ES2894847T3

ES2894847T3 - Sistema y método para producir un miembro estructural endurecido y templado

Info

Publication number: ES2894847T3
Application number: ES15825470T
Authority: ES
Inventors: Matthew Work; William Schooley
Original assignee: Voestalpine Metal Forming GmbH
Current assignee: Voestalpine Metal Forming GmbH
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2035-07-20
Also published as: EP3172346A2; US9850553B2; EP3172346B1; CN106574314A; KR102048579B1; US20180057902A1; WO2016014424A3; EP3172346A4; KR20170031772A; WO2016014424A2; US10697034B2; US20160024607A1

Abstract

Un método para producir un miembro (200) estructural endurecido y templado asimétricamente que comprende las etapas de: proporcionar una pieza de trabajo de acero de composición seleccionada; laminar dicha pieza de trabajo de acero en una pieza (150) de trabajo perfilada; primero calentar rápidamente dicha pieza (150) de trabajo perfilada en un dispositivo de calentamiento por inducción por encima de una primera temperatura dentro de los 300 segundos en los que la fase de austenita se produce esencialmente a lo largo de toda dicha pieza (150) de trabajo perfilada; primero enfriar rápidamente dicha pieza (150) de trabajo perfilada a una primera velocidad de enfriamiento desde aproximadamente dicha primera temperatura hasta una segunda temperatura para convertir la fase de austenita en la fase de martensita esencialmente a lo largo de toda dicha pieza (150) de trabajo perfilada dando como resultado una pieza de trabajo endurecida; segundo calentar asimétricamente rápidamente dicha pieza de trabajo endurecida en un segundo dispositivo de calentamiento por inducción hasta al menos una tercera temperatura para templar asimétricamente dicha pieza de trabajo endurecida y producir una pieza de trabajo endurecida y templada que tiene una pluralidad de zonas de templado, cada zona de templado de dicha pluralidad de zonas de templado que tiene una dureza deseada que es diferente de otras de dichas zonas de templado; y segundo enfriar rápidamente dicha pieza de trabajo endurecida y templada a una segunda velocidad de enfriamiento hasta una cuarta temperatura apropiada para cortar dicho miembro estructural endurecido y templado en una longitud acabada.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para producir un miembro estructural endurecido y templado

Campo técnico

De manera general, se enseña un sistema y un método en línea que produce un miembro estructural endurecido y templado. Más específicamente, un sistema en línea y un método relacionado que utiliza calentamiento por inducción rápido y enfriamiento rápido para producir un miembro estructural endurecido y templado con distorsiones extraordinariamente mínimas. En algunos ejemplos que no están incluidos dentro de la presente invención, el sistema y método en línea produce un miembro estructural que tiene propiedades físicas uniformes, y de acuerdo con la invención se produce un miembro estructural que tiene dos o más propiedades físicas presentes en dos o más zonas.

Antecedentes

El calentamiento y enfriamiento de materiales, como el acero, puede alterar las propiedades del material utilizado para formar productos acabados como miembros estructurales, incluidos los rieles de chasis para vehículos de motor como camiones pesados. Además, el calentamiento, enfriamiento u otros procesos específicos, o la combinación de los mismos, pueden alterar las propiedades a los parámetros o propiedades específicas. Para ello, se han desarrollado varios procesos de calentamiento y/o enfriamiento de materiales. Sin embargo, los procesos que se conocen actualmente producen miembros estructurales con distorsiones (como arco o curvatura, etc.) que son costosos y requieren mucho tiempo para corregirlos. Además, los sistemas conocidos para endurecer o templar productos metálicos como miembros estructurales han demostrado ser costosos, llevar mucho tiempo y/o ser relativamente ineficaces. Finalmente, los sistemas conocidos para endurecer y/o templar metales como miembros estructurales requieren múltiples piezas de equipo colocadas separadas entre sí en grandes cantidades de espacio en planta ("superficie ocupada") en una fábrica, requiriendo la transferencia física de partes metálicas calientes de una estación de procesamiento a otra. Esta transferencia física de partes metálicas calientes presenta no solo un problema de seguridad, sino que también presenta oportunidades para introducir distorsiones adicionales en el producto.

Por ejemplo, los procesos hasta la fecha que utilizan calentamiento así como temple y/o pulverizado con agua fría del acero generalmente requieren grandes fraguas u hornos para calentar y tanques grandes para el enfriamiento rápido, como por pulverización o temple. Como se mencionó, un equipo tan grande requiere una gran cantidad de espacio en planta ("superficie ocupada") o asignación de espacio de fabricación, lo que puede ser costoso e ineficiente. Además, la transferencia de producto entre equipos tan grandes es difícil y/o requiere mucha mano de obra. Por ejemplo, la transición de una gran fragua/horno en una ubicación a una gran pieza de equipo de enfriamiento o temple en una segunda ubicación puede requerir el transporte del equipo tratado de un área de una planta de fabricación a otra área (por ejemplo, de un área de calentamiento a un área de temple) por carretilla elevadora, camión de carga, ferrocarril, etc., o incluso de un edificio de fabricación a otro. Este transporte de piezas de trabajo desde una pieza de equipo de procesamiento a la siguiente pieza de equipo de proceso puede ser costoso y/o llevar mucho tiempo, lo que lleva a un mayor coste de producción, tiempo de producción y/o ineficiencias que reducen la productividad o el beneficio.

Por tanto, existe una necesidad en la técnica tanto de producir un miembro estructural endurecido y templado como de superar problemas de instalaciones múltiples existentes o sistemas de gran tamaño para producir miembros estructurales endurecidos y templados con distorsiones mínimas.

El documento DE10120063 A1 divulga la producción de componentes de perfiles metálicos para vehículos de motor que comprenden el calentamiento inductivo de zonas parciales de un perfil formado en frío a una temperatura requerida para el endurecimiento seguido de temple en una unidad de enfriamiento antes del corte.

Resumen

La presente divulgación está dirigida a sistemas y métodos para el endurecimiento y templado o tratamiento en línea de materiales para producir un miembro estructural, incluido el laminado del material antes del calentamiento por inducción y el enfriamiento rápido del material estructural para alterar las propiedades físicas del material de maneras específicas, incluida la producción de dos o más propiedades físicas en dos o más zonas de un solo miembro estructural.

La presente invención está definida por las reivindicaciones independientes.

Generalmente, en un aspecto, se divulga un método para producir un miembro estructural endurecido y templado. Se proporciona una pieza de trabajo ferrosa y se lamina en una pieza de trabajo perfilada de perfil seleccionado. La pieza de trabajo perfilada se calienta rápidamente por primera vez en un dispositivo de calentamiento por inducción por encima de una primera temperatura, formando de este modo una primera fase metalúrgica esencialmente en toda la pieza de trabajo perfilada. La pieza de trabajo perfilada se enfría rápidamente una primera vez a una primera velocidad de enfriamiento rápido desde aproximadamente la primera temperatura a una segunda temperatura, convirtiendo de este modo la primera fase metalúrgica en una segunda fase metalúrgica esencialmente en toda la pieza de trabajo perfilada, lo que da como resultado una pieza de trabajo endurecida que aún tiene aproximadamente el perfil seleccionado. La pieza de trabajo endurecida se calienta rápidamente en un segundo dispositivo de calentamiento por inducción por segunda vez a una tercera temperatura, que templa la pieza de trabajo endurecida, formando de este modo una pieza de trabajo endurecida y templada que tiene el perfil seleccionado y la dureza deseada. La pieza de trabajo endurecida y templada se puede enfriar rápidamente una segunda vez a una segunda velocidad de enfriamiento rápido a una cuarta temperatura.

Opcionalmente, la primera temperatura puede estar en el intervalo de aproximadamente 800 grados C a aproximadamente 1000 grados C, y puede ser de aproximadamente 950 grados C, y la primera fase metalúrgica es austenita. La segunda temperatura puede estar en el intervalo de aproximadamente 20-200 grados C, el segundo enfriamiento rápido puede ocurrir en aproximadamente 10 segundos o menos, y la segunda fase metalúrgica es martensita. La tercera temperatura puede ser de aproximadamente 450 grados C o más. La cuarta temperatura puede ser de aproximadamente 150 grados C o menos. El método se puede completar en menos de aproximadamente 10 minutos. Como etapa adicional, se puede añadir un recubrimiento en polvo al miembro estructural endurecido y templado. El miembro estructural endurecido y templado se puede laminar o calibrar adicionalmente para reducir las distorsiones en el mismo, antes o después del recubrimiento en polvo u otras etapas. Cada etapa del método puede ocurrir esencialmente de forma continua y en línea en línea recta. La pieza de trabajo endurecida y templada puede cortarse a medida, y este corte a medida puede ser opcionalmente continuo y en línea con las otras etapas continuas y en línea, si son continuas y en línea. El miembro estructural endurecido y templado puede ser un riel de chasis. La pieza de trabajo puede someterse a un calentamiento y/o enfriamiento esencialmente simétrico. Si el calentamiento y/o enfriamiento es simétrico, la dureza puede ser esencialmente uniforme en todas las zonas de la pieza de trabajo y/o las distorsiones pueden ser menores de aproximadamente 1mm/m en la pieza de trabajo endurecida y templada. Las distorsiones se pueden medir con un dispositivo óptico que, si se incluye, puede incluir un láser. Si se incluye un dispositivo de medición óptica, puede proporcionar continuamente información de medición a un ordenador, lo que puede determinar si hay distorsión por encima de una cantidad aceptable. El ordenador puede activar un dispositivo de calibración que da como resultado un mayor laminado para obtener cualquier distorsión por debajo de la cantidad aceptable, que puede ser de aproximadamente 1mm/m. La pieza de trabajo puede someterse a un calentamiento, enfriamiento y/o templado asimétrico en zonas seleccionadas, lo que puede dar como resultado que una pieza de trabajo tenga zonas seleccionadas de diferente dureza. Una primera zona puede incluir un alma y/o una segunda zona o posterior puede incluir una o más pestañas.

Generalmente, en otro aspecto, se divulga un método para producir un miembro estructural endurecido y templado. Se proporciona una pieza de trabajo ferrosa enrollada de composición seleccionada y se lamina en un perfil deseado. El riel de chasis ferroso se calienta rápidamente dentro del intervalo de aproximadamente 850-1000 grados C en 300 segundos para producir austenita esencialmente en todo el perfil de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo se enfría rápidamente por debajo de aproximadamente 350 grados C en aproximadamente 10 segundos o menos para convertir la austenita en martensita esencialmente en toda la pieza de trabajo, dando como resultado una pieza de trabajo endurecida. La pieza de trabajo endurecida se calienta rápidamente en un segundo dispositivo de calentamiento por inducción a aproximadamente 450-600 grados C en aproximadamente 40 segundos o menos para templarla, lo que da como resultado una pieza de trabajo endurecida y templada que tiene la dureza deseada en forma de, por ejemplo, un riel de chasis para un camión pesado. La pieza de trabajo endurecida y templada se puede enfriar a la temperatura de corte deseada. La pieza de trabajo endurecida y templada (riel de chasis) se puede cortar a la longitud deseada, por ejemplo, a una longitud de ejemplo de 8,53 metros (28 pies). Usando el proceso en línea descrito en el presente documento, se puede producir un riel de chasis endurecido y templado de 8,53 metros (28 pies) comenzando con acero enrollado hasta el riel de chasis completo en aproximadamente menos de 10 minutos.

Opcionalmente, la pieza de trabajo endurecida y templada puede ser recubierta en polvo durante el proceso. La composición de la pieza de trabajo puede ser acero SAE 15B27. La pieza de trabajo puede someterse a un calentamiento y/o enfriamiento esencialmente simétrico, lo que puede resultar en distorsiones mínimas resultantes del calentamiento y/o enfriamiento. La pieza de trabajo puede someterse a calentamiento asimétrico, enfriamiento asimétrico y/o, de acuerdo con la presente invención, templado asimétrico en zonas seleccionadas de la pieza de trabajo, lo que puede dar como resultado que la pieza de trabajo endurecida y templada tenga zonas seleccionadas de diferente dureza. Una primera zona puede incluir un alma y/o una segunda zona o una zona posterior puede incluir una o más pestañas. Cada etapa del proceso puede ocurrir esencialmente de forma continua y en línea en línea recta, aunque dicha disposición es opcional. Las distorsiones pueden medirse con un dispositivo de medición óptico (por ejemplo, un láser) y, si es así, puede proporcionar continuamente información de medición a un ordenador, que puede determinar si hay distorsión por encima de una cantidad aceptable. El ordenador puede activar un dispositivo de calibración que da como resultado un mayor laminado para obtener cualquier distorsión por debajo de la cantidad aceptable, que puede ser de aproximadamente 1mm/m.

De acuerdo con la invención, se enseña un método para producir un miembro estructural endurecido y templado asimétricamente. Se proporciona una pieza de trabajo de acero de composición seleccionada y se lamina en una pieza de trabajo perfilada. La pieza perfilada se calienta rápidamente por primera vez en un dispositivo de calentamiento por inducción por encima de una primera temperatura en aproximadamente 300 segundos, momento en el que se produce una primera fase metalúrgica esencialmente en toda la pieza perfilada. La pieza de trabajo perfilada se enfría rápidamente una primera vez a una primera velocidad de enfriamiento desde aproximadamente la primera temperatura a una segunda temperatura para convertir la primera fase metalúrgica en una segunda fase metalúrgica esencialmente en toda la pieza de trabajo perfilada, lo que da como resultado una pieza de trabajo endurecida que tiene dicho perfil deseado. La pieza de trabajo endurecida se calienta rápida y asimétricamente en un segundo dispositivo de calentamiento por inducción hasta al menos una tercera temperatura para templar asimétricamente la pieza de trabajo endurecida y producir una pieza de trabajo endurecida y templada que tiene una pluralidad de zonas de templado, cada zona de templado que tiene una dureza diferente. La pieza de trabajo endurecida y templada se enfría rápidamente una segunda vez a una segunda velocidad de enfriamiento a una cuarta temperatura apropiada para cortar el miembro estructural endurecido y templado en la longitud terminada.

