CN111601671A - 钢板的加热方法以及热压制品的制造方法 - Google Patents

钢板的加热方法以及热压制品的制造方法 Download PDF

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Abstract

待加热的钢板是具有第一区域和与第一区域邻接的第二区域的坯料。通过直接电阻加热而加热坯料。在直接电阻加热期间，冷却介质的射流施加于第一区域，使得第一区域的温度保持为低于淬火区域，与此同时，将第二区域加热为等于或者高于淬火温度。为了在第一区域与第二区域之间设置清晰的边界，沿着倾斜方向施加冷却介质的射流，使得冷却介质沿着第一区域与第二区域之间的边界展开。或者，分隔部件沿着第一区域与第二区域之间的边界设置。加热后的坯料随后被冲压成型并且在压模中冷却以获得热压制品。

Description

钢板的加热方法以及热压制品的制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢板的加热方法和热压制品的制造方法。
背景技术
从提高强度和减重的角度，在例如诸如汽车的车辆中使用热压制品。通过热压钢坯的片材并通过在被挤压状态下将其与压模一起冷却以淬火而获得热压制品。通过例如电流通过坯料的直接电阻加热而加热坯料。
热压制品可以形成为局部具有一个以上非淬火区域。非淬火区域经历诸如冲孔、切边或者焊接这样的后处理。根据现有技术，在直接电阻加热期间冷却气体的射流施加于坯料的选定区域，使得选定区域的温度保持低于淬火温度(见，例如，US6903296B2)。
在该现有技术中，冷却气体的射流垂直地施加于选定区域的两面并且施加在选定区域的中央部分。以这样的方式施加于选定区域的冷却气体的射流沿着前表面和背表面散布在选定区域周围，这还抑制了选定区域周围的区域中的温度升高。在加热后坯料的快速冷却的情况下，坯料在温度被保持为低于淬火温度的选定区域中未被淬火，而在选定区域周围的温度升高至等于或者高于淬火温度这样的区域中，坯料被淬火。然而，由于源自对选定区域周围的区域中的温度升高的抑制而产生的非淬火区域与淬火区域之间的过渡区域的扩张，有时可能无法获得期望的硬度分布。
发明内容
本发明的例示方面提供了一种用于钢板的加热方法，其在温度升高为等于或者高于淬火温度的区域与保持温度低于淬火温度的区域之间具有清楚的边界，并且还提供了一种热压制品的制造方法，其在淬火区域与非淬火区域之间具有清晰的边界。
根据本发明的例示方面，提供一种钢板的加热方法。钢板是具有第一区域和与第一区域邻接的第二区域的坯料。所述方法包括：通过直接电阻加热而加热坯料；以及在所述直接电阻加热期间，在坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上将冷却介质的射流施加于第一区域，使得第一区域的温度保持为低于淬火区域，与此同时将第二区域加热为等于或者高于淬火温度。沿着从与第一区域的前表面和背表面中的至少一个表面垂直的方向朝着第二区域倾斜的倾斜方向而施加冷却介质的射流，使得冷却介质的射流沿着第一区域与第二区域之间的边界展开。
根据本发明的另一个例示方面，提供钢板的另一种加热方法。该方法包括：通过直接电阻加热而加热坯料；以及在所述直接电阻加热期间，在坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上将冷却介质的射流施加于第一区域，使得第一区域的温度保持为低于淬火区域，与此同时将第二区域加热为等于或者高于淬火温度。分隔部件设置为沿着在所述坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上的所述第一区域与所述第二区域之间的边界延伸。
根据本发明的另一个例示方面，提供了一种热压制品的制造方法。所述方法包括通过上述方法中的一者加热所述坯料，通过压模冲压成型加热后的坯料，并且在压模内部冷却所述坯料以淬火所述第二区域。
附图说明
图1是坯料的实例的平面图，示出坯料的加热方式的实例。
图2示出具有图1所示的加热方式的坯料的加热方法。
图3与图2一起示出加热方法。
图4是示出当通过图2和3所示的加热方法加热坯料时坯料的第一区域和第二区域中的温度变化的实例的曲线图。
图5示出图2和3所示的加热方法的修改例。
图6是坯料的加热方式的另一个实例的平面图。
图7示出具有图6所示的加热方式的坯料的加热方法。
图8与图7一起示出加热方法。
图9示出根据本发明的实施例的热压制品的制造方法的实例。
图10是坯料及其加热方式的另一个实例的平面图。
图11A示出具有如图10所示的加热方式的坯料的加热方法。
图11B与图11A一起示出加热方法。
图11C与图11A和11B一起示出加热方法。
图12A与图11A至11C一起示出加热方法。
图12B与图11A至12A一起示出加热方法。
图12C与图11A至12B一起示出加热方法。
图13是示出在利用图11A至12C所示的方法将坯料加热至规定的温度范围内时对第一电极的移动速度以及电流量的控制的示图。
图14是示出图11A至12C所示的方法中对第一电极的移动速度以及电流量的控制的实例的曲线图。
图15是示出图11A至12C所示的方法中对第一电极的移动速度以及电流量的控制的另一个实例的曲线图。
图16是示出坯料的加热方式的另一个实例的平面图。
图17A示出具有图16所示的加热方式的坯料的加热方法。
图17B与图17A一起示出加热方法。
图17C与图17A和17B一起示出加热方法。
