特許 7256394 熱間加工システム及び熱間加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-04

(45)【発行日】2023-04-12

(54)【発明の名称】熱間加工システム及び熱間加工方法

(51)【国際特許分類】

   B21J 1/02 20060101AFI20230405BHJP

   B21B 45/00 20060101ALI20230405BHJP

   B21B 45/04 20060101ALI20230405BHJP

   B21J 5/00 20060101ALI20230405BHJP

   B21J 1/06 20060101ALI20230405BHJP

【ＦＩ】

B21J1/02 A

B21B45/00 B

B21B45/04 Z

B21J5/00 A

B21J1/06 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019177538

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021053656

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-05-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100187702

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 律生

(74)【代理人】

【識別番号】100162204

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】原島 亜弥

(72)【発明者】

【氏名】近藤 泰光

(72)【発明者】

【氏名】日高 康善

(72)【発明者】

【氏名】大川 暁

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１９０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０１４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２９６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０７４２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公平０２－０５６０８５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００３－３０６７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２４１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２１６１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １／０２

Ｂ２１Ｂ ４５／００

Ｂ２１Ｂ ４５／０４

Ｂ２１Ｊ ５／００

Ｂ２１Ｊ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置するＳｉ含有物配置設備と、
前記Ｓｉ含有物が配置された前記鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように前記鋼材を加熱する加熱炉と、
加熱された前記鋼材を搬送する搬送設備と、
搬送された前記鋼材をデスケーリングするデスケーリング設備と、
デスケーリングされた前記鋼材を熱間加工する熱間加工設備と、
前記加熱炉と前記デスケーリング設備との間に配置され、前記鋼材を加熱する温度調整設備と、
前記デスケーリング設備に搬送されたときの前記鋼材の表面温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された前記鋼材の表面温度に応じて、前記鋼材の表面温度を１１７０℃以上になるように前記再加熱装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする熱間加工システム。

【請求項2】

前記温度調整設備は、前記デスケーリング設備に搬送されたときの温度が１１７０℃以上になるように、搬送された前記鋼材を再加熱する再加熱装置を含む、請求項１に記載の熱間加工システム。

【請求項3】

前記搬送設備は、前記加熱炉から前記デスケーリング設備に向かって移動する移動装置、前記移動装置の側面から水平方向に延伸する腕部、及び前記腕部の先端に配置され、前記加熱炉から前記デスケーリング設備まで前記鋼材が搬送される間、前記鋼材を保持する保持部を有し、
前記再加熱装置は、前記保持部に保持された前記鋼材を加熱する再加熱部材を有する、請求項２に記載の熱間加工システム。

【請求項4】

０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置するＳｉ含有物配置設備と、
前記Ｓｉ含有物が配置された前記鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように前記鋼材を加熱する加熱炉と、
加熱された前記鋼材を搬送する搬送設備と、
搬送された前記鋼材をデスケーリングするデスケーリング設備と、
デスケーリングされた前記鋼材を熱間加工する熱間加工設備と、
前記加熱炉と前記デスケーリング設備との間に配置され、前記鋼材が前記デスケーリング設備に搬送されたときの温度が１１７０℃以上になるように、搬送される前記鋼材を保温する温度調整設備と、
前記デスケーリング設備に搬送されたときの前記鋼材の表面温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された前記鋼材の表面温度が１１７０℃未満であるときに、スケールが十分に除去されない可能性があることを示す警報信号を出力する制御装置と、
を有することを特徴とする熱間加工システム。

【請求項5】

前記搬送設備は、前記加熱炉から前記デスケーリング設備に向かって移動する移動装置、前記移動装置の側面から水平方向に延伸する腕部、及び前記腕部の先端に配置され、前記加熱炉から前記デスケーリング設備まで前記鋼材が搬送される間、前記鋼材を保持する保持部を有し、
前記保温設備は、前記保持部に保持された前記鋼材を覆うように配置される蓋部材を有する、請求項４に記載の熱間加工システム。

【請求項6】

前記保温設備は、前記蓋部材を加熱する蓋部材加熱装置、及び加熱された前記蓋部材を、前記鋼材を覆う位置に移送する蓋部材移送装置を更に有する、請求項５に記載の熱間加工システム。

【請求項7】

０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置し、
前記Ｓｉ含有物が配置された前記鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように前記鋼材を加熱し、
加熱された前記鋼材をデスケーリング設備に搬送し、
前記デスケーリング設備に搬送されたときの前記鋼材の表面温度を検出し、
検出された前記鋼材の表面温度に応じて、搬送された前記鋼材の表面温度を１１７０℃以上に加熱し
表面温度が調整された前記鋼材をデスケーリングし、
デスケーリングされた前記鋼材を熱間加工する、
ことを含むことを特徴とする熱間加工方法。

【請求項8】

０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置し、
前記Ｓｉ含有物が配置された前記鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように前記鋼材を加熱し、
加熱された前記鋼材を保温しながらデスケーリング設備に搬送し、
前記デスケーリング設備に搬送されたときの前記鋼材の表面温度を検出し、
表面温度が調整された前記鋼材をデスケーリングし、
デスケーリングされた前記鋼材を熱間加工し、
検出された前記鋼材の表面温度が１１７０℃未満であるときに、スケールが十分に除去されない可能性があることを示す警報信号を出力する、
ことを含むことを特徴とする熱間加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱間加工システム及び熱間加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼材を加熱するときに生成される鉄酸化物（以下、スケールとも称する）を、高圧水を噴射することにより除去するデスケーリングに関する種々の技術が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、表面にＳｉ含有物が塗布されたＮｉ含有鋼材を、ＦｅＯとＦｅ₂ＳｉＯ₄との共晶点である１１７０℃以上の温度で加熱し、加熱されたＮｉ含有鋼材を高圧水デスケーリングする技術が記載される。特許文献１に記載される技術では、Ｓｉとスケールとを反応させて鋼材の表面にＦｅ－Ｓｉの液相酸化物を生成して、スケールの粒界及びスケールと鋼材との界面での密着性を弱めることで、デスケーリングが容易になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－０１９０１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の発明者らは、特許文献１に記載される発明を現場に導入するために、種々の試験を行ったときに、Ｎｉ含有鋼材に形成されたスケールが十分にデスケーリングされない事態に遭遇した。本発明の発明者らは、Ｎｉ含有鋼材に形成されたスケールが十分にデスケーリングされない原因を検討した結果、Ｎｉ含有鋼材を加熱する加熱炉からデスケーリング設備まで搬送する搬送工程において鋼材の表面温度が１１７０℃未満まで低下する現象を見出した。