Opcionalmente, una primera zona de templado puede incluir un alma y/o una segunda o posterior zona de templado puede incluir una o más pestañas. Cada etapa puede ocurrir esencialmente de forma continua y en línea en línea recta, si se desea. Las distorsiones se pueden medir con un dispositivo de medición óptico, como un láser. Si se incluye un dispositivo de medición óptica, puede proporcionar continuamente información de medición a un ordenador, lo que puede determinar si hay distorsión por encima de una cantidad aceptable. El ordenador puede activar un dispositivo de calibración que da como resultado un mayor laminado para obtener cualquier distorsión por debajo de la cantidad aceptable, que puede ser de aproximadamente 1mm/m.

Generalmente, en un aspecto adicional, se enseña un sistema para el procesamiento en línea de acero enrollado en rieles de chasis endurecidos y templados que tienen distorsiones mínimas. El sistema incluye una estación de alimentación para alimentar el acero enrollado a los componentes que procesan secuencialmente el acero enrollado en un riel de chasis templado. Estos componentes incluyen, en orden secuencial, una primera estación de laminado, un primer aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido, un primer aparato de enfriamiento rápido, un segundo aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido y una segunda estación de enfriamiento rápido. La primera estación de laminado forma el acero enrollado en un perfil deseado. El primer aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido calienta el acero perfilado por encima de su temperatura de austenitización mientras se alimenta el acero a través del mismo. Esto convierte el perfil metalúrgico de la pieza de trabajo de acero en austenita esencialmente en toda su extensión. La pieza de trabajo se alimenta a la primera estación de enfriamiento rápido que convierte la austenita en martensita y alimenta la pieza de trabajo martensítica al segundo aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido, que templa la pieza de trabajo. La pieza de trabajo se templa en una pieza de trabajo endurecida y templada con la dureza deseada. La pieza de trabajo endurecida y templada se alimenta a la segunda estación de enfriamiento rápido donde se enfría rápidamente para minimizar las distorsiones en la misma.

Opcionalmente, la pieza de trabajo puede someterse a un calentamiento esencialmente simétrico en el primer aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido y/o enfriamiento simétrico en el primer aparato de enfriamiento rápido. Si dicho calentamiento y/o enfriamiento es simétrico, la dureza deseada lograda en la pieza de trabajo endurecida y templada puede ser esencialmente uniforme en una pluralidad de zonas de la pieza de trabajo, y/o las distorsiones en la pieza de trabajo endurecida y templada pueden ser menores que aproximadamente 1mm/m. El alimentador, la estación de laminado, ambos aparatos de calentamiento y ambos aparatos de enfriamiento pueden ser esencialmente continuos y en línea en línea recta. El sistema puede incluir una segunda estación de laminado o un molino de calibración donde las distorsiones pueden medirse mediante un dispositivo óptico (por ejemplo, un láser). Si se incluye un dispositivo de medición óptico, puede proporcionar continuamente información de medición a un ordenador, y ese ordenador puede determinar si hay distorsión por encima de una cantidad aceptable. Si se mide y/o se determina que existe una distorsión por encima de la cantidad aceptable, se puede activar un dispositivo de calibración. La estación de calibración puede incluir laminadores, que pueden ser activados por el dispositivo de calibración si se miden y/o se determina que existen distorsiones inaceptablemente altas, y los laminadores pueden reducir las distorsiones en la pieza de trabajo a menos de la cantidad aceptable, que puede ser aproximadamente 1mm/m. El sistema puede incluir una estación de corte en donde la pieza de trabajo endurecida y templada se puede cortar a la longitud deseada.

Este resumen se proporciona para presentar una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen más adelante en la descripción detallada. Este resumen no tiene como objetivo identificar características clave o características esenciales de la materia reivindicada, ni está destinado a ser utilizado para limitar el alcance de la materia reivindicada. Se proporciona una presentación más extensa de características, detalles, utilidades y ventajas de cualquier modo de realización presente en la siguiente descripción escrita de varios modos de realización, ilustrados en los dibujos adjuntos y definidos en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

[0017]

La figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de modos de realización de equipo y un proceso para templado y endurecimiento en línea de una pieza de trabajo de ejemplo;

La figura 2 es un diagrama de flujo de un proceso de fabricación en línea de ejemplo para un miembro estructural que incluye un proceso de templado;

La figura 3A es una vista frontal de un modo de realización de ejemplo de una pieza de material de trabajo continua;

La figura 3B es una vista frontal de un modo de realización de ejemplo de la pieza de trabajo continua de la figura 3A que tiene un perfil de proceso intermedio;

La figura 3C es una vista frontal de un modo de realización de ejemplo de la pieza de material de trabajo continua de la figura 3B en la forma deseada de un miembro estructural que tiene un perfil de proceso terminado;

La figura 4 y figura 4A son, respectivamente, vistas superior y en sección transversal (a lo largo de la línea 4A-4A) de un modo de realización de una disposición de una bobina de calentamiento por inducción de ejemplo que actúa sobre la pieza de trabajo durante el proceso en línea para producir un miembro estructural;

La figura 5 y figura 5A son, respectivamente, vistas superior y en sección transversal (a lo largo de la línea 5A-5A) de una disposición alternativa de una bobina de calentamiento por inducción de ejemplo que actúa sobre la pieza de trabajo durante el proceso en línea para producir un miembro estructural;

La figura 6 y figura 6A son, respectivamente, vistas superior y en sección transversal (a lo largo de la línea 6A-6A) de otra disposición más de bobinas de calentamiento por inducción de ejemplo que actúan sobre la pieza de trabajo durante el proceso en línea para producir un miembro estructural;

Las figuras 6B y 6C son vistas desde un extremo de otras disposiciones más de bobinas de calentamiento por inducción de ejemplo que actúan sobre zonas de la pieza de trabajo;

La figura 7A es un lado de un modo de realización de ejemplo de un dispositivo de calentamiento por inducción y una boquilla de enfriamiento/temple que actúa sobre la pieza de trabajo continua, con la boquilla dispuesta para entregar su pulverización de enfriamiento en un ángulo alejado del dispositivo de calentamiento por inducción;

La figura 7B es una vista frontal de un modo de realización de ejemplo de una pieza de trabajo continua que se enfría simétricamente mediante una pluralidad de chorros de pulverización que actúan sobre la superficie de la pieza de trabajo continua;

La figura 8 es una vista en perspectiva de un modo de realización de ejemplo de una pieza de material ahora en forma de miembro estructural que tiene el perfil de proceso terminado de la figura 3C y un perfil de dureza uniforme;

La figura 9 es una vista en perspectiva de un modo de realización de ejemplo de una pieza de material formada en un miembro estructural que tiene el perfil de proceso terminado de la figura 3C y una pluralidad de zonas de propiedades físicas del miembro estructural;

La figura 10 es una vista frontal de un modo de realización de una pieza de trabajo acabada que tiene propiedades físicas que pueden variar a través de zonas de ejemplo; y

La figura 10A es un gráfico de líneas que muestra propiedades físicas de ejemplo de las zonas de ejemplo de la figura 10.

Descripción detallada

Ha de entenderse que los modos de realización no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. Son posibles otros modos de realización y pueden practicarse o llevarse a cabo de diversas formas. Además, ha de entenderse que la fraseología y la terminología utilizadas en el presente documento tienen el propósito de describir y no han de considerarse limitantes. El uso de "que incluye", "que comprende" o "que tiene" y variaciones de los mismos en el presente documento pretende abarcar los elementos enumerados a continuación y sus equivalentes, así como elementos adicionales. A menos que se limite de otro modo, los términos "conectado" y "acoplado" y las variaciones de los mismos en el presente documento se usan ampliamente y abarcan conexiones y acoplamientos directos e indirectos. Además, los términos "conectado" y "acoplado" y las variaciones de los mismos no se limitan a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos.

Haciendo referencia inicialmente a todas las figuras, modos de realización de un sistema 10 y proceso para formar una pieza 100 de trabajo continua en un miembro 200 estructural terminado. Algunos miembros 200 estructurales de ejemplo pueden ser cualquiera de una variedad de rieles de chasis, como el tipo comúnmente utilizado en vehículos de motor o similares. El sistema y/o proceso está en línea en todo momento, de modo que la pieza 100 de trabajo continua puede avanzar linealmente sin interrupciones considerables debido a una ausencia considerable de separaciones entre porciones del proceso o etapas del proceso. Esta continuidad del proceso acorta los tiempos del proceso y disminuye la cantidad de tiempo entre procesos o fases del sistema. Una cantidad significativa de tiempo entre o después de ciertas fases o etapas del proceso puede llevar a una variabilidad indeseada en las propiedades de la pieza 100 de trabajo continua y/o el riel de chasis terminado o el miembro 200 estructural. Por ejemplo, en un proceso no continuo, después de calentar una pieza puede transferirse a una estación de enfriamiento rápido o etapa del proceso, lo que representa un peligro para la seguridad. Además, durante esta transferencia, la pieza de trabajo puede enfriarse de manera incontrolada y/o indeseada. Dicho enfriamiento incontrolado o indeseado puede resultar en propiedades metalúrgicas o físicas indeseadas y/o distorsiones geométricas presentes en la pieza de trabajo.

Además, dicha discontinuidad y/o etapas de proceso de transferencia o transporte excesivas probablemente darán como resultado un proceso ineficiente, que llevará más tiempo del necesario. Además, un proceso o sistema que no está en línea requerirá más espacio en planta y/o una "superficie ocupada" en pies cuadrados más grande que un proceso en línea. Por lo tanto, un sistema en línea puede resultar en un proceso más seguro, más pequeño y más eficiente que da como resultado un producto optimizado (por ejemplo, riel de chasis o miembro 200 estructural) que tiene las propiedades metalúrgicas deseadas, así como distorsiones mínimas sin requerir formación o martillado adicional para eliminar las distorsiones. Además, tener el sistema 10 en línea dispuesto en una línea u orientación esencialmente recta puede mejorar aún más la eficiencia, reducir aún más el tamaño de la superficie ocupada y/o mejorar los resultados (por ejemplo, minimizar las distorsiones), al menos debido a que una orientación en línea recta puede reducir el espacio geométrico requerido (y/o la distancia requerida para que la pieza 100 de trabajo continua se desplace). Además, al mantener continua la pieza 100 de trabajo continua, el proceso puede permitir la corrección eficiente de la pieza 100 de trabajo continua en el aspecto, forma o perfil final, por ejemplo, mediante el uso de técnicas de laminado convencionales combinadas con medición óptica (por ejemplo, mediante un dispositivo 650 de medición óptica) y retroalimentación (por ejemplo, mediante un ordenador 750) a un molino de calibración (por ejemplo, la estación de calibración H, comentada más adelante), cualquiera o todos de los cuales pueden ocurrir con poca o ninguna supervisión humana.

Haciendo referencia ahora a la figura 1, una vista en perspectiva de un sistema en línea de ejemplo para procesar el riel de chasis o el miembro 200 estructural a partir de una pieza 100 de trabajo continua en bruto. Un sistema 10 proporciona un equipo para procesar la pieza 100 de trabajo continua en un miembro 200 estructural o un riel de chasis y/o perfil deseado (por ejemplo, canal en forma de U, en forma de I, en forma de caja en forma de Z u otra forma estructural o combinación de formas, algunas o todas de las cuales pueden usarse comúnmente como miembros estructurales que incluyen, pero no se limitan a los rieles de chasis utilizados, por ejemplo, en vehículos de motor). El miembro 200 estructural también puede tener características metalúrgicas o propiedades físicas variables o constantes. Por ejemplo, la dureza y/o la fragilidad, el rendimiento, el alargamiento, la elasticidad, la resistencia a la tracción y/o la resistencia al corte del riel de chasis o el miembro 200 estructural pueden alterarse mediante ciertas etapas de procesamiento impuestas a la pieza 100 de trabajo continua. Continuando con este ejemplo, la pieza 100 de trabajo continua puede endurecerse y/o hacerse quebradiza durante un primer ciclo de calentamiento y enfriamiento en el que se forma austenita/martensita dentro o en toda la pieza 100 de trabajo continua, y luego la pieza 100 de trabajo continua puede someterse a un proceso de templado en el que se reduce la dureza y/o fragilidad (aunque en algunos modos de realización la pieza 100 de trabajo puede ser aún más dura que antes del primer ciclo de calentamiento y enfriamiento y/o antes de que se forme martensita).

