(57)【要約】  熱処理装置は、被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、を備える。
2017170608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱コイルは、巻き数が２巻きであり、前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置され、巻き数が２巻きの加熱コイルを備え、前記加熱コイルの前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置されるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。
【請求項４】
前記加熱装置は、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備える、請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給装置の少なくとも前記送り方向最下流に位置する前記気室の内部にガス噴射口を備える、請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に内部に前記ガス噴射口を備える請求項５に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記ガス噴射口は、一つの前記気室に対して複数設けられている、請求項５又は請求項６に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記パスラインに直交する断面において、前記気室は円形、楕円形あるいは６角形以上の多角形であり、
一つの前記気室内において、複数の前記ガス噴射口のガス噴射方向がそれぞれ周方向で同じ方向を向いている、請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記パスラインに直交する断面において、前記加熱コイルの中心と前記ガス噴射口とを結ぶ直線と、前記ガス噴射方向とのなす角度が５°〜４５°の範囲内である請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に供給されるガス圧を調整する調整機構をさらに備える請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記ガス供給装置の前記複数の気室を分ける壁に設けられ、前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える請求項１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１３】
前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加える曲げ加工装置をさらに備える、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１５】
請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記鋼材の送り方向最上流に位置する前記気室が正圧となるように何れかの前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１６】
前記気室に供給される前記ガスの圧力が、前記鋼材の送り方向下流側に位置する前記気室よりも前記鋼材の送り方向上流側に位置する前記気室で低い、請求項１５に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１７】
前記ガス噴射口から前記ガス噴射方向に沿って延ばした延長線と前記気室内を通過する前記鋼材とが離間している、請求項１６に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱間曲げ加工方法であって、
前記ガス供給装置の前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却し、
前記曲げ加工装置で前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加えて曲げ変形させる、
鋼材の熱間曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱処理装置、鋼材の熱処理方法及び鋼材の熱間曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管を任意の形状に曲げ、鋼管の任意の箇所を焼入れにより高強度化する３次元熱間曲げ焼入れ(３ＤＱ: 3Dimensional Hot Bending and Quench)技術について、国際公開第２００６／０９３００６号パンフレット、国際公開第２０１０／０５０４６０号パンフレット及び国際公開第２０１１／００７８１０号パンフレットに開示された技術が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特開２０１１−０８９１５０号公報には、３ＤＱ装置の加熱コイルで加熱して高温になった鋼材の周囲の空間に不活性ガス又は還元性ガス（以下、ガスという）を噴射し、鋼材表面に酸化スケールが発生するのを抑制する技術が開示されている。この技術では、加熱コイルよりも鋼材の送り方向上流側で鋼材に向けてガスが噴射されて鋼材の周囲にガスをまとわせるが、加熱コイルに到る前に鋼材にまとわせたガスの一部が鋼材から離散しやすい。このため、鋼材表面に酸化スケールが発生するのを抑制する技術に関しては、改善の余地がある。【０００４】
上記事実を考慮して本開示は、被熱処理材に熱処理を行う場合に、被熱処理材の表面に酸化物が生成されるのを抑制できる熱処理装置、鋼材の熱処理方法及び鋼材の熱間曲げ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様の熱処理装置は、被熱処理材のパスライン（通り道）上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、を備える。【０００６】
本開示の他の態様の熱処理装置は、被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置され、巻き数が２巻きの加熱コイルを備え、前記加熱コイルの前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている加熱装置と、前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置されるガス供給装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の上記態様によれば、被熱処理材に熱処理を行う場合に、被熱処理材（例えば鋼材）の表面に酸化物(酸化スケール)が生成されるのを抑制できる熱処理装置、鋼材の熱処理方法及び鋼材の熱間曲げ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の第１実施形態の熱処理装置の主要部を模式的に示す説明図であり、一部を拡大図としている。
【図２】図２は、図１の２−２線断面図である。
