TW201536537A

TW201536537A - 鋼板加熱方法及鋼板加熱裝置

Info

Publication number: TW201536537A
Application number: TW104102706A
Authority: TW
Inventors: 福地弘; 野村成彥; 瀨戶厚司
Original assignee: 新日鐵住金股份有限公司
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-10-01
Also published as: CA2934838A1; JPWO2015115327A1; JP6123914B2; PL3072604T3; KR20160099674A; EP3072604A4; EP3072604B1; KR101884103B1; US20160320128A1; CN105916608B; RU2016129111A; CN105916608A; WO2015115327A1; MX2016008473A; ES2767184T3; CA2934838C; US10330386B2; TWI574833B; RU2648725C2; EP3072604A1

Abstract

本發明於熱壓成形前將為壓製對象之鋼板加熱的鋼板加熱方法是以支撐構件固定支撐鋼板之成形後不需要之不需要部，在將該鋼板於鉛直方向支撐之狀態下，將該鋼板搬入爐內側面具有加熱器之加熱爐；以該加熱爐加熱至預定溫度後，從加熱爐搬出該鋼板，之後，於熱壓成形前或熱壓成形時，切斷去除不需要部。

Description

鋼板加熱方法及鋼板加熱裝置

發明領域

本發明是有關於一種用以加熱鋼板之鋼板加熱方法及鋼板加熱裝置。

發明背景

舉例言之，擴大採用來作為使用高張力鋼板之汽車零件等之鋼板成形手段的熱壓成形藉以高溫成形鋼板，可在變形阻力低之階段成形，而且藉以冷卻水之噴出之驟冷將鋼板淬火使之硬化，可在不產生成形後之變形等成形弊端下，以壓製成形提供高強度且形狀精確度高之零件等。

在此種熱壓成形方法中，於壓製成形前，以加熱爐將鋼板加熱至預定溫度、例如700℃~1000℃，之後，將此鋼板搬送至熱壓成形裝置，加壓成形。

此種以加熱爐加熱之技術迄今一般使用下述機構，前述機構是以輥將鋼板水平支撐，一面以輥在爐內搬送，一面以設於爐內之例如上下之加熱器加熱鋼板(專利文獻1)。

先行技術文獻專利文獻

專利文獻1 日本專利公開公報2009-155691號

發明概要

然而，在前述之習知技術中，由於以旋轉之輥搬送，故有鋼板在爐內彎曲之可能性。又，輥為遮蔽物，輻射效率差而不易迅速加熱。而且為了均熱化而使輥不致熱變形，非搬送時也必須一直使輥旋轉，能源效率差。又，因爐之入口附近之熱衝擊或加熱之不均一而產生之熱應力，亦有輥惡化或破損之虞。當輥破損時，爐之運作便停止。再者，表面業經電鍍之鋼板有在熔融溫度帶電鍍材料附著於輥之虞，亦有附著於輥之電鍍材料再附著於鋼板之虞。

本發明是鑑於此點而發明，其目的是將鋼板在於鉛直方向固定支撐之狀態下搬入至爐內加熱來取代如習知以輥將鋼板水平支撐在爐內搬送，以解決上述問題。

為達成前述目的，本發明是於熱壓成形前將為壓製對象之鋼板加熱的鋼板加熱方法，其以支撐構件固定支撐前述鋼板之成形後不需要之不需要部，在將前述鋼板於鉛直方向支撐之狀態下，將前述鋼板搬入爐內側面具有加熱器之加熱爐；以前述加熱爐加熱至預定溫度後，從加熱爐搬出前述鋼板，之後，去除前述不需要部。

此外，在此所指之之後可為從加熱爐搬出後，亦可為搬出後進行熱壓成形之際。

又，本發明之固定支撐包含將前述不需要部夾住保持或將不需要部卡止懸吊於支撐構件。又，宜將鋼板在2處以上固定支撐。藉此，若鋼板具有長形形狀時，可防止該鋼板撓曲。又，當鋼板為長形時，若鋼板之長向之長度超過1m時，宜在其兩端部固定支撐。

根據本發明，因在以支撐構件於鉛直方向固定支撐之狀態下，在加熱爐內加熱鋼板，故無習知般伴隨使用輥而生之弊害，輻射效率佳且能源效率也佳。又，藉以支撐構件於鉛直方向固定支撐，可抑制鋼板撓曲。此外，在此，成形後不需要之不需要部是指成形該鋼板後製品不需要之部份。又，以支撐構件固定支撐不需要部是指以支撐構件固定支撐不需要部之全部或一部份。

