JP3889820B2

JP3889820B2 - 鋼製ストラップ製造方法

Info

Publication number: JP3889820B2
Application number: JP12565695A
Authority: JP
Inventors: エム．ロバーツフィリップ
Original assignee: イリノイツールワークスインコーポレイテッド
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: EP0684319B1; JPH07300617A; TW294725B; RU95106476A; GR3032023T3; RU2097435C1; NZ270993A; CA2147820C; DE69513564T2; AU671246B2; NO951610D0; ATE187206T1; ZA951977B; CN1122375A; US5656103A; EP0684319A1; DE69513564D1; AU1363195A; CA2147820A1; FI952008A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、金属ストラップとその製造方法、特に、結束機によって包装される物品のまわりにループ状に張って使用できる高張力の高度に成形可能な熱処理しない鋼製ストラップ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
輸送、貯蔵及び売買のために束に、パレット上に又は木枠内に包装される物品は、自動又は手動操作の結束機によってループ状に張る鋼製又は高分子製のストラップで屡々固定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
或る用途、特に煉瓦の堆積の様なかなりの重量を有するパッケージを固定するストラップの用途では、高分子製及び現行の熱処理してない金属製のストラップよりも摩損による劣化を受けにくい一層高張力を有する鋼製ストラップの使用を必要とする。更に、或る現行の鋼製ストラップは、円筒形の形状及びそれとは違って滑らかな面又は尖っていない面を有する思いパッケージの物品に容易に適用できるが、パッケージの鋭い端縁及び隅の上及び回りに張力の下でその鋼製ストラップを適用できる程度に関して制限が存在する。特に、鋭い端縁又は小さい曲率半径を持つ隅、例えば９０°の隅を有するパッケージは、鋼製ストラップの張力がパッケージされる物品を固定するのに必要な程度に増大されると、該ストラップが巨大な応力及び歪にさらされるため、現行の鋼製ストラップに問題をもたらす。この応力及び歪は、パッケージされる物品の端縁又は隅に最も近くで該ストラップを屡々折断する。特に、熱処理してない鋼製ストラップの延性は比較的低いので、この用途に使用される該ストラップは破損し易い。この問題は、急速なストラップ装着工程の際に短い時間間隔で高い張力を生じる自動結束機によって該ストラップが装着されて張られる適用において特に苛酷であり得る。鋼製ストラップの破損は、該ストラップに加えられる張力を低減することによって防止できるが、ストラップの張力を低減することは、パッケージされる物品を不確実にするため、その様な使用は屡々受け入れできない。又、ストラップの応力及び歪を低減するためにパッケージされる物品の鋭い端縁又は隅とストラップとの間に遮蔽を置くことが提案されたが、これは、時間が掛る付加的な手順を必要とし、自動結束操作に容易に組込めない。更に、多くの用途では、パッケージの隅とストラップとの間に遮蔽を設置すれば、ストラップの折断ないし破損を防止する態様で明確にストラップの締付け力のバランスを取る事ができない。
【０００４】
鋼製ストラップを構成する鋼の物理的な特性は、ストラップの引張強さ及び成形性を決定する。鋼製ストラップに好適な鉄基材料は、ストラップの引張強さを増大するために鋼に添加されるＣを含む。しかしながら、又Ｃの添加は、鋼の成形性を低減し従って切断なしに隅を越えてまわりに成形されるべき鋼製ストラップの性能を低減する鋼の脆化を増大する傾向がある。遊離Ｎは、塑性変形の際に鋼に曲がりを生じさせる歪時効硬化の原因と共に鋼の脆化の他の原因となる。低炭素鋼では、遊離Ｎの有害な効果は、Ｃの有害な効果に優る。これ等の有害な効果は、一般に、鋼の組織の全体にわたって急速に拡散して、鋼が塑性変形を受けるときに格子構造に生じる欠陥ないし転位に集まる遊離Ｎ及びＣの性能によって生じる。遊離Ｎ原子と、少ない程度のＣ原子との集合は、格子構造の個々の原子が１つの位置から次の位置へ格子構造のまわりに移動するのを阻止し、この集合の結果は、格子構造が塑性変形を受けるのではなく固定して切断することになる。
