(57)【要約】  本発明は、綱ストリップ、詳細にはベイナイト微細構造を有する綱ストリップ（例えば、ばね綱ストリップやパンチングツール）を作成するための方法及び装置に関し、綱ストリップは、綱ストリップをオーステナイト化温度より高い第１の温度でオーステナイト化する段階と、綱ストリップを、ガス冷却剤によって、所望の鋼微細構造にしたがって選択されたより低い第２の温度に急冷する段階に連続的に通すことによって作成される。本発明によれば、ガス冷却剤が、綱ストリップの幅全体にわたって均一冷却が達成されるように綱ストリップ上に導かれる。
2017514996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
綱ストリップを作成する方法において、前記綱ストリップが、
−前記綱ストリップをオーステナイト化温度より高い第１の温度でオーステナイト化する段階と、
−前記綱ストリップを、ガス冷却剤によって、所望の鋼微細構造にしたがって選択されたより低い第２の温度に急冷する段階に連続的に通される方法であって、
前記ガス冷却剤が、前記綱ストリップの幅全体にわたって均一冷却が達成されるように前記綱ストリップ上に導かれる、方法。
【請求項２】
前記ガス冷却剤が、温度制御回路内で導かれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガス冷却剤の流量が、前記綱ストリップの幅全体にわたって変更される、請求項１と請求項２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
ベイナイト微細構造を有する綱ストリップを作成するために、前記より低い第２の温度が、前記綱ストリップの前記ベイナイト化範囲にあるように選択され、前記綱ストリップが、ベイナイト微細構造を準等温形成するための前記第２の温度に維持される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記冷却剤として水素含有ガス混合物が使用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記冷却剤として使用される前記ガス混合物の水素割合が、５０体積％〜１００体積％である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記綱ストリップの前記表面が、前記オーステナイト化前又はオーステナイト化中に、湿度の高い水素含有窒素雰囲気内で脱炭される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記湿度の高い水素含有窒素雰囲気が、前記綱ストリップの移送方向と逆方向に導かれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記綱ストリップが、前記微細構造の形成後に水素含有窒素雰囲気中で比較的高い温度で最終強度に焼き戻しされる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記窒素雰囲気中の前記水素比率が、１〜１０体積％、好ましくは約５体積％である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記綱ストリップが、０．２〜１．２５重量％の炭素分を有する鋼から成る、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記綱ストリップが、ベイナイト微細構造と、０．３〜０．８重量％の炭素分とを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
綱ストリップを作成するため、詳細には請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置において、中を通る綱ストリップを前記オーステナイト化温度より高い第１の温度まで加熱するオーステナイト化ユニットと、前記中を通る前記綱ストリップを所望の鋼微細構造にしたがって選択されたより低い第２の温度まで急冷する焼入れユニットとを含み、前記焼入れユニットは、前記中を通る前記綱ストリップ上に温度制御されたガス冷却剤を送り込む供給装置を含む装置であって、前記供給装置が、前記綱ストリップの幅全体にわたって均一冷却が達成されるように設計された、装置。
【請求項１４】
