KR20180125577A - 열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법 - Google Patents

열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법 Download PDF

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Abstract

열처리 장치는, 피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와, 상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가열 코일을 구비한 가열 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는 가스 공급 장치를 구비한다.

Description

열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법
본 개시는 열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법에 관한 것이다.
강관을 임의의 형상으로 구부려, 강관의 임의의 개소를 ?칭에 의해 고강도화하는 3차원 열간 굽힘 ?칭(3DQ: 3Dimensional Hot Bending and Quench) 기술에 대하여, 국제 공개 제2006/093006호 팸플릿, 국제 공개 제2010/050460호 팸플릿 및 국제 공개 제2011/007810호 팸플릿에 개시된 기술이 알려져 있다.
그런데, 일본 특허 공개 제2011-089150호 공보에는, 3DQ 장치의 가열 코일로 가열하여 고온으로 된 강재의 주위 공간에 불활성 가스 또는 환원성 가스(이하, 가스라고 함)를 분사하여, 강재 표면에 산화 스케일이 발생하는 것을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 가열 코일보다 강재의 이송 방향 상류측에서 강재를 향하여 가스가 분사되어 강재의 주위에 가스를 휘감게 하지만, 가열 코일에 이르기 전에 강재에 휘감게 한 가스의 일부가 강재로부터 이산되기 쉽다. 이 때문에, 강재 표면에 산화 스케일이 발생하는 것을 억제하는 기술에 관해서는, 개선의 여지가 있다.
상기 사실을 고려하여 본 개시는, 피열처리재에 열처리를 행하는 경우에, 피열처리재의 표면에 산화물이 생성되는 것을 억제할 수 있는 열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시의 일 양태의 열처리 장치는, 피열처리재의 패스 라인(통과로) 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와, 상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가열 코일을 구비한 가열 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는 가스 공급 장치를 구비한다.
본 개시의 다른 양태의 열처리 장치는, 피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와, 상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 감기수가 2감기인 가열 코일을 구비하고, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재가 배치되어 있는 가열 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가스 공급 장치를 구비한다.
본 개시의 상기 양태에 따르면, 피열처리재에 열처리를 행하는 경우에, 피열처리재(예를 들어 강재)의 표면에 산화물(산화 스케일)이 생성되는 것을 억제할 수 있는 열처리 장치, 강재의 열처리 방법 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 제1 실시 형태의 열처리 장치의 주요부를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 일부를 확대도로 하고 있다.
도 2는, 도 1의 2-2선 단면도이다.
도 3은, 도 1의 3-3선 단면도이다.
도 4는, 도 1에 도시되는 열처리 장치에서 사용되는 가열 코일의 사시도이다.
도 5는, 제1 실시 형태의 열처리 장치의 변형예의 주요부를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 6은, 본 개시의 제2 실시 형태의 열처리 장치의 주요부를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
본 개시의 제1 실시 형태의 열처리 장치 및 강재의 열처리 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
또한, 이하의 설명에서는, 본 개시에 있어서의 피열처리재의 일례로서의 강재(100)가, 도 2, 도 3에 도시되는 바와 같은 사각형의 횡단면을 갖는 강관인 경우를 예로 들지만, 본 개시는 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 강재(100)는, 폐쇄된 횡단면 형상을 갖는 중공의 부재여도 되고, 해당 중공의 부재 이외(일례로서 중실의 부재)여도 된다.
또한, 강재(100)의 횡단면은, 원형, 직사각형, 정사각형, 다각형, 변 내에 오목 비드를 갖는 대략 직사각형(하나의 면에 비드를 갖는 오목형, 대향하는 두 면에 비드를 갖는 H형, 혹은 모든 면에 비드를 갖는 형), 다각형의 정점의 각도를 무너뜨린 이형 단면(예를 들어 각 정점의 각도가 87도, 88도, 91도, 94도인 사각형) 등의 어느 단면 형상이어도 된다.
<열처리 장치(20)>
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태의 열처리 장치(20)는, 이송 장치(22)와, 가열 장치(24)와, 냉각 장치(26)와, 가스 공급 장치(28)를 구비한다.
(이송 장치(22))
도 1에 도시되는 바와 같이, 이송 장치(22)는, 강재(100)의 패스 라인(PL) 상에서 강재(100)를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 장치이다. 또한, 도 1에서는, 강재(100)의 이송 방향(이하, 적절하게 「강재 이송 방향」이라고 기재함)을 백색 화살표(M)로 나타내고 있다.
본 실시 형태의 이송 장치(22)는, 강재(100)를 파지하는 척(23)과, 이 척(23)을 강재 이송 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 로봇을 구비하고 있다. 이 이송 장치(22)에서는, 강재(100)의 후단부를 척(23)이 파지하고, 그 상태에서 상기 로봇이 척(23)을 강재 이송 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 강재(100)가 강재 이송 방향 상류측으로부터 하류측으로 이동한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이송 장치(22)가 척(23)과 상기 로봇을 구비하는 구성으로 되어 있지만, 본 개시의 이송 장치(22)는 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 장치(22)가 볼 나사와 전동 모터 등의 구동원을 구비하여 강재(100)를 강재 이송 방향 하류로 보내는 구성으로 해도 된다. 또한, 본 개시에 있어서의 이송 장치는, 강재(100)를 이송 방향 하류로 보낼 수 있다면, 종래 공지된 강재의 이송 장치를 사용해도 된다.
(가열 장치(24))
도 1에 도시되는 바와 같이, 가열 장치(24)는, 패스 라인(PL)을 따라 이송 장치(22)의 강재 이송 방향 하류에 배치되어 있다. 이 가열 장치(24)는, 이송 장치(22)에 의해 보내지는 강재(100)를 가열하는 장치이다. 이하에서는, 강재(100)의 가열 장치(24)에 의해 가열된 부분을 고온부(100A)라고 칭한다.
가열 장치(24)는, 패스 라인(PL)을 둘러싸고 배치되는 가열 코일(40)을 구비하고 있다. 이 가열 코일(40)은, 강재(100)의 외주면(100B)으로부터 소정 거리 이격되어 강재(100)를 둘러싸도록 배치되어 있다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 가열 코일(40)은, 감기수가 2감기이며, 강재 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재(42)가 배치되어 있다. 이 줄눈재(42)에 의해, 가열 코일(40)의 내측과 외측의 기체의 흐름이 차단되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 줄눈재(42)는, 절연성을 갖는 재료(즉 절연재)에 의해 구성되어 있다.
(냉각 장치(26))
도 1에 도시되는 바와 같이, 냉각 장치(26)는, 패스 라인(PL)을 따라 가열 코일(40)의 강재 이송 방향 하류측에, 가열 코일(40)에 인접하여 배치되어 있다. 이 냉각 장치(26)는, 강재(100)의 외주면(100B)에 냉각 매체를 분사하여 고온부(100A)를 급랭하는 장치이다.
