JP5197859B1 - Heat treatment method for steel sheet for hot pressing - Google Patents
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Abstract
【課題】合金化の際に付与した熱エネルギを有効利用するとともに、熱処理時間を短縮する。
【解決手段】表面に金属の被覆層が設けられるとともに、焼き入れされる第１の領域Ｗ１と焼き入れされない第２の領域Ｗ２とを有する熱間プレス用の鋼板（ワーク）Ｗの熱処理方法において、鋼と金属とが合金化する合金化温度に鋼板Ｗを加熱する第１工程と、第１工程で付与された熱エネルギを利用して第１の領域Ｗ１をＡ３変態点温度以上に保持するとともに、第２の領域Ｗ２から熱エネルギを奪って第２の領域Ｗ２をＡ１変態点温度以下に強制冷却する第２工程とを有する。
【選択図】図３
An object of the present invention is to effectively use thermal energy applied during alloying and to shorten the heat treatment time.
In a heat treatment method for a hot-press steel plate (work) W having a metal coating layer on a surface and having a first region W1 to be quenched and a second region W2 not to be quenched. The first region W1 is heated to the alloying temperature at which steel and metal are alloyed, and the first region W1 is maintained at the A3 transformation point temperature or higher by using the thermal energy applied in the first step. And a second step of forcibly cooling the second region W2 below the A1 transformation point temperature by taking heat energy from the second region W2.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、１つの部材の一部に部分焼き入れをするための熱間プレス用の鋼板の熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment how hot steel plate for press for the partial quenching a portion of the one member.
従来、熱間プレス用の鋼板において、表面にアルミニウムメッキ（金属被覆層）を施したアルミニウム鋼板が知られている（例えば、特許文献１参照）。アルミニウムメッキを施すことにより、熱処理時の鋼板表面の酸化を防止するとともに、プレス加工後の耐食性を向上させている。 Conventionally, in a steel sheet for hot pressing, an aluminum steel sheet having a surface plated with aluminum (metal coating layer) is known (for example, see Patent Document 1). By applying aluminum plating, oxidation of the steel sheet surface during heat treatment is prevented and corrosion resistance after press working is improved.
また、鋼板を部分焼き入れする技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。これにより、必要に応じて１つの部材で強靭な部分と比較的軟らかい部分とを設けることができる。 Moreover, the technique of partially quenching a steel plate is known (for example, refer to Patent Document 2). Thereby, a strong part and a comparatively soft part can be provided with one member as needed.
上述のアルミニウム鋼板を用いて部分焼き入れをする場合、まず、アルミニウム鋼板は、熱処理以前に、一旦、合金化温度（例えば、約９００℃）に昇温されて表面のアルミニウムが鋼と合金化される。
こうして合金化されたアルミニウム鋼板は、部分焼き入れする際、熱処理として焼き入れする領域（第１の領域）をＡ３変態点温度以上に加熱するとともに、焼き入れしない領域（第２の領域）は、Ａ１変態点（約７３０℃）以下に加熱するようにしている。
In the case of partial quenching using the above-described aluminum steel plate, first, the aluminum steel plate is first heated to an alloying temperature (for example, about 900 ° C.) and the surface aluminum is alloyed with the steel before the heat treatment. The
When the aluminum steel sheet thus alloyed is partially quenched, the region to be quenched as the heat treatment (first region) is heated to the A3 transformation temperature or higher, and the region not to be quenched (second region) is: Heating is performed below the A1 transformation point (about 730 ° C.).
なお、鋼材メーカからプレス部品メーカに納入されるアルミニウム鋼板には、上述の合金化処理済みのものと、未処理のものとの双方がある。すなわち、合金化処理は、鋼材メーカで行われる場合も、また、プレス部品メーカで行われる場合もあった。 In addition, the aluminum steel plate delivered from the steel material manufacturer to the press part manufacturer includes both the above-mentioned alloyed and untreated ones. That is, the alloying process may be performed by a steel material manufacturer or a press part manufacturer.
しかしながら、合金化を鋼材メーカで行う場合も、プレス部品メーカで行う場合も、合金化の後に部分焼入れをする場合には、合金化の際の熱エネルギは、有効利用されることがなかった。また、合金化に連続して熱処理を行う場合、焼き入れしない第２の領域を例えば、９００℃から７３０℃まで下げる必要があり、このため熱処理時間が長くかかるという問題があった。 However, in the case where alloying is performed by a steel material manufacturer or a press part manufacturer, in the case where partial quenching is performed after alloying, the heat energy at the time of alloying has not been effectively utilized. Further, when heat treatment is performed continuously after alloying, it is necessary to lower the second region that is not quenched, for example, from 900 ° C. to 730 ° C., which causes a problem that it takes a long time for heat treatment.
なお、以上では、金属被覆層がアルミニウムメッキである場合を例に説明したが、同様の問題は、溶融亜鉛メッキ等の他の金属被覆層についても同様に発生する。 In the above description, the case where the metal coating layer is aluminum plating has been described as an example, but the same problem occurs in other metal coating layers such as hot dip galvanization.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、合金化と、部分焼き入れのための熱処理とを連続して行うことにより、合金化の際に付与した熱エネルギを有効利用するとともに、熱処理時間を短縮することができる熱間プレス用の鋼板の熱処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and by effectively performing alloying and heat treatment for partial quenching, the thermal energy imparted during alloying is effectively utilized. , it is an object to provide a heat treatment how a steel sheet for hot press capable of shortening the heat treatment time.