图18A与图17A至17C一起示出加热方法。
图18B与图17A至18A一起示出加热方法。
图18C与图17A至18B一起示出加热方法。
图19示出具有图1所示的加热方式的坯料的另一种加热方法。
图20与图19一起示出加热方法。
图21示出图19和20所示的加热方法的修改例。
图22示出具有图6所示的加热方式的坯料的另一种加热方法。
图23与图22一起示出加热方法。
图24A示出具有图10所示的加热方式的坯料的另一种加热方法。
图24B与图24A一起示出加热方法。
图24C与图24A和24B一起示出加热方法。
图25A与图24A至24C一起示出加热方法。
图25B与图24A至25A一起示出加热方法。
图25C与图24A至25B一起示出加热方法。
图26A示出具有图16所示的加热方式的坯料的加热方法。
图26B与图26A一起示出加热方法。
图26C与图26A和26B一起示出加热方法。
图27A与图26A至26C一起示出加热方法。
图27B与图26A至27A一起示出加热方法。
图27C与图26A至27B一起示出加热方法。
具体实施方式
图1示出坯料1及其加热方式的实例。
图1所示的坯料1是沿着坯料1的长度方向具有恒定(包括基本恒定)的截面积的矩形钢板。坯料1用于热压制品的制造并且待经历淬火。
图1所示的坯料1的加热方式具有：两个第一区域A1，该两个第一区域A1是除了长度方向上的两端区域之外的位于宽度方向上的两侧上并且在长度方向上延伸的侧方区域；以及第二区域B1，其为两个第一区域A1之间的中央区域。坯料1待被加热，使得在第一区域A1中坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B1中坯料1的温度升高至Ac3相变点以上。
Ac1相变点是制成坯料1的钢的铁氧体和珠光体开始经历相变至奥氏体的温度，并且Ac3相变点是制成坯料1的钢的铁氧体和珠光体完成向奥氏体的相变时的温度。
图2和3例示具有图1所示的加热方式的坯料1的加热方法。
电极2固定于坯料1的长度方向上的两端部处，并且随着电流在两个电极2之间在坯料1的长度方向上通过坯料1而加热坯料1。在直接电阻加热期间，冷却介质的射流施加于各个第一区域A1的前表面和背表面中的至少一者。结果，坯料1的温度在第一区域A1中保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B1中升高至等于或者高于Ac3相变点。
在图2和3所示的实例中，分别被构造为排放冷却介质的冷却剂排放器3布置于坯料1的前表面侧并且冷却介质的射流仅施加于第一区域A1的前表面。或者，冷却剂排放器3可以布置于坯料1的背表面侧，使得冷却介质的射流仅施加于第一区域A1的背表面处。再或者，冷却剂排放器3可以布置于坯料1两侧，使得冷却介质的射流施加于第一区域A1的前表面和背表面。不特别限定冷却介质。冷却介质是例如空气。
各个冷却剂排放器3沿着坯料1的相应边缘延伸并且具有在冷却剂排放器3的延伸方向上间隔地布置的多个喷嘴4。各个喷嘴4的中心轴从与第一区域A1的前表面垂直的方向朝着第二区域B1倾斜。从喷嘴4出射的冷却介质指向从与第一区域A1的前表面垂直的方向朝着第二区域B1倾斜的倾斜方向，并且该冷却介质施加于第一区域A1的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A1与第二区域B1之间的边界展开。代替喷嘴4，冷却剂排放器3可以具有在冷却剂排放器3的延伸方向上延伸的一个以上的狭缝。喷嘴4或者狭缝可以布置为多行。
施加于第一区域A1的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A1的前表面流动。通过指向从与第一区域A1的前表面垂直的方向朝着第二区域B1倾斜的倾斜方向，冷却介质从坯料1的宽度方向的边缘向外流动。换言之，防止冷却介质从第一区域A1流入第二区域B1。由此，防止第二区域B1的与第一区域A1相邻的区域C1被冷却介质冷却，使得包括区域C1的整个第二区域B1能够被加热至等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料1被加热至等于或者高于Ac3相变点的第二区域B1与坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A1之间形成清晰的边界。
图4示出通过图2和3所示的加热方法加热坯料1时坯料1的第一区域A1和第二区域B1中的温度变化的实例。
在图4所示的实例中，在t0时开始坯料1的直接电阻加热，在从t0开始给定的时间段之后的t1时开始冷却介质的射流对坯料1的第一区域A1的施加，并且在t2时完成坯料1的直接电阻加热。
第一区域A1和第二区域B1中的温度从直接电阻加热开始(t0)时到冷却介质的施加开始(t1)大致以相同的方式升高。在冷却介质的施加开始时第一区域A1和第二区域B1中的温度T1高于室温并低于Ac1相变点。
在冷却介质的施加开始的时间点(t1)和直接电阻加热结束的时间点(t2)之间的间隔中，坯料1的第一区域A1中的部分被冷却介质冷却，并且第一区域A1中的温度不从冷却介质的施加开始时的温度T1升高，即，保持为低于Ac1相变点。另一方面，第二区域B1中的温度继续升高并在直接电阻加热结束时(t2)变得高于Ac3相变点。
虽然可以在开始直接电阻加热的同时开始冷却介质的施加，但是能够通过在从开始直接电阻加热起的给定的时间段之后开始施加冷却介质，减小在从开始施加冷却介质到结束直接电阻加热的时间段中第一区域A1中的温度与第二区域B1中的温度之差。结果，能够抑制从第二区域B1向第一区域A1的热传递并且能够在第二区域B1与第一区域A1之间形成更清晰的边界。
