JPH1060540A - 高炭素冷延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性に優れた高炭素冷延鋼帯を焼付き疵の
発生を防止して安価に製造する。 【解決手段】 Ｃ：０．３〜１．３％、Ｓｉ：０．０３
〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％を含有し、
残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなる熱延
鋼帯を、７５容量％以上の水素と残部が実質的に窒素お
よび不可避的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ
焼鈍炉を用い、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ
１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持
後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷
却することを繰り返す一次焼鈍処理を施して軟質化した
後、圧下率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行い、次
いでベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で仕
上焼鈍を行うことによって、焼付き疵の発生を防止して
加工性に優れた高炭素冷延鋼帯を安価に製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、刃物、ワッシャ
ー、シートベルト金具等の高硬度部品に使用され、均一
な形状、特性を有し、かつ比較的軟質で良好な加工特性
を有する高炭素冷延鋼帯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に刃物、ゼンマイ、ワッシャー、バ
ネ、シートベルト金具、その他の機械部品は、ＪＩＳ
Ｇ ３３１１に規定のみがき特殊鋼帯である高炭素冷延
鋼帯を素材とし、打抜き、曲げ、プレス加工、切削等の
加工工程と、焼入れ、焼戻し、その他の熱処理工程とを
経て製造される。その製品品質の向上、安定化、製造コ
ストの低減を図るには、素材の高炭素冷延鋼帯が軟質で
加工性がよく、かつ組織の均一性に優れていることが必
要である。

【０００３】上記高炭素冷延鋼帯は、熱延鋼帯を酸洗し
たのち、冷間圧延と焼鈍が施され、所望の硬度に調整さ
れて製造されるが、加工前には軟質で加工し易く、加工
後に施される熱処理において所定の硬度が得られ、か
つ、製品としての使用に十分な硬度と耐摩耗性が要求さ
れる。そのため、冷間圧延後の焼鈍は、高温で処理する
必要があり、このために鋼帯同志の密着による焼付疵が
発生し易いが、鋼帯表面はその用途上、光沢性を要求さ
れるために厳しい表面検査により焼鈍焼付疵による品質
不良が発生し易いという問題がある。

【０００４】従来、高炭素冷延鋼帯を軟質で加工し易い
組織にするための方法としては、熱間圧延においてラン
ナウトテーブル上で急冷して相変態を完了させ、その相
変態を完了した鋼帯を５００〜６２０℃で巻取った高炭
素熱延鋼帯を母材として、該母材を圧下率２０％以上で
冷間圧延し、その後ベル型炉にてＡｃ１点以上７７０℃
以下の温度で焼鈍する方法（特開昭５８−５５５３２号
公報）、Ｃ：０．２７〜０．９０％、Ｓｉ：０．１５〜
０．３０％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０％、Ｐ：０．０
３０％以下、Ｓ：０．０３５％以下、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物からなる鋼に通常の熱間圧延を施し、次い
で酸洗して得られる熱延鋼帯を出発材として、高炭素冷
延鋼帯を製造する方法において、前記出発材としての熱
延鋼帯を６８０〜７２０℃の温度に１５時間以上保持す
る一次焼鈍を行い、次いで２０〜４５％の圧下率で冷間
圧延を行い、その後６３０〜７２０℃の温度で１０時間
以上保持する仕上焼鈍を行う方法（特開昭６１−７６６
１９号公報）、Ｃ：０．３％以上の高炭素熱延鋼板に、
中間冷間圧延を圧下率４５％以上で行った後、中間焼鈍
を箱焼鈍によりＣ：０．８％未満の場合は６８０℃〜Ａ
ｃ１点、Ｃ：０．８％以上の場合は６８０〜７５０℃
で、２０〜４０時間均熱して施し、最終圧延を圧下率が
１３％以上とし、しかも中間冷間圧延前後の板厚および
最終冷間圧延後の板厚をそれぞれｔ₀、ｔ₁およびｔ₂と
するとき、中間冷間圧延の圧下比の対数ｌｎ（ｔ₀／
ｔ₁）に対して、最終冷間圧延の圧下比の対数ｌｎ（ｔ₁
／ｔ₂）が０．５倍以下となるようにして行い、最終焼
鈍を箱焼鈍により５５０〜７００℃で１〜６時間均熱し
て施す方法（特開平３−２１１２３５号公報）、Ｃ：
０．６〜１．３％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１％以
下、Ｃｒ：１．６％以下、残部実質的にＦｅからなる化
学組成を有する高炭素熱延鋼帯を、水素５０容量％以上
で、残部が窒素である雰囲気炉中、Ａｃ１点〜７８０℃
の温度域に１時間以上均熱保持後、６０℃／Ｈｒ以下の
冷却速度でＡｒ１点直下まで冷却する第１段の均熱・徐
冷と、Ａｃ１点直下に３〜２０時間均熱保持後、６０℃
／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第２
段の均熱・徐冷とからなる一次焼鈍処理に付した後、冷
間圧延を行い、ついで６００℃〜Ａｃ１点直下の温度域
での二次焼鈍処理を施す方法（特開平４−２０２６２９
号公報）等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５８−５５
５３２号公報に開示の方法は、冷間圧延前の焼鈍工程を
省略し、酸洗した後冷間圧延し、その後の焼鈍をＡｃ１
点以上で実施するものであるが、前記したとおり高炭素
冷延鋼帯表面はブライト肌であるため、バッチコイル焼
鈍炉で処理する限りはＡｃ１点以上の高温焼鈍のため、
焼鈍焼付き疵が発生し、実生産設備では安定して高炭素
冷延鋼帯を製造することは困難である。しかも、この方
法は、熱間圧延のランナウトテーブル上で急冷して相変
態を完了した鋼帯を５００〜６２０℃で巻取った高炭素
熱延鋼帯を母材として使用するのが前提であるが、５５
０℃以下では母材の延性が低下し、次工程での酸洗ライ
ン内破断や、冷間圧延時の破断が発生するため、操業を
著しく阻害するという欠点を有している。

