(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ冷間圧延後の鋼帯に、円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターとの協働による条取りスリット加工を行う工程と、前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る工程とを含む刃物用金属条コイルの製造方法において、
前記条取りスリット加工は、前記円筒形上刃カッターと前記円筒形下刃カッターとの間のクリアランスを前記金属条の厚みの５〜２５％、オーバーラップ量を前記金属条の厚みの５〜８０％に設定して行い、スリット加工中のクリアランス変化量を前記クリアランスの３０％以下とし、
前記条取りスリット加工後に、前記金属条の側縁に形成されるダレが、前記金属条が巻き取られるリールの軸心側に配置されるように前記金属条をコイル状に巻き取ることを特徴とする刃物用金属条コイルの製造方法。
【請求項２】
前記スリット加工中のクリアランス変化量は、前記クリアランスの１０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の刃物用金属条コイルの製造方法。
【請求項３】
前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る際に、巻取り開始時の張力を、３０〜９０Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の刃物用金属条コイルの製造方法。
【請求項４】
前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る工程において、巻取り終了時の張力を、巻取り開始時の張力の６０〜９０％とすることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の刃物用金属条コイルの製造方法。
【請求項５】
前記条取りスリット加工後の金属条の幅は２〜３４０ｍｍであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の刃物用金属条コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃物用金属条コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カッター等に使用される刃物用金属条は、冷間圧延工程を終えた鋼帯を所望の幅に条取りスリット加工して作製される。この刃物用金属条の製造方法に関して、例えば、特開２００９−２７０１９６号公報（特許文献１）には、仕上げ冷間圧延材に対して条取りスリット加工を行い、その後、歪取り焼鈍を行い残留応力を緩和する刃物用帯鋼の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示すように、条取りスリット加工された刃物用金属条４は、コイル状に巻き取られる。一般的にこの金属条コイル５ａ、５ｂ間には隙間を確保するため、図２に示す側板３０や図３に示すセパレーター４０が配置されているが、巻取り時や巻出し時に、条取りスリット加工時に金属条の側縁に生成されたかえり（ばり）が側板３０またはセパレーター４０に引っ掛かり、作業性が著しく低下する可能性がある。また、かえりが側板３０またはセパレーター４０に衝突することで発生するかえりの破片や側板３０またはセパレーター４０の破片が巻取り中の金属条間に混入し、金属条の品質劣化の原因になることも考えられる。
一方、条取りスリット加工後の金属条の側面（以降、本明細書では、スリット面と記載する）は、かえりとダレとのサイズが調整された適切なスリット面でなければ、巻きずれやせん断不良の原因となる。
前述の特許文献１の発明は残留応力を緩和し、製品の形状変形を抑制する優れた効果を有する発明であるが、上記の問題に対しては言及されておらず、検討の余地が残されている。
そこで本発明の目的は、刃物用金属条を巻き取る際に、かえりの側板またはセパレーターへの干渉を抑制することで、巻取り時のかえりの破片および側板またはセパレーターの破片の混入による品質低下も抑制し、さらに適切なスリット面を有することにより巻きずれやせん断不良も抑制することができる刃物用金属条コイルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、仕上げ冷間圧延後の鋼帯に、円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターとの協働による条取りスリット加工を行う工程と、前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る工程とを含む刃物用金属条コイルの製造方法において、
前記条取りスリット加工は、前記円筒形上刃カッターと前記円筒形下刃カッターとの間のクリアランスを前記金属条の厚みの５〜２５％、オーバーラップ量を前記金属条の厚みの５〜８０％に設定して行い、スリット加工中のクリアランス変化量を前記クリアランスの３０％以下とし、
前記条取りスリット加工後に、前記金属条の側縁に形成されるダレが、前記金属条が巻き取られるリールの軸心側に配置されるように前記金属条をコイル状に巻き取ることを特徴とする刃物用金属条コイルの製造方法である。