由于电阻率取决于温度，所以坯料1的温度相对低的第一区域A1中的电阻率比温度相对高的第二区域B1中的电阻率低。由此，相对大的电流趋向于流经沿着第一区域A即，在坯料1的长度方向上延伸的导通通路。但是通过减小第一区域A1中的温度与第二区域B1中的温度之差而使该电流差更小。这用于抑制位于第二区域B1中并在电流流动方向上与第一区域A1邻接的区域D1(见图2)的过热。
从抑制从第二区域B1向第一区域A1的热传递以及在电流流动方向上与第一区域A1邻接的区域D1过热的角度考虑，优选的是在从开始施加冷却介质到结束直接电阻加热的时间段中将第一区域A1的温度保持为300℃与700℃之间。能够通过控制例如，冷却介质的温度、冷却介质的流速和/或冷却介质的排放方法(例如，连续或者间歇)而适当地调整第一区域A1中的温度。
图5示出图2和3所示的加热方法的修改例。
在图2和3所示的加热方法中，坯料1以其在长度方向上的两个端部由对应的电极2保持的方式而被支撑。在此情况下，坯料1可以由于例如直接电阻加热所导致的长度方向上的坯料1的热膨胀或者通过承受冷却介质的射流所产生的压力而弯曲。如果坯料1弯曲，则坯料1的第一区域A1与相应冷却剂排放器的相对位置改变，使得冷却介质到坯料1的第一区域A1的施加变得不太有效。
鉴于此，在图5所示的实例中，在第一区域A1的与前表面相反的背表面由支撑部件5支撑的状态下，冷却介质的射流施加于第一区域A1的前表面。利用这样的构造，抑制坯料1的弯曲，由此冷却介质的射流能够以期望的方式施加于第一区域A1，并且因此，第二区域B1与第一区域A1之间能够形成更清晰的边界。
坯料1的前表面和背表面的任一者或者坯料1的前表面和背表面两者可以由支撑部件5适当地支撑，以实现抑制坯料1的弯曲的目的，而不论冷却介质的射流是否施加于坯料1的前表面和/或背表面。
优选的是支撑部件5是诸如销这样的以点支撑坯料1的第一区域A1中的部分的部件。这使得能够抑制从坯料1的第一区域A1中的部分向支撑部件5的热传递，并且能够防止在坯料1在冷却介质的射流所施加的表面处由支撑部件5支撑的情况下对冷却介质的流动的阻碍。为了支撑坯料1的各个第一区域A1中的部分，根据第一区域A1的大小而设置一个以上的支撑部件5。
坯料1的加热方式不限于如图1所示的实例。图6示出第一区域A2设置在坯料1的中部而作为由第二区域B2包围的封闭区域这样的加热方式的另一个实例。虽然在图6所示的实例中第一区域A2为圆形，但第一区域A2的形状不限于此并且可以是矩形等。此外，可以设置多个第一区域A2。
图7和8例示具有图6所示的加热方式的坯料1的加热方法。
电极2固定于坯料1的长度方向上两端部处，并且随着电流在两个电极2之间在坯料1的长度方向上通过坯料1而加热坯料1。在直接电阻加热期间，冷却介质的射流施加于第一区域A2的前表面。结果，坯料1的温度在第一区域A2中保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B2中升高至Ac3相变点以上。
冷却剂排放器13具有环状的构造。从冷却剂排放器13出射的冷却介质在从与第一区域A2的前表面垂直的方向朝着第二区域B2倾斜的倾斜方向上流动，并且该冷却介质施加于第一区域A2a的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A2与第二区域B2之间的边界展开。
施加于第一区域A2 1的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A2的前表面流动。通过指向从与第一区域A2的前表面垂直的方向朝着第二区域B2倾斜的倾斜方向，冷却介质从第一区域A2的周边朝着中心流动。换言之，防止冷却介质从第一区域A2流入第二区域B3。由此，防止第二区域B2的与第一区域A2邻接的区域C2被冷却介质冷却，使得包括区域C2的整个第二区域B2能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料1被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B2与坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A2之间形成清晰的边界。
在图7和8所示的加热方法中，冷却介质仅施加于坯料1的前表面。然而，冷却介质可以仅施加于坯料1的背表面或者施加于坯料1的前表面和背表面两者。同样地，坯料1可以被仅支撑于坯料1的前表面、仅支撑于坯料1的背表面或者支撑于坯料1的前表面和背表面两者。
图1所示第一区域A1和图6所示的第一区域A2可以形成在单个坯料1中。在此情况下，图2和3所示的加热方法以及图7和8所示的加热方法同时进行。
温度在第一区域A1、A2中已经保持为低于Ac1相变点并且温度在第二区域B1、B2中已经升高为等于或者高于Ac3相变点这样的坯料1通过压模20而压制成型，并且随后在压模20内部冷却(见图9)，使得第二区域B1、B2淬火。温度已经保持为低于Ac1相变点的第一区域A1、A2与温度已经升高为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B1、B2之间形成清晰的边界，即，非淬火区域(第一区域)与淬火区域(第二区域)之间形成清晰的边界。
