(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とするメタルソー基板用鋼板の製造方法。
【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。
【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。
【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：１．００〜３．００％，
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Ｓｉ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０．２０〜０．６０％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，Ｃｒ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１３５０℃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４００℃〜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】
0003543200.tif 000002
【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３８０〜６３０℃，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】
0003543200.tif 000003
【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３．６ｍｍ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。