냉각 장치(26)는, 패스 라인(PL) 상에 형성되고, 강재(100)가 통과 가능한 개구부(44)를 구비하는 하우징(46)과, 이 하우징(46)의 개구부(44) 둘레로 패스 라인(PL)을 둘러싸도록 형성된 복수의 분사 노즐(27)을 구비하고 있다. 이들 분사 노즐(27)은, 강재(100)의 외주면(100B)으로부터 소정 거리 이격되어 강재(100)를 둘러싸도록 냉각 장치(26)에 배치되어 있다. 이들 분사 노즐(27)로부터 냉각 매체의 일례로서의 냉각수(L)가 강재(100)의 고온부(100A)를 향하여 분사되어, 고온부(100A)가 급랭된다. 강재(100)의 고온부(100A)는, 냉각 장치(26)에 의해 급랭됨으로써 담금질되어, 마르텐사이트를 포함하는 강 조직으로 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 장치(26)의 하우징(46)과 가열 코일(40)의 측면(40A)(강재 이송 방향의 하류측의 측면)의 사이에 간극 없이 줄눈재(48)가 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 하우징(46)과, 가열 코일(40)의 측면(40A)의 사이에 줄눈재(48)가 간극 없이 끼워져 있다. 이에 의해, 가열 코일(40) 내측과 냉각 장치(26)의 개구부(44) 내측으로부터 기체가 누출되는 것이 억제된다. 또한, 줄눈재(48)로서는, 절연성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 개시는, 상기 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 냉각 장치(26)의 하우징(46)과 가열 코일(40)의 측면(40A)이 간극 없이 접하는 구성이어도 되고, 가열 코일(40)과 냉각 장치(26)의 하우징(46)이 일체화된 구성이어도 된다. 냉각 장치(26)의 하우징(46)과 가열 코일(40)의 사이에 간극이 없는 경우, 가스 공급 장치(28)로부터 가열 코일(40)의 내측으로 공급되는 가스의 압력에 의해, 냉각 장치(26)로부터 가열 코일(40)을 향하여 냉각 매체가 역류되는 것이 억제된다.
(가스 공급 장치(28))
도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 공급 장치(28)는, 패스 라인(PL)을 따라 가열 코일(40)의 강재 이송 방향 상류측에, 가열 코일(40)에 직결되어 배치되어 있다. 또한, 가스 공급 장치(28)는, 패스 라인(PL)을 둘러싸고 배치되어 있다. 강재(100)는 가스 공급 장치(28)를 통과하여 강재 이송 방향 하류로 보내진다. 이 가스 공급 장치(28)는, 가열 코일(40)의 내측으로 가스를 공급 가능한 장치이다.
가스 공급 장치(28)는, 패스 라인(PL)을 둘러싸고 배치되는 가스 챔버(32)와, 가스 챔버(32)의 내부에 형성된 복수의 기실(30)을 구비하고 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 가스 챔버(32)는, 원통형이며, 축 방향의 양단부에 직경 방향 내측으로 돌출되는 환상의 돌출 벽부(32A, 32B)가 형성되어 있다. 또한, 돌출 벽부(32A)는, 돌출 벽부(32B)보다 강재 이송 방향 상류측에 위치하고 있다. 또한, 가스 챔버(32)의 내부에는 구획벽(50)이 형성되어 있다. 이 구획벽(50)에 의해, 가스 챔버(32)의 내부가 강재 이송 방향으로 복수의 기실(30)로 구획되어 있다. 또한, 구획벽(50)에는 관통 구멍(50A)이 형성되어 있다. 여기서, 강재(100)는, 돌출 벽부(32A)의 내측(이하, 적절하게 「입구(32C)」라고 기재함), 관통 구멍(50A), 돌출 벽부(32B)의 내측(이하, 적절하게 「출구(32D)」라고 기재함)을 통과하여 강재 이송 방향 하류로 보내진다. 즉, 입구(32C), 관통 구멍(50A), 출구(32D)에 의해 가스 챔버(32)에 있어서의 패스 라인이 형성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가스 챔버(32)의 내부에 구획벽(50)이 1개 설치되어 있고, 해당 내부에 기실(30)이 2개 형성되어 있다.
또한, 가스 챔버(32)는, 수지나 세라믹 등의 비금속 재료에 의해 구성되어 있다. 가스 챔버(32)를 비금속 재료로 구성함으로써, 가열 코일(40)에 직결시켜도 발열하지 않는다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 기실(30)에는, 후술하는 가스 공급원(52)으로부터 후술하는 가스 분사구(34)를 통하여 가스(G)가 공급된다. 기실(30)의 내부에 충만한 가스(G)는, 가스 챔버(32)의 출구(32D)를 통하여 가열 코일(40)의 내측으로 보내진다. 이에 의해 강재(100)의 가열 장치(24)에 의해 가열된 부분(고온부(100A))의 주위에 가스를 휘감게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 가스 챔버(32)의 출구(32D)는, 가열 코일(40)의 측면(40A)에 직결되어 있다. 이 때문에, 가스 챔버(32)와 가열 코일(40)의 사이로부터 가스(G)가 누출되는 것이 억제되어 있다.
기실(30)에 공급되는 가스(G)는 비산화성 가스이다. 이 비산화성 가스로서는, 불활성 가스(예를 들어, 이산화탄소, 아르곤, 질소)를 사용할 수 있다. 또한, 가스 공급 장치(28)의 안전성이나 경제성의 관점에서는, 가스(G)로서 질소를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시되는 패스 라인(PL)에 직교하는 단면에 있어서, 기실(30)의 단면 형상은 원형으로 되어 있다. 또한, 본 개시는 상기 구성에 한정되지 않으며, 기실(30)의 단면 형상은 타원형 혹은 6각형 이상의 다각형이어도 된다.
또한, 도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 공급 장치(28)는, 가스 공급원(52)으로부터 보내지는 가스(G)를 기실(30) 내에 공급하는 가스 분사구(34)와, 기실(30)별로 공급되는 가스압을 조정하는 조정 기구(54)를 더 구비하고 있다.
(가스 분사구(34))
가스 분사구(34)는, 기실(30)마다 각각 복수 형성되어 있다. 구체적으로는, 강재 이송 방향 상류에 위치하는 기실(30A)에 가스 분사구(34)가 복수 형성되고, 강재 이송 방향 하류에 위치하는 기실(30B)에도 가스 분사구(34)가 복수 형성되어 있다.