【０００６】また、特開昭６１−７６６１９号公報に開
示の方法は、熱延鋼帯の一次焼鈍温度が６８０〜７２０
℃とＡｃ１点以下であるため、十分に軟質な高炭素鋼帯
が得られない。

【０００７】さらに、特開平３−２１１２３５号公報に
開示の方法は、中間焼鈍を６８０℃〜Ａｃ１点以下で２
０〜４０時間行うため、能率面で不利であり、実生産設
備では無駄が多い。また、特開平３−２１１２３５号公
報中には、「中間焼鈍温度がＡｃ１点より高いとＣ：
０．６％以下の鋼ではフェライト相が生成するため球状
化率が低下し、Ｃ：０．６％超でも一部が完全にオース
テナイト化するため、焼鈍後の冷却において粗いパーラ
イトが生成し、やはり球状化率が低下する。」との記載
があり、Ｃ：０．３〜０．８％の高炭素熱延鋼帯では、
球状化率が低下することは避けられないという問題点を
有している。しかも、仕上焼鈍温度を箱焼鈍により５５
０〜７００℃で１〜６時間均熱して施すが、軟化のため
には焼鈍温度を高くする必要があり、高炭素熱延鋼帯で
は、焼付き疵が発生するため低温で焼鈍せざるを得ず、
薄物材の軟化焼鈍は困難である。

【０００８】さらにまた、特開平４−２０２６２９号公
報に開示の方法は、Ａｃ１点以上７８０℃以下の温度ま
で焼鈍温度を上げた際の均熱時間を１時間以上としてい
るが、上限が明記されていない。Ａｃ１点以上での長時
間焼鈍は、後述するとおり焼鈍後に球状セメンタイトを
得ることが困難であり、加工後はかえって劣化し、その
後冷間圧延、焼鈍を繰り返しても、高炭素鋼帯の加工性
の向上は望めない。さらに、コイル焼鈍においてＡｃ１
点以上で短時間焼鈍を実現するための具体的な方法が開
示されていないため、実機では良好な球状化組織を安定
して得ることが不可能である。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、従来の高炭素冷延鋼帯と同等以上の加工性を有
し、かつ結晶組織の均質性に優れた高炭素冷延鋼帯を、
焼付き疵の発生を防止して安価に製造できる高炭素冷延
鋼帯の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願の請求項１の発明
は、Ｃ：０．３〜１．３％、Ｓｉ：０．０３〜０．３５
％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％を含有し、残部が実質
的にＦｅおよび不可避的不純物からなる高炭素鋼片を、
熱間圧延、酸洗、脱スケール処理したのち、７５容量％
以上の水素と残部が実質的に窒素および不可避的不純物
からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を用い、２０
〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５
０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃／Ｈｒ以
下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第１段の均
熱、徐冷と、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１
点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持
後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷
却する第２段の均熱、徐冷を行い、以降は２０〜１００
℃／Ｈｒで室温まで冷却する一次焼鈍処理した後、圧下
率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行い、次いでベル
型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で仕上焼鈍を
行うこととしている。このように、高炭素熱延鋼帯を７
５容量％以上の水素と残部が実質的に窒素および不可避
的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を用
い、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ
１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃
／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する均
熱、徐冷を２回繰り返すことによって、セメンタイトの
球状化率が向上し、軟質な熱延鋼帯が製造可能となる。
また、圧下率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行い、
次いでベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で
仕上焼鈍を行うことによって、球状化の完了した軟質な
熱延鋼帯を所定板厚となし、冷間圧延歪を開放して結晶
粒が成長し、軟質な高炭素冷延鋼帯を得ることができ
る。

【００１１】また、本出願の請求項２の発明は、Ｃ：
０．３〜１．３％、Ｓｉ：０．０３〜０．３５％、Ｍ
ｎ：０．２０〜１．５０％を含有し、残部が実質的にＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる高炭素鋼片を、熱間圧
延、酸洗、脱スケール処理したのち、７５容量％以上の
水素と残部が実質的に窒素および不可避的不純物からな
るガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を用い、２０〜１０
０℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に
加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷
却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第１段の均熱、徐冷
と、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ
１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃
／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第２
段の均熱、徐冷と、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度で
Ａｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱
保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下ま
で冷却する第３段の均熱、徐冷とを行い、以降は２０〜
１００℃／Ｈｒで室温まで冷却する条件で一次焼鈍処理
した後、圧下率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行
い、ベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で仕
上焼鈍を行うこととしている。このように、高炭素熱延
鋼帯を７５容量％以上の水素と残部が実質的に窒素およ
び不可避的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼
鈍炉を用い、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１
点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持
後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷
却する均熱、徐冷を３回繰り返すことによって、セメン
タイトの球状化率が更に向上してほぼ１００％に近づ
き、より軟質な熱延鋼帯を製造可能となる。また、圧下
率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行い、次いでベル
型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で仕上焼鈍を
行うことによって、球状化の完了した軟質な熱延鋼帯を
所定板厚となし、冷間圧延歪を開放して結晶粒が成長
し、軟質な高炭素冷延鋼帯を得ることができる。

