(57)【要約】  冷却ユニット、冷却ユニットを含む加熱−冷却作業、ロッドまたはワイヤ製造システム、ロッドまたはワイヤを製造する方法、ロッドまたはワイヤの熱処理の方法、金属を処理する方法、スチールロッドまたはスチールワイヤおよび向上した引張強度を有する処理金属が開示される。冷却ユニットは、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域および少なくとも１つの適応可能浸漬区域を含む。少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は浸漬温度に焼入れ可能である。少なくとも１つの適応可能浸漬区域は実質的に浸漬温度を維持することが可能である。
2009543948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドまたはワイヤ製造システムであって、
ａ．少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、
ｂ．前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、
ｃ．前記少なくとも１つの加熱ユニットの下流にある少なくとも１つの冷却ユニットであって、該冷却ユニットは、
ｉ．少なくとも１つの適応可能焼入れ区域であって、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域と、
ｉｉ．少なくとも１つの適用可能浸漬区域であって、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的に維持して、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤの熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの適応可能浸漬区域と、
を含む、冷却ユニットと、
ｄ．前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続的に収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットと、
を含む、ロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの加熱ユニットは、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された焼鈍温度に加熱することが可能な少なくとも１つの焼鈍ユニットを含む、請求項１に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの冷却ユニットは、少なくとも１つの相変態ユニットを含む、請求項２に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤから変態の熱を実質的に除去して、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを実質的に等温に実質的に維持することが可能な、少なくとも１つの適応可能相変態区域を含む、請求項３に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの冷却ユニットの下流に少なくとも１つの伸線ユニットをさらに含む、請求項１に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの加熱ユニットの上流に少なくとも１つの伸線ユニットをさらに含む、請求項５に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項７】
前記加熱ユニットの上流の少なくとも１つの洗浄ユニットか、前記冷却ユニットの下流の少なくとも１つの洗浄ユニットか、前記冷却ユニットの下流の少なくとも１つのコーティングユニットか、第２の加熱ユニットと前記少なくとも１つの冷却ユニットの下流の該第２の加熱ユニットの下流の第２の冷却ユニットか、前記加熱ユニットの上流の少なくとも１つの伸線ユニットか、前記冷却ユニットの下流の少なくとも１つの伸線ユニットか、前記冷却ユニットの下流の少なくとも１つのより線ユニット、または前述のいずれかの任意の組み合わせのうちの１つ以上をさらに含む、請求項５に記載のロッドまたはワイヤ製
造システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの供給ユニットは、複数のロッドまたは複数のワイヤまたは複数のロッドおよび複数のワイヤのうちのいずれか１つを連続的に提供することが可能な供給ユニットを含む、請求項１に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの冷却ユニットの前記少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は、前記複数の連続供給されるロッドもしくは前記複数の連続供給されるワイヤ、または前記複数の連続供給されるロッドおよび前記複数の連続供給されるワイヤの前記いずれか１つを、複数の予め選択された温度に焼入れすることが可能な、複数の適応可能焼入れ区域を含む、請求項８に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの冷却ユニットの前記少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、前記複数の連続供給されるロッドもしくは前記複数の連続供給されるワイヤ、または前記複数の連続供給されるロッドおよび前記複数の連続供給されるワイヤの前記いずれか１つを、複数の予め選択された浸漬温度に浸漬することが可能な、複数の適応可能浸漬区域を含む、請求項８に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１１】
前記複数の連続供給されるロッドもしくは前記複数の連続供給されるワイヤ、または前記複数の連続供給されるロッドおよび前記複数の連続供給されるワイヤの前記いずれか１つは、種々の実質的に異なる組成を含む材料を含む、請求項９に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１２】
前記複数の連続供給されるロッドもしくは前記複数の連続供給されるワイヤ、または前記複数の連続供給されるロッドおよび前記複数の連続供給されるワイヤの前記いずれか１つは、種々の実質的に異なる断面形状を含む、請求項９に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１３】
前記実質的に異なる断面形状は、実質的に異なる直径を含む、請求項１２に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１４】
前記複数の連続供給されるロッドもしくは前記複数の連続供給されるワイヤ、または前記複数の連続供給されるロッドおよび前記複数の連続供給されるワイヤの前記いずれか１つは、種々の実質的に異なる組成を含む材料と、種々の実質的に異なる断面形状とを含む、請求項９に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項１５】
ロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な冷却ユニットであって、該ロッドまたはワイヤ製造システムは、（ａ）少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、（ｂ）前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、（ｃ）前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続的に収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットとを含み、前記冷却ユニットは、
ａ．少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域であって、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域と、
ｂ．少なくとも１つの熱伝導係数適用可能浸漬区域であって、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを実質的に浸漬温度に維持して、熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数
適応可能浸漬区域と、
を含む、冷却ユニット。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤに供給することが可能な、少なくとも１つの第１のセルタイプを含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの第１のセルタイプは、前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを含む、請求項１６に記載の冷却ユニット。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに含む、請求項１７に記載の冷却ユニット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの第１のセルタイプと連通する少なくとも１つの第２の熱伝導調節器をさらに含む、請求項１６に記載の冷却ユニット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤに供給することが可能な、複数の第１のセルタイプを含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤに供給することが可能な、少なくとも１つの第２のセルタイプを含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの第２のセルタイプは、前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを含む、請求項２１に記載の冷却ユニット。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに含む、請求項２２に記載の冷却ユニット。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤに供給することが可能な、複数の第２のセルタイプを含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項２３】
少なくとも１つの焼入れ剤レベル制御をさらに含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項２４】
第１の熱伝導調節器、第２の熱伝導調節器、焼入れ剤レベル制御、供給ユニット、加熱ユニット、巻き取りユニットまたは前述のいずれかの任意の組み合わせのうちのいずれか１つと連通する少なくとも１つのコントローラをさらに含む、請求項１５に記載の冷却ユニット。
【請求項２５】
ロッドまたはワイヤを製造する方法であって、該方法は、
ａ．少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給する工程と、
ｂ．前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給
されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れする工程と、
ｄ．少なくとも発泡液体焼入れ剤を供給することにより、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的維持して、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤの熱処理を実質的に完了する工程と、
ｅ．前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも熱処理されたワイヤを連続的に収集する工程と、
を含む、方法。
【請求項２６】
ロッドまたはワイヤを熱処理する方法であって、該方法は、
ａ．前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程と、
ｂ．前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れする工程と、
ｃ．少なくとも発泡液体焼入れ剤を供給して、前記少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続供給されるワイヤを前記浸漬温度に実質的維持して、熱処理を実質的に完了する工程と、
を含む、方法。
【請求項２７】
金属を処理する方法であって、該処理は、
ａ．前記金属を加熱する工程と、
ｂ．前記加熱された金属を、液体および気体混合物を含む少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの液体／気体混合物を制御する工程と、
ｄ．前記焼入れ剤から前記処理された金属を除去する工程と、
を含む、方法。
【請求項２８】
前記金属を加熱する工程は、前記金属を少なくとも約９３０℃に加熱する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属は約０．７ｍｍから約３．５ｍｍの間の直径を有するロッドまたはワイヤを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属は、約０．８ｍｍから約２．８ｍｍの間の直径を有するスチールロッドまたはスチールワイヤを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記金属は、約０．９ｍｍから約２．２ｍｍの間の直径を有するスチールロッドまたはスチールワイヤを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記金属は、少なくとも約０．３５重量パーセントの炭素含有量を有するスチール製品を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属は、クロム、ホウ素、ケイ素または前述のいずれかの任意の組み合わせのいずれか１つをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程は、前記加熱された金属を液体および気体混合物を含有する複数のセルにさらす工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程は、前記加熱された金属
を約１００℃の温度の水溶液にさらす工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程は、前記金属を少なくとも４体積％の気体を有する混合物にさらす工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
前記加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程は、前記金属を約４〜２５体積％の範囲の気体を有する混合物にさらす工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
前記液体／気体混合物を制御する工程は、前記液体を通る気体の流速を制御する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
前記加熱された金属を、液体および気体混合物を含む少なくとも１つのさらなる焼入れ剤にさらし、該少なくとも１つのさらなる焼入れ剤の前記液体／気体混合物を制御する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
前記加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程は、前記金属を少なくとも０〜２５体積％の空気を有する混合物にさらす工程を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記加熱された金属を少なくとも１つのさらなる焼入れ剤にさらす工程は、前記金属を約４〜２５体積％の範囲の気体を有する混合物にさらす工程を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも約３９面積パーセントの微細パールライトを含む、スチールロッドまたはスチールワイヤ。
【請求項４３】
最大約４５面積パーセントの微細パールライトを含む、請求項４２に記載のスチールロッドまたはスチールワイヤ。
【請求項４４】
向上した引張強度を有する処理金属であって、該処理金属は、
ａ．選択された温度に金属を加熱する工程と、
ｂ．少なくとも１つの液体および気体混合物内に加熱された金属を導き、前記金属を処理する工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの液体および気体混合物から前記処理金属を除去する工程、
とにより形成される、処理金属。
【請求項４５】
前記金属を加熱する工程は、約９３０℃から約１０５０℃の間に、前記金属を加熱する工程を含む、請求項４４に従って形成された金属。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張出願
本願は、参照により全体において本明細書に援用される、“ＴＨＥＲＭＯＤＹＮＡＭＩＣ  ＭＥＴＡＬ  ＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ”と題され、２００６年７月１４日に出願された米国出願第１１／４８７，００４号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、少なくとも１つの加熱−冷却ユニットを含むロッドまたはワイヤ製造システムに関する。また、本発明はロッドまたはワイヤを加熱して、その後冷却する工程を含む、ロッドまたはワイヤを製造する方法に関する。さらに、本発明はロッドもしくはワイヤ製造システムの使用により生じる製品および／またはロッドもしくはワイヤを加熱してその後冷却する工程を含むロッドもしくはワイヤを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
産業用の伸線されたロッドまたはワイヤは、アルミニウム、銅、合金鋼および炭素鋼を含むが、これらに限定されない種々の金属または合金から構成され得る。炭素鋼を使用して構成される場合、炭素含有量は約０．３５重量％から１．１重量％の範囲であり得る。炭素鋼はまた、クロム（Ｃｒ）、ホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）またはこれらの元素の組み合わせなどの合金元素を含み得る。
【０００４】
伸線前に、材料には通常焼鈍として既知の熱処理が施される。炭素鋼に関しては、熱処理は、加熱炉などの熱源にロッドまたはワイヤを通し、ロッドまたはワイヤを約９３０℃から１０２０℃まで加熱する工程からなる。この高温処理は、規制された粒度を備えた均一な面心立方オーステナイト相（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｆａｃｅ  ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ  ａｕｓｔｅｎｉｔｅ  ｐｈａｓｅ）を生成して、その後の製品の延性を決定するのに役立つ。その後の空気中またはより一般的には融解された鉛もしくは流動砂の中での冷却により、面心立方オーステナイトから、併せてパーライトと呼ばれる、交互のプレートに（ｉｎ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｐｌａｔｅｓ）配置される体心立方フェライトおよび斜方晶系セメンタイトへの相変態を生じる。この変態は、処理されるセクションが比較的小さい（概ね３．５ｍｍ未満）ので、急激である。得られる構造は、好適には粒界フェライトもセメンタイトもない非常に微細なパールライトで構成される。パールライトの粉末度は、製品の化学的性質および、オーステナイト化後に製品が低減される温度に依存する。焼鈍されると、微細なパールライトロッドまたはワイヤは伸線されて、９７％まで、ときにはそれを超えるまで面積が低減され、非常に高度の伸線フィラメント強度を生じることが可能である。最終的な伸線フィラメント強度は非常に微細なパーライトサイズのために並外れた耐疲労性、優れた表面品質および伸線方向のセメンタイトプレートの配列を提供する。
【０００５】
流動床による熱処理金属体が既知であり、気体中に懸濁された砂などの固形媒質の温度を使用して熱伝導率を規制する。ロッドまたはワイヤの単位表面積当たりの周囲の媒質への熱伝導率は、対流熱伝導係数が選択された媒質に対して一定であるので、媒質の温度によって決定される。
【０００６】
液体鉛浴または媒質による熱処理金属体も既知であり、液体鉛浴の温度を使用して熱伝
導率を規制する。ワイヤの単位表面積当たりの周囲の媒質への熱伝導率は媒質の温度によって決定される。
【０００７】
空気による熱処理金属体も既知であり、空気の温度および速度を使用して熱伝導率を規制する。
【０００８】
しかしながら、流動砂または融解鉛浴の物理的特性が一旦設定されると、熱処理工程の柔軟性は制限される。異なる焼入れ温度を必要とするＳＡＥ１０７０鋼およびＳＡＥ１０９０鋼などの異なる化学的性質のらせん構造製品を処理する際には、焼入れ区域または槽のいずれか１つでは１つの温度だけが維持され得るので、両方を収容するのは不可能である。
【０００９】
合金鋼などの金属合金は、異なる目的で異なる産業において使用されるように、多くの異なる特性を備えて生成される。近年では、車両タイヤなどの産業用途に使用されるスチールらせん構造体やワイヤ、橋らせん構造体、プレストレストらせん構造体、亜鉛めっき伸線ワイヤ、ミュージックワイヤ、のこぎりワイヤおよび他の製品に対して、耐久性および強度改善の要求が高まってきている。車両の使用に関して、かかるタイヤは一般的に、従来の非ベルトタイヤに比べるとより強度で、最終的にはるかに長いタイヤとして実現されるスチールベルトラジアルと呼ばれる。
【００１０】
様々な企業が、タイヤ製造業者により使用されるタイヤワイヤコードを製造しているが、それらは通常スプールで供給され、ＳＡＥ１０７０、１０８０、１０９０の指定標準合金および、使用されるスチールのタイプと同等の破壊荷重と最終伸線における合計面積縮小を有する指定非標準合金１０９０Ｃｒ、１０９０Ｂ、１０９０ＣｒＢ、１０８０ＳｉＣｒである。
【００１１】
長期使用後、スチールベルトタイヤのワイヤの一部が磨耗、疲労および破損するのは珍しいことではない。タイヤ製造業者および供給業者は、製造技術を変更したり他のより安価なスチール化合物、ワイヤ径などをテストして結果を変えることにより、スチールベルトタイヤの品質向上に努めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上を鑑みると、上記の技術システムの不足に対応しつつ、新規および改良ロッドもしくはワイヤ製造システム、新規および改良加熱−冷却作業、新規および改良冷却ユニット、ロッドもしくはワイヤを製造する新規および改良方法、ならびに／または新規および改良ロッドもしくはワイヤを提供することは非常に望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
本発明は、冷却ユニット、冷却ユニットを含む加熱−冷却作業、ロッドもしくはワイヤ製造システム、ロッドもしくはワイヤを製造する方法、ロッドもしくはワイヤの熱処理の方法、金属を処理する方法、スチールロッドもしくはスチールワイヤ、ならびに／または向上した引張強度を有する処理金属のうちのいずれか１つを提供することにより、これらおよび他の必要性を満たす。かかる冷却ユニットは、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域と、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域を含む。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能である。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、熱処理を実質的に完了できるように少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを実質的に浸漬温度に維持することが可
能である。冷却ユニット構成要素に加えて、加熱−冷却作業は、少なくとも１つの加熱ユニットを含む。かかる加熱ユニットは少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である。単独作業として行われる場合、加熱−冷却作業は少なくとも１つの供給ユニットおよび少なくとも１つの巻き取りユニットも含む。少なくとも１つの供給ユニットは、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの巻き取りユニットは、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続して収集することが可能である。
【００１４】
