JP2014522911A - 後続のプレス硬化のために成形部品を加熱する方法、及び所定の温度に予め加熱された成形部品を部分的により高い温度に加熱する連続炉 - Google Patents

Abstract

本発明は、後続のプレス硬化用の成形部品（２）の加熱方法に関し、成形部品（２）をまず所定の温度に加熱し、次いで互いに独立して制御可能な、加熱エレメントフィールド（１０）の加熱エレメント（７）により、部分的により高い温度に加熱する。有利な温度推移を保証するために、成形部品（２）を、加熱エレメントフィールド（１０）を通じての搬送中に、搬送方向（３）に対して縦列及び横列（８，９）に配置されている、少なくとも群を成して種々異なる加熱出力で制御可能な加熱エレメント（７）により加熱することを提案する。

Description

本発明は、後続のプレス硬化のために成形部品を加熱する方法であって、成形部品をまず所定の温度に加熱し、次いで互いに独立して制御可能な、加熱エレメントフィールドの加熱エレメントにより、部分的により高い温度に加熱する方法に関する。

背景技術
所定の処理温度に加熱された成形部品のプレス硬化時には、冷却されたプレス型を介しての急激な冷却により硬化組織が発生する。この硬化組織は、オーステナイト鋼の場合に、膨張時に６％の範囲において１５００ＭＰａ以上の引張強さを提供することができる。しかしこのような高い引張強さは、多くの場合には単に被加工部材の部分領域においてのみ必要であり、その一方で別の領域においては、例えば１５〜１７％のより高い膨張が要求される。この部分的に異なる材料特性を保証するために、成形部品にプレス硬化前に、各部分領域において種々異なる熱処理を施すということが既に提案されていて、成形部品は、単に高い引張強さの領域においてのみ、合金のＡＣ_３点の上側の温度に加熱される。これにより、後続のプレス硬化の条件下において適切な組織変化がもたらされる。この目的のために、低い引張強さの領域に冷却体を設けることが公知になっている（独国特許出願公開第１０２００６０１８４０６号明細書）。この冷却体は、成形部品に供給された熱の一部分を、成形部品の部分が冷却体の領域においてオーステナイト組織の形成に必要な温度の下方にあり続けるように再び排出する。とりわけ、比較的高いエネルギが必要となることは欠点である。したがって、エネルギ量を、その都度必要な量に制限することができるように、連続炉を進行方向に対して横方向に、互いに分けて加熱可能な少なくとも２つの部分に分割するということが公知である（欧州特許出願公開第１４２６４５４号明細書）。したがって、搬送方向に対して横方向に、少なくとも２つの上記部分に亘って延びている成形部品を、部分的に種々異なる処理温度に加熱することができるが、成形部品の種々異なって加熱される部分領域における正確な温度案内はほぼ可能ではない。

さらに、ＡＣ_３点を超える温度への成形部品の部分的な有利な加熱を可能にするために、オーステナイト組織の形成のために設定された領域だけを、ＡＣ_３点を超える温度に加熱する前、とりわけ互いに独立して接続することができる赤外線ランプのフィールドによって加熱する前に、成形部品をまず共通の加熱プロセスにおいて、ＡＣ_３点の下側の温度に加熱し、接続された赤外線ランプの領域においてだけ、付加的な熱エネルギを成形部品に供給する、ということが提案された（欧州特許出願公開第２１４３８０８号明細書）。このような成形部品の部分的な付加的な加熱は、とりわけ進行中における成形部品の熱処理を排除する。

最後に、成形部品に連続炉内でノズルフィールドに亘って高温ガスを供給するということが公知である（欧州特許出願公開第２０９０６６７号明細書）。この構成において、搬送方向に対して縦列及び横列に配置されている、ノズルフィールドの個々のノズルは、互いに独立して制御することができる。この互いに独立したノズル制御により、成形部品の輪郭形状に適合されたノズル選択が可能になるので、高温ガス供給は、各成形部品の領域に制限することができる。

発明の開示
したがって、本発明の根底にある課題は、連続的な進行にもかかわらず、成形部品に、種々異なって加熱したい部分の内側における改良された熱案内でもって、後続のプレス硬化に必要な熱処理を施すことができるように、種々異なる温度に成形部品を加熱する方法を構成することである。