前記供給装置が、前記中を通る前記綱ストリップの上と下に配列された複数のノズルを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ノズルが、前記綱ストリップの幅全体にわたって異なる流量のガス冷却剤を生成するように設計された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ノズルが、スロット付きノズルの形態であり、前記ノズルの少なくとも幾つかが、前記中を通る前記綱ストリップに対して斜めに配列された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ノズルが、スロット付きノズルの形態であり、その開口が、調整式アパーチャを有する、請求項１５と請求項１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置が、更に、前記綱ストリップを、前記綱ストリップ内のベイナイト微細構造を準等温形成するためのベイナイト化範囲内の温度で保持する保持ユニットを更に有する、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼ストリップを作成するための方法及び装置、詳細には、例えばばね鋼ストリップやパンチングツールなどのベイナイト微細構造を有する綱ストリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのばね鋼ストリップ又はパンチングツールは、一般に、熱間圧延又は酸洗いされた炭素含有鋼ストリップから作成処理され、この炭素含有鋼ストリップは、典型的には、最初に所望の厚さに冷間圧延され、次に鋼ストリップの強度特性を変化させる様々な処置工程にかけられる。次に、元の幅広い鋼ストリップが、所望の寸法の個別ストリップに長手方向に分割され仕上げされる。
【０００３】
強度特性を変化させるために、鋼ストリップが、連続プロセスで様々な処理装置に通され、前記鋼ストリップは、最初に、加熱とその後の冷却によって硬化され、次に焼き戻しと冷却によってその靭性特性が修正される。鋼ストリップが処理装置内を通る加熱及び冷却プロファイルに応じて、材料内に様々な微細構造を作成することが可能である。炭素鋼の焼き入れと焼き戻しにおける特に好ましい微細構造は、ベイナイト微細構造と呼ばれ、これは、炭素含有鋼の熱処理中に、等温変態の結果と連続冷却の結果の両方として構成されうる。できるだけ完全に変態させるには、等温又は疑似等温変態用の炉内で保持時間中の特定の冷却速度と温度を観察することが必要である。
【０００４】
特許文献１は、ベイナイト微細構造を有する鋼ストリップを連続プロセスで作成する方法を開示しており、この開示で、出発原料が、オーステナイト化温度より高い温度でオーステナイト化され、次に出発原料が、金属槽内でオーステナイト化温度より低い温度に急冷され、ベイナイトの変態温度の熱風によって加熱された炉内に保持される。保持段階の後、鋼ストリップは、周囲温度に冷却される。オーステナイト化温度より高い温度の鋼ストリップを急冷するために使用できる典型的な金属槽は、鉛／ビスマス溶融塊である。
【０００５】
しかしながら、金属槽急冷に関連した欠点がある。鉛やビスマスなどの重金属を使用するので、鋼ストリップの焼き入れと焼き戻しの際に、溶融槽における瞬間作業領域内と溶融材料を処理するときの両方で、ダスト、蒸気及び飛沫の形の重金属汚染の危険がある。更に、ストリップ表面、特にストリップエッジ上の拡散と付着によって、後の作業工程で作業場所が重金属で汚染されることもある。更に、この方法で処理された鋼ストリップは、多くの応用分野で不適切か、複雑な方法で予め清浄又は被覆されなければならない。更に、溶融材料を保守し破棄するときと、例えば金属槽の下流に配置されたストリップなどの、対応して汚染された二次原料を破棄するときのコストが高くなる。
【０００６】
更に、アニール処理の後でストリップ冷却にガス流を使用することが知られている。したがって、例えば、非特許文献１は、ガス流によって金属ストリップを急速に冷却する方法について述べている。しかしながら、非特許文献１に記載された方法を使用してベイナイト微細構造を作成できない。第１に、この目的には、非特許文献１に記載されたような７５０〜８５０°Ｃの開始温度は低すぎ、第２に、図２に示された温度プロファイルによれば、最初に６５０°Ｃまでゆっくり冷却し、次に４００°Ｃまで急速に冷却することが記載されている。この急速冷却は、約４０°Ｃ／秒の冷却速度でしか達成されず、これは、ベイナイト微細構造には遅すぎる。更に、１０９５ページには、ガス冷却の上限として約８０°Ｃ／秒の冷却速度が言及された様々な冷却方法が記載されている。
【０００７】
更に、非特許文献２は、マルテンサイト形成のために水素ガス流によって鋼ストリップを焼き入れする方法を記載している。この事例では、媒体と高い炭素含有量を有する鋼ストリップが、事前分離なしに、高いガス出口速度と最適化されたガス誘導により、きわめて小さいノズル間隔で冷却される。高合金マルテンサイトクロム鋼は、ストリップの平坦度に影響を及ぼす可能性がある二段焼き入れによって硬化される。
