JPH0813030A - メタルソー基板用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速度鋼の刀部と溶接接合されるメタルソー
基板に要求される高強度高靭性の特殊鋼材料を大ロット
生産方式で製造する。 【構成】 重量％で，Ｃ：０.３０〜０.６０％，Ｓｉ：
０.４０％以下，Ｍｎ：０.６０％以下，Ｃｒ：１.００
〜３.００％，Ｍｏ：０.４０〜１.００％，Ｖ：０.２０
〜０.４０％，Ｐ：０.０１０％以下，Ｓ：０.００６％
以下，Ａｌ：酸可溶Ａｌとして０.０１０〜０.１０％を
含有し，残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるメタ
ルソー基板用の鋼板を少なくとも連続鋳造工程，熱間圧
延工程および連続酸洗工程を経る鋼帯製造ラインで製造
する方法であって，前記の熱間圧延工程を，スラブ加熱
温度：１２００℃〜１３５０℃，仕上温度：８００℃〜
９００℃，巻取温度：４００℃〜６００℃，粗圧延〜仕
上圧延での総圧下率：９８％以上の条件で実施してベイ
ナイト単相組織の熱延鋼帯とする，メタルソー基板用鋼
板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，メタルソー基板に適用
される高強度・高靱性の鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速度鋼の刃部を別鋼種の基板に溶接し
てなるメタルソー（帯鋸や丸鋸等）は高価な高速度鋼の
使用量を低減できることのほか，基板での強度・靭性の
付与によってブレード自体の耐用性を向上させることが
できるので，特にメタルバンドソー分野に多用されてい
る。

【０００３】かようなメタルソー基板には，十分な強度
と靭性を具備することのほか，多量の合金元素を含有す
る高速度鋼との溶接性が良好でまた高速度鋼との熱処理
性の整合性も要求されることになる。このような要求を
満たすべく，従来より種々のメタルソー基板材料が提案
されており，例えば特開昭４９−８８７１３号公報，特
開昭５４−７６４１４号公報，特公昭５５−３２７７８
号公報には，各種の合金鋼が記載されており，これらを
メタルソー基板とすると，刀部高速度鋼との溶接部の特
性劣化が少なく，また刀部との同一温度域での熱処理に
よっても十分な強度と靭性が保たれるとされている。

【０００４】とくに特開昭４９−８８７１３号公報およ
び特開昭５４−７６４１４号に記載の成分系の材料で
は，溶接時の溶融メタル中での刃材側と基板側との炭素
活量の差に基づく基板側から刃材側に炭素が拡散する現
象（刃材側では浸炭，基板材側では脱炭の現象）が起き
にくく，また焼戻し軟化抵抗が大きいため刃部と同一の
高温焼入焼戻し熱処理によっても十分な強度と靱性が保
たれるので，メタルバンドソーの基板材として好適であ
り，実用化されているものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】メタルソー基板には，
前記のように各種の特性が要求されるが，このような特
性が要求される特殊鋼をどのようにして製造するか，前
記の公報には全く示されていない。とくに最近の鉄鋼製
造の趨勢である大ロットの連続鋳造−熱間圧延工程での
製造方法については一切開示されていない。

【０００６】すなわち，通常の鋼を対象とした連続鋳造
工程−熱間圧延工程−連続酸洗工程−冷間圧延工程を経
る鋼帯の製造ラインで，メタルソー基板のような特殊材
料が製造できるか否かは全く不明であった。本発明者ら
の経験によると，ホットストリップミルを経たこの系統
の熱延鋼帯を連続酸洗ラインに通板すると，ライン内の
種々の半径のロール群で曲げ応力を受けながら案内され
る過程で破断する事故が発生しやすく，このような鋼帯
を安定して製造することは困難である。