【図３】図３は、図１の３−３線断面図である。
【図４】図４は、図１に示される熱処理装置で用いられる加熱コイルの斜視図である。
【図５】図５は、第１実施形態の熱処理装置の変形例の主要部を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、本開示の第２実施形態の熱処理装置の主要部を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の第１実施形態の熱処理装置及び鋼材の熱処理方法を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１０】
なお、以下の説明では、本開示における被熱処理材の一例としての鋼材１００が、図２、図３に示されるような四角形の横断面を有する鋼管である場合を例にとるが、本開示はこの場合に限定されるものではない。本開示の鋼材１００は、閉じた横断面形状を有する中空の部材であってもよいし、該中空の部材以外（一例として中実の部材）であってもよい。
また、鋼材１００の横断面は、円形、長方形、正方形、多角形、辺内に凹ビードを有する概ね長方形（一つの面にビードを有する凹型、対向する二面にビードを有するＨ型、あるいはすべての面にビードを有する型）、多角形の頂点の角度を崩した異形断面（例えば各頂点の角度が８７度、８８度、９１度、９４度である四角形）等のいずれの断面形状でもよい。
【００１１】
＜熱処理装置２０＞
図１に示されるように、本実施形態の熱処理装置２０は、送り装置２２と、加熱装置２４と、冷却装置２６と、ガス供給装置２８と、を備える。
【００１２】
（送り装置２２）
図１に示されるように、送り装置２２は、鋼材１００のパスラインＰＬ上で鋼材１００を送り方向下流に向かって送る装置である。なお、図１では、鋼材１００の送り方向（以下、適宜「鋼材送り方向」と記載する。）を白抜き矢印Ｍで示している。
【００１３】
本実施形態の送り装置２２は、鋼材１００を掴むチャック２３と、このチャック２３を鋼材送り方向へ移動させる図示しないロボットと、を備えている。この送り装置２２では、鋼材１００の後端部をチャック２３が掴み、その状態で上記ロボットがチャック２３を鋼材送り方向へ移動させる。これにより、鋼材１００が鋼材送り方向上流側から下流側へ移動する。
【００１４】
なお、本実施形態では、送り装置２２がチャック２３と上記ロボットを備える構成としているが、本開示の送り装置２２は上記構成に限定されない。例えば、送り装置２２がボールネジと電動モータ等の駆動源を備えて鋼材１００を鋼材送り方向下流へ送る構成としてもよい。また、本開示における送り装置は、鋼材１００を送り方向下流へ送ることができれば、従来公知の鋼材の送り装置を用いてもよい。
【００１５】
（加熱装置２４）
図１に示されるように、加熱装置２４は、パスラインＰＬに沿って送り装置２２の鋼材送り方向下流に配置されている。この加熱装置２４は、送り装置２２によって送られる鋼材１００を加熱する装置である。以下では、鋼材１００の加熱装置２４によって加熱された部分を高温部１００Ａと称する。
【００１６】
加熱装置２４は、パスラインＰＬを囲んで配置される加熱コイル４０を備えている。この加熱コイル４０は、鋼材１００の外周面１００Ｂから所定距離離間して鋼材１００を取り囲むように配置されている。
【００１７】
図４に示されるように、加熱コイル４０は、巻き数が２巻きであり、鋼材送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材４２が配置されている。この目地材４２により、加熱コイル４０の内側と外側の気体の流れが遮断されている。
また、本実施形態の目地材４２は、絶縁性を有する材料（すなわち絶縁材）によって構成されている。
【００１８】
（冷却装置２６）
図１に示されるように、冷却装置２６は、パスラインＰＬに沿って加熱コイル４０の鋼材送り方向下流側に、加熱コイル４０に隣接して配置されている。この冷却装置２６は、鋼材１００の外周面１００Ｂに冷却媒体を吹き付けて高温部１００Ａを急冷する装置である。
【００１９】
冷却装置２６は、パスラインＰＬ上に形成され、鋼材１００が通過可能な開口部４４を備える筐体４６と、この筐体４６の開口部４４周りにパスラインＰＬを囲むように形成された複数の噴射ノズル２７と、を備えている。これらの噴射ノズル２７は、鋼材１００の外周面１００Ｂから所定距離離間して鋼材１００を取り囲むように冷却装置２６に配置されている。これらの噴射ノズル２７から冷却媒体の一例としての冷却水Ｌが鋼材１００の高温部１００Ａに向けて噴射されて、高温部１００Ａが急冷される。鋼材１００の高温部１００Ａは、冷却装置２６によって急冷されることで焼き入れされて、マルテンサイトを含む鋼組織となる。
【００２０】
また、本実施形態では、冷却装置２６の筐体４６と加熱コイル４０の側面４０Ａ（鋼材送り方向の下流側の側面）との間に隙間なく目地材４８が配置されている。言い換えると、筐体４６と、加熱コイル４０の側面４０Ａとの間に目地材４８が隙間なく挟まれている。これにより、加熱コイル４０の内側と冷却装置２６の開口部４４内側から気体が漏れ出ることが抑止される。また、目地材４８としては、絶縁性を有する材料を用いることが好ましい。なお、本開示は、上記構成に限定されず、例えば、冷却装置２６の筐体４６と加熱コイル４０の側面４０Ａとが隙間なく接する構成であってもよいし、加熱コイル４０と冷却装置２６の筐体４６とが一体化された構成であってもよい。冷却装置２６の筐体４６と加熱コイル４０の間に隙間が無い場合、ガス供給装置２８から加熱コイル４０の内側へ供給されるガスの圧力により、冷却装置２６から加熱コイル４０に向かって冷却媒体が逆流することが抑制される。
【００２１】
（ガス供給装置２８）
図１に示されるように、ガス供給装置２８は、パスラインＰＬに沿って加熱コイル４０の鋼材送り方向上流側に、加熱コイル４０に直結して配置されている。また、ガス供給装置２８は、パスラインＰＬを囲んで配置されている。鋼材１００はガス供給装置２８を通過して鋼材送り方向下流に送られる。このガス供給装置２８は、加熱コイル４０の内側へガスを供給可能な装置である。
【００２２】
ガス供給装置２８は、パスラインＰＬを囲んで配置されるガスチャンバ３２と、ガスチャンバ３２の内部に形成された複数の気室３０とを備えている。
【００２３】
図２に示されるように、ガスチャンバ３２は、円筒状であり、軸方向の両端部に径方向内側へ張り出す環状の張出壁部３２Ａ、３２Ｂが形成されている。なお、張出壁部３２Ａは、張出壁部３２Ｂよりも鋼材送り方向上流側に位置している。また、ガスチャンバ３２の内部には、仕切壁５０が形成されている。この仕切壁５０によって、ガスチャンバ３２の内部が鋼材送り方向に複数の気室３０に仕切られている。また、仕切壁５０には、貫通孔５０Ａが形成されている。ここで、鋼材１００は、張出壁部３２Ａの内側（以下、適宜「入口３２Ｃ」と記載する。）、貫通孔５０Ａ、張出壁部３２Ｂの内側（以下、適宜「出口３２Ｄ」と記載する。）を通過して鋼材送り方向下流へと送られる。すなわち、入口３２Ｃ、貫通孔５０Ａ、出口３２Ｄによりガスチャンバ３２におけるパスラインが形成される。なお、本実施形態では、ガスチャンバ３２の内部に仕切壁５０が一つ設けられており、該内部に気室３０が２つ形成されている。
【００２４】