冒頭で述べた形式の、後続のプレス硬化のために成形部品を加熱する方法を起点にして、本発明は上記課題を、成形部品が、加熱エレメントフィールドを通っての搬送中に、搬送方向に対して長手方向列つまり縦列及び横方向列つまり横列に配置されている、少なくともグループを成して種々異なる加熱出力で制御可能な加熱エレメントにより加熱することにより解消する。

上記措置に基づき、加熱エレメントは種々異なる加熱出力で制御することができるので、まず成形部品の改良された温度案内にとって重要な前提が満たされる。縦列及び横列の加熱エレメントを、少なくともグループを成して互いに独立して制御することができる構成でもって、成形部品の搬送中に、搬送方向に延びている長手方向ストリップにおいて、付加的に成形部品の温度に影響を及ぼすことができる。これにより、上記長手方向ストリップの領域において、所定の温度レベルに達することができるだけでなく、所定の時間で所定の温度レベルを得ることができる。したがって、成形部品の寸法、ひいては質量分布に基づいて、種々異なる温度領域を成形部品の所定の出発温度への加熱時に補整する又は必要な場合には補強することが例えば可能になり、その結果、可能な各処理温度の到達後に、種々異なる領域における種々異なる上記処理温度を、所定の処理時間中に確保することもできる。

種々異なる熱処理が施される成形部品の部分の領域における温度案内に対して付加的に影響を与えるために、加熱エレメントの縦列に対応配置された、選択的に制御可能な冷却装置を介して、成形部品を搬送方向にストリップ状（streifenfoermig）に冷却することができる。この選択的に使用可能な冷却は、自体公知の形式において付加的な排熱を可能にする。このことは、必要な場合には、成形部品の部分的な熱処理中に所定の温度推移の維持を容易にする。上記排熱に伴う熱損失は、いずれにしても受け入れることができる。

本発明に係る加熱方法を実施するために、所定の温度に予め加熱された成形部品の、より高い温度への部分的な加熱のための連続炉は、炉ハウジングを一貫して延びている、成形部品用のコンベアと、このコンベアに対応配置されている、互いに独立して制御可能な個々の加熱エレメントから成る加熱エレメントフィールドとを備えて構成することができる。コンベアの搬送方向に対して縦列及び横列に配置されている加熱エレメントが、少なくともグループを成して長手方向及び横方向に種々異なる加熱出力でもって制御されると、加熱エレメントの縦列の領域において、加熱エレメントフィールドの長さに亘って付加的な熱を、処理したい成形部品へと繊細に供給することができ、成形部品の各長手方向ストリップ（Laengsstreifen）において所定の温度案内を、連続炉の長さに亘って、とりわけ隣り合う長手方向ストリップにおける温度案内から十分に独立して維持することができる。

処理したい成形部品に、その都度必要で付加的な熱量を制御して供給することだけが重要であるので、種々異なる加熱エレメントを使用することができるにもかかわらず、加熱エレメントが電気的な抵抗加熱部として形成されている場合には、この構成において加熱エレメントの加熱出力の制御を特に簡単に構成することができるので、特に有利な構造条件がもたらされる。

成形部品の長手方向ストリップの領域において、必要な場合に熱を排出することができるように、加熱エレメントの縦列に対して、選択的に制御可能な冷却装置を配設することができる。上記可能な冷却区域の付加的な分離を、冷却装置の間の分離ウェブにより得ることができる。この分離ウェブは、加熱エレメントの縦列の間に熱遮断部を形成する。

上記冷却装置の効果は、当然に、成形部品の冷却する領域に対する間隔に基づく。この理由から、冷風ブロワに接続可能な外套管内に加熱エレメントが配置されていると、上記冷却装置用の特に有利な構造前提がもたらされるので、冷却される成形部品の長手方向ストリップと、冷却装置との間の間隔は、加熱出力を損なうことなく小さく保持することができる。加熱エレメントの制御中に、外套管は冷却風ブロワから分離される。いずれにしても冷却効果は、加熱エレメントの外套管を介して冷却ガスを、処理される成形部品の領域に吹き付けることにより向上させることができる。

