本發(fā)明涉及一種鋼材的各自區(qū)域的系統(tǒng)化熱處理裝置。

背景技術(shù)：

在此技術(shù)領(lǐng)域，各部門許多案例都需要質(zhì)量輕的高強度金屬板部件。例如汽車工業(yè)一直努力減少車輛的燃油消耗和降低二氧化碳的排放，同時，提高乘客的安全性。由于這個原因，有一個不斷增長的關(guān)于優(yōu)良的強度-重量比的車身零部件需求。這些部件包括特別是A和B車柱，車內(nèi)的側(cè)門防撞桿、踏腳板、框架件、保險杠、用于車身和車頂?shù)臋M梁，以及前、后縱梁。在現(xiàn)代車輛內(nèi)，帶有安全籠的車身用床是由強度約1500MPa的硬質(zhì)鋼材制成。鋁-硅包覆的鋼板出于此目的也會經(jīng)常使用到。出于制造出由硬質(zhì)鋼材制成的零部件的目的，所謂的壓淬工藝一直在被開發(fā)。這里，薄鋼材首先要被加熱到奧氏體化溫度，然后放置在一個壓模中，迅速成型，并且迅速用冷水淬滅使其溫度下降到馬氏體轉(zhuǎn)變開始點以下。由此制出了一種強度達到1500MPa的堅硬、強大的馬氏體結(jié)構(gòu)。以這種方式硬化的鋼板，但是，只有在斷裂時有輕微的斷裂伸長率。因此其碰撞時的動能不能充分轉(zhuǎn)換成變形熱。

為此，汽車行業(yè)正在努力制造有幾種不同的伸長區(qū)間和強度區(qū)間的車身零部件，這樣一方面，一個單獨部分就可以有高強度區(qū)間(參見以下第一區(qū)間)，另一方面，有可伸長區(qū)間(參見以下第二區(qū)間)。一方面，從根本上希望有一部分是高強度的，以獲得可以承受高的機械載荷，同時輕量化的部分。另一方面，甚至高強度部分應(yīng)該可以有某些柔軟區(qū)域。在碰撞的情況下，這提供了所需的部分增加的變形能力。只有用這種方式，動能的影響可以消散，從而最小化施加在的當前車輛和其余車輛的加速力。另外，現(xiàn)代連接方法需要允許相同或不同類型的材料連接的非硬點。例如，假設(shè)在該部分有可變形區(qū)域，就有必要使用彎曲、卷曲或鉚接的連接點。

這里，仍應(yīng)遵守生產(chǎn)安裝的一般要求：該壓淬裝置不應(yīng)有害地干擾周期時間，并且應(yīng)該可能無任何限制使用完整裝置并快速改變設(shè)置，以符合一特定的產(chǎn)品。該過程應(yīng)該是耐用的并且具有成本效益的，并且其生產(chǎn)裝置應(yīng)該只占用一個最小的空間。該部分的形狀和邊緣應(yīng)該是高度精確的。

在所有已知的方法中，該部分的系統(tǒng)化熱處理是一個耗時的處理步驟，對于整體加熱設(shè)備的循環(huán)時間有重要影響。

在此背景下，本發(fā)明的目的是提出一種用于鋼件的各個區(qū)域的系統(tǒng)化熱處理的裝置，從而可以得到具有不同硬度和延展性值的區(qū)域，從而使整個熱處理裝置對周期時間的影響最小化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有獨立權(quán)利要求1所述特征的裝置實現(xiàn)此目標。該裝置的有利改進可從從屬權(quán)利要求2到從屬權(quán)利要求9中得到。