La pieza 100 de trabajo continua puede proporcionarse en cualquiera de una variedad de formas o con cualquiera de una variedad de composiciones, que incluyen, pero no se limitan a, como un rollo o bobina de acero SAE 15B27 en una estación de suministro A. La pieza 100 de trabajo continua puede ser ferrosa, incluyendo hierro, y/o puede incluir carbono y/u otros metales o elementos dentro de la misma. Como se usa en el presente documento, el carácter de referencia "A" se puede usar para indicar la estación de suministro A o la etapa de suministro A de proporcionar la pieza 100 de trabajo continua (lo mismo se aplica para las estaciones o las etapas B-I, descritas a continuación). Se puede usar una variedad de composiciones para la pieza 100 de trabajo continua. Por ejemplo, aceros al boromanganeso que tengan composiciones con al menos uno de los elementos de aleación dentro de los siguientes intervalos de porcentaje de masa aproximados:

Carbono (C) 0,08-0,6, preferiblemente 0,08-0,30

Manganeso (Mn) 0,8-3,0, preferiblemente 1,00-3,00

Aluminio (Al) 0,01-0,07, preferiblemente 0,03-0,06

Silicio (Si) 0,01-0,5, preferiblemente 0,01-0,20

Cromo (Cr) 0,02-0,6, preferiblemente 0,02-0,30

Titanio (Ti) 0,01-0,08, preferiblemente 0,03-0,04

Nitrógeno (N) <0,02, preferiblemente <0,007

Boro (B) 0,002-0,02, preferiblemente 0,002-0,006

Fósforo (P) <0,01, preferiblemente <0,01

Azufre (S) <0,01, preferiblemente <0,01

Molibdeno (Mo) <1, preferiblemente <1,00

hierro y/o impurezas residuales.

Por ejemplo, se ha descubierto que los aceros que incluyen la siguiente composición de aleación son adecuados para su uso con modos de realización del sistema 10:

C [%] Si [%] Mn [%] P [%] S [%] Al [%] Cr [%] Ti [%] B [%] N [%]

0,22 0,19 1,22 0,0066 0,001 0,053 0,26 0,031 0,0025 0,0042

el resto que está compuesto por hierro e impurezas inevitables relacionadas con la fundición.

Para otro ejemplo, una composición de bobina de forma seleccionada puede ser SAE 15B27 que tiene aproximadamente 0,25-0,30% de carbono, aproximadamente 0,15-0,30% de silicio, aproximadamente 1,35-1,65% de manganeso, aproximadamente menos de 0,04% de fósforo y aproximadamente menos de 0,04% de azufre. Ha de entenderse que SAE 15B27 es sencillamente un tipo o composición de ejemplo de material de acero que se puede usar, y que se puede usar cualquiera de una variedad de otros aceros (por ejemplo, el contenido de carbono y/o manganeso puede variar /-50% del contenido de SAE 15B27, y/o se pueden usar composiciones en el intervalo de aproximadamente 20MnB5 a 30MnB5, aunque estas son solo composiciones de ejemplo adicionales), se puede usar cualquiera de una variedad de otros materiales no de acero o no metálicos, o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, se pueden usar aluminio y/o aleaciones de aluminio, y/o se puede usar cualquiera de una variedad de otros metales o no metales en lugar de o además de aluminio o aleaciones de aluminio. Ha de entenderse que, aunque el acero se comenta en detalle en el presente documento, incluida la formación de austenita y martensita, dicha descripción no limita los materiales que pueden usarse al acero o a los materiales en los que se pueden formar austenita o martensita. Los modos de realización de ejemplo que comprenden chapa de acero laminada pueden tener un grosor en el intervalo de aproximadamente 0,5mm a 13mm, y en algunos modos de realización se puede utilizar chapa de acero laminada que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 6mm a 9mm. El perfil o forma de la bobina define el perfil inicial de la pieza 100 de trabajo continua, que se desenrolla y se alimenta a una estación de alimentación B posterior utilizando un equipo bien conocido en la técnica.

La estación de alimentación B puede proporcionarse para suministrar la pieza 100 de trabajo continua desde la estación de suministro A a las etapas posteriores del proceso o método y/o a las porciones posteriores del sistema para producir el miembro 200 estructural. En un modo de realización, la alimentación de la pieza 100 de trabajo a través de las fases del sistema 10 en línea se logra mediante una línea estándar de laminado como se entenderá en la técnica. Puede usarse cualquiera de una variedad de velocidades de alimentación, sin limitación, aunque en algunos modos de realización se pueden usar velocidades de alimentación en el intervalo de aproximadamente 2,5-9 metros/minuto. Ha de entenderse que la velocidad de alimentación puede basarse en las limitaciones de otros equipos, estaciones o etapas del proceso, como, por ejemplo, la potencia disponible para la primera estación de calentamiento rápido D y/o la segunda estación de calentamiento rápido F y/o las velocidades de pulverización o caudales en la primera estación de enfriamiento rápido E y/o la segunda estación de enfriamiento rápido G. La alimentación lograda por el laminador que actúa como estación de alimentación B puede aumentarse mediante un molino de calibración H al final del proceso. Además, la alimentación también puede ser asistida por rodillos accionados en varias fases a lo largo del flujo del proceso, dichos rodillos accionados que funcionan de una manera que entienden los expertos en la técnica. En algunos modos de realización, la pieza 100 de trabajo continua, en ruta para convertirse en el miembro 200 estructural (por ejemplo, a lo largo de la dirección de procesamiento P), puede formarse en la etapa C de laminado, calentarse en la etapa D de calentamiento por inducción, enfriarse rápidamente y/o templarse en la etapa de enfriamiento E, calentarse rápidamente en la etapa de templado F, enfriarse rápidamente y/o templarse en la etapa de enfriamiento G, cortarse y/o si no procesarse de cualquier otra manera en cualquiera de una variedad de formas para, por ejemplo, infundirse con las propiedades deseadas u objetivo y/o para ser moldeado o formado como se desee. Opcionalmente, con respecto a la etapa de enfriamiento G, la pieza de trabajo puede sencillamente dejarse enfriar a temperatura ambiente antes de ser calibrada en la estación H y luego cortada a medida en la estación I.

Opcionalmente, la estación de alimentación B puede incluir parte o la totalidad de un desenrollador (no mostrado), un devanador (no mostrado) y un aplanador (no mostrado) para, por ejemplo, facilitar la alimentación de la pieza 100 de trabajo continua a y/o a través del sistema 10. Por ejemplo, un desenrollador, si se incluye, puede procesar un rollo de material enrollado o en bobina a través de una orientación recta o en línea. Un devanador y/o un aplanador pueden procesar además la pieza 100 de trabajo continua en un aspecto o forma (por ejemplo, enderezada, aplanada, limpiada y/o despejada de deshechos). Opcionalmente, se puede incluir un dispositivo de corte (no mostrado), por ejemplo, para que la pieza 100 de trabajo continua pueda cortarse entre la estación de alimentación B y el laminador C o la estación o etapa posterior, lo que puede facilitar un funcionamiento más seguro y/o para evitar el desperdicio en caso de que haya un problema con una tirada de producción. Ha de entenderse que parte o la totalidad de un desenrollador, un devanador, un aplanador y un dispositivo de corte pueden ser unidades separadas en vez de o además de estar incluidas como parte de la estación de alimentación B o cualquier otra estación del sistema 10.

El sistema 10 y/o el proceso pueden implicar o incluir procesamiento en línea, lo que puede significar que los componentes del sistema están dispuestos de manera contigua en línea recta y están conectados entre sí, lo que permite que la pieza de trabajo se procese continuamente desde la fase inicial de la pieza 100 de trabajo continua (por ejemplo, fleje de acero) hasta la fase final o del miembro 200 estructural (por ejemplo, un riel de chasis endurecido y templado), sin la necesidad de una transferencia colateral de la pieza de trabajo de un componente de procesamiento al siguiente. El uso de un sistema o proceso en línea puede permitir, entre otras cosas, una superficie ocupada más pequeña y/o puede requerir menos área para configurar o hacer funcionar el sistema o proceso, un proceso más eficiente y/o un producto terminado (por ejemplo, miembro 200 estructural) que tiene distorsiones mínimas sin la necesidad de etapas adicionales de formación o enderezamiento.

Un beneficio inesperado del proceso en línea de la figura 1 es que las distorsiones se minimizan de manera sorprendente sin emplear algún medio de temple por restricción como se requiere en la técnica anterior.

La distorsión se puede utilizar para indicar cambios de sección transversal en la pieza 100 de trabajo continua y/o el riel de chasis o el miembro 200 estructural. Por ejemplo, desviaciones en la forma o perfil de la pieza 100 de trabajo continua y/o el miembro 200 estructural (por ejemplo, los cambios en el ángulo de las pestañas laterales, si se incluyen pestañas, o los cambios en el grosor a lo largo del ancho) pueden ser distorsiones. Se ha descubierto que, con algunos materiales y/o diseños objetivo del miembro 200 estructural, puede ser deseable menos de 1mm/m (por ejemplo, aproximadamente menos de 0,75mm/m). La distorsión se puede medir de una variedad de formas, que incluyen, pero no se limitan a, inspección visual y/o herramientas (por ejemplo, calibradores, sistemas de medición óptica y/o dispositivo 650 de medición óptica). En algunos modos de realización, la retroalimentación de la medición se puede suministrar al sistema 10 (por ejemplo, a un molino de calibración o equipo de enderezamiento, como se entiende en la técnica) para hacer los ajustes necesarios o deseados a la pieza 100 de trabajo continua y/o miembro estructural o antes de cortarlo en el riel 200 de chasis final.

El dispositivo 650 de medición óptica (mostrado esquemáticamente en la figura 1) puede incluir cualquiera de una variedad de componentes de medición óptica, como, por ejemplo, una cámara, una lente de aumento, un láser, un sensor (por ejemplo, un sensor digital o analógico), un dispositivo de comunicación (por ejemplo, un transceptor, una radio, un ordenador, etc.), otros componentes o cualquier combinación de los mismos, incluyendo una pluralidad de uno o más componentes. El dispositivo 650 de medición óptica puede usarse solo o junto con otros componentes para, entre otras cosas, medir la distorsión en la pieza 100 de trabajo continua. El ordenador 750 (también mostrado esquemáticamente en la figura 1) puede estar incluido y/o puede estar en comunicación. con el dispositivo 650 de medición óptica, y/o puede estar en comunicación con el sistema 10 o cualquier componente del mismo para, por ejemplo, controlar la velocidad de alimentación de la pieza 100 de trabajo continua. Por tanto, por ejemplo, el dispositivo 650 de medición óptica puede medir distorsión(es) en la pieza 100 de trabajo continua y/o el ordenador 750 pueden recibir dicha información de medición y utilizarla para determinar si existen distorsiones que están por encima de un nivel aceptable (por ejemplo, más de aproximadamente 1mm/m).

El ordenador 750 puede entonces comunicarse con el sistema 10 o componentes del mismo para, por ejemplo, invertir o ralentizar la pieza 100 de trabajo continua para su procesamiento adicional y/o comunicarse con la estación de calibración H para producir más laminado, enderezamiento y/o reducción de distorsión(es) hasta por debajo de un nivel de distorsión aceptable (por ejemplo, igual o menor que aproximadamente 1mm/m). Ha de entenderse que el laminado adicional, el enderezamiento y/o la reducción de la distorsión en la pieza 100 de trabajo continua pueden repetirse según sea necesario, por ejemplo, mediante el uso de un circuito de retroalimentación que incluye un dispositivo 650 de medición óptica, ordenador 750, estación de calibración H, y/u otros componentes del sistema 10 o cualquier combinación de los mismos. Ha de entenderse además que el ordenador 750 puede estar en comunicación con cualquiera o todas las estaciones del sistema 10 y/o puede usarse para controlar funciones del mismo. Por ejemplo, el ordenador 750 puede estar en comunicación con la estación de alimentación B para controlar la velocidad de alimentación de la pieza 100 de trabajo continua. Para otro ejemplo, el ordenador 750 puede estar en comunicación con cualquiera de las estaciones de calentamiento (por ejemplo, D y/o F) y/o en comunicación con cualquiera de las estaciones de enfriamiento (por ejemplo, E y/o G) para recibir retroalimentación de temperatura para ajustar las velocidades de calentamiento o enfriamiento (por ejemplo, como se describió anteriormente) y/o para ajustar la velocidad de alimentación de la pieza 100 de trabajo continua como se desee. Ha de entenderse que cualquiera o toda la comunicación entre el dispositivo 650 de medición óptica, el ordenador 750 y/o cualquier componente del sistema 10 o cualquier combinación de los mismos puede ser esencialmente inalámbrica o por cable, o cualquier combinación de las mismas.

El ajuste fino o el control preciso de cualquiera de las etapas del proceso pueden minimizar o eliminar distorsiones no deseadas, por ejemplo, ajustando los procesos de calentamiento, enfriamiento y/o templado. Por ejemplo, sin estar incluidas en la presente invención, cualquiera o todas las etapas o procesos de calentamiento, enfriamiento y templado pueden ser esencialmente simétricos, o someter esencialmente toda una sección longitudinal de la pieza 100 de trabajo continua a esencialmente las mismas velocidades de calentamiento o enfriamiento. lo que puede reducir los gradientes y/o tensiones térmicas y, de este modo, reducir las distorsiones que pueden surgir de un calentamiento o enfriamiento desigual. Sin embargo, ha de entenderse que el calentamiento, enfriamiento asimétrico y/o, de acuerdo con la presente invención, el templado puede ser deseable para dar propiedades variables a la pieza 100 de trabajo continua y/o al miembro 200 estructural, como se comenta con más detalle a continuación. Además, la distorsión puede reducirse o eliminarse, por ejemplo, reduciendo o eliminando las restricciones o el contacto físico de la pieza 100 de trabajo continua durante cualquiera o todas las etapas de procesamiento. Además, se pueden incluir guías, como rodillos de guía o rieles de guía, por ejemplo, entre las etapas o estaciones del proceso. Por ejemplo, puede producirse un enfriamiento radiante de una pieza de trabajo continua al salir de la primera estación de calentamiento rápido D y/o la segunda estación de calentamiento rápido F, y este enfriamiento radiante puede causar o aumentar las distorsiones. Por tanto, se pueden usar guías en estos lugares (o en cualquier otro lugar) para impulsar la pieza de trabajo continua a mantener su perfil deseado y minimizar las distorsiones.