본 실시 형태의 가스 분사구(34)는, 가스 챔버(32)의 주위벽(32E)을 관통한 통상의 노즐(35)에 의해 구성되어 있다. 이 노즐(35)의 선단은, 주위벽(32E)의 내면과 대략 동일 높이의 면으로 되어 있으며, 해당 선단의 개구에 의해 가스 분사구(34)가 구성되어 있다. 한편, 노즐(35)의 기단은, 가스 배관을 통하여 가스 공급원(52)에 연결되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 패스 라인(PL)에 직교하는 단면에 있어서, 가열 코일(40)의 중심(C)과 가스 분사구(34)를 연결하는 직선(SL)과, 가스 분사구(34)로부터 가스(G)를 분사하는 방향(이하, 적절하게 「가스 분사 방향」이라고 기재함)이 이루는 각도 θ가 5°내지 45°의 범위 내이다. 즉, 가스 분사 방향은, 중심(C)을 향하는 방향에 대하여 각도 θ가 5°내지 45°의 범위 내로 되도록 설정된다.
또한, 하나의 기실(30) 내에 있어서, 복수의 가스 분사구(34)의 가스 분사 방향은, 각각 가스 챔버(32)의 둘레 방향으로 동일한 방향을 향하고 있다. 바꾸어 말하면, 하나의 기실(30) 내에 있어서, 복수의 가스 분사구(34)는, 각각 가스 챔버(32)의 둘레 방향으로 동일한 방향을 향하여 배치되어 있다.
기실(30)마다에 있어서의 각 가스 분사구(34)의 각도 θ는, 기실(30)마다 동일한 각도로 되는 것이 바람직하다.
기실(30)마다에 있어서의 각 가스 분사구(34)의 배치 간격은, 가스 챔버(32)의 둘레 방향에서 등간격으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 각 가스 분사구(34)의 방향(중심(C)을 향하는 방향에 대하여 이루는 각도 θ)은, 기실(30)별로 상이해도 되고, 동일해도 된다. 또한, 각 노즐(35)의 설치 위치는, 기실(30)별로 상이해도 되고, 동일해도 된다. 본 실시 형태에서는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 각 노즐(35)의 설치 위치는 기실(30)별로 상이하다.
(조정 기구(54))
조정 기구(54)는, 가스 공급원(52)과 가스 분사구(34)를 연결하는 가스 배관 상에 배치되어 있다. 이 조정 기구(54)는, 가스 공급원(52)과 각 가스 분사구(34)를 연결하는 가스 배관에 각각 설치된 유량 조정 밸브(56)를 구비하고 있다. 각 유량 조정 밸브(56)를 조정함으로써 기실(30)별로 공급되는 가스압을 조정할 수 있다. 또한, 본 개시에 있어서의 조정 기구는, 상기 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 각 가스 배관의 직경이나 길이를 조정하여, 기실(30)별로 공급되는 가스압을 조정하는 구성으로 해도 되고, 각 노즐(35)을 분사압이 상이한 노즐로 바꾸는 구성으로 해도 된다.
또한, 도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 공급 장치(28)는, 가스 챔버(32)의 출구(32D)(돌출 벽부(32A))의 에지에 설치된 탄성 시일 부재(36)와, 구획벽(50)의 관통 구멍(50A)의 에지에 설치된 탄성 시일 부재(37)를 구비하고 있다. 이들 탄성 시일 부재(36, 37)에는, 강재(100)가 통과하는 관통 구멍(36A, 37A)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(36A, 37A)의 형상은, 강재(100)의 단면 형상에 맞춘 형상으로 되어 있다. 또한, 관통 구멍(36A, 37A)의 크기는, 관통 구멍(36A, 37A)을 강재(100)가 통과한 경우에, 관통 구멍(36A, 37A)의 각 구멍 벽면(36B, 37B)으로부터 강재(100)의 외주면(100B)까지의 거리 X1, X2(바꾸어 말하면, 관통 구멍(36A, 37A)과 강재(100)의 사이의 간극)가 간극 없음(0mm) 또는 1mm 이하로 되는 크기로 되어 있다. 탄성 시일 부재(36)에 의해, 가스 챔버(32)의 입구(32C)로부터 분위기 중의 산소가 기실(30)로 유입되는 것이 억제된다. 한편, 탄성 시일 부재(37)에 의해, 기실(30A)로부터 기실(30B)로의 가스의 이동이 억제된다.
또한, 탄성 시일 부재(36, 37)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 고무 등의 점탄성체 등을 사용하면, 강재(100)의 외주면(100B)에 흠집이 나기 어렵기 때문에 바람직하다.
이어서, 본 실시 형태의 강재(100)의 열처리 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 열처리 장치(20)를 사용하여 강재(100)에 열처리(?칭)를 행하는 방법에 대하여 설명한다.
(이송 공정)
우선, 이송 장치(22)를 사용하여 강재(100)를 패스 라인(PL)을 따라 이송 장치(22)보다 강재 이송 방향 하류에 위치하는 가스 공급 장치(28)로 보낸다.
(가스 공급 공정)
이어서, 가스 공급 장치(28)를 작동시켜 각 기실(30)에 비산화성 가스(G)를 공급하고, 기실(30) 내를 가스(G)로 채운다. 이에 의해, 기실(30) 내를 통과하는 강재(100)의 주위에 가스(G)를 휘감게 하고, 가스(G)를 휘감게 한 상태에서 강재(100)가 가열 코일(40)의 내측으로 보내진다.
또한, 조정 기구(54)에 의해 기실(30)에 공급되는 가스압을 정압으로 한다. 이에 의해, 가스 챔버(32) 밖의 분위기가 가스 챔버(32)로 유입되는 것이 억제된다. 또한, 강재 이송 방향 하류측에 위치하는 기실(30B)보다 강재 이송 방향 상류측에 위치하는 기실(30A)에서 낮게 한다. 그렇게 하면 기실(30A)로 유입된 가스 챔버(32) 밖의 분위기가 기실(30B)로 침입하는 것이 억제된다.
또한, 이때, 가스 분사구(34)로부터 가스 분사 방향을 따라 연장된 연장선(EL)과 기실(30) 내를 통과하는 강재(100)가 이격되어 있다.
(가열 공정)
이어서, 가열 장치(24)에서는, 가스(G)를 휘감게 한 강재(100)를 가열 코일(40)로 Ac3점 이상으로 가열한다.
(냉각 공정)
이어서, 냉각 장치(26)에서는, 가열 코일(40)로 가열된 강재(100)의 고온부(100A)에 냉각수를 맞게 하여 고온부(100A)를 급랭한다. 이에 의해, 강재(100)의 고온부(100A)가 담금질되어, 마르텐사이트를 포함하는 강 조직으로 된다.
이어서 본 실시 형태의 작용 효과에 대하여 설명한다.