【0006】

搬送工程における鋼材の表面温度の低下は、種々の原因に起因するものと推定される。例えば加熱炉とデスケーリング設備との間を搬送する搬送時間が長いために、デスケーリング設備に到達したときの鋼材の表面温度が１１７０℃未満まで低下するおそれがある。また、定期点検等の事由により加熱炉が停止した後に再稼働した直後には、加熱炉による加熱が不安定となり、デスケーリング設備に到達したときの鋼材の表面温度が１１７０℃未満まで低下するおそれがある。さらに、加熱炉において複数の鋼材を加熱する場合には、加熱の際に鋼材が配置される位置及び鋼材の大きさ等により加熱される温度がばらつき、デスケーリング設備に到達したときの鋼材の表面温度が１１７０℃未満まで低下するおそれがある。

【0007】

特許文献１に記載される技術において、デスケーリングされる鋼材の表面温度が１１７０℃未満まで低下すると、スケールに含有されるＦｅ－Ｓｉ系の酸化物が固相に変化して、スケールの密着性が強くなりデスケーリングが難しくなることが見出された。

【0008】

本発明は、このような課題を解決するものであり、Ｎｉを含有する鋼材を加熱するときに発生するスケールを、より確実にデスケーリングできる熱間加工システム及び熱間加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような課題を解決する本発明は、以下に示す熱間加工システム及び熱間加工方法を要旨とするものである。
（１）０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置するＳｉ含有物配置設備と、
Ｓｉ含有物が配置された鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように鋼材を加熱する加熱炉と、
加熱された鋼材を搬送する搬送設備と、
搬送された鋼材をデスケーリングするデスケーリング設備と、
デスケーリングされた鋼材を熱間加工する熱間加工設備と、
加熱炉とデスケーリング設備との間に配置され、デスケーリング設備に搬送されたときの鋼材の表面温度を１１７０℃以上に調整する温度調整設備と、
を有することを特徴とする熱間加工システム。
（２）温度調整設備は、デスケーリング設備に搬送されたときの温度が１１７０℃以上になるように、搬送された鋼材を再加熱する再加熱装置を含む、（１）に記載の熱間加工システム。
（３）搬送設備は、加熱炉からデスケーリング設備に向かって移動する移動装置、移動装置の側面から水平方向に延伸する腕部、及び腕部の先端に配置され、加熱炉からデスケーリング設備まで鋼材が搬送される間、鋼材を保持する保持部を有し、
再加熱装置は、保持部に保持された鋼材を加熱する再加熱部材を有する、（２）に記載の熱間加工システム。
（４）デスケーリング設備に搬送されたときの鋼材の表面温度を検出する温度センサと、
温度センサによって検出された鋼材の表面温度に応じて、再加熱装置を制御する制御装置と、
を更に有する、（２）又は（３）に記載の熱間加工システム。
（５）温度調整設備は、鋼材がデスケーリング設備に搬送されたときの温度が１１７０℃以上になるように、搬送される鋼材を保温する保温設備を含む、（１）に記載の熱間加工システム。
（６）搬送設備は、加熱炉からデスケーリング設備に向かって移動する移動装置、移動装置の側面から水平方向に延伸する腕部、及び腕部の先端に配置され、加熱炉からデスケーリング設備まで鋼材が搬送される間、鋼材を保持する保持部を有し、
保温設備は、保持部に保持された鋼材を覆うように配置される蓋部材を有する、（５）に記載の熱間加工システム。
（７）保温設備は、蓋部材を加熱する蓋部材加熱装置、及び加熱された蓋部材を、鋼材を覆う位置に移送する蓋部材移送装置を更に有する、（６）に記載の熱間加工システム。
（８）０．３～１．５質量％のＮｉ、０．００１～０．５質量％のＳｉを含有する鋼材の表面に、鋼材表面積あたりＳｉ換算で４００～１２００ｇ／ｍ²の量のＳｉ含有物を配置し、
Ｓｉ含有物が配置された鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように鋼材を加熱し、
加熱された鋼材を搬送し、
搬送された鋼材の表面温度を１１７０℃以上に調整し
表面温度が調整された鋼材をデスケーリングし、
デスケーリングされた鋼材を熱間加工する、
ことを含むことを特徴とする熱間加工方法。

【発明の効果】

【0010】

一実施形態に係る熱間加工システム及び熱間加工方法は、Ｎｉを含有する鋼材を加熱するときに発生するスケールを、より確実にデスケーリングできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る熱間鍛造システムの概略図である。

【図2】図１に示す熱間鍛造システムのブロック図である。

【図3】図１に示す第１ノズル～第３ノズルの説明のための図であり、（ａ）は第１ノズル～第３ノズルの噴射角度を示す図であり、（ｂ）は第１ノズル～第３ノズルのねじり角度を示す図であり、（ｃ）は第１ノズルの迎え角を示す図である。

