JPS6342327A - 高炭素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＣ：０．３０〜２．５０重量％の高炭素鋼板の
製造方法に関し、特に切断加工性が優れた高炭素鋼板の
製造方法を提供するものである。

［従来の技術］ 一般に機械構造用、工具用、金型用等の高炭素鋼板とし
てはＪＩＳ規格のＳ　Ｃｐ　Ｓ　Ｍ　ｎ　ｙ　Ｓ　Ｃｒ
　＋ＳＣＭ、ＳＫ、ＳＫＳ、ＳＫＨ，ＳＫＤシリーズの
鋼種のものが使用される。

これらの鋼種は使用状態では高硬度、耐磨耗性が要求さ
れるため、焼入れ一焼もどしの熱処理を施す場合が多い
が、この時に焼きワレが生じる問題がある。また、形状
切断、切削、穴あけ加工等においてもワレが発生するこ
とがあるが、ここではさらに切削加工の難易性が生産性
に大きな影響をおよぼす。

このような問題から、高炭素鋼の焼ワレ、溶断ワレおよ
び切削加工性に対して炭化物を球状化することが知られ
ており、焼鈍−加工−焼入れ一焼もどしの工程が採用さ
れている。ここに炭化物球状化焼鈍は昭和４７年６月３
０日、日刊工業新聞社発行の「プレス型材料と熱処理」
によれば焼入れ前処理としての組織の改善であり、加熱
変態点直上に保ってから炉中で徐冷、または恒温処理を
行って完全に冷却変態を起させる方法が提案され、よく
知られている。したがって鋼板の素材メーカーから供給
された高炭素鋼板は溶断メーカーで形状切断した後焼鈍
されるのが通例であったが、近年、溶断メーカーないし
は加工メーカーにおける焼鈍処理が工程省略される傾向
にあり、素材メーカーに対して供給状態で球状化された
高炭素鋼板の要求が増加している。

一方、形状切断においても最近は溶断がら鋸断への切り
替えが進んでおり、例えば巾１５２４ｍｍＸ３０４８ｍ
ｍといった定尺寸法が採取できるように圧延したクロッ
プ付およびまたは写材の鋼板を、例えば巾２００ｍｒｒ
ｒ〜５００ｍｍといった帯状に鋸断する場合もあれば、
はじめから狭山のものを求めておいて、これを鋸断でブ
ロック状に分割する場合もある。

これは従来の圧延形状のままの鋼板よりも所定寸法の切
り板が望まれることを示し、後者の狭巾材は従来の定尺
方法に対して例えば巾が２００ｍｍ〜５００ｍｌ１１で
長さが３０００＋＋＋＋ａＸ８０００ｍｍといった任意
の条切りサイズへの要求の変化であり、素材メーカーと
しては圧延始端、終端の異形部切断は勿論のこと、両側
のミルエッヂと中切りの長手方向の切断が不可欠になり
つつある。この切断は素材メーカーの生産設備上溶断で
あるが、供給状態で切断硬化層が残ったままでは、客先
の鋸断に供し得ない難点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は以上のような需要動向に鑑み、特に切断加工性
が優れた高炭素鋼板の製造方法を提供すことを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ Ｃ：０．３０％以上の高炭素鋼を熱間圧延後。

溶断し、しかる後に熱処理を施すが、または熱間圧延後
１次熱処理を施して溶断し、しかる後に２次熱処理を施
す高炭素鋼板の製造方法であり、（１）Ｃ：　０．３０
〜２．５０％含有鋼を熱間圧延後所定の寸法に溶断し、
７００〜９００’Ｃの温度に１０分以上で板厚１ｍｍ当
り１分以下保持してがら大気中放冷することを特徴とす
る高炭素鋼板の製造方法であり、又（２）Ｃ：　：　０
．３０〜２．５０％含有鋼を熱間圧延後７００〜９００
’Ｃに１０分以上で板厚１１当り１分以下保持して大気
中放冷し、次いで所定寸法に溶断し、しかる後に６００
〜７５０℃の温度に１０分以上で板厚１ｍ＋＊当り１分
以下保持してから大気中放冷することを特徴とする高炭
素鋼板の製造方法である。