一種鋼材首先被加熱到低于奧氏體化溫度AC3。

隨后，該鋼材轉(zhuǎn)移到處理站。在這，第二區(qū)域或其他區(qū)域在一處理時間t_B內(nèi)被盡快的冷卻。在本熱處理設(shè)備的一個優(yōu)選的實施例中，處理站有一個定位裝置，它可以保證各個區(qū)域的精確定位。在一個優(yōu)選的實施例中，第二區(qū)域或其他區(qū)域在一氣流中快速冷卻，例如空氣或一種惰性氣體，對這些區(qū)域猛吹。為此，在一個有益的實施例中，處理站有一種對第二區(qū)域和其他區(qū)域吹氣的裝置。該裝置可以有，例如，一個或多個噴嘴。在另一個有益的實施例中，一氣流吹第二區(qū)域或其他區(qū)域，水，例如，以霧化形式添加到氣流。為此，在一個有益的實施例中，該裝置有一個或多個霧化噴嘴。由于吹氣與混合水的氣流作用，第二區(qū)域或其他區(qū)域的熱消散增加。在處理時間t_B的最后，第二區(qū)域或其他區(qū)域達到冷卻停止溫度θ_S。處理時間t_B通常在幾秒鐘范圍內(nèi)。關(guān)于這一點，第二區(qū)域或其他區(qū)域可以冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變開始點Ms以下。例如，對于當前汽車鋼材22MnB5d馬氏體轉(zhuǎn)變開始點Ms大約在410℃。第一區(qū)域或其他區(qū)域在處理站不經(jīng)受其他特殊處理，這就是說，沒有對他們吹流體也不通過任何其他特殊措施對其加熱或冷卻。第一區(qū)域或其他區(qū)域在處理站緩慢降溫，例如通過自然對流。采取在處理站減少在第一區(qū)域或其他區(qū)域的溫度損失的措施，已被證明是有利的措施。這些措施，例如，熱輻射反射器的裝置和/或第一區(qū)域或其他區(qū)域附近的處理站的絕緣表面。

隨后，在處理時間t_B尾聲時，鋼材轉(zhuǎn)移到第二熔爐。整個鋼材都在這個第二熔爐中加熱。加熱可以被進行，例如以熱輻射的方式。在這個過程，在保留時間t₁₃₀期間鋼材仍然在第二熔爐，這是建立在這樣一種方式，一個區(qū)域或多個的溫度域高于AC3溫度。因為從前面的步驟的第二區(qū)域在保留時間T130內(nèi)開始比第一區(qū)域或其他區(qū)域有一個低得多的溫度，因此直到保留時間t130末尾時在第二熔爐內(nèi)它們不會達到AC3溫度。隨后，鋼材可以轉(zhuǎn)移到一個壓淬工具，其中第一區(qū)域或其他區(qū)域是完全奧氏體化，而第二區(qū)域或其他區(qū)域沒有奧氏體化，這樣，由于在隨后的壓淬工藝中淬滅，第一區(qū)域或其他區(qū)域形成高強度的馬氏體結(jié)構(gòu)。因為第二區(qū)域或其他區(qū)域在生產(chǎn)過程中沒有奧氏體化，他們有一個低強度的鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)和經(jīng)過壓淬工藝后的高延展性。

當鋼材在處理站放置幾秒鐘后，有一個定位裝置以確定不同區(qū)域的精確定位，他們可以轉(zhuǎn)移到一個沒有用于不同區(qū)域的不同處理的特殊設(shè)備的第二熔爐。在一個實施例中，整個爐室只有一個熔融溫度θ₄，這就是說，一個高于奧氏體化溫度AC3的基本均勻的溫度。輪廓清晰的界線，個別區(qū)域可以實現(xiàn)，由于這兩個區(qū)域之間較小的溫差，零件的翹曲最小化。鋼材的較小溫度差對壓力機的進一步加工有有利的影響。

在一個實施例中，一個連續(xù)熔爐設(shè)置為第一熔爐。通常，連續(xù)爐有一個大容量并且特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)，因為它們可以一個簡單的方式被加載和操作。但是，一個間歇式爐，例如，一個箱式爐，也可以作為第一熔爐。

在一個實施例中，第二熔爐是一個便利的連續(xù)熔爐。

如果第一熔爐和第二熔爐都設(shè)為連續(xù)熔爐，第一區(qū)域或其他區(qū)域或者第二區(qū)域或其他區(qū)域的必要的保留時間可以通過設(shè)置傳送速度和特定熔融長度來獲得該部分的功能。用這種方式，可能防止對整個生產(chǎn)線的周期時間的影響，其中包括一個熱處理裝置和隨后的壓淬處理。

在一個可選的實施例中，第二熔爐是一個間歇式熔爐，例如，一個箱式熔爐。

在一個優(yōu)選的實施例中，處理站有一個裝置進行快速冷卻一個或多個鋼材的第二區(qū)域。在一個優(yōu)選的實施例中，該設(shè)備有一個噴嘴，其噴嘴吹出氣化流體，例如，空氣或惰性氣體比如氮氣，到鋼材的第二區(qū)域或其他區(qū)域。出于此目的，在一個有益的實施例中，裝置有一個或多個霧化噴嘴。由于將水混合到氣流，第二區(qū)域或其他區(qū)域的熱分散會增加。