【０００５】
Ｔｉ、Ｚｒ，又はＢのような元素を鋼へ添加すれば遊離Ｎを取り除くこと、即ち、窒化チタン、窒化ジルコニウム又は窒化硼素を夫々形成するように遊離Ｎに反応することによって鋼から遊離Ｎの有害な量を除去することは、周知である。遊離Ｎの除去は、成形性、延性の改良と、加工硬化の低減と、Ｎに関連する歪時効硬化の排除とを生じる。しかしながら、Ｔｉ及びＺｒの窒化物ができると、冷間圧延の際に鋼の地（ぢ）の破断を生じさせて完全に硬い冷間圧延鋼の残留延性を低減することは、周知である。更に、遊離Ｎ除去に必要な量よりも多い量のＮ除去元素を添加すれば、鋼の硬化性を増大し、成形性を低減し、更にこれを一層添加すれば、脆化を生じ得る。
【０００６】
冷間加工によって鋼を減厚すれば鋼の引張強さを増大するので、Ｃ含有量を少なくしても依然として一定の引張強さを維持できることも周知である。しかしながら、冷間加工によって鋼を減厚すれば、又鋼の脆化を増大して鋼の成形性を低減する。従って、鋼の成形性が重要な用途では、冷間加工によって減厚することは、脆化及び随伴する鋼の成形性の喪失を回避するために限られた程度まで実施された。例えば、鋼管の製造工程では、冷間加工によって管厚を薄くすることは、鋼が破断なしに管に成形不能な程度まで冷間加工によって一層薄くすれば鋼の脆化を増大するので、約１０％に制限されている。
【０００７】
他の元素との合金により、又は熱処理により、鋼の引張強さを改善することは、当該技術において周知である。しかしながら、これ等の方法は、比較的費用が多く掛り、一般に、鋼製ストラップに関連する問題に対する適当な解決方法ではない。又、熱処理は、エネルギの投入を必要とし、これにより、常に存在するエネルギの不足を悪化する。
【０００８】
上述に鑑み、結束の用途に対する鋼製ストラップの技術の進歩に対して明示される必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は低炭素鋼を完全にＡｌ脱酸する量のＡｌと所定のＳｉ，Ｂを添加し有害なＯ，Ｎを除去した鋼を約５９３℃で巻取った後、約８０％減厚して、従来より高張力を持ち、且つ苛酷な結束を行っても破損しない鋼製ストラップを低コストで製造することによりこの課題を解決した。
【００１０】
【発明の目的及び要約】
本発明の目的は、新規な鋼製ストラップを提供することである。
又、本発明の目的は、高張力を有し高度に成形可能である熱処理しない新規な鋼製ストラップを提供することである。
本発明の他の目的は、完全なＡｌ脱酸に充分な量においてＡｌを含む鋼で作られる新規な鋼製ストラップを提供することであり、このとき、Ａｌは、Ｏの有害な量と、Ｎの有害な量とを除去する。
【００１１】
本発明の別の目的は、鋼の硬化性及び鋼の脆化を増大することなく遊離Ｎを除去する量において遊離Ｎに対するＢの比を含む鋼で作られる新規な鋼製ストラップを提供することである。
本発明の更に別の目的は、巻取りの後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減する温度において巻取られる鋼で作られる新規な鋼製ストラップを提供することである。
本発明の更に別の目的は、引張強さを増大すると共に受入れ可能な程度の成形性を同時に保持するように冷間加工によって８０％の程度まで減厚された鋼で作られる新規な鋼製ストラップを提供することである。
【００１２】
従って、本発明は、結束機によってパッケージされる物品のまわりにループ状に張るのに適用できる高張力の高度に成形可能な熱処理しない鋼製ストラップとその新規な製造方法に指向される。該ストラップは、Ｃ約０．２０〜０．２５％と、Ｍｎ約０．３０〜０．６０％と、Ｐ約０．０４％以下と、Ｓ約０．０５％以下と、完全なＡｌ脱酸をするのに充分な量のＡｌと、Ｓｉ約０．１０％以下と、Ｂ／遊離Ｎ約１．０７〜１．４３の比とを有する鋼から作られ、このとき、Ａｌは、Ｏ及び遊離Ｎのそうでなければ有害な量を除去し、Ｓｉは、Ｏのそうでなければ有害な量を除去し、Ｂは、又遊離Ｎを除去するが、硬化性及び脆化を増大しない。該鋼は、巻取り後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために約５９３．３℃（１，１００°Ｆ）の巻取り温度において巻取る。第２実施例では、該鋼は、巻取り後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために約５９３．３℃（１，１００°Ｆ）未満の温度で巻取る。次に、巻取った鋼は、亜鉛被覆で保護してもよい鋼製ストラップに作られる以前に冷間圧延によって約８０％を減厚される。