本発明の１つの態様は、ともにロッドまたはワイヤ製造システムで使用可能な、冷却ユニットまたは冷却ユニットを含む加熱−冷却作業を提供することである。かかる冷却ユニットは少なくとも１つの熱伝導係数適用可能焼入れ区域と少なくとも１つの熱伝導係数適用可能浸漬区域とを含む。少なくとも１つの熱伝導係数適用可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能である。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、熱処理を実質的に完了することが可能なように、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に実質的に維持することが可能である。冷却ユニット構成要素に加えて、加熱−冷却作業は少なくとも１つの加熱ユニットを含む。かかる加熱ユニットは、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である。独立した作業とした場合、加熱−冷却作業は、さらに少なくとも１つの供給ユニットと少なくとも１つの巻き取りユニットを含む。少なくとも１つの供給ユニットは、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの巻き取りユニットは少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続して収集することが可能である。
【００１５】
本発明の別の態様は、少なくとも１つの供給ユニットと、少なくとも１つの加熱ユニットと、少なくとも１つの冷却ユニットと、少なくとも１つの巻き取りユニットとを含む、ロッドまたはワイヤ製造システムを提供することである。少なくとも１つの供給ユニットは少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの加熱ユニットは、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である。少なくとも１つの加熱ユニットの下流の少なくとも１つの冷却ユニットは、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域と少なくとも１つの適応可能浸漬区域とを含む。同様に、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れすることが可能である。同じく、少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的に維持することが可能である。このように、少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤの実質的に完全な熱処理を促進する。少なくとも１つの巻き取りユニットは、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続的に収集することが可能である。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、ロッドまたはワイヤを製造する方法を提供することである。かかる方法は、少なくとも１つのロッドまたはワイヤを、供給する工程と、加熱する工程と、焼入れする工程と、実質的に予め選択された温度に維持する工程と、収集する工程とを含む。供給する工程は、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤの連続供給であり得る。加熱する工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程を含む。焼入れ
する工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に冷却する工程を含む。予め選択された浸漬温度に実質的に維持する工程は、少なくとも発泡液体焼入れ剤を供給して、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤの熱処理を実質的に完了することにより達成され得る。収集する工程は、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤの連続収集であり得る。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、ロッドまたはワイヤの熱処理の方法を提供することである。かかる熱処理は、加熱する工程と、焼入れする工程と、浸漬する工程とを含む。加熱する工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程を含む。焼入れする工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れする工程を含む。浸漬する工程は、少なくとも発泡液体焼入れ剤を提供して、実質的に熱処理を完了することが可能なように、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に実質的に維持する工程を含む。
【００１８】
本発明の別のさらなる態様は、金属を処理する方法を提供することである。方法は、加熱する工程と、少なくとも１つの焼入れ剤（ｑｕｅｎｃｈａｎｔ）にさらす工程と、制御する工程と、除去する工程とを含む。加熱する工程は、金属を加熱する工程を含む。さらす工程は、加熱された金属を、液体および気体または気体媒質混合物を含む少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程を含む。制御する工程は、少なくとも１つの液体／気体または気体媒質混合物を制御する工程を含む。除去する工程は、処理された金属を焼入れ剤から除去する工程を含む。
【００１９】
本発明のさらに別のさらなる態様は、少なくとも約３９面積パーセントの微細パールライトを含むスチールロッドまたはスチールワイヤを提供することである。別の態様では、かかるスチールロッドまたはスチールワイヤは、最大約４５面積パーセントの微細パールライトを含む。
【００２０】
本発明の代替的態様は、向上した引張強度を有する処理金属を提供することである。かかる金属は、加熱する工程と、少なくとも１つの液体および気体または気体媒質混合物に導かれる工程と、除去する工程とで形成され得る。加熱する工程は、金属を選択された温度に加熱する工程を含む。導く工程は、加熱された金属を少なくとも１つの液体および気体または気体媒質混合物内に導いて、金属を処理する工程を含む。除去する工程は、少なくとも１つの液体およびまたは気体媒質混合から処理された金属を除去する工程を含む。
【００２１】
本発明のこれらならびに他の態様、利点および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付図面および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図２のロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な、本発明の実施形態の態様による加熱ユニットを含む冷却ユニットの側視概略図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの冷却ユニットの平面概略図を示す。
【図１Ｃ】図２のロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な、本発明の実施形態の態様による冷却ユニットの詳細の断面概略図を示す。
【図２】本発明の実施形態の態様によるロッドまたはワイヤ製造システムの側視概略図を示す。
【図３】焼入れ剤混合物の空気／水容積パーセントの対流係数のグラフを示す。
【図４】ＳＡＥ１０８０鋼に対する典型的な時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図５】共折鋼に対する典型的な時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図６】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第１の時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図７】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第２の時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図８】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第３の時間―温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図９】ＦＢＰ製品、ＰＢＰ製品、ＬＱＦ製品（本発明の実施形態の態様による製品）に対する真応力ひずみ曲線を示す。
【図１０】ＰＢＰ製品およびＬＱＦ製品に対する微細構造解析結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
発明の詳細な説明
以下の説明では、同一の参照文字は、図に示されるいくつかの見方を通して同一または対応する部分を示す。また、「上部」「底部」「外側」「内側」などの用語は便宜上使用される言葉であり、限定的用語として解釈されるべきでないことも理解される。
【００２４】
図面全体および特に図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２を参照すると、図示は１つ以上の態様および／または本発明の実施形態を説明するのを目的とし、本発明を限定することを意図しないことは理解されるであろう。図２で最もよく分かるように、総称して１０で示されるロッドまたはワイヤ製造システムは本発明により構成されるように示される。ロッドまたはワイヤ製造システム１０は、少なくとも１つの供給ユニット１４と、少なくとも１つの加熱−冷却作業１２と、少なくとも１つの巻き取りユニット１６とを含む。ロッドまたはワイヤ製造システム１０は、１つ以上の伸線ユニット２０、２０′および２０″、１つ以上の洗浄ユニット２４および２４″、１つ以上のコーティングユニット２６、ならびに１つ以上のより線ユニット３０のような１つ以上の仕上げまたは結合ユニットなどの他の構成要素を含み得ることは理解されるであろう。さらにロッドまたはワイヤ製造システム１０は図２に描かれる構成要素の一部、図２に描かれる構成要素のすべて、図２に描かれるものに追加された構成要素、またはそれらの任意の組み合わせを含み得ることは理解されるであろう。理解されるように、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２は、本明細書で使用されるようにすべての機械的、電気的および／または他の構成要素を完全に示しているわけではない。例えば、１つ以上の伸線ユニット２０、２０′および２０″、１つ以上の洗浄ユニット２４および２４″、１つ以上のコーティングユニット２６、ならびに１つ以上のより線ユニット３０のような１つ以上の仕上げまたは結合ユニットは同業者には標準的で得、特定の必要用件に依存して大きさ、形状および効率性を変更し得る。
【００２５】
供給ユニット１４を使用して稼働中の、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０は、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を設け、一方、巻き取りユニット１６は、本発明の実施形態の態様では、１つ以上の熱処理されたロッドまたはワイヤ１１であり得る１つ以上の中間品または完成品１８を収集する。ユニット１４と１６の間で、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が例えば第１の伸線ユニット２０を通って運ばれ、中間品１７を供給する。かかる中間品１７は第１の加熱−冷却作業１２が行われ、中間品１７を焼鈍および焼入れし、今度は他の中間品１７′を生み出す。この他の中間品１７′はその後、第２の伸線作業２０′に運ばれ、中間品１７″を供給し得る。１つ以上の作業を行う各ユニットにより１つ以上の中間品１７、１７′、１７″、…１７（ｎ）、１７（ｎ−１）を生み出し得ることは理解されるであろう。
【００２６】
上述のように、ロッドまたはワイヤ製造システム１０の終わりでは、巻き取りユニット１６が１つ以上の中間品または完成品１８を収集し、これらは、さらなる製造工程において個々にフィードストックとして使用され得るか、または代替的に、さらなる製造工程においてフィードストックとして接合または結合された形態で使用される中間品または完成品１８を生成するように、図２に示されるより線ユニット３０を使用するなどして１つ以上の作業で接合または結合され得る。そのために、中間品または完成品１８は、ワイヤ（例えば、囲いワイヤ：牛用囲い、羊用囲い、馬用囲い、耐ウサギ囲いなどを含むが、これ
に限定されない家畜用ワイヤ、トレリスを含むが、これに限定されない園芸用ワイヤ、海洋網ケージを含むが、これに限定されない水産養殖ワイヤ、ブライトワイヤ、亜鉛めっきワイヤ、チェーンメッシュワイヤ、機械バネワイヤ、ネイルワイヤ、コンクリート強化ワイヤ…など）、ロッドおよび／またはバー（例えば、コイル状ロッド、まっすぐなロッド、円形状、四角形状、六角形状、変形バー、扁平、軽量構造…など）、強化（例えばメッシュバー、強化バー、採掘メッシュ、工業用メッシュ、農業メッシュ…など）、コンクリートにおけるスチール（道路、橋、トンネル、住居、住居用建物、倉庫、ショッピングセンター、工場、アクセサリ、コンプリートパイプ、鉄道枕木…など）、採掘（例えば、引き綱ロープ、シャベルロープ、地層制御ベルト、地層制御メッシュ、ケーブルベルト…など）、製造（例えば、レールクリップ、一般的バネ、マットレスコイルおよび／またはバネ…などを含むが、これに限定されないバネ製造、溶接電極および／または溶接ワイヤを含むが、これに限定されない溶接、スクリーン、格子およびシェッドを含むがこれに限定されない組み立て、くぎおよび他の留め具を含むがこれに限定されない留め具、バネ、タイヤコード、タイヤビードワイヤ、他のスチールタイヤ強化、ブライトバー…などを含むが、これに限定されない自動車…など）のうちのいずれか１つを含み得る、そのようなものとして使用され得る、またはその中に含まれ得るが、これらに限定されない。
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の態様による、加熱−冷却作業１２を平面図および上面図としてそれぞれ示している。図２と同様に、図１Ａおよび図１Ｂは１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２、３２′に供給し、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を予め選択された温度に加熱する供給ユニット１４を示す。１つ以上のロッドまたはワイヤ１１は予め選択された温度に加熱された後、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６（ｎ−１）と１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７（ｎ−１）、３７（ｎ）を含む冷却ユニット８に供給される。
【００２８】
１つ以上の加熱されたロッドまたはワイヤ１１は図１Ａおよび図１Ｂに示すように、加熱ユニット３２′を出ると、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）に入り得る。図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、１つ以上適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）として使用する本発明の実施形態の態様による焼入れ剤タンク４０内の第２のセルタイプ９０を示す。図１Ｃは、第２のセルタイプ９０についてさらに詳細を示す。例えば、第２のセルタイプ９０は例えば、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に溢れる液体として焼入れ剤を供給することが可能であり得る。液体焼入れ剤３８の流れは、ポンプなどの液体焼入れ剤供給器５２と、バルブ、流量計または流量計と組み合わされたバルブなどの調整機構５４とを含む、第２の熱伝導調節器５０により制御され得る。
【００２９】
本出願人は、適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の第２のセルタイプ９０への液体焼入れ剤３８の流速を調節して、液体焼入れ剤３８と溢れる液体焼入れ剤３８を通って進行する１つ以上のロッドまたはワイヤ１１との間の熱伝導係数を調整し得ることを見出した。詳細には、本出願人は、ロッドまたはワイヤ１１に対して相互に作用する液体焼入れ剤３８の流速は、ワイヤ焼入れ剤界面における熱伝導係数に影響を及ぼし得ることを見出した。本出願人は、焼入れ剤の流速が増加するにつれて、ロッドまたはワイヤ１１／液体焼入れ剤３８界面において沸騰膜（膜沸騰または膜水冷却とも呼ばれる）を形成する傾向は低減して、進行するロッドまたはワイヤ１１と液体焼入れ剤３８との間はより密接に接触するので、かかる界面における熱伝導係数は増加し得ると確信する。
【００３０】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、熱液体焼入れ剤３８の組成を変化させてより小さいまたはより大きい熱伝導係数を生じ、ひいてはより小さいまたはより大きい熱除去率を生じることにより、熱除去率を調節し得ることが理解されるであろう。
【００３１】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、液体焼入れ剤３８の温度を予め選択してより小さいまたはより大きい温度差を生じて、ひいてはより小さいまたはより大きい温度勾配を生じることにより、熱除去率が調整され得ることが理解されるであろう。このように、本発明の実施形態の態様による適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は、熱伝導係数もしくは液体焼入れ剤３８温度の独立した操作を介して、または熱伝導係数および液体焼入れ剤３８温度の組み合わされた操作を介して、実質的に連続的に調整され得る調整可能熱除去率の機能を有する、１つ以上の調節可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）を提供し得る。
【００３２】
代替的に、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は、焼入れ剤、例えば発泡体（例えば、液体焼入れ剤３８に多くの気泡を捕捉することにより形成される）を、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に供給することが可能な第２のセルタイプ９０を使用し得る。気泡として液体焼入れ剤３８に捕捉される気体の量は、送風機または圧縮気体源などの気体媒質供給４４と、焼入れ剤３８に沈められた多孔性媒体８４を含むディフューザ８２と連通した、バルブ、流量計または流量計と組み合わされたバルブなどの調節機構４６とを含む第１の熱伝導調節器４２により制御され得る。第２のセルタイプ９０と連通する熱伝導調節器４２のさらなる詳細は図１Ｃで示され、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８により供給される気体を洗浄する気体媒質洗浄器４５を含み得る。尚、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８はともに、予め選択された気体体積が予め選択された圧力でディフューザ８２に供給されて、発泡体組成（例えば、液体焼入れ剤３８に気泡として捕捉されて発泡体を生成する気体量）および／または体積を調整して、予め選択された熱伝導率を得ることを可能とするものである。
【００３３】
第２のセルタイプ９０のさらなる特徴は図１Ｃに示され、適切な体積および圧力で焼入れ剤供給器５２を介して液体焼入れ剤３８を供給して、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に液体焼入れ剤３８を溢れさせる能力と、液体焼入れ剤３８が第２のセルタイプ９０の上部レベルの上の泡立ちとして供給される際に、焼入れ剤タンク４０から、また液体焼入れ剤供給器５２を通過させることにより焼入れ剤３８を供給する能力とを含む。本発明の実施形態の態様では、かかる柔軟性は、焼入れ剤供給器５２から液体焼入れ剤３８を受け取りつつ、焼入れ剤タンク４０から第２のセルタイプ９０の体積分を分離させることが可能な機構または選択器９４（図１Ｃで示されるような三方弁など）を用いることで達成され得る。代替的には、かかる機構または選択器９４（図１Ｃで示されるような三方弁など）は、液体焼入れ剤３８が発泡体として供給される際に、第２のセルタイプ９０の体積分が焼入れ剤タンク４０と連通して、焼入れ剤タンク４０から液体焼入れ剤３８を受け取るのを可能とする。また、本出願人は、適切な液体焼入れ剤３８流速が達成可能であるためには、領域９６（例えば、第２のセルタイプ９０の壁とディフューザ８２の壁とのスペースにより画成される）が供給ライン９２の断面積の少なくとも２倍あることが望ましいことを見出した。
【００３４】
１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）を通って進行した後、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１は１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）を通って進行する。図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）として使用する、本発明の実施形態の別の態様による、焼入れ剤タンク４０内の第１のセルタイプ８０を示す。図１Ｃは第１のセルタイプ８０に関するさらなる詳細を示す。例えば、第１のセルタイプ８０は例えば、発泡体（例えば液体焼入れ剤３８に多くの気泡を捕捉することにより形成される）として焼入れ剤を、第１のセルタイプ８０の上部レベルの上方に供給することが可能であり得る。気泡として液体焼入れ剤３８に捕捉される気体の量は、送風機または圧縮気体源などの気体媒質供給４４と、焼入れ剤３８に沈められた多孔性媒体８４を
含むディフューザ８２と連通した、バルブ、流量計、または流量計と組み合わされたバルブなどの調節機構４６とを含む第１の熱伝導調節器４２により制御され得る。第１のセルタイプ８０と連通する熱伝導調節器４２のさらなる詳細は図１Ｃで示され、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８により供給される気体を洗浄する気体媒質洗浄器４５を含み得る。尚、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８はともに、予め選択された気体体積が予め選択された圧力でディフューザ８２に供給されて、発泡体組成（例えば、液体焼入れ剤３８に気泡として捕捉されて発泡体を生成する気体量）および／または体積を調整して、予め選択された熱伝導率を得ることを可能とするものである。
【００３５】
本出願人は、適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の第１のセルタイプ８０への気体の流速を調節して、発泡焼入れ剤と発泡焼入れ剤を通って進行する１つ以上のロッドまたはワイヤ１１との間の熱伝導係数を調整し得ることを見出した。詳細には、本出願人は、ロッドまたはワイヤ１１に相互に対して作用する発泡焼入れ剤を生成するために使用される気体の流速は、熱伝導係数に影響を及ぼし得ることを見出した。本出願人は、発泡焼入れ剤を生成するのに使用される気体の流速が増加するにつれて、進行するロッドまたはワイヤ１１と発泡体の液体焼入れ剤３８との間の密接な接触量が低減する傾向があることを見出した。従って、熱伝導係率の低減が生じる。
【００３６】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、熱除去率は液体焼入れ剤３８の組成を変化させてより小さいまたはより大きい熱伝導係数を生じ、ひいてはより小さいまたはより大きい熱除去率を生じることにより、熱除去率を調節し得ることは理解されるであろう。
【００３７】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、発泡焼入れ剤を生じるのに使用される液体焼入れ剤３８の温度を予め選択することにより、熱除去率が調整され得ることが理解されるであろう。このように、本発明の実施形態の態様により、適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）が互いに独立しておよび／または適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）から独立して焼入れ剤タンク４０を含む場合、熱伝導係数もしくは液体焼入れ剤３８温度もしくは液体焼入れ剤３８の組成の独立した操作を介して、または前述のいずれかの任意の組み合わせの組み合わせ操作（例えば、熱伝導係数と液体焼入れ剤３８温度の操作、液体焼入れ剤３８の組成と液体焼入れ剤３８温度の操作、熱伝導係数と液体焼入れ剤３８の組成の操作、熱伝導係数と液体焼入れ剤３８温度と液体焼入れ剤３８の組成の操作）を介して、実質的に連続して調整され得る調整可能熱除去率の機能を有する、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）を提供し得る。