【０００８】
また、非特許文献２に記載された先行技術は、ベイナイト微細構造を有する鋼ストリップを作成するのに適さない。この目的のためには、鋼ストリップを、オーステナイト化温度、即ち約９００°Ｃより高い温度から速い冷却速度でベイナイト範囲内の温度まで急冷しなければならないだけでなく、微細構造の発熱変態にもかかわらず、ベイナイト範囲内の温度をできるだけ一定に維持しなければならない。
【０００９】
過冷オーステナイトをベイナイトに完全に変態させるには、オーステナイト化温度からの急冷をストリップ幅全体にわたってできるだけ均一にし、４００°Ｃの範囲内の温度で急冷を停止し、この温度で等温保持に変換しなければならない。これは、やはり、非特許文献１と非特許文献２に記載された先行技術によって保証されない。これらのシステム設計は、鋼ストリップ、特に比較的幅広いストリップの冷却の特定の状況を考慮していない。具体的には、ストリップの短辺上の付加的な表面積のため、ストリップエッジは、ストライプ領域の残りの部分より急速に冷却し、中心の方のストライプ領域に対して温度差が生じる（エッジ効果）。更に、熱放散ガスを、ストリップエッジよりストリップ中心の方が効果的に流すことができないので、更に高い温度差が生じる。これにより、ストリップ幅全体にわたって不均一な温度分布が生じる。スロット付きノズルが、ストリップ走行方向に対して横方向に配置されているにもかかわらず、ストリップ走行方向に対して横方向に湾曲した冷却フロントができる（ストリップエッジがストリップ中心より低温である）。更なる微細構造形成の際、ストリップ内の不均一な温度分布は、微細構造変態時間又は微細構造要素とその容積組成に悪影響を及ぼすことがある。できるベイナイト微細構造の強度及び材料特性（例えば、靭性）は、変態温度に依存し、変態中のストリップ中心とストリップエッジの温度の差によっても強度の差が生じる。したがって、湾曲した冷却フロントによって、ストリップ幅全体にわたる材料特性の分布が異なることになる。
【００１０】
急冷の際の湾曲した冷却フロントは、綱ストリップの硬化と関連するだけでなく、一般に、鋼ストリップの冷却中、例えば非硬化性クロム鋼の冷却中に生じることがある他の欠点と関連する。特に、焼き入れの初期段階では（即ち、温度レベルがまだ比較的高い）、湾曲冷却フロントによってストリップ幅全体にわたって不均一な収縮応力が生じ（エッジでは引張応力、ストリップ中心では圧縮応力）、前記収縮応力は、個々のストリップ領域の塑性変形を引き起こす可能性がある。この点において、冷却中のストリップ走行方向に対して横方向の温度差が、ストリップ平坦度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１１】
したがって、本発明は、連続的な焼き入れ焼き戻しプロセスにおいて、綱ストリップ、詳細にはベイナイト微細構造を有する綱ストリップ（例えば、ばね綱ストリップやパンチングツールなど）を作成するための方法及び装置を規定する技術的問題に基づき、この綱ストリップは、金属槽残留物が全くなく、詳細には鉛やビスマスなどの重金属残留物がなく、ストリップの高い平坦度とできるだけ均一な微細構造を保証する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ドイツ国特許出願ＤＥ  １０  ２００５  ０５４  ０１４Ａ
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】C. Brugnera, La Revue de Metallurgie, vol.89, no. 12 (December 1, 1992), pp. 1093-1099
【非特許文献２】H. Lochner et al. describe, in Stahl und Eisen, vol. 128, no.7(January 1, 2008), pp. 45-48
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この技術的問題は、この請求項１の方法と、それぞれ請求項１３の装置によって解決される。本発明による方法、及び本発明による装置の好ましい実施形態は、従属請求項の内容である。
【００１５】
したがって、本発明は、綱ストリップを作成する方法に関し、綱ストリップは、綱ストリップをオーステナイト化温度より高い第１の温度でオーステナイト化し、綱ストリップを、ガス冷却剤によって、所望の鋼微細構造にしたがって選択されたより低い第２の温度に急冷する処理工程に連続的に通すように作成される。本発明による方法は、綱ストリップの幅全体にわたって均一冷却が達成されるようにガス冷却剤が綱ストリップ全体にわたって導かれることを特徴とする。