【００１２】さらに、本出願の請求項３の発明は、一次
焼鈍した後、圧下率２０％以上８５％以下の冷間圧延
と、ベル型バッチ焼鈍炉での６３０℃〜Ａｃ１点直下の
仕上焼鈍とを２回以上繰り返すこととしている。このよ
うに、高炭素熱延鋼帯を一次焼鈍処理した後、圧下率２
０％以上８５％以下の冷間圧延と、ベル型バッチ焼鈍炉
での６３０℃〜Ａｃ１点直下の仕上焼鈍とを２回以上繰
り返すことによって、最終板厚が薄物、例えば、板厚
０．３ｍｍのように１回の冷間圧延では所望の板厚が得
られない場合は、一旦冷間圧延を中止して仕上焼鈍を同
様の条件で行って軟質化した後、再度冷間圧延を行うこ
とによって所望の板厚となし、再度仕上焼鈍を同様の条
件で行って軟質化することにより、板厚０．３ｍｍの軟
質な高炭素冷延鋼帯を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記化学組成を有する高炭素鋼片
の熱間圧延は、通常の方法で行われ、熱延条件に特別の
制限はないが、熱延鋼帯の巻取りは、相変態終了後に行
うのが好ましい。相変態を終了する前の高温で巻取りを
行った熱延鋼帯の結晶組織は、粗大なパーライトが発達
した組織を呈するのに対し、相変態を終了後に巻取った
熱延鋼帯の結晶組織は、フェライト＋パーライトまたは
微細パーライトあるいは微細パーライト＋初析セメンタ
イトからなる均質な組織を有するので、一次焼鈍処理に
おけるオーステナイト相の偏析が少なく、球状化炭化物
の分布の偏りや粒径のバラツキを抑制するのに有効であ
る。

【００１４】本発明における熱延鋼帯のベル型バッチ焼
鈍炉での一次焼鈍処理は、ベル型バッチコイル焼鈍では
最外周の温度と最冷点の温度差が大きいため、表１、図
１に示すとおり、温度０℃、圧力０．１ＭＰａにおい
て、熱伝導率が窒素の約７倍、密度が窒素の約１４倍の
水素を、雰囲気ガス中７５容量％以上とすることによっ
て、コイル幅９６０ｍｍ、コイル外径１８４７ｍｍ、コ
イル内径６１０ｍｍ、重量１８Ｔｏｎのコイルを均熱温
度７７０℃で焼鈍した場合の均熱時間とコイル内温度差
との関係を示す図２に示すとおり、コイル内部の熱伝達
性が向上し、従来の窒素を主体とする場合に比較し、コ
イル内外周の温度差を小さくすることが可能となり、ベ
ル型バッチ焼鈍炉を適用することができる。

【００１５】

【表１】

【００１６】７５容量％以上の水素と残部実質窒素から
なる雰囲気ガス中での一次焼鈍処理は、加熱速度２０〜
１００℃／ＨｒでＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に８時間
以下均熱したのち、５０℃／Ｈｒ以下でＡｒ１点以下ま
で徐冷する第１段の均熱、徐冷工程と、加熱速度２０〜
１００℃でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に８時間以下均
熱したのち、５０℃／Ｈｒ以下でＡｒ１点以下まで徐冷
する第２段の均熱、徐冷工程と、さらに、望ましくは加
熱速度２０〜１００℃／ＨｒでＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５
０℃に８時間以下均熱したのち、５０℃／Ｈｒ以下でＡ
ｒ１点以下まで徐冷する第３段の均熱、徐冷工程と、以
降室温まで５０〜１００℃／Ｈｒの速度で冷却する放冷
工程とからなる。

【００１７】上記第１段の均熱、徐冷工程における均熱
は、熱延組織のパーライトをオーステナイト中に固溶さ
せる工程であり、均熱後の徐冷は、未溶解の残留炭化物
を核とする固溶Ｃの析出により球状化炭化物を生成させ
る工程である。加熱速度を２０〜１００℃／Ｈｒとした
のは、２０℃／Ｈｒ未満では操業効率が悪く、また、１
００℃／Ｈｒを超えると加熱効率が悪くなってコイル内
の温度不均一を生じ易い。均熱温度をＡｃ１点〜Ａｃ１
点＋５０℃としたのは、Ａｃ１点＋５０℃を超えると球
状化炭化物粒形成の核となる未溶解の炭化物を残留させ
ることができなくなり、冷却条件を制御してもパーライ
トが形成され、また、Ａｃ１点未満ではセメンタイトの
球状化に長時間を要するからである。均熱時間を８時間
以下としたのは、８時間以上の条件ではパーライトが形
成される可能性が高いからである。

