(57)【要約】  本発明は、鉄をベースにした合金を、加熱及び直ちに焼き入れして室温にすることを含むマイクロ処理して様々な厚さを有する高張力の鉄をベースにした合金を製造するための方法及び装置を開示する。その方法は、望ましい効果を生み出すために、種々の制御可能な張力下での張力を用いて実施しても又は用いないで実施してもよい。マイクロ処理された鉄をベースにした合金は、望ましいベイナイトを含有してそれの二次成形適正及び引っ張り強度を増大させる。鉄をベースにした合金の様々な厚さは、自動車パネルを形成するような種々の用途用に望ましい。
2008520823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法であって、下記の工程：
第一のマイクロ構造及び第一の厚さを有し、加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金に変態させることができる鉄をベースにした合金を供し；
鉄をベースにした合金を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに供給速度で連続して供給し；
鉄をベースにした合金を加熱ユニットで張力下で加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし；
直ちに鉄をベースにした合金を加熱ユニットに隣接した焼き入れユニットで焼き入れして室温にし；
鉄をベースにした合金を第二引っ張りユニットにより供給速度よりも高い第一引き出し速度 で引き出して第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金のストリップの第一区域を形成し；並びに
第二引っ張りユニットの引き出し速度を第二の引き出し速度に調節して第二のマイクロ構造及び第三の厚さを有する鉄をベースにした合金の第二区域を形成する
を含み、それにより、鉄をベースにした合金に加熱工程及び焼き入れ工程の両方の間にテーパーを付けて種々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法。
【請求項２】
鉄をベースにした合金が、炭素を0.001重量パーセント(wt%)〜4重量パーセント (wt%)の範囲で含有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第一の厚さが、約0.23 mm (0.009インチ)〜約3.18 mm(0.125インチ)である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
第一の厚さが約1.7 mm (0.065インチ)である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
鉄をベースにした合金を加熱して温度約760℃〜約980℃(1400〜1800°Ｆ)の範囲にする予熱工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
第一及び第二引っ張りユニットを、一対の油圧圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
供給速度が、約18〜30 cm/分(7〜12 ipm) である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
供給速度が、27.31 cm/分(10.75 ipm) である、請求項7記載の方法。
【請求項９】
加熱ユニットを、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流, 及び誘導からなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°Ｆ) である、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
選定した温度が、約1,230℃ (2250°Ｆ) である、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
第一の引き出し速度が、約30〜43 cm/分(12〜17 ipm) である、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
第二の厚さが、約0.23〜3.18 mm (0.009〜0.125インチ)である、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
第三の厚さが、第一の厚さと同じである、請求項1記載の方法。
【請求項１８】
低炭素鋼のストリップをマイクロ処理する方法であって、下記の工程：
第一のマイクロ構造、第一の厚さ及び第一の幅を有し、加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造、第二の厚さ及び第二の幅を有する鋼に変化することができる低炭素鋼のストリップを供し；
ストリップ鋼を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに供給速度で連続して供給し；
ストリップ鋼を加熱ユニットで張力下で加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし；
直ちにストリップ鋼を加熱ユニットに隣接した焼き入れユニットで焼き入れして室温にし；
ストリップ鋼を第二引っ張りユニットにより供給速度よりも高い第一の引き出し速度で引き出して第二のマイクロ構造、第二の厚さ及び第二の幅を有するストリップ鋼の第一区域を形成し；及び
第二引っ張りユニットの引き出し速度を第二の引き出し速度に調節して第二のマイクロ構造、第三の厚さ及び第三の幅を有するストリップ鋼の第二区域を形成する
を含み、それにより、ストリップ鋼に加熱工程及び焼き入れ工程の両方の間にテーパーを付けて種々の厚さ及び幅を有する、低炭素鋼のストリップをマイクロ処理する方法。
【請求項１９】
鋼のストリップが含有する炭素が、2重量パーセント(wt%) 以下である、請求項１8記載の方法。
【請求項２０】
第一の厚さが、約0.23〜3.18 mm (0.009〜0.125インチ)である、請求項１8記載の方法。
【請求項２１】
第一の厚さが約1.65 mm (0.065インチ)である、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
鉄をベースにした合金を加熱して温度約760〜980℃ (1400〜1800°Ｆ)の範囲にする予熱工程を更に含む、請求項１8記載の方法。
【請求項２３】
第一の幅が、約5〜13 cm (2〜5インチ)である、請求項１8記載の方法。
【請求項２４】
第一の幅が、約8 cm (3インチ)である、請求項１8記載の方法。
【請求項２５】
第一及び第二引っ張りユニットを、一対の油圧圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定する、請求項１8記載の方法。
【請求項２６】
供給速度が、約18〜30 cm/分(7〜12 ipm) である、請求項18記載の方法。
【請求項２７】
供給速度が、27.31 cm/分(10.75 ipm) である、請求項26記載の方法。
【請求項２８】
加熱ユニットを、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定する、請求項１8記載の方法。
【請求項２９】
加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流, 及び誘導からなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項１8記載の方法。
【請求項３０】
加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項１8記載の方法。
【請求項３１】
選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°Ｆ) である、請求項18記載の方法。
【請求項３２】
選定した温度が、1,040℃ (1900°Ｆ)、1,230℃ (2250°Ｆ) 及び1,290℃ (2350°Ｆ) からなる群より選定する、請求項3１記載の方法。
【請求項３３】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した冷却手段を適応させる、請求項18記載の方法。
【請求項３４】
引き出し速度が、約30〜43 cm/分(12〜17 ipm)である、請求項18記載の方法。
【請求項３５】
ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 0.8〜1.8 mm (0.03〜0.07 インチ)及び幅約8〜15 cm (3〜6 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