【図4】図１に示す監視制御装置のブロック図である。

【図5】図１に示す熱間鍛造システムにより実行される熱間鍛造処理のフローチャートである。

【図6】（ａ）は熱間鍛造処理における鋼材の表面状態を示す図（その１）であり、（ｂ）は熱間鍛造処理における鋼材の表面状態を示す図（その２）であり、（ｃ）は熱間鍛造処理における鋼材の表面状態を示す図（その３）である。

【図7】（ａ）は図５に示すＳ１０６の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図であり、（ｂ）は図５に示すＳ１０８の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図であり、（ｃ）は図５に示すＳ１１０の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図である。

【図8】第２実施形態に係る熱間鍛造システムの概略図である。

【図9】図８に示す熱間鍛造システムのブロック図である。

【図10】図８に示す監視制御装置のブロック図である。

【図11】図８に示す熱間鍛造システムにより実行される熱間鍛造処理のフローチャートである。

【図12】（ａ）は図１１に示すＳ２０５の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図であり、（ｂ）は図１１に示すＳ２０６の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図であり、（ｃ）は図１１に示すＳ２０７の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図であり、（ｄ）は図１１に示すＳ２０９の処理に対応する熱間鍛造システムの部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照して、本発明に係る熱間加工システム及び熱間加工方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

【0013】

（第１実施形態に係る熱間鍛造システムの構成及び機能）
図１は実施形態に係る熱間加工システムの一例である熱間鍛造システムを示す概略図であり、図２は図１に示す熱間鍛造システムのブロック図である。図１において破線は電気配線を示す。

【0014】

熱間鍛造システム１は、塗布設備１１と、加熱炉１２と、搬送設備１３と、再加熱装置１４と、温度センサ１５と、デスケーリング設備１６と、熱間鍛造設備１７と、監視制御装置２０とを有する。熱間鍛造システム１は、Ｎｉを含有する鋼材１０を熱間鍛造設備１６で熱間鍛造するために加熱炉１２で加熱する前に、塗布設備１１で鋼材１０の表面にＳｉ含有物を塗布する。熱間鍛造システム１は、熱間鍛造する前にデスケーリングされる鋼材１０の表面温度を、再加熱装置１４でＦｅＯとＦｅ₂ＳｉＯ₄との共晶点である１１７０℃以上に再加熱することで、スケールに含まれるＦｅ－Ｓｉ系酸化物を液相化する。液相化されたＦｅ－Ｓｉ系酸化物は、スケール内を移動し、スケールと鋼材１０の表面に形成される酸化層との界面に到達し、スケールの粒界及びスケールと鋼材との間の密着性を弱めて、デスケーリングを容易にする。

【0015】

鋼材１０は、例えば直径が１ｍ以下の円柱状の形状を有し、Ｎｉ：０．３～１．５質量％及びＳｉ：０．００１～０．５質量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるブレーキディスク用の鋼材である。Ｎｉ及びＳｉを含有する材料は、加熱炉１２で加熱されることで表面にスケールが生成され易い。なお、鋼材１０は円柱状の形状を有するが、実施形態に係る熱間加工システムで熱間加工される鋼材は、ドーナツ状の形状等の他の形状であってもよい。

【0016】

鋼材１０のＮｉ含有率が高いほど、デスケーリングは困難となるが、Ｎｉ含有率が０．３質量％未満である場合には、熱間加工システム１に寄らなくても、一般的なデスケーリング手法によって、デスケーリング可能である。Ｎｉ含有率が０．３質量％以上である場合に、デスケーリングが困難になり、熱間加工システム１を使用する効果が明確に現れる。Ｎｉ含有率が１．５質量％を超えると、熱間加工システム１を使用してもデスケーリングが困難である。

【0017】

Ｓｉは、強度を確保したり、溶接性を向上させたりする観点から、鋼材に添加される元素であって、求める性能に応じて適宜添加してもよい。ただし、Ｓｉ含有量を０．００１質量％未満にするにはコストの上昇を招くことから、これを下限とする。また、Ｓｉは０．５質量％超を含むと、１１７０℃以上では本発明を用いなくてもデスケーリング性がよい。これは、鋼材が加熱されてスケールを形成する際に、鋼材中に含まれるＳｉ分によって、Ｆｅ－Ｓｉ系の液相酸化物が形成され、デスケーリング性を向上させるからである。そのため、本発明で取り扱う鋼材は、Ｓｉ含有量の上限を０．５質量％とする。

【0018】

塗布設備１１は、Ｓｉ含有物１００を噴射するノズル１１１を有し、内部に配置された鋼材１０の表面にノズル１１１からＳｉ含有物１００を塗布する。Ｓｉ含有物１００は、Ｓｉを含んでいる限り特に限定されるものではなく、金属Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＳｉＯ_２の何れか、又はその組み合わせを使うことができる。Ｓｉ含有物１００は、安定で取扱いが容易であり、入手も容易であり、且つ安価なシリカ（ＳｉＯ_２）であってもよい。

【0019】

Ｓｉ含有物１００を鋼材１０の表面に配置する量は、鋼材表面積あたりＳｉ量として４００～１２００ｇ／ｍ^２である。ここで、鋼材表面積とは鋼材の表面と裏面と側面の面積の合計である。配置する量が４００ｇ／ｍ^２未満であると、Ｆｅ－Ｓｉ系液相酸化物のスケール全体およびスケール/鋼（内部酸化層）界面への分布が十分でなく、デスケーリング性が向上しないことがある。デスケーリング性を向上される観点からは、Ｓｉ含有物１００を配置する量は多いほど好ましく、配置する量の上限は特に限定されない。ただし、配置する量が１２００ｇ／ｍ^２を超えると、Ｆｅ－Ｓｉ系液相酸化物の余剰分が鋼材から加熱炉内にこぼれ落ちやすくなり、デスケーリング性能の向上に寄与しないだけでなく、こぼれ落ちた液相酸化物が加熱炉内の耐火物を汚損させることがある。そのため、Ｓｉ含有物１００を配置する量は、１２００ｇ／ｍ^２を上限とする。