好ましくは、前記スリット加工中のクリアランス変化量は、前記クリアランスの１０％以下である。
好ましくは、前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る際に、巻取り開始時の張力を、３０〜９０Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定する。
好ましくは、前記条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る工程において、巻取り終了時の張力を、巻取り開始時の張力の６０〜９０％とする。
好ましくは、条取りスリット加工後の金属条の幅は、２〜３４０ｍｍである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スリット後の刃物用金属条を巻き取る際、側板またはセパレーターとかえりとの干渉を抑制し、かえりの破片や側板またはセパレーターの破片による金属条の品質劣化を低減するとともに、巻きずれやせん断不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る刃物用金属条コイルの製造方法に用いる設備構成の一例を示す模式図である。
【図２】側板の一例を示す模式図である。
【図３】セパレーターの一例を示す模式図である。
【図４】本発明を説明するための金属条コイルの模式断面図である。
【図５】比較例の製造方法を説明するための金属条コイルの模式断面図である。
【図６】本発明における条取りスリット加工に使用する円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターの位置関係を示す模式図である。
【図７】本発明の金属条のスリット面付近の断面模式図である。
【図８】クリアランス過小による二次せん断面の一例を示す観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施形態を詳しく説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。本実施形態の対象となる金属条の組成は、一般的に刃物用鋼帯に適用されている高炭素のステンレス鋼の組成を有するものであればよく、例えば、質量％で、０．３〜１．５％のＣ、１０〜１８％のＣｒ、１％以下のＳｉ（０％を含まない）、１．５％以下のＭｎ（０％を含まない）を必須として含有し、必要に応じて３％以下（０％を含む）のＭｏを含有するＦｅ基の合金である。
【０００９】
図１に本発明で用いる切断から巻取りまでの装置構成の一例を示す。仕上げ冷間圧延工程を終えた刃物用鋼帯１は円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３との協働によって条取りスリット加工されて金属条４となった後、リール（図示省略）にコイル状に巻き取られ、金属条コイル５ａ、５ｂとなる。また図２および図３に、本発明で用いることができる側板３０とセパレーター４０の模式図を示す。この側板３０とセパレーター４０は、金属条同士が接触しないように、金属条間に設置される。なお「円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターとの協働」とは、カッターの軸方向から見て円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターとの刃先が重なるように配置したうえで、互いに逆方向に回転させることで、せん断によって鋼帯を切断することである。
【００１０】
図７に条取りスリット加工後の金属条のスリット面付近の断面模式図を示す。前述した条取りスリット加工を刃物用鋼帯に行った際、図７に示すように、条取りスリット加工後のスリット面１４にはダレ１１、せん断面１２、破断面１３、かえり１０の４層構造が現れる。このかえり１０は金属条上面２５から突出して尖った形状を有し、ダレ１１は全体的に滑らかな曲率を有する形状である。本発明の重要な特徴は図４に示すように、適切な大きさのダレを意図的に金属条に形成させるとともに、かえり１０が側板またはセパレーターに干渉しないように、金属条の側縁に形成されるダレ１１が、リール６の軸心側に配置されるように金属条を巻き取る方法にある。上記の構成によると、金属条を巻き取る際に、滑らかな曲率を有する曲面状のダレ１１が側板またはセパレーターに接触するため、かえりと側板３０との干渉を抑制し、金属条の側板３０またはセパレーター４０への引っ掛かりを抑制する。図５に示すようにダレ１１がリール６の外周側に配置された場合、折れやすいかえり１０がリール６の軸心側に配置されるため、巻取り時に側板３０またはセパレーター４０に引っ掛かりやすく、かえり１０が折れて発生した破片や、側板３０またはセパレーター４０の損傷により発生する破片が金属条間に混入する原因となる。なお、本発明のダレは、一部または全体が曲面状であればよく、一部に平坦部を有する形状も含まれる。本実施形態では、金属条に形成されるダレが隣接する金属条毎に上下交互に形成されるため、図１に示すように金属条を交互に分岐させ、分岐先のリールの回転方向を５ａ側と５ｂ側とで変更して巻き取っている。このように金属条を巻き取ることで、追加巻き直しを必要とせず、効率良く金属条のダレをリールの軸心側に配置して巻き取ることができる。
