(57)【要約】【課題】金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成した後、それにつづく熱間加工前の加熱処理も含めた一連の処理を効率よく行える、生産性の高い設備を提供する。【解決手段】酸化防止皮膜を形成する際の乾燥室５で、熱風により塗膜を乾燥した直後の金属板１００ａが、加工前加熱室６に入るようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成する皮膜形成設備と、前記金属板を加熱する加熱設備を連続して配置したことを特徴とする金属板の加工前処理設備。
【請求項２】
皮膜形成設備は、金属板に皮膜形成用の液体を塗布する塗布室と、金属板に形成された塗膜から溶媒を加熱して蒸発させる乾燥室を備えた請求項１記載の金属板の加工前処理設備。
【請求項３】
皮膜形成用の液体は、溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤であり、乾燥室は、前記溶剤が気化した溶剤蒸気の濃度を検出する濃度検出手段と、排気ダクトと、前記濃度検出手段で検出された溶剤蒸気の濃度に基づいて排気ダクトの開度を調節する開度調節手段と、を備えた請求項２記載の金属板の加工前処理設備。
【請求項４】
皮膜形成用の液体は、溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤であり、乾燥室は、金属板の温度を検出する温度検出手段と、排気ダクトと、前記温度検出手段で検出された金属板の温度に基づいて排気ダクトの開度を調節する開度調節手段と、を備えた請求項２記載の金属板の加工前処理設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板の加工前処理設備を前段に備えた金属板の加工設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属板の加工前処理設備および金属板の加工設備に関し、特に、熱間加工の前段階として金属板を加熱する処理を行う場合に使用する設備およびそれを用いて金属板を熱間加工する金属板の加工設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板の代表例として、鋼板の場合を例に挙げると、鋼板の熱間加工は、軟鋼レベルの低強度の鋼板をＡC3変態点以上の温度に加熱して成形した後、急冷することで焼入れして、引張強度１０００ＭＰａを超える高強度の製品を得る方法として、主として自動車車体の構造用部品の成形への適用が試みられつつある。この方法では、９００℃を超える加熱が行われるため、鋼板表面に酸化スケールと呼ばれる皮膜が形成される。
【０００３】
しかし、この熱間加工に先立っては、熱間加工の際の成形性を高めるためには、実際上、鋼板を１０００℃前後に加熱する処理を行う必要があり、加熱温度が高くなるほど、鋼板表面にはより多量の酸化スケールが形成される。
酸化スケールの一部は、熱間加工する際の鋼板の塑性変形により、破壊して鋼板表面より剥離し、加工装置の周辺に飛散するものもあるが、残る一部は、破壊して鋼板表面より剥離し、熱間加工中の鋼板と加工用の金型の間に挟まって挟圧されるものも出てくる場合がある結果、金型が損傷したり製品に欠陥が発生したりする場合もある。また、製品に酸化スケールが残存していると、溶接性や化成処理性が低下するため、ショットブラストなどで酸化スケールを剥離・除去する必要が出てくる。
【０００４】
酸化スケールの形成を防止する方法としては、１）鋼板の成分を酸化皮膜が形成し難い組成に調整する方法、２）鋼板の表面にアルミニウム系めっき皮膜を形成する方法、３）鋼板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成する方法、４）鋼板を加工する前の加熱および鋼板を熱間加工する際の雰囲気を非酸化性雰囲気にする方法、などが挙げられる。
【０００５】
下記の特許文献１には、前記４）を実施できる装置として、非酸化性雰囲気を形成可能な空間内に加熱装置と加工装置を設けたことを特徴とするシート状金属の加工装置が記載されている。
前記１）の方法の例としては、下記の非特許文献１に記載された方法が挙げられる。
前記２）の方法の例としては、下記の特許文献２に記載された方法が挙げられる。