【０００７】本発明の目的は，メタルソー基板に要求さ
れる諸性質を具備した高強度高靭性の鋼板を大ロットの
連続鋳造−熱間圧延工程を経て安価に製造する点にあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，重量％
で，Ｃ：０.３０〜０.６０％，Ｓｉ：０.４０％以下
（好ましくは０.１０〜０.４０％），Ｍｎ：０.６０％
以下（好ましくは０.２０〜０.６０％），Ｃｒ：１.０
０〜３.００％，Ｍｏ：０.４０〜１.００％，Ｖ：０.２
０〜０.４０％，Ｐ：０.０１０％以下，Ｓ：０.００６
％以下，Ａｌ：酸可溶Ａｌとして０.０１０〜０.１０％
を含有し，残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるメ
タルソー基板用の鋼板を少なくとも連続鋳造工程，熱間
圧延工程および連続酸洗工程を経る鋼帯製造ラインで製
造する方法であって，前記の熱間圧延工程を スラブ加熱温度：１２００℃〜１３５０℃， 仕上温度：８００℃〜９００℃， 巻取温度：４００℃〜６００℃， 粗圧延〜仕上圧延での総圧下率：９８％以上 の条件で実施してベイナイト単相組織の熱延鋼帯とする
ことを特徴とするメタルソー基板用鋼板の製造方法を提
供する。

【０００９】

【作用】本発明によると，メタルソー基板に要求される
諸特性を具備した鋼板が，鋼の連続鋳造設備および熱間
圧延設備を用いて大ロットで生産が可能となり，高品質
で安価なメタルソー基板を提供することができる。特に
熱間圧延によってベイナイト単相組織の熱延鋼帯とする
ので，これを連続酸洗工程に通板しても，破断トラブル
なく良好に酸洗ができるようになり，この材料の大ロッ
ト生産が可能となった。

【００１０】以下に本発明で規定する鋼成分とその含有
量並びに製造条件の意味するところを作用と共に個別に
説明する。

【００１１】〔鋼の成分組成について〕 Ｃ：鋼の強度と靱性を決定する基本的な元素である。メ
タルソー基板材として必要な強度を確保するためにはＣ
量は０.３０％以上が必要である。鋼の強度はＣ量が多
いほど増加はするが，他方メタルソー基板材として必要
な靱性はＣ量が０.６０％を超えると逆に低下してしま
う。このためＣ量は０.３０〜０.６０％とした。

【００１２】Ｓｉ：鋼の脱酸元素として必要かつ有効で
あり，またフェライトの固溶強化元素としても有効に作
用する元素であるが，熱延や焼鈍さらには熱処理におい
て表面直下に内部酸化を生じる原因にもなる元素であ
る。種々の工程における内部酸化を防止するためにはＳ
ｉ量を０.４０％以下とすることが必要であるので，そ
の上限を０.４０％とした。好ましいＳi量は０.１０〜
０.４０％である。なお鋼の脱酸は他の元素例えばＭｎ
やＡｌで補うことができるが，この場合にはＳｉは無添
加でも構わない。

【００１３】Ｍｎ：鋼の脱酸元素として必要かつ有効で
あり，オーステナイトの焼入性を高める元素であるが，
Ｓｉと同様に，熱延や焼鈍さらには熱処理において表面
直下に内部酸化を生じる原因となる元素でもある。種々
の工程において内部酸化を防止するためには，Ｍｎ量を
０.６０％以下とすることが必要であるので，その上限
を０.６０％とした。好ましいＭｎ量は０.２０〜０.６
０％である。なお鋼の脱酸は他の元素例えばＳｉやＡｌ
で補うことができるが，この場合にはＭｎは無添加でも
構わない。

【００１４】Ｃｒ：鋼の焼入性，強度，靱性を向上させ
る元素として，またＣの拡散を抑制する元素として必須
である。本発明材料と高速度鋼との溶接時に溶接部の浸
炭または脱炭（刃材側の浸炭，基板材側の脱炭）を防止
し，また，刃部と同一の高温焼入焼戻し熱処理によって
も十分な強度と靱性を保つためには，Ｃｒ量は１.００
％以上が必要である。しかしＣｒを３.００％を超えて
含有させても前記の溶接部の浸炭・脱炭の防止効果や，
強度と靱性を増加させるは効果はともに飽和するうえ，
中間製品の製造性が著しく低下してしまうので，その上
限を３.００％とした。

【００１５】Ｍｏ：鋼の焼入性，強度，靱性を向上させ
る元素として，またＣの拡散を抑制する元素として，Ｃ
ｒと同様に必須である。また高速度鋼との溶接部の浸炭
または脱炭を防止し且つ刃部と同一の高温焼入焼戻し熱
処理によっても十分な強度と靱性を保つためには，Ｍｏ
量は０.４０％以上が必要である。しかし，Ｍｏ量が１.
００％を超えると，高速度鋼との溶接部での浸炭・脱炭
防止効果や，強度と靱性を増加させるは効果はともに飽
和し，中間製品の製造性が著しく低下してしまうので，
その上限を１.００％とした。