［作用］ 前述のように切削、穴あけ等の加工性を容易にするとと
もに焼ワレ防止の点から球状化しなければならないが、
この熱処理としては焼鈍が適しており、形状切断後の小
サイズでは何ら問題なく採用し得た。しかし大きな鋼板
を大量に扱う素材メーカーでは、ｙＸ理的にはバッチ式
熱処理炉で炉冷することは可能であるが、このような熱
処理は著しい生産障害となる。

仮に操業上の不利益を無視するとしてもバッチ式熱処理
炉では薄手鋼板は平坦な形状が得られないため、その対
象は厚手鋼板に限られる。高炭素鋼板はワレ感受性が高
く冷間矯正は殆んど不可能であるから、平坦な形状が得
られないことは致命的であり、薄手鋼板は連続式熱処理
炉によらざるを得ず、この場合構造上炉冷はできない。

本発明は炉冷によらずに球状化を図るものであり、バッ
チ式、連続式を問わず厚手鋼板から薄手鋼板まで工業的
に有利な熱処理を採用するものである。具体的には変態
点以上の温度に加熱してその温度から大気放冷するが、
加熱温度はＣ：０゜３０〜０．６０％レベルのＳＣ，Ｓ
Ｍｎ、ＳＣｒ。

ＳＣＭ等の鋼種は８００〜９００℃、　Ｃ：　０．６０
％以上（７）ＳＫ、ＳＫＳ、ＳＫＨ，ＳＫＤ等ノ鋼種は
７００℃〜８００℃とし、この温度で１０分以上保持す
る。

この熱処理は熱間圧延のままでは旧オーステナイト粒界
に網状セメンタイトが析出しており、これを分断して球
状化するもので、保持時間は長い程よく少なくとも１０
分の保持が必要である。一方上限は本発明者等の実験に
よれば長時間保持に見合った球状化の進行がうすれるの
で板厚１ｍｍあたり１分保持にとどめることが好ましい
。加熱温度が７００℃以下では、網状セメンタイトの分
断が不十分で９００’Ｃ以上の高温では粒界ワレの恐れ
がある。球状化の度合はＣ量と保持時間に関係しており
、例えば（１１が約０．５０％以上の鋼種の場合はもう
一度熱処理することによってより十分な球状化が達成さ
れる。すなわちっセメンタイトを更に球状化させる場合
は前記の１次熱処理のあと２次熱処理を行うことが好ま
しい。この２次熱処理も炉冷によることなく大気中放冷
するが、保持時間はやはり１ｏ分以上必要で板厚１ｍｍ
あたり１分以下保持する。

ただし加熱温度は先の熱処理で網状セメンタイトは分断
されており、かなり球状化もしているので具体的には６
００〜７５０℃の温度とする。すなわち６００℃以下の
温度では保持時間が長くなりすぎて不利益であり、７５
０℃以上の温度にしても１０分以下の時間には短縮でき
ないこと及び高温にしても球状化作用が少ないため上限
は７５０℃とする。しかして本発明においては上記前者
の１次熱処理前または後者の２次熱処理前に所定寸法に
溶断を施すものであるが、この溶断は工程間のスケジュ
ールが許す限り、前工程に引続き実施することが好まし
い。

すなわち熱間圧延後早期に溶断ししかる後に熱処理を施
すか、または熱間圧延し１次熱処理後早期に溶断してし
かる後２次熱処理を施すのである。

これは温間の状態で鋼板を溶断することになり、曲り、
ねじれ、ワレ防止り効果的である。

この曲り、ねじれ、ワレ防止対策としては、溶断後の熱
処理を溶断に引続いて早期に実施するとより効果があり
、このような一連の早期処理は製造工期短縮の面でも好
ましいことである。

実際の操業において早期処理の工程間調整ができない場
合は、溶断前またはおよび溶断後、鋼板をバーナーを用
いるか炉に入れるかして予熱してもよい。特に条切りの
溶断における曲り、ねじれに対してさらに効果的なのは
鋼板の長手方向の両端を一部未切断状態にした条切りを
施すことである。このような形態は例えば製鉄所の厚板
工場のごとき大型のバッチ式熱処理炉への装入・抽出、
連続式熱処理炉の通板は条切り前の通常の鋼板と同様に
扱うことができハンドリング上著しく高い生産性をもた
らすものである。長手方向両端部の未切断部は最終工程
で溶断されるが、巾方向だけの鋸断の場合は両端に部分
的な溶断硬化部が存在しても通常あまり問題はない。た
だし両端部といえども溶断硬化部の残存が容認されない
ような場合は溶断の際に溶断火口とは別に予熱またはお
よび後熱用の火口を付設し溶断火口と相前後する形で並
走すればよい。