請求項１に係る発明は、表面に金属の被覆層が設けられるとともに、焼き入れされる第１の領域と焼き入れされない第２の領域とを有する熱間プレス用の鋼板の熱処理方法において、装置本体内に設けられた第１ステージに配設された第１ヒータにより、鋼と前記金属とが合金化する合金化温度に前記鋼板を加熱する第１工程と、前記装置本体内に前記第１ステージに隣接して設けられた第２ステージに配設された第２ヒータにより、前記第１工程で付与された熱エネルギを利用して前記第１の領域をＡ３変態点温度以上に保持するとともに、前記第２ステージに配設された冷却装置により、前記第２の領域から熱エネルギを奪って前記第２の領域をＡ１変態点温度以下に強制冷却する第２工程とを有し、前記第１工程が終了した先の前記鋼板に対する前記第２工程と、先の前記鋼板に続く後の前記鋼板に対する前記第１工程とを並行して行う、ことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an apparatus for heat-treating a steel sheet for hot pressing, wherein a metal coating layer is provided on the surface, and has a first region to be quenched and a second region not to be quenched. A first step of heating the steel sheet to an alloying temperature at which steel and the metal are alloyed by a first heater disposed on a first stage provided in the body, and the first in the apparatus body The second heater provided on the second stage provided adjacent to the stage holds the first region above the A3 transformation point temperature by using the thermal energy applied in the first step. by being disposed in the second stage cooling device have a second step of forced cooling of the said second region removes heat energy second region below A1 transformation point temperature, the second The steel after one process And the second step for, carried out in parallel with the first step with respect to the steel sheet after following the previous said steel sheet, characterized in that.
請求項２に係る発明は、請求項１に係る熱間プレス用の鋼板の熱処理方法において、前記装置本体の外部から前記鋼板を前記第１ステージに搬入し、前記第１ステージで前記第１工程が終了した前記鋼板を前記第２ステージに移動し、前記第２ステージで前記第２工程が終了した前記鋼板を前記装置本体の外部に搬出する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment method for a steel sheet for hot pressing according to the first aspect, the steel sheet is carried into the first stage from the outside of the apparatus main body, and the first step is performed in the first stage. The steel plate that has been completed is moved to the second stage, and the steel plate that has been subjected to the second step in the second stage is carried out of the apparatus main body.
請求項３に係る発明は、請求項２に係る熱間プレス用の鋼板の熱処理方法において、前記第１ステージと前記第２ステージとが横方向に隣接していて、前記第２ステージで前記第２工程が終了した前記鋼板を前記装置本体の外部に搬出するのと並行して、前記装置本体の外部から前記第１ステージへの前記鋼板の搬入と前記第１ステージで前記第１工程が終了した前記鋼板の前記第２ステージへの移動とを同時に行う、ことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the method for heat treating a steel sheet for hot pressing according to claim 2, wherein the first stage and the second stage are adjacent to each other in the lateral direction, and the second stage In parallel with unloading the steel plate, which has completed two steps, to the outside of the apparatus main body, the first step is completed with the loading of the steel sheet from the outside of the apparatus main body to the first stage and the first stage. The steel plate is moved to the second stage at the same time.
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に係る熱間プレス用の鋼板の熱処理方法において、前記冷却装置は、前記第２ステージに配設された前記鋼板に対して対向するように配置された放射冷却板と、前記放射冷却板が受け取った熱を前記装置本体の外部に導くヒートパイプとを有する、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat treatment method for a hot-press steel sheet according to any one of the first to third aspects, the cooling device is provided for the steel sheet disposed on the second stage. It has a radiation cooling plate arranged so as to oppose, and a heat pipe which guides the heat received by the radiation cooling plate to the outside of the apparatus main body.
本発明によれば、被覆層の合金化を行う第１工程と、部分焼き入れのための熱処理を行う第２工程とを連続して行うことにより、合金化の際に付与した熱エネルギを有効利用するとともに、強制冷却により、熱処理における処理時間を短縮することができる。
また、第１工程と第２工程とを分けることにより、被覆層の合金化の加熱条件と、部分焼き入れのための熱処理の加熱条件とを、それぞれ独立して設定することができるので、それぞれに好適な条件を設定することができる。
また、第１工程が行われる第１ステージと、第２工程が行われる第２ステージとが（同じ）装置本体内に隣接して設けられているので、このことにより、第１ステージで第１工程終了後の鋼板を速やかに第２ステージに移動させることが可能となり、このことにより、第１工程で合金化の際に付与した熱エネルギを、部分焼き入れのための熱処理に、一層有効に利用することが可能となる。
さらに、第１工程が終了した先の鋼板に対する第２工程と、先の鋼板に続く後の鋼板に対する前記第１工程とを並行して行うので、第１工程と第２工程とを有しているにもかかわらず、処理時間を、一層短縮することができる。
According to the present invention, the thermal energy applied during the alloying is effectively obtained by continuously performing the first step of alloying the coating layer and the second step of performing the heat treatment for partial quenching. In addition to the use, forced cooling can shorten the processing time in the heat treatment.
Also, by separating the first step and the second step, the heating conditions for alloying the coating layer and the heating conditions for the heat treatment for partial quenching can be set independently, Suitable conditions can be set.
In addition, since the first stage in which the first process is performed and the second stage in which the second process is performed are provided adjacent to each other in the apparatus main body, this allows the first stage to be the first stage. It becomes possible to quickly move the steel plate after the process to the second stage, which makes the thermal energy applied during alloying in the first process more effective for heat treatment for partial quenching. It can be used.
Furthermore, since the 2nd process with respect to the previous steel plate which the 1st process was complete | finished and the said 1st process with respect to the subsequent steel plate following a previous steel plate are performed in parallel, it has a 1st process and a 2nd process. Nevertheless, the processing time can be further shortened.