【請求項３６】
ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 1.2〜18 mm (0.049〜0.54 インチ)及び幅約8〜13 cm (3〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
【請求項３７】
ストリップ鋼の第一の区域が、厚さ約 1.2〜1.7 mm (0.046〜0.065 インチ)及び幅約8〜13 cm (3〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
【請求項３８】
ストリップ鋼の第三の区域が、厚さ約 0.2〜3.18 mm (0.009〜0.125 インチ)及び幅約5〜13 cm (2〜5 インチ)を有する、請求項18記載の方法。
【請求項３９】
低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記：
ストリップ鋼を加熱して第一の選定した温度にする加熱速度を有する加熱ユニット; 
加熱ユニットに隣接して位置され、加熱されたストリップ鋼を急速に焼き入れして室温にする冷却速度を有する焼き入れユニット; 
該加熱ユニット及び焼き入れユニットの反対側に位置され、該ストリップ鋼を該加熱ユニット及び焼き入れユニットを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二引っ張りユニット、第二引っ張りユニットは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二引っ張りユニットは、該鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;
加熱ユニットと焼き入れユニットとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにするための耐熱性断熱材; 並びに
第一引っ張りユニットの供給速度、第二引っ張りユニットの引き出し速度、加熱ユニットの加熱速度及び冷却ユニットの冷却速度を制御及び調節し、それにより低炭素鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有するための制御ユニット
を含む低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。
【請求項４０】
第一の選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°Ｆ) である、請求項39記載の装置。
【請求項４１】
加熱ユニットが、第一引っ張りユニットと耐熱性断熱材との間に配置された一次加熱ユニット及び低炭素鉄をベースにした合金を余熱して第二の選定した温度にする二次加熱ユニットを含む、請求項39記載の装置。
【請求項４２】
第一の選定した温度が、およそ820℃ (1500°Ｆ)以下である、請求項39記載の装置。
【請求項４３】
加熱ユニットが、電気抵抗, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴及びトーチからなる群より選定される、請求項39記載の装置。
【請求項４４】
加熱ユニットが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項39記載の装置。
【請求項４５】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定される、請求項39記載の装置。
【請求項４６】
低炭素鉄をベースにした合金を冷却して室温にするための水バケツ及び水バケツに接続され、水バケツを適した焼き入れ温度に保つための冷却装置を含む、請求項39記載の装置。
【請求項４７】
第一及び第二引っ張りユニットが、圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定される、請求項39記載の装置。
【請求項４８】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記： 
鉄をベースにした合金を加熱して第一の選定した温度にする加熱速度を有する一連のガス加熱トーチ; 
ガス加熱トーチに隣接して位置され、加熱された鉄をベースにした合金を急速に焼き入れして室温にする冷却速度を有する冷却装置に接続された水冷却ユニット; 
ガス加熱トーチ及び水バケツの反対側に位置され、該加熱された鉄をベースにした合金をガス加熱トーチ及び水バケツを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二連の引っ張りローラー、第二連の引っ張りローラーは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二引っ張りローラーは、鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;
ガス加熱トーチと水バケツとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにする耐熱性断熱材; 並びに
第一連の引っ張りローラーの供給速度、第二連の引っ張りローラーの引き出し速度、ガス加熱トーチの加熱速度及び水バケツの冷却速度を制御及び調節するための制御ユニット、
を含み、それにより鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。
【請求項４９】
第一の選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°Ｆ) である、請求項48記載の装置。
【請求項５０】
第一の選定した温度が、およそ820℃ (1500°Ｆ)以下である、請求項48記載の装置。
【請求項５１】
一連のガス加熱トーチが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項48記載の装置。
【請求項５２】
水冷却ユニットが、加熱された鉄をベースにした合金を焼き入れするための水バケツ及び水バケツからの更なる水を収集するための水収容溜めを含む、請求項48記載の装置。
【請求項５３】
第一連及び第二連の圧延ローラーが、油圧を動力源とする、請求項48記載の装置。
【請求項５４】
耐熱性断熱材が、セラミック板及びセラミック板の周りを包む炭素プラスチックシートを含む、請求項48記載の装置。
【請求項５５】
制御ユニットがコンピューター制御される、請求項48記載の装置。
【請求項５６】
単層自動車パネルを製造する方法であって、下記：
種々の張力下で選定した温度にまで加熱しかつ直ぐに焼き入れして室温にすることによって、一部にベイナイトが形成され、様々な厚さで作られたマイクロ処理された一体の単層鋼シートを供し；及び
鋼ストリップを型押してフロントピラー,リアピラーを有するドアパネルを形成する、
ことを含み、それにより自動車パネルのフロントピラー及びリアピラーは、それの形成された十分なベイナイト及び同じ厚さを有する、単層自動車パネルを製造する方法。
【請求項５７】
選定した温度が、少なくともおよそ1,040℃ (1900°Ｆ) である、請求項56記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理された鉄をベースにした合金に関し、一層特には、処理された鉄をベースにした合金を製造するための方法及び装置, 並びに低炭素合金をマイクロ焼き戻しするか又はマイクロ処理することによって低炭素鋼及びその他の鉄をベースにした合金をベイナイト及び/又はマルテンサイトに変態させる、それから生成した物質に関する。
【背景技術】
【０００２】
低炭素鋼のような低品位金属を取得し、いくつか名前を挙げると、焼きなまし, 焼き入れ, 及び焼き戻しを含む廉価な処理によって,それらを高品質鋼や一層望ましい生成物に変えることは、長い間冶金家の目標であった。従前の試みでは、必ずしも望ましい生成物を生成するとは限らない点で、成功例は限られていた。 
【０００３】
本発明の目標及び有利な態様は、ベイナイト及び/又はマルテンサイトを含有する低炭素鉄をベースにした合金を製造する 、廉価で, 迅速かつ容易な方法を提供することである。
【０００４】
鋼の加工には、大きな機材の片, 焼き入れ油及び焼き入れ塩のような高価でかつ危険な加熱流体, 並びに炉及び鋳込み用溶鋼からの残留熱を使用した後に、鋼の硬度を所望の値に上げるために焼き入れを使用することを含む焼き戻しプロセスを採用するのが普通である。ベイナイト及びマルテンサイトは、非常に望ましい物質であり、それらは、Rockwell 硬度約 40 以上を有するのが普通である。
【０００５】
