JP2008520823A - 鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための方法及び装置,並びにそれから生成した物質 - Google Patents
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Abstract
Description
┌─────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│化学データ│1018炭素鋼│1019炭素鋼│1020炭素鋼│1008炭素鋼│
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│炭素 │0.14−0.2 │0.15−0.2 │0.17−0.23 │最大0.1 │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│鉄 │残り │残り │残り │残り │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│マンガン │0.6 −0.9 │0.7 −1 │0.3 −0.6 │0.3 −0.5 │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│リン │最大0.04 │最大0.04 │最大0.04 │最大0.04 │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│イオウ │最大0.05 │最大0.05 │最大0.05 │最大0.05 │
└─────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
┌─────┬───────┐
│化学データ│8620炭素鋼│
├─────┼───────┤
│炭素 │0.18−0.23 │
├─────┼───────┤
│クロム │0.4 −0.6 │
├─────┼───────┤
│マンガン │0.7 −0.9 │
├─────┼───────┤
│モリブデン│0.15−0.25 │
├─────┼───────┤
│ニッケル │0.4 −0.7 │
├─────┼───────┤
│リン │最大0.035 │
├─────┼───────┤
│ケイ素 │0.15−0.35 │
├─────┼───────┤
│炭素 │0.18−0.23 │
└─────┴───────┘
厚さ0.064 インチ (1.6 mm)×幅3.02 インチ (7.67 cm) の1018-1020 低炭素鋼のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の2つの固定点の間で供給速度10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度13.25 IPM. (33.66 cm/分) を用いて張力下で伸張した。固定点の間で、一次加熱ユニットは、2連のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼を加熱して1,900°F (1,040℃) にし, ピンポイント高温火炎は、各々直径約 1/2 インチ (1.3 cm) であった。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットバケツは、冷水流を火炎より約1/2インチ下の張力下の加熱された鋼に向け、鋼ストリップを冷却して約 57°F (14℃) にし、生じた鋼を試験して30 Rcであった。
厚さ0.062 インチ (1.6 mm)×幅約 3.00インチ (7.62 cm) の8620 低炭素鋼のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の2つの固定点の間で供給速度10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度13.25 IPM. (33.66 cm/分) を用いて伸張した。固定点の間で、加熱ユニットは、高さ約 1/8 インチ(3.2 mm)×幅約 3インチ (8 cm) の2連の対向する複数のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼を加熱して約 2,350°F (1,290℃) にした。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットは、冷水流を火炎より約3/4インチ(1.9 cm)下の張力下の加熱された鋼ストリップに向け、鋼ストリップを冷却して数秒内で約 70°F (20℃) にし、生じた鋼を試験して48 Rcであった。この物質は、ベイナイト85 パーセント (85%) であるマイクロ構造含量を有することが分かった。生成した厚さは、0.062 インチ(1.6 mm)から0.049 インチ〜0.054 インチ(1.2〜1.4 mm)の範囲に制御可能に減少される。
厚さ0.065 インチ (1.7 mm)×幅3.02 インチ (7.67 cm) の1008 低炭素鋼(炭素約 0.036重量パーセント)のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の2つの固定点の間で供給速度約10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度約10.75 IPM〜約16 IPM (41 cm/分) を用いて伸張した。固定点の間で、加熱ユニットは、高さ約 1/8 インチ(3.2 mm)×幅約 3インチ (8 cm) の2連の対向する複数のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼ストリップを加熱して約 2,250°F (1,230℃) にした。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットは、冷水流を火炎より約1/2〜1 インチ(1.3〜2.5 cm)下の張力下の加熱された鋼に向け、鋼ストリップを冷却して数秒内で約 70°F (20℃) にし、生じた鋼を試験して1〜36 Rcであった。この物質は、ほとんどマルテンサであるマイクロ構造含量を有することが分かった。生成した厚さは、0.065 インチ(1. 7 mm)から0.046 (1.2 mm) インチ〜0.065 インチよりちょっと小さいの範囲に制御可能に減少される。鋼1008のような低炭素鋼は、1 Rc〜36 Rcから選定することができ、これは、引っ張り強度161 KSIまでに一致する。
12 ストリップ
14、74 第一引っ張りユニット
16、76 第二引っ張りユニット
17、77 ブラスターノズル
18、75 一次加熱ユニット
19、78 二次加熱ユニット
20、79 焼き入れユニット
21 冷却装置
22 耐熱性断熱材
23 水バケツ
24 コンピューター操作制御ユニット
25 水収容溜め
71 低炭素鋼のシート
80 自動車パネル
82 フロントピラー
84 リアピラー
86 フロントドア空間
88 リアドア空間
Claims (57)
- 鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法であって、下記の工程:
第一のマイクロ構造及び第一の厚さを有し、加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金に変態させることができる鉄をベースにした合金を供し;
鉄をベースにした合金を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに供給速度で連続して供給し;
鉄をベースにした合金を加熱ユニットで張力下で加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし;
直ちに鉄をベースにした合金を加熱ユニットに隣接した焼き入れユニットで焼き入れして室温にし;
鉄をベースにした合金を第二引っ張りユニットにより供給速度よりも高い第一引き出し速度 で引き出して第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金のストリップの第一区域を形成し;並びに
第二引っ張りユニットの引き出し速度を第二の引き出し速度に調節して第二のマイクロ構造及び第三の厚さを有する鉄をベースにした合金の第二区域を形成する
を含み、それにより、鉄をベースにした合金に加熱工程及び焼き入れ工程の両方の間にテーパーを付けて種々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法。 - 鉄をベースにした合金が、炭素を0.001重量パーセント(wt%)〜4重量パーセント (wt%)の範囲で含有する、請求項1記載の方法。
- 第一の厚さが、約0.23 mm (0.009インチ)〜約3.18 mm(0.125インチ)である、請求項1記載の方法。
- 第一の厚さが約1.7 mm (0.065インチ)である、請求項3記載の方法。
- 鉄をベースにした合金を加熱して温度約760℃〜約980℃(1400〜1800°F)の範囲にする予熱工程を更に含む、請求項1記載の方法。
- 第一及び第二引っ張りユニットを、一対の油圧圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定する、請求項1記載の方法。
- 供給速度が、約18〜30 cm/分(7〜12 ipm) である、請求項1記載の方法。
- 供給速度が、27.31 cm/分(10.75 ipm) である、請求項7記載の方法。
- 加熱ユニットを、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定する、請求項1記載の方法。
- 加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流, 及び誘導からなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項1記載の方法。
- 加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項1記載の方法。
- 選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°F) である、請求項1記載の方法。
- 選定した温度が、約1,230℃ (2250°F) である、請求項1記載の方法。
- 焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項1記載の方法。
- 第一の引き出し速度が、約30〜43 cm/分(12〜17 ipm) である、請求項1記載の方法。
- 第二の厚さが、約0.23〜3.18 mm (0.009〜0.125インチ)である、請求項1記載の方法。
- 第三の厚さが、第一の厚さと同じである、請求項1記載の方法。
- 低炭素鋼のストリップをマイクロ処理する方法であって、下記の工程:
第一のマイクロ構造、第一の厚さ及び第一の幅を有し、加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造、第二の厚さ及び第二の幅を有する鋼に変化することができる低炭素鋼のストリップを供し;
ストリップ鋼を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに供給速度で連続して供給し;
ストリップ鋼を加熱ユニットで張力下で加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし;
直ちにストリップ鋼を加熱ユニットに隣接した焼き入れユニットで焼き入れして室温にし;
ストリップ鋼を第二引っ張りユニットにより供給速度よりも高い第一の引き出し速度で引き出して第二のマイクロ構造、第二の厚さ及び第二の幅を有するストリップ鋼の第一区域を形成し;及び
第二引っ張りユニットの引き出し速度を第二の引き出し速度に調節して第二のマイクロ構造、第三の厚さ及び第三の幅を有するストリップ鋼の第二区域を形成する
を含み、それにより、ストリップ鋼に加熱工程及び焼き入れ工程の両方の間にテーパーを付けて種々の厚さ及び幅を有する、低炭素鋼のストリップをマイクロ処理する方法。 - 鋼のストリップが含有する炭素が、2重量パーセント(wt%) 以下である、請求項18記載の方法。
- 第一の厚さが、約0.23〜3.18 mm (0.009〜0.125インチ)である、請求項18記載の方法。
- 第一の厚さが約1.65 mm (0.065インチ)である、請求項20記載の方法。
- 鉄をベースにした合金を加熱して温度約760〜980℃ (1400〜1800°F)の範囲にする予熱工程を更に含む、請求項18記載の方法。
- 第一の幅が、約5〜13 cm (2〜5インチ)である、請求項18記載の方法。
- 第一の幅が、約8 cm (3インチ)である、請求項18記載の方法。
- 第一及び第二引っ張りユニットを、一対の油圧圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定する、請求項18記載の方法。
- 供給速度が、約18〜30 cm/分(7〜12 ipm) である、請求項18記載の方法。
- 供給速度が、27.31 cm/分(10.75 ipm) である、請求項26記載の方法。
- 加熱ユニットを、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定する、請求項18記載の方法。
- 加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流, 及び誘導からなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項18記載の方法。
- 加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項18記載の方法。
- 選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°F) である、請求項18記載の方法。
- 選定した温度が、1,040℃ (1900°F)、1,230℃ (2250°F) 及び1,290℃ (2350°F) からなる群より選定する、請求項31記載の方法。
- 焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した冷却手段を適応させる、請求項18記載の方法。
- 引き出し速度が、約30〜43 cm/分(12〜17 ipm)である、請求項18記載の方法。
- ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 0.8〜1.8 mm (0.03〜0.07 インチ)及び幅約8〜15 cm (3〜6 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
- ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 1.2〜18 mm (0.049〜0.54 インチ)及び幅約8〜13 cm (3〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
- ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 1.2〜1.7 mm (0.046〜0.065 インチ)及び幅約8〜13 cm (3〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
- ストリップ鋼の第三の区域が、厚さ約 0.2〜3.18 mm (0.009〜0.125 インチ)及び幅約5〜13 cm (2〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
- 低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記:
ストリップ鋼を加熱して第一の選定した温度にする加熱速度を有する加熱ユニット;
加熱ユニットに隣接して位置され、加熱されたストリップ鋼を急速に焼き入れして室温にする冷却速度を有する焼き入れユニット;
該加熱ユニット及び焼き入れユニットの反対側に位置され、該ストリップ鋼を該加熱ユニット及び焼き入れユニットを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二引っ張りユニット、第二引っ張りユニットは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二引っ張りユニットは、該鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;
加熱ユニットと焼き入れユニットとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにするための耐熱性断熱材; 並びに
第一引っ張りユニットの供給速度、第二引っ張りユニットの引き出し速度、加熱ユニットの加熱速度及び冷却ユニットの冷却速度を制御及び調節し、それにより低炭素鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有するための制御ユニット
を含む低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。 - 第一の選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°F) である、請求項39記載の装置。
- 加熱ユニットが、第一引っ張りユニットと耐熱性断熱材との間に配置された一次加熱ユニット及び低炭素鉄をベースにした合金を余熱して第二の選定した温度にする二次加熱ユニットを含む、請求項39記載の装置。
- 第一の選定した温度が、およそ820℃ (1500°F)以下である、請求項39記載の装置。
- 加熱ユニットが、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定される、請求項39記載の装置。
- 加熱ユニットが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項39記載の装置。
- 焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定される、請求項39記載の装置。
- 低炭素鉄をベースにした合金を冷却して室温にするための水バケツ及び水バケツに接続され、水バケツを適した焼き入れ温度に保つための冷却装置を含む、請求項39記載の装置。
- 第一及び第二引っ張りユニットが、圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定される、請求項39記載の装置。
- 鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記:
鉄をベースにした合金を加熱して第一の選定した温度にする加熱速度を有する一連のガス加熱トーチ;
ガス加熱トーチに隣接して位置され、加熱された鉄をベースにした合金を急速に焼き入れして室温にする冷却速度を有する冷却装置に接続された水冷却ユニット;
ガス加熱トーチ及び水バケツの反対側に位置され、該加熱された鉄をベースにした合金をガス加熱トーチ及び水バケツを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二連の引っ張りローラー、第二連の引っ張りローラーは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二引っ張りローラーは、鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;
ガス加熱トーチと水バケツとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにする耐熱性断熱材; 並びに
第一連の引っ張りローラーの供給速度、第二連の引っ張りローラーの引き出し速度、ガス加熱トーチの加熱速度及び水バケツの冷却速度を制御及び調節するための制御ユニット、
を含み、それにより鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。 - 第一の選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°F) である、請求項48記載の装置。
- 第一の選定した温度が、およそ820℃ (1500°F)以下である、請求項48記載の装置。
- 一連のガス加熱トーチが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項48記載の装置。
- 水冷却ユニットが、加熱された鉄をベースにした合金を焼き入れするための水バケツ及び水バケツからの更なる水を収集するための水収容溜めを含む、請求項48記載の装置。
- 第一連及び第二連の圧延ローラーが、油圧を動力源とする、請求項48記載の装置。
- 耐熱性断熱材が、セラミック板及びセラミック板の周りを包む炭素プラスチックシートを含む、請求項48記載の装置。
- 制御ユニットがコンピューター制御される、請求項48記載の装置。
- 単層自動車パネルを製造する方法であって、下記:
種々の張力下で選定した温度にまで加熱しかつ直ぐに焼き入れして室温にすることによって、一部にベイナイトが形成され、様々な厚さで作られたマイクロ処理された一体の単層鋼シートを供し;及び
鋼ストリップを型押してフロントピラー,リアピラーを有するドアパネルを形成する、
ことを含み、それにより自動車パネルのフロントピラー及びリアピラーは、それの形成された十分なベイナイト及び同じ厚さを有する、単層自動車パネルを製造する方法。 - 選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°F) である、請求項56記載の装置。
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