【００１８】第１段の均熱に続く冷却速度を５０℃／Ｈ
ｒ以下としたのは、５０℃／Ｈｒを超える冷却速度では
固溶Ｃの析出が抑制されるため、未溶解炭化物を核とす
る球状化炭化物の生成が不十分となり、オーステナイト
に多量のＣが固溶したままＡｒ１変態が生起し、層状パ
ーライト組織となってしまうからである。また、冷却到
達温度をＡｒ１点以下としたのは、冷却到達温度がＡｒ
１点を超えると球状化炭化物の生成率が劣化するから
で、Ａｒ１点より低い温度であればよいが、必要以上に
降温させると、それに続く後段の均熱を行う際の処理効
率ならびに熱経済性の悪化を招くため、Ａｒ１点〜Ａｒ
１点−２０℃で十分である。

【００１９】上記第２段の均熱、徐冷工程における均熱
は、前記第１段の均熱、徐冷工程の後更に球状化炭化物
の生成率向上のための処理、第３段の均熱、徐冷工程に
おける均熱は、前記第２段の均熱、徐冷工程の後、更に
球状化炭化物の生成率向上のための処理で、軟質な鋼帯
が製造可能となる。第２〜３段の均熱、徐冷工程におけ
る加熱速度、均熱温度、均熱時間、冷却速度ならびに冷
却到達温度を限定した理由は、前記第１段の均熱、徐冷
工程で記載した通りである。

【００２０】上記第１〜２段あるいは第１〜３段の均
熱、徐冷工程後、Ａｒ１点以下から室温までの冷却速度
を５０〜１００℃／Ｈｒとしたのは、５０℃／Ｈｒ未満
では操業効率が悪く、また、１００℃／Ｈｒを超えると
コイル内外周の温度差が大きくなり、球状化炭化物の生
成率の不均一が生じるからである。

【００２１】上記第１〜２段あるいは第１〜３段の均
熱、徐冷工程からなる一次焼鈍処理後、圧下率２０〜８
５％で冷間圧延を行う。一次焼鈍処理が施された高炭素
熱延鋼帯は、フェライト組織中に球状炭化物粒が均一に
分散した均質な組織を有しており、熱延のままの硬くて
脆い組織と異なり、軟質で良好な加工性を示している。
したがって、一次焼鈍処理が施された高炭素熱延鋼帯
は、冷間圧延での作業性に優れ、耳切れ等のトラブルを
生じることなく、所定の板厚まで冷間圧延することがで
きる。冷間圧延における圧下率を２０〜８５％としたの
は、２０％未満ではその後の仕上焼鈍処理において結晶
粒の異常粒成長を生じ、伸びを著しく低下させる可能性
があり、８５％を超えると冷間圧延中に破断が生じ操業
を著しく阻害する恐れがあるからである。

【００２２】冷間圧延後の仕上焼鈍処理は、冷間圧延に
より形成された集合組織に回復・再結晶を生じさせ、加
工硬化が解消された軟質な再結晶集合組織に変えるため
の熱処理である。仕上焼鈍処理は、６３０℃〜Ａｃ１点
直下に所定時間均熱保持することにより達成される。仕
上焼鈍温度を６３０℃〜Ａｃ１点直下としたのは、６３
０℃未満ではフェライトの再結晶、粒成長が不十分とな
り、軟質化効果に不足をきたすからである。また、Ａｃ
１点を超えるとオーステナイト相が生成し、冷却過程で
層状パーライトが現れて硬質化すると共に、焼付き疵の
発生する恐れがあるからである。

【００２３】上記仕上焼鈍処理は、前記一次焼鈍処理と
異なり、必ずしも高水素雰囲気とする必要はなく、窒素
主体の雰囲気であってもよい。この仕上焼鈍処理におい
ては、均熱保持時間はそれほど重要ではなく、約１〜１
５時間程度の均熱保持時間で十分である。また、冷却速
度の制御は、特に必要はなく、例えば、自然放冷とする
こともできる。

【００２４】上記第１〜２段あるいは第１〜３段の均
熱、徐冷工程からなる一次焼鈍処理後、圧下率２０〜８
５％で冷間圧延を行っても、最終板厚が薄物、例えば、
０．３ｍｍ以下の場合は、１回の冷間圧延では所望の板
厚が得られない場合は、一旦冷間圧延を中止して仕上焼
鈍処理を同様の条件で行って軟質化したのち、再度冷間
圧延を行って所望の板厚となし、仕上焼鈍処理を行う。
この仕上焼鈍処理は、仕上板厚に応じて複数回実施する
ことができる。

【００２５】本発明に使用される高炭素鋼の成分限定理
由は、以下の通りである。Ｃは鋼に強度、焼入れ性、耐
摩耗性等を付与する作用を有する元素で、低いほど軟質
化して加工性は良くなるが、０．３％未満では焼入れ性
が不足し、熱処理後に所定の硬度が得られない。一方、
１．３％を超えると熱間圧延鋼帯の段階での硬度が高
く、一次焼鈍処理によっていかにセメンタイトを良好に
球状化しても、伸びの劣化を招き、冷間圧延が困難とな
るので、０．３〜１．３％とした。

