(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延した厚さ０．０５〜１．００ｍｍの、焼入れ及び焼戻ししたストリップ状の、コ−タ−及びドクタ−ブレ−ド製造用材料としての、以下に示す割合の元素（重量％）からなることを特徴とする合金鋼組成物：
Ｃ；０．４６〜０．７０、
Ｓｉ；０．２〜１．５、
Ｍｎ；０．１〜２．０、
Ｃｒ；１．０〜６．０、
Ｍｏ；０．５〜５．０、
Ｖ；０．７〜１．３、
Ｂ；０．０１以下、
不可避の不純物、並びに
鉄からなる残余分。
【請求項２】
冷間圧延した厚さ０．０５〜１．００ｍｍの、焼入れ及び焼戻ししたストリップ状の、コ−タ−及びドクタ−ブレ−ド製造用材料としての、以下に示す割合の元素（重量％）からなることを特徴とする合金鋼組成物：
Ｃ；０．４６〜０．７０、
Ｓｉ；０．２〜１．５、
Ｍｎ；０．１〜２．０、
Ｃｒ；１．０〜６．０、
Ｍｏ；０．５〜５．０、
Ｖ；０．７〜１．３、
Ｂ；０、
不可避の不純物、並びに
鉄からなる残余分。
【請求項３】
前記Ｃの割合が、０．０５〜０．６５の範囲である、請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項４】
前記Ｃの割合が、０．０５２〜０．５８の範囲である、請求項３記載の合金鋼組成物。
【請求項５】
前記Ｃｒの割合が、１．４〜４．０の範囲である、請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項６】
前記Ｃｒの割合が、２．０〜３．０の範囲である、請求項５記載の合金鋼組成物。
【請求項７】
前記Ｃｒの割合が、２．５〜３．０の範囲である、請求項５記載の合金鋼組成物。
【請求項８】
前記Ｍｏの割合が、１．０〜４．０の範囲である、請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項９】
前記Ｍｏの割合が、２．０〜３．０の範囲である、請求項８記載の合金鋼組成物。
【請求項１０】
前記Ｓｉの割合が、０．６〜１．２の範囲である、請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項１１】
不純物レベル以下の量のコバルトを含有する請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項１２】
不純物レベル以下の量のタングステンを含有する請求項１又は２記載の合金鋼組成物。
【請求項１３】
冷間圧延した厚さ０．０５〜１．００ｍｍの、焼入れ及び焼戻ししたストリップ状の、コ−タ−及びドクタ−ブレ−ド製造用材料としての熱間圧延ストリップ状の、請求項１〜１２の何れか１項に記載の合金鋼組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷間圧延した、０．１〜１ｍｍの厚さの焼入れ及び焼戻しした帯金状のコーター及びドクターブレードの分野に関する。更に詳細には、本発明は、該コーター及びドクターブレード製造用の材料として使用される、特殊な組成を有する合金鋼の用途に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
製紙工業においては、薄く長いブレード状のコーターブレードがスリップ液を紙匹に塗布するために使用されている。これらのブレードは、通常は対ロール（カウンターロール）によって与えられる背圧により、或いは両面塗布を実施する場合には紙匹の反対側のブレードによって移動している紙匹に対して押し付けられる。
均一な且つ最高品質の被覆を行うために、コーターブレードは真っ直でなければならない。標準仕様では、コーターブレードの（機械）加工エッジは、完全な真直度からコーターブレードの長さ３，０００ｍｍ当たり０．３ｍｍを越えて、ずれを生じてはならない。この要求を満たすために、鋼ストリップを焼入れ及び焼戻し工程に処する場合には、このストリップがこれらの工程の間に変形しないように合金鋼を選択する必要がある。
この点に関し、合金鋼が非合金鋼より多くの問題を提起し、またこのことは幾つかの異なる相互作用合金元素を含む合金鋼に特に当てはまることは周知の事実である。コーターブレードに用いられる最も普通の材料は、依然として炭素鋼、例えば、Ｃ：１．００、Ｓｉ：０．３０、Ｍｎ：０．４０、Ｃｒ：０．１５、並びに鉄及び通常の割合の不純物からなる残余分の主分析値を有する「ＵＨＢ２０Ｃ（登録商標）」等の鋼である。