本発明のこれ等及びその他の目的、特徴及び利点は、本発明の次の詳細な説明の考察の際に明らかになる。
【００１３】
【実施例】
本発明は、結束機に使用できる高張力と高度に成形可能な熱処理しない鋼製ストラップとその製造方法を含む。該鋼製ストラップは、その回りにそれを越えて鋼製ストラップが破損することなく形成されねばならない端縁ないし隅を有する重いパッケージ、例えば煉瓦の堆積を固定するのに使用できる。一実施例では、鋼製ストラップは、約１２．７ｍｍ×０．５０８ｍｍ（０．５００″×０．０２０″）の断面寸法を有し、第２実施例では、鋼製ストラップは、約１５．９ｍｍ×０．５０８ｍｍ（０．６２５″×０．０２０″）の断面寸法を有している。しかしながら、本発明は、任意の断面寸法を有する鋼製ストラップに適用できる。好適実施例の鋼製ストラップは、実験によって決定された次の概略の物理的特性を有している。これは、ＡＩＳＩ（ American Iron and Steel Instiute 米国鉄鋼協会規格）１０２３鋼の特性による。
【００１４】
【表１】

【００１５】
曲げ試験は、鋭い隅を９０°にわたって鋼製ストラップを曲げた後に該ストラップをその元の位置へ戻すことを本質的に含む。１Ｒの結果は、ストラップを９０°曲げて、１回元の位置に戻して破損がなかったことを意味する。
【００１６】
本発明は、鉄の溶解の準備と、硼素レベルの調節と、鋼シートの成形と、適当な温度における巻取りと、冷間圧延により鋼をかなり減厚することとを含む。
該溶解は、一般に、次の化学的性質を有する元素の組合せを含み、該％は、概算である。
【００１７】
Ｃ０．２０〜０．２５％
Ｍｎ０．３０〜０．６０％
Ｐ０．０４％以下
Ｓ０．０５％以下
Ａｌアルミニウム脱酸に充分な量
Ｓｉ０．１０％以下
Ｂ／Ｎ１．０７〜１．４３
【００１８】
Ｃは、成形性に悪影響を与える程度まで脆化を増大することなく引張強さを与える量において添加する。Ａｌは、完全なＡｌ脱酸に充分な量で添加する。特に、Ａｌは、酸化アルミニウムを形成するようにＯに反応し、又窒化アルミニウムを形成するように遊離Ｎに反応することによってＯ及び遊離Ｎのそうでなければ有害な量を除去する量で添加する。又、Ｓｉは、酸化ケイ素を形成するようにＯに反応することによってＯを除去する。しかしながら、Ｂは、窒化アルミニウムを形成するようにＡｌに反応しない遊離Ｎに反応する。添加するＢの量は、鉄中の遊離Ｎの量に依存し、従って、本発明では約１．０７対１．４３の範囲内であるＢ対Ｎの比の表現で表す。Ｂは、Ｎを取除くのに必要な程度までのみ添加し、硬化性及び脆化を増大する過剰な量を添加しない。酸化アルミニウム及び酸化ケイ素を形成するようにＯとのＡｌ及びＳｉの反応は、Ｂが酸化硼素を形成するようにＯに反応するのを防止する。Ａｌ及びＳｉは、Ｏに反応し、そうでなければ酸化硼素の形成に消費されるＢを保護する。溶解は、ＮをＢよりも一層効果的に取り除くＴｉ又はＺｒのような元素を含んではならない。これ等の有効なＮ除去剤は、Ｂよりも一層容易にＮに反応し、Ｂに反応するＮを残さないようにＮに反応し、その結果、硬化性及び脆化を増大するように作用可能な遊離Ｂを生じる。
【００１９】
一実施例では、溶解は、市販品程度の低炭素鋼、例えば米国鉄鋼協会規格ＡＩＳＩ１０２３とＡｌ、Ｓｉ及びＢの組合せを含む。ＡＩＳＩ１０２３は、上述の特定の範囲内のＣ、Ｍｎ、Ｐ及びＳと、Ｎ約０．００３５〜０．００６５％とを有している。従って、Ｂは、約１．０７〜１．４３の範囲内のＢ対Ｎの比を得るために約０．００５〜０．００７％の範囲内の量で添加する。遊離Ｎ含有量が多いか又は少ない場合には、Ｂ含有量は、成形性を劣化することなくＮの除去を最適化する上述の特定のＢ対遊離Ｎの比の堅持を保証するように調節されねばならない。結果として生じる鋼は、次に鋼塊に鋳造し、該鋼塊は、更に圧延して鋼スラブに加工してもよく、又は代りの実施例では、該鋼は、分岐鋳造で鋼スラブにしてもよい。
【００２０】
該鋼スラブは、熱間圧延機により高温バンドを形成するように熱間圧延する。スラブの加工の際、鋼スラブは、複数の粗圧延機と、仕上げ圧延機とによって高温バンドに圧延される以前に、再加熱炉を通過させてもよい。鋼バンドは、仕上げ圧延機を出た後、巻取り機によってコイルに成形した後に空気中で放冷する。空気冷却の際、鋼は、自己焼鈍を受け、これは、引張強さを低減する傾向があり、他の点で有害な効果を鋼に生じる。一実施例では、鋼は、仕上げ段階の後に均等に冷却され、巻取り段階後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために約５９３．３℃（１１００°Ｆ）の巻取り温度で巻取る。巻取り及び空冷の後、この巻取った鋼は、ストラップへの加工の前に、冷間圧延によって７０％以上減厚する。他の実施例では、巻取った鋼は、ストラップへの加工の前に、冷間圧延によって約８０％減厚する。鋼製ストラップは、防蝕被覆を与えるために亜鉛ペンキ、電気めっき又は高温浸漬によってガルバナイジングしてもよい。