また、ガスチャンバ３２は、樹脂やセラミック等の非金属材料によって構成されている。ガスチャンバ３２を非金属材料で構成することで、加熱コイル４０に直結させても発熱しない。
【００２５】
図２に示されるように、気室３０には、後述するガス供給源５２から後述するガス噴射口３４を通してガスＧが供給される。気室３０の内部に充満したガスＧは、ガスチャンバ３２の出口３２Ｄを通って加熱コイル４０の内側へ送られる。これにより鋼材１００の加熱装置２４によって加熱された部分（高温部１００Ａ）の周囲にガスをまとわせることが可能となる。また、ガスチャンバ３２の出口３２Ｄは、加熱コイル４０の側面４０Ａに直結している。このため、ガスチャンバ３２と加熱コイル４０との間からガスＧが漏れ出ることが抑制されている。
【００２６】
気室３０に供給されるガスＧは、非酸化性ガスである。この非酸化性ガスとしては、不活性ガス（例えば、二酸化炭素、アルゴン、窒素）を用いることができる。なお、ガス供給装置２８の安全性や経済性の観点からは、ガスＧとして窒素を用いることが好ましい。
【００２７】
図２に示されるパスラインＰＬに直交する断面において、気室３０の断面形状は円形とされている。なお、本開示は上記構成に限定されず、気室３０の断面形状は楕円形あるいは６角形以上の多角形でもよい。
【００２８】
また、図１に示されるように、ガス供給装置２８は、ガス供給源５２から送られるガスＧを気室３０内に供給するガス噴射口３４と、気室３０毎に供給されるガス圧を調整する調整機構５４と、をさらに備えている。
【００２９】
（ガス噴射口３４）
ガス噴射口３４は、気室３０毎にそれぞれ複数設けられている。具体的には、鋼材送り方向上流に位置する気室３０Ａにガス噴射口３４が複数設けられ、鋼材送り方向下流に位置する気室３０Ｂにもガス噴射口３４が複数設けられている。
【００３０】
本実施形態のガス噴射口３４は、ガスチャンバ３２の周壁３２Ｅを貫通した筒状のノズル３５によって構成されている。このノズル３５の先端は、周壁３２Ｅの内面と略面一とされており、該先端の開口によってガス噴射口３４が構成されている。一方、ノズル３５の基端は、ガス配管を通してガス供給源５２につながっている。
【００３１】
図２及び図３に示されるように、パスラインＰＬに直交する断面において、加熱コイル４０の中心Ｃとガス噴射口３４とを結ぶ直線ＳＬと、ガス噴射口３４からガスＧを噴射する方向（以下、適宜「ガス噴射方向」と記載する。）とのなす角度θが５°〜４５°の範囲内である。すなわち、ガス噴射方向は、中心Ｃに向かう方向に対して角度θが５°〜４５°の範囲内となるように設定される。
【００３２】
また、一つの気室３０内において、複数のガス噴射口３４のガス噴射方向は、それぞれガスチャンバ３２の周方向で同じ方向を向いている。言い換えると、一つの気室３０内において、複数のガス噴射口３４は、それぞれガスチャンバ３２の周方向で同じ方向を向いて配置されている。
【００３３】
気室３０毎における各ガス噴射口３４の角度θは、気室３０毎に同じ角度とされることが好ましい。
【００３４】
気室３０毎における各ガス噴射口３４の配置間隔は、ガスチャンバ３２の周方向で等間隔とすることが好ましい。
【００３５】
また、各ガス噴射口３４の向き（中心Ｃに向かう方向に対してなす角度θ）は、気室３０毎に異なっていてもよいし、同じでもよい。さらに、各ノズル３５の取付位置は、気室３０毎に異なっていてもよいし、同じでもよい。本実施形態では、図２及び図３に示されるように、各ノズル３５の取付位置は、気室３０毎に異なっている。
【００３６】
（調整機構５４）
調整機構５４は、ガス供給源５２とガス噴射口３４とをつなぐガス配管上に配置されている。この調整機構５４は、ガス供給源５２と各ガス噴射口３４をつなぐガス配管にそれぞれ設けられた流量調整弁５６を備えている。各流量調整弁５６を調整することで気室３０毎に供給されるガス圧を調整することができる。なお、本開示における調整機構は、上記構成に限定されず、例えば、各ガス配管の径や長さを調整して、気室３０毎に供給されるガス圧を調整する構成としてもよいし、各ノズル３５を噴射圧の異なるノズルに変える構成としてもよい。
【００３７】
また、図１に示されるように、ガス供給装置２８は、ガスチャンバ３２の出口３２Ｄ（張出壁部３２Ａ）の縁に取り付けられた弾性シール部材３６と、仕切壁５０の貫通孔５０Ａの縁に取り付けられた弾性シール部材３７とを備えている。これらの弾性シール部材３６、３７には、鋼材１００が通過する貫通孔３６Ａ、３７Ａが形成されている。この貫通孔３６Ａ、３７Ａの形状は、鋼材１００の断面形状に合わせた形状とされている。また、貫通孔３６Ａ、３７Ａの大きさは、貫通孔３６Ａ、３７Ａを鋼材１００が通過した場合に、貫通孔３６Ａ、３７Ａの各孔壁面３６Ｂ、３７Ｂから鋼材１００の外周面１００Ｂまでの距離Ｘ１、Ｘ２（言い換えると、貫通孔３６Ａ、３７Ａと鋼材１００との間の隙間）が隙間なし（０ｍｍ）又は１ｍｍ以下となる大きさとされている。弾性シール部材３６によって、ガスチャンバ３２の入口３２Ｃから雰囲気中の酸素が気室３０に流入するのが抑制される。一方、弾性シール部材３７によって、気室３０Ａから気室３０Ｂへのガスの移動が抑制される。
【００３８】
また、弾性シール部材３６、３７の材質は特に限定されないが、ゴムなどの粘弾性体などを用いると、鋼材１００の外周面１００Ｂに傷が付きにくいため好ましい。
【００３９】
次に、本実施形態の鋼材１００の熱処理方法について説明する。なお、本実施形態では、熱処理装置２０を用いて鋼材１００に熱処理（焼き入れ）を行う方法について説明する。
【００４０】
（送り工程）
まず、送り装置２２を用いて鋼材１００をパスラインＰＬに沿って送り装置２２よりも鋼材送り方向下流に位置するガス供給装置２８へ送る。
【００４１】
（ガス供給工程）
次に、ガス供給装置２８を作動させて各気室３０に非酸化性のガスＧを供給し、気室３０内をガスＧで満たす。これにより、気室３０内を通過する鋼材１００の周囲にガスＧをまとわせられ、ガスＧをまとわせた状態で鋼材１００が加熱コイル４０の内側へ送られる。
【００４２】
また、調整機構５４によって気室３０に供給されるガス圧を正圧とする。これにより、ガスチャンバ３２の外の雰囲気がガスチャンバ３２に流入するのが抑制される。さらに、鋼材送り方向下流側に位置する気室３０Ｂよりも鋼材送り方向上流側に位置する気室３０Ａで低くする。そうすると気室３０Ａに流入したガスチャンバ３２の外の雰囲気が気室３０Ｂに侵入することが抑制される。
【００４３】
また、このとき、ガス噴射口３４からガス噴射方向に沿って延ばした延長線ＥＬと気室３０内を通過する鋼材１００とが離間している。
【００４４】
（加熱工程）
次に、加熱装置２４では、ガスＧをまとわせた鋼材１００を加熱コイル４０でＡｃ３点以上に加熱する。
【００４５】
（冷却工程）
次に、冷却装置２６では、加熱コイル４０で加熱された鋼材１００の高温部１００Ａに冷却水を当てて高温部１００Ａを急冷する。これにより、鋼材１００の高温部１００Ａが焼き入れされて、マルテンサイトを含む鋼組織となる。
【００４６】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