【００２６】Ｓｉは脱酸材として添加する元素である
が、０．０３％未満では脱酸効果が十分ではなく、ま
た、０．３５％を超えると脱酸能力が飽和し、かつ固溶
硬化により素材の成形性を阻害するため、０．０３〜
０．３５％とした。

【００２７】Ｍｎは強度、焼入れ性を向上させると共
に、セメンタイトの安定化作用を有する元素であるが、
０．２％未満では安定した焼入れ性を確保することがで
きず、また、１．５％を超えると焼入れ性の改善効果が
飽和すると共に、素材の硬度上昇をもたらすので、０．
２〜１．５％とした。

【００２８】

【実施例】 実施例１ 表２に示す化学組成の鋼Ｎｏ．１〜５の高炭素鋼片を、
仕上板厚：２ｍｍ、仕上温度：８４０℃、巻取温度：５
９０℃の熱延条件で熱間圧延して高炭素熱延鋼帯とな
し、酸洗、脱スケールしたのち、ベル型バッチ焼鈍炉を
用い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中
で、表３に示すテストＮｏ．１〜２６の第１〜第２段均
熱、徐冷工程からなる一次焼鈍処理を行った。ついで、
圧下率４０％で冷間圧延したのち、ベル型バッチ焼鈍炉
を用い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス
中で、均熱温度：７１０℃、均熱時間：６時間の仕上焼
鈍を施し、高炭素冷延鋼帯を得た。各高炭素冷延鋼帯か
ら試験片を切り出し、ＪＩＳＺ ２２４４に規定のビッ
カース硬さ試験方法に準じてビッカース硬さ（ＨＶ）を
測定し、各高炭素冷延鋼帯の鋼種毎に、ＪＩＳ Ｇ ３
３１１に規定のみがき特殊帯鋼に規定される焼なまし後
のビッカース硬さと比較した軟質度（表４参照）で評価
した。その結果を表３に示す。なお、仕上焼鈍完了後の
高炭素冷延鋼帯には、焼付き疵の発生は見られなかっ
た。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】表３に示すとおり、一次焼鈍処理における
均熱温度がＡｃ１点未満のテストＮｏ．２の高炭素冷延
鋼帯は、ビッカース硬度ＨＶ：１７４となり、軟質化が
十分でない。一次焼鈍処理における各段の均熱温度がＡ
ｃ１点＋５０℃を超えるテストＮｏ．５、１７の高炭素
冷延鋼帯は、ビッカース硬度ＨＶ：２１５、１６０と硬
質である。一次焼鈍処理における各段の均熱時間が８時
間を超えるテストＮｏ．９、２１の高炭素冷延鋼帯は、
ビッカース硬度ＨＶ：１９４、２１６と硬質である。一
次焼鈍処理における冷却速度が５０℃／Ｈｒを超えるテ
ストＮｏ．１１、２３の高炭素冷延鋼帯も硬質である。
一次焼鈍処理における冷却到達温度がＡｒ１点以上のテ
ストＮｏ．１２、２４の高炭素冷延鋼帯も、ビッカース
硬度ＨＶ：１７１、１８０と硬質である。

【００３３】これに対し、一次焼鈍処理における各段の
均熱温度がＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃、各段の均熱時
間が８時間以内、冷却速度が５０℃／Ｈｒ以下、冷却到
達温度がＡｒ１点直下と本発明条件を満足させるテスト
Ｎｏ．１、３、４、６〜８、１０、１４〜１６、１８〜
２０、２２および２５の高炭素冷延鋼帯は、表３に示す
とおり、いずれもビッカース硬度（ＨＶ）が標準よりも
軟質である。また、表３に示すとおり、テストＮｏ．２
６のように一次焼鈍処理における各段の加熱速度、冷却
速度が５℃／Ｈｒ、３℃／Ｈｒでも高炭素冷延鋼帯の硬
度には悪影響を及ぼさないが、焼鈍処理の生産効率の面
ならびに省エネルギーの面でのメリットはない。

【００３４】実施例２ 実施例１の表２の鋼Ｎｏ．２の高炭素鋼片を、仕上板
厚：２ｍｍ、仕上温度：８４０℃、巻取温度：５９０℃
の熱延条件で熱間圧延して高炭素熱延鋼帯となし、酸
洗、脱スケールしたのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、
水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、表
５に示すとおり、加熱速度：５０℃／Ｈｒ、均熱温度：
Ａｃ１点＋２０℃、均熱時間：２時間、冷却速度：３０
℃／Ｈｒ、冷却到達温度：Ａｒ１点−２０℃の第１段の
均熱、徐冷後、加熱速度：１０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａ
ｃ１点＋２０℃、均熱時間：２時間、冷却速度：１０℃
／Ｈｒ、冷却到達温度：Ａｒ１点−１０℃の第２段均
熱、徐冷を行って一次焼鈍処理を行った。ついで、圧下
率４０％で冷間圧延したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用
い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中
で、均熱温度：７１０℃、均熱時間：２７時間の仕上焼
鈍処理を施しテストＮｏ．３１の高炭素冷延鋼帯を得
た。