Haciendo referencia aún a la figura 1, la etapa C de laminado se realiza después de la estación de alimentación B. La estación de alimentación B, si se incluye, puede proporcionar la pieza 100 de trabajo continua a una estación de formación C. La estación de formación C puede moldear o formar la pieza 100 de trabajo continua en una cierta, predeterminada y/o deseada forma o perfil (por ejemplo, el canal esencialmente en forma de U mostrado en la figura 1, u otra forma si se desea). Otras formas que puede adoptar la pieza 150 de trabajo perfilada incluyen, pero no se limitan a, forma de I, forma de Z, forma de caja o cualquier otra forma o cualquier combinación de las mismas. Ha de entenderse que la pieza 100 de trabajo continua y/o el miembro 200 estructural pueden tener, sin limitación, cualquier aspecto o forma, ya sea que tenga una forma abierta (es decir, un perímetro abierto) o una forma cerrada (es decir, un perímetro cerrado, como puede lograrse, por ejemplo, cerrando el perímetro soldándolo o suministrando una pieza 100 de trabajo continua que tiene una forma cerrada antes del procesamiento por el sistema 10).

La estación de formación C puede incluir cualquiera de una variedad de métodos de formación, como el laminado. El laminado puede facilitar y/o moldear o formar de manera eficaz la pieza 100 de trabajo continua en o hacia el perfil o la forma final deseados. Por ejemplo, el laminado en la estación de formación C puede facilitar la formación y/o formar eficientemente la pieza 100 de trabajo continua si la pieza 100 de trabajo continua es de acero como SAE 15B27. Si se emplea el laminado en la estación de formación C, puede moldear o formar la pieza 100 de trabajo continua en una sola etapa o en una pluralidad de etapas de una manera entendida en la técnica. Por ejemplo, una primera etapa de laminado o intermedia en un primer par de rodillos puede ir seguida de una etapa final o de acabado en un segundo par de rodillos. Como se mencionó anteriormente, los modos de realización de ejemplo que comprenden chapa de acero laminado pueden tener un grosor en el intervalo de aproximadamente 0,5mm a 13mm, y en algunos modos de realización se puede usar chapa de acero laminado que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 6mm a 9mm.

Ha de entenderse que se puede incluir cualquier número de etapas o pares de rodillos, y los rodillos no se limitan a estar en pares. El número de rodillos y/o la orientación de los rodillos puede adaptarse según sea necesario para, por ejemplo, formar un aspecto o perfil terminado a partir de un perfil inicial o en bruto determinado o predeterminado. De acuerdo con los presentes modos de realización de ejemplo, la pieza 100 de trabajo continua se forma creando pestañas laterales en dos o más etapas para crear el canal en forma de U de ejemplo. Como se muestra en los modos de realización de ejemplo, las pestañas se giran hacia abajo para evitar la acumulación de agua entre el alma y pestañas de la pieza 150 de trabajo moldeada que puede afectar el enfriamiento y/o la etapa de calentamiento posterior después de un primer enfriamiento. Una vez formada, la pieza 100 de trabajo continua toma la forma de una pieza 150 de trabajo perfilada de ejemplo (para un ejemplo no limitativo, en forma de canal). Ha de entenderse que la pieza 150 de trabajo perfilada se usa para indicar un estado de la pieza 100 de trabajo continua, y no es una pieza separada, ya que la pieza 100 de trabajo continua es continua en todo(s) el(los) proceso(s) en línea descrito(s) en el presente documento.

Después de moldearse o formarse en la estación de formación C, la pieza 150 de trabajo perfilada se puede calentar rápidamente en la primera estación de calentamiento D de ejemplo. Se puede usar cualquiera de una variedad de métodos, sistemas y/o aparatos de calentamiento en la primera estación de calentamiento D, incluyendo, pero sin limitarse a, calentamiento por inducción, calentamiento en un horno eléctrico o de gas y/o calentamiento por infrarrojos. En algunos modos de realización, el calentamiento por inducción puede ser una opción de calentamiento rápida, eficiente y/o compacta. Un dispositivo de calentamiento por inducción que ha demostrado ser útil en este proceso en línea es un dispositivo de calentamiento por inducción Magnatérmico AJAX TOCCO, aunque se entiende que se pueden emplear otras marcas y/o modelos. El diseño de la bobina y el campo de flujo son consideraciones que pueden tenerse en cuenta al seleccionar un tipo, marca y/o modelo de dispositivo de calentamiento. Las bobinas del dispositivo de calentamiento por inducción pueden manipularse y/o formarse para adaptarse o conformarse al perfil o forma de la pieza 150 de trabajo perfilada que se está procesando en el miembro 200 estructural (véanse, por ejemplo, las figuras 4-6A, comentadas a continuación). Las propiedades y/o metalurgia de la pieza 100 de trabajo continua pueden alterarse, variarse y/o controlarse alterando, variando y/o controlando, por ejemplo, la potencia de cualquiera o todas las bobinas o la separación de las bobinas con respecto a la pieza 150 de trabajo perfilada. Si se incluye más de una bobina, la potencia de cada bobina puede variar, por ejemplo, para crear una metalurgia variable en las secciones adyacentes de la pieza 100 de trabajo continua. La pieza 150 de trabajo perfilada puede entrar en la primera estación de calentamiento D y salir como primera pieza 160 de trabajo calentada. De nuevo, ha de entenderse que la primera pieza 160 de trabajo calentada, como se usa aquí, indica el estado de la pieza 100 de trabajo continua en ese lugar a lo largo del proceso continuo en línea, no una pieza separada de material.

La primera pieza 160 de trabajo calentada puede tener ciertas propiedades predeterminadas y/u objetivo que se pueden lograr, por ejemplo, calentando la pieza 150 de trabajo perfilada a una temperatura deseada y/o a una velocidad deseada. De acuerdo con la presente invención, el calentamiento por inducción se usa en la primera estación de calentamiento D para calentar la pieza 100 de trabajo continua en menos de 5 minutos (300 segundos), menos de aproximadamente 3-4 minutos (180-240 segundos) en algunos modos de realización, o menos de aproximadamente 60-90 segundos en algunos modos de realización.

Aunque, no incluidos en la presente invención, se pueden utilizar otros tipos de calentamiento en la primera estación de calentamiento D, como calentamiento a gas (por ejemplo, en un horno) o calentamiento por infrarrojos, el calentamiento por inducción requiere menos espacio, menos tiempo y/o menos energía y, por tanto, el calentamiento por inducción optimiza la eficiencia del proceso. El calentamiento por inducción se utiliza para desarrollar calor dentro de la pieza 150 de trabajo perfilada de forma relativamente instantánea, en lugar de esperar a que el calor se transfiera a la misma por conducción o convección desde fuentes de calor fuera de la pieza 150 de trabajo perfilada. Además, la profundidad del calentamiento puede controlarse con un dispositivo de calentamiento por inducción, por ejemplo, alterando la frecuencia de la corriente utilizada en el proceso de inducción (en donde se pueden utilizar frecuencias más bajas para alcanzar mayores profundidades y frecuencias más altas para profundidades menores). En algunos modos de realización que calientan acero por inducción, las frecuencias pueden oscilar entre aproximadamente 500 hercios y aproximadamente 400 kilohercios, y se ha encontrado comúnmente que aproximadamente 3.000 a aproximadamente 10.000 hercios es un intervalo de frecuencias eficaz. El período de tiempo más corto que puede ser necesario para el calentamiento por inducción (en comparación con otros métodos de calentamiento) puede mejorar la precisión y/o el control del proceso de calentamiento, por ejemplo, debido a la reducción del tiempo durante el cual los accidentes o errores resultan en variaciones no deseadas de la velocidad de línea, tensión, potencia u otros parámetros que puedan afectar la precisión del proceso. En algunos modos de realización, se pueden usar pirómetros o dispositivos similares durante o cerca del primer proceso de calentamiento o la primera estación de calentamiento D para recopilar datos y/o proporcionar retroalimentación, que puede usarse, por ejemplo, para controlar y/o asegurar propiedades objetivo como cierta metalurgia.

Normalmente, la pieza 150 de trabajo perfilada se calienta a una primera temperatura a la que se forma una primera fase metalúrgica endurecida, como austenita. Como entenderán los expertos en la técnica, la austenita es, generalmente, una solución sólida de carbono en hierro que es estable a temperaturas relativamente altas. El tiempo y la temperatura requeridos para producir la primera fase metalúrgica deseada se controlan mediante una serie de parámetros, como la química del material (por ejemplo, la química del acero), la velocidad de alimentación, la potencia, el vataje, el posicionamiento de la bobina, el intervalo de frecuencias y los intervalos de potencia de varias bobinas, el caudal másico asociado con el proceso, etc., como se muestra, por ejemplo, en los Ejemplos que se exponen a continuación. Por ejemplo, la primera estación de calentamiento D puede calentar la pieza 100 de trabajo continua y/o la primera pieza 160 de trabajo calentada a una primera temperatura de aproximadamente 950 grados C (o dentro del intervalo de 800 grados C a 1000 grados C) para luego enfriarse, como se comenta con más detalle a continuación. Si se usa acero, suficiente calor puede austenitizar parte o toda la ferrita que contiene, cambiando la estructura cristalina de ferrita (cúbica centrada en el cuerpo) a austenita (cúbica centrada en la cara). La ferrita normalmente existe en el acero desde aproximadamente la temperatura ambiente (o más fría) hasta aproximadamente 720-730 grados C, momento en el que la ferrita comienza a cambiar a austenita en condiciones de equilibrio. Por lo general, en los hornos convencionales de gas o eléctricos, la ferrita en un acero al carbono medio se transformará completa o casi completamente en austenita a aproximadamente 850 grados C. Sin embargo, debido a que el tiempo de calentamiento por inducción es normalmente relativamente corto en comparación con otros métodos de calentamiento, se ha descubierto que elevar la temperatura para lograr la austenitización puede facilitar y/o ayudar a asegurar una austenitización completa. Se ha descubierto que a menudo es suficiente elevar la temperatura de austenitización objetivo alrededor de 100 grados C (por ejemplo, de alrededor de 850 grados C en otros métodos de calentamiento a alrededor de 950 grados C, como se mencionó anteriormente, en métodos de calentamiento por inducción). Para composiciones de acero seleccionadas, como SAE 15B27, la pieza 100 de trabajo continua puede tener un intervalo de temple de aproximadamente 850 grados C a aproximadamente 1000 grados C.

La primera pieza 160 de trabajo calentada es enfriada, pulverizada y/o templada rápidamente en la primera estación de enfriamiento rápido E y/o sale de la primera estación de enfriamiento rápido E como primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente de ejemplo a una segunda temperatura. El enfriamiento rápido del acero austenitizado, como el que se puede lograr mediante pulverización simétrica o temple (véase, por ejemplo, la figura 7B), si es lo suficientemente rápido, transformará la austenita en martensita (tetragonal centrada en el cuerpo). Como entenderán los expertos en la técnica, la martensita es, generalmente, una solución sólida de carbono en hierro relativamente dura y quebradiza. Si el enfriamiento no es lo suficientemente rápido, la transformación de austenita a martensita puede ser incompleta o puede no ocurrir en absoluto, y/o la austenita puede enfriarse lentamente de nuevo a ferrita (y por lo tanto puede tener propiedades ferríticas en lugar de propiedades martensíticas, en donde la martensita, por ejemplo, generalmente es considerablemente más dura que la ferrita). Cualquiera de una variedad de métodos, sistemas y/o aparatos de enfriamiento y/o temple se pueden usar en la primera estación de enfriamiento rápido E, incluyendo, pero no limitados al templado por pulverización (como pulverizando agua y/o emulsión, por ejemplo, sobre la primera pieza 160 de trabajo calentada para enfriarla rápidamente), meterla o sumergirla en una piscina o baño, o cualquier combinación de los mismos. En algunos modos de realización, el enfriamiento por pulverización simétrico ha proporcionado velocidades de enfriamiento y precisión óptimas, aunque no es necesario que se use en la primera estación de enfriamiento rápido E y/o en el sistema 10. Además, se ha descubierto que el agua es un medio de temple eficiente y económico para su uso en la primera estación de enfriamiento rápido E. Otros medios de temple de ejemplo pueden incluir emulsiones, temples poliméricos (por ejemplo, polialquilenglicol) y/u otros medios en lugar de o además de agua. Por ejemplo, se pueden agregar emulsiones y/o polímeros al agua pulverizada para, por ejemplo, disminuir la velocidad de extracción de calor, lo que puede ayudar a minimizar la distorsión y/o el agrietamiento de la pieza 100 de trabajo continua. Ha de entenderse que puede ser deseable a veces tener una velocidad de extracción de calor más alta y, por tanto, puede ser deseable pulverizar un medio que no tenga emulsiones y/o polímeros añadidos al mismo. La primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente puede tener ciertas propiedades predeterminadas y/u objetivo que se pueden lograr, por ejemplo, enfriando o templando la primera pieza 160 de trabajo calentada a una temperatura deseada y/o a una velocidad deseada.