열처리 장치(20)에서는, 가열 코일(40)과 가스 공급 장치(28)를 직결시키고 있다. 이 때문에, 예를 들어 가열 코일(40)과 가스 공급 장치(28)의 사이에 간극이 있는 열처리 장치와 비교하여, 가열 코일(40)의 내측에 가스(G) 이외의 기체(예를 들어, 분위기 중의 산소)가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 강재(100)의 표면에 산화(산화물인 산화 스케일)가 발생하는 것이 억제된다. 또한, 가열 코일(40)과 가스 공급 장치(28)를 직결시키고 있다는 점에서, 가스 공급 장치(28)에서 강재(100)의 주위에 휘감게 한 가스(G)에 분위기 중의 산소가 혼입되는 것이 억제된다. 종래에는 강재(100)의 주위 가스(G)에 산소가 혼입되는 비율을 억제하기 위해 가스 공급량이 높게 설정되어 있었지만, 본 실시 형태에서는 가스 공급량을 줄일 수 있다. 그 결과, 강재(100)의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 열처리 장치(20)에서는, 가열 코일(40)의 감기수를 2감기로 하여, 1감기째와 2감기째의 코일의 갭의 둘레 방향의 위치를 어긋나게 하고 있다는 점에서, 강재(100)의 둘레 방향에 대한 가열 불균일을 억제할 수 있다. 이 가열 코일(40)은, 강재 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재(42)를 배치하고 있다. 이 때문에, 가열 코일(40)의 내측으로부터 외부로의 가스(G)의 누출, 및 가열 코일(40)의 내측으로의 가스(G) 이외의 기체의 침입을 억제할 수 있다.
또한, 열처리 장치(20)에서는, 가스 챔버(32)의 기실(30)마다 가스 분사구(34)를 형성하고 있다. 이 때문에, 열처리 장치(20)에서는, 예를 들어 하나의 기실(30)에만 가스 분사구(34)를 형성하는 구성과 비교하여, 강재(100)와 함께 가스 챔버(32)의 입구(32C)측으로부터 침입한 분위기에 포함되는 산소가 가열 코일(40)의 내측에 이르는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 기실(30A)에 공급된 가스(G)는, 기압차에 의해 탄성 시일 부재(36)의 관통 구멍(36A)을 통하여 장치 밖으로 배출된다. 이 때문에, 관통 구멍(36A)과 강재(100)의 사이로부터 분위기 중의 산소가 기실(30A) 내로 침입하기 어렵다. 한편, 기실(30B)에 공급된 가스(G)는, 기압차에 의해 대부분이 가열 코일(40)의 내측으로 흐르고, 일부가 기실(30A)측으로 흐른다. 이 때문에, 기실(30B)에서 강재(100)의 외주에 휘감게 한 가스(G)에는, 분위기 중의 산소가 혼입되기 어렵다.
또한, 열처리 장치(20)에서는, 하나의 기실(30)에 대하여 복수의 가스 분사구(34)를 형성하고 있다는 점에서, 예를 들어 하나의 기실(30)에 가스 분사구(34)를 하나 형성하는 구성과 비교하여, 강재(100)의 주위에 가스(G)를 휘감게 하기 쉽다. 특히, 패스 라인(PL)에 직교하는 단면에 있어서, 기실(30)의 형상이 원형이며, 하나의 기실(30) 내에 있어서, 복수의 가스 분사구(34)의 가스 분사 방향이 각각 둘레 방향으로 동일한 방향을 향하고 있다는 점에서, 기실(30) 내의 가스(G)에 강재(100)를 중심으로 한 소용돌이상의 흐름(일방향을 향하는 흐름)을 부여할 수 있다. 이에 의해, 강재(100)의 주위에 가스(G)를 휘감게 하기 쉬워진다.
또한, 패스 라인(PL)에 직교하는 단면에 있어서, 상기 가열 코일의 중심과 상기 가스 분사구를 연결하는 직선(SL)과, 가스 분사 방향이 이루는 각도 θ가 5°내지 45°의 범위 내이다. 이로부터, 예를 들어 각도 θ가 상기 범위에 포함되지 않는 구성과 비교하여, 기실(30) 내의 가스(G)에 소용돌이상의 흐름을 부여하기 쉬워, 강재(100)의 주위에 가스(G)를 오랫동안 휘감게 하기 쉬워진다.
또한, 가스 분사구(34)로부터 가스 분사 방향을 따라 연장된 연장선(EL)과 기실(30) 내를 통과하는 강재(100)가 이격되어 있다. 이로부터, 예를 들어 연장선(EL)과 강재(100)가 겹치는 구성과 비교하여, 분사된 가스(G)가 강재(100)에 충돌하는 것이 억제되기 때문에, 기실(30) 내의 가스(G)의 흐름의 흐트러짐을 억제할 수 있다.
또한, 가스 공급 장치(28)는, 기실(30)별로 공급되는 가스압을 조정하는 조정 기구(54)를 구비하고 있고, 기실(30A)을 정압으로 함으로써, 가스 챔버(32)의 입구측으로부터 가스(G)가 기실(30A)로 침입하는 것이 억제된다. 또한, 조정 기구(54)에 의해 기실(30B)보다 기실(30A)의 가스압을 낮춤으로써, 기실(30B)의 시일이 보강된다. 이에 의해, 가스 챔버(32)의 입구측으로부터 가스(G)가 기실(30A), 기실(30B)을 통하여 가열 코일(40)의 내측으로 유입되는 것이 억제된다.
열처리 장치(20)에서는, 가스 챔버(32)의 입구(32C)의 에지에 탄성 시일 부재(36)를 설치하고 있다는 점에서, 예를 들어 탄성 시일 부재(36)를 설치하지 않는 구성과 비교하여, 기실(30A)로부터 장치 밖으로의 가스(G)의 유출량을 줄일 수 있다.
또한, 구획벽(50)의 관통 구멍(50A)의 에지에 탄성 시일 부재(37)를 설치하고 있다는 점에서, 예를 들어 탄성 시일 부재(37)를 설치하지 않는 구성과 비교하여, 기실(30B)과 기실(30A)의 내부의 가스(G)가 혼합되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기실(30B)로부터 기실(30A)로의 가스(G)의 유출량을 저감시키고, 기실(30B)의 내부의 가스(G)를 가열 코일(40)을 향하여 우선적으로 흘릴 수 있다.
본 개시의 열처리 장치(20)에 의해 열처리된 강재(100)는, 표면에 산화 스케일을 갖지 않거나, 갖는 경우라도, 그 막 두께는 1㎛ 이하이며, 이 산화 스케일 중에 포함되는 FeO의 비율이 90％ 이상임과 함께, 강 조직이 마르텐사이트를 포함하고 있다.