【００３８】
第２のセルタイプ９０および第１のセルタイプ８０のさらなる特徴が図１Ｃに示され、ソケット８６を使用してディフューザ８２を取り外し可能に装着してディフューザ８２をいずれかのセルタイプ８０、９０に対して設けるおよび／または交換する容易さを提供するという機能を含む。図示されていないが、ソケット８６は、内周または外周のいずれかに１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）を収容するための１つ以上の戻り止めを設けることにより生成され得ることは理解されるであろう。１つ以上の外周戻り止めの場合、１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）の設置後、その外周に実質的に一致した内周を有する導管をソケット８６に係合させ得る。１つ以上の内周戻り止めの場合は、１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）の設置後、その内周に実質的に一致した外周を有する導管をソケット８６に係合させ得る。１つ以上の戻り止めはソケット８６ではなく円周部に形成し得ることは理解されるであろう。
【００３９】
第２のセルタイプ９０および第１のセルタイプ８０のディフューザ８２は、液体焼入れ
剤３８に気泡の捕捉を生じて発泡焼入れ剤を生成するように、大量の気体を供給することが可能な任意の設計のものであればよい。そのために、本出願人は、Ｐｕｒｏｌａｔｏｒ
ＥＥＰ（Ｔｕｌｓａ，ＯＫ、Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ、Ｓｈｅｌｂｙ，ＮＣ、Ｓｔ．Ｃａｔｈａｒｉｎｅｓ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ、およびＤａｌｔｏｎ，ＧＡに拠点を置く）から市販されているもの、またＰＯＲＯＰＬＡＴＥ（登録商標）焼結積層スクリーンパックスとして販売されているものなどの多孔性媒体８４が機能することを見出した。また、本出願人は、ディフューザ８２の多孔性媒体８４の外面が、焼入れ剤タンク４０の液体焼入れ剤３８の表面より実質的にほんの少し下になる分だけ、焼入れ剤タンク４０に沈ませ得ることを見出した。同様に、本出願人は、例えば、圧力等化器４７および／または圧力レギュレータ４８における圧力は、デュフューザ８２の多孔性媒体８４の外面上方の液体焼入れ剤３８の高さよりもほんの少し高いければ十分であることを見出した。さらに、本出願人は、発泡焼入れ剤を生成する際の液体焼入れ剤３８の気体の捕捉が、焼入れ剤タンク４０内の液体焼入れ剤３８のかかる再循環を生じ、液体焼入れ剤３８の温度は終始実質的均一であり得ることを見出した。
【００４０】
焼入れ剤タンク４０の液体焼入れ剤３８に関しては、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）および／または１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）をそれぞれ、その意図された目的のために機能させることが可能な任意の液体または液体混合物であり得る。また、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃを参照して、液体焼入れ剤３８は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の１つ以上の第２のセルタイプ９０および／または１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の１つ以上の第１のセルタイプ８０をそれぞれその意図された目的のために機能させることが可能な任意の液体または液体混合物であり得る。そのために、本出願人は、水、またはＰｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＲｉｃｈａｒｄｓ  Ａｐｅｘ，Ｉｎｃにより販売されているＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液またはＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液のいずれかと混合された水が機能可能であることを見出した。ＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液は、ポリアルキレングリコール−約４５．５％、ポリエチレングリコールエステル−約１２％、専用金属加工流体添加剤−約１２％、消泡剤−約０．５％および水−約３０％を含み、約３−９％の典型的ｐＨを有する、専用の処方である。ＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液は、ＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液と実質的に同じであるが、消泡剤を含まない。これらの焼入れ溶液は、使用前に水で最大約９０容量％あるいはそれ以上希釈され得る。約１％の濃度で水に加えられた場合の各焼入れ溶液の測定特性は、下記の表１および表２にまとめられる。他の商業用焼入れ液体または水も同様に、もしくは代わりに使用され得ることは理解されるであろう。
【００４１】
【表１】
2009543948.tif 000003
【００４２】
【表２】
2009543948.tif 000004
【００４３】
冷却システム８の焼入れ剤タンク４０の別の態様は、焼入れ剤レベル設定器６２、焼入れ剤供給６４および焼入れ剤再供給６６を含み得る焼入れ剤レベル制御６０である。焼入れ剤レベル制御６０は、冷却システム８の１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）および１つ以上の適応可能浸漬区域３７…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）が本明細書に記載される種々のモードまたは方法で動作することが可能であるように、焼入れ剤タンク４０における液体焼入れ剤３８の所定のレベルを維持することを可能とする任意の構造または任意の構造の組み合わせであり得ることは理解されるであろう。そのために、図１Ａおよび図１Ｂは液体焼入れ剤３８の過剰分が焼入れ剤供給６４に向かって流れるのを可能にするように、焼入れ剤タンク４０の上部に向かう導管として焼入れ剤レベル設定器６２を示す。同様に、焼入れ剤供給６４はタンクとして示されるが、一方、焼入れ再供給６６はポンプとして示される。このように、焼入れ剤レベル設定器６２は、それぞれその目的のために機能する１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の１つ以上の第２のセルタイプ９０および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の１つ以上の第１のセルタイプ８０の上部の液体焼入れ剤３８のレベルを維持し得る。
【００４４】
本発明の実施形態の態様によると、液体焼入れ剤３８の温度を調節して、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１からの熱伝導率を調整することができるようにすることが望ましいこともあり得る。そのために、１つ以上の温度レギュレータ（図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃには示されない）を焼入れ剤タンク４０、焼入れ剤供給６４、または焼入れ剤タンク４０および焼入れ剤供給６４のいずれか１つに設けることが望ましいことがあり得るであろう。本実施形態の種々の態様によると、かかる１つ以上の温度レギュレータは、ヒータ、クーラまたはヒータおよびクーラを含み得るであろう。さらに、かかる１つ以上の温度レギュレータは市販されていることが理解されるであろう。
【００４５】
本発明の実施形態の他の態様によると、複数のロッドまたはワイヤ１１は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′を含む、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０か、または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２のいずれかを使用して処理され得る。例えば、１束につき約５〜９０以上のワイヤを有するワイヤの束を、通常の生産時に同時に処理し得るであろう。他の金属らせん構造材料も同様に処理され得るであろう。かかる複数のロッドまたはワイヤ１１は、有利に、複数のロッドもしくはワイヤ１１化学的性質、複数のロッドもしくはワイヤ１１の直径または複数のロッドもしくはワイヤ１１の化学的性質および直径を含み得る。作業において、本出願人は、実質的に同じ化学的性質および／または実質的に同じ直径を有するロッドまたはワイヤ１１がバンクとして運ばれ得るであろうと確信する。例えば、図１Ａは、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２、３２′、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）、および対
応する少なくとも１つの巻き取りユニット１６に供給する少なくとも１つの供給ユニット１４として１つのバンクを示す。さらなる例として、図１Ａは、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２（ｋ）、３２′（ｋ）、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６（ｋ）、３６（ｎ−１）（ｋ）、１つ以上の適応可能浸漬区域３７（ｋ）、…３７（ｎ−１）（ｋ）、３７（ｎ）（ｋ）および対応する少なくとも１つの巻き取りユニット１６に供給する少なくとも１つの供給ユニット１４として第２のバンクを示す。図２に示されるロッドもしくはワイヤ製造システム１０の１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′の独立した調整機能の結果としてかかる機能を有し得ることは理解されるであろう。詳細には、上記の独立した調整機能は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′内の独立した調整機能から生じ得る。上述のように、熱除去率は１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）、および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）のそれぞれに対して独立して調整され得る。加えて、１つのバンクの適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の第１の数および適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の第２の数は、第１のロッドまたはワイヤ直径および組成の特性に合うように規定され得、一方、別のバンクの適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の第３の数およびの適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の第４の数は、第２のロッドまたはワイヤ直径および組成の特性に合うように規定され得える。そのために、冷却ユニット８は、適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の長さおよび／または適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の長さを変更する能力を介してさらなる調整機能を有することは理解されるであろう。
【００４６】
本発明の実施形態の１つの態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は、溢れる液体焼入れ剤か発泡液体焼入れ剤のいずれかを供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）は発泡液体焼入れ剤を供給する。本発明の実施形態の別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は発泡液体焼入れ剤を供給し、一方１つ以上の適応可能浸漬区域３７…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）は発泡液体焼入れ剤を供給する。本発明の実施形態のさらに別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は発泡液体焼入れ剤を供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）は発泡液体焼入れ剤か、空気または不活性気体などの気体焼入れ剤のいずれかを供給する。本発明の実施形態のなおさらに別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）は溢れる液体焼入れ剤を供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の一部は発泡液体焼入れ剤を供給し、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の他の一部は、空気または不活性気体などの気体焼入れ剤を供給する。
【００４７】
本発明の実施形態の他の態様は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′を含む、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０か、または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２のいずれかのユニットもしくは構成要素の１つ以上と連通することが可能なコントローラ７０を含む。かかるコントローラ７０は、例えば、供給ユニット１４からのロッドまたはワイヤ回収（ｐａｙｏｕｔ）の速度および巻き取りユニット１６による中間品または完成品１８の巻き取り速度を規制し、これにより１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が加熱ユニット３２、３２′と冷却ユニット８を通って進行するにつれて、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１の所定の張力を作用させる機能を有し得る。また、コントローラ７０は、種々の熱伝導調節器４２、５０のいずれかと連通して、例えば熱伝導係数、液体焼入れ剤３８温度、適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）の数、適応可能浸漬区域３７、…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）の数または適宜前述のいずれかの任意の組み合わせを変更することにより、熱伝導率の調整を可能とするように構成され得る。
【００４８】
コントローラ７０は、任意の周辺機器の必要条件を満たす複数の入力および出力を備えた市販のコントローラであり得る。コントローラ７０は、マイクロコントローラ、適切なハードウェアおよびソフトウェアを備えたＰＣおよびこれら１つ以上の組み合わせのいずれか１つであり得る。ロッドまたはワイヤ製造システム１０または１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′ａにおいて使用され得るコントローラに関する詳細は、例えば、それぞれの開示全体が参照により本明細書に援用される、米国特許第５，９８０，０７８号、同第５，７２６，９１２号、同第５，６８９，４１５号、同第５，５７９，２１８号、同第５，３５１，２００号、同第４，９１６，６００号、同第４，６４６，２２３号、同第４，３４４，１２７号および同第４，３９６，９７６号において論じられる。
【００４９】
図１Ａおよび図１Ｂには示されていないが、１つの以上のロッドまたはワイヤ１１の温度は、１つ以上の加熱ユニット３２、３２′のそれぞれ、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６（ｎ−１）のそれぞれ、１つ以上の多数の適応可能浸漬区域３７…３７（ｎ−１）、３７（ｎ）のそれぞれ、または前述のいずれかの任意の組み合わせのいずれか１つを経て、例えば温度測定装置（例えば、Ｈｏｕｓｔｏｎ  ＴｅｘａｓのＲａｙｔｅｘ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ＣｏｍｐｎａｙのＲａｙｔｅｘ  ５００〜１１００℃近接フォーカス光ファイバタイプなどの温度計など光学タイプ高温計または他の任意の適切な代替タイプ）を使用して測定し得る。このように、加熱−冷却作業１２の態様は、所定の、または所望の中間品または完成品１８を得るのに適切なレベルに対応するように調節され得るであろう。代替的には、ロッドまたはワイヤ１１温度は、ロッドまたはワイヤ１１が最初にシステムに供給される場合、システム、作業、ユニットおよび／または区域を設置している間に測定され得る。この場合、ロッドまたはワイヤ１１の温度測定は、各作業に適切なレベルを設定するように、作業、ユニットおよび／もしくは区域を通って進行するにつれて、またはその後に行われ得る。
【００５０】
本発明の態様および実施形態の理解のために、本出願人は以下の非制限的実施例を提供する。供給作業１４、加熱ユニット３２、冷却ユニット８、巻き取りユニット１６を含む加熱−冷却作業１２が構成された。加熱ユニット３２（例えば、Ｗｉｎｓｔｏｎ  Ｓａｌｅｍ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ  ２７１７７−２０３７のＴｈｅｒｍｃｒａｆｔ，Ｉｎｃ．により製造されたＴｈｅｒｍｃｒａｆｔ、長さ６′、１６００℃チューブ炉）は、温度測定装置（Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，０８５６１−０４７９のＰｙｒｏｍｅｔｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙの（高温計（７００〜１４００℃））を備えて、ワイヤ１１の温度をそれが排出されたときに測定した。適応可能焼入れ区域３６および適応可能浸漬区域３７として、冷却ユニット８は５つの連続セルを含む。
【００５１】
第１のセル（２０）は実質的に図１Ｃに示される第２のセルタイプ９０のタイプであり、さらに、熱源（例えば、定格２４０Ｖ、４．５Ｋｗで、約１００℃などの予め選択された温度に液体焼入れ剤を維持することができるサイズの３相の従来の電気浸漬ヒータ）を含む。熱伝導調節器４２の調節機構４６として、冷却ユニット８は、気体媒質供給４４（例えば、定格ＸＸＰＳＩのＡＣＳＩデジタル圧力計（部品番号１２００−００３０，６０２０５６）、Ａｓｈｃｒｏｆｔ．ｃｏｍ（Ａｓｈｃｒｏｆｔ，Ｉｎｃ）の０〜２００ＰＳＦ気圧計と、Ｓｐｅｅｄａｉｒｅ２Ｚ７６７Ｄ，２００ＰＳＩ  １２５°Ｆ空気レギュレータ（Ｇｒａｉｎｇｅｒ．ｃｏｍにて販売）とを含む）と連通した、空気レギュレータ（Ｍｉｃｈｉｇａｎ  Ｃｉｔｙ，ＩｎｄｉａｎａのＤｗｙｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．の定格０〜５０Ｌ／ｍｉｎ．のＤｗｙｅｒ  Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ計）を含む。熱伝導調節器５０の調節機構５４として、冷却ユニット８は、焼入れ剤供給器５２（Ｂｅｌｌ＆Ｇｏｓｓｅｔｔ  ＮＢＦ−２２０  １１０℃、１５ＰＡＳＩ，１１５Ｖ，２ワット（Ｐ８３０３３モデル）再循環ポンプなど）を含む。４つの後続のセル（２１，２２、２３および２４）は図１Ｃに示される第１のセルタイプ８０と実質的に同じタイプであり、さらに熱源（例えば、定格２４０Ｖ，４．５Ｋｗ，３相の従来の電気浸漬ヒータ）を含む。
【００５２】
ワイヤ１１のコイル、２．０ｍｍの公称直径を有する１０９０に指定される従来のスチールワイヤ（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）または代替的に１．２ｍｍの公称直径を有する１０７０（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）が、典型滝な工業処理作業と同様に供給作業１４において搭載される。ワイヤ１１は、例えばスチールで構成されるワイヤ１１に対して約９３０〜１０２０℃に加熱するための加熱ユニット３２を通って供給される。加熱されたワイヤ１１はその後、例えば、ローラガイド（図１Ａおよび図１ｂには図示されない）により、適応可能焼入れ区域３６として動作するように構成される第１のセル（２０）のわずかに上部に導かれ、ここで、液体焼入れ剤３８へ気体媒質が導入されてその結果ワイヤ１１を実質的に完全に覆う発泡液体焼入れ剤が生じることにより、液体焼入れ剤３８は第１のセルの上面を覆うように移動される。ワイヤ１１は、後続の４つのセル（２１、２２、２３および２４）の上面に亘って、連続して発泡液体焼入れ剤を通って進行する。後続の４つのセルの第１番目は適応可能焼入れ区域３６または適応可能浸漬区域３７のいずれかとして構成され得るが、後続の４つのセルの２番目から４番目は典型的には適応可能浸漬区域３７として構成される。後続の４つのセルのうちの４番目（２４）の発泡液体焼入れ剤を通過した後、ワイヤ１１は空気を介した蒸発により乾燥し、中間品または完成品１８（例えば、処理ワイヤ）を形成し、これはロールガイドを通過して、加熱−冷却作業１２の末端にあるリール巻き取りユニット１６上に巻かれる。
【００５３】
以上のように、気体媒質供給４４により供給される気体媒質（例えば、１つ以上の実質的に不活性気体、１つ以上の反応性気体または１つ以上の不活性気体および１つ以上の反応性気体のうちのいずれか１つが適当であり得る）を使用して、発泡液体焼入れ剤を形成し得る。液体焼入れ剤３８に捕捉された気体媒質の量は、例えば、気体媒質流速および／または捕捉された気体媒質の体積割合を変化させて強制対流熱伝導係数を調整することにより変化させ得る。例えば、図３は、液体焼入れ剤８０に捕捉された空気に対する対流熱伝導係数の変化を表すが、ここでは空気は約０．５Ｗ／（ｓｑ．ｍ＊Ｋ）であると推定され、液体焼入れ剤８０（例えば、実質的に空気なしの水）は約１０，０００Ｗ／ｓｑ．ｍ＊Ｋ）と推定される。かかる強制対流熱伝導係数は、図３に示すように液体焼入れ剤８０（例えば水）に捕捉された空気の量が変化するにつれて直線的に変化し得る。
【００５４】
図４は、１０８０鋼（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）に対する典型的時間、温度、変態（ＴＴＴ）曲線を表す。１０８０鋼の工業的伸線に対する所望の構造は、１０８０鋼をある温度（約９３０〜１０２０℃）に十分な時間加熱して、安定したオーステナイトフィールドにおいて十分均一な構造を得、その後不安的なオーステナイトフィールドのままで、図４に示すすべての曲線の左手に留まるようにオーステナイト化された１０８０鋼ワイヤを約５４０℃に急速冷却する（例えば、約１秒）ことを含む熱処理により理論的に展開される。約５４０℃で一旦、１０８０スチールワイヤを約５４０℃に適当な時間（例えば、約６秒）維持して、所定の形態を有するパールライト構造（例えば、フェライトおよびセメンタイト相）への不安定なオーステナイト構造の変態を制御することが望ましいであろう。一旦所定の形態が得られると、例えば進行するロッドまたはワイヤをさらに冷却することにより、それを保存するのが望ましいであろう。製造環境においては、これは非常に難しいことであり得る。というのは、最初の瞬間で進行するロッドまたはワイヤを急速に加熱および冷却することは難問であり、また進行するロッドまたはワイヤを実質的に等温に維持することは今のところ難問だからである。詳細には、加熱ユニットおよび／または冷却ユニットが実質的に等温に維持され得たとしても、今のところ実質的に対処不可能な形で、その温度を上げるために進行するロッドまたはワイヤを加熱し得る変態の熱には、ロッドまたはワイヤの相変態（例えば、不安定オーステナイトからパールライト）が伴う。
【００５５】
図５は、共折鋼（約０．８から０．８３炭素を備えた鉄／炭素鋼）に対する、ＴＴＴ曲
線を示し、所望の構造を獲得するのに、かかる組成を有するロッドまたはワイヤの処理時において熱除去領域の少なくとも３つの異なる速度があり得ることを示す。本発明の実施形態の態様によると、熱除去領域のそのような異なる速度は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６（ｎ−１）および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７（ｎ−１）、３７（ｎ）を有する加熱−冷却作業１２を使用して提供され得る。そのために、図５は、かかる１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…３６（ｎ−１）および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７（ｎ−１）、３７（ｎ）を特定して所望の構造をどのように獲得し得るかについてのガイドを提供し得る。
【００５６】