本発明におけるＣ含有量の限定理由を述べる。

Ｃ：０．３０％未満では焼き割れ、溶断ワレ、切削加工
ワレトラブルがほとんどないが０．３０％以上になると
これらのトラブルが発生する。Ｃ：２６５％超は実際に
製造コストが高くなることにより上限は２．５％とする
。

次に本発明の工程の流れにともなう鋼板の形態を図面に
より説明する。まず第９図に従来の、高炭素鋼板１の供
給形態を示す。（イ）は高炭素鋼板なるがゆえの独特な
形態で圧延形状のままであり、溶断メーカーでは図中破
線で示すような形状切断が行われ、溶断後焼鈍されるの
が通例である。

（ロ）は圧延頭部および連部のクロップだけを溶断し、
ミルエッヂはそのままのいわゆる写材鋼板で、両端は溶
断ままのため高炭素鋼の急冷による硬化層２が残ってお
り１図中破線で示すような切断は鋸断は歯が立たず、溶
断もワレの危険がある。これに対して、本発明は第１図
に示すように（ホーａ）の形態は第９図（ロ）と同じで
あるが、溶断後に熱処理されているので端面２，３は軟
化しており、図中破線で示すような切断および（ホーｂ
）に示すような巾方向の切断も鋸断が容易にできる。

また第２図に示すように圧延後（イ）または２回熱処理
を施す場合は１次熱処理後（ロ）帯状に溶断しくハ）、
その後２次熱処理（ニ）を施すので（ホ）に破線で示す
ように巾方向、長手方向とも任意の鋸断ができる。

第３図は帯状の溶断がさらに狭巾の場合を示し、いわゆ
る条切りを施すものであるが、溶断時の曲リ、ねじれを
防ぐとともに、その後のハンドリング効率を高めるため
両端部は未切断にしておき、熱処理後の最終工程で溶断
する。（へ）に破線で示すような巾方向の切断には支障
がないので両端の溶断部２はそのままでも問題ないが不
都合な場合は後熱して硬化層を軟化処理すればよい。

以下に本発明の実施例を挙げる。

［実施例１］ とりべ分析値がＣ：　０．３１％、Ｓｉ：　０．２４％
、Ｍｎ：０．７７％、Ｃｒ：　０．９２％のＳ　Ｃｒ４
３ｏを板厚８０ｍｍに熱間圧延し、鋼板の表面温度が約
２００℃の状態で圧延始端部および終端部のクロップを
ガス切りで除去して８０Ｘ１５２４Ｘ３０４８のいわゆ
る写材の定尺サイズにした。次いで８７０℃の温度で６
０分加熱してから大気中で放冷した。

この鋼板の機械的性質を第１表に示す。

本発明の鋼板は圧延の始端部と終端部が除去されており
、その切断部は熱処理によって硬化層が存在しないから
長手方向の鋸断が可能でその後の切削加工においても靭
性が高いので加工時にワレが発生するようなことはない
。

比較例の鋼板は硬化層により長手方向の鋸断は不可能で
あった。

本実施例の鋼板は鋸断、切削加工等の後、最終　　・。

的には焼入れ一焼戻しにより高硬度とする用途に製造し
たものであるが、素材段階では上記のような優れた加工
性を有し、ジョミニ一式一端焼入方法によって測定した
結果で示すと第４図のような焼入性を具備しており、最
終成品で高硬度、耐摩耗性を発揮する。

［実施例２］ とリベ分析値がＣ：　０．５３％、Ｓｉ：　０．２５％
、Ｍｎ：０．８３％の５５３Ｃを板厚１７５ｍｍに熱間
圧延し、鋼板の表面温度が約２００℃の状態で条切りし
た。第２表に鋼板寸法を示す。