ベイナイトは、フェライトとカーバイトとの組合せで組織的体系にされ、高強度と高い柔軟性とを兼ね備えながら、相当の靭性を示す針状鋼であるのが普通である。ベイナイトは、オーステンパーすることによって形成されるのが普通であり、非常に望ましい生成物である。ベイナイト鋼の実用的な利点は、ベイナイト反応が起きた後に、更に熱処理しないで、相対的に高い強度レベルが適切な柔軟性と共に得られることができることである。溶接金属に近接する熱影響を受ける領域では、マルテンサイトよりもむしろ、ベイナイトが形成することになることから、鋼は容易に溶接可能であり、それでクラッキングの発生が減少されることになる。その上に、鋼は、有する炭素含量が低く、溶接性を向上させかつ変態から生じる応力を減少させる。
【０００６】
マルテンサイトは、鉄の体心正方格子に炭素が入り込んだ硬い, 過飽和固溶体で造られる別の針状鋼である。それは、オーステナイト化鋼がマルテンサイト範囲の直ぐ上の温度に焼き入れされかつその温度に保たれて全体にわたって均一化された温度になった後に室温に冷却されるマルテンサイト変態又は剪断変態と呼ばれる相変態の間に形成される準安定な中間組織であるのが普通である。化学プロセスは、温度が高い程、速くなるので、マルテンサイトは、熱をかけることにより容易に破壊される。いく種かの合金では、この作用は、タングステンのような、セメンタイト核生成を妨げる元素を加えることによって低減されるが、その現象は、代わりにしばしば利用される。焼き入れは、制御するのが困難になり得るので、ほとんどの鋼は、焼き入れされて過多のマルテンサイトを生成し、次いで、焼き戻しされて意図する用途に好都合な組織が達成されるまで、その濃度を徐々に減少させる。マルテンサイトは、あまりに多いと、鋼を脆弱な状態のままにし、あまりに少ないと、鋼を軟質な状態のままにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の態様は、低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理して望ましい量のベイナイト及び/又はマルテンサイトを含有させるための方法及び装置を提供することである。マイクロ処理された低炭素鉄をベースにした合金は、高い引っ張り強度, 材料を節約しかつ重量を減少させる能力を有しながら、用途について様々な厚さを有し得及び容易に溶接可能になり得る。
【０００８】
本発明の目標及び有利な態様は、ベイナイト及び/又はマルテンサイトを含有する低炭素鉄をベースにした合金を製造する廉価で、迅速かつ容易な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従えば、低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理して様々な厚さを有しかつ望ましい量のベイナイト又はマルテンサイトを含有させるための方法及び装置を提供する。
【００１０】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法は、第一のマイクロ構造及び第一の厚さを有する炭素鉄をベースにした合金の伸長された片を供し、鉄をベースにした合金を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットを通して第一の供給速度で連続して供給し;鉄をベースにした合金を張力下で加熱し;直ちに鉄をベースにした合金を焼き入れユニットで焼き入れして室温にし;そして鉄をベースにした合金を第二引っ張りユニットにより種々の引き出し速度、好ましくは供給速度よりも高い速度で引き出して鉄をベースにした合金を第一の厚さと異なる第二の厚さを有する可能性のある第二のマイクロ構造に変態させることを含む。第一又は第二引っ張りユニットで供給速度及び引き出し速度の速度を調節する工程を繰り返すと、鉄炭素合金の様々の厚さをもたらすことになる。
【００１１】
低炭素鉄をベースにした合金、好ましくは低炭素鋼ストリップをマイクロ処理する装置は、少なくとも鉄をベースにした合金を加熱する加熱ユニット; 加熱ユニットに隣接して位置され、加熱された鉄をベースにした合金を急速に焼き入れして室温にする焼き入れユニット; 加熱ユニット及び焼き入れユニットの反対側に位置され、鉄をベースにした合金を加熱ユニット及び焼き入れユニットを、好ましくは張力下で通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二引っ張りユニット; 並びに第一引っ張りユニットの供給速度、第二引っ張りユニットの引き出し速度、加熱ユニットの加熱速度及び冷却ユニットの冷却速度を制御及び調節するための制御ユニットを含む。加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ移動するストリップ鋼を真っ直ぐにするのに、加熱ユニットと焼き入れユニットとの間に随意の耐熱性絶縁材を配置してよい。
【００１２】
本発明の利点は、様々の所望の厚さを有する可能性のある、低炭素鉄をベースにした合金を迅速にかつ廉価に処理してベイナイト及び/又はマルテンサイトを高い量で生じ得、それが更に形成又は処理しないで利用する準備ができていることになることである。
【００１３】
本発明の別の利点は、鉄をベースにした合金表面に対して高温火炎を吹き付けて比較的に短い期間で約 2500°Ｆ(1400℃)にするように、プロパン又は酸素加熱のような高可燃性ガスを使用した高度に集中している加熱ユニットを使用することである。加熱ユニットは、加熱がそのように局在化されるので、大きな炉に火を付けるために、燃料費が増大する必要性を軽減する。
【００１４】
本発明の更なる利点は、本発明が過酷な焼き入れを使用し、それで、焼き入れクラッキング及び加工中の製品変形が軽減されることである。
【００１５】
本発明の期待される範囲及び種々の実施態様の性質及び利点を更に理解するために、下記の詳細な記載, 及び添付図面に関連して取り上げる時は、添付図面を参照すべきである。
【００１６】
本発明に従えば、低炭素鋼を含む、鉄をベースにした合金をマイクロ処理加工して、多くの用途用に望ましい硬化物を生じる新しい方法を提供する。本発明では、鉄をベースにした合金 を２連の引っ張りユニットの間で伸張して種々の厚さにし及び加熱して1,900°Ｆ (1,040℃)を超える適した温度にした後に、ベイナイト及び/又はマルテンサイト構造化合物を形成するために、直ぐに熱源に近接する焼き入れ手段によって焼き入れして室温にすることができる。
【００１７】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理するプロセスは、鉄をベースにした合金を供し、鉄をベースにした合金を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに連続して供給し、鉄をベースにした合金を加熱して高い温度にし、加熱された鉄をベースにした合金を直ぐ後に焼き入れし、そして鉄をベースにした合金を第二引っ張りユニットによって引き出して合金の少なくとも一部をベイナイト及び/又はマルテンサイトに形成することを含む。第二引っ張りユニットの引き出し速度を調節することによって、処理加工された鉄をベースにした合金は、任意の所望の間隔で伸張されて種々の厚さを有する連続した鋼の片を形成し、型押する、最も有利には自動車体パネルのような品物を製造する準備ができ得、望ましい量のベイナイト又はマルテンサイトを含有し及び用途について変わる厚さを容易に有する。
【００１８】
下記の実施態様は、低炭素鉄をベースにした合金のストリップについての本発明のマイクロ処理プロセス及び装置を例示するが; 本発明を、旗竿や棒原料用に使用することができるワイヤー, シート, 中空管に関して利用することも同様に実行可能である。好適な鉄をベースにした合金は、炭素を約 0.001重量パーセント (wt%)〜約 4重量パーセント(wt%)の範囲で含有し得る。一層好適な鉄をベースにした合金は、炭素を0.003重量パーセント (wt%)〜2重量パーセント (wt%)の範囲で含有し得、炭素含量は、約 0.1 wt%〜約 0.7 wt%であるのが最も好ましい。
【００１９】
本発明のプロセス及び装置を一層良く説明するために、初めに図１を見る。図１には、マイクロプロセッシング装置をアセンブリー 10によって全体的に表す。鉄をベースにした合金の大きな生産ロールを本発明に従って処理加工してよいが、本明細書では、一層小さなロール用途について全般に検討することにする。それで、本実施態様では、鉄をベースにした合金の巻き上げられたストリップを12として示し, ストリップは、幅約 3〜5 インチ(8〜13cm)でありかつ厚さ約 1 mm (0.0393 インチ)〜2 mm (0.0787 インチ) であり、鉄をベースにした合金12が処理加工されている時に、鉄をベースにした合金12を引っ張るために、第一引っ張りユニット14及び第二引っ張りユニット16を通して引き出されているとして示す。第一引っ張りユニット 14は、鋼ストリップを供給速度約 7.00 IPM (インチ/分)〜約 15.00 IPM(17.8〜38.10cm/分)で供給する。第一引っ張りユニット14及び第二引っ張りユニット16 は、移動している鉄をベースにした合金12に張力を供する任意の適した機器、例えば圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブにすることができる。