상기 산화 스케일은, 니혼 파커라이징 가부시키가이샤제 PBL3080을 사용하여 측정할 수 있다. 당해 처리액의 표준 조건에서 120초간의 화성 처리를 실시한 경우의, 화성 처리 후의 표면의 X선 해석 분석에 있어서, 포스포필라이트와 호파이트의 X선 강도의 합계에 대한, FeO와 Fe3O4와 Fe2O3의 X선 강도의 합계의 비가 0.05 이하이다. 이 때문에, 본 개시의 제조 장치 및 제조 방법에 의해 제조된 ?칭 강재는, 도장성에 유해한 막 두께 스케일의 생성을 효과적으로 억제하여 그 표면 상태 및 도장성을 개선할 수 있다.
또한, 이에 의해, 강재(100)의 도장성 및 내식성을 개선할 수 있고, 자동차용 부품에 적용할 때 요구되는 내식성을 확보할 수 있어, 자동차의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 가공 시에 사용하는 가스의 사용량을 현저하게 억제할 수 있으므로, 작업 환경의 개선을 도모할 수도 있다.
이어서, 본 개시의 제2 실시 형태의 열처리 장치 및 강재의 열간 굽힘 가공 방법을, 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
<열처리 장치(60)>
도 6에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태의 열처리 장치(60)는, 제1 실시 형태의 열처리 장치(20)의 구성에 추가하여, 굽힘 가공 장치(62)를 더 구비하고 있다. 또한, 열처리 장치(60)는, 소위 3DQ 장치이다.
(굽힘 가공 장치(62))
도 6에 도시되는 바와 같이, 굽힘 가공 장치(62)는, 위치 결정 장치(64)와, 로봇(66)을 구비하고 있다. 이 굽힘 가공 장치(62)는, 가열 코일(40)과 냉각 장치(26)의 사이의 강재(100)에 굽힘 모멘트를 가하여, 강재(100)를 고온부(100A)에서 구부리는 장치이다.
이 위치 결정 장치(64)는, 가스 공급 장치(28)보다 강재 이송 방향 상류측에 배치되어 있다. 이 위치 결정 장치(64)는, 강재(100)를 소정의 위치에 위치 결정하면서 강재 이송 방향으로 이동시킨다. 즉, 위치 결정 장치(64)에 의해 패스 라인(PL)이 정해진다.
위치 결정 장치(64)는, 예를 들어 다이스에 의해 구성된다. 다이스는, 강재(100)를 보내면서 지지가 가능한 롤 쌍을 적어도 한 쌍 갖고 있다.
로봇(66)은, 다관절형의 산업용 로봇이다. 이 로봇(66)은, 강재(100)의 선단을 파지하는 척(68)을 구비하고 있다.
이어서, 본 실시 형태의 열처리 장치(60)를 사용한 강재(100)의 열간 굽힘 가공 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 강재(100)의 굽힘 가공 방법은, 굽힘 가공 공정을 제외하고 제1 실시 형태의 강재의 열처리 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
(굽힘 가공 공정)
굽힘 가공 공정에서는, 굽힘 가공 장치(62)를 사용하여 가열 코일(40)과 냉각 장치(26)의 사이의 강재(100)에 굽힘 모멘트를 가하여 굽힘 변형시킨다. 구체적으로는, 강재(100)의 가열 코일(40)과 냉각 장치(26)의 사이의 부분은, 고온부(100A)로 되어 있고, 이 고온부(100A)에 굽힘 모멘트를 가함으로써 강재(100)의 고온부(100A)가 변형(굽힘 변형 또는 전단 변형)된다. 그리고, 구부러진 고온부(100A)는, 냉각 장치(26)에 의해 급랭되어 경화된다.
이어서, 본 실시 형태의 작용 효과에 대하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과에 대해서는, 그 설명을 적절하게 생략한다.
본 실시 형태의 열처리 장치(60)는 굽힘 가공 장치(62)를 구비하기 때문에, 강재(100)를 원하는 형상으로 굽힘 가공할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는 굽힘 가공 장치(62)가 위치 결정 장치(64)와 로봇(66)을 구비하는 구성으로 되어 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇(66) 대신에 굽힘 가공 장치(62)로서 임의의 방향으로 기울기와 위치를 변경 가능한 가동 롤러 다이스를 냉각 장치(26)의 강재 이송 방향 하류측에 배치해도 된다.
전술한 실시 형태에서는, 가스 공급 장치(28)의 가스 챔버(32) 내에 강재 이송 방향으로 복수의 기실(30)이 설치되는 구성으로 되어 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 챔버(32) 내에 하나의 기실(30)만이 설치되는 구성(도 3 참조)으로 해도 된다. 또한, 가스 챔버(32) 내에 3개 이상의 기실(30)이 설치되는 구성으로 해도 된다. 기실(30)의 총수를 n이라고 하고, 강재 이송 방향의 상류측의 기실(30)에 공급되는 가스양을 V1이라고 하고, 그 이후의 강재 이송 방향 하류측의 기실(30)에 공급되는 가스양을 순서대로 V2 … Vn이라고 하는 경우, 해당 가스양은 V1≤V2≤…≤Vn으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 가스 공급 장치(28)의 총 가스 공급량을 소량으로 하여, 강재(100)의 표면에 산화 스케일이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 기실(30)의 총수를 n이라고 하고, 강재 이송 방향의 상류측의 기실(30) 내의 압력을 P1이라고 하고, 그 이후의 강재 이송 방향 하류측의 기실(30) 내의 압력을 순서대로 P2 … Pn이라고 함과 함께, 외기압(대기압)을 P0이라고 하는 경우, 해당 기실(30) 내의 압력은 P0≤P1≤P2≤…≤Pn으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 가스 공급 장치(28)의 총 가스 공급량을 소량으로 하여, 강재(100)의 표면에 산화 스케일이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 가열 코일(40)의 감기수를 2감기로 하고 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가열 코일(40)의 감기수를 1감기로 해도 되고, 가열 코일(40)의 감기수를 3감기 이상으로 해도 된다. 단, 가열 코일의 감기수는 2감기가 가장 바람직하다. 그 이유는 다음의 2가지이다. 첫 번째, 가열 코일의 감기수가 증가하면 고온부(100A)의 길이가 길어져 굽힘 가공의 정밀도가 저하된다. 두 번째, 가열 코일의 감기수가 1감기이면 둘레 방향의 코일의 간극(갭)에 의한 가열 불균일을 피할 수 없다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 기실(30)마다 가스 분사구(34)를 형성하는 구성으로 되어 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 기실(30) 중 적어도 강재 이송 방향 하류에 위치하는 기실(30)에 가스 분사구(34)를 형성하는 구성으로 해도 된다. 이와 같이 강재 이송 방향 하류에 위치하는 기실(30B)에 가스 분사구(34)를 형성한 경우, 기실(30B)로부터 기실(30A)로 가스(G)가 흐르기 때문에, 예를 들어 강재 이송 방향 상류에 위치하는 기실(30A)에 가스 분사구(34)를 형성하는 경우와 비교하여, 가열 코일(40)의 내측으로의 분위기 중의 산소의 침입을 효과적으로 억제할 수 있다.