【0020】

なお、Ｓｉ含有物１００は、必ずしも鋼材１０の表面の全面に均一に塗布する必要はなく、Ｓｉ含有物１００が鋼材１０の表面の一部に塗布された場合、及びＳｉ含有物１００が不均一に散布された場合でも、鋼材１０の全面のデスケーリング性を改善できる。具体的には、鋼材表面の上面（おもて面）の一部に配置したＳｉ含有物が、鋼材の側面や下面（裏面）にまで回り込み、鋼材１０の全面のデスケーリング性が改善される。

【0021】

加熱炉１２は、塗布設備１１によってＳｉ含有物１００が塗布された鋼材１０を、１２００℃以上１３００℃以下で１５分以上１０時間以下の時間に亘って加熱し、鋼材の表面温度を１１７０℃以上にする加熱設備である。加熱炉１２は、例えば燃焼ガス雰囲気のロータリー加熱炉である。加熱炉１２の構成及び機能は、よく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0022】

加熱炉１２が鋼材１０を加熱する温度は、１２００℃未満であるとき、熱間鍛造装置１７で鋼材１０を熱間鍛造できないおそれがあるため、加熱温度の下限は、１２００℃とされる。加熱温度の上限は、Ｆｅ－Ｓｉ系酸化物が液相である限り特に限定されるものではないが、１３００℃とされた。加熱温度が１３００℃を超えるとスケールロスが大きくなり、熱エネルギーの損失にもなるので、好ましくないからである。

【0023】

加熱温度の下限は、鋼材１０の表面温度が１１７０℃であるときに、Ｆｅ－Ｓｉ系の液相酸化物がスケール/鋼（内部酸化層）界面にも浸透する時間に基づいて１５分とされた。加熱時間の上限は、１５分以上であれば特に制限はないが、必要以上に長い時間に亘って加熱しても、効果は飽和しており、熱エネルギーの損失になるため、１０時間が上限とされた。

【0024】

搬送設備１３は、移動装置１３０と、腕部１３１と、保持部１３２とを有し、塗布設備１１、加熱炉１２、デスケーリング設備１６及び熱間鍛造設備１７との間で鋼材１０を搬送する。搬送設備１３は、塗布設備１１、加熱炉１２、デスケーリング設備１６及び熱間鍛造設備１７との間を単一の装置により鋼材１０を搬送してもよく、それぞれの設備の間で別個の装置により鋼材１０を搬送してもよい。

【0025】

移動装置１３０は、車輪及び車輪を駆動するモータ等を有し、監視制御装置２０の搬送指示に基づいて塗布設備１１、加熱炉１２、デスケーリング設備１６及び熱間鍛造設備１７との間を移動する。移動装置１３０は、塗布設備１１から加熱炉１２に向かって移動し、次いで加熱炉１２からデスケーリング設備１６に向かって移動し、そしてデスケーリング設備１６から熱間鍛造設備１７に向かって移動する。

【0026】

腕部１３１は、移動装置１３０の側面から水平方向に延伸し、先端に保持部１３２が配置される。保持部１３２は、円盤状の部材であり、塗布設備１１から加熱炉１２までの間、加熱炉１２からデスケーリング設備１６までの間、及びデスケーリング設備１６から熱間鍛造設備１７までの間、搬送される鋼材１０を上面に保持する。

【0027】

再加熱装置１４は、電源装置１４０と、励磁コイル１４１とを有する。電源装置１４０は、移動装置１３０の内部に配置され、インバータ回路を有して商用電源から受電した電力を例えば２０ｋＨｚ～３０ｋＨｚの高周波電力に変換して励磁コイル１４１に供給する。励磁コイル１４１は、鋼材１０を再加熱する再加熱部材の一例であり、保持部１３２の内部に配置され、電源装置１４０から高周波電力が供給されることに応じて、保持部１３２の上面に保持される鋼材１０にうず電流を誘起させて、鋼材１０を誘導加熱する。

【0028】

温度センサ１５は、デスケーリング設備１６の近傍に配置される温度センサである。温度センサ１５は、例えば赤外線放射温度計であり、鋼材の表面温度を非接触で測定して、測定した温度を示す温度情報を監視制御装置２０に出力する。温度センサ１５は、デスケーリング設備１６の近傍に配置されるので、温度センサ１５が測定する温度は、デスケーリング設備１６が鋼材１０をデスケーリングする直前の温度である。

【0029】

デスケーリング設備１６は、第１ノズル１６１と、第２ノズル１６２と、第３ノズル１６３とを有し、鋼材１０を約１ｍ／ｓで移動させながらデスケーリングする。デスケーリング設備１６は、鋼材１０が加熱炉１２により加熱されることで鋼材１０に生成されたスケールを、鋼材１０が加熱炉１２から熱間鍛造設備１７に搬送される間に、除去するデスケーリングを実行する。

【0030】

図３は、第１ノズル１６１～第３ノズル１６３の説明のための図である。図３（ａ）は第１ノズル１６１～第３ノズル１６３の噴射角度を示す図であり、図３（ｂ）は第１ノズル１６１～第３ノズル１６３のねじり角度を示す図であり、図３（ｃ）は第１ノズル１６１の迎え角を示す図である。

【0031】

第１ノズル１６１～第３ノズル１６３のそれぞれは、噴射する高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃが例えば２０度から３０度程度である所定の噴射角度θ_iで扇状に広がるフラットスプレーノズルであり、迎え角θ_aは１５度である。第１ノズル１６１～第３ノズル１６３のそれぞれは、噴射する高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃが互いに干渉しないように搬送方向に直交する幅方向から所定のねじり角θ_tシフトして高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃを噴射するように配置される。なお、実施形態に係るデスケーリング設備が有するノズルの数は、ノズルが設置される高さＨ_n、ノズルの噴射角度θ_i及びデスケーリングされる鋼材１０の幅Ｗに応じて適宜設定することができる。