次いで８３０℃の温度で３０分加熱してから大気中で放
冷した。

ガス切りままの状態と熱処理後の横曲り量（キャンバ−
）の測定結果を第３表に示す。

第　　３　　表　横曲り量測定結果 第５図に熱処理後の断面硬さを示す。

本発明はガス切り後に熱処理を施すので第３表に示すよ
うに帯状にした場合の横曲り量が少なく、第５図に示す
ようにガス切りによる切断硬化層が除かれて内部と同じ
レベルの硬さになっている。

本実施例の鋼板は加工メーカーで一切熱処理を行わず、
素材の硬さを最終成品まで維持するものでショア硬さ２
８以上を保障した鋸断用条切り材として製造したもので
ある。

板厚方向に表面から裏面までほぼ一様な硬さ分布になっ
ていて精度の高い鋸断が可能であり、従来の加工メーカ
ーにおける溶断−熱処理の工程は省かれ、かつ成品歩留
も高い利点がある。

［実施例３コ とりべ分析値がＣ：　０．９６％、Ｓｉ：０．２３％、
Ｍｎ：０．４１％のＳＫ４を板厚６０ｍｍに熱間圧延し
た後７４０℃の温度で１時間加熱し、大気中放冷により
鋼板の表面温度が約２００℃まで低下したところで第６
図（イ）に示す寸法にガス切りした。

次いで６７０℃の温度で１時間加熱してから大気中放冷
により鋼板の表面温度が約２００℃まで低下したところ
で（ロ）に示すように切り離しのためガス切りを行い巾
４０５＋＋＋ｎ＋Ｘ長さ５０００ｍｎ＋の寸法のものを
５条採取した。

第７図に（イ）の長手方向ガス切り面（ガス切り後熱処
理）と（ロ）の巾方向ガス切り面（ガス切りまま）の硬
さ測定結果を示す。

第８図にそれぞれ１次及び２次熱処理後の（Ａ）及び（
Ｂ）の顕微鏡観察結果を示す。

本発明の鋼板はガス切り後に熱処理を施すので切断面は
軟化しており鋸断が容易であるが比較のために第６図（
ロ）のガス切りままの面で鋸断を試みたところ鋸歯が全
く入らず鋸断は不可能であった・ 尚本発明の熱処理は大気中放冷であるが１次熱処理でも
第８図（Ａ）に示す程度の球状化があり、２次熱処理を
加えると第８図（Ｂ）に示すように十分な球状化ｆｆｉ
織になっている。

［発明の効果］ 本発明によれば鋸断、切削加工性に優れ、従来の溶断に
よる形状切断を行うが故に必須であった焼鈍処理は不用
になる利点がある。

尚素材鋼板の製造側においても連続式熱処理炉で効率の
高い生産が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明法による鋼板の処理形
態を示し。 第１図は熱処理後小割切断を 第２図は圧延後又は１次熱処理後帯状溶断し次いで熱処
理する形態を示し、 第３図は条切り切断するものの曲り、ねじれを防ぎハン
ドリングを効率的に行う処理形態を示す第４図は実施例
１におけるジョミニー試験結果を示すグラフ。 第５図は実施例２における熱処理後の断面硬さを示すグ
ラフ。 第６図は実施例３におけるガス切り形態を示す説明図。 第７図は実施例３における熱処理有無による硬さを示す
説明図。 第８図は実施例３の鋼板の金属組織の図面に代る写真で
第８図（Ａ）は１次熱処理後の金属組織、第８図（Ｂ）
は２次熱処理後の金属組織である。 第９図は従来の高炭素鋼板の供給形態を示す説明図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．３０〜２．５０％含有鋼を熱間圧延後所
   定寸法に溶断し７００〜９００℃の温度に１０分以上で
   板厚１ｍｍ当り１分以下保持してから大気中放冷するこ
   とを特徴とする高炭素鋼板の製造方法。
2. （２）Ｃ：０．３０〜２．５０％含有鋼を熱間圧延後７
   ００〜９００℃の温度に１０分以上で板厚１ｍｍ当り１
   分以下保持して大気中に放冷し、次いで所定寸法に溶断
   し、しかる後に６００〜７５０℃の温度に１０分以上で
   板厚１ｍｍ当り１分以下保持してから大気中放冷するこ
   とを特徴とする高炭素鋼板の製造方法。