La primera estación de enfriamiento rápido E puede incluir una o más boquillas superiores y/o una o más boquillas inferiores, y/o uno o más anillos de temple que tienen boquillas o características de pulverización. Las boquillas pueden diseñarse, ubicarse y/u orientarse para enfriar la primera pieza 160 de trabajo calentada con propiedades deseadas u objetivo, y/o las boquillas pueden mantener la distorsión de la primera pieza 160 de trabajo calentada dentro de intervalos aceptables. Las velocidades de pulverización se pueden variar, se puede utilizar cualquier número de boquillas y la velocidad de pulverización puede variar de una boquilla a otra, si se usa más de una boquilla. En modos de realización que utilizan una o más boquillas, la ubicación de la(s) boquilla(s) lo más cerca posible de la salida de la primera estación de calentamiento D (por ejemplo, lo más cerca posible de la bobina de austenitización final) puede ser beneficiosa. Por ejemplo, ubicar la(s) boquilla(s) a menos de aproximadamente 30cm, o dentro de aproximadamente 15cm en algunos modos de realización, desde la salida y/o la bobina de austenitización final de la primera estación de calentamiento D puede ser deseable por cualquiera de una variedad de razones, que incluyen, pero no se limitan a, control mejorado y/o precisión de los procesos de enfriamiento, temple y/o producción de martensita. La(s) boquilla(s) de pulverización en la primera estación de enfriamiento rápido E, si se incluye(n), puede(n) tener ejes N1-N4 de boquilla respectivos, cualquiera o todos de los cuales pueden estar orientados entre 0 y 90 grados, y/o aproximadamente 45 grados, alejándose de la primera estación de calentamiento rápido D. La orientación de las boquillas 500 por tanto puede, por ejemplo, ayudar a resolver la presión de vapor que se acumula excesivamente durante el proceso de enfriamiento rápido para mantener la transferencia de calor deseada y formar martensita de manera óptima, y/o dicha orientación de las boquillas 500 puede reducir o evitar que la pulverización humedezca la primera estación de calentamiento D o cualquier componente de la misma (por ejemplo, bobina(s) de calentamiento o componentes eléctricos). Ha de entenderse que la orientación precisa de las boquillas 500 y/o cualquiera o todos los ejes N1-N4 de las boquillas pueden depender de una serie de factores, que incluyen, pero no se limitan a, la ubicación de la primera estación de calentamiento rápido D en relación con la primera estación de enfriamiento rápido E, la composición y/o propiedades termodinámicas de la pieza 100 de trabajo continua, y/o los perfiles metalúrgicos objetivo y/o las propiedades físicas de la pieza 100 de trabajo continua. Si se desea, se puede proporcionar refrigerante, como agua, a la primera estación de enfriamiento rápido E y/o boquilla(s) 500 por o desde una o más fuentes (por ejemplo, primer tanque 550 de almacenamiento y/o segundo tanque 560 de almacenamiento). Los tanques 550, 560 de almacenamiento son sencillamente de ejemplo y se proporcionan como un ejemplo de cómo se puede suministrar o proporcionar refrigerante y/o agua.

La pulverización de ejemplo en la primera estación de enfriamiento rápido E puede estar en el intervalo de aproximadamente 20-50 grados C. Si se usa, por ejemplo, en una configuración de ocho boquillas que tiene(n) la(s) velocidad(es) de pulverización descrita(s) anteriormente, la pieza 100 de trabajo continua (dependiendo del tamaño, forma, material, etc.) se puede enfriar desde aproximadamente 950 grados C hasta una segunda temperatura (dentro del intervalo de aproximadamente 20-200 grados C), en aproximadamente 10 segundos. Para algunas composiciones de material de la pieza 100 de trabajo continua, puede ser necesario enfriar a aproximadamente 150 grados C en aproximadamente 10 segundos para crear o formar las propiedades deseadas (por ejemplo, un estado martensítico) dentro de la pieza 100 de trabajo continua. El enfriamiento o temple, por ejemplo, a través del uso de boquillas, puede ser esencialmente simétrico o esencialmente uniforme a través de la pieza 100 de trabajo continua medida en la dirección axial y/o la dirección transversal. Como alternativa, el enfriamiento o temple puede ser esencialmente asimétrico, con diferentes áreas o zonas de la pieza 100 de trabajo continua que tienen diferentes propiedades metalúrgicas como resultado de la variación de enfriamiento o temple (por ejemplo, debido a velocidades de enfriamiento variables, tipos de líquido, diseño u orientación de la boquilla, velocidades de pulverización variables, o cualquier combinación de los mismos). Ha de entenderse que la velocidad de enfriamiento y/o la temperatura final para la primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente pueden depender del calentamiento que ocurre en la primera estación de calentamiento D, o pueden ser independientes del calentamiento que ocurre en la primera estación de calentamiento D. Ha de entenderse además que un flujo uniforme, regular y/o constante (y/o el uso de una densidad de orificios maximizada en la(s) boquilla(s) de pulverización) desde cada boquilla puede ayudar, por ejemplo, a optimizar el control y/o la precisión del enfriamiento.

La primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente puede entrar en la estación de calentamiento rápido o templado F (que, de acuerdo con la presente invención, es un segundo dispositivo de calentamiento por inducción similar a la estación de calentamiento por inducción D) y/o sale de la estación de templado F como pieza 180 de trabajo endurecida y templada. La estación de templado F puede proporcionar templado de la primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente, y dicho templado puede incluir tratamiento térmico de la primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente (nuevamente, 170 es una referencia a una sección o estado de la pieza 100 de trabajo continua en un ubicación concreta a lo largo del proceso en línea, no una pieza de trabajo separada) para aumentar la resistencia de la pieza 100 de trabajo continua y/o el miembro 200 estructural final. La pieza 180 de trabajo endurecida y templada puede tener ciertas propiedades predeterminadas y/u objetivo que se pueden lograr, por ejemplo, calentando la primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente a una temperatura deseada y/o a una velocidad deseada para producir un perfil metalúrgico templado. Ha de entenderse que la velocidad de calentamiento y/o la temperatura final para la pieza 180 de trabajo calentada endurecida y templada pueden depender del calentamiento que se produce en la primera estación de calentamiento D y/o del enfriamiento o temple que se produce en la primera estación de enfriamiento rápido E, o pueden ser independientes de cualquier calentamiento o enfriamiento que ocurra previamente.

De acuerdo con la presente invención, el calentamiento por inducción se usa como método de calentamiento en la estación de templado F. Aunque no está incluido dentro de la presente invención, en la estación de templado F puede utilizarse cualquiera de una variedad de tipos y/o combinaciones de calentamiento como calentamiento por gas o eléctrico (por ejemplo, en un horno) o calentamiento por infrarrojos, el calentamiento por inducción requiere menos espacio, menos tiempo y/o menos energía y, por tanto, el calentamiento por inducción optimiza la eficiencia del proceso. Además, el período de tiempo más corto que puede ser necesario para el calentamiento por inducción (en comparación con otros métodos de calentamiento) puede mejorar la precisión y/o el control del proceso de calentamiento, por ejemplo, debido a la reducción del tiempo durante el cual pueden ocurrir accidentes o errores que resulten en variaciones no deseadas de la velocidad de línea, tensión, potencia u otros parámetros que puedan afectar la precisión del proceso. Además, debido a que el templado puede requerir una velocidad de calentamiento relativamente alta (es decir, una gran entrada de calor rápidamente), incluso una ligera variación en un parámetro de calentamiento objetivo (por ejemplo, velocidad de línea o potencia) puede tener un impacto significativo, y posiblemente perjudicial, en el templado de la pieza 100 de trabajo continua.

En algunos modos de realización, por ejemplo, utilizando aceros de las composiciones mencionadas anteriormente, la etapa de templado y/o la estación de templado F pueden elevar la temperatura de la pieza 100 de trabajo continua aproximadamente 250 grados C (desde, por ejemplo, aproximadamente 150-200 grados C, ya que puede salir de la primera estación de enfriamiento rápido E) a una tercera temperatura en el intervalo de aproximadamente 450-600 grados C, en aproximadamente menos de un minuto. En algunos modos de realización, se pueden usar pirómetros (mostrados esquemáticamente como 250) o dispositivos similares durante o cerca del proceso de templado o de la estación de templado F para recopilar datos y/o proporcionar retroalimentación, que se puede usar, por ejemplo, para controlar y/o para asegurar propiedades objetivo como cierta metalurgia. La estación de templado F puede incluir uno o más elementos calentadores y/o bobinas. Las propiedades y/o metalurgia de la pieza 100 de trabajo continua pueden alterarse, variarse y/o controlarse alterando, variando y/o controlando, por ejemplo, la potencia de cualquiera o todas las bobinas. Si se incluye más de una bobina, la potencia de cada bobina puede variar, por ejemplo, para crear metalurgia o temperaturas variables en secciones adyacentes de la pieza 100 de trabajo continua.

La pieza 180 de trabajo endurecida y templada se enfría y/o templa rápidamente en la segunda estación de enfriamiento rápido G y/o sale de la segunda estación de enfriamiento rápido G como pieza 190 de trabajo templada y enfriada. Se puede usar la pieza 190 de trabajo templada y enfriada para formar un riel de chasis endurecido y templado, como un miembro estructural o riel 200 de chasis endurecido y templado. Cualquiera de una variedad de métodos, sistemas y/o aparatos de enfriamiento y/o temple se pueden usar en la segunda estación de enfriamiento rápido G, que incluyen, pero no se limitan al temple por pulverización, como pulverizando agua, por ejemplo, sobre la pieza 180 de trabajo endurecida y templada para enfriarla rápidamente. Se puede incluir una segunda estación de enfriamiento rápido o etapa G por cualquiera de una variedad de razones, que incluyen, pero no se limitan a, hacer que la pieza 100 de trabajo continua sea más segura de manejar, para aumentar la estabilidad dimensional de la pieza 100 de trabajo continua y/o para reducir o extraer tensión(es) térmica(s) residual(es). Si la pieza 100 de trabajo continua se enfría rápidamente en la segunda estación de enfriamiento rápido G, entonces las etapas posteriores de procesamiento, moldeado y/o formación (por ejemplo, laminado adicional, enderezamiento, calibración y/o corte a medida) se pueden realizar sin más distorsión resultante de una pieza 100 de trabajo continua caliente que se enfría más tarde en el proceso y/o se enfría de forma asimétrica o no uniforme.

La pieza 190 de trabajo templada y enfriada puede tener ciertas propiedades predeterminadas y/u objetivo que se pueden lograr, por ejemplo, enfriando o templando rápidamente la pieza 180 de trabajo endurecida y templada a una temperatura deseada y/o a una velocidad deseada. para producir, no incluido dentro de la presente invención, un perfil metalúrgico esencialmente uniforme. Ha de entenderse que la velocidad de enfriamiento y/o la temperatura final para la pieza 190 de trabajo endurecida y templada y enfriada puede depender del calentamiento que ocurre en la primera estación de calentamiento D y/o en la segunda estación de calentamiento, y/o el enfriamiento que ocurre en la primera estación de enfriamiento rápido E, o puede ser independiente de cualquier calentamiento o enfriamiento que ocurra previamente. Ha de entenderse que, no incluidas dentro de la presente invención, la segunda estación de enfriamiento rápido y/o la segunda etapa G de enfriamiento rápido pueden ser opcionales. Por ejemplo, no incluidos dentro de la presente invención, el enfriamiento ambiente y/o las temperaturas del aire ambiente pueden usarse para la pieza 100 de trabajo continua después de que se haya templado. Sin embargo, ha de entenderse que el uso de una estación de enfriamiento rápido o etapa de proceso después del templado puede permitir el uso de una superficie ocupada más pequeña porque se necesitará enfriar menos producto simultáneamente y/o puede permitir un proceso o sistema 10 más rápido o más eficiente.

Se pueden variar las velocidades de pulverización, se puede utilizar cualquier número de boquillas y la velocidad de pulverización puede variar de una boquilla a otra, si se utiliza más de una boquilla. La(s) boquilla(s) 500 de pulverización en la estación de enfriamiento rápido G, si se incluye(n), puede(n) tener ejes Ns-Ns de boquilla respectivos, cualquiera o todos de los cuales pueden estar orientados entre 0 y 90 grados y/o aproximadamente 45 grados, alejándose de la estación de templado F. La orientación de las boquillas 500 por tanto puede, por ejemplo, hacerse de manera que se resuelva la presión de vapor que se acumula excesivamente durante el proceso de enfriamiento rápido para mantener la transferencia de calor deseada, y/o dicha orientación de las boquillas 500 puede reducir o evitar que la pulverización humedezca la segunda estación rápida de calentamiento o templado F o cualquier componente de la misma (por ejemplo, bobinas(s) de calentamiento o componentes eléctricos). Ha de entenderse que la orientación precisa de las boquillas 500 y/o cualquiera o todos los ejes de las boquillas N5-N8 puede depender de varios factores, que incluyen, pero no se limitan a, la ubicación de la estación de templado F con respecto a la primera estación de enfriamiento rápido E, la composición y/o propiedades termodinámicas de la pieza 100 de trabajo continua, y/o las propiedades físicas objetivo de la pieza 100 de trabajo continua. Si se desea, se puede proporcionar refrigerante, como agua, a la segunda estación de enfriamiento rápido G y/o boquilla(s) 500 por o desde una o más fuentes (por ejemplo, primer tanque 550 de almacenamiento y/o segundo tanque 560 de almacenamiento). Los tanques 550, 560 de almacenamiento son sencillamente de ejemplo y se proporcionan como un ejemplo de cómo se puede suministrar o proporcionar refrigerante y/o agua.