在另一個實施例中，第二區(qū)域或其他區(qū)域通過熱傳導(dǎo)的各種方式被冷卻，例如使它們接觸遠低于鋼材溫度的沖床或多個沖床。為此，沖床可以由導(dǎo)熱性好和/或直接或間接冷卻的金屬制成。結(jié)合冷卻技術(shù)也是有可能的。

借助于根據(jù)本發(fā)明所述的熱處理裝置，具有一個或多個第一和/或第二區(qū)域的鋼材，也有復(fù)雜的形狀可以成本節(jié)約地賦予一個適當?shù)臏囟壤€的成本，因為不同的區(qū)域可以帶來必要的過程很快，具有銳利的界限溫度。

根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明所述的熱處理裝置使設(shè)置幾乎任何所需的第二區(qū)域的數(shù)量成為可能。在這個過程中，第二區(qū)域和其他區(qū)域不會奧氏體化并且，甚至壓淬后，它們有和未處理鋼材的原始強度值相似的較低的強度值。選定的部分區(qū)域的幾何形狀也可以自由選擇。點狀或線狀區(qū)域以及大的表面區(qū)域，例如，可以創(chuàng)建。區(qū)域的定位是非物質(zhì)的。第二區(qū)域可以被第一區(qū)域完全包圍，或者處在鋼材的邊緣。甚至一塊全表面處理也是可能的。鋼件特殊方位相對于運行方向相是沒有必要的。同時處理的鋼件的數(shù)量是在受壓淬工具或通過整個熱處理裝置的輸送技術(shù)限制的。預(yù)處理形成的鋼材同樣是可能的。預(yù)成鋼材的三維形表面為了創(chuàng)建反面只產(chǎn)生了更多設(shè)計工作。

此外，已經(jīng)存在的熱處理裝置可以被適用是有益的。為此，在只有一個熔爐的常規(guī)熱處理裝置的情況下，所有要做的是在一個爐后安裝處理站和第二熔爐。根據(jù)現(xiàn)有的熔爐的配置，它也可以分為這樣一種方式，原來的爐被轉(zhuǎn)換成第一熔爐和第二熔爐。