【００３５】一次焼鈍処理における第３段均熱、徐冷工
程以降の均熱、徐冷効果を確認するため、前記と同条件
で第１、第２段均熱、徐冷を行ったのち、表６に示すと
おり、加熱速度：１０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋
２０℃、均熱時間：４時間、冷却速度：１０℃／Ｈｒ、
冷却到達温度：Ａｒ１点−１０℃の第３段均熱、徐冷を
行って一次焼鈍処理施し、ついで、圧下率４０％で冷間
圧延したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、水素９９容
量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、均熱温度：７
１０℃、均熱時間：２７時間の仕上焼鈍処理を施しテス
トＮｏ．３２の高炭素冷延鋼帯を得た。また、前記と同
条件で第１、第２段均熱、徐冷を行ったのち、加熱速
度：１０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋２０℃、均熱
時間：４時間、冷却速度：１０℃／Ｈｒ、冷却到達温
度：Ａｒ１点−１０℃の第３、第４段均熱、徐冷を行っ
て一次焼鈍処理施し、ついで、圧下率４０％で冷間圧延
したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、水素９９容量
％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、均熱温度：７１
０℃、均熱時間：２７時間の仕上焼鈍処理を施しテスト
Ｎｏ．３３の高炭素冷延鋼帯を得た。各高炭素冷延鋼帯
から試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定の
ビッカース硬さ試験方法に準じてビッカース硬さ（Ｈ
Ｖ）を測定した。その結果を表６に示す。なお、仕上焼
鈍完了後の高炭素冷延鋼帯には、焼付き疵の発生は見ら
れなかった。

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】表６に示すとおり、一次焼鈍処理におい
て、第１、第２段均熱、徐冷したのち、さらに、第３段
均熱、徐冷を施したテストＮｏ．３２の高炭素冷延鋼帯
は、第１、第２段均熱、徐冷を施したテストＮｏ．３１
の高炭素冷延鋼帯に比較し、さらに球状化が促進され、
ビッカース硬度が４ポイント低下してより軟質となって
いる。しかしながら、第１〜第３段均熱、徐冷したの
ち、第４段均熱、徐冷を施したテストＮｏ．３３の高炭
素冷延鋼帯は、第３段均熱、徐冷によって球状化がほぼ
１００％に近づくため、第４段均熱、徐冷以降の効果は
小さくなり、長時間化のデメリットが大きくなることが
確認できた。

【００３９】実施例３ 鋼中の化学成分の影響を調査すべく、表７に示す鋼Ｎ
ｏ．６〜２０の各高炭素鋼片を、仕上板厚：２ｍｍ、仕
上温度：８４０℃、巻取温度５９０℃の熱延条件で熱間
圧延して高炭素熱延鋼帯となし、各高炭素熱延鋼帯を酸
洗、脱スケール処理したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用
い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中
で、加熱速度：５０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋２
０℃、均熱時間：２時間、冷却速度：３０℃／Ｈｒ、冷
却到達温度：Ａｒ１点−２０℃の第１段の均熱、徐冷
後、加熱速度：１０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋２
０℃、均熱時間：２時間、冷却速度：１０℃／Ｈｒ、冷
却到達温度：Ａｒ１点−１０℃の第２段均熱、徐冷を行
って一次焼鈍処理を行った。ついで、圧下率４０％で冷
間圧延したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、水素９９
容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、均熱温度：
６９０℃、均熱時間：２時間の仕上焼鈍処理を施して各
高炭素冷延鋼帯を得た。得られた各高炭素冷延鋼帯から
試験片を採取し、実施例１と同様にＪＩＳ Ｚ ２２４
４に規定のビッカース硬さ試験方法に準じてビッカース
硬さを測定した。その結果を表７に示す。なお、仕上焼
鈍完了後の高炭素冷延鋼帯には、焼付き疵の発生は見ら
れなかった。

【００４０】

【表７】

【００４１】表７に示すとおり、本発明の範囲外である
鋼Ｎｏ．１１、１５の高炭素冷延鋼帯は、それぞれＳ
ｉ、Ｍｎの添加量が本発明範囲の上限を超えるため、他
の本発明に該当する鋼帯に比べ硬質である。また、鋼Ｎ
ｏ．８、１２の高炭素冷延鋼帯は、Ｓｉ、Ｍｎ本発明範
囲の下限を下回るため、軟質となっている。しかし、鋼
Ｎｏ．８の高炭素冷延鋼帯では、Ｓｉ含有率が低いた
め、焼入れ、焼戻し後の疲労強度において酸化物の増大
による特性劣化の危険性を伴う。また、鋼Ｎｏ．１２の
高炭素冷延鋼帯では、Ｍｎ含有率が低いため、焼入れ性
が低下し、、焼入れ、焼戻し後、十分な硬度が得られな
い危険性がある。