【0032】

高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃの水圧は、例えば１０ＭＰａであるが、１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが好ましく、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下であることが更に好ましい。また、高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃの単位幅辺りの１秒当たりの水量は、１０ｋｇ／ｍ以上２０ｋｇ／ｍ以下であることが好ましい。高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃの単位幅辺りの１秒当たりの水量が１０ｋｇ／ｍ未満である場合、スケールを十分にデスケーリングできない可能性がある。また、高圧水１６４ａ、１６４ｂ及び１６４ｃの単位幅辺りの１秒当たりの水量が２０ｋｇ／ｍより多い場合、コストが増加するため好ましくない。

【0033】

熱間鍛造設備１７は、熱間加工設備の一例であり、鋼材１０が搬送設備１３によって搬送された鋼材１０を熱間鍛造して、鋼材１０を所望の形状に変形する。例えば、熱間鍛造設備１７は、円柱状の鋼材１０を熱間鍛造してブレーキディスク用の鋼材を鍛造する。

【0034】

監視制御装置２０は、例えば監視制御室に配置され、熱間鍛造システム１を監視制御するオペレータにより操作され、熱間鍛造システム１の全体を監視制御する。監視制御装置２０は、塗布設備１１、加熱炉１２、搬送設備１３、再加熱装置１４、温度センサ１５、デスケーリング設備１６及び熱間鍛造設備１７にＬＡＮ１８を介して通信可能に接続される。

【0035】

図４は、監視制御装置２０のブロック図である。

【0036】

監視制御装置２０は、熱間鍛造システム１の全体を監視制御する監視制御装置であり、例えば監視制御室に配置され、熱間鍛造システム１を監視制御するオペレータにより操作される。監視制御装置２０は、通信部２１と、記憶部２２と、入力部２３と、出力部２４と、処理部３０とを有する。通信部２１、記憶部２２、入力部２３、出力部２４及び処理部３０は、バス２５を介して互いに接続される。

【0037】

通信部２１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部２１は、塗布設備１１、加熱炉１２、搬送設備１３、再加熱装置１４、温度センサ１５、デスケーリング設備１６及び熱間鍛造設備１７等と通信を行う。

【0038】

通信部２１は、鋼材１０の表面温度を示す温度情報を温度センサ１５から受信する。また、通信部２１は、塗布指示を塗布設備１１に送信し、加熱指示を加熱炉１２に送信し、搬送指示を搬送設備１３に送信する。通信部２１は、再加熱指示を再加熱装置１４に送信し、デスケーリング指示をデスケーリング設備１６に送信し、鍛造指示を鍛造設備１７に送信する。

【0039】

記憶部２２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部２２は、処理部３０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部２２は、アプリケーションプログラムとして、鋼材１０の熱間鍛造処理を処理部３０に実行させるための熱間鍛造プログラム等を記憶する。熱間鍛造プログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２２にインストールされてもよい。また、記憶部２２は、熱間鍛造処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部２２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

【0040】

例えば、記憶部２２は、温度センサ１５が検出した温度と、再加熱装置１４が鋼材１０を再加熱して鋼材１０の表面温度を１１７０℃以上とする再加熱時間との関係を示す換算テーブル２２０を記憶する。換算テーブル２２０では、１１７０℃未満の温度は、鋼材１０を再加熱することで鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上になる再加熱時間と関連付けて記憶される。また、１１７０℃以上の温度は、再加熱しないことを示す再加熱時間「０」と関連付けて記憶される。

【0041】

入力部２３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。作業者は、入力部２３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部２３は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部３０に供給される。

【0042】

出力部２４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro－Luminescence）ディスプレイ等である。出力部２４は、処理部３０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部２４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。

【0043】

処理部３０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部３０は、監視制御装置２０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部３０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部３０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。

【0044】

処理部３０は、塗布指示部３１と、加熱指示部３２と、再加熱指示部３３と、デスケーリング指示部３４と、熱間鍛造指示部３５と、搬送指示部３６を有する。これらの各部は、処理部３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして監視制御装置２０に実装されてもよい。

【0045】

（第１実施形態に係る熱間鍛造システムにより実行される熱間鍛造処理）
図５は、熱間鍛造システム１により実行される熱間鍛造処理のフローチャートである。図６（ａ）は熱間鍛造処理における鋼材１０の表面状態を示す図（その１）であり、図６（ｂ）は熱間鍛造処理における鋼材１０の表面状態を示す図（その２）であり、図６（ｃ）は熱間鍛造処理における鋼材１０の表面状態を示す図（その３）である。図７（ａ）は、図５に示すＳ１０６の処理に対応する熱間鍛造システム１の部分斜視図である。図７（ｂ）は、図５に示すＳ１０８の処理に対応する熱間鍛造システム１の部分斜視図である。図７（ｃ）は、図５に示すＳ１１０の処理に対応する熱間鍛造システム１の部分斜視図である。熱間鍛造処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部３０により熱間鍛造システム１の各要素と協働して実行される。

【0046】

まず、搬送指示部３６は、鋼材１０を塗布設備１１に搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１０１）。搬送設備１３は、鋼材１０を塗布設備１１に搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を塗布設備１１に搬送する。

【0047】

次いで、塗布指示部３１は、鋼材１０の表面にＳｉ含有物１００を塗布することを示す塗布指示を塗布設備１１に出力する（Ｓ１０２）。塗布設備１１は、塗布指示が入力されることに応じて、鋼材表面積あたりＳｉ量として４００～１２００ｇ／ｍ^２の範囲に含まれる所定量のＳｉ含有物１００を鋼材１０の表面に塗布する。図６（ａ）に示すように、塗布設備１１がＳ１０２の処理を実行することにより、鋼材１０の表面にＳｉ含有物１００が配置される。