Además, la segunda estación de enfriamiento rápido G puede no impactar o alterar significativamente la metalurgia o la pieza 100 de trabajo continua (por ejemplo, cambiando de austenita a martensita como en la primera estación de calentamiento D y la primera estación de enfriamiento rápido E), y por lo tanto puede permitir más variabilidad y/o menor precisión. Por ejemplo, la segunda estación de enfriamiento rápido G puede enfriar la pieza 100 de trabajo continua a una temperatura que sea apropiada para el manejo o tratamiento posterior (por ejemplo, pintar, nivelar, calibrar, recubrir en polvo u otro tratamiento, o cualquier combinación de los mismos). Continuando con este ejemplo, la segunda estación de enfriamiento rápido G puede enfriar la pieza 100 de trabajo continua a una cuarta temperatura de ejemplo de aproximadamente 150 grados C o menos, y/o aproximadamente 40 grados C o menos. La cuarta temperatura, o temperatura de corte, puede ser suficientemente baja para, por ejemplo, cortar o permitir el corte de la pieza 100 de trabajo continua sin añadir más distorsiones que las nominales a la misma.

El proceso en línea esencialmente continuo descrito en el presente documento puede permitir una superficie ocupada más pequeña, ocupando menos espacio en la planta de fabricación, al menos debido a la eliminación o reducción del transporte de la pieza de trabajo de una estación a otra (o de proceso a proceso). Este proceso continuo en línea permite que la pieza 100 de trabajo continua se mueva directamente de una estación a la siguiente. Este proceso continuo en línea también es más eficiente como resultado de esta transferencia directa, ya que los cambios de temperatura no deseados o incontrolados entre estaciones se minimizan, si no se eliminan por completo. Además, la minimización o eliminación de dichos cambios de temperatura no deseados o incontrolados (y/o cambios de propiedad asociados) ha resultado inesperadamente y sorprendentemente en distorsiones minimizadas que de otra manera se formarían en la pieza de trabajo y/o el producto terminado. Por tanto, el uso de este proceso continuo en línea puede eliminar o minimizar la necesidad de formación, martillado y/o moldeado de la pieza de trabajo después del proceso. Además, la variación de una o más etapas del proceso descrito en el presente documento, y/o la variación de parámetros en una o más estaciones A-I puede permitir la variación de las propiedades del riel de chasis o miembro 200 estructural. Además, dicha variación puede ocurrir dentro de una sola pieza 100 de trabajo continua para producir propiedades variables dentro de una sola pieza 100 de trabajo continua y/o un solo miembro 100 estructural variando los parámetros en una o más estaciones A-I o una o más etapas de procesamiento (por ejemplo, calentamiento, enfriamiento, templado y/o formación).

En algunos modos de realización, la pieza 190 de trabajo templada y enfriada puede ser transportada en la línea, por ejemplo, por o a través de la estación de calibración H a la estación de corte I, que puede cortar la pieza 190 de trabajo templada y enfriada a la longitud dando como resultado el riel de chasis o miembro 200 estructural de ejemplo mostrado. La estación de calibración H puede incluirse, por ejemplo, para medir y/o procesar adicionalmente la pieza 100 de trabajo continua antes de cortarla a medida. La estación de calibración puede incluir, por ejemplo, equipo de medición para encontrar distorsiones o desviaciones de perfil en la pieza 100 de trabajo continua y/o para laminar, enderezar y/o moldear adicionalmente la pieza 100 de trabajo continua. Ha de entenderse que la estación de calibración H y la estación de corte I son opcionales y solo de ejemplo. Ha de entenderse además que la estación de calibración H y/o la estación de corte I pueden incluirse en prácticamente cualquier fase a lo largo de la dirección de procesamiento P en lugar de o además de las ubicaciones mostradas. Por ejemplo, en algunos modos de realización, la ubicación de la estación de corte I y/o la estación de calibración H después de la estación de formación C y/o antes de que ocurra cualquier calentamiento o enfriamiento puede ser deseable, por ejemplo, si ocurre un error y el proceso necesita ser terminado y/o reiniciado. La estación de calibración H puede incluir cualquiera de una variedad de dispositivos o procesos de manipulación, incluyendo, pero no limitado a, transportadores, rodillos, cintas o cualquier guía o dispositivo de transporte, o cualquier combinación de los mismos. La estación de corte I puede incluir cualquiera de una variedad de dispositivos o procesos para cortar el miembro 200 estructural a la longitud, incluyendo, pero no limitado a, hojas, sierras, sopletes (por ejemplo, sopletes de soldadura) o implementos de corte hidráulicos o por plasma, o cualquier combinación de los mismos. Opcionalmente, se puede añadir o incluir una estación para recubrimiento en polvo o si no otro recubrimiento del miembro 200 estructural, por ejemplo, riel de chasis o en cualquier momento durante o después del proceso P. Ha de entenderse que se puede añadir o sustituir cualquiera de una variedad de otras etapas o componentes del sistema.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, se representa un diagrama de flujo que muestra las etapas de un método llevado a cabo mediante el uso del sistema 10 de ejemplo de la figura 1. Progresando en la dirección de proceso P mostrada en la figura 1, que puede modificarse según se desee, puede producirse la etapa de alimentación B (por ejemplo, como se describió anteriormente) para proporcionar una pieza de trabajo continua a la etapa de laminado C y/o a las etapas posteriores. La pieza 100 de trabajo continua puede formarse o moldearse según se desee antes de calentarla, enfriarla o templarla, lo que puede facilitar y/o mejorar la eficiencia de moldear o formar la pieza 100 de trabajo continua. Después de formar la pieza 100 de trabajo continua en la forma deseada o perfil, se calienta mediante la etapa D de calentamiento por inducción. Como se describió anteriormente, las primeras o siguientes etapas o estaciones de calentamiento o calentamiento por inducción pueden estar diseñadas y/o controladas para otorgar a la pieza de trabajo ciertas propiedades específicas, que pueden trabajar en conjunto con la(s) primera(s) o siguiente(s) etapa(s) de enfriamiento o temple para dar a la pieza de trabajo ciertas propiedades deseadas y/u objetivo. Por ejemplo, si la pieza 100 de trabajo continua es acero del tipo SAE 15B27, calentar el acero a una temperatura esencialmente alta en la primera etapa de calentamiento por inducción forma austenita (por ejemplo, calentando hasta o por encima de aproximadamente 900 grados Celsius). Continuando con este ejemplo, enfriar rápidamente el acero (austenítico) en la primera etapa de enfriamiento rápido E da como resultado la formación o producción de martensita, que se forma esencialmente en todo el material y/o da como resultado un material esencialmente endurecido. La pieza 100 de trabajo continua martensítica puede entonces templarse en la estación de templado F para disminuir la dureza, aumentar la resistencia y/o aumentar la funcionalidad de la pieza 100 de trabajo continua, por ejemplo, como se describió anteriormente (por ejemplo, puede ser específica, simétrica, asimétrica, etc.). Opcionalmente, una segunda etapa de enfriamiento rápido, pulverización y/o temple rápido G puede ocurrir en la segunda estación de enfriamiento rápido G por cualquiera de una variedad de razones, incluyendo, pero no limitadas a, enfriar la pieza 100 de trabajo continua a una temperatura propicia para su manipulación y/o para alterar aún más sus propiedades materiales. Por ejemplo, la segunda etapa de enfriamiento rápido G puede enfriar la pieza 100 de trabajo continua a una temperatura que sea segura de manejar y que tenga un estrés térmico residual mínimo o nulo antes de alcanzar una etapa de calibración H. La etapa de calibración H puede incluir, por ejemplo, medición, moldeado adicional (por ejemplo, mediante laminación adicional y/o enderezamiento) para dar forma más precisa a la pieza 100 de trabajo continua (por ejemplo, dentro de tolerancias determinadas) y/o para eliminar o minimizar las distorsiones. La etapa de corte a medida I puede, en algunos modos de realización, incluirse para cortar la pieza 100 de trabajo continua a medida para formar un producto terminado como un miembro estructural o un riel 200 de chasis. Ha de entenderse que se pueden añadir otras etapas de proceso, como, por ejemplo, pieza 100 de trabajo continua con recubrimiento en polvo y/o riel 200 de chasis. El recubrimiento en polvo, si ocurre, puede ocurrir prácticamente en cualquier lugar, pero en algunos modos de realización puede ocurrir después de la etapa de calibración H (si se incluye) y/o después de la etapa de corte a medida I (si se incluye).

El siguiente calentamiento y/o enfriamiento del material puede ocurrir por una variedad de razones. Continuando con el ejemplo anterior en el que se forma martensita, puede ocurrir una segunda fase de calentamiento para templar el acero (martensítico). Por ejemplo, calentando a aproximadamente el intervalo de 400-450 grados Celsius puede ocurrir que temple esencialmente el acero y/o lo haga más manejable y/o le de las propiedades deseadas (por ejemplo, dureza y/o fragilidad, fluencia, alargamiento, elasticidad, resistencia a la tracción, y/o resistencia al cizallamiento). Ha de entenderse que el acero martensítico puede ser muy duro o quebradizo y, a menudo, puede ser difícil de trabajar, moldear, formar, cortar, etc. Se puede incluir una segunda o siguiente fase de enfriamiento por cualquiera de una variedad de razones, incluyendo, pero no limitado a enfriar el acero templado para eliminar y/o minimizar las distorsiones en el mismo.

Haciendo referencia ahora a las figuras 3A - 3C, se muestran modos de realización de ejemplo que ilustran una progresión de ejemplo de moldeado de una pieza 100 de trabajo continua de ejemplo que tiene el perfil mostrado en la figura 3A, a un perfil intermedio mostrado en la figura 3B (que puede ocurrir después de que comience el moldeado o formación, como en un primer par de rodillos, pero antes de que ocurra la fase final de moldeado o formación si hay una segunda o siguiente fase de moldeado como en un segundo par de rodillos). En algunos modos de realización, parte o esencialmente toda la formación o moldeado que ocurre durante el proceso P de ejemplo puede ocurrir antes de que ocurra cualquiera o todo el calentamiento y/o enfriamiento. Por ejemplo, si la pieza 100 de trabajo continua es de acero, puede ser difícil laminar o formar el material después de que se haya producido el calentamiento o enfriamiento (por ejemplo, puede ser difícil formar la primera pieza 160 de trabajo calentada, la primera pieza 170 de trabajo enfriada rápidamente, la pieza 180 de trabajo endurecida y templada y/o la pieza 190 de trabajo templada y enfriada, por lo que puede ser más fácil formar o cortar la pieza de trabajo como pieza 100 de trabajo continua, como pieza 150 de trabajo perfilada y/o cualquier otro estado de la pieza de trabajo antes de esencialmente calentar, enfriar y/o templar). Por tanto, en algunos modos de realización, el riel de chasis o miembro 200 estructural puede tomar su forma final, o esencialmente su forma final, como pieza 150 de trabajo perfilada, antes de la primera fase de calentamiento o enfriamiento, como ocurre en la primera estación de calentamiento D dando como resultado la primera pieza 160 de trabajo calentada.

Haciendo referencia ahora a las figuras 4 y 4A, se ilustra un modo de realización de una bobina 410 de calentamiento por inducción de ejemplo. Las figuras 5 y 5A muestran modos de realización alternativos de una bobina 420 de calentamiento por inducción que puede usarse en lugar o además de la bobina 410 de calentamiento por inducción de las figuras 4 y 4A. Como se ilustra en la figura 4A, la bobina 410 puede ser esencialmente rectangular para permitir que la pieza 100 de trabajo continua pase a través de la misma mientras es calentada por la bobina 410. También se puede apreciar que la bobina 410 tiene una forma que puede permitir que varias formas de pieza 100 de trabajo continua pasen a través de la misma, como, por ejemplo, un canal en forma de caja, un canal en forma de I o en forma de Z, y/o cualquiera de una variedad de otras formas o perfiles de la pieza 100 de trabajo continua. Por tanto, la bobina 410 se puede moldear para calentar y permitir el paso de una variedad de formas de pieza 100 de trabajo continua. Como se ilustra en la figura 5A, la bobina 420 puede seguir más de cerca o parecerse a la forma o perfil de la pieza 100 de trabajo continua. Al hacerlo, la bobina 420 puede ubicarse más cerca de esencialmente todas las superficies de la pieza 100 de trabajo continua y, de este modo, calentar la pieza 100 de trabajo continua rápidamente y/o más eficientemente. Sin embargo, se puede apreciar que la bobina 420 tiene una forma que puede no permitir fácilmente el calentamiento y/o el paso de otras varias formas de la pieza 100 de trabajo continua, como, por ejemplo, si la pieza 100 de trabajo continua tiene forma de caja o forma de Z. Una o ambas bobinas 410 pueden calentar uniformemente o simétricamente la pieza 100 de trabajo continua, por ejemplo, estando dispuesta simétricamente esencialmente alrededor de la pieza 100 de trabajo continua. Además, se puede usar cualquier número de bobinas 410, o de bobinas 420, o de ambas en prácticamente cualquier combinación.

Las figuras 6 y 6A-6C muestran modos de realización de bobinas 430, 432, 434 y 436 de ajuste de calentamiento por inducción de ajuste que pueden usarse en lugar o además de las bobinas de calentamiento por inducción de las figuras 4 y 4A o figuras 5 y 5A. Las bobinas 430, 432, 434 y/o 436 de calentamiento de ajuste se pueden usar, por ejemplo, para calentar con precisión la pieza 100 de trabajo continua o zonas de la misma para lograr las temperaturas o propiedades deseadas (por ejemplo, dureza, resistencia, perfil metalúrgico) de la pieza 100 de trabajo continua. Ciertas secciones, porciones o zonas de la pieza 100 de trabajo continua pueden ser dirigidas por las bobinas 432 y 434 de ajuste. Por ejemplo, una primera bobina 432 de ajuste lateral puede dirigirse a un lado o pestaña de la pieza 100 de trabajo continua y/o un segundo lado de la bobina 434 de ajuste puede dirigirse a otro lado u opuesto o pestaña de la pieza 100 de trabajo continua. De esta manera, una primera zona o pestaña de la pieza 100 de trabajo continua se calienta de manera diferente y/o se forma con una dureza diferente u otra propiedad que una segunda zona o pestaña de la pieza 100 de trabajo continua. Por ejemplo, las formas de, posiciones de, distancias desde la pieza 100 de trabajo continua, potencias a y/o frecuencias de potencias a, la primera bobina 432 de ajuste lateral y la segunda bobina 434 de ajuste lateral pueden variarse para dar como resultado un calentamiento diferente de zonas respectivas de la pieza 100 de trabajo continua. Ha de entenderse que las zonas a las que se hace referencia en el presente documento pueden incluir juntas, esquinas, cualquier parte de las mismas o cualquier combinación de las mismas, en lugar de, o además de, zonas de alma y/o zonas de pestaña.