【００１６】
本発明により提供されるガス冷却剤の使用により、綱ストリップと作業環境両方の重金属汚染が効果的に防止される。更に、重金属含有溶融槽の使用と関連したエネルギーと保守の費用、及び先行技術で必要とされた後処理及び清浄工程を節約できるので、綱ストリップの焼入れと焼戻しのコスト効果が向上する。
【００１７】
綱ストリップの幅全体にわたって均一な冷却が達成されるように冷却剤が綱ストリップ上に導かれるので、本発明による方法によって、ガス急冷方法の場合に生じるエッジ効果が回避されるか少なくともかなり減少する。したがって、ストリップの断面で、ストリップ中心とストリップエッジのストリップ温度は、本質的に同じである。したがって、湾曲冷却フロント及びその関連した、ストリップ平坦度の低下や不均一な微細構造形成などの欠点が回避され減少する。
【００１８】
使用される綱ストリップは、例えば、詳細には熱間圧延され、必要に応じて酸洗いされた綱ストリップであり、この綱ストリップは、所望の厚さに冷間圧延された後、熱処理、詳細には本発明による方法による焼入れと焼戻しが行われる。典型的な出発原料は、例えば厚さ０．４ｍｍ〜２．５ｍｍに冷間圧延された幅２５０〜１２５０ｍｍと厚さ２〜４ｍｍを有する綱ストリップである。綱ストリップのオーステナイト化は、綱ストリップの組成に依存するオーステナイト化温度より高い第１の温度で達成される。典型的には、この第１の温度は、９００°Ｃ以上の範囲内にある。オーステナイト化炉の寸法及び綱ストリップの移送速度は、綱ストリップが、数分（例えば、２〜５分）間オーステナイト化炉内にあるように選択される。
【００１９】
オーステナイト化の後、綱ストリップは、きわめて迅速に、即ち１秒以内に、より低い第２の温度に急冷される。第２の温度と冷却速度は、通常、所望の微細構造と関連付けられる。例えば、ベイナイト微細構造を有する綱ストリップを必要とする場合、綱ストリップは、綱ストリップ材料のベイナイト化範囲内で急冷されたより低い第２の温度に急冷される。ベイナイト化範囲、即ちベイナイト微細構造が綱ストリップ内に生じることができる温度は、オーステナイト化温度より低く、綱ストリップ材料のマルテンサイト開始温度より高い。この温度は、典型的には、３００°Ｃ〜４５０°Ｃの範囲内にある。次に、綱ストリップは、ベイナイト微細構造が綱ストリップ内に所望の程度に生じることができるように、数分間、典型的には２〜３分間、ベイナイト化範囲内の温度に保持される。ベイナイト微細構造形成が、発熱手段によって達成されるので、ベイナイト微細構造の準等温形成、即ち均熱炉内の著しい温度変化のないベイナイト微細構造の形成を行えるように、均熱炉内の雰囲気の温度を制御しなければならない。
【００２０】
本発明による方法では、ベイナイト形成の場合に、特に、綱ストリップのベイナイト化範囲内の温度までの急冷が確実に保証されること、即ち、急冷後に設定された綱ストリップの温度が高すぎ低すぎず、例えば既にマルテンサイト範囲内にあることが重要である。他の冷却方法でも、通常、所定の温度プロフィルができるだけ正確に観察されることが重要である。したがって、ガス冷却剤が、温度制御回路内に導かれることが好ましい。一方、これにより、ガス冷却剤の損失ができるだけ少なくなり、その結果、例えば比較的高価なガスを使用できる。他方、温度制御によって、通過する綱ストリップ上に調整可能な一定温度のガスを吹き付け得ることが保証される。この目的のため、好ましくは上側と下側両方から綱ストリップを、ガス流にさらす複数のノズルを有する噴射送風機を使用することが好ましい。
【００２１】
噴射送風機の個々のノズルは、その向き及び／又はその流量が調整可能であることが好ましい。必要に応じて、適切なセンサを使用して、焼入れユニットの下流で綱ストリップの温度を監視し、これに応じて噴射送風機を適応させ得る。
【００２２】
詳細には、ガス冷却剤の流量が、綱ストリップの幅全体にわたって、即ちストリップ走行方向に対して横方向に変更されることが好ましい。冷却剤の流量は、ストリップエッジに対する冷却能力が、ストリップ中心より低くなるように変更されることが好ましく、その結果、最終的に、ストリップ幅全体にわたって一定の温度プロフィルが達成される。これにより、一定の硬度又は強度を有する均一な（例えば、ベイナイト）微細構造が、ストリップ全体にわたって形成されることが保証される。
【００２３】