熱処理装置２０では、加熱コイル４０とガス供給装置２８を直結させている。このため、例えば、加熱コイル４０とガス供給装置２８との間に隙間がある熱処理装置と比べて、加熱コイル４０の内側にガスＧ以外の気体（例えば、雰囲気中の酸素）が侵入するのを抑制できる。これにより、鋼材１００の表面が酸化する（酸化物である酸化スケール）が発生するのが抑制される。また、加熱コイル４０とガス供給装置２８を直結させていることから、ガス供給装置２８で鋼材１００の周囲にまとわせたガスＧに雰囲気中の酸素が混入するのが抑制される。従来は鋼材１００の周囲のガスＧに酸素の混入する割合を抑えるためガス供給量が高めに設定されていたが、本実施形態ではガス供給量を減らすことができる。その結果、鋼材１００の製造コストを低減させることができる。
【００４７】
また、熱処理装置２０では、加熱コイル４０の巻き数を２巻きとし、一巻き目と二巻き目のコイルのギャップの周方向の位置をずらしていることから、鋼材１００の周方向に対する加熱ムラを抑制できる。この加熱コイル４０は、鋼材送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材４２を配置している。このため、加熱コイル４０の内側から外部へのガスＧの漏れ出し、及び、加熱コイル４０の内側へのガスＧ以外の気体の侵入を抑制できる。
【００４８】
さらに、熱処理装置２０では、ガスチャンバ３２の気室３０毎にガス噴射口３４を設けている。このため、熱処理装置２０では、例えば、一つの気室３０のみにガス噴射口３４を設ける構成と比べて、鋼材１００と共にガスチャンバ３２の入口３２Ｃ側から侵入した雰囲気に含まれる酸素が加熱コイル４０の内側へ至るのを抑制できる。具体的には、気室３０Ａに供給されたガスＧは、気圧差によって弾性シール部材３６の貫通孔３６Ａを通って装置外へ排出される。このため、貫通孔３６Ａと鋼材１００との間から雰囲気中の酸素が気室３０Ａ内に侵入し難い。一方、気室３０Ｂに供給されたガスＧは、気圧差によって大半が加熱コイル４０の内側へ流れ、一部が気室３０Ａ側へ流れる。このため、気室３０Ｂで鋼材１００の外周にまとわせたガスＧには、雰囲気中の酸素が混入し難い。
【００４９】
また、熱処理装置２０では、一つの気室３０に対して複数のガス噴射口３４を設けていることから、例えば、一つの気室３０にガス噴射口３４を一つ設ける構成と比べて、鋼材１００の周囲にガスＧをまとわせやすい。特に、パスラインＰＬに直交する断面において、気室３０の形状が円形であり、一つの気室３０内において、複数のガス噴射口３４のガス噴射方向がそれぞれ周方向で同じ方向を向いていることから、気室３０内のガスＧに鋼材１００を中心とした渦状の流れ（一方向へ向かう流れ）を付与できる。これにより、鋼材１００の周囲にガスＧをまとわせやすくなる。
【００５０】
さらにパスラインＰＬに直交する断面において、前記加熱コイルの中心と前記ガス噴射口とを結ぶ直線ＳＬと、ガス噴射方向とのなす角度θが５°〜４５°の範囲内である。このことから、例えば、角度θが上記範囲に含まれない構成と比べて、気室３０内のガスＧに渦状の流れを付与しやすく、鋼材１００の周囲にガスＧを長い間まとわせやすくなる。
【００５１】
また、ガス噴射口３４からガス噴射方向に沿って延ばした延長線ＥＬと気室３０内を通過する鋼材１００とが離間している。このことから、例えば、延長線ＥＬと鋼材１００が重なる構成と比べて、噴射されたガスＧが鋼材１００に衝突するのが抑制されるため、気室３０内のガスＧの流れの乱れを抑制できる。
【００５２】
また、ガス供給装置２８は、気室３０毎に供給されるガス圧を調整する調整機構５４を備えており、気室３０Ａを正圧とすることで、ガスチャンバ３２の入口側からガスＧが気室３０Ａに侵入するのが抑制される。さらに、調整機構５４によって気室３０Ｂよりも気室３０Ａのガス圧を低くすることで、気室３０Ｂのシールが補強される。これにより、ガスチャンバ３２の入口側からガスＧが気室３０Ａ、気室３０Ｂを介して加熱コイル４０の内側へ流れ込むのが抑制される。
【００５３】
熱処理装置２０では、ガスチャンバ３２の入口３２Ｃの縁に弾性シール部材３６を取り付けていることから、例えば、弾性シール部材３６を取り付けない構成と比べて、気室３０Ａから装置外へのガスＧの流出量を減らすことができる。
【００５４】
また、仕切壁５０の貫通孔５０Ａの縁に弾性シール部材３７を取り付けていることから、例えば、弾性シール部材３７を取り付けない構成と比べて、気室３０Ｂと気室３０Ａの内部のガスＧが混ざり合うのを抑制することができる。また、気室３０Ｂから気室３０ＡへのガスＧの流出量を減らし、気室３０Ｂの内部のガスＧを加熱コイル４０に向かって優先して流すことができる。
【００５５】
本開示の熱処理装置２０によって熱処理された鋼材１００は、表面に酸化スケールを有さないか、有する場合であっても、その膜厚は１μｍ以下であり、この酸化スケール中に含まれるＦｅＯの比率が９０％以上であるとともに、鋼組織がマルテンサイトを含んでいる。
【００５６】
上記酸化スケールは、日本パーカライジング株式会社製ＰＢＬ３０８０を用いて測定できる。当該処理液の標準条件で１２０秒間の化成処理を施した場合の、化成処理後の表面のＸ線解析分析において、フォスフォフィライトとホパイトのＸ線強度の合計に対する、ＦｅＯとＦｅ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３のＸ線強度の合計の比が０．０５以下である。このため、本開示の製造装置および製造方法によって製造された焼入れ鋼材は、塗装性に有害な膜厚スケールの生成を効果的に抑制してその表面状態および塗装性を改善できる。
【００５７】
また、これにより、鋼材１００の塗装性及び耐食性を改善でき、自動車用部品に適用する際に要求される耐食性を確保でき、自動車の品質向上に大きく寄与することができる。
【００５８】
さらに、本開示によれば、加工時に用いるガスの使用量を顕著に抑制できるので、作業環境の改善を図ることもできる。
【００５９】
次に、本開示の第２実施形態の熱処理装置及び鋼材の熱間曲げ加工方法を、図６を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
＜熱処理装置６０＞
図６に示されるように、本実施形態の熱処理装置６０は、第１実施形態の熱処理装置２０の構成に加え、曲げ加工装置６２をさらに備えている。なお、熱処理装置６０は、いわゆる３ＤＱ装置である。
【００６１】
（曲げ加工装置６２）
図６に示されるように、曲げ加工装置６２は、位置決め装置６４と、ロボット６６とを備えている。この曲げ加工装置６２は、加熱コイル４０と冷却装置２６との間の鋼材１００に曲げモーメントを加えて、鋼材１００を高温部１００Ａで曲げる装置である。
この位置決め装置６４は、ガス供給装置２８よりも鋼材送り方向上流側に配置されている。この位置決め装置６４は、鋼材１００を所定の位置に位置決めしながら鋼材送り方向へ移動させる。すなわち、位置決め装置６４によりパスラインＰＬが定められる。
【００６２】
位置決め装置６４は、例えば、ダイスにより構成される。ダイスは、鋼材１００を送りながら支持が可能であるロール対を少なくとも一対有している。
【００６３】
ロボット６６は、多関節型の産業用ロボットである。このロボット６６は、鋼材１００の先端を掴むチャック６８を備えている。
【００６４】
次に、本実施形態の熱処理装置６０を用いた鋼材１００の熱間曲げ加工方法について説明する。なお、本実施形態の鋼材１００の曲げ加工方法は、曲げ加工工程を除いて第１実施形態の鋼材の熱処理方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００６５】