【００４２】実施例４ 一次焼鈍処理後の冷間圧延における圧下率と、冷間圧延
後の仕上圧延における均熱温度の影響を調査するため、
前記表７に示す鋼Ｎｏ．１３の高炭素鋼片を、仕上板
厚：２ｍｍ、仕上温度：８４０℃、巻取温度５９０℃の
熱延条件で熱間圧延して高炭素熱延鋼帯となし、酸洗、
脱スケール処理したのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、
水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、加
熱速度：５０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋３０℃、
均熱時間：４時間、冷却速度：４０℃／Ｈｒ、冷却到達
温度：Ａｒ１点の第１段の均熱、徐冷後、加熱速度：１
０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋２０℃、均熱時間：
４時間、冷却速度：１０℃／Ｈｒ、冷却到達温度：Ａｒ
１点の第２段均熱、徐冷を行って一次焼鈍処理を施し
た。次いで圧下率を表８に示すとおり２０〜８７％の範
囲で変化させて冷間圧延したのち、ベル型バッチ焼鈍炉
を用い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス
中で、仕上焼鈍温度６２０〜７２０℃、仕上焼鈍時間２
１時間の仕上焼鈍を施し、高炭素冷延鋼帯を得た。各高
炭素冷延鋼帯から試験片を採取し、ＪＩＳＺ ２２４１
に規定の金属材料引張試験方法に準じて引張試験を行
い、降伏点（ＹＰ）、引張強さ（ＴＳ）、伸び（ＥＬ）
を測定すると共に、実施例１と同様にＪＩＳ Ｚ ２２
４４に規定のビッカース硬さ試験方法に準じてビッカー
ス硬さ（ＨＶ）を測定した。その結果を表８に示す。な
お、仕上焼鈍完了後の高炭素冷延鋼帯には、焼付き疵の
発生は見られなかった。

【００４３】

【表８】

【００４４】表８に示すとおり、冷間圧延における圧下
率が２０％のテストＮｏ．３５からも明らかなとおり、
圧下率が２０％未満では結晶粒が異常粒成長を生じるた
め、伸びが低下することを示している。また、冷間圧延
における圧下率が８５％を超えるテストＮｏ．４０で
は、冷間圧延中に破断を生じた。このことから、冷間圧
延における圧下率は、２０〜８５％に限定される。さら
に、仕上焼鈍温度が６２０℃のテストＮｏ．４１では、
硬度が高く、伸びも大幅に低くなっている。このことか
ら、仕上焼鈍温度は、６３０℃以上が必要である。これ
に対し、この発明の条件を満足させるテストＮｏ．３６
〜３９、４２〜４４では、硬度ＨＶ、伸び共に満足すべ
きものが得られている。

【００４５】実施例５ 前記実施例３の表７中の鋼Ｎｏ．１８、２０の高炭素鋼
片を、仕上板厚：２ｍｍ、仕上温度：８４０℃、巻取温
度５９０℃の熱延条件で熱間圧延して高炭素熱延鋼帯と
なし、酸洗、脱スケール処理したのち、ベル型バッチ焼
鈍炉を用い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気
ガス中で、加熱速度：５０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１
点＋３０℃、均熱時間：４時間、冷却速度：４０℃／Ｈ
ｒ、冷却到達温度：Ａｒ１点の第１段の均熱、徐冷後、
加熱速度：１０℃／Ｈｒ、均熱温度：Ａｃ１点＋２０
℃、均熱時間：４時間、冷却速度：１０℃／Ｈｒ、冷却
到達温度：Ａｒ１点の第２段均熱、徐冷を行って一次焼
鈍処理を施した。次いで表９に示すとおり、鋼Ｎｏ．１
８の高炭素熱延鋼帯は、圧下率７５％で１回目の冷間圧
延を施して板厚０．５ｍｍとしたのち、ベル型バッチ焼
鈍炉を用い、水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気
ガス中で、表１０に示すとおり、焼鈍温度：６９０℃、
焼鈍時間：２０時間で１回目の仕上焼鈍を行い、表９に
示すとおり、圧下率４０％で２回目の冷間圧延を施して
板厚０．３ｍｍとなし、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、水
素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、表１
０に示すとおり、焼鈍温度：６９０℃、焼鈍時間：２０
時間で２回目の仕上焼鈍を行って高炭素冷延鋼帯を得
た。また、鋼Ｎｏ．２０の高炭素熱延鋼帯は、表９に示
すとおり、圧下率６０％で１回目の冷間圧延を施して板
厚０．８ｍｍとしたのち、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、
水素９９容量％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、表
１０に示すとおり、焼鈍温度：６９０℃、焼鈍時間：２
０時間で１回目の仕上焼鈍を行い、表９に示すとおり、
圧下率３８％で２回目の冷間圧延を施して板厚０．５ｍ
ｍとなし、ベル型バッチ焼鈍炉を用い、水素９９容量
％、残部窒素からなる雰囲気ガス中で、表１０に示すと
おり、焼鈍温度：６７０℃、焼鈍時間：２０時間で２回
目の仕上焼鈍を行い、表９に示すとおり、圧下率４０％
で３回目の冷間圧延を施して板厚０．３ｍｍとなし、ベ
ル型バッチ焼鈍炉を用い、水素９９容量％、残部窒素か
らなる雰囲気ガス中で、表１０に示すとおり、焼鈍温
度：６６０℃、焼鈍時間：２０時間で３回目の仕上焼鈍
を行って高炭素冷延鋼帯を得た。得られた各高炭素冷延
鋼帯から試験片を採取し、実施例１と同様にＪＩＳ Ｚ
２２４４に規定のビッカース硬さ試験方法に準じてビッ
カース硬さ（ＨＶ）を測定した。その結果を表９に示
す。なお、仕上焼鈍完了後の高炭素冷延鋼帯には、焼付
き疵の発生は見られなかった。