【００２０】
一次加熱ユニット18は、長さが約 4〜6インチ (10〜15cm)、幅が約 1/2 インチ〜2 インチ (1.3〜5.1cm) 及び深さが約 1〜2 インチ (2.5〜5.1cm)の加熱領域を形成する。一次加熱ユニット 18は、鉄をベースにした合金 12のストリップの表面に対して一連のピンポイント高温火炎を吹き付けることによって鉄をベースにした合金のストリップ 12を加熱してほぼ瞬間的に2,200°Ｆ (1,200℃)を超える好適な温度に加熱する。二次加熱ユニット 19 は、鉄をベースにした合金12を随意に予熱して約 1,400°Ｆ〜 1,800°Ｆ (760℃〜980℃)の範囲の温度にした後に、鉄をベースにした合金 12を一次加熱ユニット 18の加熱領域に入れてよい。鉄をベースにした合金 12を随意に予熱する時は、二次加熱ユニット 19を任意の適した位置、例えば第一引っ張りユニット 14に近接する位置又は第一引っ張りユニット 14と一次加熱ユニット 18との間に置いてよい。
【００２１】
直ぐ後に、焼き入れユニット 20を, 線状形態で鉄をベースにした合金のストリップ12に向けて加熱された鉄をベースにした合金を直ちに冷却して室温にする。焼き入れユニット 20は、好ましくは、約 32°Ｆ〜 約 150°Ｆ (0℃〜66℃) の冷却水の源にすることができる。焼き入れユニット 20は、好ましくは、鉄をベースにした合金12を冷却して室温にするための水バケツ 23、水バケツ 23からの更なる水を収集するための水収容溜め 25及び水バケツ 23に接続されて水バケツ 23を適した焼き入れ温度に保つための冷却装置 21を含んでよい。焼き入れ媒体は、本明細書中、水であるが、油, 塩, 有機液体及びその他の無機流体を含み、これらに限定しない任意のその他の適した焼き入れ流体を使用してよい。
【００２２】
直ちに焼き入れした後に、第二引っ張りユニット 16は、合金のストリップを引き出し速度約 15.00 IPM〜約 20.00 IPM (38.10〜50.80cm/分)で引き出す。一次加熱ユニット 18と焼き入れユニット 20との間の適した間隔は、第一引っ張りユニット 14の供給速度及び第二引っ張りユニット 16の引き出し速度に依存し、全体として生成する物質の様々な厚さの決定要因となる。
【００２３】
垂直用途用には、本発明者等は、一次加熱ユニット 18と焼き入れユニット 20との間に配置した耐熱性断熱材 22を更に組み込み、それにより一次加熱ユニット 18 と焼き入れユニット 20とを絶縁しそして鉄をベースにした合金の移動しているストリップ12を加熱しかつ焼き入れしていながら、移動しているストリップ12を真っ直ぐにするのが最も有効であるのを見出した。耐熱性断熱材 22は、任意の適した耐熱性材料、例えば、セラミック又は織Kevlar シートで作られてよい。織炭素シートで覆われたセラミック板が、本発明において好ましい。この耐熱性断熱材は、様々な厚さでマイクロ処理の実行を可能にする形状であるのが好ましい、すなわち、ストリップ幅は固定値にすべきでない。織炭素シートは、様々な厚さに適応する程に可撓性である。
【００２４】
コンピューター操作制御ユニット 24 は、第一引っ張りユニット 14の供給速度、第二引っ張りユニット 16の引き出し速度、一次加熱ユニット18の加熱速度及び冷却ユニット 20の冷却速度を制御しかつ調節する。従って、低炭素鉄をベースにした合金 12は、制御ユニット 24の操作を経てそれに異なる張力を掛けさせることによって、様々な厚さを有し得る。生成した鉄をベースにした合金は、厚さ約 0.049〜約 0.54 インチ (1.2〜14mm)を有するのが好ましい。 加えて、実験結果は、鉄をベースにした合金の生成した物質が、高い量のベイナイト又はマルテンサイトに転化されたことを示す。
【００２５】
一次又は二次加熱ユニットは、任意の適した加熱手段、例えば、電気抵抗加熱器, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼手段, 固形燃料, 及びトーチでよい。加熱ユニットは、放射, 伝導, 対流, 及び誘導のような種々の様式により熱を伝達してよい。この用途に関する限りでは、好適な加熱ユニットは、プロパントーチであるのがよい。プロパントーチは、図１及び図２に示す通りに、ブラスターノズル17及びブラスターノズル17に動作可能に接続され 、加熱制御を行うためのバルブ制御 (図示せず) を含むことができる。ミニチュア寸法のプロパントーチが、鋼の温度を制御可能な様式で室温から約1,832°Ｆまで、更に5,072°Ｆ (約1,000℃〜2,800℃) に上昇させる際に極めて有効であることが分かった。上述した方法は、同じ仕事を同等に成し遂げることができるが、トーチは、鉄をベースにした合金を迅速に加熱するために極めて有用である。プロパントーチ加熱器が所望の効果に十分であるが、鉄をベースにした合金の加熱は、数多くの方法の内のいずれかで成し遂げてよいことは理解されなければならない。
【００２６】
更に,焼き入れは、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び種々の材料の粉末との接触を使用することによる焼き入れを含む数多くの方法で成し遂げることができる。焼き入れ操作は、加熱操作の極めて近くで、すなわち、プロパン加熱器の下流およそ１インチの分数から数フィートまでの範囲内で行う。鉄をベースにした合金の生じた温度を制御するために、焼き入れユニットは、好ましくは、加熱に近くかつ隣接した近傍に配置すべきである。この近傍は、本発明の「マイクロ処理する」利点を達成すると考えられる。
【００２７】
加熱及び冷却工程の間に、鉄をベースにした合金は、単に張力によって供給しても、又は張力下のままでもよく、それにより加熱する間に伸長し、次いで、鉄をベースにした合金を焼き入れする時に、凝固してその伸長された寸法になる。上述した焼き入れ媒体は、マイクロ処理する特定の物質について選んでよい。下記の実施例において、利用した焼き入れユニットは、水道水であり、水道水を鉄をベースにした合金の反対面に向ける。
【００２８】
十分な硬化可能性を最も良く達成するには、過酷な焼き入れを用い、それで焼き入れクラッキング及び加工中の製品変形を軽減するようにするのが最良である。脆化された要素が鋼の粒子境界に達し、従ってクラッキングを引き起こす程の時間が無いことから、炉加熱の不利が除かれる。本発明の十分な可能性を達成するのに、焼き戻しを必要としても又は必要としないでもよい。
【実施例】
【００２９】
下記の実施例は、本発明を例示するもので、本発明を制限するものでなく、むしろ利用する所定のパラメーターを説明するために、ここに挙げる。例として使用した炭素鋼の化学データ (wt%) は、下記である：
【００３０】
［表１］
┌─────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│化学データ│１０１８炭素鋼│１０１９炭素鋼│１０２０炭素鋼│１００８炭素鋼│
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│炭素      │0.14−0.2     │0.15−0.2     │0.17−0.23    │最大0.1       │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│鉄        │残り          │残り          │残り          │残り          │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│マンガン  │0.6 −0.9     │0.7 −1       │0.3 −0.6     │0.3 −0.5     │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│リン      │最大0.04      │最大0.04      │最大0.04      │最大0.04      │
├─────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│イオウ    │最大0.05      │最大0.05      │最大0.05      │最大0.05      │