マルテンサイト系ステンレス鋼、例えば、Ｃ：０．３８、Ｓｉ：０．５、Ｍｎ：０．５５、Ｃｒ：１３．５、Ｍｎ：１．０、並びに鉄及び通常の割合の不純物からなる残余分の主分析値を有する「ＵＨＢ７１６（登録商標）」等の鋼も、コーターブレードを製造するために使用される。
【０００３】
印刷工業においては、スクレーパとして知られているバンド状の塗布具も使用される。これらは、製紙工業で使用されるコーターブレードに類似している。これらのスクレーパも、真直度に関し高い要件を満たさねばならない。スクレーパ及びコーターブレードの両方に同じ材料が使用される。
【０００４】
コーター及びドクターブレードが使用に供されると、コーターブレードの場合には、摩耗性の表面塗布材中の顔料及び基紙によって、またドクターブレードの場合には、塗布される付与インク中の着色顔料によって、著しく摩滅される。
従って、コーターブレード及びドクターブレードは、共に高い耐摩耗性、ひいては長い寿命を有することが望ましい。然しながら、炭素鋼及びマルテンサント系ステンレス鋼からなるドクターブレードは、何れもこの条件を満たしていない。従って、製紙機での数時間の操作後にはもうブレードを交換することが標準の行為となっている。もちろん、このことは、特にブレードを交換する際に生産が低下するので不利である。
【０００５】
ドクターブレードの寿命を増大するための周知の方法は、セラミック層をエッジに被覆することである。この方法は、有効寿命をかなり増大するが、これらのドクターブレードは非常に高価なので、一般に広くは使用されていない。合金鋼の耐摩耗性が非合金鋼のものより高いことは周知の事実である。これは、ある種の工具鋼及び構造用鋼に有利である。
この幾つかの例を挙げると、プラスチック用金型におけるガイドピン、熱間加工用鋼、例えば、高温でのアルミニウム押出し用のダイ、及びブロック材又は棒材から製造されるタービンブレード、鍛造工具、切削工具及び同様な製品をそれぞれ目的として、特開昭６１−４１７４９号公報、並びに米国特許第４，７４３，４２６号及び同第２，５６５，２６４号に記載される合金鋼がある。
然しながら、この種の合金鋼は、おそらく、亀裂の形成、真直度のゆがみ、及び同様な欠陥を生じてコーターブレード及びドクターブレードに不向きな材料を製造するという大きな問題が、冷間圧延及び熱処理の際に生じるという専門的な評価のために、コーター及び／又はドクターブレード用の薄い、冷間圧延した焼入れ及び焼戻しストリップの製造には使用されなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記特許請求の範囲に示した組成の或る種の合金鋼の熱間圧延ストリップが、１ｍｍ未満の厚さに冷間圧延し、またコーター及びドクターブレードを適切な硬さに焼入れ及び焼き戻しすることが、さして困難なく可能なこと、またこれらのブレードが真っ直であり、且つ炭素鋼及びマルテンサイト系クロムステンレス鋼のものより数倍高い、更にはセラミック被覆ドクターブレードを用いて達成することができるものに相当する又は同等である耐摩耗性、ひいては有効な寿命を保持するという驚くべき発見に基づいている。
【０００７】
本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び得られた結果から明らかになる。
上述のように、本発明は、特定の組成の合金鋼を使用して、冷間圧延した、焼入れ及び焼戻ししたストリップ状のコーターブレード、及びスクレーパとも呼ばれるドクターブレードの製造に関するものである。添付図面は、代表的なデザインを示すものである。図３において、幅Ｂは１０〜１００ｍｍであり、コーターブレードの場合、厚さＴは、０．０５〜１ｍｍ、典型的には０．２５〜０．６４ｍｍであり、またドクターブレードの場合は、典型的には０．０７〜０．２０３ｍｍの厚さである。
【０００８】
機械加工エッジは、コーターブレードの代表的なエッジデザインである垂直（９０°、図３参照）であっても、またコーター及びドクターブレードの両方に使用されるエッジデザインである斜角（図２参照）であってもよい。
【０００９】
以下、この特定の用途分野に対する鋼の種々の合金元素の含有量及びそれらの重要性を詳細に説明する。
【００１０】
炭素は、永久変形を生じることなく紙匹又はインク付与ロールのそれぞれに対する押し付けに耐えるに十分な基準硬さを鋼に付与するために、且つ焼戻し中にＭＣ型炭化物を形成するに十分な量において鋼中に存在すべきである。ＭＣ型炭化物は析出硬化、ひいては耐摩耗性の改善をもたらす。