<실시예>
이하에, 본 개시의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 개시는 이러한 실시예에 의해 한정되지 않는다.
이송 장치, 가열 장치, 냉각 장치, 가스 공급 장치를 구비한 열처리 장치를 사용하여, 가스 챔버 내의 기실수, 가스 챔버의 입구와 강재의 간극, 비산화성 가스의 가스 분출 각도, 각 기실의 가스 공급량, 각 기실 내 압력의 각 조건을 표 1에 나타내는 바와 같이 변경시켜 강재를 담금질하였다. 담금질한 강재에 있어서의 산화 스케일의 생성 상태를 후술하는 평가 기준으로 평가하였다(실시예 1 내지 8, 비교예 1, 2).
여기서, 상술한 가스 챔버의 입구란, 가스 공급 장치를 구성하는 가스 챔버의 입구의 강재 이송 방향 상류측의 개구부(탄성 시일 부재의 관통 구멍)를 말한다. 본 실시예에 있어서는, 입구와 강재의 간극을 작게 하기 위해 탄성 시일 부재를 갖는 가스 공급 장치를 사용하였다.
강재로서, 폭 36mm, 높이 42mm, 두께 2.4mm, 단면 형상이 직사각형인 강관을 사용하였다.
이송 장치에 의한 강관의 이송 속도는 20mm/sec, 가열 장치에 의한 강관의 가열 온도는 1000℃, 냉각 장치로부터 강관으로 분사된 냉각수의 수량은 100L/min, 냉각수의 수온은 17℃였다. 가스 공급 장치에 있어서 공급되는 비산화성 가스로서 N2가 사용되었다.
비교예 1에 있어서는, 산화 스케일 생성 방지용 가스 공급 장치를 사용하지 않고, 비산화성 가스의 공급도 없는 상태에서 ?칭 강재를 제조하여, 마찬가지로 평가하였다. 전술한 이외의 조건은, 실시예 1 내지 8과 동일하였다.
비교예 2에 있어서는, 가스 공급 장치를 사용하지 않고, 비산화성 가스를 가스 공급 노즐에 의해 강재의 고온부에 직접 가스를 분출함으로써, 강재를 담금질하여, 마찬가지로 평가하였다. 전술한 이외의 조건은, 실시예 1 내지 8과 동일하였다.
<평가 기준>
A: 강재 표면에 용이하게 박리되는 산화 스케일이 생성되지 않았다.
B: 강재 표면의 일부에 용이하게 박리되는 산화 스케일이 강재 표면의 가열된 전체 영역 중 10％ 이하의 영역에서 생성되었다(강재 표면에 점착 테이프를 붙여, 벗긴 점착 테이프에 의해 확인).
C: 강재 표면의 일부에 용이하게 박리되는 산화 스케일이 생성되거나, 혹은 가공 중에 산화 스케일이 박리되었다.
D: 강재 표면 전체면에 용이하게 박리되는 산화 스케일이 생성되었다(일부가 가공 중에 박리되는 경우를 포함함).
결과는 표 1에 나타내는 바와 같았다.
Figure pct00001
본 개시에 따르면, 강재 표면에 산화 스케일이 생성되는 것을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 가스 챔버에 있어서의 상기 이송 방향의 상류측의 개구를 간극 없음(0mm) 또는 1mm 이하의 범위의 간극으로 함으로써, 더 한층의 효과가 얻어짐을 확인할 수 있었다.
또한, 각 기실에 공급되는 가스양을 V1이라고 하고, 그 이후 하류측의 기실에 공급되는 가스양을 순서대로 V2, … Vn이라고 하는 경우, 가스양을 V1≤V2≤…≤Vn으로 조정함으로써도, 효과가 좋아짐을 확인할 수 있었다.
이상의 실시 형태에 관하여, 추가로 이하의 부기를 개시한다.
(부기 1)
피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와,
상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가열 코일을 구비한 가열 장치와,
상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와,
상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는 가스 공급 장치
를 구비하는 열처리 장치.
(부기 2)
상기 가열 코일은, 감기수가 2감기이며, 상기 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재가 배치되어 있는, 부기 1에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.
(부기 3)
피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와,
상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 감기수가 2감기인 가열 코일을 구비하고, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재가 배치되어 있는 가열 장치와,
상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와,
상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가스 공급 장치
를 구비하는 열처리 장치.
(부기 4)
상기 하우징은, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는, 부기 3에 기재된 자동차용 부품의 제조 방법.
(부기 5)
상기 가스 공급 장치의 적어도 상기 이송 방향 최하류에 위치하는 상기 기실의 내부에 가스 분사구를 구비하는, 부기 1, 부기 2 및 부기 4 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치
(부기 6)
상기 가스 공급 장치는, 상기 기실마다 내부에 상기 가스 분사구를 구비하는 부기 5에 기재된 열처리 장치.
(부기 7)
상기 가스 분사구는, 하나의 상기 기실에 대하여 복수 형성되어 있는, 부기 5 또는 부기 6에 기재된 열처리 장치.
(부기 8)
상기 패스 라인에 직교하는 단면에 있어서, 상기 기실은 원형, 타원형 혹은 6각형 이상의 다각형이고,
하나의 상기 기실 내에 있어서, 복수의 상기 가스 분사구의 가스 분사 방향이 각각 둘레 방향으로 동일한 방향을 향하고 있는, 부기 7에 기재된 열처리 장치.
(부기 9)
상기 패스 라인에 직교하는 단면에 있어서, 상기 가열 코일의 중심과 상기 가스 분사구를 연결하는 직선과, 상기 가스 분사 방향이 이루는 각도가 5°내지 45°의 범위 내인 부기 8에 기재된 열처리 장치.
(부기 10)
상기 가스 공급 장치는, 상기 기실별로 공급되는 가스압을 조정하는 조정 기구를 더 구비하는 부기 7 내지 부기 9 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치.
(부기 11)
상기 가스 공급 장치의 상기 이송 방향 상류측의 벽에 형성된 상기 패스 라인을 둘러싸는 개구부의 에지에 탄성 시일 부재를 더 구비하는, 부기 1 내지 부기 10 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치.
(부기 12)
상기 가스 공급 장치의 상기 복수의 기실을 나누는 벽에 설치되고, 상기 패스 라인을 둘러싸는 개구부의 에지에 탄성 시일 부재를 더 구비하는 부기 1, 2, 4 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치.