└─────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
【００３１】
［表２］
┌─────┬───────┐
│化学データ│８６２０炭素鋼│
├─────┼───────┤
│炭素      │0.18−0.23    │
├─────┼───────┤
│クロム    │0.4 −0.6     │
├─────┼───────┤
│マンガン  │0.7 −0.9     │
├─────┼───────┤
│モリブデン│0.15−0.25    │
├─────┼───────┤
│ニッケル  │0.4 −0.7     │
├─────┼───────┤
│リン      │最大0.035     │
├─────┼───────┤
│ケイ素    │0.15−0.35    │
├─────┼───────┤
│炭素      │0.18−0.23    │
└─────┴───────┘
【００３２】
実施例 1
厚さ0.064 インチ (1.6 mm)×幅3.02 インチ (7.67 cm) の1018-1020 低炭素鋼のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の２つの固定点の間で供給速度10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度13.25 IPM. (33.66 cm/分) を用いて張力下で伸張した。固定点の間で、一次加熱ユニットは、２連のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼を加熱して1,900°Ｆ (1,040℃) にし, ピンポイント高温火炎は、各々直径約 1/2 インチ (1.3 cm) であった。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットバケツは、冷水流を火炎より約1/2インチ下の張力下の加熱された鋼に向け、鋼ストリップを冷却して約 57°Ｆ (14℃) にし、生じた鋼を試験して30 Rcであった。
【００３３】
実施例 2
厚さ0.062 インチ (1.6 mm)×幅約 3.00インチ (7.62 cm) の8620 低炭素鋼のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の２つの固定点の間で供給速度10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度13.25 IPM. (33.66 cm/分) を用いて伸張した。固定点の間で、加熱ユニットは、高さ約 1/8 インチ(3.2 mm)×幅約 3インチ (8 cm) の２連の対向する複数のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼を加熱して約 2,350°Ｆ (1,290℃) にした。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットは、冷水流を火炎より約3/4インチ(1.9 cm)下の張力下の加熱された鋼ストリップに向け、鋼ストリップを冷却して数秒内で約 70°Ｆ (20℃) にし、生じた鋼を試験して48 Rcであった。この物質は、ベイナイト85 パーセント (85%) であるマイクロ構造含量を有することが分かった。生成した厚さは、0.062 インチ(1.6 mm)から0.049 インチ〜0.054 インチ(1.2〜1.4 mm)の範囲に制御可能に減少される。
【００３４】
実施例 3
厚さ0.065 インチ (1.7 mm)×幅3.02 インチ (7.67 cm) の1008 低炭素鋼(炭素約 0.036重量パーセント)のストリップを第一及び第二引っ張りユニット中の２つの固定点の間で供給速度約10.75 IPM (インチ/分) (27.31 cm/分) 及び引き出し速度約10.75 IPM〜約16 IPM (41 cm/分) を用いて伸張した。固定点の間で、加熱ユニットは、高さ約 1/8 インチ(3.2 mm)×幅約 3インチ (8 cm) の２連の対向する複数のピンポイント高温火炎を鋼ストリップの両面に向けて吹き付け、鋼ストリップを加熱して約 2,250°Ｆ (1,230℃) にした。鋼が第一引っ張りユニットを通って下方向に移動しかつ伸張するにつれて、焼き入れユニットは、冷水流を火炎より約1/2〜1 インチ(1.3〜2.5 cm)下の張力下の加熱された鋼に向け、鋼ストリップを冷却して数秒内で約 70°Ｆ (20℃) にし、生じた鋼を試験して1〜36 Rcであった。この物質は、ほとんどマルテンサであるマイクロ構造含量を有することが分かった。生成した厚さは、0.065 インチ(1. 7 mm)から0.046 (1.2 mm) インチ〜0.065 インチよりちょっと小さいの範囲に制御可能に減少される。鋼1008のような低炭素鋼は、1 Rc〜36 Rcから選定することができ、これは、引っ張り強度161 KSIまでに一致する。
【００３５】
図3は、本発明に従って処理加工した低炭素鋼のような鉄をベースにした合金の種々の区域における種々の厚さの側面図を示す。区域 Aでは、鉄をベースにした合金の厚さは、初めの厚さと同じである。区域 Bでは、２つの引っ張りユニットが、鉄をベースにした合金の厚さを、初めの第一の厚さから第二の厚さに減少させる。区域 Cでは、鉄をベースにした合金を処理加工して第二の厚さから第一の厚さに戻す。区域 Dでは、鉄をベースにした合金を再び２つの引っ張りユニットにより第一の厚さから第二の厚さに減少させる。流れ図は、どんどん続いて第一の厚さと第二の厚さとのサイクルを繰り返すことができる。しかし、第二の厚さに加えて、製造加工業者が、すべての操作を完了する際に、異なる区域について合金が有することを所望するならば、第三又は第四の厚さにしてもよい。
【００３６】
好適な第一の厚さは、 0.009〜0.250インチ(0.23〜6.4mm)の範囲であるのがよくかつ好適な第二の厚さは、0.003〜0.200 インチ(0.076〜5.08 mm)の範囲であるのがよい。最も好適な第一の厚さは、0.060〜0.125 インチ(1.5〜3.18 mm)の範囲であるのがよくかつ最も好適な第二の厚さは、0.030〜0.080 インチ(0.76〜2.0 mm)の範囲であるのがよい。
【００３７】
図4は、本発明に従って処理加工した低炭素鉄をベースにした合金の種々の厚さの区域を例示する厚さ対時間線図である。マイクロ処理するプロセスの間に、引っ張りユニットの供給速度 及び引き出し速度を調節すると、図3に示すような生成した合金の種々の厚さをもたらす。種々の厚さの間で変わるこの能力により、連続した型押用予備成形体を作るのに適した鋼のロールを成形する能力がもたらされる。各々の予備成形体を鋼ロールから型押することができ、所定の部分は、打ち抜くのが一層容易な一層厚い部分を本質的に「補強する」ことができる、というのは、それらの位置が一層薄いからである。この能力は、自動車ドアパネルのヒンジ固定領域について、二次鋼板をもはや補強材として一緒に溶接することを必要としないことを意味する。
【００３８】
図 5 は、鉄をベースにした合金の試験片を処理加工する加熱工程及び焼き入れ工程の間の相対的な温度変化を例示する温度対時間線図である。例示のために、鉄をベースにした合金を加熱して温度勾配カーブをたどり、全体を番号50で示す。温度勾配カーブ50において、温度は、カーブの右上がり傾斜した側 52で上昇され、そしてカーブの右下がり傾斜した側56で低下される。カーブ 52は、加熱ユニットを通って移動する鉄をベースにした合金の所望の温度勾配を表す。最高温度は、点54においてであり、これは、物質の共析温度を超えている。鉄をベースにした合金は、カーブの側 56に従って焼き入れされる。
【００３９】
図 6は、鉄をベースにした合金の試験片を処理加工する予熱工程、加熱工程及び焼き入れ工程を例示する本発明の別の実施態様の間の温度変化を例示する温度対時間線図である。例示のために、鉄をベースにした合金を加熱して温度勾配カーブをたどり、全体を数字60で示す。温度勾配カーブ60において、温度は、区域 62, 64及び68を含むカーブの右上がり傾斜した側で上昇され、そしてカーブの右下がり傾斜した側63で低下される。鉄をベースにした合金が二次加熱ユニットを通過して予熱するにつれて、温度が上昇して, 区域 62によって示される通りのオーステナイト形成温度より低いレベルになる。次いで、鉄をベースにした合金を短期間水平状態 64に保った後に、一次加熱ユニットに入れる。鉄をベースにした合金が一次加熱ユニットを通って進む時に、区域68によって示される通りに、温度が上昇して,  点 69であるオーステナイト形成温度より高いレベルになる。次いで、鉄をベースにした合金は、直ちに焼き入れユニットに入り、そこで、区域63によって示される通りに、合金の温度は、急速に低下されて室温になる。