複数のノズルの適切な向き及び／又はその流量の適応に加えて、スロット付きノズルが使用されるとき、これは例えば個々のスロット付きノズルの特殊形状によって達成でき、これらのノズルは、ストリップ幅全体にわたって、特に第１の冷却領域内で、エッジ効果によって生じる湾曲した温度分布に適応される。しかしながら、この種の解決策は、スロット付きノズルの成形をそれぞれのストリップ寸法に適応させなければならないので、技術的に複雑であり、ほとんど融通性がない。したがって、ストリップ走行方向に対する横方向の冷却は、例えばノズルの開口の一部分を横に閉じるか覆うことによって、ガスが流れるスロット付きノズルの幅を設定するか更には制御することによって達成されることが好ましい。それにより、特に第１の冷却領域では、ストリップ幅全体にわたって温度分布を均一化でき、したがって、収縮応力又は塑性変形の発生を回避でき、それにより、ストリップ平坦度又は均一微細構造変態を大幅に改善できる。したがって、例えば伸張によるストリップの矯正などのストリップ平坦度を改善するための後の圧縮工程を最小限にできる。
【００２４】
本発明による方法は、様々な硬化性及び非硬化性鋼に使用され得る。しかしながら、この方法は、硬化性炭素鋼を硬化させるため、特にベイナイト微細構造を有する炭素含有綱ストリップを作成する特定の基本選択で使用される。したがって、本発明により、ベイナイト微細構造を有する綱ストリップを作成するために、より低い第２の温度が、綱ストリップのベイナイト化範囲内にあるように選択され、冷却後に、ベイナイト微細構造の準等温形成のために綱ストリップがこの第２の温度に保持される。
【００２５】
冷却剤として特定の選択により、水素含有ガス混合物（例えば、水素と窒素の混合物）が使用される。冷却剤として使用されるガス混合物の水素比率は、５０体積％〜１００体積％であることが好ましい。冷媒としては、高い熱伝導率、又はより正確には得られる高い熱伝達係数により、特に水素が好ましい。表面からその表面近くに流れる流体への熱伝達率は、熱伝導率と、表面における流体の熱境界層の厚さの比率として定義される。窒素／水素ガス混合物の場合、最大熱伝達率は、約８５体積％の水素比率によって達成される。しかしながら、水素に加えて、又は水素の代わりに、適度な高さの熱伝導率を有する他のガスも使用できる。冷却剤が回路内に導かれることにより、冷却回路内の水素の損失は少なく、必要に応じて連続的に交換される。
【００２６】
本発明による方法の好ましい変形によれば、綱ストリップの表面を、湿度の高い水素含有窒素雰囲気中で脱炭して、その後、上流の炉内でオーステナイト化するか更には同じ炉内でオーステナイト化できる。表面脱炭は、典型的には、オーステナイト化と同等の温度範囲内で行われ、したがって、両方のプロセスを同じ炉内で行い得る。この目的のために、水素、窒素及び水蒸気のガス混合物（例えば、１５重量％の水素ガスと窒素と水の雰囲気）が使用され、その結果、約３９°Ｃの露点が設定される。
【００２７】
綱ストリップが、表面脱炭炉又はオーステナイト化炉内で通常９００°Ｃより高い温度に加熱された場合、典型的には、綱ストリップ上に、まだ表面汚染物（例えば以前の処理工程からの油残留物や破片）が存在する。そのような残留物がストリップの表面に固着しないように、湿気の高い水素含有窒素雰囲気が、綱ストリップの移送方向と逆方向に導かれることが好ましく、その結果、汚染物が除去され、炉から外に導かれうる。
【００２８】
本発明による方法の後、即ち、例えばベイナイト微細構造の形成後に、綱ストリップを室温まで冷却し更に処理することができ、例えば、綱ストリップを長手方向分割によって比較的小さい幅の個別ラインに分割し、これらの個別ラインが、次に、例えば、後の切断ラインを形成する。この目的のために、長手方向に分割した後で、得られたラインの少なくとも１つの縁を硬化させることができ、この縁は、切断ラインの切断縁を形成する。
【００２９】
しかしながら、本発明による方法のすぐ後、例えば、ベイナイト微細構造の形成後に、綱ストリップが、比較的高い温度、即ちベイナイト化範囲より高い温度で、望みの最終強度に焼き戻しされることが特に好ましい。一例として、焼き戻しは、水素含有窒素雰囲気中で、３００°Ｃ〜６００°Ｃの温度、典型的には４００°Ｃの温度で達成されうる。焼き戻しは、典型的には、数分間、例えば１分間で達成される。焼き戻しに使用される不活性窒素雰囲気の水素比率は、１〜１０体積％、好ましくは約５体積％でよい。
【００３０】
本発明による方法では、０．２〜１．２５重量％の炭素分を有する鋼から成る綱ストリップが使用されることが好ましい。このタイプの鋼は、例えば、マルテンサイト硬化性クロム鋼又はマルテンサイト硬化性炭素鋼を含む。ベイナイト微細構造を形成するために、０．３〜０．８重量％の炭素分を有する炭素含有綱ストリップが使用されることが好ましい。