従って、炭素含有量は、少なくとも０．４６％、好ましくは少なくとも０．５０％であるべきである。一方、炭素含有量は、一次炭化物を大量に誘発する危険を冒すのに十分な程に高くてはならない。なぜなら、一次炭化物は材料の靱性を消失させ、また塗工紙表面に引っ掻き傷を生じるからである。
従って、最高炭素含有量は、０．７０％、好ましくは多くとも０．６５％であって、鋼が０．５２〜０．５８％のＣを含有しているのが有利である。鋼中の最適炭素含有量は、０．５５％であると考えられる。
【００１１】
バナジウムは、焼戻し中に析出を経て微細なＭＣ型炭化物を生じるように鋼中に存在すべきである。これらのＭＣ型炭化物が、ドクターブレードが驚くほど良好な耐摩耗性を有する主なる理由であると考えられる。これらの炭化物は、最大の大きさが約１００オングストームであることを意味する超顕微鏡的規模のものである。十分に高い容積分率のＭＣ型炭化物をもたらすために、バナジウム含有量は、少なくとも０．５％、好ましくは少なくとも０．６％であるべきであり、また少なくとも０．７％にするのが有利である。
一方、バナジウムはオーステナイト化の際に溶解しない一次炭化物の形成の原因となるので、バナジウム含有量は余り高くてはならない。これらの一次炭化物は、次に炭素と結合して、焼戻しの際に析出ＭＣ型炭化物の量を減少させ、鋼を著しく軟化する。そこで、鋼は、多くとも最高で１．５％、好ましくは多くとも１．４％のバナジウムを含有する必要があり、また多くとも１．３％のバナジウムを含有するのが有利である。
【００１２】
クロム含有量は、鋼に十分な焼入れ性を付与するために、即ち、鋼を空気焼入れ中、又はオーステナイト化後にマルテンサイトに変態させるため少なくとも１％、好ましくは少なくとも１．５％であるべきであり、また少なくとも２％にするのが有利である。然しながら、クロムもまた炭化物形成性があり、鋼マトリックス中の炭素に対しバナジウムと競合する。クロム含有量が高ければ高いほど、炭化バナジウムがより不安定になる。
然しながら炭化クロムは、上記特定量のバナジウムがもたらし得る、望ましい析出硬化をもたらさない。従って、鋼中のクロム含有量は、６％に限定され、また好ましくは多くとも４％、更には多くとも３％にするのが有利である。
【００１３】
モリブデンは、バナジウムと共同してＭＣ型炭化物の一部となり、またこれらの炭化物の形成に積極的に寄与するように、モリブデン含有量は、少なくとも０．３％、好ましくは少なくとも１％であるべきであり、また少なくとも２％にするのが有利である。この機能において、モリブデンは、バナジウムに対する補足物であると言うことができる。ＭＣ型炭化物中にモリブデンが存在するので、これらは硬化が生じる際のオーステナイト化の間により容易に溶解し、その後の焼戻しの間に生成されるＭＣ型炭化物の一部となる。
然しながら、モリブデン含有量は、まさに炭化クロムのように不安定であり、また高温で成長する炭化モリブデンを不利益な量で生成するほどには高くないのがよい。従って、モリブデン含有量は、５％に限定され、また好ましくは４％であり、更には多くとも３％にするのが有利である。モリブデンは、通例のように二倍量のタングステンによって完全に又は部分的に置き換えることができる。
然しながら、鋼組成を余り複雑にしないためにはこれを避けるのが最良である。従って好ましい実施形態において、合金鋼組成物は不純物レベル以上にタングステンを含むべきではない。
【００１４】
鋼中のマンガン含有量は、０．１〜２％である。マンガンは、まさにクロムのように鋼に所望の焼入れ性を付与する。
【００１５】
ケイ素含有量は、鋼中の炭素活性を増大し、且つ焼戻し中の微細な炭化バナジウムの析出速度を早めるために少なくとも０．２％、好ましくは少なくとも０．６％であるべきであり、また少なくとも０．８％にするのが有利である。
然しながら、炭素活性の増大も炭化物をより早く粗大化することになり、鋼を急速に軟化することになる。
言い換えると、ケイ素含有量が高いと、焼戻し曲線が左方に移動し、且つ硬さハンプが上方に移動する。従って、鋼は多くとも１．５％、好ましくは多くとも１．２％を越えてケイ素を含むべきではない。
【００１６】
ホウ素は、鋼の焼入れ性を更に増大するために０．０１％の最高含有量において鋼に添加することが可能である。
【００１７】
ニッケルは、目的の用途分野において鋼に積極的に寄与しない。一方、多くとも約１％までのニッケル含有量は、材料特性に重大な負の効果を及ぼさないが、その熱処理を幾分複雑にするかも知れない。従って、多くとも１％のニッケル含有量は許容することができ、最高で０．５％であるのが好ましいが、不純物レベル以上にニッケルを含まないのが最良である。