【００４０】
変態され得る鉄をベースにした合金は、鋼のストリップ及び/又はシート、山形鋼, 中空管、自動車ドアの外膜、自動車ドアの内部で使用するためのレーザー溶接ブランク、I-ビーム形状、及びブランクの小部分を含む、任意の断面を含んでよい。加えて、鋼厚板は、ベイナイト, マルテンサイト, 又はこれらの組合せのパターンを、厚板又はシートの表面を横断する任意のパターンで達成してよい。
【００４１】
図 7は、本発明に従って低炭素鋼のシート 71を処理加工して自動車パネルを形成するための装置の透し図を、全体的にアセンブリー 70によって表して示す。鋼シートをマイクロ処理するプロセスは、鉄をベースにした合金を上記した通りにマイクロ処理するプロセスと同様である。
【００４２】
この実施態様では、低炭素鋼のシート 71を、処理加工している時に、第一及び第二引っ張りユニット 74及び76をそれぞれ張力下で引き出す。第一及び第二引っ張りユニット 74及び76は、圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブのような、移動する鉄をベースにした合金12に張力を与える任意の適した機器でよい。
【００４３】
前記した通りに、一次加熱ユニット 75 は、一連の対向する複数のピンポイント高温火炎を鋼のシート71の表面に対して吹き付けることによって、鋼のシート71を加熱して2,200°Ｆ (1,200℃) よりも高くした。好適な加熱ユニットは、プロパントーチを利用する。プロパントーチは、ブラスターノズル77及びブラスターノズル77に動作可能に接続され 、加熱制御を行うためのバルブ制御 (図示せず) を更に含んでよい。バルブを制御してブラスターノズル77の一部を閉めることによって、部分加熱工程を達成してよい。いくつかの用途について、鋼ロールの所定の区域において、ベイナイトが必要とされるだけになり得る。従って、鋼シートの区域が一次加熱ユニットを通って進む時に、鋼シートのその所望の部分だけを加熱して所望の温度にし、次いで、直ちに焼き入れして鋼のその区域だけをベイナイトに変態させることになる。二次加熱ユニット 78が、鋼のシートを随意に予熱して温度約1,400°Ｆ〜1,800°Ｆ (760℃〜980℃)の範囲にした後に、鋼のシートは一次加熱ユニット 75に入る。
【００４４】
直ぐ後に、焼き入れユニット79は、好ましくは、約 32°Ｆ〜 約 150°Ｆ (0℃〜66℃) の冷却水の源にすることができ、これを線状形態で鋼のシート 71に向けて加熱された鋼を直ちに冷却して室温にする。厚さを変えるために、第二引っ張りユニット 76は、鋼のシートを、第一引っ張りユニット 74の供給速度に比べて一層高い引き出し速度で一層速くかつ一層ぴんと張って引き出すことができる。ストリップ鋼 71は、加熱器中で非常に高温であるので、この「溶融」しながらの極めて強い伸張は、ストリップを伸張させかつ一層薄くなるようにさせることになる。一次加熱ユニット 75 と焼き入れユニット 79 との間の適した間隔は、第一引っ張りユニット 74の供給速度及び第二引っ張りユニット 76の引き出し速度に依存し、全体として生成する物質の様々な厚さの決定要因となる。 
【００４５】
図 8は、本発明に従うマイクロ処理プロセスを利用した自動車パネルの側面図を示す。自動車パネルは、全体を数字 80で示し、低炭素鉄をベースにした合金を本発明によって部分的に変態させてベイナイト, マルテンサイト又はそれらの組合せに変態された表面の種々の部分を含むようにしたもので作ることができる。
【００４６】
自動車パネルを製造する方法は、選定した温度まで加熱し、次いで、直ちに種々の張力下で焼き入れして室温にすることによって、一部にベイナイトが形成されたマイクロ処理された一体の単層鋼シートであって、様々な厚さで作られるものを提供することを含む。一体の単層鋼シートをマイクロ処理するプロセスは、鉄をベースにした合金を上記した通りにマイクロ処理するプロセスと同様である。
【００４７】
部分的に及び/又は完全に変態されたベイナイトの部分を有する様々な厚さの鋼シートを提供した後に、自動車パネルを製造する方法は、鋼シートを型押してフロントピラー 82,リアピラー 84,フロントドア空間 86及びリアドア空間 88を有する自動車パネル 80を形成することを含む。自動車パネルのフロントピラー 82及びリアピラー 84は、中に変態された十分なベイナイトを有しかつ同じ厚さを有し得る。ベイナイトのパターンは、フロントピラー 82及びリアピラー 84の縁の強度及び二次成形適正を増大させる。フロントピラー 82及びリアピラー 84の外縁は、ベイナイトで作られているので、一層二次成形適正でありかつそれ自体全体にわたって形成され得、強靭な外膜及びエネルギー吸収性の中心を有し得る。
【００４８】
図 8Aは、図 8の自動車パネルの断面図を示す。変態された十分なベイナイトを有する自動車パネルのフロントピラー 82及びリアピラー 84は、同じ厚さを有し得、フロントドア空間 86及びリアドア空間 88に比べて薄くかつ軽い。
【００４９】
別の例は、座席の下の自動車レール用の、ベイナイトの状態の強靭化された中空管の使用を含む。本発明を用いて、多数の他の自動車部品を実現することができる。レーザー溶接されたブランクは、また、パネル内部ドアとして使用してもよく、厚さは、本プロセスによって達成される伸長により変化することができる。本発明で実験することによって、長さ約 2〜約 15 パーセントの伸長が達成されており、それ以上の伸長は、一層の実験によって期待される。伸長は、圧延ローラー, ドラッグ/ドライブキャプスタン, 及び/又は伸長ドライブ, 或は鉄をベースにした合金を張力下に置くための任意のその他の適した機器を用いて達成することができる。
【００５０】
本発明のなお別の特定の態様では、厚さ1ミリメータのブランクは、レーザー溶接された別の厚さ1ミリメータの片をその上に有することができ、片全体を２つの圧延ローラーの間で張力下で伸長することができ、２つの圧延ローラーは、ブランクの長さに沿って寸法の変化をもたらすことができる。２つの引っ張りユニット(圧延ローラー又は鋼を加熱及び冷却しながら伸張するその他の適した方法)の間で鋼を引き出し, そして熱をかける際に、鋼は、少し伸張した後に直ぐに焼き入れされる。この伸長により、様々な取り付け具又は性質に適応するために、鋼の片がブランクの長さに沿って異なる寸法を必要とする自動車部品において特別の実用性を見出すことができる。
【００５１】
本発明は、加熱がそのように局在化されるので、大きな炉に火を付けるために、燃料費が増大する必要性を軽減する。加えて、機械的に真っ直ぐにする通常の矯正措置を必要としない長い片の利点は、計り知れなく重要である。加熱からの長いサイクル時間を含む炉熱、及び真空又は表面酸化を防ぐためのその他の非酸化雰囲気の使用のその他の不利、並びにその上、長い「浸漬（ｓｏａｋ）」時間をもはや必要としないことからの加熱の総括制御は、すべて、産業において所望される利点である。
【００５２】
本発明の好適な実施態様の上記の記載は、例示及び説明のために提示した。型押した鋼及びベイナイトについての用途の数は、あまりに多くて本明細書中に挙げることができないのは明らかである。上記の記載は、完全である又は本発明を開示した精確な形態に限定することを意図するものではない。特定の実施態様に関する上記の教示を考慮して、自明な変更態様又は変更が可能である。本発明の原理及びその実用的な用途を最も良く例示し、それにより当業者が意図する特定の使用に適する通りに種々の実施態様において及び種々の変更態様により本発明を最も良く利用することを可能にするために、実施態様を選定しかつ記載した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、真っ直ぐにした鋼を含む鉄をベースにした合金の製造及びドアパネル及びその他の自動車パネルを含む鋼自動車部品の製造、並びにテーパー付き環状鋼からの旗竿のようなその他の鉄をベースにした合金部品及び/又は鋼から作られる真っ直ぐにした部分を要する鋼から作られるどんなものの製造において実用性及び利用可能性を見出す。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に従って低炭素鉄をベースにした合金を処理加工するための装置の側面図である。
【図２】図１の２つの引っ張りユニットの間の区域の分解組み立て透し側面図を示す。
【図３】本発明に従って処理加工した低炭素鉄をベースにした合金の種々の厚さの側面図を示す。
【図４】本発明に従って処理加工した低炭素鉄をベースにした合金の種々の厚さの区域を例示する厚さ対時間線図である。
【図５】本発明に従って処理加工した鉄をベースにした合金の試験片を処理加工する加熱工程及び焼き入れ工程の間の温度変化を例示する温度対時間線図である。