（曲げ加工工程）
曲げ加工工程では、曲げ加工装置６２を用いて加熱コイル４０と冷却装置２６との間の鋼材１００に曲げモーメントを加えて曲げ変形させる。具体的には、鋼材１００の加熱コイル４０と冷却装置２６との間の部分は、高温部１００Ａとなっており、この高温部１００Ａに曲げモーメントを加えることで鋼材１００の高温部１００Ａが変形（曲げ変形又はせん断変形）する。そして、曲がった高温部１００Ａは、冷却装置２６によって急冷されて硬化する。
【００６６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。なお、第１実施形態と同様の作用効果については、その説明を適宜省略する。
本実施形態の熱処理装置６０は曲げ加工装置６２を備えるため、鋼材１００を所望の形状に曲げ加工することができる。
【００６７】
なお、第２実施形態では曲げ加工装置６２が位置決め装置６４とロボット６６を備える構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、ロボット６６の代わりに曲げ加工装置６２として任意の方向に傾きと位置を変更可能な可動ローラダイスを冷却装置２６の鋼材送り方向下流側に配置してもよい。
【００６８】
前述の実施形態では、ガス供給装置２８のガスチャンバ３２内に鋼材送り方向に複数の気室３０が設けられる構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、ガスチャンバ３２内に一つの気室３０のみが設けられる構成（図３参照）としてもよい。また、ガスチャンバ３２内に３つ以上の気室３０が設けられる構成としてもよい。気室３０の総数をｎとし、鋼材送り方向の上流側の気室３０に供給されるガス量をＶ１とし、それ以降の鋼材送り方向下流側の気室３０に供給されるガス量を順にＶ２・・・Ｖｎとする場合、該ガス量はＶ１≦Ｖ２≦・・・≦Ｖｎとすることが好ましい。このようにすることで、ガス供給装置２８の総ガス供給量を少量にして、鋼材１００の表面に酸化スケールが発生するのを効果的に抑制することができる。
また、気室３０の総数をｎとし、鋼材送り方向の上流側の気室３０内の圧力をＰ１とし、それ以降の鋼材送り方向下流側の気室３０内の圧力を順にＰ２・・・Ｐｎとするとともに、外気圧（大気圧）をＰ０とする場合、該気室３０内の圧力はＰ０≦Ｐ１≦Ｐ２≦・・・≦Ｐｎとすることが好ましい。このようにすることで、ガス供給装置２８の総ガス供給量を少量にして、鋼材１００の表面に酸化スケールが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、前述の実施形態では、加熱コイル４０の巻き数を２巻きとしているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、加熱コイル４０の巻き数を１巻きとしてもよいし、加熱コイル４０の巻き数を３巻き以上としてもよい。但し、加熱コイルの巻き数は２巻きが最も望ましい。その理由は次の２つである。第１に、加熱コイルの巻き数が増えると高温部１００Ａの長さが長くなり曲げ加工の精度が低下する。第２に、加熱コイルの巻き数が１巻きだと周方向のコイルの隙間（ギャップ）による加熱むらが避けられない。
【００７０】
さらに前述の実施形態では、気室３０毎にガス噴射口３４を設ける構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、複数の気室３０のうち、少なくとも鋼材送り方向下流に位置する気室３０にガス噴射口３４を設ける構成としてもよい。このように鋼材送り方向下流に位置する気室３０Ｂにガス噴射口３４を設けた場合、気室３０Ｂから気室３０ＡへガスＧが流れるため、例えば、鋼材送り方向上流に位置する気室３０Ａにガス噴射口３４を設ける場合と比べて、加熱コイル４０の内側への雰囲気中の酸素の侵入を効果的に抑制できる。
【実施例】
【００７１】
以下に、本開示の実施例について説明するが、本開示はかかる実施例により限定されない。【００７２】
送り装置、加熱装置、冷却装置、ガス供給装置を備えた熱処理装置を用いて、ガスチャンバ内の気室数、ガスチャンバの入口と鋼材との隙間、非酸化性ガスのガス噴出角度、各気室のガス供給量、各気室内圧力の各条件を表１に示す通りに変更させて鋼材を焼き入れした。焼き入れした鋼材における酸化スケールの生成状態を後述の評価基準で評価した（実施例１〜８、比較例１、２）。【００７３】
ここで、上述のガスチャンバの入口とは、ガス供給装置を構成するガスチャンバの入口の鋼材送り方向上流側の開口部（弾性シール部材の貫通孔）をいう。本実施例においては、入口と鋼材との隙間を小さくするために弾性シール部材を有するガス供給装置を用いた。【００７４】
鋼材として、幅３６ｍｍ、高さ４２ｍｍ、肉厚２．４ｍｍ、断面形状が長方形である鋼管を用いた。【００７５】
送り装置による鋼管の送り速度は２０ｍｍ／ｓｅｃ、加熱装置による鋼管の加熱温度は１０００℃、冷却装置から鋼管に噴射された冷却水の水量は１００Ｌ／ｍｉｎ、冷却水の水温は１７℃であった。ガス供給装置において供給される非酸化性ガスとしてＮ２が用いられた。【００７６】
比較例１においては、酸化スケール生成防止用のガス供給装置を用いず、非酸化性ガスの供給もない状態で焼入れ鋼材を製造し、同様に評価した。前述した以外の条件は、実施例１〜８と同じであった。【００７７】
比較例２においては、ガス供給装置を用いず、非酸化性ガスをガス供給ノズルによって鋼材の高温部に直接ガスを噴出することで、鋼材を焼き入れし、同様に評価した。前述した以外の条件は、実施例１〜８と同じであった。【００７８】
＜評価基準＞
Ａ：鋼材表面に容易に剥離する酸化スケールが生成されなかった。【００７９】
Ｂ：鋼材表面の一部に容易に剥離する酸化スケールが鋼材表面の加熱された全領域のうち１０％以下の領域で生成された（鋼材表面に粘着テープを貼り、はがした粘着テープで確認）。【００８０】
Ｃ：鋼材表面の一部に容易に剥離する酸化スケールが生成された、もしくは加工中に酸化スケールが剥離された。【００８１】
Ｄ：鋼材表面全面に容易に剥離する酸化スケールが生成されていた（一部が加工中に剥離する場合を含む）。【００８２】
結果は表１に示す通りであった。【００８３】
【表１】
2017170608.tif 000003
【００８４】
本開示によれば、鋼材表面に酸化スケールが生成されるのを効果的に抑制することができることが確認できた。【００８５】
また、ガスチャンバにおける前記送り方向の上流側の開口を隙間なし（０ｍｍ）又は１ｍｍ以下の範囲の隙間とすることで、さらなる効果が得られることが確認できた。【００８６】
さらに、各気室に供給されるガス量をＶ１とし、それ以降下流側の気室に供給されるガス量を順にＶ２、・・・Ｖｎとする場合、ガス量をＶ１≦Ｖ２≦・・・≦Ｖｎと調整することでも、効果が良くなることが確認できた。【００８７】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。【００８８】
（付記１）
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。【００８９】
（付記２）