【0048】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０を加熱炉１２に搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１０３）。搬送設備１３は、鋼材１０を加熱炉１２に搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を加熱炉１２に搬送する。

【0049】

次いで、加熱指示部３２は、鋼材１０を加熱することを示す加熱指示を加熱炉１２に出力する（Ｓ１０４）。加熱炉１２は、１２００℃以上１３００℃以下の所定の温度で、１５分以上１０時間以下の所定の時間に亘って鋼材１０を加熱する。

【0050】

図６（ｂ）に示すように、加熱炉１２がＳ１０４の処理を実行することにより、鋼材１０の表面に内部酸化物１０２を含む内部酸化層１０１が形成される。内部酸化層１０１は、酸素が鋼（地金）内に拡散し、鉄の酸化物が析出した層である。

【0051】

内部酸化層１０１の上方には、内層スケール１０４及び外層スケール１０５を含むスケール１０３が形成される。内層スケール１０４は主に酸素の内方移動により成長したスケールであり、外層スケール１０５は主に鉄の外方拡散により成長したスケールである。

【0052】

内層スケール１０４の組織は、ＦｅＯ中にＮｉの濃化した金属相１０６が分散した構造をしており、鋼に食い込んだ複雑な形状となっている。内層スケール１０４の組織は、ＮｉがＦｅより貴であるためＦｅが選択的に酸化され、Ｎｉが取り残されて次第に濃化されることにより形成される。Ｎｉを含有する鋼材１０に形成されるスケール１０３は、強固である理由は内部酸化層１０１及び内層スケール１０４が形成されることにより、鋼材１０との接着性が強固になる。

【0053】

また、加熱炉１２がＳ１０４の処理を実行して鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上になることにより、鋼材１０からスケール１０３内を外側に拡散するＦｅが、スケール１０３の表面に新たなスケール１０３を形成する。スケール１０３の表面で新たなスケール１０３が形成されるときに、スケール１０３の内部にＳｉ含有物１００が取り込まれて、スケール１０３の内部にＦｅ－Ｓｉ系の液相酸化物を生成させる。スケール１０３の内部に生成されたＦｅ－Ｓｉ系の液相酸化物は、スケール１０３の内部を容易に移動することができ、内部酸化層１０１とスケール１０３の界面に浸透する。

【0054】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０をデスケーリング設備１６の近傍に配置される温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１０５）。搬送設備１３は、温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を、温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する。

【0055】

次いで、再加熱指示部３３は、図７（ａ）に示すように、温度センサ１５によって測定された鋼材１０の表面温度を温度センサ１５から取得する（Ｓ１０６）。次いで、再加熱指示部３３は、換算テーブル２２０を参照して、Ｓ１０６の処理で取得した鋼材１０の表面温度に関連付けて記憶される再加熱時間を、再加熱装置１４による再加熱時間に決定する（Ｓ１０７）。

【0056】

次いで、再加熱指示部３３は、温度センサ１５が測定した温度に基づいて決定された再加熱時間に亘って鋼材１０を再加熱することを示す再加熱指示を再加熱装置１４に出力する（Ｓ１０８）。再加熱装置１４は、図７（ｂ）に示すように、再加熱指示に対応する再加熱時間に亘って鋼材１０を再加熱する。再加熱装置１４が鋼材１０を再加熱することにより、鋼材１０の表面温度は１１７０℃以上となり、内部酸化層１０１とスケール１０３の界面に浸透したＦｅ－Ｓｉ系の酸化物は、液相に変化する。

【0057】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０をデスケーリング設備１６に搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１０９）。搬送設備１３は、鋼材１０をデスケーリング設備１６に搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０をデスケーリング設備１６に搬送する。

【0058】

次いで、デスケーリング指示部３４は、鋼材１０の表面をデスケーリングすることを示すデスケーリング指示をデスケーリング設備１６に出力する（Ｓ１１０）。デスケーリング設備１６は、デスケーリング指示が入力されることに応じて、図７（ｃ）に示すように、鋼材１０をデスケーリングする。デスケーリング設備１６が鋼材１０をデスケーリングするとき、鋼材１０の表面温度は１１７０℃以上に再加熱されているので、スケール１０３の内部、及び内部酸化物１０２とスケール１０３との界面に存在するＦｅ－Ｓｉ系の酸化物は、液相に変化する。スケール１０３の内部及び内部酸化物１０２とスケール１０３との界面に存在するＦｅ－Ｓｉ系の酸化物が液相に変化するので、図６（ｃ）に示すように、スケール１０３は、デスケーリングにより鋼材１０の表面から容易に剥離して除去される。

【0059】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０を熱間鍛造設備１７に搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１１１）。搬送設備１３は、鋼材１０を熱間鍛造設備１７に搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を熱間鍛造設備１７に搬送する。

【0060】

次いで、熱間鍛造指示部３５は、鋼材１０を鍛造することを示す熱間鍛造指示を鍛造設備１７に出力する（Ｓ１１２）。熱間鍛造設備１７は、鍛造指示が入力されることに応じて、鋼材１０を熱間鍛造してブレーキディスク用の鋼材を形成する。

【0061】

そして、搬送指示部３６は、鋼材１０を熱間鍛造設備１７から搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ１１３）。搬送設備１３は、鋼材１０を熱間鍛造設備１７から搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を熱間鍛造設備１７から所定の貯蔵施設に搬送する。

【0062】

（第１実施形態に係る熱間鍛造システムの作用効果）
熱間鍛造システム１は、表面温度が１１７０℃以上になるように、デスケーリング前に鋼材を再加熱することで、スケールと鋼材との界面等に存在するＦｅ－Ｓｉ系酸化物が液相化してスケールと鋼材との間の密着性を弱めて、デスケーリング性が向上する。