以下、本発明を適用した実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、各図面において、同じ符号を付した部材等は、同一又は類似の構成のものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。また、各図面においては、説明に不要な部材等は適宜、図示を省略している。
＜実施形態１＞
Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the member etc. which attached | subjected the same code | symbol are the things of the same or similar structure, The duplication description about these shall be abbreviate | omitted suitably. Moreover, in each drawing, members and the like that are not necessary for the description are omitted as appropriate.
<Embodiment 1>
図１〜図５を参照して本発明を適用した実施形態１に係る熱処理装置１について説明する。なお、以下では、上下７段に構成された熱処理装置１を例に説明するが、これに限定されるものではなく、１段あるいは他の複数段であってもよい。 With reference to FIGS. 1-5, the heat processing apparatus 1 which concerns on Embodiment 1 to which this invention is applied is demonstrated. In the following description, an example of the heat treatment apparatus 1 having seven upper and lower stages will be described. However, the heat treatment apparatus 1 is not limited to this and may be one stage or other plural stages.
図１は、熱処理装置１、搬入装置（搬送装置）５０、搬出装置（搬送装置）６０の概略を示す斜視図である。なお、以下では、図１中に矢印で示す上下前後左右が、熱処理装置１、搬入装置５０、搬出装置６０等の上下前後左右に対応するものとして説明する。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a heat treatment apparatus 1, a carry-in apparatus (conveyance apparatus) 50, and a carry-out apparatus (conveyance apparatus) 60. In the following description, it is assumed that the up, down, front, back, left, and right directions indicated by arrows in FIG.
図２は、熱処理装置１を上下前後に延びる平面で切ったときの断面、搬入装置５０、搬出装置６０、プレス装置７０を示す図である。なお、図２においては、冷却装置３３は図示を省略している。 FIG. 2 is a view showing a cross section when the heat treatment apparatus 1 is cut by a plane extending in the up / down and front / rear direction, a carry-in device 50, a carry-out device 60, and a press device 70. In FIG. 2, the cooling device 33 is not shown.
図３（Ａ），（Ｂ）は図２中のＸ−Ｘ線矢視拡大図である。 3A and 3B are enlarged views taken along the line XX in FIG.
図１，図２に示すように、熱処理装置１は、上下前後左右が壁部で囲まれた直方体状で箱状の装置本体１０を備えている。装置本体１０の前壁１１には、左右方向に長い矩形の搬入口１２が上下方向７段にわたって形成されている。各搬入口１２には、軸１３を中心に開閉可能なシャッタ１４が設けられている。ワークＷは、シャッタ１４を開放して搬入口１２から装置本体１０内に搬入される。なお、ワークＷについては後述する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 1 includes a rectangular parallelepiped box-shaped apparatus main body 10 in which a vertical, front-rear, left-right, and left-right wall is surrounded. On the front wall 11 of the apparatus body 10, a rectangular carry-in port 12 that is long in the left-right direction is formed over seven steps in the up-down direction. Each carry-in entrance 12 is provided with a shutter 14 that can be opened and closed about a shaft 13. The workpiece W is carried into the apparatus main body 10 from the carry-in entrance 12 with the shutter 14 opened. The work W will be described later.
装置本体１０の後壁１５には、左右方向に長い矩形の搬出口１６が上下方向７段にわたって形成されている。各搬出口１６には、軸１７を中心に開閉可能なシャッタ１８が設けられている。装置本体１０内のワークＷは、シャッタ１８を開放して搬出口１６から搬出される。 On the rear wall 15 of the apparatus main body 10, a rectangular outlet 16 that is long in the left-right direction is formed over seven steps in the up-down direction. Each carry-out port 16 is provided with a shutter 18 that can be opened and closed about a shaft 17. The workpiece W in the apparatus main body 10 is unloaded from the unloading port 16 with the shutter 18 opened.
装置本体１０の内側は、各段とも、前側に第１ステージ２１が、また後側に第２ステージ２２が設けられている。第１ステージ２１には、各段の上側と下側とに対向するように、電磁波加熱器等の第１ヒータ３１が左右方向のほぼ全長にわたって配設されている。この第１ヒータ３１は、第１制御部４１によって温度制御される。
第２ステージ２２は、左右に２つに分けられていて、右側には、各段の上側と下側とに対向するように、電磁波加熱器等の第２ヒータ３２が配設されている。この第２ヒータ３２は、第２制御部４２によって温度制御される。第２ステージ２２の左側には、冷却装置３３が配設されている。
The inner side of the apparatus main body 10 is provided with a first stage 21 on the front side and a second stage 22 on the rear side in each stage. In the first stage 21, a first heater 31 such as an electromagnetic wave heater is disposed over almost the entire length in the left-right direction so as to face the upper side and the lower side of each stage. The temperature of the first heater 31 is controlled by the first control unit 41.
The second stage 22 is divided into two on the right and left, and on the right side, a second heater 32 such as an electromagnetic wave heater is disposed so as to face the upper side and the lower side of each stage. The temperature of the second heater 32 is controlled by the second control unit 42. A cooling device 33 is disposed on the left side of the second stage 22.
図４は、図３（Ｂ）中のＹ−Ｙ線矢視図である。図５（Ａ）は、冷却装置３３の斜視図であり、（Ｂ）は、冷却装置３３の縦断面図である。 FIG. 4 is a view taken along line YY in FIG. FIG. 5A is a perspective view of the cooling device 33, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view of the cooling device 33.