Se pueden usar cualquiera o todas las bobinas 430, 432, 434 y 436 de ajuste, por ejemplo, en el segundo calentamiento rápido en la estación de templado F. Las diversas formas, tamaños y ubicaciones relativas a la pieza 100 de trabajo continua de las bobinas de calentamiento por inducción pueden usarse para dirigirse a áreas o zonas de la pieza 100 de trabajo continua. De esta manera, las bobinas de calentamiento por inducción pueden usarse para calentar rápidamente y/o templar la pieza 100 de trabajo continua de manera esencialmente simétrica o uniforme, o como alternativa, pueden usarse para calentar rápidamente y/o, de acuerdo con la presente invención, templar la pieza 100 de trabajo continua de manera esencialmente asimétrica o no uniforme. Por ejemplo, las bobinas 432 y 434 pueden dirigirse a diferentes lados de la pieza 100 de trabajo continua para calentar o templar diferentes áreas a diferentes velocidades y/o a diferentes temperaturas, lo que puede resultar en zonas laterales de la pieza 100 de trabajo continua con diferente dureza, diferente resistencia, otras propiedades físicas diferentes, o cualquier combinación de las mismas. Además, como se describió anteriormente, se puede variar la potencia a las respectivas bobinas de calentamiento para permitir velocidades de calentamiento específicas y/o temperaturas de calentamiento objetivo. Por tanto, de acuerdo con la presente invención, una pieza 100 de trabajo continua tiene una pluralidad de zonas, cualquiera o todas de las cuales pueden tener propiedades que son únicas y/o diferentes de cualquier otra zona (como se ilustra en la figura 9). En algunos modos de realización, la bobina 410 puede usarse junto con cualquiera o todas las bobinas 430, 432, 434 y/o 436 de ajuste; la bobina 420 puede usarse junto con cualquiera o todas las bobinas 430, 432, 434 y/o 436 de ajuste; y/o las bobinas 410 y 420 se pueden usar junto con las bobinas 430, 432, 434 y/o 436 de ajuste.

El calentamiento por inducción puede variarse, controlarse y/o dirigirse variando la forma, la potencia y la frecuencia de potencia de cualquiera o todas las bobinas, como las bobinas 410, 420, 430, 432, 434 y/o 436, como se describió anteriormente. Cualquiera o todas las bobinas de calentamiento, como las bobinas 410, 420, 430 de calentamiento pueden tener varias formas de perfil (como se muestra en las figuras 4A, 5A y 6A). El diseño de las bobinas 410, 420, 430 de calentamiento puede afectar la velocidad de calentamiento y/o la eficiencia de calentamiento. Se ha descubierto que la velocidad y la eficiencia de calentamiento pueden optimizarse y/o maximizarse ubicando las bobinas 410, 420, 430 de calentamiento cerca de la pieza 100 de trabajo continua. Manteniendo el diámetro interno o los perímetros de las bobinas 410, 420, 430 de calentamiento y el perímetro exterior de la pieza 100 de trabajo continua a un mínimo práctico generalmente puede aumentar o mejorar la velocidad de calentamiento y/o la eficiencia de calentamiento. Sin embargo, debido a que las bobinas 410, 420, 430 de calentamiento pueden ser costosas, se puede hacer alguna concesión de modo que se puedan usar relativamente pocas bobinas para cubrir un rango relativamente grande de tamaños, formas y/o configuraciones de la pieza 100 de trabajo continua. Holguras normales entre la pieza 100 de trabajo continua y las bobinas 410, 420, 430 pueden estar en el intervalo de aproximadamente 3mm a aproximadamente 25mm. Además, las temperaturas más altas generalmente requieren menos tiempo de calentamiento y las temperaturas más bajas generalmente requieren más tiempo de calentamiento. Por tanto, bobinas más largas y/o más bobinas proporcionarán normalmente más tiempo de calentamiento, lo que puede permitir el uso de temperaturas más bajas (y por tanto menores requisitos de potencia por bobina). Se pueden usar bobinas de calentamiento por inducción similares en la primera estación de calentamiento rápido D, y los parámetros y consideraciones antes mencionados pueden aplicarse a dichas bobinas de calentamiento. Por tanto, el calentamiento puede ser dirigido y/o variado en la primera estación de calentamiento rápido D, y el calentamiento que ocurre en la primera estación de calentamiento rápido D puede ser esencialmente simétrico o asimétrico.

Cualquiera o todas las bobinas 430, 432, 434 y 436 de ajuste pueden tomar cualquiera de una variedad de aspectos, formas y/o tamaños. Por ejemplo, pueden ser planas y ejercer el campo magnético sobre una superficie o superficies de la pieza 100 de trabajo continua, y/o cualquiera o todas las bobinas pueden estar contorneadas para envolver la superficie de la pieza 100 de trabajo continua. Se ha descubierto que no siempre es necesario tener una bobina de ajuste rodeando o frente a las superficies internas y externas de la pieza 100 de trabajo continua ya que el calor puede penetrar a través de profundidades relativamente reducidas de la pieza 100 de trabajo continua. Ha de entenderse que tener alguna o todas las bobinas 430, 432, 434 o 436 de ajuste (u otro aspecto, tamaño o forma) que rodean o están frente a las superficies internas y externas (o cualquier otra superficie) de la pieza 100 de trabajo continua puede facilitar el calentamiento de la pieza 100 de trabajo continua de manera rápida y/o eficiente, aunque no siempre se requiere y/o para algunas formas de la pieza 100 de trabajo continua puede tener poco o ningún beneficio adicional en cuanto al tiempo o la eficiencia.

Varios aspectos o formas que pueden usarse para cualquiera o todas las bobinas 430, 432, 434 o 436 de ajuste (o cualquier otra bobina descrita en el presente documento o cualquier otra bobina que pueda usarse) pueden incluir, sin limitación, bobinas de horquilla y/o bobinas planas, como reconocerá y comprenderá fácilmente un experto en la técnica. Una bobina plana puede tener una pluralidad de bobinas distintas (por ejemplo, tres bobinas distintas como se ilustra en la figura 6A), cualquiera de las cuales puede variarse para producir una pluralidad de zonas distintas de calentamiento o templado. Cualquiera o todas las distintas bobinas planas se pueden encender y apagar (o subir y bajar en potencia, frecuencia, etc.) en momentos apropiados a medida que la pieza 100 de trabajo continua pasa por debajo de la(s) bobina(s), por ejemplo, para variar las propiedades (por ejemplo, dureza, resistencia(s), etc.) a lo largo y/o ancho de la pieza 100 de trabajo continua. Por tanto, en algunos modos de realización, hacer una parte recta y uniforme puede requerir el mismo equipo y capacidad que hacer una parte curva, no uniforme.

Haciendo referencia ahora a las figuras 7A y 7B, una pluralidad de pulverizaciones S de la(s) boquilla(s) 500 pueden dirigirse hacia o sobre la pieza 100 de trabajo continua, como desde, por ejemplo, la boquilla N1 en una variedad de ángulos 01, 02, 03 de pulverización. La pieza 100 de trabajo continua puede moverse con relación a la primera estación de calentamiento rápido D y/o pulverizado(s) S en la dirección del proceso P. Ha de entenderse que se puede usar más de una boquilla en lugar de o además de la boquilla N1, pero solo una boquilla se muestra en la figura 7A con fines de claridad y descripción. La boquilla N1 puede orientarse en un ángulo de impacto o un ángulo 01 de pulverización, que se muestra como aproximadamente 45 grados pero puede estar entre 0 y 90 grados, para, por ejemplo, evitar o limitar que la pulverización S entre o dañe la primera estación de calentamiento rápido D o la segunda estación de calentamiento rápido F. El ángulo 02 de pulverización se muestra en aproximadamente 60 grados, pero puede estar entre 0 y 90 grados, y el ángulo 03 de pulverización se muestra en aproximadamente 30 grados, pero puede estar entre 0 y 90 grados. En algunos modos de realización, las pulverizaciones S pueden rodear esencialmente y/o entrar en contacto con la pieza 100 de trabajo continua de manera esencialmente uniforme en puntos o áreas alrededor de la pieza 100 de trabajo continua. Dicha uniformidad de las pulverizaciones S y/o uniformidad de las velocidades de pulverización y los medios de enfriamiento de las pulverizaciones S, puede facilitar el enfriamiento esencialmente simétrico de la pieza 100 de trabajo continua, lo que puede ayudar a minimizar o prevenir distorsiones, por ejemplo, debido a velocidades de enfriamiento en gradiente y/o diferentes tensiones térmicas o si las boquillas 500 de pulverización no están todas equidistantes de la(s) superficie(s) de la pieza 100 de trabajo continua. Sin embargo, ha de entenderse que las pulverizaciones S pueden variarse para, por ejemplo, lograr un enfriamiento asimétrico como se comentó anteriormente.

Haciendo referencia ahora a las figuras 8 y 9, el miembro 200 estructural puede tener una dimensión longitudinal o axial L y/o una dimensión cruzada o transversal T. No incluido en la presente invención, el miembro estructural puede tener propiedades esencialmente uniformes (por ejemplo, de calentamiento, enfriamiento y/o templado uniforme) en la dimensión axial A y/o en la dimensión transversal T. De acuerdo con la presente invención, el calentamiento y/o enfriamiento específico proporciona al miembro 200 estructural varias propiedades en la dimensión axial L y/o en la dimensión transversal T. Por ejemplo, la Zona 1, la Zona 2 y/o la Zona 3 de ejemplo pueden tener diferentes perfiles metalúrgicos, propiedades termodinámicas y/o propiedades físicas como dureza o resistencia. Por tanto, por ejemplo, si el primer calentamiento rápido D, el primer enfriamiento rápido E y/o el segundo enfriamiento rápido G son esencialmente simétricos y, de acuerdo con la presente invención, el segundo calentamiento rápido o templado F es asimétrico (por ejemplo, como se comentó anteriormente y/o asimétrico al variar la potencia de las bobinas de calentamiento o de los lados o áreas de la pieza 100 de trabajo continua), entonces las Zonas 1-3 representan varias zonas de templado, en donde las propiedades de la pieza 100 de trabajo continua y/o el riel de chasis o el miembro 200 estructural son esencialmente variados mediante templado asimétrico en la segunda estación de calentamiento rápido F. Ha de entenderse que, sin estar incluido en la presente invención, el segundo calentamiento rápido F puede ser esencialmente simétrico en su lugar, y/o que el primer calentamiento rápido D, el primer enfriamiento rápido E, y/o el segundo enfriamiento rápido G pueden ser esencialmente asimétricos. El templado asimétrico que da como resultado zonas de templado variables es sencillamente un ejemplo de cómo las propiedades de la pieza 100 de trabajo continua y/o el miembro 200 estructural pueden variar entre zonas.

Ha de entenderse que, aunque la figura 9 muestra tres zonas, en donde la Zona 1 es el alma (o una porción de la misma) de la pieza 100 de trabajo continua, y las Zonas 2 y 3 son las respectivas pestañas (o porciones de las mismas) de la pieza de trabajo continua, tres zonas es sencillamente un número de ejemplo de zonas que pueden incluirse, y pueden incluirse una o más zonas en lugar de o además de las Zonas 1-3 de ejemplo. Por ejemplo, las zonas de templado y/o las zonas de propiedades especificadas (ya sean simétricas o asimétricas) pueden estar ubicadas en o cerca de las juntas y/o esquinas donde se unen el alma y la(s) pestaña(s) (si la pieza 100 de trabajo continua incluye alma y pestaña(s)). Para otro ejemplo, cualquiera de las Zonas 1-3 (o cualquier otra zona) puede dividirse además en más zonas, como, por ejemplo, se ilustra en la figura 10. Las Zonas 1-3 de la figura 9 son sencillamente de ejemplo y se proporcionan con fines ilustrativos.

En algunos modos de realización, la Zona 1 puede representar una porción central o alma de la pieza 100 de trabajo continua, y/o las Zonas 1 y 2 pueden representar lados opuestos o pestañas de la pieza 100 de trabajo continua. Como se comenta con más detalle a continuación, las propiedades de la pieza 100 de trabajo continua puede variar de una zona a otra, o pueden ser esencialmente uniformes de una zona a otra. Por ejemplo, la Zona 1 puede ser más dura que las Zonas 2 y 3, que pueden tener una dureza similar, dando como resultado el diseño de "alma dura" ilustrado en la figura 11. Para otro ejemplo, la Zona 1 puede ser menos dura que las Zonas 2 y 3, que pueden tener una dureza similar, dando como resultado el diseño de "alma blanda" ilustrado en la figura 11. Para otro ejemplo más, las Zonas 1-3 pueden ser de dureza similar dando como resultado el diseño "uniforme" ilustrado en la figura 11. Ha de entenderse que son posibles otros ejemplos, y que estos ejemplos se proporcionan sencillamente con fines ilustrativos. Ha de entenderse además que, en algunos modos de realización, la pieza 100 de trabajo continua y/o el miembro 200 estructural pueden formarse de manera que las Zonas 1 y 2 sean de dureza diferente o no uniforme.