【００２１】
また、本発明の第２実施例では、前述の鋼は、巻取り後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために約５９３．３℃（１，１００°Ｆ）未満の温度で巻取るようにしてもよい。前述の説明は、本発明の好適実施例を製作及び使用するのを当該技術の通常の技倆の者に可能にするものである。ここに開示された実施例に対する変更、変形及び同等なものが存在することは、当該技術の熟達者によって認められる。従って、本発明は、添付特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に依れば、高価な合金元素を添加せず、又、高価につく熱処理をせずに従来よりも高張力を持ちながら、且つ苛酷な結束を行っても確実にパッケージを保持して破損しない鋼製ストラップを低コストで得る。

Claims

９１．４〜１１２．５ｋｇ／ｍｍ²（１３０〜１６０ｋｓｉ）の範囲内の引張強さと、０．０〜４．０％の範囲内の延びと、最低１Ｒの曲げとを有する鋼で作られ結束機に使用できる鋼製ストラップを製造する方法において、Ｃ０．２０〜０．２５％と、Ｍｎ０．３０〜０．６０％と、Ｐ０．０４％以下と、Ｎ０．００３５〜０．００６５％と、Ｓ０．０５％以下と、酸化ケイ素を形成するようにＯに反応することによってＯを除去するＳｉ０．１０％以下と、０．０１〜０．１２％の反応用可溶性Ａｌと、Ｂ／遊離窒素１．０７〜１．４３の比を達成するための添加用Ｂとを有し、残部不可避的不純物からなる鋼を形成し、このとき、前記Ａｌが、酸化アルミニウムを形成するようにＯに反応することによってＯを除去して、窒化アルミニウムを形成するように遊離Ｎに反応することによって遊離Ｎを除去し、前記Ｂが、窒化硼素を形成するように遊離Ｎに反応することによって遊離Ｎを除去し、更に、前記鋼をバンド状の連続したシートになるよう熱間圧延し、
巻取り後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために５９３．３℃（１，１００°Ｆ）の巻取り温度において前記鋼を巻取り、次に該巻取った鋼を引張強さを増大するために冷間圧延によって８０％だけ減厚し、冷間圧延されたシートをシートに熱処理せず巻き直し、該冷間圧延されたシートから剛性ストラップを作る手順を備えた鋼製ストラップ製造方法。
請求項１に記載の方法において、前記鋼が、冷間圧延によって７０％だけ減厚される鋼製ストラップ製造方法。
請求項２に記載の方法において、前記鋼が、結束用に形成される鋼製ストラップ製造方法。
９１．４〜１１２．５ｋｇ／ｍｍ ² （１３０〜１６０ｋｓｉ）の範囲内の引張強さと、０．０〜４．０％の範囲内の延びと、最低１Ｒの曲げとを有する鋼で作られ結束機に使用できる鋼製ストラップを製造する方法において、Ｃ０．２０〜０．２５％と、Ｍｎ０．３０〜０．６０％と、Ｐ０．０４％以下と、Ｎ０．００３５〜０．００６５％と、Ｓ０．０５％以下と、酸化ケイ素を形成するようにＯに反応することによってＯを除去するＳｉ０．１０％以下と、０．０１〜０．１２％の反応用可溶性Ａｌと、Ｂ／遊離窒素１．０７〜１．４３の比を達成するための添加用Ｂとを有し、残部不可避的不純物からなる鋼を形成し、このとき、前記Ａｌが、酸化アルミニウムを形成するようにＯに反応することによってＯを除去して、窒化アルミニウムを形成するように遊離Ｎに反応することによって遊離Ｎを除去し、前記Ｂが、窒化硼素を形成するように遊離Ｎに反応することによって遊離Ｎを除去し、更に、前記鋼をバンド状の連続したシートになるよう熱間圧延し、
巻取り後の空冷の際に生じる自己焼鈍を低減するために５９３．３℃（１，１００°Ｆ）未満の巻取り温度において前記鋼を巻取り、次に該巻取った鋼を引張強さを増大するために冷間圧延によって８０％だけ減厚し、冷間圧延されたシートをシートに熱処理せず巻き直し、該冷間圧延されたシートから剛性ストラップを作る手順を備えた鋼製ストラップ製造方法。
請求項４に記載の方法において、前記鋼が、冷間圧延によって７０％だけ減厚される鋼製ストラップ製造方法。
請求項５に記載の方法において、前記鋼が、結束用に形成される鋼製ストラップ製造方法。