(부기 13)
상기 가열 코일과 상기 냉각 장치의 사이의 상기 피열처리재에 굽힘 모멘트를 가하는 굽힘 가공 장치를 더 구비하는, 부기 1 내지 부기 12 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치.
(부기 14)
부기 1 내지 부기 13 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열처리 방법이며,
상기 가스 공급 장치의 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하는,
강재의 열처리 방법.
(부기 15)
부기 7 내지 부기 10 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열처리 방법이며,
상기 가스 공급 장치의 상기 강재의 이송 방향 최상류에 위치하는 상기 기실이 정압으로 되도록 어느 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하는,
강재의 열처리 방법.
(부기 16)
상기 기실에 공급되는 상기 가스의 압력이, 상기 강재의 이송 방향 하류측에 위치하는 상기 기실보다 상기 강재의 이송 방향 상류측에 위치하는 상기 기실에서 낮은, 부기 15에 기재된 강재의 열처리 방법.
(부기 17)
상기 가스 분사구로부터 상기 분사 방향을 따라 연장된 연장선과 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재가 이격되어 있는, 부기 16에 기재된 강재의 열처리 방법.
(부기 18)
부기 13에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열간 굽힘 가공 방법이며,
상기 가스 공급 장치의 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하고,
상기 굽힘 가공 장치에서 상기 가열 코일과 상기 냉각 장치의 사이의 상기 피열처리재에 굽힘 모멘트를 가하여 굽힘 변형시키는,
강재의 열간 굽힘 가공 방법.
(부기 19)
강재를 그 길이 방향으로 보내기 위한 이송 장치와,
보내지는 상기 강재로부터 이격되어 제1 위치에 배치되어, 상기 강재를 ?칭 가능 온도 영역으로 가열하는 가열 장치와,
상기 제1 위치보다 상기 강재의 이송 방향의 하류의 제2 위치에 배치되어, 상기 강재에 냉각 매체를 분사함으로써 해당 강재를 ?칭하는 냉각 장치와,
상기 제1 위치보다 상기 강재의 이송 방향의 상류의 제3 위치에, 상기 강재의 주위를 둘러싸고 배치되는 스케일 생성 방지 가스 공급 장치를 구비하고,
해당 스케일 생성 방지 가스 공급 장치는, 적어도 2개의 기실로 이루어지는 비산화성 가스 챔버를 갖고, 상기 비산화성 가스 챔버는, 상기 적어도 2개의 기실에 비산화성 가스를 공급하는 적어도 2개의 비산화성 가스 공급로와 해당 적어도 2개의 비산화성 가스 공급로에 연속해서 이루어지고, 상기 적어도 2개의 기실에 비산화성 가스를 분출하는 적어도 2개의 비산화성 가스 분출 구멍을 갖고, 상기 적어도 2개의 비산화성 가스 공급로와 상기 적어도 2개의 비산화성 가스 분사 구멍은, 상기 강재에 직교하는 단면에 있어서, 상기 비산화성 가스 분출 구멍의 중심으로부터 상기 비산화성 가스 챔버의 중심을 향한 각도에 대하여, 비산화성 가스의 분출 각도가 5 내지 45°경사진 각도이며, 또한 상기 적어도 2개의 기실 각각에 있어서 동일한 방향을 지향하여 상기 비산화성 가스를 분출하도록 형성되고, 또한 해당 적어도 2개의 비산화성 가스 분출 구멍은 상기 비산화성 가스 챔버의 둘레 방향으로 형성되며, 또한 상기 강재에 있어서의, 상기 가열 장치에 의해 가열된 부분의 주위의 공간에, 비산화성 가스를 충만시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 20)
상기 스케일 생성 방지 가스 공급 장치는, 상기 비산화성 가스 챔버에 있어서의 상기 이송 방향의 상류측의 개구를 상기 강재가 침입 가능하도록 막는 시일부를 갖고, 해당 시일부와 상기 강재의 간극은 0 내지 1mm의 범위인 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 21)
상기 비산화성 가스 분출 구멍은, 상기 가열 장치에 의해 가열된 상기 강재의 가열부를 지향하지 않는 방향을 지향하여 형성되는 것을 특징으로 하는 부기 19 또는 부기 20에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 22)
상기 비산화성 가스는, 불활성 가스 또는 환원성 가스인 것을 특징으로 하는 부기 19 내지 부기 21 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 23)
상기 강재는, 폐쇄된 횡단면 형상을 갖는 중공의 부재인 것을 특징으로 하는 부기 19 내지 부기 22 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 24)
상기 기실의 총수를 n이라고 하고, 상기 이송 방향의 상류측의 기실에 공급되는 가스양을 V1이라고 하고, 그 이후 하류측의 기실에 공급되는 가스양을 순서대로 V2, … Vn이라고 하는 경우, 해당 가스양은 V1≤V2≤…≤Vn인 것을 특징으로 하는 부기 19 내지 부기 22 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 25)
상기 기실의 총수를 n이라고 하고, 상기 이송 방향의 상류측의 기실 내 압력을 P1이라고 하고, 그 이후 하류측의 기실 내 압력을 순서대로 P2, …, Pn이라고 함과 함께, 외기압(대기압)을 P0이라고 하는 경우, 해당 기실 내 압력은 P0≤P1≤P2≤…≤Pn인 것을 특징으로 하는 부기 19 내지 부기 24 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 장치.