冷却装置３３は、各段の上側と下側とに対向するように配置された放射冷却板３４と放射冷却板３４が受け取った熱を装置本体１０の外部に導くヒートパイプ３５を有している。放射冷却板３４は、例えば、炭素鋼板、ＳＵＳ等の表面に、陽極酸化膜、セラミックコーティング等の高効率放射表面処理を施して形成されていて、放射率が０．７以上となっている。ヒートパイプ３５は、例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱鋼管によって形成されており、この内側を冷媒が循環されている。冷媒としては、空気、水、オイル等が使用される。放熱冷却板３４は、第３制御部４３によって温度制御される。第３制御部４３は、ポンプ（不図示）によって冷媒の流量等を変更することで、サーモスタット３９で温度を測定しながら、放熱冷却板３４の温度を制御するようにしている。 The cooling device 33 includes a radiant cooling plate 34 disposed so as to face the upper side and the lower side of each stage, and a heat pipe 35 that guides the heat received by the radiant cooling plate 34 to the outside of the apparatus body 10. . The radiation cooling plate 34 is formed, for example, by subjecting the surface of a carbon steel plate, SUS, or the like to high-efficiency radiation surface treatment such as an anodic oxide film or ceramic coating, and has an emissivity of 0.7 or more. The heat pipe 35 is formed of, for example, a heat-resistant steel pipe such as SUS304 or SUS310S, and a refrigerant is circulated inside the heat pipe 35. As the refrigerant, air, water, oil or the like is used. The heat radiation cooling plate 34 is temperature-controlled by the third control unit 43. The third control unit 43 controls the temperature of the heat radiation cooling plate 34 while measuring the temperature with the thermostat 39 by changing the flow rate of the refrigerant by a pump (not shown).
第１ステージ２１、第２ステージ２２とも、ワークＷを下方から支持する支持部材２４が配設されている。支持部材２４は、後述する搬入装置５０、搬出装置６０のフォーク５５，６５が上下方向にすり抜けることができるように構成されている。 Both the first stage 21 and the second stage 22 are provided with a support member 24 that supports the work W from below. The support member 24 is configured such that a fork 55 and 65 of a carry-in device 50 and a carry-out device 60 described later can pass through in the vertical direction.
ここで、ワークＷの一例について説明する。 Here, an example of the workpiece W will be described.
ワークＷは、左右方向に長い矩形状に形成された鋼板であり、表面には、アルミニウムメッキ等の金属被覆層が設けてある。なお、メッキとしては、電界メッキ、溶融メッキ等がある。ワークＷは、ほぼ右半分が、焼き入れが行われる第１の領域Ｗ１となり、ほぼ左半分が、焼き入れが行われない第２の領域Ｗ２となる。ワークＷは、第２ステージ２２に搬送されて支持部材２４によって支持されたときに、第１の領域Ｗ１が第２ヒータ３２に対応し、第２の領域Ｗ２が放射冷却板３４に対応する位置に配置される。 The workpiece W is a steel plate formed in a rectangular shape that is long in the left-right direction, and a metal coating layer such as aluminum plating is provided on the surface. Examples of plating include electric field plating and hot dipping. In the work W, the substantially right half is the first region W1 where quenching is performed, and the substantially left half is the second region W2 where quenching is not performed. When the workpiece W is transported to the second stage 22 and supported by the support member 24, the first region W1 corresponds to the second heater 32 and the second region W2 corresponds to the radiation cooling plate 34. Placed in.
ワークＷとしては、鋼板に金属被覆層が設けてあるものであれば、上述の矩形状に限定されるものではない。例えば、長板状、楕円状であってもよく、さらに、種々の形状を組み合わせた複雑な形状のものであってもよい。焼き入れが行われる第１の領域Ｗ１と行われない第２の領域Ｗ２については、上述では、ほぼ２等分して、１：１である場合を例に説明したが、これに代えて、１：２、１：３、逆に２：１、３：１等の任意の比率とすることができ、さらに、２箇所の第１の領域Ｗ１，Ｗ１の間に、第２の領域Ｗ２が設けられたり、第１の領域Ｗ１と第２の領域Ｗ２とが交互に複数回繰り返されるものであってもよい。いずれの場合にも、熱処理装置１は、第２ステージ２２において、第１の領域Ｗ１に対応して、第２ヒータ３２が配設され、また、第２の領域Ｗ２に対応して、放射冷却板３４が配設されるように構成する。 The workpiece W is not limited to the above-described rectangular shape as long as the metal coating layer is provided on the steel plate. For example, it may be a long plate shape or an elliptical shape, and may be a complicated shape combining various shapes. In the above description, the first region W1 where the quenching is performed and the second region W2 where the quenching is not performed are described as an example in which the first region W1 and the second region W2 are divided into approximately two equal parts and 1: 1. The ratio can be an arbitrary ratio such as 1: 2, 1: 3, or 2: 1, 3: 1, and the like. Furthermore, a second region W2 is provided between the two first regions W1 and W1. It may be provided or the first region W1 and the second region W2 may be alternately repeated a plurality of times. In any case, the heat treatment apparatus 1 is provided with the second heater 32 in the second stage 22 corresponding to the first region W1, and in the radiant cooling corresponding to the second region W2. The plate 34 is arranged.
図１，図２に示すように、装置本体１０の前方には、搬入装置（搬送装置）５０が配設されている。搬入装置５０は、ベース盤５１と、このベース盤５１の上面に前後方向に向けて敷設されたガイドレール５２と、このガイドレール５２に沿って前後方向に移動するコラム５３と、このコラム５３に沿って上下に移動するリフト５４と、このリフト５４から後方に延びるフォーク５５とを有している。フォーク５５は、第１ステージ２１にあるワークＷと、第２ステージ２２にあるワークＷとを同時に支持できる長さを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, a carry-in device (conveyance device) 50 is disposed in front of the apparatus main body 10. The carry-in device 50 includes a base board 51, a guide rail 52 laid on the upper surface of the base board 51 in the front-rear direction, a column 53 that moves in the front-rear direction along the guide rail 52, And a fork 55 extending rearward from the lift 54. The fork 55 has a length that can simultaneously support the workpiece W on the first stage 21 and the workpiece W on the second stage 22.