【００１８】
本用途分野の鋼中のニオブ含有量に関しては具体的に試験しなかった。然しながら、他の試験から、ニオブはバナジウムに一部置き換わることができるが、ニオブは脆化効果を及ぼすので、避けるべきであることがよく知られている。然しながら、最高で０．２％のニオブは、重大な有害効果を及ぼさない。
【００１９】
その他に、鋼は、鉄以外に実質的に何も含まない。例えば、アルミニウム、窒素、銅、コバルト、チタン、硫黄及び燐を含めて他の元素は、鋼中に不純物レベルにおいて、又は不可避の付随元素としてしか存在しない。
【００２０】
コーター又はドクターブレードの製造に使用される本発明の材料の呼称組成は次の通りである。即ち、Ｃ：０．５５、Ｓｉ：１．０、Ｍｎ：０．８０、Ｃｒ：２．６、Ｍｏ：２．３、Ｖ：０．９０、並びに鉄及び不可避の不純物からなる残余分である。
【００２１】
本発明のコーター又はドクターブレードの製造は、次の通りに行われる。
上述の所望の組成を有する合金鋼を通常の乾式冶金加工法を用いて製造する。この合金鋼からインゴットを製造し、それらを約３ｍｍの厚さのストリップに熱間圧延する。これらのストリップを再加熱操作と交互に冷間圧延して１ｍｍ未満の所望の厚さにする。
このようにして製造した冷間圧延ストリップを１０００℃以上の温度でのオーステナイト化を用いて焼入れし、引き続き２４０〜２７０℃の温度の液状鉛中で急冷し、そして４００℃で焼戻しを行う。その後、ストリップの面を酸化雰囲気中でブラッシングし、引き続き３２０〜３７０℃の温度に加熱することによってストリップ表面が黄色になるように焼戻しする。
これらのストリップを正確な長さ及び幅に切断し、エッジを平削り及び／又は研削によって機械加工し、図２及び図３に示す所望のエッジ断面を得る。この作用エッジは、例えば誘導加熱によってエッジ部を部分的に加熱することによって硬化することができる。
【００２２】
【実施例】
本発明特定の合金組成として、段落００２０に記載の呼称組成のものを選択した。すなわち、Ｃ：０．５５、Ｓｉ：１．０、Ｍｎ：０．８０、Ｃｒ：２．６、Ｍｏ：２．３、Ｖ：０．９０、不可避の不純物、並びに鉄からなる残余分の組成のものを選択して、また上記の製造手順を用いて、平面度及び真直度が非常に高く、また主ブレ−ドの硬さが約６００ＨＶであるドクタ−ブレ−ドを製造する。この硬さは、通常の炭素鋼から製造したドクタ−ブレ−ドを用いて達成される硬さ、即ち、約５００ＨＶより高い。然しながら、この硬さの違いのみで、この用途に本発明による新規の合金鋼を使用することによって得た有効寿命の非常に価値のある改善を説明するには不十分である。
【００２３】
比較実用研究において、図２に示すような完全に真っ直なエッジ、及び０．３８１ｍｍ及び０．５０８ｍｍの厚さを有するコーターブレードを使用した。試験は精密製紙機中のジャゲンバーグ（Ｊａｇｅｎｂｅｒｇ）塗布装置にて行った。この塗布装置を用いて、上級紙に摩耗材を含有する通常のスリップ液を塗布した（但し、スリップ液の正確な組成は機密の製造情報である）。
例えば、以下のパラメータ、即ちブレードと紙匹との接触圧、接触角等その他同様のパラメータを調整することによっても、所望の塗布品質がもはや達成されなくなった時に、これらのブレードは摩滅したものと見做された。
炭素鋼で製造した通常のコーターブレードを用いた場合、有効寿命は２〜４時間であったが、本発明に拠るコーターブレードを用いた場合は、有効寿命が１２〜１６時間であった。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように、本発明によって、コーター及びドクターブレードに好適な硬さを有し、且つそれらの有効寿命が大幅に改善された合金鋼組成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配送のために巻取った状態の所定寸法のコーターブレードを示す模式図。
【図２】コーター及びドクターブレードの代表的なエッジ形状の一方の例を示す模式斜視図。
【図３】コーター及びドクターブレードの代表的なエッジ形状の他方の例を示す模式斜視図。
【符号の説明】
Ｂ  ブレード幅
Ｔ  ブレード厚
【図１】
0003574207.tif 000002
【図２】
0003574207.tif 000003
【図３】
0003574207.tif 000004