在前述方法中，亦可在加熱爐內使鋼板於上下方向移動。

再者，亦可對前述固定支撐之鋼板施加張力。

根據另一觀點，本發明為於熱壓成形前將為壓製對象之鋼板加熱的鋼板加熱裝置，其包含有可將前述鋼板以鉛直狀態收容之加熱爐、及在以支撐構件於鉛直方向支撐前述鋼板之狀態下通過前述加熱爐之搬送路徑內的搬送裝置。又，前述加熱爐具有形成於對向之側壁間之鋼板的搬送路徑、及設於前述側壁之至少一面以加熱前述鋼板之加熱器；前述搬送裝置具有固定支撐鋼板之成形後不需要之不需要部之支撐構件、及使前述支撐構件沿著從前述加熱爐之入口前方之上方橫亙至出口後方之上方而設之軌道移動的移動機構。

此時，亦可具有使前述支撐構件於上下方向移動之上下驅動機構。

又，亦可於加熱爐之出口後方具有用以剪切前述不需要部之剪切機構。

又，亦可具有對所支撐之鋼板施加張力之機構。

根據本發明，於熱壓成形前加熱壓製對象鋼板之際，無習知般伴隨使用輥而生之弊害，輻射效率佳且能源效率佳。而且可比習知更均一地加熱壓製對象鋼板。

1‧‧‧鋼板加熱裝置

10‧‧‧加熱爐

10a‧‧‧入口

10b‧‧‧出口

11‧‧‧基台

12，13‧‧‧側壁體

14‧‧‧搬送路徑

15‧‧‧加熱器

20‧‧‧搬送裝置

21‧‧‧去程軌道收容部

21a‧‧‧本體部

21b‧‧‧鏈式運送機

21c‧‧‧軌道體

22‧‧‧回程軌道收容部

23‧‧‧支柱

24a，24b‧‧‧支撐構件移動路徑

25，26‧‧‧鏈齒輪

27‧‧‧軸

28‧‧‧驅動源

30‧‧‧支撐構件

31，32‧‧‧懸吊構件

31a‧‧‧托架

33‧‧‧軌道行走構件

33a‧‧‧咬合部

33b‧‧‧輥

33c‧‧‧行走部

34‧‧‧氣缸

34a‧‧‧桿構件

34b‧‧‧支撐體

35‧‧‧突起

36‧‧‧卡止部

37‧‧‧孔

38‧‧‧氣缸

38a‧‧‧桿

39‧‧‧張力附加機構

40‧‧‧剪切機構

41，42‧‧‧剪切裝置

43‧‧‧基台

44，45‧‧‧剪切構件

44a，45a‧‧‧刀體

50‧‧‧搬送機器人

51‧‧‧把手

52‧‧‧夾頭

53‧‧‧多關節式手臂

60‧‧‧熱壓成形裝置

62‧‧‧成形驟冷台

63‧‧‧下側模具

64‧‧‧上側模具

K‧‧‧鋼板

Ka，Kb‧‧‧伸出構件

圖1是實施形態之鋼板加熱裝置之立體圖。

圖2是從圖1之鋼板加熱裝置之加熱爐之搬送方向入口側觀看的說明圖。

圖3是支撐構件之正面圖。

圖4是支撐於支撐構件之鋼板之正面圖。

圖5是顯示伸出構件之另一例之鋼板之主要部份的正面圖。

圖6是示意說明鋼板加熱裝置與熱壓成形裝置之說明圖。

用以實施發明之形態

以下，就本發明之實施形態作說明。圖1顯示實施形態之鋼板加熱裝置1之概要，此實施形態之鋼板加熱裝置1之加熱爐10於基台11之兩側分別具有側壁體12、13且側壁體12、13對向，此側壁體12、13之間之細長空間構成鋼板K之搬送路徑14。於各側壁體12、13之內側分別設有加熱器15、15(此外，在圖1中，為便於圖示，而截斷加熱爐10之一部份來繪圖)。