装置本体１０の後方には、搬出装置（搬送装置）６０が配設されている。搬出装置６０は、ベース盤６１と、このベース盤６１の上面に前後方向に向けて敷設されたガイドレール６２と、このガイドレール６２に沿って前後方向に移動するコラム６３と、このコラム６３に沿って上下に移動するリフト６４と、このリフト６４から前方に延びるフォーク６５とを有している。リフト６４は、上下方向の軸（不図示）を基準として、１８０度回転することができるようになっていて、これにより、フォーク６５を前方の装置本体１０側に向けたり、後方のプレス装置７０側に向けたりすることができ、装置本体１０から取り出したワークＷをプレス装置７０に供給することができる。 A carry-out device (conveyance device) 60 is disposed behind the device body 10. The carry-out device 60 includes a base board 61, a guide rail 62 laid on the upper surface of the base board 61 in the front-rear direction, a column 63 that moves in the front-rear direction along the guide rail 62, And a fork 65 extending forward from the lift 64. The lift 64 can be rotated 180 degrees with respect to a vertical axis (not shown) as a reference, whereby the fork 65 is directed toward the front device body 10 or the rear press device 70. The workpiece W taken out from the apparatus main body 10 can be supplied to the press apparatus 70.
プレス装置７０は、ベッド７１に固定された下金型７２と、昇降可能なスライド７３に固定された上金型７４とを備えている。プレス装置７０は、搬出装置６０が後述する熱処理後に装置本体１０から取り出して下金型７２上に載置したワークＷを、上金型７４を下降させることで、下金型７２との間に挟み込み、所定の形状に成型するとともに、急冷して第１の領域Ｗ１を焼き入れするものである。 The press device 70 includes a lower mold 72 fixed to the bed 71 and an upper mold 74 fixed to a slide 73 that can be moved up and down. The press device 70 moves the work W taken out from the device main body 10 after the heat treatment described later by the carry-out device 60 and placed on the lower die 72 between the lower die 72 by lowering the upper die 74. The first region W1 is quenched by quenching and forming into a predetermined shape and quenching.
つづいて、上述構成の熱処理装置１及びプレス装置７０による熱処理について説明する。なお、プレス装置７０によるワークＷの急冷についても適宜熱処理に含めるものとする。また、熱処理装置１の各段の基本動作は、同じであるので、以下では、最上段の動作について説明する。 Next, heat treatment by the heat treatment apparatus 1 and the press apparatus 70 having the above-described configuration will be described. Note that rapid cooling of the workpiece W by the press device 70 is also included in the heat treatment as appropriate. Since the basic operation of each stage of the heat treatment apparatus 1 is the same, the operation of the uppermost stage will be described below.
ここで、合金化温度は、鋼材やメッキ材の種類や厚さによって変化する。そこで、以下では、図８に示す、合金化温度がＡ３変態点温度よりも高い場合、図９に示す、合金化温度がＡ３変態点温度と同じである場合、図１０に示す、合金化温度がＡ３変態点温度よりも低い場合の３つに分けて説明する。なお、図８〜図１０中では、Ａ３変態点を「Ａ３点」、Ａ１変態点を「Ａ１点」と表示している。 Here, the alloying temperature varies depending on the type and thickness of the steel material or plating material. Therefore, in the following, when the alloying temperature shown in FIG. 8 is higher than the A3 transformation point temperature, when the alloying temperature shown in FIG. 9 is the same as the A3 transformation point temperature, the alloying temperature shown in FIG. Will be described in three cases where the temperature is lower than the A3 transformation point temperature. 8 to 10, the A3 transformation point is indicated as “A3 point” and the A1 transformation point is indicated as “A1 point”.
まず、図８のフローチャートを参照して、合金化温度がＡ３変態点温度よりも高い場合について説明する。なお、図８の横軸は処理時間をとり、縦軸は温度（℃）をとっている。また、図中の実線は、ワークＷのうちの第１の領域Ｗ１（焼き入れされる領域）の温度であり、点線は、第２の領域Ｗ２（焼き入れされない領域）の温度を示している。 First, the case where the alloying temperature is higher than the A3 transformation point temperature will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the processing time, and the vertical axis represents the temperature (° C.). Moreover, the solid line in the figure indicates the temperature of the first region W1 (the region to be quenched) of the workpiece W, and the dotted line indicates the temperature of the second region W2 (the region that is not quenched). .
図１に示すように、搬入装置５０のフォーク５５の高さを、装置本体１０の最上段に合わせ、フォーク５５の基端側（付け根側）にワークＷ（以下で説明する後のワークＷと区別するために、以下、先のワークＷという。）を載せる。このときの先のワークＷは、鋼板の表面に金属の被覆層が設けられた状態、例えば、アルミニウムメッキがされた状態で、まだ、合金化はされていない状態である。最上段のシャッタ１４を開いて、搬入口１２を露出させる。搬入装置５０のコラム５３を後方に移動させて、フォーク５５を装置本体１０内に挿入し、ワークＷが第１ステージ２１の第１ヒータ３１に対応する位置に来たらコラム５３を停止させて、リフト５４を少し下降させてフォーク５５を載置位置に下げ、先のワークＷを支持部材２４上に載置する。その後、コラム５３を前方に移動させて、フォーク５５を装置本体１０内から引き抜いて、シャッタ１４を閉じる。 As shown in FIG. 1, the height of the fork 55 of the carry-in device 50 is matched to the uppermost stage of the device body 10, and the workpiece W (the workpiece W to be described later and In order to make a distinction, the following work W will be referred to below. The previous workpiece W at this time is in a state in which a metal coating layer is provided on the surface of the steel plate, for example, in a state in which aluminum is plated, and in an alloyed state. The uppermost shutter 14 is opened to expose the carry-in entrance 12. The column 53 of the carry-in device 50 is moved rearward, the fork 55 is inserted into the apparatus main body 10, and the column 53 is stopped when the work W comes to a position corresponding to the first heater 31 of the first stage 21, The lift 54 is slightly lowered to lower the fork 55 to the placement position, and the previous workpiece W is placed on the support member 24. Thereafter, the column 53 is moved forward, the fork 55 is pulled out from the inside of the apparatus main body 10, and the shutter 14 is closed.