【００１１】
図６に本発明の条取りスリット加工に用いる円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３の模式図を示す。本実施形態において、かえりとダレのサイズが調整された適切なスリット面を得るためには、適切なクリアランスとオーバーラップ量の設定が必要である。本発明における円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３のクリアランスｓは、金属条の厚みの５〜２５%の範囲内に設定することが好ましい。クリアランスの下限は１０％であることがより好ましく、クリアランスの上限は２０％であることがより好ましい。クリアランスが５％未満のとき、後工程で不良となる二次せん断面が発生するため好ましくない。クリアランスが２５％超のときは、板厚の１０％を超えるような大きいかえりが発生しやすくなり、巻きずれの要因となる。また、本発明における円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３のオーバーラップ量ｕは、金属条の厚みの５〜８０％の範囲内に設定することが好ましい。オーバーラップ量の下限は２０％であることがより好ましく、オーバーラップ量の上限は６０％であることがより好ましい。オーバーラップ量が５％未満のときは、鋼帯の切断が困難となり、オーバーラップ量が８０％超のときは、金属条の歪みの要因となる過大なダレが生成されやすくなる。ここで、円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３のクリアランスｓを金属条の厚みの５〜２５%に設定することや、円筒形上刃カッター２と円筒形下刃カッター３のオーバーラップ量ｕを金属条の厚みの５〜８０％に設定することは、加工前の位置関係を示している。
【００１２】
更に本発明では、安定したスリット加工による適切なスリット面を得るためにも、加工中のクリアランス変化量を、設定したクリアランスの３０％以下とすることが好ましい。このクリアランス変化量は図６に示すように、加工前のカッターの位置を基準として、加工中の水平方向におけるカッターの変位ｖをクリアランス変化量ｖとして測定する。このクリアランス変化量ｖが設定したクリアランス（加工前のカッターの位置関係）の３０％を超えると、安定したスリット加工ができず、二次せん断面や過大なかえりが生成されやすくなる。好ましい加工中のクリアランス変化量ｖは、設定したクリアランスの１０％以下である。なおクリアランス変化量は、既存の回転軸固定治具などを用いてカッターのクランプ力を調整することにより、所望の変化量に設定することができる。またこのクリアランス変化量は、駆動中のカッター刃先部にダイヤルゲージを当てたり、センサーを組み込む等の方法により測定することができる。
【００１３】
本発明における金属条の幅は、２〜３４０ｍｍであることが好ましい。
また、本発明によって適切なスリット面を得るために、金属条の硬さは、１９０〜３７０ＨＶであることが好ましい。より好ましい金属条の硬さは、２１０〜３５０ＨＶである。本発明にて作製する金属条コイルの外径サイズは特に限定しないが、２８０〜１３００ｍｍのサイズに適用することがより好ましい。
【００１４】
本発明は、条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る際、金属条の巻取り開始時の張力を３０〜９０Ｎ/ｍｍ２に設定することが好ましい。これにより、金属条コイルの形状不良を抑制することができる。巻取り開始時の張力が３０Ｎ／ｍｍ２未満の場合、コイル状に巻き取った金属条の中心部が幅方向に突出する、所謂テレスコープ不良が発生しやすくなる。巻取り開始時の張力が９０Ｎ／ｍｍ２を超える場合、金属条コイルの内径側に折れ（バックリング）や強すぎる巻締力による横曲りが発生する可能性が高くなる。
【００１５】
本発明は、条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る工程において、巻取り終了時の張力を、巻取り開始時の張力の６０〜９０％とすることが好ましい。更に、条取りスリット加工後の金属条をコイル状に巻き取る際、巻取り開始から巻取り終了まで巻取り張力を徐々に減少させることが好ましい。上記のように巻取り張力を制御することで、金属コイルの内部応力を調整し、コイル中間部に発生するスターディフェクト（座屈による菊状模様）などの形状不良の発生を抑制することができる。ここで「徐々に減少」とは、上述した巻取り開始から巻取り終了までの間で、巻取り張力が途中で上昇や急激に低下することなく、直線的または曲線的に減少することを示す。あるいは一部分に巻取り張力が減少せず一定張力である区間を設ける（段階的）こともできる。なお本発明の巻取り張力を制御するためには、刃物用金属条を巻き取るリールを回転速度制御や摩擦抵抗制御機構などによる張力制御を行っても良く、テンションパッドやブライドルロール等既存の張力制御装置を巻取りリールの前に組み込んで張力制御を行っても良い。
【００１６】