【００１６】Ｖ：オーステナイト結晶粒径を微細にする
作用により鋼の強度と靱性を向上させる元素として，ま
たＣの拡散を抑制する元素として有効に作用する。高速
度鋼との溶接部における浸炭・脱炭を防止し，また刃部
と同一の高温焼入焼戻し熱処理によっても十分な強度と
靱性を保つためには，Ｖ量は０.２０％以上が必要であ
る。しかしＶを０.４０％を超えて含有しても，高速度
鋼との溶接部の浸炭・脱炭防止効果や，強度と靱性を増
加させるは効果はともに飽和し，中間製品の製造性が著
しく低下してしまうので，その上限を０.４０％とし
た。

【００１７】Ｐ：結晶粒界に偏析し焼入焼戻し後の靱性
を低下させるので，Ｐ量は低いほど好ましい。メタルソ
ー基板材として必要な靱性はＰ量を０.０１０％以下と
することにより達成できるので，その上限を０.０１０
％とした。

【００１８】Ｓ：主としてＭｎＳなる非金属介在物を形
成し，鋼の加工性，強度，靱性に悪影響を及ぼす。とく
に，圧延材においては，ＭｎＳが圧延方向に展伸するた
め，鋼の加工性，強度，靱性の面内異方性が大きく現れ
てしまう。このようなＳの悪影響を防止するためには，
Ｓ量を０.００６％以下とする必要があるので，その上
限を０.００６％とした。

【００１９】Ａｌ：鋼の脱酸元素として必要かつ有効な
元素であり，さらに鋼中のＮと結合してＡｌＮを形成
し，熱処理におけるオーステナイト結晶粒の異常成長を
抑制する元素として有効である。これらのＡｌの作用
は，酸可溶Ａｌとして０.０１０％以上含有することに
よって発揮されるので，その下限を０.０１０％とし
た。これらのＡｌの作用は，酸可溶Ａｌとして０.１０
％までの量で十分であり，それ以上のＡｌを添加して
も，いたずらに製造コストの上昇を招くのみならずＡｌ
に起因する表面疵等の増加をも招き得策ではないので，
その上限を０.１０％とした。

【００２０】〔製造条件〕以上のように成分組成を有す
る特殊鋼のメタルソー基板を製造するにあたり，本発明
では当該鋼を，転炉あるいは電気炉にて溶製した後真空
脱ガス装置を経て成分調整し，鋼の連続鋳造設備によっ
て連鋳スラブとし，このスラブを熱間圧延工程，連続酸
洗工程，冷間圧延工程（必要に応じて焼鈍を挟んで圧下
を行なう）を経て，普通鋼と同様の冷延コイルに製造し
ようとするものであるが，かような特殊鋼であっても，
熱間圧延条件を適正にしてこの鋼の組織を制御すれば酸
洗ラインで破断なく製造できることがわかった。以下に
本発明で採用する熱間圧延条件について説明する。

【００２１】連続鋳造設備で製造した室温まで冷却され
た当該鋼のスラブまたは連続鋳造後の高温のスラブを用
いて熱延を行う場合，連続鋳造ままのスラブでは偏析が
著しく，当該鋼の本来の性能を発揮させるためには，熱
延の段階で偏析を可能な限り軽減することが肝要とな
る。このためには，スラブ加熱温度は１２００℃以上と
する必要がある。しかし，１３５０℃を超える温度に加
熱しても偏析を軽減する効果は飽和し，かえってスケー
ル損が大きくなり，かつ所要エネルギーがいたずらに増
加するのみであるので，スラブ加熱温度の上限は１３５
０℃する。

【００２２】他方，熱間圧延工程を経てコイル状に巻き
取られた熱延鋼帯は，焼鈍と冷延を繰り返す冷延工程に
移る前に，連続酸洗工程にて熱延板の表面に生じた酸化
スケールを除去しなければならない。この酸洗ラインで
は，種々の半径のロール群で通板経路が構成されている
ので，ここを通過する鋼帯は，破断することなく通過で
きる延性と靱性を具備しなければならない。しかし，前
記の成分組成をもつ当該鋼はその変態特性からフェライ
トおよびパーライト変態は遅いので，その熱延鋼帯は過
冷変態を起こした組織となり，いきおい高強度を示す
（例えば１０００Ｎ／ｍｍ²以上）ので，酸洗ラインで
破断するおそれがある。