至此已经描述了与沿着坯料1的长度方向具有恒定(包括基本恒定)的截面积的矩形坯料1相关的钢板的加热方法和热压制品的制造方法。然而，坯料不限于这些实例。图10示出另一种坯料101以及其加热方式的实例。
如图10所示的坯料101是非矩形钢板，其具有恒定厚度并且从沿着坯料101的长度方向的一端R向另一端L逐渐递减的宽度。由此，在坯料101中，垂直于长度方向截取的截面的面积单调递减，并且因此，长度方向上每单位长度的电阻随着位置从相对宽的端部R向相对窄的端部L行进而单调递增。坯料101用于热压制品的制造并且经历淬火。
“截面积单调递增或递减”是指截面积随着位置靠近长度方向上的一端而增大或减小而不出现拐点。除非由于直接电阻加热期间宽度方向上电流密度的过分不均匀而产生可能导致实用运用中的问题的弧部低温部或者高温部，否则截面积可以视为单调递增或递减。
与图1所示的坯料1相似的，如图10所示的坯料101的加热方式具有：两个第一区域A3，该第一区域A3是除了长度方向上的两端区域之外的位于宽度方向上的两侧上并且在长度方向上延伸的侧方区域；以及第二区域B3，其为两个第一区域A3之间的中央区域。坯料101待被加热，使得在第一区域A3中坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B3中坯料1的温度升高至Ac3相变点以上。
图11A至12C例示具有如图10所示的加热方式的坯料101的加热方法。
首先，如图11A至11C所示，第一电极102a和第二电极102b与坯料101的相对宽的端部R相邻地放置。
然后，如图12A至12C所示，在使电流在第一电极102a与第二电极102b之间流过坯料101的同时，第一电极102a朝着坯料101的端部L移动并且第一电极102a与第二电极102b之间的距离由此逐渐增大。电流流过第一电极102a与第二电极102b之间的区域并且该区域被加热。在第一电极102a到达端部L之后完成该坯料101的直接电阻加热。
分别被构造为排放冷却介质的冷却剂排放器103布置于坯料101的前表面侧。如图11B所示，在直接电阻加热开始时，第一电极102a能够经过的空间存在于坯料101的前表面与冷却剂排放器103之间。如图12B所示，在第一电极102a已经通过坯料101的第一区域A3之后，通过朝着坯料101的前表面移动冷却剂排放器103使得坯料101的前表面与冷却剂排放器103之间的间隔减小，并且开始冷却介质的射流向第一区域A3的前表面的施加。结果，坯料1的温度在第一区域A3中保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B3中升高至Ac3相变点。
现在将描述假定冷却介质不施加于第一区域A3的情况下，使整个坯料101变为处于具有可以视作大致均匀的温度分布的规定温度范围内的坯料101的加热方法。如图11A所示，坯料101被划分为分别具有长度Δl的n个区段w1、w2、···、wn。在当第一电极102a通过第i段wi时流动的电流为Ii(A)并且第一电极102a通过第i段wi的时间为ti(sec)的情况下，由于在第一电极102a已经通过第i段wi之后第i段wi被加热，所以第i段wi的温升θi通过下文的等式得出，其中ρe为电阻率(Ω·m)，ρi为密度(kg/m3)，c为比热(J/kg·℃)，并且Ai为第i段wi的截面积(m2)。
[数学式1]
Figure BDA0002587595780000121
从电流流过坯料101的开始至结束，利用控制单元(未示出)控制第一电极102a的移动速度以及流过坯料101的电流。这使得能够控制通过想象中地在长度方向上划分坯料101而获得的各个带状区段w1、w2、···、wn中产生的热的量。
特别地，在第一电极102a在坯料101的长度方向上移动并且坯料101的截面积在第一电极102a的移动方向上单调递减的情况下，能够将坯料101加热为使得整个坯料101将处于温度分布可以视为大致均匀的规定温度范围内。图13是用于描述应该如何控制第一电极102a的移动速度和流过坯料101的电流以将坯料101加热至规定的温度范围内的概念图。
坯料101被划分为具有长度Δl的n个区段w1-wn的情况下的第i段wi的温升通过前述等式而得出。通过控制电流Ii以及时间ti(电极移动速度Vi)以满足下列等式而使各个区段w1-wn的温升θ1-θn相等(θ1＝θ2＝···＝θn)：
[数学式2]
Figure BDA0002587595780000122
在第二电极102b固定于坯料101的端部R处并且第一电极102a从坯料101的端部R向端部L移动的情况下，w1-wn的通电时间互不相同，并且通电时间随着位置更接近端部R而增加。如果使相同电流以相同的时间流过端部R侧的区段和端部L侧的区段，则在更接近端部R的区段中产生更少量的热(每单位长度电阻减小)。鉴于此，通过根据每单位长度电阻的变化而控制第一电极102a的移动速度和流过坯料101的电流中的一者或两者以调整各个区段wi中产生的热的量，坯料1能够被加热至规定的温度范围内。
图14和15例示了第一电极102a在长度方向上的位置X与坯料101在直接电阻加热结束时的温度T、流过坯料101的电流I、第一电极102a的移动速度V以及从开始直接电阻加热起经过的时间t之间的实例关系。在图14和15中，第一电极102a的位置X是与作为开始直接电阻加热时第一电极102a的起始位置的原点(靠近坯料101的端部R)相距的距离。