前記加熱コイルは、巻き数が２巻きであり、前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている、付記１に記載の自動車用部品の製造方法。【００９０】
（付記３）
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置され、巻き数が２巻きの加熱コイルを備え、前記加熱コイルの前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置されるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。【００９１】
（付記４）
前記筐体は、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備える、付記３に記載の自動車用部品の製造方法。【００９２】
（付記５）
前記ガス供給装置の少なくとも前記送り方向最下流に位置する前記気室の内部にガス噴射口を備える、付記１、付記２、付記４のいずれか１項に記載の熱処理装置【００９３】
（付記６）
前記ガス供給装置は、前記気室毎に内部に前記ガス噴射口を備える付記５に記載の熱処理装置。【００９４】
（付記７）
前記ガス噴射口は、一つの前記気室に対して複数設けられている、付記５又は付記６に記載の熱処理装置。【００９５】
（付記８）
前記パスラインに直交する断面において、前記気室は円形、楕円形あるいは６角形以上の多角形であり、
一つの前記気室内において、複数の前記ガス噴射口のガス噴射方向がそれぞれ周方向で同じ方向を向いている、付記７に記載の熱処理装置。【００９６】
（付記９）
前記パスラインに直交する断面において、前記加熱コイルの中心と前記ガス噴射口とを結ぶ直線と、前記ガス噴射方向とのなす角度が５°〜４５°の範囲内である付記８に記載の熱処理装置。【００９７】
（付記１０）
前記ガス供給装置は、前記気室毎に供給されるガス圧を調整する調整機構をさらに備える付記７〜付記９のいずれか１項に記載の熱処理装置。【００９８】
（付記１１）
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える、付記１〜付記１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。【００９９】
（付記１２）
前記ガス供給装置の前記複数の気室を分ける壁に設けられ、前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える付記１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。【０１００】
（付記１３）
前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加える曲げ加工装置をさらに備える、付記１〜付記１２のいずれか１項に記載の熱処理装置。【０１０１】
（付記１４）
付記１〜付記１３のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。【０１０２】
（付記１５）
付記７〜付記１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記鋼材の送り方向最上流に位置する前記気室が正圧となるように何れかの前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。【０１０３】
（付記１６）
前記気室に供給される前記ガスの圧力が、前記鋼材の送り方向下流側に位置する前記気室よりも前記鋼材の送り方向上流側に位置する前記気室で低い、付記１５に記載の鋼材の熱処理方法。【０１０４】
（付記１７）
前記ガス噴射口から前記噴射方向に沿って延ばした延長線と前記気室内を通過する前記鋼材とが離間している、付記１６に記載の鋼材の熱処理方法。【０１０５】
（付記１８）
付記１３に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱間曲げ加工方法であって、
前記ガス供給装置の前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却し、
前記曲げ加工装置で前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加えて曲げ変形させる、
鋼材の熱間曲げ加工方法。【０１０６】
（付記１９）
鋼材をその長手方向へ送るための送り装置と、
送られる前記鋼材から離間して第１の位置に配置されて、前記鋼材を焼入れ可能温度域に加熱する加熱装置と、
前記第１の位置よりも前記鋼材の送り方向の下流の第２の位置に配置されて、前記鋼材に冷却媒体を吹き付けることにより該鋼材を焼き入れる冷却装置と、
前記第１の位置よりも前記鋼材の送り方向の上流の第３の位置に、前記鋼材の周囲を囲んで配置されるスケール生成防止ガス供給装置とを備え、
該スケール生成防止ガス供給装置は、少なくとも二つの気室からなる非酸化性ガスチャンバを有し、前記非酸化性ガスチャンバは、前記少なくとも二つの気室に非酸化性ガスを供給する少なくとも２つの非酸化性ガス供給路と該少なくとも２つの非酸化性ガス供給路に連続してなり、前記少なくとも二つの気室に非酸化性ガスを噴出する少なくとも２つの非酸化性ガス噴出孔を有し、前記少なくとも２つの非酸化性ガス供給路と前記少なくとも２つの非酸化性ガス噴射孔は、前記鋼材に直交する断面において、前記非酸化性ガス噴出孔の中心から前記非酸化性ガスチャンバの中心に向けた角度に対して、非酸化性ガスの噴出角度が５〜４５°傾斜する角度で、かつ前記少なくとも二つの気室それぞれにおいて同じ方向を指向して前記非酸化性ガスを噴出するように設けられ、かつ該少なくとも２つの非酸化性ガス噴出孔は前記非酸化性ガスチャンバの周方向に設けられ、かつ、前記鋼材における、前記加熱装置により加熱された部分の周囲の空間に、非酸化性ガスを充満させる機能を有することを特徴とする焼入れ鋼材の製造装置。【０１０７】
（付記２０）
前記スケール生成防止ガス供給装置は、前記非酸化性ガスチャンバにおける前記送り方向の上流側の開口を前記鋼材が侵入可能なように塞ぐシール部を有し、該シール部と前記鋼材との隙間は０〜１ｍｍの範囲であることを特徴とする付記１９に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１０８】
（付記２１）
前記非酸化性ガス噴出孔は、前記加熱装置によって加熱された前記鋼材の加熱部を指向しない方向を指向して取り付けられることを特徴とする付記１９または付記２０に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１０９】
（付記２２）
前記非酸化性ガスは、不活性ガス又は還元性ガスであることを特徴とする付記１９〜付記２１のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１１０】
（付記２３）
前記鋼材は、閉じた横断面形状を有する中空の部材であることを特徴とする付記１９〜付記２２のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１１１】
（付記２４）