【0063】

（第２実施形態に係る熱間鍛造システムの構成及び機能）
図８は実施形態に係る熱間加工システムの他の例である熱間鍛造システムを示す概略図であり、図９は図８に示す熱間鍛造システムのブロック図である。図８において破線は電気配線を示す。

【0064】

熱間鍛造システム２は、搬送設備４３、保温設備４４及び監視制御装置４０を搬送設備１３、再加熱装置１４、及び監視制御装置２０の代わりに有することが熱間鍛造システム１と相違する。搬送設備４３、保温設備４４及び監視制御装置４０以外の熱間鍛造システム２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された熱間鍛造システム１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0065】

搬送設備４３は、移動装置４３０と、腕部４３１と、保持部４３２とを有する。移動装置４３０腕部４３１及び保持部４３２は、再加熱装置１４が内蔵されないことが移動装置１３０と、腕部１３１及び保持部１３２、搬送設備１３と相違する。移動装置４３０、腕部４３１及び保持部４３２は、再加熱装置１４が内蔵されないこと以外は、移動装置１３０、腕部１３１及び保持部１３２と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0066】

保温設備４４は、腕部４４０と、蓋部材４４１と、蓋部材加熱装置４４２と、蓋部材移送装置４４３とを有する。腕部４４０は、一端が蓋部材移送装置４４３に移動可能に保持され、他端に蓋部材４４１を着脱可能に保持する棒状の部材である。蓋部材４４１は、搬送設備４３の保持部４３２に保持された鋼材１０を覆うように配置可能な蓋状の部材であり、例えばタングステン等の融点が１１７０℃以上の金属で形成される。蓋部材加熱装置４４２は、炎を噴射可能なバーナー部を有し、蓋部材移送装置４４３によって移送された蓋部材４４１を１１７０℃以上に加熱する。蓋部材移送装置４４３は、搬送設備４３の保持部４３２と蓋部材加熱装置４４２との間で蓋部材４４１を搬送する。

【0067】

図１０は、監視制御装置４０のブロック図である。

【0068】

監視制御装置４０は、記憶部２７及び処理部５０を記憶部２２及び処理部３０の代わりに有することが監視制御装置２０と相違する。記憶部２７及び処理部５０以外の監視制御装置４０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された監視制御装置２０の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは、詳細な説明は省略する。記憶部２７は、換算テーブル２２０を記憶しないことが記憶部２２と相違する。換算テーブル２２０を記憶しないこと以外の記憶部２７の構成及び機能は、記憶部２２の構成及び機能と同一なので、ここでは、詳細な説明は省略する。

【0069】

処理部５０は、保温指示部５３を再加熱指示部３３の代わりに有することが処理部３０と相違する。保温指示部５３以外の処理部５０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された処理部３０の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは、詳細な説明は省略する。

【0070】

（第２実施形態に係る熱間鍛造システムにより実行される熱間鍛造処理）
図１１は、熱間鍛造システム２により実行される熱間鍛造処理のフローチャートである。図１２（ａ）は、図１１に示すＳ２０５の処理に対応する熱間鍛造システム２の部分斜視図である。図１２（ｂ）は、図１１に示すＳ２０６の処理に対応する熱間鍛造システム２の部分斜視図である。図１２（ｃ）は、図１１に示すＳ２０７の処理に対応する熱間鍛造システム２の部分斜視図である。図１２（ｄ）は、図１１に示すＳ２０９の処理に対応する熱間鍛造システム２の部分斜視図である。熱間鍛造処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部５０により熱間鍛造システム２の各要素と協働して実行される。

【0071】

Ｓ２０１～Ｓ２０４の処理は、Ｓ１０１～Ｓ１０４の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、保温指示部５３は、蓋部材４４１を１１７０℃以上に加熱することを示す蓋部材加熱指示を保温設備４４に出力する（Ｓ２０５）。保温設備４４は、蓋部材加熱指示が入力されることに応じて、図１２（ａ）に示すように、蓋部材４４１を蓋部材加熱装置４４２によって加熱する。

【0072】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０を加熱炉１２の出側近傍に搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ２０６）。搬送設備１３は、鋼材１０を加熱炉１２の出側近傍に搬送する搬送指示が入力されることに応じて、図１２（ｂ）に示すように、鋼材１０を加熱炉１２から取り出して、加熱炉１２の出側近傍に搬送する。

【0073】

次いで、保温指示部５３は、蓋部材４４１を搬送設備４３の保持部４３２に移送することを示す蓋部材移送指示を保温設備４４に出力する（Ｓ２０７）。保温設備４４は、蓋部材移送指示が入力されることに応じて、図１２（ｃ）に示すように、蓋部材４４１を搬送設備４３の保持部４３２に移送する。

【0074】

次いで、搬送指示部３６は、鋼材１０をデスケーリング設備１６の近傍に配置される温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する搬送指示を搬送設備１３に出力する（Ｓ２０８）。搬送設備１３は、温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する搬送指示が入力されることに応じて、保持部１３２で保持した鋼材１０を、温度センサ１５が鋼材１０の表面温度が測定可能な位置まで鋼材１０を搬送する。

【0075】

次いで、保温指示部５３は、蓋部材４４１を搬送設備４３の保持部４３２から除去することを示す蓋部材除去指示を保温設備４４に出力する（Ｓ２０９）。保温設備４４は、蓋部材除去指示が入力されることに応じて、図１２（ｄ）に示すように、蓋部材４４１を搬送設備４３の保持部４３２から除去する。