熱伝導率が主として対流による場合、これは典型的に工業作業に多いが、理論的には、周囲の媒質に対する単位表面積（Ａ）当たりの熱伝導率（Ｑ）はニュートンの冷却法則により、以下のように表され得る。
【００５７】
【数１】
2009543948.tif 000005
【００５８】
１．式中、（１）Ｑ／Ａはロッドまたはワイヤの単位表面積（Ａ）当たりの周囲の媒質に伝導される熱の比率（Ｑ）（Ｑ／Ａはときには熱流速とも呼ばれる）であり、
２．Ｔｗは進行するロッドまたはワイヤの温度であり、
３．Ｔｍは熱を吸収するまたは受け取る媒質の温度（例えば、液体焼入れ剤、発泡焼入れ剤、気体焼入れ剤…など）であり、
４．ｈは対流熱伝導係数である。
【００５９】
複雑な状況のこの簡素化は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６（ｎ−１）および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７（ｎ−１）、３７（ｎ）のタイプおよび数を特定するためのガイドとして使用され得ることは理解されるであろう。一旦タイプおよび数が特定されると、この簡素化は、かかる変化する熱伝導率がどのように達成され得るかを特定するためのガイドとして使用され得る。例えば、本明細書で論じられるように、熱流速は、熱伝導係数（ｈ）、温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）またはその両方のいずれか１つを変化させることにより変化させ得る。同様に本明細書で論じられるように、熱伝導係数（ｈ）は、１つ以上の焼入れ剤組成、焼入れ剤形態、焼入れ剤組成および焼入れ剤形態、焼入れ剤熱容量、進行するロッドまたはワイヤに最も近い焼入れ剤を供給またはリフレッシングする速度を変化させることにより変化され得る。
【００６０】
例えば、進行するロッドまたはワイヤ温度を、短時間（例えば、約１秒以下）で約９３０〜１０２０℃から５４０℃に下げるためには、高熱伝導率が望まれるであろう。そのためには、図５の領域（６０）での熱流束を増加させるためには、上記オプションのいくつかが有効である。液体焼入れ剤３８の温度を操作して、より大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成することにより熱流束にゲインがあり得るようである。また、図５の領域（６０）において対流熱伝導係数を操作することにより熱流束においてさらに大きいゲインがあり得るようである。従って、少なくとも１つ適応可能焼入れ区域３６が特定され得る。
【００６１】
図５の領域（６１）では、進行ロッドまたはワイヤ１１は実質的に等温に維持されるべきである。しかし、そうするためには、オーステナイトからパールライト変態（例えば、発熱変態）によりロッドまたはワイヤ１１への放熱を説明することが望ましいであろう。液体焼入れ剤３８の温度を操作して、より大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成することによる熱流束制御に関しては難問があり得るようである。代替的には、図５の領域（６０）において対流熱伝導係数を操作することによる熱流束においてより良好なゲインがあり得
るようである。従って、オーステナイトからパールライトへの発熱反応時の温度に進行するロッドまたはワイヤ１１を保つのに適するように、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６または少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７または、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７が特定され得るであろう。
【００６２】
図５の領域（６２）では、進行するロッドまたはワイヤ１１は、例えばオーステナイトからパールライトの変態を実質的に完了するために実質的に等温に維持され、その後安全な作業温度で冷却されるべきである。ここでは、液体焼入れ剤３８の温度を操作してより大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成するか、または図５の領域（６２）において対流熱伝導係数を操作するかのいずれかにより熱流束を制御するオプションを有するのが望ましいようである。従って、進行するロッドまたはワイヤ１１の温度を制御するのに適するように、少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７が特定され得るであろう。
【００６３】
ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０鋼を含む、本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８、方法および／または加熱−冷却作業１２のいくつか実施例が下記の表３に提供される。
【００６４】
【表３】
2009543948.tif 000006
【００６５】
表３のデータから分かるように、公称２ｍｍ直径のＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０スチールワイヤが、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７として構成される複数のセル（２０〜２４）を含む加熱−冷却作業１２を使用して処理された場合、かかるワイヤ１１の破壊荷重および引張強度が調整され得る。詳細には、加熱された公称２ｍｍ直径ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０スチールワイヤは、液体焼入れ剤３８（例えば、上述のようにＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液が混合された水から成る）と
、異なる速度で気体媒質（例えば空気から成る）を複数のセル（２０〜２４）に供給して、それにより多様な発泡液体焼入れ剤構成を形成するための気体媒質供給４４の調節機構４６とを含む、冷却ユニット８に供給された。
【００６６】
表３にまとめられる実施例１では、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を複数のセル（２０〜２４）のうちの４つで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、３６００ニュートン（Ｎ）の破壊荷重および１１９２メガパスカル（ＭＰａ）の引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例６では、同じ公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を、複数のセル（２０〜２４）のうち２つだけで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、３９４７Ｎの増加した破壊荷重と、１３０５ＭＰａの引張強度を備えた処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例２０では、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を、複数のセル（２０〜２４）のうちすべてのセルで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、４１７１Ｎの増加した破壊荷重と、１３８１ＭＰａに増加した引張強度を備えた処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例のすべてにおいて、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）から成るロッドまたはワイヤ１１は、１分当たり約７メートルの一定のワイヤスピードで運ばれた。
【００６７】
これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けることにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。また、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用することにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。さらに、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けることにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けて、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用して、および／または本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けた場合、任意の多様な異なる組成を有するロッドまたはワイヤ１１を処理すると、同様または同一の利点が達成され得ることは明らかであろう。
【００６８】
ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０７０鋼に関する本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８、方法および／または加熱−冷却作業１２のいくつかの実施例が下記の表４に提供され、図６、図７および図８は対応するＴＴＴ曲線を示す。
【００６９】
【表４】
2009543948.tif 000007
【００７０】
表４のデータから分かるように、公称１．２ｍｍ直径のＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０７０鋼ワイヤは、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７として構成される複数のセル（２０〜２４）を含む加熱−冷却作業１２を使用し
て処理された。詳細には、加熱された公称１．２ｍｍ直径ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０スチールワイヤは、液体焼入れ剤３８（例えば、上述のようにＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液が混合された水から成る）と、異なる速度で液体焼入れ剤３８を複数のセル（２０〜２４）のうちの第１のセル（２０）に供給するための焼入れ剤供給器５２の調節機構５４と、異なる速度で気体媒質（例えば空気から成る）を複数のセル（２０〜２４）に供給して、それにより多様な発泡液体焼入れ剤構成を形成するための気体媒質供給４４の調節機構４６とを含む、冷却ユニット８に供給された。
【００７１】
実施例Ａでは、複数のセル（２０〜２４）のうち第１のセル（２０）は、進行するロッドまたはワイヤ１１に直交した約３／８インチの丸いスプレーを適用するように修正された。
【００７２】
実施例Ｂ〜Ｅでは、複数のセル（２０〜２４）のうち第１のセル（２０）は、進行するロッドまたはワイヤ１１に平行な約６インチの扁平なスプレー（約１／８インチの厚さ）を適用するように修正された。
【００７３】
実施例Ｆ〜Ｋでは、複数のセル（２０〜２４）のうちの第１のセル（２０）は、１．５〜３ｇ／ｍの範囲の種々の流速で液体焼入れ剤３８を供給するように修正され、一方、進行するロッドまたはワイヤ１１は公称３／８インチ直径、４インチの長さのパイプで包み込まれるようにした。
【００７４】
表４にまとめられた実施例Ａでは、構成された冷却ユニット８を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２８９ニュートン（Ｎ）の増加した破壊荷重と、１１４８メガパスカル（ＭＰａ）の引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｄでは、構成された冷却ユニット８を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２７６Ｎの増加した破壊荷重と、１１６８ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｈでは、構成された冷却ユニット８と、流れる液体焼入れ剤３８が充填されたパイプを通って導かれると加熱された進行するロッドまたはワイヤ１１の完全な液体焼入れ剤３８浸漬が提供されるように構成された第１のセル（２０）を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２６７Ｎの増加した破壊荷重と、１１５３ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｉでは、構成された冷却ユニット８と、流れる液体焼入れ剤３８が充填されたパイプを通って導かれると加熱された進行するロッドまたはワイヤ１１の完全な液体焼入れ剤３８浸漬が提供されるように構成された第１のセル（２０）を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１４０７Ｎの増加した破壊荷重と、１２３４ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例のすべてにおいて、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）から成るロッドまたはワイヤ１１は、１分当たり約１２．５メートルの一定のワイヤスピードで運ばれた。
【００７５】
これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けることにより、１０７０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。また、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用することにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。さらに、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けることにより、１０７０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けて、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用して、および／または本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けた場合、任意の多様な異なる組成を有するロッドまたはワイヤ１１を処理すると、同様または
同一の利点が達成され得ることは明らかであろう。
【００７６】
さらなる実施例では、１回の製造工程から得られた溶鋼（ｏｎｅ  ｈｅａｔ  ｏｆ  ｓｔｅｅｌ）からのＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０伸線ワイヤを購入して、ロットに分け、液体焼入れ剤流動床技術（これも本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８および／または加熱−冷却作業１２であり、本明細書ではこれよりＬＱＦと呼ばれる）、鉛系作業（本明細書ではこれより鉛パテンチングおよびＳＴＤとも呼ばれる）、および空気流動砂床系作業（ａｉｒ  ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｓａｎｄ  ｂｅｄ  ｂａｓｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（本明細書ではこれより流動床パテンチングおよびＦＢＰとも呼ばれる）の比較のためにタイヤコード製造参加者に提供した。公称１．９５ｍｍのワイヤが、種々の技術（例えば、図２を参照して説明されたような）を使用してパテンチングおよびめっきを施された後、公称０．３５ｍｍに伸線された。金型実行の際の各位置における引張強度および真応力を判定することにより真応力ひずみ曲線が生成された。各曲線は同様であり、それぞれの場合においてＬＱＦ製品がより高い最終強度を生み出した。ＬＱＦおよび鉛パテンチング（ＳＴＤ）が施された製品のねじり特性は安定していた。空気流動砂（ＦＢＰ）製品はねじりにおいて安定しなかった。引張強度および真応力調査の結果は下記の表３にまとめられ、図９はその調査の真応力ひずみ曲線を示す。
【００７７】
【表５】
2009543948.tif 000008
【００７８】
微細構造解析は、鉛（ＳＴＤ）パテンチングが施された製品およびＬＱＦパテンチングが施された製品に関して完了した。公称直径は約２．０ｍｍで種々の化学的性質が検査された。調査を完了するために、微細パールライト、変性パールライトおよびベイライト（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｐｅｒｌｉｔｅ＆ｂａｉｎｉｔｅ）およびフラグメントパールライトの割合に関して評価された。いずれの場合においても、初析微視的成分は観察されなかった。その結果、ＬＱＦ製品は概ね高い割合の微細パールライトと、同様の量の変性パールライトおよびベイライトと、わずかに少ないフラグメントパールライトとを有することがわかった。本出願人は、さらなる改良を通して、ＬＱＦパテンチングは、変性パールライトおよびベイライトを犠牲にして微細パールライトの量を増加することができるであろうと予測している。調査の結果は下記の表４にまとめられ、図１０においてグラフに示される。
【００７９】
【表６】
2009543948.tif 000009
【００８０】
本明細書で提供される図示および実施例は説明目的のためであり、特許請求の範囲を限定することを意図しない。
【００８１】
当業者は前述の説明を読めば一定の変更例および改良が思いつくであろう。例えば、他のらせん構造材料ならびに金属形状およびサイズもまた、システム、作業、ユニット、区域、製品および／または処理の必要条件に依存して、システム、１つ以上の作業、１つ以上のユニット、１つ以上の区域および／または１つ以上の処理工程のいずれか１つに対する変更により提供され得るであろう。かかる変形および改良はすべて、簡潔に、また読みやすくするために省略されているが、厳密に特許請求の範囲内にあることが理解されなければならない。
【符号の説明】
【００８２】
冷却ユニット８
ロッドまたはワイヤ製造システム１０
ロッドまたはワイヤ１１
加熱−冷却作業１２
供給ユニット１４
巻き取りユニット１６
中間品１７
中間品１７′
中間品１７″
中間品１７（ｎ−１）
中間品１７（ｎ）
中間品または完成品１８
第１の伸線ユニット２０
第２の伸線ユニット２０′
第３の伸線ユニット２０″
第１の洗浄ユニット２４
第２の洗浄ユニット２４′
コーティングユニット２６
より線ユニット３０
第１の加熱（焼鈍）ユニット３２
第２の加熱（焼鈍）ユニット３２′
冷却（焼入れ）ユニット３４
適応可能焼入れ区域３６
適応可能焼入れ区域３６′
適応可能焼入れ区域３６（ｎ−１）
適応可能焼入れ区域３６（ｎ）
適応可能浸漬区域３７
適応可能浸漬区域３７′
適応可能浸漬区域３７（ｎ−１）
適応可能浸漬区域３７（ｎ）
液体焼入れ剤３８
焼入れ剤タンク４０
第１の熱伝導調節器４２
気体媒質供給４４
気体媒質洗浄器４５
調節機構４６
圧力等化器４７
圧力レギュレータ４８
第２の熱伝導調節器５０
焼入れ供給器５２
調節機構５４
流量制御５６
焼入れ剤レベル制御６０
焼入れ剤レベル設定器６２
焼入れ剤供給６４
焼入れ剤再供給器６６
コントローラ７０
第１のセルタイプ８０
ディフューザ８２
多孔性媒体８４
ソケット８６
第２のセルタイプ９０
ライン９２
選択器９４
バイパス９６
残留物除去器９８
【図１Ａ】
2009543948.tif 000010
【図１Ｂ】
2009543948.tif 000011
【図１Ｃ】
2009543948.tif 000012
【図２】
2009543948.tif 000013
【図３】
2009543948.tif 000014
【図４】
2009543948.tif 000015
【図５】
2009543948.tif 000016
【図６】
2009543948.tif 000017
【図７】
2009543948.tif 000018
【図８】
2009543948.tif 000019
【図９】
2009543948.tif 000020
【図１０】
2009543948.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月21日(2009.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】ロッドまたはワイヤ製造システム、それに関連する方法、およびそれに関連する製品
【技術分野】
【０００１】
優先権主張出願
本願は、参照により全体において本明細書に援用される、“ＴＨＥＲＭＯＤＹＮＡＭＩＣ  ＭＥＴＡＬ  ＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ”と題され、２００６年７月１４日に出願された米国出願第１１／４８７，００４号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、少なくとも１つの加熱−冷却ユニットを含むロッドまたはワイヤ製造システムに関する。また、本発明はロッドまたはワイヤを加熱して、その後冷却する工程を含む、ロッドまたはワイヤを製造する方法に関する。さらに、本発明はロッドもしくはワイヤ製造システムの使用により生じる製品および／またはロッドもしくはワイヤを加熱してその後冷却する工程を含むロッドもしくはワイヤを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
産業用の伸線されたロッドまたはワイヤは、アルミニウム、銅、合金鋼および炭素鋼を含むが、これらに限定されない種々の金属または合金から構成され得る。炭素鋼を使用して構成される場合、炭素含有量は約０．３５重量％から１．１重量％の範囲であり得る。炭素鋼はまた、クロム（Ｃｒ）、ホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）またはこれらの元素の組み合わせなどの合金元素を含み得る。
【０００４】
伸線前に、材料には通常焼鈍として既知の熱処理が施される。炭素鋼に関しては、熱処理は、加熱炉などの熱源にロッドまたはワイヤを通し、ロッドまたはワイヤを約９３０℃から１０２０℃まで加熱する工程からなる。この高温処理は、規制された粒度を備えた均一な面心立方オーステナイト相（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｆａｃｅ  ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ  ａｕｓｔｅｎｉｔｅ  ｐｈａｓｅ）を生成して、その後の製品の延性を決定するのに役立つ。その後の空気中またはより一般的には融解された鉛もしくは流動砂の中での冷
却により、面心立方オーステナイトから、併せてパーライトと呼ばれる、交互のプレートに（ｉｎ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｐｌａｔｅｓ）配置される体心立方フェライトおよび斜方晶系セメンタイトへの相変態を生じる。この変態は、処理されるセクションが比較的小さい（概ね３．５ｍｍ未満）ので、急激である。得られる構造は、好適には粒界フェライトもセメンタイトもない非常に微細なパールライトで構成される。パールライトの粉末度は、製品の化学的性質および、オーステナイト化後に製品が低減される温度に依存する。焼鈍されると、微細なパールライトロッドまたはワイヤは伸線されて、９７％まで、ときにはそれを超えるまで面積が低減され、非常に高度の伸線フィラメント強度を生じることが可能である。最終的な伸線フィラメント強度は非常に微細なパーライトサイズのために並外れた耐疲労性、優れた表面品質および伸線方向のセメンタイトプレートの配列を提供する。
【０００５】
流動床による熱処理金属体が既知であり、気体中に懸濁された砂などの固形媒質の温度を使用して熱伝導率を規制する。ロッドまたはワイヤの単位表面積当たりの周囲の媒質への熱伝導率は、対流熱伝導係数が選択された媒質に対して一定であるので、媒質の温度によって決定される。
【０００６】
液体鉛浴または媒質による熱処理金属体も既知であり、液体鉛浴の温度を使用して熱伝導率を規制する。ワイヤの単位表面積当たりの周囲の媒質への熱伝導率は媒質の温度によって決定される。
【０００７】
空気による熱処理金属体も既知であり、空気の温度および速度を使用して熱伝導率を規制する。
【０００８】
しかしながら、流動砂または融解鉛浴の物理的特性が一旦設定されると、熱処理工程の柔軟性は制限される。異なる焼入れ温度を必要とするＳＡＥ１０７０鋼およびＳＡＥ１０９０鋼などの異なる化学的性質のらせん構造製品を処理する際には、焼入れ区域または槽のいずれか１つでは１つの温度だけが維持され得るので、両方を収容するのは不可能である。
【０００９】
合金鋼などの金属合金は、異なる目的で異なる産業において使用されるように、多くの異なる特性を備えて生成される。近年では、車両タイヤなどの産業用途に使用されるスチールらせん構造体やワイヤ、橋らせん構造体、プレストレストらせん構造体、亜鉛めっき伸線ワイヤ、ミュージックワイヤ、のこぎりワイヤおよび他の製品に対して、耐久性および強度改善の要求が高まってきている。車両の使用に関して、かかるタイヤは一般的に、従来の非ベルトタイヤに比べるとより強度で、最終的にはるかに長いタイヤとして実現されるスチールベルトラジアルと呼ばれる。
