JPH06235024A

JPH06235024A - 高強度異形鋼線の製造方法

Info

Publication number: JPH06235024A
Application number: JP2150493A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ochiai; 征雄落合; Hiroshi Oba; 浩大羽
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1994-08-23
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JP3298688B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高圧流体輸送用フレキシブルパイ
プ等の製造に供される高強度異形鋼線の製造方法を提供
する。【構成】重量比で、Ｃ：０．９０〜１．２５％、Ｓ
ｉ：０．１５〜１．５０％、Ｍｎ：０．３０〜１．０
％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、残余をＦｅおよび不可避
的不純物からなる鋼を、線材圧延後、直ちに４５０〜６
００℃に保持された溶融塩中に焼き入れ、該溶融塩中で
恒温変態を完了させたのち冷却し、総減面率１０〜７５
％の伸線加工を行ったのち総減面率２０〜８０％の異形
加工をすることを特徴とする高強度異形鋼線の製造方
法。【効果】本発明によれば、引張強さ２００kgf/mm²以
上の高強度異形鋼線を製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、引張強さ２００kgf/mm
²以上の高強度鋼線の製造方法に関し、さらに詳しく
は、高圧流体輸送用フレキシブルパイプ等の製造に供さ
れる高強度異形鋼線の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原油や天然ガス等の高圧流体輸送
用フレキシブルパイプの鎧装線等は、Ｃ０．７％以下の
高炭素鋼線材を伸線後、異形引抜き、ローラーダイス加
工、圧延等の異形加工により所定の断面形状の異形鋼線
（平圧線や溝形線）とし、さらに、球状化焼鈍を施した
のち使用に供せられていた。例えば、特開平１−２７９
７１０号公報には「耐水素誘起割れ特性に優れた高強度
鋼線の製造法」として、０．４０〜０．７０％のＣを含
む高炭素鋼線材をパテンティング後、断面減少率２５〜
７５％の冷間加工を行ったのち、５００〜７００℃で球
状化焼鈍する方法が開示されている。しかし、これら従
来法は、サワー環境（Ｓｏｕｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ
ｔｓ，湿潤硫化水素環境）用鋼線を対象としているた
め、鋼線強度は８０kgf/mm²以下と低い。

【０００３】一方、最近の大陸棚開発の進展に伴ない、
より高強度の鎧装線が必要とされるようになった。すな
わち、深海油田や深海ガス田から原油や天然ガスを採掘
する場合には、採掘した原油や天然ガスを海面まで引き
上げるための輸送管（フレキシブルパイプ）が長大なも
のになるため、鎧装線である異形線には高強度であるこ
とが要求されるようになった。この場合の環境は通常の
環境である。

【０００４】高炭素鋼線材の強度を高める手段として、
Ｃ含有率を上げることは、安価で高い効果が得られるた
め工業的には最も望ましい方法である。しかし、過共析
領域、すなわち、通常Ｃが０．９％を超える領域では、
パテンティング時にオーステナイト粒界に沿って脆い初
析セメンタイトがネットワーク状に生成する。このた
め、伸線加工時、初析セメンタイトに沿った粒界割れが
発生しやすくなり、高減面率の伸線加工は不可能とな
る。

【０００５】従来、過共析鋼の伸線加工性を向上させる
方法として、熱処理ないしは合金元素の添加により初析
セメンタイトの生成を抑制する方法、あるいは、伸線方
法を工夫することにより、初析セメンタイト起因の延性
劣化を防止する方法が開発されている。例えば、特公昭
５６−８８９３号公報には、熱処理により組織を粒状セ
メンタイトが分散したパーライト組織に変える方法が開
示されている。これは、過共析鋼線をオーステナイト化
し、油焼き入れ処理してマルテンサイト組織とした後、
７７０〜９３０℃の温度領域に急速加熱して粒状セメン
タイトを析出せしめ、目標加熱温度に到達後直ちに５３
５〜６６０℃の温度でパテンティング処理する方法であ
る。この方法は、伸線加工限界を高める方法としては優
れているが、粒状化したセメンタイトは層状に発達した
セメンタイトと異なり、強化への寄与が小さい（パテン
ティング後の強度が低く、伸線時の加工硬化も小さい）
ため、Ｃ含有率を高めた効果を生かすことができない。

