JP2009270196A

JP2009270196A - 刃物用帯鋼の製造方法

Info

Publication number: JP2009270196A
Application number: JP2009089763A
Authority: JP
Inventors: Go Yoshiyama; 剛吉山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: JP5365997B2

Abstract

【課題】製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼に残留する応力を緩和し、加工を施した半製品の形状変形を抑制することができる刃物用帯鋼の製造方法を提供する。
【解決手段】刃物用鋼帯の製造方法において、仕上冷間圧延を行なって厚さを０．１５ｍｍ以下とした仕上冷間圧延材を条取りスリット加工を行い、その後、スリット加工した刃物用鋼帯を連続焼鈍炉中を通板させて５００〜６３０℃の温度域の非酸化性ガス雰囲気中で歪取り焼鈍を行う刃物用帯鋼の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、剃刀等の薄い刃物用帯鋼の製造方法に関するものである。

剃刀等の薄い刃物用鋼としては、従来から多くの提案がなされている。例えば、特開２０００−２７３５８７号公報（特許文献１）には、化学組成を調整することにより、５μｍ以下の微細な炭化物を生成させることにより、刃欠けや刃こぼれ等を生じることなく、刃物の刃先線粗さを、１０μｍ程度の刃物未使用の刃先状態にて維持する事ができ、切れ味持続性が低下せず、切れ味の良好な状態を維持できるステンレス鋼の提案がなされている。

特開２０００−２７３５８７号公報

従来の特許文献１に示される提案は、化学組成の調整によって、炭化物の微細化をはかろうとするものである。
しかしながら、化学組成の調整のみでは、解決しきれない問題がある。具体的には、実際に剃刀等の刃物とする場合においては、例えば、剃刀形状に打抜き加工を施した場合、刃物用帯鋼に残留する応力によって、打抜き加工を施した半製品の形状が変形するといった問題がある。特に、この問題は厚さが０．１５ｍｍ以下の薄い刃物用帯鋼で顕著となる。
また、半製品の形状の変形を抑制するには、製品幅にスリットした後の工程であって、製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼については、何等対策がなされていないのが現状である。
本発明の目的は、製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼に残留する応力を緩和し、加工を施した半製品の形状変形を抑制することができる刃物用帯鋼の製造方法を提供する。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、刃物用鋼帯の製造方法において、仕上冷間圧延を行なって厚さを０．１５ｍｍ以下とした仕上冷間圧延材に対して条取りスリット加工を行い、その後、スリット加工した刃物用鋼帯を連続焼鈍炉中を通板させて５００〜７００℃の温度域の非酸化性ガス雰囲気中で歪取り焼鈍を行って、ビッカース硬さで２８０〜３４０とする刃物用帯鋼の製造方法である。
好ましくは、歪取り焼鈍の温度が５５０〜６５０℃であり、歪取り焼鈍後の硬さをビッカース硬さで２９０〜３２０とする刃物用帯鋼の製造方法である。
好ましくは、上記の歪取り焼鈍の非酸化性雰囲気は、ＡＸガス、ＮＸガス、Ａｒガス、窒素ガスの何れかである刃物用帯鋼の製造方法である。
更に好ましくは、条取りスリット加工は、円形上刃カッターと円形下刃カッターとの協働により行い、それぞれのカッター径は仕上冷間圧延材の板厚に対して１０００倍以上の直径を有する刃物用帯鋼の製造方法である。
更に好ましくは、連続焼鈍炉中を通板する刃物用鋼帯の炉内張力を１５０Ｎ／ｍｍ^２以下の範囲とする刃物用帯鋼の製造方法である。

本発明の刃物用帯鋼の製造方法を適用すれば、製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼に残留する応力を緩和し、加工を施した半製品の形状変形を抑制することができる。

エッチング加工して刃物用鋼帯の浮き上がりの有無を確認した試験方法を示す模式図である。

本発明の重要な特徴は、製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼に残留する応力を緩和し、加工を施した半製品の形状変形を抑制することができる最適な製造方法にある。
中でも特に、製品幅に条取りスリット後の最適な歪取り焼鈍条件が重要となる。以下に詳しく本発明を説明する。
本発明では、仕上冷間圧延を行なって厚さを０．１５ｍｍ以下とした仕上冷間圧延材を条取りスリット加工を行う。本発明では、製品厚さ、製品幅に調整した刃物用帯鋼の素材を対象とする。これは、半製品の形状変形の最大要因が条取りスリット加工時に発生する残留歪にあるためである。
次に、上記のスリット加工した刃物用鋼帯を、連続焼鈍炉中を通板させて５００〜７００℃の温度域の非酸化性ガス雰囲気中で歪取り焼鈍を行う。
本発明で、連続焼鈍炉を用いるのは、単に生産性を考慮しただけのものではなく、連続焼鈍炉を用いることで連続焼鈍炉中を通板する刃物用鋼帯に張力を加えられるためである。この張力を例えば炉内張力で１５０Ｎ／ｍｍ^２以下の範囲とすると、後述する加熱条件との相乗効果により確実に残留歪を除去することができる。