【００４６】

【表９】

【００４７】

【表１０】

【００４８】表９、１０に示すとおり、冷間圧延ならび
に仕上焼鈍を繰り返すことによって、板厚の薄い高炭素
冷延鋼帯の製造が可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明の請求項１の高炭素冷延鋼帯の製
造方法は、高炭素熱延鋼帯を７５容量％以上の水素と残
部が実質的に窒素および不可避的不純物からなるガス雰
囲気のベル型バッチ焼鈍炉を用い、２０〜１００℃／Ｈ
ｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して
８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度で
Ａｒ１点以下まで冷却する均熱、徐冷を２回繰り返すこ
とによって、セメンタイトの球状化率が向上し、軟質な
熱延鋼帯が製造可能となる。また、圧下率２０％以上８
５％以下で冷間圧延を行い、次いでベル型バッチ焼鈍炉
で６３０℃〜Ａｃ１点直下で仕上焼鈍を行うことによっ
て、球状化の完了した軟質な熱延鋼帯を所定板厚とな
し、冷間圧延歪を開放して結晶粒が成長し、軟質な高炭
素冷延鋼帯を得ることができる。

【００５０】本発明の請求項２の高炭素冷延鋼帯の製造
方法は、高炭素熱延鋼帯を７５容量％以上の水素と残部
が実質的に窒素および不可避的不純物からなるガス雰囲
気のベル型バッチ焼鈍炉を用い、２０〜１００℃／Ｈｒ
の加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８
Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡ
ｒ１点以下まで冷却する均熱、徐冷を３回繰り返すこと
によって、セメンタイトの球状化率が更に向上してほぼ
１００％に近づき、より軟質な熱延鋼帯を製造可能とな
る。また、圧下率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行
い、次いでベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直
下で仕上焼鈍を行うことによって、球状化の完了した軟
質な熱延鋼帯を所定板厚となし、冷間圧延歪を開放して
結晶粒が成長し、軟質な高炭素冷延鋼帯を得ることがで
きる。

【００５１】本発明の請求項３の高炭素冷延鋼帯の製造
方法は、高炭素熱延鋼帯を一次焼鈍処理した後、圧下率
２０％以上８５％以下の冷間圧延と、ベル型バッチ焼鈍
炉での６３０℃〜Ａｃ１点直下の仕上焼鈍とを２回以上
繰り返すことによって、軟質な板厚０．３ｍｍ以下の極
薄高炭素冷延鋼帯を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度４００℃、６００℃、８００℃における水
素濃度と熱伝導率との関係を示すグラフである。

【図２】水素：７５％、残部窒素からなる雰囲気ガスと
水素５％、残部窒素からなる雰囲気ガスの雰囲気温度で
の均熱時間とコイル内温度差との関係を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 9/663 Ｃ２１Ｄ 9/663 Ａ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｓ 38/04 38/04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．３〜１．３％、Ｓｉ：０．０３
   〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％を含有し、
   残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなる高炭
   素鋼片を、熱間圧延、酸洗、脱スケール処理したのち、
   ７５容量％以上の水素と残部が実質的に窒素および不可
   避的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を
   用い、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａ
   ｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０
   ℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第
   １段の均熱、徐冷と、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度
   でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均
   熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下
   まで冷却する第２段の均熱、徐冷を行い、以降は２０〜
   １００℃／Ｈｒで室温まで冷却する一次焼鈍処理を施し
   た後、圧下率２０％以上８５％以下で冷間圧延を行い、
   次いでベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ１点直下で
   仕上焼鈍を行うことを特徴とする高炭素冷延鋼帯の製造
   方法。
2. 【請求項２】 Ｃ：０．３〜１．３％、Ｓｉ：０．０３
   〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％を含有し、
   残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなる高炭
   素鋼片を、熱間圧延、酸洗、脱スケール処理したのち、
   ７５容量％以上の水素と残部が実質的に窒素および不可
   避的不純物からなるガス雰囲気のベル型バッチ焼鈍炉を
   用い、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａ
   ｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均熱保持後、５０
   ℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下まで冷却する第
   １段の均熱、徐冷と、２０〜１００℃／Ｈｒの加熱速度
   でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱して８Ｈｒ以下均
   熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度でＡｒ１点以下
   まで冷却する第２段の均熱、徐冷と、２０〜１００℃／
   Ｈｒの加熱速度でＡｃ１点〜Ａｃ１点＋５０℃に加熱し
   て８Ｈｒ以下均熱保持後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度
   でＡｒ１点以下まで冷却する第３段の均熱、徐冷とを行
   い、以降は２０〜１００℃／Ｈｒで室温まで冷却する一
   次焼鈍処理を施した後、圧下率２０％以上８５％以下で
   冷間圧延を行い、ベル型バッチ焼鈍炉で６３０℃〜Ａｃ
   １点直下で仕上焼鈍を行うことを特徴とする高炭素冷延
   鋼帯の製造方法。
3. 【請求項３】 一次焼鈍処理した後、圧下率２０％以上
   ８５％以下の冷間圧延と、ベル型バッチ焼鈍炉での６３
   ０℃〜Ａｃ１点直下の仕上焼鈍とを２回以上繰り返すこ
   とを特徴とする請求項１および２記載の高炭素冷延鋼帯
   の製造方法。