附圖說明

額外的優(yōu)點，本從屬權(quán)利要求和在優(yōu)選實施例中的表現(xiàn)產(chǎn)生的發(fā)明的特點和實際改進，參見以以下附圖。

以下附圖顯示了：

圖1具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的鋼材在熱處理過程中的典型溫度曲線，

圖2根據(jù)本發(fā)明的一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

圖3根據(jù)本發(fā)明的另一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

圖4根據(jù)本發(fā)明的另一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

圖5根據(jù)本發(fā)明的一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

圖6根據(jù)本發(fā)明的另一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

圖7根據(jù)本發(fā)明的另一種熱處理裝置，一個頂部視圖作為一個示意圖，

附圖標記列表

100 熱處理裝置

110 第一熔爐

130 第二熔爐

131 卸排站

150 處理站

152 點狀紅外輻射器

153 加熱場

160 壓淬工具

161 容器

200 鋼材

210 第一區(qū)域

220 第二區(qū)域

D 主流線方向

Ms 馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度

tB 處理溫度

t₁₁₀ 第一熔爐內(nèi)的保留時間

t₁₂₀ 鋼材進入處理站的轉(zhuǎn)移時間

T₁₂₁ 鋼材進入第二熔爐的轉(zhuǎn)移時間

T₁₃₀ 第二熔爐內(nèi)的保留時間

T₁₃₁ 鋼材進入壓淬工具的轉(zhuǎn)移時間

T₁₅₀ 處理站內(nèi)的保留時間

T₁₆₀ 壓淬工具內(nèi)的保留時間

θ_S 冷卻停止溫度

θ₃ 第一熔爐的內(nèi)部溫度

θ₄ 第二熔爐的內(nèi)部溫度

θ_200，100 第一熔爐內(nèi)鋼材的溫度曲線

θ_210，150 處理站內(nèi)鋼材的第一區(qū)域溫度曲線

θ_220，150 處理站內(nèi)鋼材的第二區(qū)域溫度曲線

θ_{210，130} 第二熔爐內(nèi)鋼材的第一區(qū)域溫度曲線

θ_220，130 第二熔爐內(nèi)鋼材的第二區(qū)域溫度曲線

θ_{200，160} 壓淬工具內(nèi)鋼材的溫度曲線。

具體實施方式

圖1顯示了具有第一區(qū)域210和第二區(qū)域220的鋼材200借助于本發(fā)明所述的方法在熱處理過程中的典型溫度曲線。鋼材200在第一熔爐110中加熱到低于AC3溫度的溫度根據(jù)示意圖繪制的溫度曲線θ_200,110在第一熔爐內(nèi)的保留時間t₁₁₀內(nèi)。隨后，在轉(zhuǎn)移時間t₁₂₀期間鋼材220轉(zhuǎn)移到處理站150。在這個過程，鋼材散熱。在處理站內(nèi)，鋼材220的第二區(qū)域220迅速降溫，第二區(qū)域220根據(jù)曲線θ_220,150降溫。吹氣過程結(jié)束于處理時間tB之后，僅幾秒鐘，根據(jù)鋼材200的厚度和第二區(qū)域220的尺寸。在第一近似值中，在處理站150內(nèi)，處理時間t_B等于保留時間t₁₅₀。第二區(qū)域220現(xiàn)在達到冷卻停止溫度θ_S。同時，在處理站150的第一區(qū)域210的溫度根據(jù)繪制的曲線θ_{210，150}下降，第一區(qū)域210不在冷卻裝置的區(qū)域中。當處理時間t_B結(jié)束時，在轉(zhuǎn)移時間t₁₂₁鋼材200被轉(zhuǎn)移到第二熔爐130，持續(xù)降溫。在第二熔爐130，在保留時間t₁₃₀，鋼材200的第一區(qū)域210的溫度根據(jù)大致繪制的曲線θ_{210，130}降溫，這就是說，鋼材200的第一區(qū)域210的溫度加熱到AC3溫度以上。在保留時間t₁₃₀，鋼材200的第二區(qū)域220的溫度也會根據(jù)繪制的溫度曲線θ_220，130升高，不達到AC3溫度。第二熔爐130有非特殊設(shè)備對多個區(qū)域210，220進行不同處理。只有一個熔融溫度θ₄，也就是說，一基本上均勻的溫度θ₄，設(shè)置在第二熔爐130的整個內(nèi)部，所述溫度超過奧氏體化溫度AC3。因為第二熔爐130內(nèi)的第二區(qū)域或其他區(qū)域在保留時間t₁₃₀開始階段，比第一區(qū)域或其他區(qū)域有大量更低溫度并且因為兩區(qū)域都以同樣的方式進行加熱在第二熔爐130，在保留時間t130結(jié)束時它們會有不同的溫度。鋼材200在第二熔爐130的保留時間t₁₃₀的溫度高于AC3溫度，第二區(qū)域或其他區(qū)域沒有及時達到AC3溫度這一點上。

隨后，在轉(zhuǎn)移時間t₁₃₁鋼材被轉(zhuǎn)移到一個安裝在壓力機(未顯示)上的壓淬工具160。在轉(zhuǎn)移時間t₁₃₁過程中，鋼材200再次降溫，這樣第一區(qū)域或其他區(qū)域的溫度也會降到AC3溫度以下。但是這個區(qū)域或這些區(qū)域完全奧氏體化，當它們離開第二熔爐130時，這樣在保留時間t₁₆₀期間它們在壓淬工具160里被轉(zhuǎn)換成一個硬馬氏體結(jié)構(gòu)。

單獨區(qū)域210，220清晰的界限可以在兩區(qū)域210，220之間獲得，由于較小的溫差，鋼材200的翹曲最小化。鋼材200的較小溫差對壓淬工具160的進一步加工有有利的影響。在第二熔爐130內(nèi)的鋼材200的必要保留時間t₁₃₀可以用過設(shè)置轉(zhuǎn)移速度和第二熔爐130的尺寸長度實現(xiàn)鋼材的長度功能。熱處理裝置100對周期時間的任何影響都最小化，甚至可以完全忽略。