加熱器15可使用例如電熱器、遠紅外線加熱器、近紅外線燈、感應加熱設備等。又，在本實施形態中，分別設於側壁體12、13之兩面，亦可依鋼板之種類、大小、形狀等，僅於其中一側壁面設加熱器15。

本實施形態之鋼板加熱裝置1之搬送裝置20具有從加熱爐10之入口10a側(圖式內側)之上方橫亙至加熱爐10之出口10b側(圖式前側)之上方而設之去程軌道收容部21、及與去程軌道收容部21平行而設之回程軌道收容部22。去程軌道收容部21、回程軌道收容部22分別以支柱23予以支撐。又，於去程軌道收容部21及回程軌道收容部22之各端部架有兼作橫檔、從平面觀看呈曲線狀之支撐構件移動路徑24a及支撐構件移動路徑24b。

去程軌道收容部21、回程軌道收容部22基本上具有同一結構，依據圖2、圖3所示之去程軌道收容部21，說明其細節，去程軌道收容部21於下面側開口且截面為溝形的本體部21a之上側收容作為驅動機構之鏈式運送機21b，且於下側收納軌道體21c。如圖1所示，鏈式運送機21b架設於設在支撐構件移動路徑24a側之鏈齒輪25與設在支撐構件移動路徑24b側之鏈齒輪26之間，以藉由軸27連接於鏈齒輪25之馬達等驅動源28之作動，在去程軌道收容部21、支撐構件移動路徑24a、回程軌道收容部22、支撐構件移動路徑24b循環移動。

本實施形態之支撐構件30直接地支撐於前述軌道體21c。亦如圖3所示，支撐構件30具有2條懸吊構件31、32。由於懸吊構件31、32具有同一結構，故就懸吊構件31作說明，如圖2所示，在懸吊構件31，於托架31a設有軌道行走構件33及氣缸34。

軌道行走構件33具有與鏈式運送機21b咬合之咬合部33a、具有可在前述軌道體21c行走之輥33b之行走部33c。氣缸34固定於托架31a，以氣缸34之作動伸縮之桿構件34a垂下至托架31a之下方，其下端具有支撐體34b。因而，藉氣缸34之作動，支撐體34b可上下移動。

亦如圖4所示，在支撐體34b之下方部，突起35於上下方向設有複數個(圖中之例為4處)。又，鋼板K卡止於此突起35，而支撐於懸吊構件31、32之各支撐體34b、34b之間。即，於鋼板K之兩端部預先形成有與原本之製品無關、亦即成形後不需要之不需要部的伸出構件Ka、Kb，進一步，於此伸出構件Ka、Kb形成與支撐體34b之突起35卡止之卡止部36，藉此卡止部36與突起35卡止，鋼板K可卡止於此突起35，而支撐於懸吊構件31、32之各支撐體34b、34b之間。

在實施形態之例中，伸出構件Ka、Kb之形狀為T 字形，將其內側切開而形成卡止部36，亦可取代此，而如圖5所示，於從鋼板K之端部往水平方向伸出之伸出構件Ka形成孔37，將支撐體34b之突起35插入至此孔37內，而將鋼板K支撐於懸吊構件31、32之各支撐體34b、34b之間。

又，亦可取代如此使用伸出構件Ka、Kb，將鋼板K懸吊支撐於懸吊構件31、32之各支撐體34b、34b之間，而將夾住伸出構件Ka、Kb之夾緊機構(圖中未示)設於懸吊構件31、32，藉此，夾住伸出構件Ka、Kb而將鋼板K於鉛直方向固定支撐。

再者，亦可如圖3之虛線所示，於2條懸吊構件31、32之例如桿構件34a、34a之間設氣缸38及具有突出至兩側之桿38a、38a的張力附加機構39。藉使此張力附加機構39之氣缸38作動，桿38a可伸縮，而伸長懸吊構件31、32之間隔，藉此，對支撐於懸吊構件31、32之各支撐體34b、34b之間之鋼板K附加張力。

再返回圖1來說明，在此鋼板加熱裝置1中，如前述，具有去程軌道收容部21、及與此去程軌道收容部21平行而設之回程軌道收容部22，回程軌道收容部22具有與去程軌道收容部21相同之結構。