在图14所示的实例中，进行调整，使得第一电极102a以恒定速度从坯料101的端部R向端部L移动并且流过坯料101的电流逐渐减小。对于第一电极102a到达端部L处之后的规定时间，第一电极102a被保持在端部L处并且与第一电极102a到达端部L处时相同的电流继续流动。利用该电流调整，坯料1能够被加热以处于规定的温度范围内。
在图14所示的实例中，进行调整，使得恒定的电流流过坯料101并且第一电极102a以移动速度逐渐增加的方式从坯料101的端部R向端部L移动。对于第一电极102a到达端部L处之后的规定时间，第一电极102a被保持在端部L处并且使恒定电流流过坯料101。利用该速度调整，坯料1能够被加热以处于规定的温度范围内。
再次参考图12A至12C，虽然能够加热坯料101使得整个坯料101处于高于或者等于Ac3相变点的规定的温度范围内，但是通过向第一区域A3的前表面施加冷却介质的射流，坯料101的第一区域A3中的部分的温度保持为低于Ac1相变点。被构造为排放冷却介质的射流的各个冷却剂排放器103沿着坯料1的对应侧缘而延伸，并且各个冷却剂排放器103具有在冷却剂排放器103的延伸方向上以间隔布置的多个喷嘴104。各个喷嘴104的中心轴从与第一区域A3的前表面垂直的方向朝着第二区域B3倾斜。从喷嘴104出射的冷却介质指向从与第一区域A3的前表面垂直的方向朝着第二区域B3倾斜的倾斜方向，并且该冷却介质施加于第一区域A3的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A3与第二区域B3之间的边界展开。
施加于第一区域A3的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A3的前表面流动。通过指向从与第一区域A3的前表面垂直的方向朝着第二区域B3倾斜的倾斜方向，冷却介质从坯料101的宽度方向的边缘向外流动。换言之，防止冷却介质从第一区域A3向第二区域B3流入到第二区域B3中。由此，防止第二区域B3的与第一区域A3邻接的区域C3被冷却介质冷却，使得包括区域C3的整个第二区域B3能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料101被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B3与坯料101的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A3之间形成清晰的边界。
图16示出坯料101的加热方式的另一个示例。
图16所示的加热方式与图6所示的坯料1的加热方式相似。在该加热方式中，温度被保持为低于Ac1相变点的第一区域A4是被温度升高至Ac3相变点以上的第二区域B4包围的闭合中央区域。
图17A至18C例示具有图16所示的加热方式的坯料101的加热方法。
首先，如图17A至17C所示，第一电极102a和第二电极102b与坯料101的相对宽的端部R相邻地放置。
然后，如图18A至18C所示，在使电流在第一电极102a与第二电极102b之间流过坯料101的同时，第一电极102a朝着坯料101的端部L移动并且第一电极102a与第二电极102b之间的距离由此逐渐变大。电流流过第一电极102a与第二电极102b之间的区域并且该区域被加热。在第一电极102a到达端部L之后完成该坯料101的直接电阻加热。
冷却剂排放器113具有环状的构造。从冷却剂排放器113出射的冷却介质在从与第一区域A4的前表面垂直的方向朝着第二区域B4倾斜的倾斜方向上流动，并且该冷却介质施加于第一区域A4的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A4与第二区域B4之间的边界展开。
施加于第一区域A4的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A4的前表面流动。通过指向从与第一区域A4的前表面垂直的方向朝着第二区域B4倾斜的倾斜方向，冷却介质从第一区域A4的周边朝着中心流动。换言之，防止冷却介质从第一区域A4流入第二区域B4中。由此，防止第二区域B1的与第一区域A4邻接的区域C3被冷却介质冷却，使得包括区域C4的整个第二区域B4能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料101被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B4与坯料101的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A4之间形成清晰的边界。
在图11A至11C和12A至12C所示的加热方法以及图17A至17C和18A至18C所示的加热方法中，冷却介质的射流可以仅施加于坯料101的前表面、仅施加于坯料101的背表面，或者施加于坯料101的前后表面两者。另外，坯料101可以被仅支撑于坯料101的前表面、仅支撑于坯料101的背表面或者支撑于坯料101的前表面和后表面两者。
如图10所示的第一区域A3和图16所示的第一区域A4可以形成在单个坯料101中。在此情况下，图11A至11C和12A至12C所示的加热方法以及图17A至17C和18A至18C所示的加热方法同时进行。
上述坯料101厚度恒定并且形状不为矩形，即，宽度从长度方向上的端部R向端部L逐渐减小。或者，可以使用宽度恒定并且厚度从长度方向上的端部R向端部L逐渐减小的坯料。再或者，可以使用厚度和宽度从长度方向上的端部R向端部L逐渐减小的非矩形坯料。