【００１０】
様々な企業が、タイヤ製造業者により使用されるタイヤワイヤコードを製造しているが、それらは通常スプールで供給され、ＳＡＥ１０７０、１０８０、１０９０の指定標準合金および、使用されるスチールのタイプと同等の破壊荷重と最終伸線における合計面積縮小を有する指定非標準合金１０９０Ｃｒ、１０９０Ｂ、１０９０ＣｒＢ、１０８０ＳｉＣｒである。
【００１１】
長期使用後、スチールベルトタイヤのワイヤの一部が磨耗、疲労および破損するのは珍しいことではない。タイヤ製造業者および供給業者は、製造技術を変更したり他のより安価なスチール化合物、ワイヤ径などをテストして結果を変えることにより、スチールベルトタイヤの品質向上に努めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上を鑑みると、上記の技術システムの不足に対応しつつ、新規および改良ロッドもしくはワイヤ製造システム、新規および改良加熱−冷却作業、新規および改良冷却ユニット、ロッドもしくはワイヤを製造する新規および改良方法、ならびに／または新規および改良ロッドもしくはワイヤを提供することは非常に望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
本発明は、冷却ユニット、冷却ユニットを含む加熱−冷却作業、ロッドもしくはワイヤ製造システム、ロッドもしくはワイヤを製造する方法、ロッドもしくはワイヤの熱処理の方法、金属を処理する方法、スチールロッドもしくはスチールワイヤ、ならびに／または向上した引張強度を有する処理金属のうちのいずれか１つを提供することにより、これらおよび他の必要性を満たす。かかる冷却ユニットは、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域と、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域を含む。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能である。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、熱処理を実質的に完了できるように少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを実質的に浸漬温度に維持することが可能である。冷却ユニット構成要素に加えて、加熱−冷却作業は、少なくとも１つの加熱ユニットを含む。かかる加熱ユニットは少なくとも１つの連続供給ロッドまたは少なくとも１つの連続供給ワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である。単独作業として行われる場合、加熱−冷却作業は少なくとも１つの供給ユニットおよび少なくとも１つの巻き取りユニットも含む。少なくとも１つの供給ユニットは、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの巻き取りユニットは、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続して収集することが可能である。
【００１４】
本発明の１つの態様は、ともにロッドまたはワイヤ製造システムで使用可能な、冷却ユニットまたは冷却ユニットを含む加熱−冷却作業を提供することである。かかる冷却ユニットは少なくとも１つの熱伝導係数適用可能焼入れ区域と少なくとも１つの熱伝導係数適用可能浸漬区域とを含む。少なくとも１つの熱伝導係数適用可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能である。少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、熱処理を実質的に完了することが可能なように、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に実質的に維持することが可能である。冷却ユニット構成要素に加えて、加熱−冷却作業は少なくとも１つの加熱ユニットを含む。かかる加熱ユニットは、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である。独立した作業とした場合、加熱−冷却作業は、さらに少なくとも１つの供給ユニットと少なくとも１つの巻き取りユニットを含む。少なくとも１つの供給ユニットは、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの巻き取りユニットは少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続して収集することが可能である。
【００１５】
本発明の別の態様は、少なくとも１つの供給ユニットと、少なくとも１つの加熱ユニットと、少なくとも１つの冷却ユニットと、少なくとも１つの巻き取りユニットとを含む、ロッドまたはワイヤ製造システムを提供することである。少なくとも１つの供給ユニットは少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続供給することが可能である。少なくとも１つの加熱ユニットは、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能である
。少なくとも１つの加熱ユニットの下流の少なくとも１つの冷却ユニットは、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域と少なくとも１つの適応可能浸漬区域とを含む。同様に、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れすることが可能である。同じく、少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的に維持することが可能である。このように、少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤの実質的に完全な熱処理を促進する。少なくとも１つの巻き取りユニットは、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続的に収集することが可能である。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、ロッドまたはワイヤを製造する方法を提供することである。かかる方法は、少なくとも１つのロッドまたはワイヤを、供給する工程と、加熱する工程と、焼入れする工程と、実質的に予め選択された温度に維持する工程と、収集する工程とを含む。供給する工程は、少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤの連続供給であり得る。加熱する工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程を含む。焼入れする工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された浸漬温度に冷却する工程を含む。予め選択された浸漬温度に実質的に維持する工程は、少なくとも発泡液体焼入れ剤を供給して、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤの熱処理を実質的に完了することにより達成され得る。収集する工程は、少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤの連続収集であり得る。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、ロッドまたはワイヤの熱処理の方法を提供することである。かかる熱処理は、加熱する工程と、焼入れする工程と、浸漬する工程とを含む。加熱する工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを予め選択された温度に加熱する工程を含む。焼入れする工程は、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に焼入れする工程を含む。浸漬する工程は、少なくとも発泡液体焼入れ剤を提供して、実質的に熱処理を完了することが可能なように、少なくとも１つの連続供給されるロッドまたは少なくとも１つの連続供給されるワイヤを浸漬温度に実質的に維持する工程を含む。
【００１８】
本発明の別のさらなる態様は、金属を処理する方法を提供することである。方法は、加熱する工程と、少なくとも１つの焼入れ剤（ｑｕｅｎｃｈａｎｔ）にさらす工程と、制御する工程と、除去する工程とを含む。加熱する工程は、金属を加熱する工程を含む。さらす工程は、加熱された金属を、液体および気体または気体媒質混合物を含む少なくとも１つの焼入れ剤にさらす工程を含む。制御する工程は、少なくとも１つの液体／気体または気体媒質混合物を制御する工程を含む。除去する工程は、処理された金属を焼入れ剤から除去する工程を含む。
【００１９】
本発明のさらに別のさらなる態様は、少なくとも約３９面積パーセントの微細パールライトを含むスチールロッドまたはスチールワイヤを提供することである。別の態様では、かかるスチールロッドまたはスチールワイヤは、最大約４５面積パーセントの微細パールライトを含む。
【００２０】
本発明の代替的態様は、向上した引張強度を有する処理金属を提供することである。かかる金属は、加熱する工程と、少なくとも１つの液体および気体または気体媒質混合物に導かれる工程と、除去する工程とで形成され得る。加熱する工程は、金属を選択された温
度に加熱する工程を含む。導く工程は、加熱された金属を少なくとも１つの液体および気体または気体媒質混合物内に導いて、金属を処理する工程を含む。除去する工程は、少なくとも１つの液体およびまたは気体媒質混合から処理された金属を除去する工程を含む。
【００２１】
本発明のこれらならびに他の態様、利点および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付図面および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図２のロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な、本発明の実施形態の態様による加熱ユニットを含む冷却ユニットの側視概略図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの冷却ユニットの平面概略図を示す。
【図１Ｃ】図２のロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な、本発明の実施形態の態様による冷却ユニットの詳細の断面概略図を示す。
【図２】本発明の実施形態の態様によるロッドまたはワイヤ製造システムの側視概略図を示す。
【図３】焼入れ剤混合物の空気／水容積パーセントの対流係数のグラフを示す。
【図４】ＳＡＥ１０８０鋼に対する典型的な時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図５】共折鋼に対する典型的な時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図６】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第１の時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図７】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第２の時間−温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図８】ＳＡＥ１０７０鋼に対する第３の時間―温度変態（ＴＴＴ）曲線を示す。
【図９】ＦＢＰ製品、ＰＢＰ製品、ＬＱＦ製品（本発明の実施形態の態様による製品）に対する真応力ひずみ曲線を示す。
【図１０】ＰＢＰ製品およびＬＱＦ製品に対する微細構造解析結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
発明の詳細な説明
以下の説明では、同一の参照文字は、図に示されるいくつかの見方を通して同一または対応する部分を示す。また、「上部」「底部」「外側」「内側」などの用語は便宜上使用される言葉であり、限定的用語として解釈されるべきでないことも理解される。
【００２４】
図面全体および特に図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２を参照すると、図示は１つ以上の態様および／または本発明の実施形態を説明するのを目的とし、本発明を限定することを意図しないことは理解されるであろう。図２で最もよく分かるように、総称して１０で示されるロッドまたはワイヤ製造システムは本発明により構成されるように示される。ロッドまたはワイヤ製造システム１０は、少なくとも１つの供給ユニット１４と、少なくとも１つの加熱−冷却作業１２と、少なくとも１つの巻き取りユニット１６とを含む。ロッドまたはワイヤ製造システム１０は、１つ以上の伸線ユニット２０、２０′および２０″、１つ以上の洗浄ユニット２４および２４″、１つ以上のコーティングユニット２６、ならびに１つ以上のより線ユニット３０のような１つ以上の仕上げまたは結合ユニットなどの他の構成要素を含み得ることは理解されるであろう。さらにロッドまたはワイヤ製造システム１０は図２に描かれる構成要素の一部、図２に描かれる構成要素のすべて、図２に描かれるものに追加された構成要素、またはそれらの任意の組み合わせを含み得ることは理解されるであろう。理解されるように、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２は、本明細書で使用されるようにすべての機械的、電気的および／または他の構成要素を完全に示しているわけではない。例えば、１つ以上の伸線ユニット２０、２０′および２０″、１つ以上の洗浄ユニット２４および２４″、１つ以上のコーティングユニット２６、ならびに１つ以上のより線ユニット３０のような１つ以上の仕上げまたは結合ユニットは同業者には標準的で得、特定の必要用件に依存して大きさ、形状および効率性を変更し得る。
【００２５】
供給ユニット１４を使用して稼働中の、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０は、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を設け、一方、巻き取りユニット１６は、本発明の実施形態の態様では、１つ以上の熱処理されたロッドまたはワイヤ１１であり得る１つ以上の中間品または完成品１８を収集する。ユニット１４と１６の間で、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が例えば第１の伸線ユニット２０を通って運ばれ、中間品１７を供給する。かかる中間品１７は第１の加熱−冷却作業１２が行われ、中間品１７を焼鈍および焼入れし、今度は他の中間品１７′を生み出す。この他の中間品１７′はその後、第２の伸線作業２０′に運ばれ、中間品１７″を供給し得る。１つ以上の作業を行う各ユニットにより１つ以上の中間品１７、１７′、１７″、…１７(n)、１７(n-1)を生み出し得ることは理解されるであろう。
【００２６】
上述のように、ロッドまたはワイヤ製造システム１０の終わりでは、巻き取りユニット１６が１つ以上の中間品または完成品１８を収集し、これらは、さらなる製造工程において個々にフィードストックとして使用され得るか、または代替的に、さらなる製造工程においてフィードストックとして接合または結合された形態で使用される中間品または完成品１８を生成するように、図２に示されるより線ユニット３０を使用するなどして１つ以上の作業で接合または結合され得る。そのために、中間品または完成品１８は、ワイヤ（例えば、囲いワイヤ：牛用囲い、羊用囲い、馬用囲い、耐ウサギ囲いなどを含むが、これに限定されない家畜用ワイヤ、トレリスを含むが、これに限定されない園芸用ワイヤ、海洋網ケージを含むが、これに限定されない水産養殖ワイヤ、ブライトワイヤ、亜鉛めっきワイヤ、チェーンメッシュワイヤ、機械バネワイヤ、ネイルワイヤ、コンクリート強化ワイヤ…など）、ロッドおよび／またはバー（例えば、コイル状ロッド、まっすぐなロッド、円形状、四角形状、六角形状、変形バー、扁平、軽量構造…など）、強化（例えばメッシュバー、強化バー、採掘メッシュ、工業用メッシュ、農業メッシュ…など）、コンクリートにおけるスチール（道路、橋、トンネル、住居、住居用建物、倉庫、ショッピングセンター、工場、アクセサリ、コンプリートパイプ、鉄道枕木…など）、採掘（例えば、引き綱ロープ、シャベルロープ、地層制御ベルト、地層制御メッシュ、ケーブルベルト…など）、製造（例えば、レールクリップ、一般的バネ、マットレスコイルおよび／またはバネ…などを含むが、これに限定されないバネ製造、溶接電極および／または溶接ワイヤを含むが、これに限定されない溶接、スクリーン、格子およびシェッドを含むがこれに限定されない組み立て、くぎおよび他の留め具を含むがこれに限定されない留め具、バネ、タイヤコード、タイヤビードワイヤ、他のスチールタイヤ強化、ブライトバー…などを含むが、これに限定されない自動車…など）のうちのいずれか１つを含み得る、そのようなものとして使用され得る、またはその中に含まれ得るが、これらに限定されない。
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の態様による、加熱−冷却作業１２を平面図および上面図としてそれぞれ示している。図２と同様に、図１Ａおよび図１Ｂは１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２、３２′に供給し、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を予め選択された温度に加熱する供給ユニット１４を示す。１つ以上のロッドまたはワイヤ１１は予め選択された温度に加熱された後、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６(n-1)と１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７(n-1)、３７(n)を含む冷却ユニット８に供給される。
【００２８】
１つ以上の加熱されたロッドまたはワイヤ１１は図１Ａおよび図１Ｂに示すように、加熱ユニット３２′を出ると、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)に入り得る。図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、１つ以上適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)として使用する本発明の実施形態の態様による焼入れ剤タンク４０内の第２のセルタイプ９０を示す。図１Ｃは、第２のセルタイプ９０についてさらに詳細を示す。例えば、第２のセルタイプ９０は例えば、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に溢れる液体として焼入れ剤を供給することが可能であり得る。液体焼入れ剤３８の流れは、ポンプなどの液体焼
入れ剤供給器５２と、バルブ、流量計または流量計と組み合わされたバルブなどの調整機構５４とを含む、第２の熱伝導調節器５０により制御され得る。
【００２９】
本出願人は、適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の第２のセルタイプ９０への液体焼入れ剤３８の流速を調節して、液体焼入れ剤３８と溢れる液体焼入れ剤３８を通って進行する１つ以上のロッドまたはワイヤ１１との間の熱伝導係数を調整し得ることを見出した。詳細には、本出願人は、ロッドまたはワイヤ１１に対して相互に作用する液体焼入れ剤３８の流速は、ワイヤ焼入れ剤界面における熱伝導係数に影響を及ぼし得ることを見出した。本出願人は、焼入れ剤の流速が増加するにつれて、ロッドまたはワイヤ１１／液体焼入れ剤３８界面において沸騰膜（膜沸騰または膜水冷却とも呼ばれる）を形成する傾向は低減して、進行するロッドまたはワイヤ１１と液体焼入れ剤３８との間はより密接に接触するので、かかる界面における熱伝導係数は増加し得ると確信する。
【００３０】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、熱液体焼入れ剤３８の組成を変化させてより小さいまたはより大きい熱伝導係数を生じ、ひいてはより小さいまたはより大きい熱除去率を生じることにより、熱除去率を調節し得ることが理解されるであろう。
【００３１】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、液体焼入れ剤３８の温度を予め選択してより小さいまたはより大きい温度差を生じて、ひいてはより小さいまたはより大きい温度勾配を生じることにより、熱除去率が調整され得ることが理解されるであろう。このように、本発明の実施形態の態様による適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は、熱伝導係数もしくは液体焼入れ剤３８温度の独立した操作を介して、または熱伝導係数および液体焼入れ剤３８温度の組み合わされた操作を介して、実質的に連続的に調整され得る調整可能熱除去率の機能を有する、１つ以上の調節可能焼入れ区域３６、３６(n-1)を提供し得る。
【００３２】
代替的に、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は、焼入れ剤、例えば発泡体（例えば、液体焼入れ剤３８に多くの気泡を捕捉することにより形成される）を、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に供給することが可能な第２のセルタイプ９０を使用し得る。気泡として液体焼入れ剤３８に捕捉される気体の量は、送風機または圧縮気体源などの気体媒質供給４４と、焼入れ剤３８に沈められた多孔性媒体８４を含むディフューザ８２と連通した、バルブ、流量計または流量計と組み合わされたバルブなどの調節機構４６とを含む第１の熱伝導調節器４２により制御され得る。第２のセルタイプ９０と連通する熱伝導調節器４２のさらなる詳細は図１Ｃで示され、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８により供給される気体を洗浄する気体媒質洗浄器４５を含み得る。尚、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８はともに、予め選択された気体体積が予め選択された圧力でディフューザ８２に供給されて、発泡体組成（例えば、液体焼入れ剤３８に気泡として捕捉されて発泡体を生成する気体量）および／または体積を調整して、予め選択された熱伝導率を得ることを可能とするものである。
【００３３】
第２のセルタイプ９０のさらなる特徴は図１Ｃに示され、適切な体積および圧力で焼入れ剤供給器５２を介して液体焼入れ剤３８を供給して、第２のセルタイプ９０の上部レベルの上方に液体焼入れ剤３８を溢れさせる能力と、液体焼入れ剤３８が第２のセルタイプ９０の上部レベルの上の泡立ちとして供給される際に、焼入れ剤タンク４０から、また液体焼入れ剤供給器５２を通過させることにより焼入れ剤３８を供給する能力とを含む。本発明の実施形態の態様では、かかる柔軟性は、焼入れ剤供給器５２から液体焼入れ剤３８を受け取りつつ、焼入れ剤タンク４０から第２のセルタイプ９０の体積分を分離させることが可能な機構または選択器９４（図１Ｃで示されるような三方弁など）を用いることで
達成され得る。代替的には、かかる機構または選択器９４（図１Ｃで示されるような三方弁など）は、液体焼入れ剤３８が発泡体として供給される際に、第２のセルタイプ９０の体積分が焼入れ剤タンク４０と連通して、焼入れ剤タンク４０から液体焼入れ剤３８を受け取るのを可能とする。また、本出願人は、適切な液体焼入れ剤３８流速が達成可能であるためには、領域９６（例えば、第２のセルタイプ９０の壁とディフューザ８２の壁とのスペースにより画成される）が供給ライン９２の断面積の少なくとも２倍あることが望ましいことを見出した。
【００３４】
１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)を通って進行した後、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１は１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)を通って進行する。図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)として使用する、本発明の実施形態の別の態様による、焼入れ剤タンク４０内の第１のセルタイプ８０を示す。図１Ｃは第１のセルタイプ８０に関するさらなる詳細を示す。例えば、第１のセルタイプ８０は例えば、発泡体（例えば液体焼入れ剤３８に多くの気泡を捕捉することにより形成される）として焼入れ剤を、第１のセルタイプ８０の上部レベルの上方に供給することが可能であり得る。気泡として液体焼入れ剤３８に捕捉される気体の量は、送風機または圧縮気体源などの気体媒質供給４４と、焼入れ剤３８に沈められた多孔性媒体８４を含むディフューザ８２と連通した、バルブ、流量計、または流量計と組み合わされたバルブなどの調節機構４６とを含む第１の熱伝導調節器４２により制御され得る。第１のセルタイプ８０と連通する熱伝導調節器４２のさらなる詳細は図１Ｃで示され、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８により供給される気体を洗浄する気体媒質洗浄器４５を含み得る。尚、気体媒質供給４４、圧力等化器４７および圧力レギュレータ４８はともに、予め選択された気体体積が予め選択された圧力でディフューザ８２に供給されて、発泡体組成（例えば、液体焼入れ剤３８に気泡として捕捉されて発泡体を生成する気体量）および／または体積を調整して、予め選択された熱伝導率を得ることを可能とするものである。