【０００６】合金元素の添加効果を利用して初析セメン
タイトの発生を抑制する方法としては、本発明者らが特
開平２−２６３９５１号公報あるいは特開平２−２５８
９５３号公報で提案しているように、０．１〜０．３％
のＣｒを添加する方法があるが、小量のセメンタイトの
生成を防ぐことはできない。また、特開昭６３−１８６
８５２号公報には、５〜５０ppm のＲＥＭおよびＣａ，
Ｍｇ，Ｂａ，Ｓｒのうちの１種類以上を合計で５〜５０
ppm 添加する方法が開示されている。これらの元素はい
ずれも、硫化物と酸化物を同時に生成させる元素であ
る。これらの添加により生成したＲＥＭ，Ｃａ，Ｍｇ，
Ｂａ，Ｓｒを含む微細な硫化物酸化物を核としてパーラ
イト変態を促進させ、マルテンサイトや初析セメンタイ
トの生成を抑制しようとする方法である。しかし、この
方法が適用できるのはＣ含有率が１％以下に限られ、さ
らに、これらの微量元素の添加のみならず、微細な酸化
物硫化物を出現させるために、Ｓ，Ｏ，Ａｌの含有率も
制御せねばならず、製造管理はきわめて複雑なものとな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような現状から本
発明は、過共析鋼のパテンティングにおいて、粒界初析
セメンタイトが生成することを完全に阻止すると同時
に、パテンティング後の鋼線材に、従来法では得られな
かった高強度と高延性を付与することのできるフレキシ
ブルパイプ用高強度異形鋼線の製造方法を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：０．９０
〜１．２５％、Ｓｉ：０．１５〜１．５％、Ｍｎ：０．
３〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、残余をＦｅお
よび不可避的不純物からなる鋼を、線材圧延後、直ちに
４５０〜６００℃に保持された溶融塩中に焼き入れ、該
溶融塩中で恒温変態を完了させたのち冷却し、総減面率
１０〜７５％の伸線加工を行ったのち、総減面率２０〜
８０％の異形加工をすることを特徴とする高強度異形鋼
線の製造方法である。

【０００９】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
者らは、過共析鋼線材のパテンティング時に初析セメン
タイトが生成するのを防止し、かつ、パテンティング後
の線材に、従来法では得られなかった高強度と高延性を
付与すべく、多くの実験を行った。その結果、以下に示
すように、線材圧延直後、赤熱線材を４５０〜６００℃
に保持された溶融塩中に焼き入れ、溶融塩中で恒温変態
を完了させることにより目標特性を具えた高強度高延性
線材が製造できるという新たな知見を得た。

【００１０】初析セメンタイトの生成を阻止するために
は、オーステナイト域からの冷却速度を十分高くとる必
要がある。通常のパテンティングのように、一旦冷却さ
れた線材を再加熱によりオーステナイト化した場合に
は、線材表面は厚いスケールに覆われている。このた
め、初析セメンタイトの生成を阻止するに十分な冷却速
度を得るには特別な工夫を要する。

【００１１】これに対して、熱間圧延後の線材表面はき
わめて薄いスケールで均一に覆われており、地鉄との密
着も良好である。従って、再加熱パテンティングの場合
に比べ、安定した高い冷却速度を得ることが可能であ
る。溶融塩温度が４５０℃未満では、線材表層にベイナ
イトが生成するうえ、中心偏析部にマルテンサイトが発
生し、異形加工性が低下する。一方、６００℃を超える
と、パーライトの層状構造が崩れ、このため、伸線加工
性および異形加工性が低下する。なお、溶融塩槽内温度
は均一である必要はない。熱間圧延線材が進入する側の
溶融塩温度は低く設定して必要な冷却速度を得、その他
の部分の温度は、鋼組成に応じて微細な層状パーライト
が得られる温度に保持すべきである。このような目的の
ためには、溶融塩槽は複数の冷却帯に分割されたものが
望ましい。