(부기 26)
강재를 그 길이 방향으로 보내면서, 보내지는 강재로부터 이격되어 제1 위치에 배치되는 가열 장치에 의해 상기 강재를 ?칭 가능 온도 영역으로 가열하고, 상기 제1 위치보다 상기 강재의 이송 방향의 하류의 제2 위치에 배치되는 냉각 장치에 의해 상기 강재에 냉각 매체를 분사함으로써 상기 강재를 ?칭할 때,
상기 제1 위치보다 상기 강재의 이송 방향의 상류의 제3 위치에, 상기 강재의 주위를 둘러싸고 배치되고, 적어도 2개의 기실로 이루어지는 비산화성 가스 챔버를 갖는 스케일 생성 방지 가스 공급 장치에 의해, 상기 적어도 2개의 기실 각각에 상기 비산화성 가스 챔버의 둘레 방향으로 형성된 적어도 2개의 비산화성 가스 분출 구멍으로부터, 상기 강재에 직교하는 단면에 있어서, 상기 비산화성 가스 분출 구멍의 중심으로부터 상기 비산화성 가스 챔버의 중심을 향한 각도에 대하여, 5 내지 45°경사진 각도이며, 각각의 분출 방향이 동일한 방향으로 되도록 상기 비산화성 가스를 분출하고, 상기 가열 장치에 의해 가열된 부분의 주위의 공간에, 비산화성 가스를 충만시키는 것을 특징으로 하는 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 27)
상기 적어도 2개의 기실의 상기 이송 방향의 상류측의 개구는, 상기 강재와의 간극이 0 내지 1mm의 범위로 되는 시일부에 의해, 상기 강재가 침입 가능하게 막아져 있는 것을 특징으로 하는 부기 26에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 28)
상기 가열 장치에 의해 가열된 상기 강재의 가열부를 향하여 직접 상기 비산화성 가스를 분출하지 않는 것을 특징으로 하는 부기 26 또는 부기 27에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 29)
상기 비산화성 가스는, 불활성 가스 또는 환원성 가스인 것을 특징으로 하는 부기 26 내지 부기 28 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 30)
상기 강재는, 폐쇄된 횡단면 형상을 갖는 중공의 부재인 것을 특징으로 하는 부기 26 내지 부기 29 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 31)
상기 기실의 총수를 n이라고 하고, 상기 이송 방향의 상류측의 기실에 공급되는 가스양을 V1이라고 하고, 그 이후 하류측의 기실에 공급되는 가스양을 순서대로 V2, … Vn이라고 하는 경우, 해당 가스양은 V1≤V2≤…≤Vn인 것을 특징으로 하는 부기 26 내지 부기 30 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
(부기 32)
상기 기실의 총수를 n이라고 하고, 상기 이송 방향의 상류측의 기실 내 압력을 P1이라고 하고, 그 이후 하류측의 기실 내 압력을 순서대로 P2, …, Pn이라고 함과 함께, 외기압(대기압)을 P0이라고 하는 경우, 해당 기실 내 압력은 P0≤P1≤P2≤…≤Pn인 것을 특징으로 하는 부기 26 내지 부기 31 중 어느 한 항에 기재된 ?칭 강재의 제조 방법.
부기 19 내지 부기 32에 의해, 3DQ 장치에 의해 강재에 ?칭을 행하는 경우에, 필요 최소한의 비산화성 가스에 의해, 강재 표면에 생성되는 산화 스케일을 효과적으로 억제하는 것이 가능하게 되고, ?칭 강재의 표면 상태 및 도장 내식성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이에 의해, 제조되는 ?칭 강재를 자동차 부품에 적용할 때 요구되는 내식성을 확보할 수 있어, 자동차의 품질 향상에 크게 기여한다.
또한, 동일한 효과를 얻기 위해 필요한 비산화성 가스의 공급량을 억제할 수 있기 때문에, 작업 환경의 개선을 도모할 수도 있다.
또한, 2016년 3월 31일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-070015호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의해 원용되는 것이 구체적이며 또한 개별적으로 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 원용된다.

Claims (18)

  1. 피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와,
    상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가열 코일을 구비한 가열 장치와,
    상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와,
    상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는 가스 공급 장치
    를 구비하는, 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 코일은, 감기수가 2감기이며, 상기 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재가 배치되어 있는, 열처리 장치.
  3. 피열처리재의 패스 라인 상에서 상기 피열처리재를 이송 방향 하류를 향하여 보내는 이송 장치와,
    상기 이송 장치의 상기 이송 방향 하류측이며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되고, 감기수가 2감기인 가열 코일을 구비하고, 상기 가열 코일의 상기 이송 방향으로 인접하는 부분의 사이에 간극 없이 줄눈재가 배치되어 있는 가열 장치와,
    상기 가열 코일의 상기 이송 방향 하류측에 인접하며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 냉각 장치와,
    상기 가열 코일의 상기 이송 방향 상류측에 있어서 상기 가열 코일에 직결되며, 또한 상기 패스 라인을 둘러싸고 배치되는 가스 공급 장치
    를 구비하는, 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가열 장치는, 내부에 상기 이송 방향으로 구획된 복수의 기실을 구비하는, 열처리 장치.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 장치의 적어도 상기 이송 방향 최하류에 위치하는 상기 기실의 내부에 가스 분사구를 구비하는, 열처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 기실마다 내부에 상기 가스 분사구를 구비하는, 열처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 가스 분사구는, 하나의 상기 기실에 대하여 복수 형성되어 있는, 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 패스 라인에 직교하는 단면에 있어서, 상기 기실은 원형, 타원형 혹은 6각형 이상의 다각형이고,
    하나의 상기 기실 내에 있어서, 복수의 상기 가스 분사구의 가스 분사 방향이 각각 둘레 방향으로 동일한 방향을 향하고 있는, 열처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 패스 라인에 직교하는 단면에 있어서, 상기 가열 코일의 중심과 상기 가스 분사구를 연결하는 직선과, 상기 가스 분사 방향이 이루는 각도가 5°내지 45°의 범위 내인, 열처리 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 기실별로 공급되는 가스압을 조정하는 조정 기구를 더 구비하는, 열처리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 장치의 상기 이송 방향 상류측의 벽에 형성된 상기 패스 라인을 둘러싸는 개구부의 에지에 탄성 시일 부재를 더 구비하는, 열처리 장치.
  12. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 장치의 상기 복수의 기실을 나누는 벽에 설치되고, 상기 패스 라인을 둘러싸는 개구부의 에지에 탄성 시일 부재를 더 구비하는, 열처리 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 코일과 상기 냉각 장치의 사이의 상기 피열처리재에 굽힘 모멘트를 가하는 굽힘 가공 장치를 더 구비하는, 열처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열처리 방법이며,
    상기 가스 공급 장치의 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
    상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
    상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하는,
    강재의 열처리 방법.
  15. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열처리 방법이며,
    상기 가스 공급 장치의 상기 강재의 이송 방향 최상류에 위치하는 상기 기실이 정압으로 되도록 어느 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
    상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
    상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하는,
    강재의 열처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기실에 공급되는 상기 가스의 압력이, 상기 강재의 이송 방향 하류측에 위치하는 상기 기실보다 상기 강재의 이송 방향 상류측에 위치하는 상기 기실에서 낮은, 강재의 열처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가스 분사구로부터 상기 가스 분사 방향을 따라 연장된 연장선과 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재가 이격되어 있는, 강재의 열처리 방법.
  18. 제13항에 기재된 열처리 장치를 사용한 피열처리재인 강재의 열간 굽힘 가공 방법이며,
    상기 가스 공급 장치의 상기 기실에 비산화성 가스를 공급하고, 상기 기실 내를 통과하는 상기 강재의 주위에 상기 가스를 휘감게 한 상태에서 상기 가열 코일의 내측으로 상기 강재를 보내고,
    상기 가열 장치에서 상기 강재를 가열하고,
    상기 냉각 장치에서 가열된 상기 강재를 냉각하고,
    상기 굽힘 가공 장치에서 상기 가열 코일과 상기 냉각 장치의 사이의 상기 피열처리재에 굽힘 모멘트를 가하여 굽힘 변형시키는,
    강재의 열간 굽힘 가공 방법.
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