【００３５】
本出願人は、適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の第１のセルタイプ８０への気体の流速を調節して、発泡焼入れ剤と発泡焼入れ剤を通って進行する１つ以上のロッドまたはワイヤ１１との間の熱伝導係数を調整し得ることを見出した。詳細には、本出願人は、ロッドまたはワイヤ１１に相互に対して作用する発泡焼入れ剤を生成するために使用される気体の流速は、熱伝導係数に影響を及ぼし得ることを見出した。本出願人は、発泡焼入れ剤を生成するのに使用される気体の流速が増加するにつれて、進行するロッドまたはワイヤ１１と発泡体の液体焼入れ剤３８との間の密接な接触量が低減する傾向があることを見出した。従って、熱伝導係率の低減が生じる。
【００３６】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、熱除去率は液体焼入れ剤３８の組成を変化させてより小さいまたはより大きい熱伝導係数を生じ、ひいてはより小さいまたはより大きい熱除去率を生じることにより、熱除去率を調節し得ることは理解されるであろう。
【００３７】
熱伝導係数を調整して、進行するロッドまたはワイヤ１１からの熱除去率を調節することに加えて、発泡焼入れ剤を生じるのに使用される液体焼入れ剤３８の温度を予め選択することにより、熱除去率が調整され得ることが理解されるであろう。このように、本発明の実施形態の態様により、適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)が互いに独立しておよび／または適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)から独立して焼入れ剤タンク４０を含む場合、熱伝導係数もしくは液体焼入れ剤３８温度もしくは液体焼入れ剤３８の組成の独立した操作を介して、または前述のいずれかの任意の組み合わせの組み合わせ操作（例えば、熱伝導係数と液体焼入れ剤３８温度の操作、液体焼入れ剤３８の組成と液体焼入れ剤３８温度の操作、熱伝導係数と液体焼入れ剤３８の組成の操作、熱伝導係数と液体焼
入れ剤３８温度と液体焼入れ剤３８の組成の操作）を介して、実質的に連続して調整され得る調整可能熱除去率の機能を有する、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)を提供し得る。
【００３８】
第２のセルタイプ９０および第１のセルタイプ８０のさらなる特徴が図１Ｃに示され、ソケット８６を使用してディフューザ８２を取り外し可能に装着してディフューザ８２をいずれかのセルタイプ８０、９０に対して設けるおよび／または交換する容易さを提供するという機能を含む。図示されていないが、ソケット８６は、内周または外周のいずれかに１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）を収容するための１つ以上の戻り止めを設けることにより生成され得ることは理解されるであろう。１つ以上の外周戻り止めの場合、１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）の設置後、その外周に実質的に一致した内周を有する導管をソケット８６に係合させ得る。１つ以上の内周戻り止めの場合は、１つ以上のシール材（例えば、Ｏリング）の設置後、その内周に実質的に一致した外周を有する導管をソケット８６に係合させ得る。１つ以上の戻り止めはソケット８６ではなく円周部に形成し得ることは理解されるであろう。
【００３９】
第２のセルタイプ９０および第１のセルタイプ８０のディフューザ８２は、液体焼入れ剤３８に気泡の捕捉を生じて発泡焼入れ剤を生成するように、大量の気体を供給することが可能な任意の設計のものであればよい。そのために、本出願人は、Ｐｕｒｏｌａｔｏｒ
ＥＥＰ（Ｔｕｌｓａ，ＯＫ、Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ、Ｓｈｅｌｂｙ，ＮＣ、Ｓｔ．Ｃａｔｈａｒｉｎｅｓ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ、およびＤａｌｔｏｎ，ＧＡに拠点を置く）から市販されているもの、またＰＯＲＯＰＬＡＴＥ（登録商標）焼結積層スクリーンパックスとして販売されているものなどの多孔性媒体８４が機能することを見出した。また、本出願人は、ディフューザ８２の多孔性媒体８４の外面が、焼入れ剤タンク４０の液体焼入れ剤３８の表面より実質的にほんの少し下になる分だけ、焼入れ剤タンク４０に沈ませ得ることを見出した。同様に、本出願人は、例えば、圧力等化器４７および／または圧力レギュレータ４８における圧力は、デュフューザ８２の多孔性媒体８４の外面上方の液体焼入れ剤３８の高さよりもほんの少し高いければ十分であることを見出した。さらに、本出願人は、発泡焼入れ剤を生成する際の液体焼入れ剤３８の気体の捕捉が、焼入れ剤タンク４０内の液体焼入れ剤３８のかかる再循環を生じ、液体焼入れ剤３８の温度は終始実質的均一であり得ることを見出した。
【００４０】
焼入れ剤タンク４０の液体焼入れ剤３８に関しては、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)および／または１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)をそれぞれ、その意図された目的のために機能させることが可能な任意の液体または液体混合物であり得る。また、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃを参照して、液体焼入れ剤３８は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の１つ以上の第２のセルタイプ９０および／または１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の１つ以上の第１のセルタイプ８０をそれぞれその意図された目的のために機能させることが可能な任意の液体または液体混合物であり得る。そのために、本出願人は、水、またはＰｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＲｉｃｈａｒｄｓ  Ａｐｅｘ，Ｉｎｃにより販売されているＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液またはＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液のいずれかと混合された水が機能可能であることを見出した。ＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液は、ポリアルキレングリコール−約４５．５％、ポリエチレングリコールエステル−約１２％、専用金属加工流体添加剤−約１２％、消泡剤−約０．５％および水−約３０％を含み、約３−９％の典型的ｐＨを有する、専用の処方である。ＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液は、ＲＡＱ−ＴＷＴ−２焼入れ溶液と実質的に同じであるが、消泡剤を含まない。これらの焼入れ溶液は、使用前に水で最大約９０容量％あるいはそれ以上希釈され得る。約１％の濃度で水に加えられた場合の各焼入れ溶液の測定特性は、下記の表１および表２にまとめられる。他の商業用焼入れ液体または水も同様に、もしくは代わりに使用され得ることは理解さ
れるであろう。
【００４１】
【表１】
2009543948.tif 000022
【００４２】
【表２】
2009543948.tif 000023
【００４３】
冷却システム８の焼入れ剤タンク４０の別の態様は、焼入れ剤レベル設定器６２、焼入れ剤供給６４および焼入れ剤再供給６６を含み得る焼入れ剤レベル制御６０である。焼入れ剤レベル制御６０は、冷却システム８の１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)および１つ以上の適応可能浸漬区域３７…３７(n-1)、３７(n)が本明細書に記載される種々のモードまたは方法で動作することが可能であるように、焼入れ剤タンク４０における液体焼入れ剤３８の所定のレベルを維持することを可能とする任意の構造または任意の構造の組み合わせであり得ることは理解されるであろう。そのために、図１Ａおよび図１Ｂは液体焼入れ剤３８の過剰分が焼入れ剤供給６４に向かって流れるのを可能にするように、焼入れ剤タンク４０の上部に向かう導管として焼入れ剤レベル設定器６２を示す。同様に、焼入れ剤供給６４はタンクとして示されるが、一方、焼入れ再供給６６はポンプとして示される。このように、焼入れ剤レベル設定器６２は、それぞれその目的のために機能する１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の１つ以上の第２のセルタイプ９０および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の１つ以上の第１のセルタイプ８０の上部の液体焼入れ剤３８のレベルを維持し得る。
【００４４】
本発明の実施形態の態様によると、液体焼入れ剤３８の温度を調節して、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１からの熱伝導率を調整することができるようにすることが望ましいこともあり得る。そのために、１つ以上の温度レギュレータ（図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃには示されない）を焼入れ剤タンク４０、焼入れ剤供給６４、または焼入れ剤タンク４０および焼入れ剤供給６４のいずれか１つに設けることが望ましいことがあり得るであろ
う。本実施形態の種々の態様によると、かかる１つ以上の温度レギュレータは、ヒータ、クーラまたはヒータおよびクーラを含み得るであろう。さらに、かかる１つ以上の温度レギュレータは市販されていることが理解されるであろう。
【００４５】
本発明の実施形態の他の態様によると、複数のロッドまたはワイヤ１１は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′を含む、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０か、または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２のいずれかを使用して処理され得る。例えば、１束につき約５〜９０以上のワイヤを有するワイヤの束を、通常の生産時に同時に処理し得るであろう。他の金属らせん構造材料も同様に処理され得るであろう。かかる複数のロッドまたはワイヤ１１は、有利に、複数のロッドもしくはワイヤ１１化学的性質、複数のロッドもしくはワイヤ１１の直径または複数のロッドもしくはワイヤ１１の化学的性質および直径を含み得る。作業において、本出願人は、実質的に同じ化学的性質および／または実質的に同じ直径を有するロッドまたはワイヤ１１がバンクとして運ばれ得るであろうと確信する。例えば、図１Ａは、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２、３２′、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)、および対応する少なくとも１つの巻き取りユニット１６に供給する少なくとも１つの供給ユニット１４として１つのバンクを示す。さらなる例として、図１Ｂは、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１を１つ以上の加熱ユニット３２(k)、３２′(k)、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６(k)、３６(n-1)(k)、１つ以上の適応可能浸漬区域３７(k)、…３７(n-1)(k)、３７(n)(k)および対応する少なくとも１つの巻き取りユニット１６に供給する少なくとも１つの供給ユニット１４として第２のバンクを示す。図２に示されるロッドもしくはワイヤ製造システム１０の１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′の独立した調整機能の結果としてかかる機能を有し得ることは理解されるであろう。詳細には、上記の独立した調整機能は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′内の独立した調整機能から生じ得る。上述のように、熱除去率は１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)、および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)のそれぞれに対して独立して調整され得る。加えて、１つのバンクの適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の第１の数および適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の第２の数は、第１のロッドまたはワイヤ直径および組成の特性に合うように規定され得、一方、別のバンクの適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の第３の数およびの適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の第４の数は、第２のロッドまたはワイヤ直径および組成の特性に合うように規定され得える。そのために、冷却ユニット８は、適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の長さおよび／または適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の長さを変更する能力を介してさらなる調整機能を有することは理解されるであろう。
【００４６】
本発明の実施形態の１つの態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は、溢れる液体焼入れ剤か発泡液体焼入れ剤のいずれかを供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)は発泡液体焼入れ剤を供給する。本発明の実施形態の別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は発泡液体焼入れ剤を供給し、一方１つ以上の適応可能浸漬区域３７…３７(n-1)、３７(n)は発泡液体焼入れ剤を供給する。本発明の実施形態のさらに別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は発泡液体焼入れ剤を供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)は発泡液体焼入れ剤か、空気または不活性気体などの気体焼入れ剤のいずれかを供給する。本発明の実施形態のなおさらに別の態様では、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)は溢れる液体焼入れ剤を供給し、一方、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の一部は発泡液体焼入れ剤を供給し、１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の他の一部は、空気または不活性気体などの気体焼入れ剤を供給する。
【００４７】
本発明の実施形態の他の態様は、１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′を含む、図２に示されるロッドまたはワイヤ製造システム１０か、または図１Ａおよび図１Ｂに示される加熱−冷却作業１２のいずれかのユニットもしくは構成要素の１つ以上と連通することが可能なコントローラ７０を含む。かかるコントローラ７０は、例えば、供給ユニット１４からのロッドまたはワイヤ回収（ｐａｙｏｕｔ）の速度および巻き取りユニット１６による中間品または完成品１８の巻き取り速度を規制し、これにより１つ以上のロッドまたはワイヤ１１が加熱ユニット３２、３２′と冷却ユニット８を通って進行するにつれて、１つ以上のロッドまたはワイヤ１１の所定の張力を作用させる機能を有し得る。また、コントローラ７０は、種々の熱伝導調節器４２、５０のいずれかと連通して、例えば熱伝導係数、液体焼入れ剤３８温度、適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)の数、適応可能浸漬区域３７、…３７(n-1)、３７(n)の数または適宜前述のいずれかの任意の組み合わせを変更することにより、熱伝導率の調整を可能とするように構成され得る。
【００４８】
コントローラ７０は、任意の周辺機器の必要条件を満たす複数の入力および出力を備えた市販のコントローラであり得る。コントローラ７０は、マイクロコントローラ、適切なハードウェアおよびソフトウェアを備えたＰＣおよびこれら１つ以上の組み合わせのいずれか１つであり得る。ロッドまたはワイヤ製造システム１０または１つ以上の加熱−冷却作業１２、１２′において使用され得るコントローラに関する詳細は、例えば、それぞれの開示全体が参照により本明細書に援用される、米国特許第５，９８０，０７８号、同第５，７２６，９１２号、同第５，６８９，４１５号、同第５，５７９，２１８号、同第５，３５１，２００号、同第４，９１６，６００号、同第４，６４６，２２３号、同第４，３４４，１２７号および同第４，３９６，９７６号において論じられる。
【００４９】
図１Ａおよび図１Ｂには示されていないが、１つの以上のロッドまたはワイヤ１１の温度は、１つ以上の加熱ユニット３２、３２′のそれぞれ、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、３６(n-1)のそれぞれ、１つ以上の多数の適応可能浸漬区域３７…３７(n-1)、３７(n)のそれぞれ、または前述のいずれかの任意の組み合わせのいずれか１つを経て、例えば温度測定装置（例えば、Ｈｏｕｓｔｏｎ  ＴｅｘａｓのＲａｙｔｅｘ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ＣｏｍｐｎａｙのＲａｙｔｅｘ  ５００〜１１００℃近接フォーカス光ファイバタイプなどの温度計など光学タイプ高温計または他の任意の適切な代替タイプ）を使用して測定し得る。このように、加熱−冷却作業１２の態様は、所定の、または所望の中間品または完成品１８を得るのに適切なレベルに対応するように調節され得るであろう。代替的には、ロッドまたはワイヤ１１温度は、ロッドまたはワイヤ１１が最初にシステムに供給される場合、システム、作業、ユニットおよび／または区域を設置している間に測定され得る。この場合、ロッドまたはワイヤ１１の温度測定は、各作業に適切なレベルを設定するように、作業、ユニットおよび／もしくは区域を通って進行するにつれて、またはその後に行われ得る。
【００５０】
本発明の態様および実施形態の理解のために、本出願人は以下の非制限的実施例を提供する。供給作業１４、加熱ユニット３２、冷却ユニット８、巻き取りユニット１６を含む加熱−冷却作業１２が構成された。加熱ユニット３２（例えば、Ｗｉｎｓｔｏｎ  Ｓａｌｅｍ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ  ２７１７７−２０３７のＴｈｅｒｍｃｒａｆｔ，Ｉｎｃ．により製造されたＴｈｅｒｍｃｒａｆｔ、長さ６′、１６００℃チューブ炉）は、温度測定装置（Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，０８５６１−０４７９のＰｙｒｏｍｅｔｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙの（高温計（７００〜１４００℃））を備えて、ワイヤ１１の温度をそれが排出されたときに測定した。適応可能焼入れ区域３６および適応可能浸漬区域３７として、冷却ユニット８は５つの連続セルを含む。
【００５１】
第１のセル（２０）は実質的に図１Ｃに示される第２のセルタイプ９０のタイプであり
、さらに、熱源（例えば、定格２４０Ｖ、４．５Ｋｗで、約１００℃などの予め選択された温度に液体焼入れ剤を維持することができるサイズの３相の従来の電気浸漬ヒータ）を含む。熱伝導調節器４２の調節機構４６として、冷却ユニット８は、気体媒質供給４４（例えば、定格ＸＸＰＳＩのＡＣＳＩデジタル圧力計（部品番号１２００−００３０，６０２０５６）、Ａｓｈｃｒｏｆｔ．ｃｏｍ（Ａｓｈｃｒｏｆｔ，Ｉｎｃ）の０〜２００ＰＳＦ気圧計と、Ｓｐｅｅｄａｉｒｅ２Ｚ７６７Ｄ，２００ＰＳＩ  １２５°Ｆ空気レギュレータ（Ｇｒａｉｎｇｅｒ．ｃｏｍにて販売）とを含む）と連通した、空気レギュレータ（Ｍｉｃｈｉｇａｎ  Ｃｉｔｙ，ＩｎｄｉａｎａのＤｗｙｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．の定格０〜５０Ｌ／ｍｉｎ．のＤｗｙｅｒ  Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ計）を含む。熱伝導調節器５０の調節機構５４として、冷却ユニット８は、焼入れ剤供給器５２（Ｂｅｌｌ＆Ｇｏｓｓｅｔｔ  ＮＢＦ−２２０  １１０℃、１５ＰＡＳＩ，１１５Ｖ，２ワット（Ｐ８３０３３モデル）再循環ポンプなど）を含む。４つの後続のセル（２１，２２、２３および２４）は図１Ｃに示される第１のセルタイプ８０と実質的に同じタイプであり、さらに熱源（例えば、定格２４０Ｖ，４．５Ｋｗ，３相の従来の電気浸漬ヒータ）を含む。
【００５２】
ワイヤ１１のコイル、２．０ｍｍの公称直径を有する１０９０に指定される従来のスチールワイヤ（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）または代替的に１．２ｍｍの公称直径を有する１０７０（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）が、典型滝な工業処理作業と同様に供給作業１４において搭載される。ワイヤ１１は、例えばスチールで構成されるワイヤ１１に対して約９３０〜１０２０℃に加熱するための加熱ユニット３２を通って供給される。加熱されたワイヤ１１はその後、例えば、ローラガイド（図１Ａおよび図１Ｂには図示されない）により、適応可能焼入れ区域３６として動作するように構成される第１のセル（２０）のわずかに上部に導かれ、ここで、液体焼入れ剤３８へ気体媒質が導入されてその結果ワイヤ１１を実質的に完全に覆う発泡液体焼入れ剤が生じることにより、液体焼入れ剤３８は第１のセルの上面を覆うように移動される。ワイヤ１１は、後続の４つのセル（２１、２２、２３および２４）の上面に亘って、連続して発泡液体焼入れ剤を通って進行する。後続の４つのセルの第１番目は適応可能焼入れ区域３６または適応可能浸漬区域３７のいずれかとして構成され得るが、後続の４つのセルの２番目から４番目は典型的には適応可能浸漬区域３７として構成される。後続の４つのセルのうちの４番目（２４）の発泡液体焼入れ剤を通過した後、ワイヤ１１は空気を介した蒸発により乾燥し、中間品または完成品１８（例えば、処理ワイヤ）を形成し、これはロールガイドを通過して、加熱−冷却作業１２の末端にあるリール巻き取りユニット１６上に巻かれる。
【００５３】
以上のように、気体媒質供給４４により供給される気体媒質（例えば、１つ以上の実質的に不活性気体、１つ以上の反応性気体または１つ以上の不活性気体および１つ以上の反応性気体のうちのいずれか１つが適当であり得る）を使用して、発泡液体焼入れ剤を形成し得る。液体焼入れ剤３８に捕捉された気体媒質の量は、例えば、気体媒質流速および／または捕捉された気体媒質の体積割合を変化させて強制対流熱伝導係数を調整することにより変化させ得る。例えば、図３は、液体焼入れ剤３８に捕捉された空気に対する対流熱伝導係数の変化を表すが、ここでは空気は約０．５Ｗ／（ｓｑ．ｍ＊Ｋ）であると推定され、液体焼入れ剤３８（例えば、実質的に空気なしの水）は約１０，０００Ｗ／ｓｑ．ｍ＊Ｋ）と推定される。かかる強制対流熱伝導係数は、図３に示すように液体焼入れ剤３８（例えば水）に捕捉された空気の量が変化するにつれて直線的に変化し得る。
【００５４】
図４は、１０８０鋼（例えば、ＡＩＳＩ−ＳＡＥ合金鋼指定）に対する典型的時間、温度、変態（ＴＴＴ）曲線を表す。１０８０鋼の工業的伸線に対する所望の構造は、１０８０鋼をある温度（約９３０〜１０２０℃）に十分な時間加熱して、安定したオーステナイトフィールドにおいて十分均一な構造を得、その後不安的なオーステナイトフィールドのままで、図４に示すすべての曲線の左手に留まるようにオーステナイト化された１０８０鋼ワイヤを約５４０℃に急速冷却する（例えば、約１秒）ことを含む熱処理により理論的