【００２３】本発明者らはこの問題を解決すべく試験を
重ねたが，前記の温度に加熱したスラブを熱延するさい
に，熱延仕上温度を８００℃〜９００℃，巻取温度を４
００℃〜６００℃，そして粗圧延から仕上圧延での総圧
下率を９８％以上として熱延すれば，フエライトを実質
上含まない微細なベイナイト単相組織を有する熱延鋼帯
となり，前記の問題が解消できることがわかった。

【００２４】これら熱延条件の意味するところを説明す
ると，仕上温度を９００℃以下としかつ粗圧延〜仕上圧
延における総圧下率を９８％以上にすると，仕上圧延終
了直後のオーステナイトは未再結晶状態でかつ結晶粒が
微細化する。このため，以後の冷却過程で微細なベイナ
イト組織が得られる。

【００２５】これに対して，仕上温度を９００℃を超え
る高温とするか，または粗圧延〜仕上圧延における総圧
下率を９８％未満にすると，仕上圧延終了段階のオース
テナイト結晶粒が粗大となり，また再結晶が進行してし
まい，最終的に微細なベイナイト組織が得られない。

【００２６】他方，仕上温度を８００℃未満の低温にす
ると，フェライト変態が促進されてベイナイトとフェラ
イトの混合組織が生成した熱延鋼帯となる。この場合に
は，酸洗ライン通板時において，軟質なフェライト組織
部分に歪が集中して板破断を起こし易くなる。加えて，
熱延段階でもオーステナイトの変形抵抗が増加して圧延
負荷が増大し，いたずらに製造コストがかさむことにも
なる。

【００２７】巻取温度については，巻取温度を４００℃
未満ではベイナイト変態が十分に進行せずにマルテンサ
イトが生成し，熱延鋼帯の材質が硬質化して酸洗ライン
通板中に板破断が起きやすくなってしまう。また巻取温
度を６００℃を超える温度とすると，フェライトとパー
ライトが生成してベイナイト単相組織とはならない。し
たがって，本発明鋼の熱延巻取温度は４００〜６００℃
の範囲とする必要がある。

【００２８】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示した化学成分値の鋼を転炉で溶製
し，厚さ２００ｍｍのスラブに連続鋳造した。このスラ
ブを１２５０℃に加熱し，熱延仕上温度８５０℃，巻取
温度５５０℃で通常のホットストリップミルで熱間圧延
し，板厚２.８ｍｍの熱延鋼帯を製造した。

【００２９】各熱延鋼帯から供試材を切出し，酸洗後球
状化焼鈍し，さらに焼入れ焼戻し処理を施した。焼入れ
は１２６０℃で３分間保持後７０℃の油浴中で冷却し
た。焼戻しは５６０℃で６０分間保持を３回繰り返し
た。各熱処理材の硬さと衝撃値を測定しまた表層の内部
酸化の有無を調べた。その結果を表１に併記した。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果から次のことがわかる。Ｃ含有
量が本発明で規定するより低い比較鋼Ｂは焼入れ・焼戻
し後の硬さが低く，メタルソー基板として要求される強
度が得られないうえに，酸化物を作りやすいＭｎの含有
量が高いので，表層に内部酸化も認められた。

【００３２】本発明で規定するよりもＣ含有量が高い比
較鋼Ｃは強度は充分であるものの靱性が低く，また酸化
物を作りやすいＳｉの含有量が高いため内部酸化を生じ
ている。したがってメタルソー基板としての使用に耐え
ない。

【００３３】比較鋼Ｅは，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖなどの炭化物
形成元素の含有量が少ないため，焼入れ・焼戻し後の強
度が確保できない。他方，比較鋼Ｆはこれら炭化物形成
元素の含有量が本発明で規定するよりも多く含有するも
のであるが，本発明鋼と比べて強度・靱性ともに大きな
特性の向上は認められず，これらの元素を過剰に添加し
ても製造性を損なうばかりか経済的にも不利となること
がわかる。

【００３４】これに対して，本発明鋼Ａ，ＤおよびＧは
いずれも焼入れ焼戻し後にメタルソー基板として必要な
強度と靱性を同時に具備しており，また表層の内部酸化
も認められない。