本発明に係る連続炉を示す概略的な横断面図である。 連続炉の加熱エレメントフィールドの加熱エレメントの分布を示す概略的なブロック図である。 成形部品が連続炉を通って搬送される間の、成形部品の個々の長手ストリップの領域における温度推移を示す図である。

図面に基づいて本発明に係る方法を詳細に説明する。

本発明を実施する手段
図２に示すブロック図から、成形部品２を熱処理するための連続炉１が明らかになっている。成形部品２は、金属薄板切断部として、連続炉１内に供給される。種々異なる温度推移を、個々の長手ストリップにおいて種々異なる組織構造を形成するための後続のプレス硬化時に利用することができるように、連続炉１は、搬送方向３において相前後して、炉幅に亘って一貫して延びる、成形部品２を所定の温度に加熱する加熱区域４と、搬送方向３に対して成形部品２を長手ストリップにおいて部分的に加熱するための加熱区域５と、保持区域６とを有する。加熱区域５及び保持区域６において、加熱エレメント７は、加熱エレメント領域１０の縦列８及び横列９に設けられている。成形部品２は、コンベア１１により連続炉１を通って搬送される。このコンベア１１の搬送ローラは、図１において符号１２で記載されている。加熱エレメント７は、コンベア１１の上側及び下側に設けられている。断熱部１３を装備した炉ハウジング１４は、加熱エレメント７の縦列８の領域に、選択的に冷却ブロワに接続することができる冷却管の形式の冷却装置１５を有する。上記冷却管は、図１に示した実施の形態の変化形においては、加熱エレメント７の外套管であってよく、冷却装置１５は、この構成に基づくと成形部品２に接近する。これにより、所定の冷却出力において、冷却効果が改善される。冷却装置１５により与えられる個々の冷却区域の間に、断熱部を形成する分離ウェブ１６を設けることができる。これにより、冷却区域は、互いに又は隣り合う加熱区域に対して良好に区切られる。

加熱エレメント７は、好ましくは少なくともグループを成して互いに独立して種々異なる加熱出力でもって制御することができる、電気的な抵抗加熱部として形成される。図２には、加熱出力のパーセンテージの割合が表示されている。この加熱出力でもって個々の加熱エレメント７は制御される。このことは、表示が１００の場合には、加熱エレメント７が完全な加熱出力で制御されることを意味するが、０の表示を備えた加熱エレメント７は停止していることを意味する。その一方で、５０の表示は、半分の加熱出力での加熱エレメント７の制御を示している。

図３に、個々の加熱エレメント７に対して表示されている加熱出力を備えた加熱エレメント７の制御時に、炉を進行している成形部品２の搬送方向３に対して選択された長手方向ストリップａ，ｂ，ｃ，ｄにおける温度推移が示されている。これは、共通の加熱区域４において成形部品２が、ＡＣ_３点に対する温度Ｔ１の下側の所定の温度に加熱されるということを示す。質量分布に基づき、加熱区域４の出口において、成形部品２の個々の長手方向ストリップａ，ｂ，ｃ，ｄに対する種々異なる温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄがもたらされる。長手方向ストリップａ，ｂ，ｄにおいて、温度が、加熱区域５においてＡＣ_３点の温度Ｔ１を超えて上昇することが望まれる一方で、長手方向ストリップｃの領域における温度は、温度Ｔ１を下回って保持されることが望ましい。この理由から、長手方向ストリップｃに属する、加熱エレメントフィールド１０の縦列８の加熱エレメント７は停止しているので、加熱区域５の領域においては小さな熱量だけが、隣り合う縦列８の、夫々半分（５０％）の加熱出力によって制御される加熱エレメント７を介してもたらされる。この長手方向ストリップｃに対する温度推移ｔｃはこの実情を示す。温度推移ｔａは、加熱が進む場合には、加熱区域５の出口において極めて高い処理温度に繋がることになる。この理由から、長手方向ストリップａの領域においては、加熱エレメントフィールド１０の隣り合う縦列８の加熱エレメント７を介してのみ抑制された熱供給が行われる。このことは加熱区域５の領域における温度推移ｔａに基づき明らかになる。長手方向ストリップｂ，ｄに対する加熱区域４の出口温度は比較的低いので、上記長手方向ストリップｂ，ｄにおける強力な熱量が、加熱区域５の出口における各保持温度を保証するために必要である。したがって、加熱区域５において長手方向ストリップｂ，ｄに属する加熱エレメント７は、全加熱出力（１００％）を長手方向ストリップｂの領域において供給し、加熱出力の６０％を長手方向ストリップｄの領域において供給するので、曲線推移ｔｂ若しくはｔｄがもたらされる。この曲線推移で、付属の長手方向ストリップｂ，ｄに対する加熱区域５の出口における保持温度を保証することができる。