に展開される。約５４０℃で一旦、１０８０スチールワイヤを約５４０℃に適当な時間（例えば、約６秒）維持して、所定の形態を有するパールライト構造（例えば、フェライトおよびセメンタイト相）への不安定なオーステナイト構造の変態を制御することが望ましいであろう。一旦所定の形態が得られると、例えば進行するロッドまたはワイヤをさらに冷却することにより、それを保存するのが望ましいであろう。製造環境においては、これは非常に難しいことであり得る。というのは、最初の瞬間で進行するロッドまたはワイヤを急速に加熱および冷却することは難問であり、また進行するロッドまたはワイヤを実質的に等温に維持することは今のところ難問だからである。詳細には、加熱ユニットおよび／または冷却ユニットが実質的に等温に維持され得たとしても、今のところ実質的に対処不可能な形で、その温度を上げるために進行するロッドまたはワイヤを加熱し得る変態の熱には、ロッドまたはワイヤの相変態（例えば、不安定オーステナイトからパールライト）が伴う。
【００５５】
図５は、共折鋼（約０．８から０．８３炭素を備えた鉄／炭素鋼）に対する、ＴＴＴ曲線を示し、所望の構造を獲得するのに、かかる組成を有するロッドまたはワイヤの処理時において熱除去領域の少なくとも３つの異なる速度があり得ることを示す。本発明の実施形態の態様によると、熱除去領域のそのような異なる速度は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６(n-1)および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７(n-1)、３７(n)を有する加熱−冷却作業１２を使用して提供され得る。そのために、図５は、かかる１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…３６(n-1)および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７(n-1)、３７(n)を特定して所望の構造をどのように獲得し得るかについてのガイドを提供し得る。
【００５６】
熱伝導率が主として対流による場合、これは典型的に工業作業に多いが、理論的には、周囲の媒質に対する単位表面積（Ａ）当たりの熱伝導率（Ｑ）はニュートンの冷却法則により、以下のように表され得る。
【００５７】
【数１】
2009543948.tif 000024
【００５８】
１．式中、（１）Ｑ／Ａはロッドまたはワイヤの単位表面積（Ａ）当たりの周囲の媒質に伝導される熱の比率（Ｑ）（Ｑ／Ａはときには熱流速とも呼ばれる）であり、
２．Ｔｗは進行するロッドまたはワイヤの温度であり、
３．Ｔｍは熱を吸収するまたは受け取る媒質の温度（例えば、液体焼入れ剤、発泡焼入れ剤、気体焼入れ剤…など）であり、
４．ｈは対流熱伝導係数である。
【００５９】
複雑な状況のこの簡素化は、１つ以上の適応可能焼入れ区域３６、…、３６(n-1)および１つ以上の適応可能浸漬区域３７、…、３７(n-1)、３７(n)のタイプおよび数を特定するためのガイドとして使用され得ることは理解されるであろう。一旦タイプおよび数が特定されると、この簡素化は、かかる変化する熱伝導率がどのように達成され得るかを特定するためのガイドとして使用され得る。例えば、本明細書で論じられるように、熱流速は、熱伝導係数（ｈ）、温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）またはその両方のいずれか１つを変化させることにより変化させ得る。同様に本明細書で論じられるように、熱伝導係数（ｈ）は、１つ以上の焼入れ剤組成、焼入れ剤形態、焼入れ剤組成および焼入れ剤形態、焼入れ剤熱容量、進行するロッドまたはワイヤに最も近い焼入れ剤を供給またはリフレッシングする速度を変化させることにより変化され得る。
【００６０】
例えば、進行するロッドまたはワイヤ温度を、短時間（例えば、約１秒以下）で約９３０〜１０２０℃から５４０℃に下げるためには、高熱伝導率が望まれるであろう。そのためには、図５の領域（６０）での熱流束を増加させるためには、上記オプションのいくつかが有効である。液体焼入れ剤３８の温度を操作して、より大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成することにより熱流束にゲインがあり得るようである。また、図５の領域（６０）において対流熱伝導係数を操作することにより熱流束においてさらに大きいゲインがあり得るようである。従って、少なくとも１つ適応可能焼入れ区域３６が特定され得る。
【００６１】
図５の領域（６１）では、進行ロッドまたはワイヤ１１は実質的に等温に維持されるべきである。しかし、そうするためには、オーステナイトからパールライト変態（例えば、発熱変態）によりロッドまたはワイヤ１１への放熱を説明することが望ましいであろう。液体焼入れ剤３８の温度を操作して、より大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成することによる熱流束制御に関しては難問があり得るようである。代替的には、図５の領域（６０）において対流熱伝導係数を操作することによる熱流束においてより良好なゲインがあり得るようである。従って、オーステナイトからパールライトへの発熱反応時の温度に進行するロッドまたはワイヤ１１を保つのに適するように、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６または少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７または、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７が特定され得るであろう。
【００６２】
図５の領域（６２）では、進行するロッドまたはワイヤ１１は、例えばオーステナイトからパールライトの変態を実質的に完了するために実質的に等温に維持され、その後安全な作業温度で冷却されるべきである。ここでは、液体焼入れ剤３８の温度を操作してより大きい温度差（Ｔｗ−Ｔｍ）を達成するか、または図５の領域（６２）において対流熱伝導係数を操作するかのいずれかにより熱流束を制御するオプションを有するのが望ましいようである。従って、進行するロッドまたはワイヤ１１の温度を制御するのに適するように、少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７が特定され得るであろう。
【００６３】
ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０鋼を含む、本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８、方法および／または加熱−冷却作業１２のいくつか実施例が下記の表３に提供される。
【００６４】
【表３】
2009543948.tif 000025
【００６５】
表３のデータから分かるように、公称２ｍｍ直径のＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０スチールワイヤが、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬区域３７として構成される複数のセル（２０〜２４）を含む加熱−冷却作業１２を使用して処理された場合、かかるワイヤ１１の破壊荷重および引張強度が調整され得る。詳細
には、加熱された公称２ｍｍ直径ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０スチールワイヤは、液体焼入れ剤３８（例えば、上述のようにＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液が混合された水から成る）と、異なる速度で気体媒質（例えば空気から成る）を複数のセル（２０〜２４）に供給して、それにより多様な発泡液体焼入れ剤構成を形成するための気体媒質供給４４の調節機構４６とを含む、冷却ユニット８に供給された。
【００６６】
表３にまとめられる実施例１では、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を複数のセル（２０〜２４）のうちの４つで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、３６００ニュートン（Ｎ）の破壊荷重および１１９２メガパスカル（ＭＰａ）の引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例６では、同じ公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を、複数のセル（２０〜２４）のうち２つだけで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、３９４７Ｎの増加した破壊荷重と、１３０５ＭＰａの引張強度を備えた処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例２０では、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）を、複数のセル（２０〜２４）のうちすべてのセルで構成された冷却ユニット８を使用して処理すると、４１７１Ｎの増加した破壊荷重と、１３８１ＭＰａに増加した引張強度を備えた処理ワイヤが生成された。表３にまとめられた実施例のすべてにおいて、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０９０鋼）から成るロッドまたはワイヤ１１は、１分当たり約７メートルの一定のワイヤスピードで運ばれた。
【００６７】
これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けることにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。また、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用することにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。さらに、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けることにより、１０９０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示した。本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けて、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用して、および／または本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けた場合、任意の多様な異なる組成を有するロッドまたはワイヤ１１を処理すると、同様または同一の利点が達成され得ることは明らかであろう。
【００６８】
ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０７０鋼に関する本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８、方法および／または加熱−冷却作業１２のいくつかの実施例が下記の表４に提供され、図６、図７および図８は対応するＴＴＴ曲線を示す。
【００６９】
【表４】
2009543948.tif 000026
【００７０】
表４のデータから分かるように、公称１．２ｍｍ直径のＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０７０鋼ワイヤは、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域３６および少なくとも１つの適応可能浸漬
区域３７として構成される複数のセル（２０〜２４）を含む加熱−冷却作業１２を使用して処理された。詳細には、加熱された公称１．２ｍｍ直径ＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０７０スチールワイヤは、液体焼入れ剤３８（例えば、上述のようにＲＡＱ−ＴＷＴ焼入れ溶液が混合された水から成る）と、異なる速度で液体焼入れ剤３８を複数のセル（２０〜２４）のうちの第１のセル（２０）に供給するための焼入れ剤供給器５２の調節機構５４と、異なる速度で気体媒質（例えば空気から成る）を複数のセル（２０〜２４）に供給して、それにより多様な発泡液体焼入れ剤構成を形成するための気体媒質供給４４の調節機構４６とを含む、冷却ユニット８に供給された。
【００７１】
実施例Ａでは、複数のセル（２０〜２４）のうち第１のセル（２０）は、進行するロッドまたはワイヤ１１に直交した約３／８インチの丸いスプレーを適用するように修正された。
【００７２】
実施例Ｂ〜Ｅでは、複数のセル（２０〜２４）のうち第１のセル（２０）は、進行するロッドまたはワイヤ１１に平行な約６インチの扁平なスプレー（約１／８インチの厚さ）を適用するように修正された。
【００７３】
実施例Ｆ〜Ｋでは、複数のセル（２０〜２４）のうちの第１のセル（２０）は、１．５〜３ｇ／ｍの範囲の種々の流速で液体焼入れ剤３８を供給するように修正され、一方、進行するロッドまたはワイヤ１１は公称３／８インチ直径、４インチの長さのパイプで包み込まれるようにした。
【００７４】
表４にまとめられた実施例Ａでは、構成された冷却ユニット８を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２８９ニュートン（Ｎ）の増加した破壊荷重と、１１４８メガパスカル（ＭＰａ）の引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｄでは、構成された冷却ユニット８を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２７６Ｎの増加した破壊荷重と、１１６８ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｈでは、構成された冷却ユニット８と、流れる液体焼入れ剤３８が充填されたパイプを通って導かれると加熱された進行するロッドまたはワイヤ１１の完全な液体焼入れ剤３８浸漬が提供されるように構成された第１のセル（２０）を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１２６７Ｎの増加した破壊荷重と、１１５３ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例Ｉでは、構成された冷却ユニット８と、流れる液体焼入れ剤３８が充填されたパイプを通って導かれると加熱された進行するロッドまたはワイヤ１１の完全な液体焼入れ剤３８浸漬が提供されるように構成された第１のセル（２０）を使用して公称１．２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）を処理すると、１４０７Ｎの増加した破壊荷重と、１２３４ＭＰａの引張強度を有する処理ワイヤが生成された。表４にまとめられた実施例のすべてにおいて、公称２ｍｍ直径のワイヤ（１０７０鋼）から成るロッドまたはワイヤ１１は、１分当たり約１２．５メートルの一定のワイヤスピードで運ばれた。
【００７５】
これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けることにより、１０７０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。また、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用することにより、１０７０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。さらに、これらの実施例は、本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けることにより、１０７０ワイヤの破壊荷重および引張強度の向上が実現され得ることを示す。本発明の種々の実施形態の種々の態様により構成される冷却ユニット８を設けて、本発明の種々の実施形態の種々の態様による方法を使用して、および／または本発明の種々の実施形態の種々の態様による加熱−冷却作業１２を設けた場
合、任意の多様な異なる組成を有するロッドまたはワイヤ１１を処理すると、同様または同一の利点が達成され得ることは明らかであろう。
【００７６】
さらなる実施例では、１回の製造工程から得られた溶鋼（ｏｎｅ  ｈｅａｔ  ｏｆ  ｓｔｅｅｌ）からのＡＩＳＩ−ＳＡＥ１０９０伸線ワイヤを購入して、ロットに分け、液体焼入れ剤流動床技術（これも本発明の実施形態の態様による冷却ユニット８および／または加熱−冷却作業１２であり、本明細書ではこれよりＬＱＦと呼ばれる）、鉛系作業（本明細書ではこれより鉛パテンチングおよびＳＴＤとも呼ばれる）、および空気流動砂床系作業（ａｉｒ  ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｓａｎｄ  ｂｅｄ  ｂａｓｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（本明細書ではこれより流動床パテンチングおよびＦＢＰとも呼ばれる）の比較のためにタイヤコード製造参加者に提供した。公称１．９５ｍｍのワイヤが、種々の技術（例えば、図２を参照して説明されたような）を使用してパテンチングおよびめっきを施された後、公称０．３５ｍｍに伸線された。金型実行の際の各位置における引張強度および真応力を判定することにより真応力ひずみ曲線が生成された。各曲線は同様であり、それぞれの場合においてＬＱＦ製品がより高い最終強度を生み出した。ＬＱＦおよび鉛パテンチング（ＳＴＤ）が施された製品のねじり特性は安定していた。空気流動砂（ＦＢＰ）製品はねじりにおいて安定しなかった。引張強度および真応力調査の結果は下記の表５にまとめられ、図９はその調査の真応力ひずみ曲線を示す。
【００７７】
【表５】
2009543948.tif 000027
【００７８】
微細構造解析は、鉛（ＳＴＤ）パテンチングが施された製品およびＬＱＦパテンチングが施された製品に関して完了した。公称直径は約２．０ｍｍで種々の化学的性質が検査された。調査を完了するために、微細パールライト、変性パールライトおよびベイライト（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｐｅｒｌｉｔｅ＆ｂａｉｎｉｔｅ）およびフラグメントパールライトの割合に関して評価された。いずれの場合においても、初析微視的成分は観察されなかった。その結果、ＬＱＦ製品は概ね高い割合の微細パールライトと、同様の量の変性パールライトおよびベイライトと、わずかに少ないフラグメントパールライトとを有することがわかった。本出願人は、さらなる改良を通して、ＬＱＦパテンチングは、変性パールライトおよびベイライトを犠牲にして微細パールライトの量を増加することができるであろうと予測している。調査の結果は下記の表６にまとめられ、図１０においてグラフに示される。
【００７９】
【表６】
2009543948.tif 000028
第１の実施例によると、本発明は、ロッドまたはワイヤ製造システムであって、
ａ．少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、
ｂ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、
ｃ．少なくとも１つの加熱ユニットの下流にある少なくとも１つの冷却ユニットであって、
ｉ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域と、
ｉｉ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的に維持して、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤの熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの適応可能浸漬区域とを含む冷却ユニットと、（ｄ）少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットとを含む、ロッドまたはワイヤ製造システムに関する。
【００８１】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第１の改良によると、少なくとも１つの加熱ユニットは、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された焼鈍温度に加熱することが可能な少なくとも１つの焼鈍ユニットを含む。
【００８２】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第１の改良の第１の改良によると、少なくとも１つの冷却ユニットは、少なくとも１つの相変態ユニットを含む。
【００８３】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第１の改良の第１の改良の第１の改良によると、少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤから変態の熱を実質的に除去して、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを実質的に等温に実質的に維持することが可能な、少なくとも１つの適応可能相変態区域を含む。
【００８４】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第２の改良によると、ロッドまたはワイヤ製造システムは、少なくとも１つの冷却ユニットの下流に少なくとも１つの伸線ユニットをさらに含む。
【００８５】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第２の改良の第１の改良によると、ロッドまたはワイヤ製造システムは、少なくとも１つの加熱ユニットの上流に少なくとも１つの伸線ユニットをさらに含む。
【００８６】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第２の改良の第２の改良によると、ロッドまたはワイヤ製造システムは、加熱ユニットの上流の少なくとも１つの洗浄ユニットか、冷却ユニットの下流の少なくとも１つの洗浄ユニットか、冷却ユニットの下流の少なくとも１つのコーティングユニットか、第２の加熱ユニットと少なくとも１つの冷却ユニットの下流の第２の加熱ユニットの下流の第２の冷却ユニットか、加熱ユニットの上流の少なくとも１つの伸線ユニットか、冷却ユニットの下流の少なくとも１つの伸線ユニットか、冷却ユニットの下流の少なくとも１つのより線ユニット、または前述のいずれかの任意の組み合わせのうちの１つ以上をさらに含む。
【００８７】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良によると、少なくとも１つの供給ユニットは、複数のロッドまたは複数のワイヤまたは複数のロッドおよび複数のワイヤのうちのいずれか１つを連続提供することが可能な供給ユニットを含む。
【００８８】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第１の改良によると、少なくとも１つの冷却ユニットの少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は、複数の連続提供されるロッドまたは複数の連続提供されるワイヤまたは複数の連続提供されるロッドおよび複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つを、複数の予め選択された温度に焼入れすることが可能な、複数の適応可能焼入れ区域を含む。
【００８９】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第２の改良によると、少なくとも１つの冷却ユニットの少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、複数の連続提供されるロッドまたは複数の連続提供されるワイヤまたは複数の連続提供されるロッドおよび複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つを、複数の予め選択された浸漬温度に浸漬することが可能な、複数の適応可能浸漬区域を含む。
【００９０】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第１の改良の第１の改良によると、複数の連続提供されるロッドまたは複数の連続提供されるワイヤまたは複数の連続提供されるロッドおよび複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる組成を含む材料を含む。
【００９１】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第１の改良の第２の改良によると、複数の連続提供されるロッドまたは複数の連続提供されるワイヤまたは複数の連続提供されるロッドおよび複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる断面形状を含む。