以上述方式使得第一区域A3、A4中温度已经保持为低于Ac1相变点并且第二区域B3、B4中温度已经升高为等于或者高于Ac3相变点这样的坯料101通过压模冲压成型，并且随后在压模内部冷却，使得第二区域B3、B4淬火。温度已经保持为低于Ac1相变点的第一区域A3、A4与温度已经升高为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B3、B4之间形成清晰的边界，即，非淬火区域(第一区域)与淬火区域(第二区域)之间形成清晰的边界。
图19和20例示具有图1所示的加热方式的坯料1的另一种加热方法。下文将主要描述与图2和3所示的加热方法不同的特征。可能不进行与图2和3所示的加热方法的特征和优势效果相同或者相似的特征和优势效果的描述以避免冗余的描述。
在图19和20所示的加热方法中，分别被构造为排放冷却介质的冷却剂排放器123以及分隔部件6布置于坯料1的前表面侧，并且冷却介质的射流仅施加于第一区域A1的前表面。或者，冷却剂排放器3和分隔部件6可以布置于坯料1的背表面侧，使得冷却介质的射流仅施加于第一区域A1的背表面处。再或者，冷却剂排放器3和分隔部件6可以布置于坯料1的两侧，使得冷却介质的射流施加于第一区域A1的前表面和后表面。不特别限定冷却介质。冷却介质是例如空气。
分隔部件6沿着坯料1的相应边缘延伸。每个冷却剂排放器123与对应的第一区域A1侧的对应的分隔部件6相邻地布置，以与相应的分隔部件6平行地延伸，并且每个冷却剂排放器123具有多个喷嘴124，该多个喷嘴124在冷却剂排放器123的延伸方向上间隔地布置。从喷嘴124出射的冷却介质施加于第一区域A1的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A1与第二区域B1之间的边界展开。代替喷嘴124，冷却剂排放器123可以具有在冷却剂排放器123的延伸方向上延伸的一个以上的狭缝。喷嘴124或者狭缝可以布置为多行。
施加于第一区域A1的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A1的前表面流动。分隔部件6使得冷却介质朝着分隔部件6的相反侧流动，并离开坯料1的宽度方向上的边缘。换言之，防止冷却介质从第一区域A1流入第二区域B1中。由此，防止第二区域B1的与第一区域A1邻接的区域C1被冷却介质冷却，使得包括区域C1的整个第二区域B1能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料1被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B1与坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A1之间形成清晰的边界。分隔部件6可以布置为使得分隔部件6与坯料1之间设置微小的间隙。或者，分隔部件6可以设置为接触坯料1，在该情况下，进一步防止冷却介质从第一区域A1流入第二区域B1中。
例如，在坯料1通过图19和20所示的加热方法加热时坯料1的第一区域A1和第二区域B1中的温度变化与在坯料1通过图2和3所示的加热方法加热时坯料1(见图4)的第一区域A1和第二区域B1中的示例温度变化相同或相似。
图21是图19和20所示的加热方法的修改例。
在图19和20所示的加热方法中，坯料1以其在长度方向上的两个端部被相应电极2保持的方式而被支撑。在此情况下，坯料1可能由于例如直接电阻加热所导致的长度方向上的坯料1的热膨胀或者通过施加冷却介质的射流所产生的压力而弯曲。如果坯料1弯曲，则坯料1的第一区域A1中的部分相对于相应的冷却剂排放器的相对位置改变，由此冷却介质到第一区域A1的施加变得不太有效。
鉴于此，在图21所示的实例中，在第一区域A1的与前表面相反的背表面由支撑部件5支撑的状态下，冷却介质的射流施加于第一区域A1的前表面。利用这样的构造，抑制坯料1的弯曲，由此冷却介质的射流能够以期望的方式施加于第一区域A1，并且因此，第二区域B1与第一区域A1之间能够形成更清晰的边界。支撑部件5与图5所示的实例中的支撑部件相同或相似。
图22和23例示具有图6所示的加热方式的坯料1的另一种加热方法。下文将主要描述与图7和8所示的加热方法不同的特征。可能不进行与图7和8所示的加热方法的特征和优势效果相同或者相似的特征和优势效果的描述以避免冗余的描述。
分隔部件16具有筒状。内筒17基本同轴地插入分隔部件16中以位于第一区域A2的中央部上方。喷出冷却介质的冷却剂排放器133连接至内筒17。从冷却剂排放器133出射的冷却介质的射流施加于第一区域A2的前表面的中央部。微小的间隙可以形成在分隔部件16与坯料1之间。然而，优选的是它们互相接触。
施加于第一区域A2的前表面的中央部处的冷却介质的射流沿着第一区域A2的前表面向外流动，撞击分隔部件16，并且通过分隔部件16与内筒17之间的空间排出。换言之，防止冷却介质从第一区域A2流入第二区域B2中。由此，防止第二区域B2的与第一区域A2邻接的区域C2被冷却介质冷却，使得包括区域C2的整个第二区域B2能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料1被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B2与坯料1的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A2之间形成清晰的边界。
