进给方向最上游的所述气室成为正压的方式对某一所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却。
16.根据权利要求15所述的钢材的热处理方法，其中，供给至所述气室的所述气体的压力在位于所述钢材的进给方向上游侧的所述气室中比位于所述钢材的进给方向下游侧的所述气室低。
17.根据权利要求16所述的钢材的热处理方法，其中，从所述气体喷射口沿着所述气体喷射方向延伸的延长线与通过所述气室内的所述钢材相隔开。
18.一种钢材的热弯曲加工方法，其是使用了权利要求13所述的热处理装置的被热处理材料即钢材的热弯曲加工方法，
其对所述气体供给装置的所述气室供给非氧化性的气体，在使所述气体围绕在通过所述气室内的所述钢材的周围的状态下，向所述加热线圈的内侧运送所述钢材，
利用所述加热装置对所述钢材进行加热，
利用所述冷却装置对所加热的所述钢材进行冷却，
利用所述弯曲加工装置对所述加热线圈与所述冷却装置之间的所述被热处理材料施加弯曲力矩而使其弯曲变形。
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