前記３）の方法の例としては、下記の特許文献３、４に記載された方法が挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０６０３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３８６４０号公報
【特許文献３】特開平７−６２４２９号公報
【特許文献４】特開平１１−１２５６６号公報
【非特許文献１】宮崎、平澤、古君、「非排気部品用ステンレス鋼−耐熱性と加工性に優れるエキゾーストマニフォールド用フェライト系ステンレス鋼「ＪＦＥ−ＭＨ１」」、２００４年５月、ＪＦＥ技報No. ４、ｐ５３−５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の１）〜４）の方法のうち、１）および２）の方法は、鋼板を特殊な組成とする必要があるため、それだけコストがかかるとともに、特殊な組成ゆえ、熱間加工性が低下するおそれも出てくる。４）の方法は、加工装置およびその周囲を含む範囲の大掛かりな雰囲気調整が必要となるため、設備コストがそれだけかかる。３）の方法は、鋼種に適した薬剤を選択して塗布することで鋼種によらず酸化スケールの形成を防止でき、熱間加工性が低下するおそれもないが、この方法には、それにつづく熱間加工前の加熱処理も含めた一連の処理の流れに、生産性の点で改善の余地がある。
本発明の課題は、金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成した後、それにつづく熱間加工前の加熱処理も含めた一連の処理を効率よく行える、生産性の高い設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の熱間加工用金属板の加工前処理設備は、金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成する皮膜形成設備と、前記金属板を加熱する加熱設備を連続して配置したことを特徴とする。
本発明の金属板の加工前処理設備を使用することにより、金属板の表面に酸化防止皮膜を形成するとともに、すぐにそれにつづいて金属板の熱間加工前の加熱処理を行うことができる。この方法は、金属板の表面に酸化防止皮膜を形成した後に、すぐにそれにつづいてでなく、別途、その金属板の熱間加工前の加熱処理を行う方法と比較して、生産性が高い。
【０００９】
本発明の金属板の加工前処理設備において、前記皮膜形成設備が、金属板に皮膜形成用の液体を塗布する塗布室と、金属板に形成された塗膜から溶媒を加熱して蒸発させる乾燥室を備えていると、乾燥処理を経ることで加熱された金属板に蓄えられた熱エネルギーを、それにつづく加熱処理を行う加熱設備にそのまま持ち込むことができる。これにより、加熱設備での金属板の熱間加工前の加熱処理にかかる時間を短縮でき、エネルギーコストも低減できる。
【００１０】
皮膜形成用の液体が、有機、無機などの溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤である場合には、乾燥室が、前記溶剤が気化した溶剤蒸気の濃度を検出する濃度検出手段と、排気ダクトと、前記濃度検出手段で検出された溶剤蒸気の濃度に基づいて排気ダクトの開度を調節する開度調節手段と、を備えていることが好ましい。そして、この開度調節手段により、排気ダクトの開度を、溶剤蒸気の濃度が高い乾燥処理の初期には大きくし、溶剤蒸気の濃度が低くなる乾燥処理の後期には小さくすることにより、乾燥処理の初期には、引火性のある例えば有機溶剤を使う場合であれば、その雰囲気濃度の減少が速くなるため、より安全性を確保でき、乾燥処理の後期には、排気量が少なくなるため、熱エネルギーの損失が抑制される。
【００１１】
皮膜形成用の液体が、溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤である場合には、乾燥室が、金属板の温度を検出する温度検出手段と、排気ダクトと、前記温度検出手段で検出された金属板の温度に基づいて排気ダクトの開度を調節する開度調節手段を備えていることが好ましい。そして、この開度調節手段により、金属板の温度が低い乾燥処理の初期には、排気ダクトの開度を大きくして、主たる溶剤である例えば水や水溶性有機溶剤の蒸気をすばやく系外に排出することや、乾燥処理の後期の金属板の温度が例えば塗料溶媒系の共沸点以上に上昇した段階で、ダクト開度を小さくして、排気による熱エネルギーの損失を最小限に留めることなどが可能となる。
【００１２】