【００３１】
本発明は、綱ストリップを作成するため、詳細には本発明による方法を実施するための装置に関し、この装置は、中を通る綱ストリップをオーステナイト化温度より高い第１の温度まで加熱するオーステナイト化ユニットと、中を通る綱ストリップを所望の鋼微細構造にしたがって選択されたより低い第２の温度まで急冷する焼入れユニットとを含み、焼入れユニットは、中を通る綱ストリップ上に温度制御されたガス冷却剤を送り込む供給装置を含む。本発明による装置は、綱ストリップの幅全体にわたって均一冷却が達成されるように供給装置が設計されたことを特徴とする。
【００３２】
好ましい実施形態によれば、供給装置は、複数のノズルを含み、この複数のノズルは、中を通る綱ストリップの上と下に配置され、綱ストリップ上に温度制御されたガス冷却剤を吹き付けるために使用されうる。
【００３３】
好ましい実施形態によれば、ノズルは、綱ストリップの幅全体にわたって異なる流量のガス冷却剤を作成するように設計される。それにより、冷却中にエッジ効果が補償され、またストリップ幅全体にわたって一定の温度が達成されるように、冷却速度を局所的に設定できる。
【００３４】
一実施形態によれば、ノズルは、スロット付きノズルの形でよく、ノズルの少なくとも幾つかが、中を通る綱ストリップに対して斜めに配列される。代替又は追加として、スロット付きノズルの形のノズルは、調整式アパーチャを有する開口を備えることができ、その結果、中を通る綱ストリップにガス冷却剤が当たるノズルの幅はストリップ走行方向に変化させ得る。この点において、アパーチャは、走行しているストリップの中央領域だけが最初に冷却されるように調整されることが好ましく、その後のスロット付きノズルでは、次第にエッジも冷却される。
【００３５】
焼き入れを制御するため、例えばベイナイト形成には、第１に、パーライト析出を回避するのに必要な冷却速度を達成することと、第２に、マルテンサイト開始温度を下回らないことが重要である。ストリップの端部温度を制御変数として使用する場合は、冷却速度が変化することと初期析出のない急冷の臨界値に達しないことが同時に起こるリスクがある。
【００３６】
２つ以上の独立に制御可能なガス流の組み合わせによって、冷却速度と端部温度に関して行われる要求を同時に満たすことが可能である。第１段階で、冷却速度を高レベルに保持でき、この段階での端部温度は、大雑把にマルテンサイト開始温度よりかなり高い。１つ以上の更に他の段階では、等温変態のターゲット温度を、比較的穏やか又は温度制御されたガス流によって正確に設定できる。
【００３７】
したがって、互いに独立に制御可能な２つ以上のガス流が、本発明による方法と本発明による装置における特定の選択と組み合わされ、したがって、第１に冷却速度に関して出される要求と、第２に終端温度を一定（例えば、ベイナイト化範囲内）に保持することに関して出される要求を同時に満たし得る。
【００３８】
更に、焼入れユニットは、好ましくは、ガス冷却剤用の回路と、必要に応じて供給ラインとを含み、それを介して、貯蔵容器からの回路内のガス冷却剤の損失を補償できる。更に、焼入れユニットは、ガス冷却剤の温度を目標値に保持するための適切な手段（例えば、熱交換器）を含む。
【００３９】
本発明は、添付図面に概略的に示された例示的な実施形態に関して以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によって方法を実施するための本発明による装置の概略図である。
【図２】著しいエッジ効果が生じる先行技術によるスロット付きノズル構成を示す図である。
【図３】スロット付きノズル構成の本発明による変形物を示す図であり、斜めに配置されたスロット付きノズルを有する場合がある。
【図４】スロット付きノズルの本発明によるその他の構成を示し、スロット付きノズルの開口は、調整可能なアパーチャを有する。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、綱ストリップのオーステナイト化と必要に応じて表面脱炭のために、ギャップ１１を介して炉１２内に導かれる綱ストリップ１０を示す。綱ストリップの移送方向は、矢印１３及び１４によって示される。炉１２で、綱ストリップ１０は、約９００°Ｃの温度に加熱される。綱ストリップ１０は、ロック１５を介してオーステナイト化炉から再び出る。オーステナイト化／表面脱炭炉内には、窒素に加えて、必要に応じて水素も含み得る乾燥又は湿り雰囲気がある。雰囲気は、ロック１５の近くにある入口１６を介して炉内に吹き込まれ、エントリギャップ１１の近くにある出口１７から炉１２を再び出ることができる。