そして、本発明では歪取り焼鈍条件は、従来の温度より低目の５００〜７００℃の温度域と規定した。
これは、スリットした歪がスリットエッジに集中していることから、エッジ部分とその周辺に残留する歪を除去するのに最適な温度であるからである。歪取り焼鈍温度が５００℃未満である場合、スリットしたエッジに残留する歪の除去が不十分となって半製品に加工したときに変形してしまう。そのため、歪取り焼鈍温度の下限を５００℃とした。好ましい下限は５５０℃、より確実な下限は５７５℃である。
一方で歪取り焼鈍温度が７００℃を超えると、刃物用帯鋼の軟化が著しくなる。特にスリットしたエッジ部分は、製品の刃に加工されるため、エッジ部分が過度に加熱されて硬さが低下するのは打抜き加工時にダレが発生し、好ましくない。また、例えば、刃物用帯鋼中に微細分散する炭化物が成長したりして、炭化物の形態が変化する危険性もある。そのため、スリットしたエッジに残留する歪を除去でき、且つ、硬さの低下や炭化物の形態の変化を抑制するための上限温度として、７００℃とした。
但し、上限温度の７００℃近傍であると、歪取り焼鈍時間が十数秒長くなることで、刃物用帯鋼の軟化が顕著になる。そのため、好ましい上限の温度は６５０℃が良い。更に好ましい上限は６１０℃である。
なお、歪取り焼鈍の時間は１５秒〜１２０秒程度で十分である。好ましくは、１５〜６０秒である。後述の実施例で詳しく述べるが、６０秒と１２０秒の歪取り焼鈍後の硬さ、変形量を対比しても、大きな違いは見られない。そのため、経済性を考慮すると、１５〜６０秒の時間が好適である。

また、本発明では、歪取り焼鈍後の硬さがビッカース硬さで２８０〜３４０と規定した。このビッカース硬さの範囲内であれば、打抜き加工時のダレの発生をより確実に抑制できる。また、経験上、歪取り焼鈍後の硬さがビッカース硬さで２８０〜３４０であれば、刃物用帯鋼中に微細分散する炭化物が成長したりして、炭化物の形態が変化する危険性は低く、また、コイルに巻き易く、高い生産性を得ることができる。
そのため、歪取り焼鈍後の硬さがビッカース硬さで２８０〜３４０とした。好ましくは、２９０〜３２０の範囲であり、この範囲であれば、打抜き加工時のダレの発生を、更に確実に抑制できる。

そして、本発明では、上記の歪取り焼鈍時に、周囲雰囲気と帯鋼表面の化学反応によって生じる、表面酸化を防止するために、歪取り焼鈍時の雰囲気を非酸化性ガス雰囲気中とする。但し、非酸化性ガスのうち、純水素ガスを高クロム鋼（例えばステンレス鋼）に使用した場合には、水素による還元作用によって不働態膜が破壊され、水素ガス中の微量な不純物（例えば、酸素）と帯鋼表面の化学反応が著しくなるという問題を生じる場合があるため、水素は混合ガスとして用いるのが良い。
そのため、本発明では、７５Ｖｏｌ％水素と２５Ｖｏｌ％窒素との混合ガスのＡＸガスや、窒素を主成分としたＮＸガス、Ａｒガス、窒素ガスを用いるのが良い。
また、本発明では、上述の条取りスリット加工は、円形上刃カッターと円形下刃カッターとの協働により行い、それぞれのカッター径は仕上冷間圧延材の板厚に対して１０００倍以上の直径を有するものを用いるのが良い。
これは、カッター径を大きくするとスリット時の刃物用帯鋼スリットエッジ部への歪を軽減でき、上述した歪取り焼鈍の効果をより確実に発揮できるためである。
以上述べた本発明によれば、スリットエッジに集中した歪を確実に除去できることから、スリットした条の両方のスリット面に刃先を形成する刃物の用途に好適である。

本発明で対象とする刃物用帯鋼の化学組成については特に限定しないが、通常用いられている高Ｃのステンレス鋼を用いるのが良い。以下に示す組成の範囲は質量％である。
例えば、０．３〜１．５％のＣ、１０〜１８％のＣｒ、１％以下のＳｉ、１．５％以下のＭｎを必須として含有し、必要に応じて３％以下のＭｏを含有するＦｅ基の合金である。