【００１２】次に、本発明の成分限定理由について説明
する。Ｃは強度を上げるための有効かつ経済的な元素で
あり、本発明の最も重要な元素の一つである。Ｃ含有率
を上げるに伴ない、パテンティング後の強度ならびに伸
線時の加工硬化量が増大する。従って、伸線加工および
異形加工により高強度鋼線を得るためには、Ｃ含有率は
高い方が有利であり、本発明では、０．９％以上とす
る。一方、Ｃ含有率が１．２５％を超えた場合、初析セ
メンタイトの発生を防止できなくなるため、Ｃ含有率の
上限は１．２５％とする。

【００１３】Ｓｉは脱酸剤として０．１５％以上添加す
る。一方、Ｓｉは合金元素としてフェライトに固溶し、
顕著な固溶強化作用を示す。しかし、１．５％を超える
と、鋼線の延性が低下するため、１．５％を上限とす
る。

【００１４】Ｍｎも脱酸剤として０．３％以上添加す
る。また、Ｍｎは焼き入れ性向上効果が大きいため、線
径が大きい場合には、Ｍｎ含有率を上げることにより、
断面内の均一性を高めることが可能であり、鋼線の延性
向上に有効である。しかし、１．０％を超えると中心偏
析部にマルテンサイトが生成し、加工性が劣化するため
１．０％を上限とする。

【００１５】Ｃｒは、パーライトのラメラー間隔を低減
し、線材の強度と加工性を向上させるため、０．１％以
上添加する。０．１％未満ではその効果が十分でなく、
一方、１．０％を超えると変態に要する時間が長くな
り、設備の大型化、あるいは、生産能率の低下をきたす
ため、１．０％を上限とする。

【００１６】異形線に加工するのに先立って伸線加工を
行う。伸線加工の総減面率が１０％未満では異形加工後
の鋼線の伸びが不足する。一方、７５％を超えると異形
加工の際割れが発生する。従って、伸線加工の総減面率
は１０〜７５％とする。

【００１７】異形加工は、圧延、タークスヘッド加工、
ローラーダイス加工等により行う。異形加工時の総減面
率が２０％未満では目的とする形状が得られない。一
方、８０％を超えると、伸びが著しく劣化する。このた
め、異形加工時の総減面率は２０〜８０％とする。

【００１８】

【実施例】直径１１〜１２mmの線材を熱間圧延後、溶融
塩槽中で連続的にパテンティングを行った。次に、線材
を酸洗、潤滑処理したのち伸線し、その後、圧延により
異形鋼線を製造した。表１に、線材および鋼線の特性を
示す。Ｃ含有率が０．８６％（Ａ−１）では、目標強度
が得られず、一方、１．２９％（Ａ−５）では、初析セ
メンタイトが生成し、伸線できなかった。Ｓｉ含有率が
１．６５％のＢ−５は異形加工後の延性が著しく低い。
また、Ｃｒが下限以下のＡ−３は鋼線強度が目標以下と
なった。一方、Ｃｒが１．１０％と上限を超えたＢ−３
は線材にマルテンサイトが生成し伸線できなかった。同
様に、Ｍｎが上限を超えたＢ−４でも線材の偏析部にマ
ルテンサイトが生成し伸線時に断線した。Ｃ−１からＣ
−４は伸線減面率および異形加工減面率の影響を示した
ものである。Ｄ−１は従来法で製造されたもので、Ｃ：
０．８２％のピアノ線材（ＪＩＳＧ３５０２）を圧延
後、溶融塩冷却を行ったものである。

【００１９】表１が示すように、本発明法により製造さ
れた異形鋼線は従来法に比較して強度が高く、それにも
かかわらず、延性の低下がほとんど認められない。すな
わち、本発明法によれば、従来法では不可能であった２
００kgf/mm²級異形鋼線の製造が可能である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明法によれ
ば、引張強さ２００kgf/mm²以上の高強度異形鋼線を製
造することが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比でＣ：０．９０〜１．２５％、Ｓｉ：０．１５〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、残余をＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、線材圧
延後、直ちに４５０〜６００℃に保持された溶融塩中に
焼き入れ、該溶融塩中で恒温変態を完了させたのち冷却
し、総減面率１０〜７５％の伸線加工を行ったのち総減
面率２０〜８０％の異形加工をすることを特徴とする高
強度異形鋼線の製造方法。