Ha de entenderse que, en cualquier punto antes de ser formado en el miembro 200 estructural y/o cortado, como en la estación de corte de ejemplo, el material puede tener una longitud suficiente en la dimensión axial A para ubicarse simultáneamente en una o más estaciones. Por ejemplo, una pieza esencialmente sólida de material puede estar simultáneamente en todas las estaciones antes o incluyendo la estación de corte I (donde sea que esté ubicada), como, por ejemplo, estar en cada estación de suministro A, estación de alimentación B, estación de formación C, primera estación de calentamiento D, primera estación de enfriamiento rápido E, segunda estación de calentamiento F, segunda estación de enfriamiento rápido G, estación de calibración H y/o estación de corte I. Por tanto, es posible que una sola pieza de material pueda estar simultáneamente en más de una estación de procesamiento y/o sujeta a más de una etapa de procesamiento, aunque no es necesario que sea así. En cambio, también es posible que una determinada pieza de material esté en una sola estación de procesamiento y/o esté sujeta a una sola etapa de procesamiento, si así se desea.

Haciendo referencia ahora a las figuras 10 y 10A, se representa un modo de realización de ejemplo del miembro 200 estructural que tiene una pluralidad de zonas Z1-Z7 laterales o transversales, con la dureza Brinell variable a través de las zonas para varios materiales de ejemplo representados por las diferentes líneas en el gráfico de la figura 10A. Ha de entenderse que el miembro 200 estructural puede tener siete zonas como se muestra en las figuras 10 y 10A, puede tener menos de siete zonas (por ejemplo, como se muestra en la figura 9), o puede tener más de siete zonas. Las siete zonas Z1-Z7 son sencillamente de ejemplo y se proporcionan a modo de ilustración. La dureza diferente entre las zonas Z1-Z7 transversales puede ser deseable, por ejemplo, para un cierto riel de chasis o miembro 200 estructural, que puede diseñarse para un cierto uso dentro, por ejemplo, de un vehículo de motor. La dureza diferente entre las zonas Z1-Z7 transversales puede ser causada, por ejemplo, por el calentamiento específico en la estación de calentamiento rápido o templado F para lograr diferentes propiedades físicas entre las zonas Z1-Z7 (cuyas propiedades también pueden variarse longitudinalmente como se comentó anteriormente y se muestra en la figura 9, pero no se muestra en las figuras 10 y 11).

A continuación se describen ejemplos de miembros 200 estructurales, por ejemplo, rieles de chasis, que tienen varias propiedades resultantes del sistema 10 y/o del proceso descrito anteriormente:

Ejemplo 1:

Se austenitizó una pieza de trabajo continua usando una única bobina de inducción que seguía de cerca el perfil de la pieza de trabajo (véase, por ejemplo, la figura 5A) al 78% de potencia de una fuente de energía de 25Khz 150KW. La pieza de trabajo se calentó en la primera estación de calentamiento rápido a una temperatura de aproximadamente 950 grados C. La pieza de trabajo se desplazó a 0,73 metros/minuto y se templó en aproximadamente 5-10 segundos por debajo de 100c para crear una microestructura martensítica completa. Luego, la pieza de trabajo fue templada con el mismo tipo de bobina de inducción funcionando a 21,25% de potencia, alcanzando aproximadamente 510 grados C y desplazándose a 0,73 metros/minuto. A continuación, la pieza de trabajo se enfrió al aire ambiente durante un período de 2 horas. La dureza resultante del material fue un Brinell Hv3000kg de 348. La pieza de trabajo resultante tenía una resistencia a la tracción (T) de 146,51MPa.

Ejemplo 2:

En un segundo ejemplo, una pieza de trabajo fue austenitizada y templada usando el mismo proceso que en el Ejemplo 1, excepto que en lugar de enfriarse al aire después del templado, se enfrió rápidamente con agua por debajo de 30 grados C. La dureza resultante del material fue un Brinell Hv3000kg de 369. La pieza de trabajo resultante tenía una resistencia a la tracción (T) de 146,51MPa.

Ejemplo 3:

En un tercer ejemplo, una pieza de trabajo fue austenitizada como en los Ejemplos 1 y 2, pero templada usando una sola bobina de inducción que tiene una forma ovalada (véase, por ejemplo, la figura 4A) al 14% de potencia de 1Khz, fuente de alimentación de inducción de 250Kw. La temperatura de templado de la pieza de trabajo fue de aproximadamente 537 grados C. La dureza de la pieza de trabajo resultante fue Brinell 302 cerca del centro (véase, por ejemplo, la zona Z4 de la figura 10), y Brinell 287 en la pestaña (véase, por ejemplo, la zona Z2 de la figura 10). La pieza de trabajo resultante tenía una resistencia a la tracción (T) de 96,53MPa.

Ejemplo 4:

En un cuarto ejemplo, una pieza de trabajo fue austenitizada como en los ejemplos anteriores, pero templada usando una bobina de inducción de línea de 35KW que tiene una forma ovalada (véase, por ejemplo, la figura 4A) al 12,8% de potencia. La temperatura de templado resultante fue de 582 grados C. La dureza de la pieza de trabajo resultante fue Brinell 286 cerca del centro (véase, por ejemplo, la zona Z4 de la figura 10), y Brinell 302 en la pestaña (véase, por ejemplo, la zona Z2 de la figura 10). La pieza de trabajo resultante tenía una resistencia a la tracción (T) de 88,25MPa.

Los ejemplos 3 y 4 ilustran el resultado de usar una sola bobina para calentar asimétricamente la pieza de trabajo dando como resultado una(s) zona(s) de dureza intencionalmente reducida(s). Los ejemplos 1 y 2 representan ejemplos comparativos.

Ha de entenderse que los ejemplos anteriores se proporcionan solo con el propósito de ilustrar resultados de ejemplo del proceso, sistema y aparato descritos anteriormente, y estos ejemplos no limitan de ninguna manera el alcance o la amplitud de las reivindicaciones o la descripción contenida en el presente documento.

Ha de entenderse que todas las definiciones, como se definen y usan en el presente documento, dominan sobre las definiciones de diccionario, las definiciones en los documentos incorporados por referencia y/o los significados ordinarios de los términos definidos. Los artículos indefinidos "un" y "una/o", como se usan en el presente documento, en la especificación y en las reivindicaciones, a menos que se indique claramente lo contrario, han de entenderse que significan "al menos uno/a". La frase "y/o", como se usa en el presente documento, en la especificación y en las reivindicaciones, ha de entenderse que significa "uno/a o ambo/as" de los elementos así unidos, es decir, elementos que están presentes de manera conjunta en algunos casos y presentes de manera disyuntiva en otros casos.

Los elementos múltiples listados con "y/o" han de interpretarse de la misma manera, es decir, "uno o más" de los elementos así unidos. Opcionalmente, pueden estar presentes otros elementos distintos de los elementos identificados específicamente por la cláusula "y/o", ya sean relacionados o no con los elementos identificados específicamente. Por tanto, como ejemplo no limitativo, una referencia a "A y/o B", cuando se usa junto con un lenguaje abierto como "que comprende", puede referirse, en un modo de realización, solo a A (incluyendo opcionalmente elementos distintos de B); en otro modo de realización, solo a B (incluyendo opcionalmente elementos distintos de A); en otro modo de realización más, tanto A como B (incluyendo opcionalmente otros elementos); etc.

Como se usa en el presente documento, en la especificación y en las reivindicaciones, "o" ha de entenderse que tiene el mismo significado que "y/o" como se definió anteriormente. Por ejemplo, cuando se separan elementos en una lista, "o" o "y/o" se interpretarán como inclusivos, es decir, la inclusión de al menos uno, pero también que incluye más de uno, de un número o lista de elementos, y, opcionalmente, artículos adicionales no listados. Solo los términos que indiquen claramente lo contrario, como "solo uno de" o "exactamente uno de" o, cuando se utilice en las reivindicaciones, "que consiste en", se referirán a la inclusión de exactamente un elemento de un número o lista de elementos. En general, el término "o" como se usa en el presente documento solo se interpretará como una indicación de alternativas exclusivas (es decir, "uno o el otro, pero no ambos") cuando esté precedido por términos de exclusividad, como "cualquiera", "uno de", "sólo uno de", o "exactamente uno de". "Que consiste esencialmente en", cuando se utilice en las reivindicaciones, tendrá su significado corriente como se utiliza en el campo del derecho de patentes.

Como se usa en el presente documento, en la especificación y en las reivindicaciones, la frase "al menos uno", en referencia a una lista de uno o más elementos, ha de entenderse que significa al menos un elemento seleccionado de uno o más de los elementos en la lista de elementos, pero sin incluir necesariamente al menos uno de todos y cada uno de los elementos listados específicamente dentro de la lista de elementos y sin excluir ninguna combinación de elementos en la lista de elementos. Esta definición también permite que otros elementos pueden estar presentes opcionalmente distintos de los elementos específicamente identificados dentro de la lista de elementos a los que se refiere la frase "al menos uno", ya sean relacionados o no con los elementos identificados específicamente. Por tanto, como ejemplo no limitativo, "al menos uno de A y B" (o, de manera equivalente, "al menos uno de A o B", o, de manera equivalente, "al menos uno de A y/o B") puede referirse, en un modo de realización, a al menos un, que incluye opcionalmente más de un, A, sin B presente (y que incluye opcionalmente elementos distintos de B); en otro modo de realización, a al menos un, que incluye opcionalmente más de un, B, sin A presente (y que incluye opcionalmente elementos distintos de A); en otro modo de realización más, a al menos un, que incluye opcionalmente más de un, A, y al menos un, que incluye opcionalmente más de un, B (y que opcionalmente incluye otros elementos); etc.

También ha de entenderse que, a menos que se indique claramente lo contrario, en cualquier método reivindicado en el presente documento que incluya más de una etapa o acto, el orden de las etapas o actos del método no se limita necesariamente al orden en el que se enumeran las etapas o actos del método.

En las reivindicaciones, así como en la especificación anterior, todas las frases transitorias como "que comprende", "que incluye", "que lleva", "que tiene", "que contiene", "que involucra", "que sostiene", "compuesto de" y similares han de entenderse como abiertas, es decir, que significan que incluyen pero no se limitan a. Solo las frases transitorias "que consiste en" y "que consiste esencialmente en" serán frases transitorias cerradas o semicerradas

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un miembro (200) estructural endurecido y templado asimétricamente que comprende las etapas de:

proporcionar una pieza de trabajo de acero de composición seleccionada;

laminar dicha pieza de trabajo de acero en una pieza (150) de trabajo perfilada;

primero calentar rápidamente dicha pieza (150) de trabajo perfilada en un dispositivo de calentamiento por inducción por encima de una primera temperatura dentro de los 300 segundos en los que la fase de austenita se produce esencialmente a lo largo de toda dicha pieza (150) de trabajo perfilada;

primero enfriar rápidamente dicha pieza (150) de trabajo perfilada a una primera velocidad de enfriamiento desde aproximadamente dicha primera temperatura hasta una segunda temperatura para convertir la fase de austenita en la fase de martensita esencialmente a lo largo de toda dicha pieza (150) de trabajo perfilada dando como resultado una pieza de trabajo endurecida;

segundo calentar asimétricamente rápidamente dicha pieza de trabajo endurecida en un segundo dispositivo de calentamiento por inducción hasta al menos una tercera temperatura para templar asimétricamente dicha pieza de trabajo endurecida y producir una pieza de trabajo endurecida y templada que tiene una pluralidad de zonas de templado, cada zona de templado de dicha pluralidad de zonas de templado que tiene una dureza deseada que es diferente de otras de dichas zonas de templado; y

segundo enfriar rápidamente dicha pieza de trabajo endurecida y templada a una segunda velocidad de enfriamiento hasta una cuarta temperatura apropiada para cortar dicho miembro estructural endurecido y templado en una longitud acabada.

2. Un sistema (10) para el procesamiento en línea de acero (100) enrollado en rieles de chasis endurecidos y templados que tienen distorsiones mínimas para ejecutar el método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

un alimentador (B) para alimentar dicho acero (100) enrollado a los componentes necesarios para procesar secuencialmente dicho acero (100) enrollado en un riel de chasis templado, que incluye:

una primera estación de laminado (C) para formar el acero enrollado en una pieza de trabajo de acero perfilada, que luego se alimenta a:

un primer aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido (D) para calentar dicha pieza de trabajo de acero por encima de su temperatura de austenitización mientras la pieza de trabajo de acero se alimenta a través del mismo para convertir el perfil metalúrgico de dicha pieza de trabajo de acero en austenita esencialmente a lo largo de toda dicha pieza de trabajo de acero, que se alimenta luego a:

un primer aparato de enfriamiento rápido (E) para enfriar rápidamente dicha pieza de trabajo de acero y convertir la austenita en martensita, que luego se alimenta a:

un segundo aparato de calentamiento por inducción de calentamiento rápido (F) para calentar dicha pieza de trabajo de acero asimétricamente a un intervalo de templado de dicha pieza de trabajo de acero y, por lo tanto, templar asimétricamente dicha pieza de trabajo de acero a una pieza de trabajo endurecida y templada con la dureza deseada, y que luego se alimenta a:

una segunda estación de enfriamiento rápido (G) para enfriar rápidamente dicha pieza de trabajo endurecida y templada y de ese modo minimizar las distorsiones en dicha pieza de trabajo endurecida y templada que tiene dicha dureza deseada.