それにより、矢印１８によって示されたように、雰囲気は、中を通るストリップ１０に対して逆方向流で導かれ、その結果、ガス流によって分解汚染物を放出できる。オーステナイト化炉１２が、焼入れユニット１９に隣接し、焼入れユニット１９は、ロック１５によってオーステナイト化炉から分離される。焼入れユニット１９では、ガス冷却剤（例えば、水素／窒素ガス混合物）が、温度制御回路２０内に導かれる。この目的のため、回路２０は、循環ガスを一定温度に保持するために冷却装置２１を含み、これにより、焼入れユニット１９に入る綱ストリップ１０が、綱ストリップ１０のベイナイト化範囲内の温度に数秒で冷却されることが保証される。この目的のために、焼入れユニット１９は、複数のノズル２２，２３を有し、これらのノズルは、綱ストリップの上と下に配置され、中を通る綱ストリップの表面上にガス冷却剤を吹き込む。フィード２４を使用して回路２０に新鮮なガスを供給して、回路内の損失、主にロック１５と更に出口１７を介した損失を補償できる。焼入れユニット１９は、保持ユニット２５に隣接し、中を通っている綱ストリップが、ベイナイト化範囲内に温度、例えば４００°Ｃの温度に保持され、その結果、ベイナイト微細構造が、綱ストリップになり得る。一例として、均熱炉２５内の雰囲気は、水素／窒素混合物から成り、入口２８を介して導入される。均熱炉２５は、適切な温度制御手段（図１に示されていない）も備え、これは、炉内で起こっている対流（矢印２６によって概略的に表わされた）のため、ベイナイト微細構造を準等温式に形成できる。形成されたベイナイト微細構造を有する綱ストリップは、本発明による装置を出口２７から出る。次に、例えばアニール炉及び／又は綱ストリップを複数のストリップに分離する切断装置などの更に他の装置が、本質的に既知の後処理を提供できる。
【００４２】
図２は、先行技術による焼入れユニット１９の領域内の綱ストリップ１０の平面図を示す。綱ストリップ１０の移送方向（ストリップ走行方向）は、この場合も、矢印１３によって示されている。先行技術によれば、複数のスロット付きノズル２２が、綱ストリップ１０を冷却するためのストリップ走行方向に対して横方向に配置される。冷却ガス流は、これらのスロット付きノズル２２から綱ストリップ１０上に流れる。点線３０ａ〜３０ｇは、３０ａ〜３０ｇから低下する温度を有する等温線に基づく綱ストリップ１０の温度プロフィルを示す。等温線のプロファイルは、先行技術と関連したエッジ効果を示し、綱ストリップ１０の縁の方が冷却が大きいため、綱ストリップの中心より縁の方がかなり早く低い温度になる。
【００４３】
このエッジ効果を補償するために、本発明により、綱ストリップの幅全体にわたってガス冷却剤の流量を変化させることが提案される。
【００４４】
図３に提案された変形によれば、ストリップ走行方向１３に増大する幅を有するスロット付きノズル２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを使用し、それにより、最初に綱ストリップ１０の中央領域だけが冷却され、焼入れユニット１９の端の方ではエッジ領域も冷却される。温度分布を更に均一化するために、ストリップ走行方向１３に対して斜めに配列されたスロット付きノズル２２ｆ，２２ｇが提供されてもよい。
【００４５】
図４に示したような本発明による焼入れユニットの変形によれば、先行技術と同じように、ストリップ走行方向１３に対して横方向に配置されたスロット付きノズル２２が提供されるが、本発明により、最初に綱ストリップ１０の中央領域だけが冷却される一方で、焼入れユニット１９の端でのみエッジ領域が冷却されるように調整できるアパーチャ３１が、提供される。矢印３２によって示されたように、アパーチャは、可動式に形成されることが好ましく、それにより、それぞれの開口を、様々な鋼種、ストリップ寸法又は冷却プロファイルに適応させ得る。
【００４６】
図３と図４に、低下する温度の等温線を、参照符号３０ａ〜３０ｇによって示す。スロット付きノズルの特別な配列又はスクリーニングが、冷却動作中に綱ストリップ１０の幅全体にわたって一定の温度を達成する。
【符号の説明】
【００４７】
１０  綱ストリップ
１３  ストリップ走行方向
１９  焼入れユニット
２２  スロット付きノズル
３０ａ〜３０ｇ  等温線
３１  アパーチャ
【図１】
2017514996.tif 000003
【図２】
2017514996.tif 000004
【図３】
2017514996.tif 000005
【図４】
2017514996.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月17日(2017.2.17)