【0076】

次いで、保温指示部５３は、温度センサ１５によって測定された鋼材１０の表面温度を温度センサから取得する（Ｓ２１０）。次いで、保温指示部５３は、Ｓ２１０の処理で取得した鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。保温指示部５３によって鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上であると判定される（Ｓ２１１－ＹＥＳ）、処理はＳ２１３に進む。保温指示部５３は、鋼材１０の表面温度が１１７０℃未満であると判定する（Ｓ２１１―ＮＯ）と、スケールが十分に除去されない可能性があることを示す警報信号を出力する（Ｓ２１２）。Ｓ２１３～Ｓ２１７の処理は、Ｓ１０９～Ｓ１１３の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0077】

（第２実施形態に係る熱間鍛造システムの作用効果）
熱間鍛造システム２は、デスケーリングされる鋼材の表面温度が１１７０℃以上になるように保温することで、スケールと鋼材との界面等に存在するＦｅ－Ｓｉ系液相酸化物によりスケールと鋼材との間の密着性を弱めて、デスケーリング性が向上する。

【0078】

（実施形態に係る熱間鍛造システムの変形例）
熱間鍛造システム１及び２では、Ｓｉ含有物１００は、塗布設備１１によって鋼材１０の表面に塗布されるが、実施形態に係る熱間鍛造システムでは、Ｓｉ含有物１００は、他の態様によって鋼材１０の表面に配置されてもよい。Ｓｉ含有物１００を鋼材１０の表面に配置するＳｉ含有物配置設備は、Ｓｉ含有物１００をシートの形態で貼り付けてもよく、Ｓｉ含有物１００を塊状物及び粉体の形態で載せ置いてよい。

【0079】

また、熱間鍛造システム１では、再加熱装置１４は、誘導加熱により鋼材１０を再加熱するが、実施形態に係る熱間鍛造システムでは、鋼材１０を再加熱する再加熱装置は、バーナー加熱及び赤外線加熱等の他の加熱方法で鋼材１０を再加熱してもよい。

【0080】

また、熱間鍛造システム２では、保温装置４４は、蓋部材４４１が鋼材１０を覆うことで鋼材１０を保温するが、実施形態に係る熱間鍛造システムでは、保温装置は、誘導加熱、トンネル炉及び断熱シート等の他の保温方法で鋼材１０を保温してもよい。

【0081】

また、熱間鍛造システム１及び２は、温度センサ１５を有するが、実施形態に係る熱間鍛造システムは、温度センサ１５を有さなくてもよい。実施形態に係る熱間鍛造システムが温度センサ１５を有さないとき、再加熱時間は、鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上となる一定時間に設定される。

【0082】

また、熱間鍛造システム１では、再加熱装置１４は、温度センサ１５が測定した鋼材１０の表面温度に応じて再加熱時間を変化させて鋼材１０の表面温度が１１７０℃以上になるように再加熱した。しかしながら、実施形態に係る熱間鍛造システムでは、再加熱時間を変化させずに、温度センサが測定した鋼材１０の表面温度に応じて、再加熱に使用される電力を変化させてもよい。

【実施例】

【0083】

実施例及び比較例の双方において、表１に示す化学成分を含有し残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼材を、空気比が１．１に設定されたＬＰＧの燃料ガス雰囲気中で１１８０℃～１３００℃の範囲の温度で加熱して熱間鍛造処理を実行した。

【0084】

【表1】

【0085】

実施例では、鋼材は、誘導加熱により再加熱した上で、デスケーリングした後に熱間鍛造された。比較例では、鋼材は、再加熱および保温されることなくデスケーリングした後に熱間鍛造された。鋼材の加熱温度及び加熱時間、並びにデスケーリング時の鋼材の表面温度は、表２に示す。実施例及び比較例では、鋼材は、１５ＭＰａの水圧でデスケーリングされた後に、２０００ＭＰａのプレス圧力で熱間鍛造された。

【0086】

【表2】

【0087】

実施例及び比較例の評価は、熱間鍛造後の鋼材の表面疵の有無に基づいて判定された。表面疵の有無の判定は、鋼材の表面に品質上問題となる程度の疵が目視により確認された場合、及び品質上問題無い程度の疵が鋼材の断面観察で確認された場合に「×」とし、鋼材の表面に疵のないことが目視および断面観察で確認された場合に「○」とした。

【0088】

実施例１～５では、加熱時の鋼材の表面温度は、１１７０℃以上１３００℃以下の温度であり、加熱時間は１５分以上１０時間以下であった。また、実施例１～５では、再加熱後の温度は、１１７０℃以上であった。実施例１～５は、何れもデスケーリングによりスケールが十分に除去され、デスケーリング後の熱間鍛造において、表面に品質上許容できない疵、及び断面観察で確認可能な品質上問題無い程度の疵が鋼材に生じることはなかった。

【0089】

比較例１～６では、加熱時の鋼材の表面温度は１１７０℃以上１３００℃以下の温度であり、加熱時間は１５分以上１０時間以下であるものの、再加熱及び保温をしなかったので、デスケーリングの鋼材の表面温度は１１７０℃未満であった。比較例１～６は、何れもデスケーリングしてもスケールが十分に除去されず、デスケーリング後の熱間鍛造で表面品質上問題となる疵を生じた。鋼材を加熱したときに、スケール内に生成したＦｅ－Ｓｉ系の酸化物がデスケーリング前に液相から固相に変化し、スケールの密着性が高くなり、デスケーリング性が低下したものと推察される。

【符号の説明】

【0090】

１、２ 熱間鍛造システム（熱間加工システム）
１０ 鋼材
１１ 塗布設備（Ｓｉ含有物配置設備）
１２ 加熱炉
１３、４３ 搬送設備
１４ 再加熱装置
１５ 温度センサ
１６ デスケーリング設備
１７ 熱間鍛造設備（熱間加工設備）
２０ 監視制御装置（制御装置）
４４ 保温装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】