图24A至25C例示具有如图10所示的加热方式的坯料101的另一种加热方法。下文将主要描述与图11A至12C所示的加热方法不同的特征。可能不进行与图11A至12C所示的加热方法的特征和优势效果相同或者相似的特征和优势效果的描述以避免冗余的描述。
冷却剂排放器143和分隔部件106布置于坯料101的前表面侧。如图24B和24C所示，在直接电阻加热开始时，第一电极102a能够经过的空间存在于坯料101的前表面与冷却剂排放器143之间。如图25B和25C所示，在第一电极102a已经通过坯料101的第一区域A3之后，通过朝着坯料101的前表面移动冷却剂排放器143和分隔部件106而使得坯料101的前表面与冷却剂排放器143之间的间隔减小，并且开始冷却介质的射流向第一区域A3的前表面的施加。结果，坯料101的温度在第一区域A3中保持为低于Ac1相变点的同时，在第二区域B3中升高至Ac3相变点。
虽然能够加热坯料101使得整个坯料101处于等于或者高于Ac3相变点的规定温度范围内，但是通过向第一区域A3的前表面施加冷却介质的射流，第一区域A3中的温度保持为低于Ac1相变点。分隔部件106沿着坯料101的相应边缘延伸。每个冷却剂排放器143布置于对应的分隔部件106的第一区域A3侧以沿着相应的分隔部件106延伸，并且每个冷却剂排放器143具有在冷却剂排放器143的延伸方向上间隔地布置的多个喷嘴144。从喷嘴144出射的冷却介质施加于第一区域A3的前表面，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域A3与第二区域B3之间的边界展开。微小的间隙可以设置在分隔部件106与坯料101之间。然而，优选的是分隔部件106与坯料101互相接触。
施加于第一区域A3的前表面的冷却介质的射流沿着第一区域A3的前表面流动。分隔部件106使得冷却介质朝着分隔部件106的相反侧流动并离开坯料101的宽度方向上的边缘。换言之，防止冷却介质从第一区域A3流入第二区域B3中。由此，防止在第二区域B3内部并与第一区域A3邻接的区域C3被冷却介质冷却，使得包括区域C3的整个第二区域B3能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料101被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B3与坯料101的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A3之间形成清晰的边界。
图26A至27C例示具有图16所示的加热方式的坯料101的另一种加热方法。下文将主要描述与图17A至18C所示的加热方法不同的特征。可能不进行与图17A至18C所示的加热方法的特征和优势效果相同或者相似的特征和优势效果的描述以避免冗余的描述。
分隔部件116具有筒状。内筒117基本同轴地插入分隔部件116中以位于第一区域A4的中央部上方。喷出冷却介质的冷却剂排放器153连接至内筒117。从冷却剂排放器153出射的冷却介质的射流施加于第一区域A4的前表面的中央部。微小的间隙可以形成在分隔部件116与坯料101之间。然而，优选的是它们互相接触。
施加于第一区域A4的前表面的中央部的冷却介质的射流沿着第一区域A4的前表面向外流动，撞击分隔部件116，并且通过分隔部件116与内筒117之间的空间排出。换言之，防止冷却介质从第一区域A4进入第二区域B4中。由此，防止第二区域B4的与第一区域A4邻接的区域C4被冷却介质冷却，使得包括区域C4的整个第二区域B4能够被加热为等于或者高于Ac3相变点。结果，能够在坯料101被加热为等于或者高于Ac3相变点的第二区域B4与坯料101的温度保持为低于Ac1相变点的第一区域A4之间形成清晰的边界。
根据上述实施例的一个以上的例示方面，提供了一种钢板的加热方法。钢板为具有第一区域和与第一区域邻接的第二区域的坯料。所述方法包括：通过直接电阻加热而加热坯料；以及在直接电阻加热期间在坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上将冷却介质的射流施加于第一区域，使得在将第二区域加热为等于或者高于淬火温度的同时，第一区域的温度保持为低于淬火区域。冷却介质的射流沿着从与第一区域的前表面和背表面中的至少一个表面垂直的方向朝着第二区域倾斜的倾斜方向而施加，使得冷却介质的射流沿着第一区域与第二区域之间的边界展开，或者分隔部件设置为沿着在坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上的第一区域与第二区域之间的边界延伸。
冷却介质的射流可以沿着所述倾斜方向施加，使得冷却介质的射流以窗帘的形式沿着第一区域与第二区域之间的边界展开。第一区域可以包括坯料的边缘，并且可以使得施加于第一区域的冷却介质的射流离开坯料的边缘而流动。
第一区域可以是被第二区域包围的封闭区域，并且可以使得施加于第一区域的冷却介质的射流从所述第一区域的周边向所述第一区域的中心流动。
分隔部件可以设置为接触前表面和背表面中的至少一个表面。
当第一区域包括坯料的边缘时，分隔部件可以沿着坯料的边缘延伸以使得施加于第一区域的冷却介质的射流从坯料的边缘向外流动。
当第一区域是被第二区域阿勃威的封闭区域时,分隔部件可以具有筒状以使得施加于第一区域的冷却介质的射流从所述第一区域的中心向所述第一区域的周边流动。