加熱区域５の出口における処理温度の維持のために、個々の長手方向ストリップに配属された、保持区域６の加熱エレメント７は、適切な出力でもって制御される。隣り合う縦列８の加熱エレメント７の各加熱出力を考慮して、温度推移ｔａの保持のために、夫々５０％の加熱出力がもたらされる。この加熱出力は、最後の加熱エレメントの領域において６０％に上げられる。温度推移ｔｂは、加熱出力の８０若しくは７０％で制御された加熱エレメント７の順序により、属する縦列８において保証される。成形部品２の長手方向ストリップｄのために、加熱エレメント７は、保持区域６においてまず加熱出力の６０％で、次いで７０％で制御される。ストリップ状に成形部品に供給された熱量の繊細な制御に基づき、所定の温度推移を、好ましくは維持することができる。この実施の形態において、所定の温度推移がストリップ領域の付加的な冷却を必要とする場合に、図１に示した付加的な冷却手段により、さらなる適用可能性が与えられる。したがって、連続炉１を通る成形部品２の連続的な進行にもかかわらず、成形部品の種々異なる領域における種々異なる加熱比率が、後続のプレス硬化により種々異なる組織構造を形成するための前提条件として達成することができる。成形部品の部分的な加熱前に、所定の出発温度に全ての構成部材領域を共通で予加熱することにより、成形部品の種々異なる加熱のための最も有効な効率を可能にするだけでなく、コーティングされた成形部品の有利な加熱処理も達成する。その理由は、全ての構成部材領域の共通の予加熱で、成形部品内へのコーティングの拡散が保証されるからである。

Claims (6)

1. 後続のプレス硬化用の成形部品（２）の加熱方法であって、
   前記成形部品（２）をまず所定の温度に加熱し、次いで互いに独立して制御可能な、加熱エレメントフィールド（１０）の加熱エレメント（７）により、部分的により高い温度に加熱する、加熱方法において、
   前記成形部品（２）を、前記加熱エレメントフィールド（１０）を通じての搬送中に、搬送方向（３）に対して縦列（８）及び横列（９）に配置されている、少なくともグループを成して種々異なる加熱出力で制御可能な加熱エレメント（７）により加熱することを特徴とする、加熱方法。
2. 前記成形部品（２）を、前記加熱エレメント（７）の縦列（８）に沿って配設されている、選択的に制御可能な冷却装置（１５）を介して、前記搬送方向（３）にストリップ状に冷却することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 所定の温度に予め加熱された成形部品（２）を部分的により高い温度に加熱する連続炉（１）であって、炉ハウジング（１４）を貫通している、前記成形部品（２）用のコンベア（１１）と、該コンベア（１１）に配設されている、互いに独立して制御可能な個別の加熱エレメント（７）から成る加熱エレメントフィールド（１０）と、を備えた連続炉において、
   前記コンベア（１１）の搬送方向（３）に対して縦列（８）及び横列（９）に配置されている加熱エレメント（７）は、長手方向及び横方向において少なくともグループを成して、種々異なる加熱出力で制御可能であることを特徴とする、連続炉。
4. 前記加熱エレメント（７）は、電気的な抵抗加熱部として形成されていることを特徴とする、請求項３記載の連続炉。
5. 前記加熱エレメント（７）の縦列（８）に沿って、選択的に制御可能な冷却装置（１５）が配設されていることを特徴とする、請求項３又は４記載の連続炉。
6. 前記加熱エレメント（７）は、冷却ブロワに接続可能な外套管内に配置されていることを特徴とする、請求項５記載の連続炉。

Images