本発明はまた、本発明の金属板の加工前処理設備を前段に備えた金属板の加工設備を提供する。
本発明の金属板の加工前処理設備にて、金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成する皮膜形成方法としては、従来より公知の方法が適用できる。
この方法は、皮膜形成原理により２種類に大別することが可能である。一つは溶剤中に分散した皮膜形成成分が、主に溶媒の蒸発により乾燥固化することで皮膜形成するもの。もう一つは、乾燥処理での加熱により塗料中の成分が、付加、縮合、置換などの化学反応を起こして、架橋構造を形成して皮膜となるものである。
【００１３】
また、溶媒の種類によっても、キシレン、トルエン、ブタノール、セロソルブ系溶剤（ブトキシエタノールなど）などの有機溶剤を主体とする溶剤系塗料、水を溶媒の主成分としてアルコール類などの水性溶剤を添加した水系塗料の２種類に大別することが可能であるが、いずれの種類の組み合わせによっても、本発明の金属板の加工前処理設備への適用に問題はない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の金属板の加工前処理設備によれば、金属板の表面に薬剤を塗布することで酸化防止皮膜を形成した後、それにつづく熱間加工前の加熱処理も含めた一連の処理を効率よく行える、生産性の高い設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一つの実施の形態について説明する。
図１は、この実施の形態における金属板の加工設備を示す概略構成図である。この金属板の加工設備は、金属板の加工前処理設備１と、それを前段に備えた熱間加工設備２とで構成されている。
金属板の加工前処理設備１は、金属板に皮膜形成用の液体を塗布する塗布室３と、金属板に形成された塗膜から溶媒を加熱して蒸発させる乾燥室５と、これらの間に配置された中間室４と、金属板を加熱する加工前加熱室（加熱設備）６で構成されている。
【００１６】
塗布室３と中間室４の間は扉３４により隔てられている。中間室４と乾燥室５との間は扉４５により隔てられている。乾燥室５と加工前加熱室６は、一体の炉６５内に連続的に配置され、扉５６により隔てられている。これらの扉３４，４５，５６と、加工前加熱室６の出口の扉６７は、扉開閉制御装置７からの信号で自動開閉する。
塗布室３には、金属板に対して上下から皮膜形成用の液体を吹きつける、ノズル３１が設置されている。塗布室３の天井には、排気ダクト３２が設置されている。中間室４の天井にも排気ダクト４２が設置され、これらの排気ダクト３２，４２は、排気ファン８を備えた配管８１に接続されている。
【００１７】
乾燥室５は、熱風を循環させて金属板１００を加熱する熱風循環炉となっている。乾燥室５の天井には、給気ダクト５２と排気ダクト５３が設置されている。排気ダクト５３は排気ファン８を備えた配管８２に接続されている。
この実施の形態における金属板の加工設備は、皮膜形成用の液体として、有機溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤を用いる場合に対応させた設備である。そのため、乾燥室５内の天井付近に、溶剤が気化した溶剤蒸気の濃度を検出するガス濃度検出センサ５１が設置されている。排気ダクト５３には、ダンパー（開度調節手段）５３ａが設置されている。また、ガス濃度検出センサ５１で検出された溶剤蒸気の濃度に基づいてダンパー５３ａの開度を調節するダンパー調節装置（開度調節手段）９を備えている。
この実施の形態における金属板の加工設備では、塗布室３と中間室４と乾燥室５と、これらの部屋に設置されている装置や配管類が、金属板の加工前処理設備１における皮膜形成設備を構成する。
【００１８】
この実施の形態における金属板の加工設備は、以下のように動作する。
コイル状に巻かれていたものを巻き出して切断したり、あるいはブランキングなどの処理を経て板状に成形されるなどした金属板１００を塗布室３に入れると、先ず、ノズル３１から薬剤がある一定の時間吹きつけられた後に、扉開閉制御装置７からの信号で扉３４が開いて、金属板１００は中間室４に移される。この金属板の移動は、手動によるものでも、図示しないアクチュエータによる自動のものでもよい。次に、扉３４が閉じた後に扉４５が開いて、金属板１００が乾燥室５に移される。この乾燥室５で、金属板１００は１００〜３００℃に加熱される。
【００１９】