前記気室の総数をｎとし、前記送り方向の上流側の気室に供給されるガス量をＶ１とし、それ以降下流側の気室に供給されるガス量を順にＶ２，・・・Ｖｎとする場合、該ガス量はＶ１≦Ｖ２≦・・・≦Ｖｎであることを特徴とする付記１９〜付記２２のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１１２】
（付記２５）
前記気室の総数をｎとし、前記送り方向の上流側の気室内圧力をＰ１とし、それ以降下流側の気室内圧力を順にＰ２，・・・、Ｐｎとするとともに、外気圧（大気圧）をＰ０とする場合、該気室内圧力はＰ０≦Ｐ１≦Ｐ２≦・・・≦Ｐｎであることを特徴とする付記１９〜付記２４のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造装置。【０１１３】
（付記２６）
鋼材をその長手方向へ送りながら、送られる鋼材から離間して第１の位置に配置される加熱装置によって前記鋼材を焼入れ可能温度域に加熱し、前記第１の位置よりも前記鋼材の送り方向の下流の第２の位置に配置される冷却装置によって前記鋼材に冷却媒体を吹き付けることにより前記鋼材を焼き入れる際に、
前記第１の位置よりも前記鋼材の送り方向の上流の第３の位置に、前記鋼材の周囲を囲んで配置され、少なくとも二つの気室からなる非酸化性ガスチャンバを有するスケール生成防止ガス供給装置によって、前記少なくとも二つの気室それぞれに前記非酸化性ガスチャンバの周方向に設けられた少なくとも２つの非酸化性ガス噴出孔から、前記鋼材に直交する断面において、前記非酸化性ガス噴出孔の中心から前記非酸化性ガスチャンバの中心に向けた角度に対して、５〜４５°傾斜する角度で、それぞれの噴出方向が同じ方向となるように前記非酸化性ガスを噴出し、前記加熱装置により加熱された部分の周囲の空間に、非酸化性ガスを充満させることを特徴とする焼入れ鋼材の製造方法。【０１１４】
（付記２７）
前記少なくとも二つの気室の前記送り方向の上流側の開口は、前記鋼材との隙間が０〜１ｍｍの範囲となるシール部によって、前記鋼材が侵入可能に塞がれていることを特徴とする付記２６に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１１５】
（付記２８）
前記加熱装置によって加熱された前記鋼材の加熱部へ向けて直接に前記非酸化性ガスを噴出しないことを特徴とする付記２６または付記２７に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１１６】
（付記２９）
前記非酸化性ガスは、不活性ガス又は還元性ガスであることを特徴とする付記２６〜付記２８のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１１７】
（付記３０）
前記鋼材は、閉じた横断面形状を有する中空の部材であることを特徴とする付記２６〜付記２９のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１１８】
（付記３１）
前記気室の総数をｎとし、前記送り方向の上流側の気室に供給されるガス量をＶ１とし、それ以降下流側の気室に供給されるガス量を順にＶ２，・・・Ｖｎとする場合、該ガス量はＶ１≦Ｖ２≦・・・≦Ｖｎであることを特徴とする付記２６〜付記３０のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１１９】
（付記３２）
前記気室の総数をｎとし、前記送り方向の上流側の気室内圧力をＰ１とし、それ以降下流側の気室内圧力を順にＰ２，・・・、Ｐｎとするとともに、外気圧（大気圧）をＰ０とする場合、該気室内圧力はＰ０≦Ｐ１≦Ｐ２≦・・・≦Ｐｎであることを特徴とする付記２６〜付記３１のいずれか１項に記載された焼入れ鋼材の製造方法。【０１２０】
付記１９〜付記３２により、３ＤＱ装置により鋼材に焼入れを行う場合に、必要最小限の非酸化性ガスによって、鋼材表面に生成する酸化スケールを効果的に抑制することが可能となり、焼入れ鋼材の表面状態及び塗装耐食性を向上することができる。
また、これにより、製造される焼入れ鋼材を自動車部品に適用する際に要求される耐食性を確保でき、自動車の品質向上に大きく寄与する。
さらに、同じ効果を得るために必要な非酸化性ガスの供給量を抑制することができるため、作業環境の改善を図ることもできる。【０１２１】
なお、２０１６年３月３１日に出願された日本国特許出願２０１６−０７００１５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
2017170608.tif 000004
【図２】
2017170608.tif 000005
【図３】
2017170608.tif 000006
【図４】
2017170608.tif 000007
【図５】
2017170608.tif 000008
【図６】
2017170608.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月8日(2017.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱コイルは、巻き数が２巻きであり、前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置され、巻き数が２巻きの加熱コイルを備え、前記加熱コイルの前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置されるガス供給装置と、
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に取り付けられた弾性シール部材と、
を備える熱処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給装置の少なくとも前記送り方向最下流に位置する前記気室の内部にガス噴射口を備える、請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に内部に前記ガス噴射口を備える請求項５に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記ガス噴射口は、一つの前記気室に対して複数設けられている、請求項５又は請求項６に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記パスラインに直交する断面において、前記気室は円形、楕円形あるいは６角形以上の多角形であり、
一つの前記気室内において、複数の前記ガス噴射口のガス噴射方向がそれぞれ周方向で同じ方向を向いている、請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記パスラインに直交する断面において、前記加熱コイルの中心と前記ガス噴射口とを結ぶ直線と、前記ガス噴射方向とのなす角度が５°〜４５°の範囲内である請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に供給されるガス圧を調整する調整機構をさらに備える請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給装置の前記複数の気室を分ける壁に設けられ、前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える請求項１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加える曲げ加工装置をさらに備える、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１４】