【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】
ベイナイト微細構造を有する綱ストリップを作成する方法であって、炭素含有綱ストリップが、
−前記綱ストリップをオーステナイト化温度より高い第１の温度でオーステナイト化する段階と、
−前記綱ストリップを、冷却剤によって、前記綱ストリップのベイナイト化範囲内にあるより低い第２の温度に急冷する段階と、
−前記綱ストリップを、前記綱ストリップ内のベイナイト微細構造を準等温形成するために前記ベイナイト化範囲内の温度に保持する段階に連続的に通して作成され、
ガス冷却剤を使用し、前記冷却剤が、所定の冷却速度における均一冷却が前記綱ストリップの幅全体にわたって達成されるように前記綱ストリップ上に導かれ、前記ガス冷却剤が温度制御回路内に導かれ、前記ガス冷却剤の流量が前記綱ストリップの幅全体にわたって変更される方法。
【請求項２】
前記ガス冷却剤が、２つ以上の独立に制御可能なガス流によって前記綱ストリップ上に導かれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記冷却剤として水素含有ガス混合物が使用される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記冷却剤として使用される前記ガス混合物の前記水素割合が、５０体積％〜１００体積％である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記綱ストリップの表面が、前記オーステナイト化前又はオーステナイト化中に、湿度の高い水素含有窒素雰囲気内で脱炭される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記湿度の高い水素含有窒素雰囲気が、前記綱ストリップの移送方向と逆方向に導かれる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記綱ストリップが、前記微細構造の形成後に水素含有窒素雰囲気中で比較的高い温度で最終強度に焼き戻しされる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記窒素雰囲気中の前記水素比率が、１〜１０体積％、好ましくは約５体積％である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記綱ストリップが、０．３〜０．８重量％の炭素分を有する綱から成る請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ベイナイト微細構造を有する綱ストリップを作成するための装置において、中を通る綱ストリップを、オーステナイト化温度より高い第１の温度に加熱するオーステナイト化ユニットと、前記中を通る綱ストリップを、前記綱ストリップの前記ベイナイト化範囲内にあるより低い第２の温度に急冷する焼入れユニットと、を含み、前記焼入れユニットが、温度制御されたガス冷却剤を前記中を通る綱ストリップ上に供給する供給装置と、前記綱ストリップを、前記綱ストリップ内のベイナイト微細構造を準等温形成するためのベイナイト化範囲内の温度に保持する保持ユニットと、を含む装置であって、
前記供給装置が、所定の冷却速度での均一冷却が前記綱ストリップの幅全体にわたって達成されるように設計され、前記供給装置が、複数のノズルを含み、前記複数のノズルが、前記中を通る綱ストリップの上と下に配列され、前記綱ストリップの幅全体にわたって変化する前記ガス冷却剤の流量を生成するように設計された、装置。
【請求項１１】
前記複数のノズルはスロット付きノズルの形態であり、
前記ノズルの少なくとも幾つかが、前記中を通る前記綱ストリップに対して斜めに配列された請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のノズルはスロット付きノズルの形態であり、
前記ノズルの開口は調整式アパーチャを有する請求項１０および１１に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法で得られたベイナイト微細構造を有する綱ストリップ。
【請求項１４】
前記綱ストリップが、ばね綱ストリップ、パンチングツール又は切断ラインである請求項１３に記載の綱ストリップ。
【国際調査報告】
2017514996.tif 000007
2017514996.tif 000008
2017514996.tif 000009
2017514996.tif 000010
2017514996.tif 000011
2017514996.tif 000012