以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
大気溶解で作成したマルテンサイト系ステンレス鋼の鋼塊を作製し、鍛造、熱間圧延を行い、焼鈍と冷間圧延を繰返して、仕上冷間圧延を行い、厚さ０．１ｍｍの刃物用鋼帯を作製した。化学組成を表１に示す。

作製した厚さ０．１ｍｍの刃物用鋼帯を製品幅２３ｍｍに条取りスリット加工した。この時の条取りスリット加工は、円形上刃カッターと円形下刃カッターとの協働により行い、それぞれのカッター径は直径φ１２０ｍｍであった。カッター径は、仕上冷間圧延材の板厚に対して、１０００倍以上の直径を有していた。
次に、スリット加工した刃物用鋼帯を連続焼鈍炉中に通板させて５００〜７５０℃の温度にて、非酸化性ガス雰囲気中（ＡＸガス）で歪取り焼鈍を行った。この時、炉内張力は１００Ｎ／ｍｍ^２とし、歪取り焼鈍の時間は１５〜１２０秒とした。

歪取り焼鈍後の刃物用鋼帯を、図１に示す半製品を模擬したエッチング加工を実施し、スリット加工歪の残存によるコーナー部の浮き上がりを確認した。コーナー部の浮き上がりを確認した試験片の寸法は、２３ｍｍ（Ｗ）×２５０（Ｌ）とし、長手方向に２００ｍｍのスリットをエッチングにより形成し、浮き上がり高さを求めた。用いた合金と、歪取り焼鈍の実施有無、歪取り焼鈍の条件、鋼帯の硬さ変化、コーナー部の浮き上がり高さを表２に示す。なお、コーナー部の浮き上がり高さは、０ｍｍ（浮き上がりなし）には◎印を、０ｍｍを超えて１ｍｍまでには○印を、１ｍｍを超えるものには×印を記す。

表２に示すとおり、本発明の歪取り焼鈍を実施した刃物用鋼帯には、コーナー部の浮き上がりは殆ど見られなかった。但し、歪取り焼鈍温度が５００℃のものでは、１５秒と６０秒のものに１ｍｍ以下の浮き上がりが確認されたことから、５００℃が歪取り焼鈍の下限であることが分る。
また、７００℃で歪取り焼鈍を行なったものは、３０秒の歪取り焼鈍でビッカース硬さが２８０未満に低下したことから、歪取り焼鈍の上限温度は７００℃であるものの、処理時間の調整は若干注意が必要であることが分る。
また、本発明の好ましい温度範囲である５５０〜６５０℃のものでは、１５〜６０秒の処理時間でビッカース硬さ及び変形量が安定して抑制されていることが分る。この５５０〜６５０℃のものでは、処理時間を１２０秒としても硬さの変化が殆ど無いか、或いは、硬さが２８０程度まで低下する結果となったことから、歪取り焼鈍の処理時間は１５〜６０秒の間が最適であることが分る。
また、歪取り焼鈍前後の硬さの変化も殆どなく、歪取り焼鈍が製品幅にスリットした後の刃物用帯鋼に残留する応力を緩和できていることも分かる。

本発明は刃物用鋼帯の残留歪を低減することで、例えば、打抜き等の加工後の製品に高い加工精度を有することが不可欠な用途に適用できる。また、歪取り焼鈍前後の硬さ変化が非常に小さいため、例えば、打抜き加工を施す用途に最適である。

Claims

刃物用鋼帯の製造方法において、仕上冷間圧延を行なって厚さを０．１５ｍｍ以下とした仕上冷間圧延材に対して条取りスリット加工を行い、その後、スリット加工した刃物用鋼帯を連続焼鈍炉中に通板させて５００〜７００℃の温度域の非酸化性ガス雰囲気中で歪取り焼鈍を行って、ビッカース硬さで２８０〜３４０とすることを特徴とする刃物用帯鋼の製造方法。
歪取り焼鈍の温度が５５０〜６５０℃であり、歪取り焼鈍後の硬さをビッカース硬さで２９０〜３２０とすることを特徴とする請求項１に記載の刃物用帯鋼の製造方法。
歪取り焼鈍の非酸化性雰囲気は、ＡＸガス、ＮＸガス、Ａｒガス、窒素ガスの何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の刃物用帯鋼の製造方法。
条取りスリット加工は、円形上刃カッターと円形下刃カッターとの協働により行い、それぞれのカッター径は仕上冷間圧延材の板厚に対して１０００倍以上の直径を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の刃物用帯鋼の製造方法。
連続焼鈍炉中を通板する刃物用鋼帯の炉内張力を１５０Ｎ／ｍｍ^２以下の範囲とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の刃物用帯鋼の製造方法。