圖2是根據(jù)本發(fā)明所述的一種熱處理裝置100，90°放置。該熱處理裝置100有一個裝載站101，通過它，鋼材被送入第一熔爐110。另外，熱處理裝置100有處理站150和-設(shè)置在其主流動方向D后面的-第二熔爐130。繼續(xù)主流動方向D往下，有一個裝備有定位設(shè)備(未顯示)的卸排站131。主流動方向現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)90度，以便壓力機(未顯示)中的一個壓淬工具160緊隨其后，在這里鋼材200被壓淬。在第一熔爐110和第二熔爐130的軸線方向，有一個容器161，可放置被拒絕的部分。在此布置下，第一熔爐110和第二熔爐120被優(yōu)選作為連續(xù)熔爐，例如，輥底式爐。

圖3是直線布置的一個熱處理裝置100。該熱處理裝置100具有裝載站101，通過它，鋼材被送入第一熔爐110。另外，熱處理裝置100具有處理站150和-設(shè)置在其主流動方向D后面的-第二熔爐。繼續(xù)沿主線D方向，有一個裝備有定位設(shè)備(未顯示)的卸排站131?，F(xiàn)在再次沿主流方向，緊接著是壓力機內(nèi)(未顯示)的一個壓淬工具160，在這里鋼材200被壓淬。旋轉(zhuǎn)90°到卸排站131，里面有一個容器161，可放置被拒絕的部分。在這樣的布置下，第一熔爐110和第二熔爐120可以設(shè)置作為連續(xù)熔爐，例如，輥底式爐。

圖4是本發(fā)明所述的熱處理裝置100的另一種變體。熱處理裝置100，依次，具有一個裝載站101，通過它，鋼材被送入第一熔爐110。在此實施例中，第一熔爐110被優(yōu)選設(shè)置作為一個連續(xù)熔爐。另外，所述熱處理設(shè)備100具有一個處理站150，在此實施例中，與一個卸排站131結(jié)合。卸排站131可以具有，例如，一個夾持裝置(未顯示)。所述卸排站131利用夾持裝置，例如，從第一熔爐100中移除鋼材200。具有第二區(qū)域或其他區(qū)域220冷卻的加熱處理被實施，并且鋼材或鋼材200被放置在第二熔爐130內(nèi)，所述第二熔爐130被設(shè)置為相對第一熔爐110的軸線旋轉(zhuǎn)90°。在這個實施例中，第二熔爐130還提供一個箱式爐，例如幾個爐室。在第二熔爐130內(nèi)第二熔爐130的保留時間t₁₃₀結(jié)束后，鋼材200通過卸排站131從第二熔爐130移出并放置在一個相反的壓淬工具160內(nèi)，所述相反的壓淬工具160安裝在壓力機(未顯示)內(nèi)。為此，卸排站131可以有一個定位裝置(未顯示)。在第一熔爐110的軸線方向，卸排站131的后面，設(shè)置有容器161，可放置被拒絕的部分。在此實施例中，主流線方向D經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)。在此實施例中，處理站150不需要第二定位系統(tǒng)。另外此實施例是有利的，如果在第一熔爐110的軸線方向沒有足夠的空間，例如，在生產(chǎn)大廳里。在此實施例中，鋼材200的第二區(qū)域220的冷卻過程也可以發(fā)生在卸排站131和第二熔爐130之間，這樣就不需要一個固定的處理站150。一個冷卻裝置，例如，一個吹氣噴嘴，集成至所述夾持設(shè)備中。卸排站131確保了鋼材200從第一熔爐110運送至第二熔爐130并傳到壓淬工具160或容器161內(nèi)。

在這個實施例中，壓淬工具160和容器161的位置可以轉(zhuǎn)換，參見圖5。在這個實施例中，主流動方向D執(zhí)行為基本上90°的兩個變形。

圖6所示的一種熱處理裝置，其設(shè)置所述熱處理裝置的空間受限于：與圖4中相應(yīng)的實施例比較，第二熔爐130已被移動至第一熔爐110上的第二平面。在這個實施例中，鋼材200的第二區(qū)域220的冷卻過程可以發(fā)生在卸排站131和第二熔爐130之間，這樣就不需要一個固定的處理站150。再次，將第一熔爐110設(shè)置為連續(xù)熔爐以及第二熔爐設(shè)置為箱式爐，可想到地設(shè)置多幾個熔爐，會有益處。

最終，圖7為本發(fā)明所述的熱處理裝置的最后一個實施例。與圖6所示的實施例對比，壓淬工具160和容器161的位置已經(jīng)被轉(zhuǎn)換。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。