【００３５】〔実施例２〕表１のＡ鋼を転炉で溶製し，
厚さ１００〜２００ｍｍのスラブ６本に連続鋳造した。
これらのスラブを，表２に示すように加熱温度１２００
〜１３００℃，仕上温度７７０〜９２０℃，巻取温度３
８０〜６３０℃，総圧下率９６.６〜９８.５の各種条件
のもとで通常のホットストリップミルで熱間圧延し，板
厚３.０〜３.６ｍｍの熱延鋼帯を製造した。

【００３６】得られた各熱延鋼帯から供試材を切出し，
鋼の熱延金属組織を調べ，また各熱延材の曲げ試験を行
うことによって酸洗ラインの通板性を調べた。その結果
を表２に併記した。曲げ試験は半径３０ｍｍのポンチに
よる突曲げを２０回繰り返し行った時の破断の有無によ
って評価した。この試験による破断の有無は，連続酸洗
工程に通板する際に必要な延性および靱性を判定する目
安となり，破断しないものは十分に通板可能である。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２の結果から次のことがわかる。

【００３９】比較例ｃは，厚さ２００ｍｍのスラブに連
続鋳造した後，板厚３.４ｍｍまで熱延したものである
が，仕上温度が低いので熱延材の金属組織はフェライト
とベイナイトの２層となり，曲げ試験では軟質なこのフ
ェライト部に歪が集中して破断に至った。

【００４０】比較例ｄは，厚さ１００ｍｍのスラブから
板厚３.４ｍｍまで熱延したものであるが，仕上温度が
高く総圧下率が低いため組織は粗大なベイナイトとな
り，曲げ特性が低下している。

【００４１】比較例ｅとｆは，それぞれ厚さ２００ｍｍ
のスラブから板厚３.０ｍｍと３.６ｍｍまで熱延したも
のであるが，比較例ｅでは巻取温度が低いのでベイナイ
トのほかにマルテンサイトが生じた組織となり，材料の
延性が低下して曲げ試験にて破断した。また比較例ｆは
巻取温度が高いのでフェライトとパーライトが生成した
組織となり，曲げ試験では局部的に歪が集中して破断し
た。

【００４２】これに対して，本発明例ａとｂでは，それ
ぞれ厚さ２００ｍｍのスラブから板厚３.０ｍｍと３.６
ｍｍまで熱延したものであり，本発明で規定する範囲の
条件で熱延されているので，いずれも微細なベイナイト
単相組織となり，曲げ試験でも破断に至らず優れた延靱
性を示している。

【００４３】このように，本発明の方法に従う熱延鋼帯
は酸洗ラインに安定して通板可能となり，大ロット生産
が可能となった。なお酸洗された熱間圧延は次工程の焼
鈍と冷延によって必要厚みの冷延鋼帯とされ，メタルソ
ー基板用途に供される。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
メタルソー基板に必要な特性を満足する高強度・高靭性
の鋼板を通常の大ロット式鋼帯製造ラインで製造可能と
なり，安価で高品質のメタルソー基板用素材を提供でき
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で，Ｃ：０.３０〜０.６０％，Ｓ
   ｉ：０.４０％以下，Ｍｎ：０.６０％以下，Ｃｒ：１.
   ００〜３.００％，Ｍｏ：０.４０〜１.００％，Ｖ：０.
   ２０〜０.４０％，Ｐ：０.０１０％以下，Ｓ：０.００
   ６％以下，Ａｌ：酸可溶Ａｌとして０.０１０〜０.１０
   ％を含有し，残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
   メタルソー基板用の鋼板を少なくとも連続鋳造工程，熱
   間圧延工程および連続酸洗工程を経る鋼帯製造ラインで
   製造する方法であって，前記の熱間圧延工程を スラブ加熱温度：１２００℃〜１３５０℃， 仕上温度：８００℃〜９００℃， 巻取温度：４００℃〜６００℃， 粗圧延〜仕上圧延での総圧下率：９８％以上 の条件で実施してベイナイト単相組織の熱延鋼帯とする
   ことを特徴とするメタルソー基板用鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｓｉ：０.１０〜０.４０％である請求項
   １に記載のメタルソー基板用鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 Ｍｎ：０.２０〜０.６０％である請求項
   １または２に記載のメタルソー基板用鋼板の製造方法。