また、本実施形態に記載の製造方法により作製された刃物用金属条コイルは、金属条の厚みが３ｍｍ以下であって、上記の製造方法により幅方向側縁部に略円弧状のダレを有しており、そのダレの形状に好ましい形態がある。つまり、本発明のダレは、金属条の厚み方向断面視における、ダレの厚み方向形成範囲（図７においてｗで示す範囲）が、金属条の厚みの３〜１２％（より好ましくは５〜１０％）であり、ダレの幅方向形成範囲（図７においてｘで示す範囲）も同様に金属条の厚みの３〜１２％（より好ましくは５〜１０％）であることが好ましい。上記の特徴を有することで、巻取り時にダレによる干渉抑制効果をさらに高めることが可能である。ダレの形成範囲が金属条の厚みの１２％超の場合、板厚の１０％を超えるような過大なかえりが発生しやすくなるため、巻きずれの発生が増加する傾向にある。
【００１７】
本発明の刃物用金属条コイルは、幅方向側縁部にかえりを有し、前記金属条の厚み方向の断面視における前記かえりの長さ（金属条の厚み方向の長さであって、金属条から突出する長さ）が金属条の厚みの１０％以下であることが好ましい。これにより巻きずれをさらに抑制した良好な形状の金属条コイルを得ることが出来る。
【実施例】
【００１８】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
表１に示す組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼の鋼塊を作製した後、熱間鍛造を行って鋼片を作製した。その後焼鈍と冷間圧延を繰り返して、仕上げ冷間圧延を行い、厚さ０．１ｍｍの刃物用鋼帯を作製した。化学組成を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0006681024.tif 000002
【００２０】
作製した厚さ０．１ｍｍの刃物用鋼帯を、表２に示す本発明例および比較例の条件で、円筒形上刃カッターと円筒形下刃カッターとの協働による条取りスリット加工を行い、製品幅１６ｍｍの金属条を作製した。その後、金属条をリールにコイル状に巻き取り、金属条コイル（内径：２８０ｍｍ、外径：１３００ｍｍ）を作製した。その後作製したコイルからサンプルを採取し、表面およびスリット面を観察した。金属条間には図２に示す側板を設置した。なお金属条の巻取り張力は制御せず、一定の張力値で巻き取った。結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
0006681024.tif 000003
【００２２】
表２より、本発明例であるＮｏ．１、Ｎｏ．２のサンプルは、表面にかえりの破片及び側板またはセパレーターの破片の混入が見られず、スリット面にも板厚の１０％を超えるような過大なかえりは発生しておらず、ダレのサイズは板厚の３〜１２％であった。特にＮｏ．２のサンプルについては、クリアランス変化量が小さいため、均一なダレが形成されていることを確認できた。対して、比較例１１はクリアランス変化量が大きすぎるため、次工程で不良となる二次せん断面や、板厚の１０％を超える過大なかえりが発生した。比較例１２はスリット面は良好であったが、サンプル表面にかえりの破片や側板の破片が確認された。比較例１３は図８に示すように、クリアランスが小さすぎることに起因する二次せん断面が発生し、比較例１４には板厚の１０％を超える過大なかえりが発生した。比較例１５には歪みの要因となる、板厚の１２％を超えるような過大なダレが発生した。
【００２３】
次に、表２のＮｏ．２の条件に加えて、巻取り張力の条件を変更して金属条コイルを作製し、得られた金属条コイルの形状を観察した。結果を表３に示す。Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７については、巻取り開始時の張力値から巻取り終了時の張力値まで連続的に減少させて巻取りを行った。表３から分かるように、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の金属条コイルは形状不良が発生しておらず、良好な結果であった。Ｎｏ．１６の金属条コイルには巻取り開始時の張力が低すぎることに起因するテレスコープ不良が、Ｎｏ．１７の金属条コイルには巻取り開始時の張力が強すぎることに起因するバックリング不良が発生していることが確認された。
張力を制御せず、一定張力で巻いたＮｏ．１８には座屈による菊状模様が発生した。
【００２４】
【表３】
0006681024.tif 000004
【符号の説明】
【００２５】
１．鋼帯
２．円筒形上刃カッター
３．円筒形下刃カッター
４．金属条
５ａ、５ｂ．金属条コイル
６．リール
１０．かえり
１１．ダレ
１２．せん断面
１３．破断面
１４．スリット面
１５．二次せん断面
２５．金属条上面
２６．金属条下面
３０．側板
４０．セパレーター
ｓ．クリアランス
ｕ．オーバーラップ量
ｖ．クリアランス変化量
ｗ．ダレの厚み方向形成範囲
ｘ．ダレの幅方向形成範囲
【図１】
0006681024.tif 000005
【図２】
0006681024.tif 000006
【図３】
0006681024.tif 000007
【図４】
0006681024.tif 000008
【図５】
0006681024.tif 000009
【図６】
0006681024.tif 000010
【図７】
0006681024.tif 000011
【図８】
0006681024.tif 000012