【図６】鉄をベースにした合金の試験片を処理加工する種々の随意の予熱工程、加熱工程及び焼き入れ工程の間の温度変化を例示する温度対時間線図である。
【図７】本発明に従って自動車パネルを形成するのに使用する低炭素鋼のロールを処理加工するための高生産量装置の透し図を示す。
【図８】本発明に従うコンピューター制御されるマイクロ処理プロセスを利用した自動車パネル内に形成されたベイナイトの部分の側面図を示す。
【図８Ａ】図8の自動車パネル断面を示す。
【符号の説明】
【００５５】
10  マイクロプロセッシング装置
12  ストリップ
14、74  第一引っ張りユニット
16、76  第二引っ張りユニット
17、77  ブラスターノズル
18、75  一次加熱ユニット
19、78  二次加熱ユニット
20、79  焼き入れユニット
21  冷却装置
22  耐熱性断熱材
23  水バケツ
24  コンピューター操作制御ユニット
25  水収容溜め
71  低炭素鋼のシート
80  自動車パネル
82  フロントピラー
84  リアピラー
86  フロントドア空間
88  リアドア空間
【図１】
2008520823.tif 000003
【図２】
2008520823.tif 000004
【図３】
2008520823.tif 000005
【図４】
2008520823.tif 000006
【図５】
2008520823.tif 000007
【図６】
2008520823.tif 000008
【図７】
2008520823.tif 000009
【図８】
2008520823.tif 000010
【図８Ａ】
2008520823.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月17日(2007.7.17)
【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】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法であって、下記の工程：
第一のマイクロ構造を有しかつ加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造を有する鉄をベースにした合金に変態させることができる鉄をベースにした合金を供し；
鉄をベースにした合金を加熱ユニットで加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし；及び
直ちに鉄をベースにした合金を加熱ユニットに近接した焼き入れユニットで焼き入れする
を含む、鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法。
【請求項２】
生成した鉄をベースにした合金が、ベイナイトを少なくとも約85%含むマイクロ構造を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
鉄をベースにした合金が、炭素を0.001重量パーセント(wt%)〜4重量パーセント（wt%)の範囲で含有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
鉄をベースにした合金を予熱して温度約760℃(1400°Ｆ)〜約980℃(1800°Ｆ)の範囲にする更なる工程を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
加熱ユニットを、電気抵抗加熱器, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴、トーチ及びこれらの任意の組合せからなる群より選定する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流、誘導及びこれらの任意の組合せからなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃(1900〜2350°Ｆ）である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気、粉末及びこれらの任意の組合せからなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法であって、下記の工程：
第一のマイクロ構造及び第一の厚さを有し、加熱して選定した温度にし、次いで焼き入れする際に、第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金に変態させることができる鉄をベースにした合金を供し；
鉄をベースにした合金を移動の経路に沿って第一引っ張りユニットに供給速度で連続して供給し；
鉄をベースにした合金を加熱ユニットで張力下で加熱してオーステナイト転化温度よりも高い選定した温度にし；
直ちに鉄をベースにした合金を加熱ユニットに近接した焼き入れユニットで焼き入れし；
鉄をベースにした合金を第二引っ張りユニットにより供給速度よりも高い第一引き出し速度 で引き出して第二のマイクロ構造及び第二の厚さを有する鉄をベースにした合金の第一区域を形成し；並びに
第二引っ張りユニットの引き出し速度を第二の引き出し速度に調節して第二のマイクロ構造及び第三の厚さを有する鉄をベースにした合金の第二区域を形成する
を含み、それにより、鉄をベースにした合金に加熱工程及び焼き入れ工程の両方の間にテーパーを付けて種々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理する方法。
【請求項１１】
鉄をベースにした合金が、炭素を0.001重量パーセント(wt%)〜4重量パーセント（wt%)の範囲で含有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
第一の厚さが約0.23〜約6.35 mm(0.009〜0.250インチ)である、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
第一の厚さが約1.7 mm（0.065インチ)である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
鉄をベースにした合金を予熱して温度約760〜約980℃(1400〜1800°Ｆ)の範囲にする予熱工程を更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
第一及び第二引っ張りユニットを、一対の油圧圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定する、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
供給速度が、約18〜30 cm/分(7〜12 ipm）である、請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
供給速度が、27.31 cm/分(10.75 ipm）である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
加熱ユニットを、電気抵抗加熱器, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴、トーチ及びこれらの任意の組合せからなる群より選定する、請求項１０記載の方法。
【請求項１９】
加熱ユニットが、放射, 伝導, 対流、誘導及びこれらの任意の組合せからなる群より選定した手段によって熱を伝達する、請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
加熱ユニットが、プロパントーチを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項２１】
選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃（1900〜2350°Ｆ）である、請求項１０記載の方法。
【請求項２２】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気、粉末及びこれらの任意の組合せからなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項１０記載の方法。
【請求項２３】
第一の引き出し速度が、約30〜43 cm/分(12〜17 ipm）である、請求項１０記載の方法。
【請求項２４】
第二の厚さが、約0.23〜6.35 mm（（0.009〜0.250インチ）である、請求項１０記載の方法。
【請求項２５】
第三の厚さが、第一の厚さと同じである、請求項１０記載の方法。
【請求項２６】
低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記：