第１制御部４１により、第１ヒータ２１を制御して、ワークＷに熱エネルギを付与して先のワークＷを合金化温度（約９００℃）以上に加熱する（第１工程：時間０〜時間ｔ１）。 The first control unit 41 controls the first heater 21 to apply heat energy to the workpiece W to heat the previous workpiece W to an alloying temperature (about 900 ° C.) or higher (first step: time 0 to 0). Time t1).
第１のヒータ２１により、先のワークＷを合金化温度に保持する（時間ｔ１〜ｔ２）。
つづいて、シャッタ１４を開放し、載置位置のフォーク５５を、その基端側に後のワークＷを載置した状態で、装置本体１０内に挿入し、フォーク５５を上昇させて、フォーク５５の先端で合金化終了後の先のワークＷを掬いあげる。その後、フォーク５５を後方に移動させて、下降させることで、先のワークＷを第２ステージ２２の支持部材２４上に載置するとともに、後のワークＷを第１ステージ２１の支持部材２４上に載置することができる。これにより、先のワークＷの第１の領域Ｗ１が第２ヒータ３２に対応し、第２の領域Ｗ２が冷却装置３３の放射冷却板３４に対応し、さらに、後のワークＷが第１ヒータ３１に対応する。なお、以上の、後のワークＷの移動時間は、図８では、図示を省略している。
The first workpiece 21 holds the workpiece W at the alloying temperature (time t1 to t2).
Subsequently, the shutter 14 is opened, and the fork 55 at the placement position is inserted into the apparatus main body 10 with the rear workpiece W placed on the base end side thereof, and the fork 55 is raised to raise the fork 55. The previous work W after the completion of alloying is picked up at the tip of. Thereafter, the fork 55 is moved rearward and lowered to place the previous workpiece W on the support member 24 of the second stage 22 and the subsequent workpiece W on the support member 24 of the first stage 21. It can be mounted on. As a result, the first region W1 of the previous work W corresponds to the second heater 32, the second region W2 corresponds to the radiation cooling plate 34 of the cooling device 33, and the subsequent work W is the first heater. Corresponds to 31. In addition, the movement time of the subsequent workpiece | work W mentioned above is abbreviate | omitting illustration in FIG.
この状態で、第１制御部４１により、第１ヒータ３１を制御して、後のワークＷに熱エネルギを付与してワークＷを合金化温度（約９００℃）以上に加熱する（第１工程）。
一方、先のワークＷに対し、第２制御部４２により、先のワークＷの第１の領域Ｗ１がＡ３変態点温度（例えば、０．２〜０．３％の炭素含有量の鋼では、約８６０℃）を維持するように、第２ヒータ３２を制御する。これにより、先のワークＷの第１の領域Ｗ１は、合金化温度からＡ３変態点温度まで下降し（時間ｔ２〜ｔ３´）、その後、Ａ３変態点温度を維持する（時間ｔ３´〜ｔ３）。これと並行して、第３制御部４３により、冷却装置３３を制御して、先のワークＷの第２の領域Ｗ２をＡ１変態点温度（約７３０℃）以下に急冷する（第２工程：時間ｔ２〜ｔ３）。この急冷（強制冷却）により、冷却に要する時間（時間ｔ２〜ｔ３）を従来の自然冷却に対して、１／３程度の時間に短縮することができる。
In this state, the first control unit 41 controls the first heater 31 to apply thermal energy to the subsequent workpiece W to heat the workpiece W to an alloying temperature (about 900 ° C.) or more (first step) ).
On the other hand, with respect to the previous workpiece W, the second control unit 42 causes the first region W1 of the previous workpiece W to have an A3 transformation point temperature (for example, a steel having a carbon content of 0.2 to 0.3%, The second heater 32 is controlled to maintain about 860 ° C.). As a result, the first region W1 of the previous workpiece W falls from the alloying temperature to the A3 transformation point temperature (time t2 to t3 ′), and thereafter maintains the A3 transformation point temperature (time t3 ′ to t3). . In parallel with this, the third control unit 43 controls the cooling device 33 to rapidly cool the second region W2 of the previous workpiece W to A1 transformation point temperature (about 730 ° C.) or less (second step: Time t2 to t3). By this rapid cooling (forced cooling), the time required for cooling (time t2 to t3) can be shortened to about 1/3 of the conventional natural cooling.
第２工程終了後の先のワークＷを搬出装置６０のフォーク６５の上下、前後動作により、第２ステージ２２から取り出し、この先のワークＷを、フォーク６５の上下、前後、回転動作により、プレス装置７０に供給し、プレス装置７０の下金型７２と上金型７４とにより挟み込んでプレス加工し、先のワークＷの挟持状態を保持することにより、第１の領域Ｗ１、第２の領域Ｗ２を急冷却する。この急冷却は、第１の領域Ｗ１の温度が約２００℃になるまで行う（時間ｔ３〜ｔ４、なお、この時間には、先のワークＷの熱処理装置１からプレス装置７０までの移動時間も含まれている。）。 The previous work W after the completion of the second process is taken out from the second stage 22 by the up and down and forward and backward movements of the fork 65 of the unloading device 60, and the forward work W is removed from the second stage 22 by the up and down, front and rear and rotation operations of the fork 65. 70, and is pressed between the lower die 72 and the upper die 74 of the press device 70 and is pressed, and the first workpiece W1 and the second zone W2 are held by maintaining the clamping state of the previous workpiece W. Cool down quickly. The rapid cooling is performed until the temperature of the first region W1 reaches about 200 ° C. (time t3 to t4, and during this time, the moving time of the workpiece W from the heat treatment apparatus 1 to the press apparatus 70 is also included. include.).