請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記鋼材の送り方向最上流に位置する前記気室が正圧となるように何れかの前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１５】
前記気室に供給される前記ガスの圧力が、前記鋼材の送り方向下流側に位置する前記気室よりも前記鋼材の送り方向上流側に位置する前記気室で低い、請求項１４に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１６】
前記ガス噴射口からガス噴射方向に沿って延ばした延長線と前記気室内を通過する前記鋼材とが離間している、請求項１５に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱間曲げ加工方法であって、
前記ガス供給装置の気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却し、
前記曲げ加工装置で前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加えて曲げ変形させる、
鋼材の熱間曲げ加工方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月15日(2017.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置される加熱コイルを備えた加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に前記加熱コイルに対して隙間がない状態で隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置される冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に前記送り方向に仕切られた複数の気室を備えるガス供給装置と、
を備える熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱コイルは、巻き数が２巻きであり、前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
被熱処理材のパスライン上で前記被熱処理材を送り方向下流に向かって送る送り装置と、
前記送り装置の前記送り方向下流側、かつ前記パスラインを囲んで配置され、巻き数が２巻きの加熱コイルを備え、前記加熱コイルの前記送り方向で隣接する部分の間に隙間なく目地材が配置されている加熱装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向下流側に前記加熱コイルに対して隙間がない状態で隣接し、かつ前記パスラインを囲んで配置され、内部に一つの気室を備える冷却装置と、
前記加熱コイルの前記送り方向上流側において前記加熱コイルに直結し、かつ前記パスラインを囲んで配置されるガス供給装置と、
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に取り付けられた弾性シール部材と、
を備える熱処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給装置の前記送り方向上流側の壁に設けられた前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給装置の少なくとも前記送り方向最下流に位置する前記気室の内部にガス噴射口を備える、請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に内部に前記ガス噴射口を備える請求項５に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記ガス噴射口は、一つの前記気室に対して複数設けられている、請求項５又は請求項６に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記パスラインに直交する断面において、前記気室は円形、楕円形あるいは６角形以上の多角形であり、
一つの前記気室内において、複数の前記ガス噴射口のガス噴射方向がそれぞれ周方向で同じ方向を向いている、請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記パスラインに直交する断面において、前記加熱コイルの中心と前記ガス噴射口とを結ぶ直線と、前記ガス噴射方向とのなす角度が５°〜４５°の範囲内である請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給装置は、前記気室毎に供給されるガス圧を調整する調整機構をさらに備える請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給装置の前記複数の気室を分ける壁に設けられ、前記パスラインを囲む開口部の縁に弾性シール部材をさらに備える請求項１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加える曲げ加工装置をさらに備える、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１４】
請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱処理方法であって、
前記ガス供給装置の前記鋼材の送り方向最上流に位置する前記気室が正圧となるように何れかの前記気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却する、
鋼材の熱処理方法。
【請求項１５】
前記気室に供給される前記ガスの圧力が、前記鋼材の送り方向下流側に位置する前記気室よりも前記鋼材の送り方向上流側に位置する前記気室で低い、請求項１４に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１６】
前記ガス噴射口からガス噴射方向に沿って延ばした延長線と前記気室内を通過する前記鋼材とが離間している、請求項１５に記載の鋼材の熱処理方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の熱処理装置を用いた被熱処理材である鋼材の熱間曲げ加工方法であって、
前記ガス供給装置の気室に非酸化性のガスを供給し、前記気室内を通過する前記鋼材の周囲に前記ガスをまとわせた状態で前記加熱コイルの内側へ前記鋼材を送り、
前記加熱装置で前記鋼材を加熱し、
前記冷却装置で加熱された前記鋼材を冷却し、
前記曲げ加工装置で前記加熱コイルと前記冷却装置との間の前記被熱処理材に曲げモーメントを加えて曲げ変形させる、
鋼材の熱間曲げ加工方法。
【国際調査報告】
2017170608.tif 000010
2017170608.tif 000011
2017170608.tif 000012
2017170608.tif 000013