【００９２】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第１の改良の第２の改良の第１の改良によると、実質的に異なる断面形状は、実質的に異なる直径を含む。
【００９３】
ロッドまたはワイヤ製造システムに関する第１の実施例の第３の改良の第１の改良の第３の改良によると、複数の連続提供されるロッドまたは複数の連続提供されるワイヤまたは複数の連続提供されるロッドおよび複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる組成を含む材料と、種々の実質的に異なる断面形状とを含む。
【００９４】
本発明の第２の実施例は、ロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な冷却ユ
ニットであって、ロッドまたはワイヤ製造システムは、（ａ）少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、（ｂ）少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、（ｃ）少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットとを含み、冷却ユニットは、
ａ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域と、
ｂ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを実質的に浸漬温度に維持して、熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域とを含む、冷却ユニットに関する。
【００９５】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第１の改良によると、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第１のセルタイプを含む。
【００９６】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第１の改良の第１の改良によると、少なくとも１つの第１のセルタイプは、発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを含む。
【００９７】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第１の改良の第１の改良の第１の改良によると、冷却ユニットは、少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに含む。
【００９８】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第１の改良の第２の改良によると、冷却ユニットは、少なくとも１つの第１のセルタイプと連通する少なくとも１つの第２の熱伝導調節器をさらに含む。
【００９９】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第２の改良によると、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、複数の第１のセルタイプを含む。
【０１００】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第３の改良によると、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第２のセルタイプを含む。
【０１０１】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第３の改良の第１の改良によると、少なくとも１つの第２のセルタイプは、発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを含む。
【０１０２】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第４の改良によると、冷却ユニットは、少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに含む。
【０１０３】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第５の改良によると、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少
なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、複数の第２のセルタイプを含む。
【０１０４】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第６の改良によると、冷却ユニットは、少なくとも１つの焼入れ剤レベル制御をさらに含む。
【０１０５】
冷却ユニットに関する第２の実施例の第７の改良によると、冷却ユニットは、第１の熱伝導調節器、第２の熱伝導調節器、焼入れ剤レベル制御、供給ユニット、加熱ユニット、巻き取りユニットまたは前述のいずれかの任意の組み合わせのうちのいずれか１つと連通する少なくとも１つのコントローラをさらに含む。
【０１０６】
本発明の第３の実施例は、ロッドまたはワイヤを製造するための方法であって、
ａ．少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供するステップと、ｂ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱するステップと、
ｃ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れするステップと、
ｄ．少なくとも発泡液体焼入れ剤を提供することにより、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に実質的に維持して、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤの熱処理を実質的に完了するステップと、
ｅ．少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集するステップとを含む、
方法に関する。
【０１０７】
本発明の第４の実施例は、ロッドまたはワイヤを熱処理する方法であって、
ａ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱するステップと、
ｂ．少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを浸漬温度に焼入れするステップと、
ｃ．少なくとも発泡液体焼入れ剤を提供して、少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは少なくとも１つの連続提供されるワイヤを浸漬温度に実質的維持して、熱処理を実質的に完了するステップとを含む、
方法に関する。
【０１０８】
本発明の第５の実施例は、金属を処理する方法であって、
ａ．金属を加熱するステップと、
ｂ．加熱された金属を、液体および気体混合物を含む少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップと、
ｃ．少なくとも１つの液体／気体混合物を制御するステップと、
ｄ．焼入れ剤から処理された金属を除去するステップとを含む、
方法に関する。
【０１０９】
本方法に関する第５の実施例の第１の改良によると、金属を加熱するステップは、金属を少なくとも約９３０℃に加熱するステップを含む。
【０１１０】
本方法に関する第５の実施例の第１の改良の第１の改良によると、金属は約０．７ｍｍから約３．５ｍｍの間の直径を有するロッドまたはワイヤを含む。
【０１１１】
本方法に関する第５の実施例の第１の改良の第１の改良の第１の改良によると、金属は
、約０．８ｍｍから約２．８ｍｍの間の直径を有するスチールロッドまたはスチールワイヤを含む。
【０１１２】
本方法に関する第５の実施例の第１の改良の第１の改良の第２の改良によると、金属は、約０．９ｍｍから約２．２ｍｍの間の直径を有するスチールロッドまたはスチールワイヤを含む。
【０１１３】
本方法に関する第５の実施例の第２の改良によると、金属は、少なくとも約０．３５重量パーセントの炭素含有量を有するスチール製品を含む。
【０１１４】
本方法に関する第５の実施例の第３の改良によると、金属は、クロム、ホウ素、ケイ素または前述のいずれかの任意の組み合わせのいずれか１つをさらに含む。
【０１１５】
本方法に関する第５の実施例の第４の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップは、加熱された金属を液体および気体混合物を含有する複数のセルにさらすステップを含む。
【０１１６】
本方法に関する第５の実施例の第５の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップは、加熱された金属を約１００℃の温度の水溶液にさらすステップを含む。
【０１１７】
本方法に関する第５の実施例の第６の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップは、金属を少なくとも４体積％の気体を有する混合物にさらすステップを含む。
【０１１８】
本方法に関する第５の実施例の第７の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップは、金属を約４〜２５体積％の範囲の気体を有する混合物にさらすステップを含む。
【０１１９】
本方法に関する第５の実施例の第８の改良によると、液体／気体混合物を制御するステップは、液体を通る気体の流速を制御するステップを含む。
【０１２０】
本方法に関する第５の実施例の第９の改良によると、加熱された金属を、液体および気体混合物を含む少なくとも１つのさらなる焼入れ剤にさらし、少なくとも１つのさらなる焼入れ剤の液体／気体混合物を制御するステップをさらに含む。
【０１２１】
本方法に関する第５の実施例の第９の改良の第１の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つの焼入れ剤にさらすステップは、金属を少なくとも０〜２５体積％の空気を有する混合物にさらすステップを含む。
【０１２２】
本方法に関する第５の実施例の第９の改良の第１の改良の第１の改良によると、加熱された金属を少なくとも１つのさらなる焼入れ剤にさらすステップは、金属を約４〜２５体積％の範囲の気体を有する混合物にさらすステップを含む。
【０１２３】
本発明の第６の実施例は、少なくとも約３９面積パーセントの微細パーライトを含むスチールロッドまたはスチールワイヤに関する。
【０１２４】
本発明の第６の実施例の第１の改良は、最大約４５面積パーセントの微細パーライトを含むスチールロッドまたはスチールワイヤに関する。
【０１２５】
本発明の第７の実施例は、向上した引張強度を有する処理金属であって、
ａ．選択された温度に金属を加熱するステップと、
ｂ．少なくとも１つの液体および気体混合物内に加熱された金属を導き、金属を処理するステップと、
ｃ．少なくとも１つの液体および気体混合物から処理された金属を除去するステップとのプロセスにより形成される、
処理金属に関する。
【０１２６】
本方法に関する第７の実施例の第１の改良によると、金属を加熱するステップは、約９３０℃から約１０５０℃の間に、金属を加熱するステップを含む。
【０１２７】
本明細書で提供される図示および実施例は説明目的のためであり、特許請求の範囲を限定することを意図しない。
【０１２８】
当業者は前述の説明を読めば一定の変更例および改良が思いつくであろう。例えば、他のらせん構造材料ならびに金属形状およびサイズもまた、システム、作業、ユニット、区域、製品および／または処理の必要条件に依存して、システム、１つ以上の作業、１つ以上のユニット、１つ以上の区域および／または１つ以上の処理工程のいずれか１つに対する変更により提供され得るであろう。かかる変形および改良はすべて、簡潔に、また読みやすくするために省略されているが、厳密に特許請求の範囲内にあることが理解されなければならない。
【符号の説明】
【０１２９】
【０１３０】
冷却ユニット８
ロッドまたはワイヤ製造システム１０
ロッドまたはワイヤ１１
加熱−冷却作業１２
供給ユニット１４
巻き取りユニット１６
中間品１７
中間品１７′
中間品１７″
中間品１７(n-1)
中間品１７(n)
中間品または完成品１８
第１の伸線ユニット２０
第２の伸線ユニット２０′
第３の伸線ユニット２０″
第１の洗浄ユニット２４
第２の洗浄ユニット２４′
コーティングユニット２６
より線ユニット３０
第１の加熱（焼鈍）ユニット３２
第２の加熱（焼鈍）ユニット３２′
冷却（焼入れ）ユニット３４
適応可能焼入れ区域３６
適応可能焼入れ区域３６′
適応可能焼入れ区域３６(n-1)
適応可能焼入れ区域３６(n)
適応可能浸漬区域３７
適応可能浸漬区域３７′
適応可能浸漬区域３７(n-1)
適応可能浸漬区域３７(n)
液体焼入れ剤３８
焼入れ剤タンク４０
第１の熱伝導調節器４２
気体媒質供給４４
気体媒質洗浄器４５
調節機構４６
圧力等化器４７
圧力レギュレータ４８
第２の熱伝導調節器５０
焼入れ供給器５２
調節機構５４
流量制御５６
焼入れ剤レベル制御６０
焼入れ剤レベル設定器６２
焼入れ剤供給６４
焼入れ剤再供給器６６
コントローラ７０
第１のセルタイプ８０
ディフューザ８２
多孔性媒体８４
ソケット８６
第２のセルタイプ９０
ライン９２
選択器９４
バイパス９６
残留物除去器９８
【手続補正２】
【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】
ロッドまたはワイヤ製造システムであって、
（ａ）少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、
（ｂ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、
（ｃ）前記少なくとも１つの加熱ユニットの下流にある少なくとも１つの冷却ユニットであって、
（ｉ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの適応可能焼入れ区域と、
（ｉｉ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された前記浸漬温度に実質的に維持して、前記少なくとも
１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤの熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの適応可能浸漬区域とを含む冷却ユニットと、
（ｄ）前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットとを備える、ロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤから変態の熱を実質的に除去して、前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを実質的に等温に実質的に維持することが可能な、少なくとも１つの適応可能相変態区域を備える、請求項１に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの供給ユニットは、複数のロッドまたは複数のワイヤまたは複数のロッドおよび複数のワイヤのうちのいずれか１つを連続提供することが可能な供給ユニットを備え、
（ａ）前記少なくとも１つの冷却ユニットの前記少なくとも１つの適応可能焼入れ区域は、前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちの前記いずれか１つを、複数の予め選択された温度に焼入れすることが可能な、複数の適応可能焼入れ区域を備えるか、
（ｂ）前記少なくとも１つの冷却ユニットの前記少なくとも１つの適応可能浸漬区域は、前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちの前記いずれか１つを、複数の予め選択された浸漬温度に浸漬することが可能な、複数の適応可能浸漬区域を備えるかのいずれか１つである、請求項１に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項４】
（ａ）前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる組成を含む材料を備えるか、
（ｂ）前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる断面形状を含む材料を備えるか、
（ｃ）前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる直径を含む材料を備えるか、
（ｄ）前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちのいずれか１つは、種々の実質的に異なる組成および種々の実質的に異なる断面形状を含む材料を備えるかのいずれか１つである、請求項３に記載のロッドまたはワイヤ製造システム。
【請求項５】
ロッドまたはワイヤ製造システムとともに使用可能な冷却ユニットであって、前記ロッドまたはワイヤ製造システムは、（ａ）少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供することが可能な少なくとも１つの供給ユニットと、（ｂ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱することが可能な少なくとも１つの加熱ユニットと、（ｃ）前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集することが可能な少なくとも１つの巻き取りユニットとを含み、前記冷却ユニットは、
（ｉ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを浸漬温度に焼入れすることが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域と、
（ｉｉ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを実質的に前記浸漬温度に維持して、熱処理を実質的に完了することが可能な、少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域とを備える、冷却ユニット。
【請求項６】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域は、
（ａ）液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第２のセルタイプ、または
（ｂ）液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤または液体焼入れ剤および発泡焼入れ剤のいずれか１つを前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、複数の第２のセルタイプを備える、請求項５に記載の冷却ユニット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、
（ａ）発泡焼入れ剤または気体焼入れ剤のいずれか１つを前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第１のセルタイプ、または
（ｂ）発泡焼入れ剤または気体焼入れ剤または発泡焼入れ剤および気体焼入れ剤のうちのいずれか１つを前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、複数の第１のセルタイプを備える、請求項５に記載の冷却ユニット。
【請求項８】
（ａ）前記少なくとも１つの第２のセルタイプは、前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを備えるか、
（ｂ）前記少なくとも１つの第２のセルタイプは、前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを備え、前記冷却ユニットは、前記少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに備えるか、
（ｃ）前記少なくとも１つの第２のセルタイプと連通する少なくとも１つの第２の熱伝導調節器をさらに備えるか、
（ｄ）前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第１のセルタイプを備え、前記少なくとも１つの第１のセルタイプは、前記前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを備えるか、
（ｅ）前記少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域は、発泡焼入れ剤を前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤに提供することが可能な、少なくとも１つの第１のセルタイプを備え、前記少なくとも１つの第１のセルタイプは、前記前記発泡焼入れ剤を作成することが可能な少なくとも１つのディフューザを備え、前記冷却ユニットは、前記少なくとも１つのディフューザと連通する少なくとも１つの第１の熱伝導調節器をさらに備える、請求項６または７に記載の冷却ユニット。
【請求項９】
ロッドまたはワイヤを製造する方法であって、
（ａ）少なくとも１つのロッドまたは少なくとも１つのワイヤを連続提供するステップと、
（ｂ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された温度に加熱するステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された浸漬温度に焼入れするステップと、
（ｄ）前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された前記浸漬温度に実質的に維持して、前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤの熱処理を実質的に完了するステップと、
（ｅ）前記少なくとも１つの熱処理されたロッドまたは前記少なくとも１つの熱処理されたワイヤを連続収集するステップとを備える、方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを焼入れするステップは、
（ａ）液体焼入れ剤または発泡焼入れ剤のいずれか１つを提供する少なくとも１つの第２のセルタイプ、または
（ｂ）液体焼入れ剤、発泡焼入れ剤、または液体焼入れ剤および発泡焼入れ剤のうちのいずれか１つを提供する複数の第２のセルタイプ
を備える少なくとも１つの熱伝導係数適応可能焼入れ区域を提供するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの連続提供されるロッドまたは前記少なくとも１つの連続提供されるワイヤを予め選択された前記浸漬温度に実質的に維持するステップは、
（ａ）発泡焼入れ剤または気体焼入れ剤のいずれか１つを提供する少なくとも１つの第１のセルタイプ、または
（ｂ）発泡焼入れ剤、気体焼入れ剤、または発泡焼入れ剤および気体焼入れ剤のうちのいずれか１つを提供する複数の第１のセルタイプ
を備える少なくとも１つの熱伝導係数適応可能浸漬区域を提供するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
連続提供するステップは、複数のロッドまたは複数のワイヤまたは複数のロッドおよび複数のワイヤのうちのいずれか１つを連続提供するステップを備え、
（ａ）前記焼入れするステップは、前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちの前記いずれか１つを、複数の予め選択された温度に焼入れするステップを備えるか、
（ｂ）実質的に維持するステップは、前記複数の連続提供されるロッドまたは前記複数の連続提供されるワイヤまたは前記複数の連続提供されるロッドおよび前記複数の連続提供されるワイヤのうちの前記いずれか１つを、複数の予め選択された浸漬温度に実質的に維持するステップを備えるかのいずれか１つである、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
連続提供するステップは、
（ａ）種々の実質的に異なる組成を含む材料、または
（ｂ）種々の実質的に異なる断面形状を含む材料、または
（ｃ）種々の実質的に異なる直径を含む材料、または
（ｄ）種々の実質的に異なる組成および種々の実質的に異なる断面形状を含む材料
のうちのいずれか１つを備える複数のロッド、または複数のワイヤ、または複数のロッドおよび複数のワイヤのうちのいずれか１つを連続提供するステップを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも約３９面積パーセントの微細パーライトを備える、スチールロッドまたはスチールワイヤ。
【請求項１５】
最大約４５面積パーセントの微細パーライトを備える、請求項１４に記載のスチールロッドまたはスチールワイヤ。
【国際調査報告】
2009543948.tif 000029
2009543948.tif 000030
2009543948.tif 000031