なお、上述の先のワークＷの取り出し動作と並行して、搬入装置５０の上述の動作により、後のワークＷを第２ステージ２２に移動し、また、後のワークＷの次のワークＷを第１ステージ２１に載置する。 In parallel with the above-described operation of taking out the previous workpiece W, the above-described operation of the carry-in device 50 moves the subsequent workpiece W to the second stage 22, and also moves the subsequent workpiece W to the subsequent workpiece W. Place on the first stage 21.
以上の動作を装置本体１０の各段に対して繰り返すことにより、ワークＷの合金化、第１の領域Ｗ１のＡ３変態点温度以上の加熱及び第２の領域Ｗ２のＡ１変態点温度以下の強制冷却、さらに、プレス装置７０による成形及び急冷による部分焼き入れを行うことができる。 By repeating the above operation for each stage of the apparatus body 10, alloying of the workpiece W, heating above the A3 transformation point temperature of the first region W1, and forcing below the A1 transformation point temperature of the second region W2 It is possible to perform cooling and further partial quenching by molding with the press device 70 and rapid cooling.
そして、本実施形態によると、第２ステージ２２における第１領域Ｗ１のＡ３変態点温度に保持する際に、第１ステージ２１での合金化時にワークＷに付与された熱エネルギを有効に活用することができる。さらに、第２ステージ２２において、第１の領域Ｗ１の加熱と並行して、第２の領域Ｗ２を強制冷却するので、冷却時間を短縮することができ、作業能率を高めることができる。 And according to this embodiment, when maintaining at the A3 transformation point temperature of the 1st field W1 in the 2nd stage 22, the thermal energy given to work W at the time of alloying in the 1st stage 21 is used effectively. be able to. Furthermore, in the second stage 22, the second region W2 is forcibly cooled in parallel with the heating of the first region W1, so that the cooling time can be shortened and the work efficiency can be increased.
以上では、図８に示すように、合金化温度よりもＡ３変態点温度が低い場合、したがって、第２ステージ２２において、第１の領域Ｗ１の熱エネルギがマイナスに減じられる場合について説明した。 As described above, as shown in FIG. 8, the case where the A3 transformation point temperature is lower than the alloying temperature, and therefore, the case where the thermal energy of the first region W1 is reduced to minus in the second stage 22 has been described.
次に、図９を参照して、合金化温度がＡ３が変態点温度と同じ場合について、図８とは異なる点を主に説明する。 Next, with reference to FIG. 9, the difference from FIG. 8 will be mainly described in the case where the alloying temperature is the same as the transformation point temperature A3.
この場合、合金化終了後（時間ｔ２）、ワークＷの第１の領域Ｗ１の温度を下げる必要がないので（図８の時間ｔ２〜ｔ３に対応する部分）、第２ヒータ３２により、第１の領域Ｗ１を、Ａ３変態点温度（＝合金化温度）に保持するようにする（時間ｔ２〜ｔ３）。他の点については、図８の場合と同様である。 In this case, after the alloying is completed (time t2), there is no need to lower the temperature of the first region W1 of the workpiece W (the portion corresponding to the time t2 to t3 in FIG. 8). The region W1 is maintained at the A3 transformation point temperature (= alloying temperature) (time t2 to t3). Other points are the same as in the case of FIG.
つづいて、図１０を参照して、合金化温度がＡ３変態点温度よりも低い場合について、図８とは異なる点を主に説明する。 Next, with reference to FIG. 10, the difference from FIG. 8 will be mainly described in the case where the alloying temperature is lower than the A3 transformation point temperature.
この場合、合金化終了後（時間ｔ２）、ワークＷの第１の領域Ｗ１の温度を、合金化温度からｔ３変態点温度まで上昇させる必要があるので、第２ヒータ３２によって、第１の領域Ｗ１に熱エネルギを加えて、合金化温度からＡ３変態点温度に上昇させる（時間ｔ２〜ｔ３´）。その後は、第２ヒータ３２により、Ａ３変態点温度に保持する（時間ｔ３´〜ｔ３）。他の点については、図８の場合と同様である。 In this case, after the end of alloying (time t2), the temperature of the first region W1 of the workpiece W needs to be raised from the alloying temperature to the t3 transformation point temperature. Thermal energy is applied to W1 to raise it from the alloying temperature to the A3 transformation point temperature (time t2 to t3 ′). Thereafter, the temperature is maintained at the A3 transformation point temperature by the second heater 32 (time t3 ′ to t3). Other points are the same as in the case of FIG.
以上、図８〜図１０を参照して説明したように、合金化温度に対してＡ３変態点温度が低い場合（図８）、同じ場合（図９）、高い場合（図１０）の３パターンがあるが、本発明において、「第１工程で付与された熱エネルギを利用して第１の領域をＡ３変態点温度以上に保持する」という内容には、これら３つのパターンが含まれている。
＜実施形態２＞
As described above with reference to FIGS. 8 to 10, the three patterns of the case where the A3 transformation point temperature is low (FIG. 8), the same case (FIG. 9), and the high case (FIG. 10) with respect to the alloying temperature. However, in the present invention, these three patterns are included in the content of “maintaining the first region at the A3 transformation point temperature or higher by using the thermal energy applied in the first step”. .