又，在本實施形態中，如前述，於去程軌道收容部21與回程軌道收容部22之各端部間架有支撐構件移動路徑24a與支撐構件移動路徑24b，可藉由支撐構件移動路徑24b，使位於回程軌道收容部22側之支撐構件30之懸吊構件31、32移動至去程軌道收容部21側、即加熱爐10之入口10a 側。又，可藉由支撐構件移動路徑24a，使位於加熱爐10之出口側10b之去程軌道收容部21側之支撐構件30的懸吊構件31、32移動至回程軌道收容部22側。此外，插入爐內之懸吊構件31、32使用耐熱性及熱衝擊性高之耐熱鋼等，還可使用通常應考慮作為爐設備之保護設備之隔熱材料所作的保護、或於構件內部設流路而以冷卻水或空氣等冷媒所構成之冷卻設備。

又，在本實施形態中，剪切機構40設於加熱爐10之出口10b側，該剪切機構用以剪切加熱爐10之加熱結束而支撐於位於加熱爐10之出口10b側之支撐構件30的懸吊構件31、32之鋼板K之伸出構件Ka、Kb。

此剪切機構40具有一對剪切裝置41、42。剪切裝置41、42具有同一構造，就剪切裝置42詳細地說明，此剪切裝置42具有基台43及垂直地設於基台43而相互對向之剪切構件44、45。剪切構件44、45以驅動機構(圖中未示)，沿著基台43移動，可自由接近拉開間隔。又，於剪切構件44、45之各對向面側設有刀體44a、45a。因而，藉剪切構件44、45接近，可以該刀體44a、45a剪切支撐於懸吊構件31、32之間之鋼板K的伸出構件Ka、Kb。

又，可於加熱爐10之出口10b側配置具有保持支撐於支撐構件30之懸吊構件31、32之鋼板K的多關節型手臂之搬送機器人50。此搬送機器人50具有可藉把手51之旋動操作開-關2個夾鉗式夾頭52、52之功能。又，此搬送機器人50具有可從加熱爐10之出口10b側之位置移動自如之移動設備(圖中未示)，而可將所保持之鋼板搬送至後述熱壓成形裝置。

實施形態之鋼板加熱裝置1如以上構成，接著，就使用此鋼板加熱裝置1之鋼板加熱方法作說明。

首先，將作為熱壓成形對象之鋼板K在加熱爐10之入口10a側支撐於位於去程軌道收容部21側之支撐構件30的懸吊構件31、32。接著，以圖3所示之張力附加機構39，對所支撐之鋼板於水平方向施加張力。

在此狀態下，使去程軌道收容部21之驅動機構作動，而使鏈式運送機21b驅動，使支撐有鋼板K之支撐構件30之懸吊構件31、32移動至加熱爐10，在加熱爐10，以加熱器15將鋼板K加熱至預定溫度、例如700℃~1000℃。此時，亦可使懸吊構件31、32之氣缸34作動，使桿構件34a伸縮，而使支撐於懸吊構件31、32之鋼板K於上下方向移動。

接著，將鋼板K加熱至預定溫度後，使去程軌道收容部21之鏈式運送機21b驅動，從加熱爐10搬出支撐有鋼板K之支撐構件30之懸吊構件31、32，使其移動至加熱爐10之出口10b側空間。此外，在加熱鋼板K時，亦可邊一直搬送，邊在加熱爐10加熱，亦可在在加熱爐10內停止之狀態下加熱。

支撐有鋼板K之支撐構件30之懸吊構件31、32停止在加熱爐10之出口10b側空間之預定位置後，使搬送機器人50接近鋼板K，以夾頭52、52保持鋼板K。之後，釋放張力附加機構39之張力，使剪切裝置41、42作動，以剪切構件44、45剪切支撐於懸吊構件31、32間之鋼板K之伸出構件Ka、Kb。藉此，搬送機器人50形成為支撐有已去除為成形後之不需要部之伸出構件Ka、Kb之鋼板K的狀態。

之後，如圖6所示，在以夾頭52、52保持鋼板K之狀態下，直接以搬送機器人50之多關節式手臂53將鋼板K搬送至進行熱壓成形裝置60之壓製成形與驟冷處理之成形驟冷台62的下側模具63。接著，將鋼板K置放於預定位置後，對鋼板K進行上側模具64之壓製之預定壓製成形及驟冷處理，而加工成預定製品。