内筒可以插入分隔部件的内部以通过内筒而朝着第一区域的中心施加冷却介质的射流。
可以在前表面和背表面中的至少一个表面上支撑第一区域的状态下施加冷却介质的射流，以抑制坯料的弯曲。
第一区域可以在前表面和背表面中的至少一个表面上的一个以上位置处被点支撑。
当坯料为矩形并且沿着坯料的长度方向具有恒定截面积时，通过直接电阻加热的坯料的加热可以包括经由固定于坯料的长度方向上的端部处的一对电极而施加电流以通过坯料。
当坯料为非矩形并且截面积沿着坯料的长度方向从坯料的第一端向坯料的第二端单调递减时，通过直接电阻加热的坯料的加热可以包括将一对电极放置于坯料的第一端，并且在施加电流以通过坯料的一对电极之间的部分的同时，将电极中的一者朝着坯料的第二端在长度方向上移动。
冷却介质的射流向第一区域的施加可以在电极中的一个电极已经通过第一区域之后开始。
第一区域的温度可以保持为低于坯料的Ac1相变点，与此同时将第二区域加热为等于或者高于坯料的Ac3相变点。
为了制造热压制品，用压模冲压成型以上述方式加热的坯料并且在压模的内部冷却以淬火第二区域。
本专利申请要求2018年1月16日提交的日本专利申请No.2018-005098和2018-005099两者的优先权，所述专利的全文作为参考并入本申请。

Claims (16)

1.一种钢板的加热方法，所述钢板是具有第一区域和与所述第一区域邻接的第二区域的坯料，所述方法包括：
通过直接电阻加热而加热所述坯料；以及
在所述直接电阻加热期间，在所述坯料的前表面和背表面中的至少一个表面上将冷却介质的射流施加于所述第一区域，使得在将所述第二区域加热为等于或者高于淬火温度的同时，所述第一区域的温度保持为低于淬火区域，
其中，沿着倾斜方向施加所述冷却介质的射流，所述倾斜方向从与所述第一区域中的所述前表面和所述背表面中的所述至少一个表面垂直的方向朝着所述第二区域倾斜，使得所述冷却介质的射流沿着所述第一区域与所述第二区域之间的边界展开，或者
其中，分隔部件设置为沿着在所述坯料的所述前表面和所述背表面中的所述至少一个表面上的所述第一区域与所述第二区域之间的所述边界延伸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述倾斜方向施加所述冷却介质的射流，使得所述冷却介质的射流以窗帘的形式沿着所述第一区域与所述第二区域之间的所述边界展开。
3.根据权利要求2所述的加热方法，其中，所述第一区域包括所述坯料的边缘，并且
其中，使得施加于所述第一区域的所述冷却介质的射流从所述坯料的所述边缘向外流动。
4.根据权利要求2所述的加热方法，其中，所述第一区域是由所述第二区域包围的封闭区域，并且
其中，使得施加于所述第一区域的所述冷却介质的射流从所述第一区域的周边向所述第一区域的中心流动。
5.根据权利要求1所述的加热方法，其中，所述分隔部件设置为沿着在所述坯料的所述前表面和所述背表面中的所述至少一个表面上的所述第一区域与所述第二区域之间的所述边界延伸。
6.根据权利要求5所述的加热方法，其中，所述分隔部件设置为接触所述前表面和所述背表面中的所述至少一个表面。
7.根据权利要求5或6所述的加热方法，其中，所述第一区域包括所述坯料的边缘，并且
其中，所述分隔部件沿着所述坯料的边缘延伸，以使得施加于所述第一区域的所述冷却介质的射流从所述坯料的所述边缘向外流动。
8.根据权利要求5或6所述的加热方法，其中，所述第一区域是被所述第二区域包围的封闭区域，并且
其中，所述分隔部件具有筒状，以使得施加于所述第一区域的所述冷却介质的射流从所述第一区域的中心向所述第一区域的周边流动。
9.根据权利要求8所述的加热方法，其中，内筒插入所述分隔部件的内部，以通过所述内筒而朝着所述第一区域的中心施加所述冷却介质的射流。
10.根权利要求1至9的任一项所述的加热方法，其中，在所述第一区域支撑于所述前表面和所述背表面中的至少一个表面上的状态下施加所述冷却介质的射流，以抑制所述坯料的弯曲。
11.根据权利要求10所述的加热方法，其中，所述第一区域在所述前表面和所述背表面中的至少一个表面上的一个以上位置处被点支撑。
12.根据权利要求1至11的任一项所述的加热方法，其中，所述坯料是矩形的，并且沿着所述坯料的长度方向具有恒定的截面积，并且
其中，通过所述直接电阻加热的所述坯料的加热包括经由固定于所述坯料的长度方向上的端部处的一对电极而施加电流以通过所述坯料。
13.根据权利要求1至11的任一项所述的加热方法，其中。所述坯料是非矩形的，并且具有从所述坯料的第一端向所述坯料的第二端而沿着所述坯料的长度方向单调递减的截面积，并且
其中，通过所述直接电阻加热的所述坯料的加热包括：
将一对电极放置于所述坯料的第一端；以及
在施加电流以通过所述坯料的在所述一对电极之间的部分的同时，在所述长度方向上朝着所述坯料的所述第二端移动所述电极中的一者。
14.根据权利要求13所述的加热方法，其中，在所述电极中的所述一者已经通过所述第一区域之后开始所述冷却介质的射流向所述第一区域的施加。
15.根据权利要求1至14的任一项所述的加热方法，其中，在将所述第二区域加热为等于或者高于所述坯料的Ac3相变点的同时，所述第一区域的温度保持为低于所述坯料的Ac1相变点。
16.一种热压制品的制造方法，所述方法包括：
通过根据权利要求1至15中的任一项所述的方法加热所述坯料；
通过压模冲压成型加热后的所述坯料；以及
在所述压模内部冷却所述坯料以淬火所述第二区域。
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