<Embodiment 2>
図６を参照して、上述の冷却装置３３とは異なる冷却装置３６を説明する。
冷却装置３６は、放熱冷却板３７の内側に、例えば銅材からなる、高熱伝導部材３８の一方側を挿入し、他方側を突出させて露出させている。この突出部分から効率よく放熱を行うことができる。
＜実施形態３＞
With reference to FIG. 6, the cooling device 36 different from the above-described cooling device 33 will be described.
In the cooling device 36, one side of a high heat conductive member 38 made of, for example, copper is inserted inside the heat radiation cooling plate 37, and the other side is protruded to be exposed. Heat can be efficiently radiated from this protruding portion.
<Embodiment 3>
図７を参照して、本実施形態に係る熱処理装置２について説明する。図７は、図４に相当する図である。 With reference to FIG. 7, the heat processing apparatus 2 which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 7 corresponds to FIG.
本実施形態では、第２ステージ２２におけるほぼ右半分に第２ヒータ３２と冷却装置３３を配設し、さらにほぼ左半分にも第２ヒータ３２と冷却装置３３を配設している。これにより、第１ステージ２１を省略することができる。 In the present embodiment, the second heater 32 and the cooling device 33 are disposed on the substantially right half of the second stage 22, and the second heater 32 and the cooling device 33 are disposed on the substantially left half. Thereby, the first stage 21 can be omitted.
すなわち、ワークＷの合金化に際しては、２つの冷却装置３３は停止させて、２つの第２ヒータ３２によりワークＷを加熱して合金化する。つまり、２つの第２ヒータ３２が、実施形態１における第１ヒータ３１を兼ねることになる。その後、第１の領域Ｗ１に対応する第２ヒータ３２により加熱を行って第１の領域Ｗ１をＡ３変態点温度以上に加熱するとともに、第２の領域Ｗ２に対応する第２ヒータ３２を停止させ、かつ冷却装置３３を可動させて、第２の領域Ｗ２をＡ１変態点温度以下に冷却する。 That is, when alloying the workpiece W, the two cooling devices 33 are stopped, and the workpiece W is heated by the two second heaters 32 to be alloyed. That is, the two second heaters 32 also serve as the first heater 31 in the first embodiment. Thereafter, the second heater 32 corresponding to the first region W1 is heated to heat the first region W1 to the A3 transformation point temperature or higher, and the second heater 32 corresponding to the second region W2 is stopped. And the cooling device 33 is moved and the 2nd area | region W2 is cooled below to A1 transformation point temperature.
なお、冷却装置３３は、第２の領域Ｗ２に対応する方のみ配設すれば十分であるが、第１の領域Ｗ１に対応する方にも冷却装置３３を配設しておけば、冷却位置が逆のワークＷに対しても容易に対応することができる。 It is sufficient to arrange the cooling device 33 only for the one corresponding to the second region W2. However, if the cooling device 33 is also provided for the one corresponding to the first region W1, the cooling position is set. However, it is possible to easily cope with a workpiece W having the opposite.
１，２ 熱処理装置
３１ 第１ヒータ
３２ 第２ヒータ
３３ 冷却装置
４１ 第１制御部
４２ 第２制御部
４３ 第３制御部
５０ 搬入装置（搬送装置）
６０ 搬出装置（搬送装置）
７０ プレス装置
７２ 下金型
７４ 上金型
Ｗ ワーク（鋼板）
Ｗ１ 第１の領域
Ｗ２ 第２の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Heat processing apparatus 31 1st heater 32 2nd heater 33 Cooling apparatus 41 1st control part 42 2nd control part 43 3rd control part 50 Carry-in apparatus (conveyance apparatus)
60 Unloading device (conveying device)
70 Press device 72 Lower mold 74 Upper mold W Workpiece (steel plate)
W1 first area W2 second area
Claims (4)
装置本体内に設けられた第１ステージに配設された第１ヒータにより、鋼と前記金属とが合金化する合金化温度に前記鋼板を加熱する第１工程と、
前記装置本体内に前記第１ステージに隣接して設けられた第２ステージに配設された第２ヒータにより、前記第１工程で付与された熱エネルギを利用して前記第１の領域をＡ３変態点温度以上に保持するとともに、前記第２ステージに配設された冷却装置により、前記第２の領域から熱エネルギを奪って前記第２の領域をＡ１変態点温度以下に強制冷却する第２工程とを有し、
前記第１工程が終了した先の前記鋼板に対する前記第２工程と、先の前記鋼板に続く後の前記鋼板に対する前記第１工程とを並行して行う、
ことを特徴とする熱間プレス用の鋼板の熱処理方法。 In the heat treatment method of the steel sheet for hot pressing having a metal coating layer on the surface and having a first region to be quenched and a second region not to be quenched,
A first step of heating the steel sheet to an alloying temperature at which steel and the metal are alloyed by a first heater disposed in a first stage provided in the apparatus body ;
The first region is defined as A3 using the thermal energy applied in the first step by a second heater provided in a second stage provided adjacent to the first stage in the apparatus main body. A second temperature that is maintained at a temperature equal to or higher than the transformation point temperature, and forcibly cools the second region to a temperature equal to or lower than the A1 transformation point temperature by removing heat energy from the second region by a cooling device disposed in the second stage; It possesses a step,
Performing the second step for the steel plate before the first step and the first step for the steel plate after the previous steel plate in parallel.
A method for heat-treating a steel sheet for hot pressing.
ことを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス用の鋼板の熱処理方法。The heat processing method of the steel plate for hot presses of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項２に記載の熱間プレス用の鋼板の熱処理方法。The method for heat treatment of a steel sheet for hot pressing according to claim 2.
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱間プレス用の鋼板の熱処理方法。The method for heat-treating a steel sheet for hot pressing according to any one of claims 1 to 3.
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