如此，根據本發明之實施形態，在藉由為壓製成形後不需要之不需要部之伸出構件Ka、Kb以支撐構件30之懸吊構件31、32將鋼板K於鉛直方向固定支撐的狀態下，將鋼板K搬入至於側壁體12、13之面具有加熱器15之加熱爐10內，將此鋼板加熱，故與習知之以輥將鋼板以水平狀態支撐來加熱的加熱方式相較，首先，鋼板K不致彎曲，而可比習知均一地加熱鋼板K。又，由於加熱器15與鋼板K之間無遮蔽之物，故來自加熱器15之熱可以良好效率投進鋼板K，輻射效率亦佳，而可進行比習知迅速之加熱。加上由於非加熱時，不需使支撐構件30移動，故能源效率比習知佳。而且由於未使用輥，故無因輥破損而引起之運作停止的可能性。

又，在前述實施形態中，因使支撐構件30之氣缸34作動，而可使支撐有鋼板K之支撐體34b上下移動，故在鋼板K位於加熱爐10內之期間，藉使氣缸34作動而使鋼板K 於上下方向移動，可抑制加熱不均而進行更均一之加熱。因而，可防止因加熱器15之排列或加熱輸出特性之偏差而引起之上下方向的加熱不均。

又，在前述實施形態中，為加熱對象之鋼板K藉由伸出構件Ka、Kb以支撐構件30之懸吊構件31、32於鉛直方向固定支撐，而且在兩端部之2處固定支撐，故即使鋼板K具有水平方向長之形狀，鋼板K亦不致撓曲。再者，由於對為加熱對象之鋼板K以張力附加機構39往水平方向施加張力，故可抑制加熱時之鋼板K之剛性的降低及熱膨脹引起之變形。

又，由於將鋼板K固定支撐於垂直方向之際所使用之鋼板K之伸出構件Ka、Kb為於壓製成形後不需要之不需要部，故可將鋼板K自身全面均一加熱。再者，鋼板K為電鍍鋼板時，即使在熔融溫度帶加熱，亦無熔融之電鍍材料再附著於鋼板K之虞。

此外，由於伸出構件Ka、Kb在前述實施形態中以設置於鋼板加熱裝置1之剪切機構40於加熱後即刻在鋼板加熱裝置1內剪切去除，故可將為不需要部之伸出構件Ka、Kb在高溫低強度狀態下去除，而無對成形後之製品之形狀、品質或性質造成之影響。此外，關於剪切後殘留於支撐構件30之懸吊構件31、32之伸出構件Ka、Kb，可藉由滑槽(圖中未示)等回收至回收箱等。此外，可於壓製模具設剪切機構時，於熱壓成形裝置60之壓製之際，亦可同時剪切、去除伸出構件Ka、Kb。

如以上進行，關於以搬送機器人50搬送鋼板K後之支撐構件30之懸吊構件31、32，可透過支撐構件移動路徑24a，移動至回程軌道收容部22側，之後，透過支撐構件移動路徑24b，移動至加熱爐10之入口10a側，再在加熱爐10之入口10a側之預定位置，將下個處理之鋼板K置放於支撐構件30之懸吊構件31、32。

又，從圖1也可清楚明白，由於鋼板加熱裝置1採用從兩側加熱鉛直狀態之鋼板K之加熱爐10，且搬送裝置20之去程軌道收容部21、回程軌道收容部22設置於其上方，故地板專用面積遠小於習知之水平支撐式加熱爐，因而，可並置複數台鋼板加熱裝置1。是故，在同一地板面積之運作中，生產性極佳。

再者，在前述實施形態中，支撐構件30之懸吊構件31、32之移動依賴裝備於去程軌道收容部21、回程軌道收容部22之鏈式運送機21b，其驅動機構設置於加熱爐10外，而可如圖2所示，令去程軌道收容部21為不直接從加熱爐開口部接受輻射熱之配置，故可將加熱爐10對驅動系統之熱影響抑制在最小限度。當然只要適當施行熱遮蔽，亦可於支撐構件30自身搭載自走式驅動機構。

以上，一面參照附加圖式，一面說明了本發明之較佳實施形態，但本發明不限於此例。只要為該業者，在記載於申請之範圍之思想的範疇內，顯然可想到各種變更例或修正例，而可了解該等當然也屬於本發明之技術性範圍。

產業上之可利用性

本發明對熱壓成形鋼板前之鋼板的加熱有用。