この加熱の際に、使用した薬剤の溶剤が気化した溶剤蒸気の濃度が、ガス濃度検出センサ（濃度検出手段）５１で検出され、この検出された溶剤蒸気の濃度を示す信号Ｓ1 が、ダンパー開度調節装置（開度調節手段）９に送られる。ダンパー開度調節装置９は、この信号Ｓ1 に基づいて、ダンパー５３ａの開度を調節するべく、所望の開度に調節するための開度設定値に対応した、ダンパー開閉用アクチュエータの駆動量を示す信号Ｓ2 を、ダンパー５３ａの駆動回路に出力する。この駆動回路が信号Ｓ2 が示す駆動量に対応した分だけダンパー５３ａの開度を調節することで、排気ダクト５３の開度が調節される。
【００２０】
ダンパー開度調節装置９およびダンパー５３ａによる排気ダクト５３の開度の調節は、大量に溶剤が蒸発して、雰囲気中の溶剤蒸気の濃度が高くなる乾燥処理の初期には、乾燥室５の排気ダクト５３からの排気量が多くなり、濃度が低くなる乾燥処理の後期には、排気量が少なくなるように行う。これにより、乾燥処理の初期には、引火性のある例えば有機溶剤を使う場合であれば、その雰囲気濃度の減少が速くなるため、より安全性を確保できる。また、乾燥処理の後期には、排気量が少なくなるため、熱エネルギーの損失が抑制される。
【００２１】
次に、乾燥が終了した時点で扉５６が開いて、酸化防止皮膜が形成された金属板１００ａが加工前加熱室６に入り、扉５６が閉じた後に１０００℃前後で熱間加工前の加熱処理が行われる。次に、ある一定の時間が経過した後に扉６７が開いて、金属板１００は、金属板の加工前処理設備１の外に出される。そして、この熱間加工前の加熱処理がなされた金属板１０１が熱間加工設備２でプレス成形されて、所望の形状の製品１０２となる。
【００２２】
この実施の形態における金属板の加工設備によれば、金属板の表面に酸化防止皮膜を形成するとともに、すぐに金属板の熱間加工前の加熱処理を行うことができるため、生産性が高い。また、酸化防止皮膜を形成する際の乾燥室５で、熱風により塗膜を乾燥した直後の金属板１００ａが加工前加熱室６に入るため、乾燥時に金属板１００ａに蓄えられた熱エネルギーが加工前加熱室６にそのまま持ち込まれることで、熱間加工前の加熱処理にかかる時間を短縮でき、エネルギーコストを低減できる。
【００２３】
また、酸化防止皮膜を形成する薬剤の塗布を、金属板１００に対して上下から吹きつけるスプレー法で行っているため、各種コーターで塗布する方法や静電塗布する方法と比較して設備コストも安い。
なお、この実施の形態における金属板の加工設備は、皮膜形成用の液体として、有機溶剤に皮膜形成成分が混合された薬剤を用いる場合に対応させているが、本発明はこれに限るものでなく、無機溶剤や水に皮膜形成成分が混合された薬剤を用いてもよい。
【００２４】
また、この実施の形態における金属板の加工設備は、乾燥室５に、溶剤が気化した溶剤蒸気の濃度を検出するガス濃度検出センサ５１を設けているが、本発明はこれに限るものでなく、例えば、溶剤が水の場合であれば、濃度を測定しても有意な値が得られないため、かわりに金属板１００の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサとダンパー調節装置９を接続して、温度センサで検出された金属板の温度に基づいて、排気ダクト５３の開度を調節するように構成するなどしてもよい。
もちろん、水以外の溶剤を用いる場合でも、温度センサを設けることを妨げる理由は何もなく、あるいはまた、ガス濃度演出センサと温度センサの両方を設けるなどしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一つの実施の形態における金属板の加工設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  金属板の加工前処理設備
２  熱間加工設備
３  塗布室
３１  ノズル
３２  排気ダクト
３４  扉
４  中間室
４２  排気ダクト
４５  扉
５  乾燥室
５１  ガス濃度検出センサ（濃度検出手段）
５２  給気ダクト
５３  排気ダクト
５３ａ  ダンパー（開度調節手段）
５６  扉
６  加工前加熱室（加熱設備）
６５  炉
６７  扉
７  扉開閉制御装置
８  排気ファン
８１  配管
８２  配管
９  ダンパー開度調節装置（開度調節手段）
１００  金属板
１００ａ  酸化皮膜形成後の金属板
１０１  熱間加工前の熱処理後の金属板
１０２  製品
【図１】
2007245222.tif 000003