低炭素鉄をベースにした合金を加熱して選定した温度にするための加熱ユニット; 
加熱ユニットに近接して位置され、加熱された鉄をベースにした合金を急速に焼き入れするための焼き入れユニット; 並びに
加熱及び焼き入れする間に加熱ユニット及び冷却ユニットを通る鉄をベースにした合金の供給速度を制御及び調節するための制御ユニット
を含む低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。
【請求項２７】
選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃（1900〜2350 °Ｆ)である、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
加熱ユニットが、電気抵抗加熱器, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴、トーチ及びこれらの任意の組合せからなる群より選定される、請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
加熱ユニットが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項２６記載の装置。
【請求項３０】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項２６記載の装置。
【請求項３１】
焼き入れユニットが、低炭素鉄をベースにした合金を冷却するための焼き入れ手段として中に水を入れた水バケツ及び水バケツに接続され、水を適した温度に保つための冷却装置を含む、請求項２６記載の装置。
【請求項３２】
加熱ユニットと焼き入れユニットとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動する低炭素鉄をベースにした合金を真っ直ぐにする耐熱性断熱材を更に含む、請求項２６記載の装置。
【請求項３３】
低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記：
低炭素鉄をベースにした合金を加熱して選定した温度にする加熱速度を有する加熱ユニット; 
加熱ユニットに隣接して位置され、加熱された低炭素鉄をベースにした合金を急速に焼き入れするための焼き入れユニット; 
該加熱ユニット及び焼き入れユニットの反対側に位置され、該低炭素鉄をベースにした合金を該加熱ユニット及び焼き入れユニットを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二引っ張りユニット、第二引っ張りユニットは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二引っ張りユニットは、該鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;並びに
第一引っ張りユニットの供給速度、第二引っ張りユニットの引き出し速度、加熱ユニットの加熱速度及び焼き入れユニットの冷却速度を制御及び調節し、それにより低炭素鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有するための制御ユニット
を含む低炭素鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。
【請求項３４】
選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃（1900〜2350 °Ｆ)である、請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
加熱ユニットが、電気抵抗加熱器, 流動床, 電気炉, プラズマ炉, マイクロ波炉, オープン環境プロパン炉, ガス燃焼ユニット, 固形燃料, 高温塩浴、トーチ及びこれらの任意の組合せからなる群より選定される、請求項３３記載の装置。
【請求項３６】
加熱ユニットが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項３３記載の装置。
【請求項３７】
焼き入れユニットが、水, 水-含有水溶液, 油, 溶融塩, ブライン溶液, 空気, 及び粉末からなる群より選定した焼き入れ手段を適応させる、請求項３３記載の装置。
【請求項３８】
焼き入れユニットが、低炭素鉄をベースにした合金を冷却するための焼き入れ手段として中に水を入れた水バケツ及び水バケツに接続され、水を適した温度に保つための冷却装置を含む、請求項３３記載の装置。
【請求項３９】
加熱ユニットと焼き入れユニットとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにするための耐熱性断熱材を更に含む、請求項３３記載の装置。
【請求項４０】
第一及び第二引っ張りユニットが、圧延ローラー, ドライブキャプスタン, 及び伸長ドライブからなる群より選定される、請求項３３記載の装置。
【請求項４１】
鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置であって、下記： 
鉄をベースにした合金を加熱して第一の選定した温度にする加熱速度を有する一連のガス燃焼トーチ; 
ガス燃焼トーチに近接して位置され、加熱された鉄をベースにした合金を急速に焼き入れするための冷却装置に接続された水冷却ユニット; 
ガス燃焼トーチ及び水バケツの反対側に位置され、該加熱された鉄をベースにした合金をガス加熱トーチ及び水バケツを通して移動させるための間隔をあけた第一及び第二連の引っ張りローラー、第二連の引っ張りローラーは、第一引っ張りユニットの供給速度よりも速く作動する引き出し速度を有し、それにより該第一及び第二連の引っ張りローラーは、鉄をベースにした合金に張力を掛けてそれの様々の厚さを生じる働きをし;
ガス燃焼トーチと水バケツとの間に配置され、加熱ユニットと焼き入れユニットとを断熱しかつ加熱及び焼き入れしながら移動するストリップ鋼を真っ直ぐにするための耐熱性断熱材; 並びに
第一連の引っ張りローラーの供給速度、第二連の引っ張りローラーの引き出し速度、ガス燃焼トーチの加熱速度及び水バケツの冷却速度を制御及び調節するための制御ユニット、
を含み、それにより鉄をベースにした合金は、様々の厚さを有する、鉄をベースにした合金をマイクロ処理するための装置。
【請求項４２】
第一の選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃（1900〜2350 °Ｆ)である、請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
一連のガス燃焼トーチが、ブラスターノズル及び該ブラスターノズルに動作可能に接続され、加熱制御を行うためのバルブ制御を有するプロパントーチを含む、請求項４１記載の装置。
【請求項４４】
水冷却ユニットが、加熱された鉄をベースにした合金を焼き入れするための中に水を入れた水バケツ及び水バケツからの更なる水を収集するための水収容溜めを含む、請求項４１記載の装置。
【請求項４５】
第一連及び第二連の圧延ローラーが、油圧を動力源とする、請求項４１記載の装置。
【請求項４６】
耐熱性断熱材が、セラミック板及びセラミック板の周りを包む炭素プラスチックシートを含む、請求項４１記載の装置。
【請求項４７】
制御ユニットがコンピューター制御される、請求項４１記載の装置。
【請求項４８】
単層自動車パネルを製造する方法であって、下記：
種々の張力下で選定した温度にまで加熱しかつ直ぐに焼き入れすることによって、一部にベイナイトが形成され、様々な厚さで作られたマイクロ処理された一体の単層鋼シートを供し；及び
鋼ストリップを型押してフロントピラー,リアピラーを有するドアパネルを形成する、
ことを含み、それにより自動車パネルのフロントピラー及びリアピラーは、中に形成された十分なベイナイトを含んでフロントピラー及びリアピラーの強度及び成形適性を増大させる、単層自動車パネルを製造する方法。
【請求項４９】
選定した温度が、少なくとも約1,040〜約1,290℃（1900〜2350 °Ｆ）である、請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
生成した鉄をベースにした合金が、ベイナイト, マルテンサイト、針状フェライト及びこれらの組合せからなる群より選定される一部又は十分に変態されたマイクロ構造を少なくとも一部含む、請求項１記載の方法。
【請求項５１】
生成した鉄をベースにした合金が、ベイナイト, マルテンサイト、針状フェライト及びこれらの組合せからなる群より選定される一部又は十分に変態されたマイクロ構造を少なくとも一部含む、請求項１０記載の方法。
【国際調査報告】
2008520823.tif 000012