JPS5846534B2 - Direct current annealing method for steel wire - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼線材の直接通電による焼鈍方法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of annealing a steel wire by direct current application.

伸線の後冷間鍛造や転造等の二次加工を行なう鋼線材（
以下線材と略称する）は伸線によって加工硬化した材料
の延性の回復や強度の調整のために通常焼鈍処理が行な
われる。Steel wire rods that undergo secondary processing such as cold forging and rolling after wire drawing (
Wire rods (hereinafter abbreviated as wire rods) are usually subjected to an annealing treatment in order to restore the ductility and adjust the strength of materials that have been work-hardened by wire drawing.

その焼鈍処理は一般にポット炉、ベル型炉と称する加熱
炉によって行なわれるが、これ等の加熱炉による焼鈍処
理は線材数コイルを適当な雰囲気の容器中に入れ、バー
ナー等によって間接的もしくは直接に加熱し、加熱後大
気中で冷却を行なう方法であり、従って次のような問題
点があった。The annealing treatment is generally carried out in a heating furnace called a pot furnace or a bell-shaped furnace.In the annealing treatment in these heating furnaces, several coils of wire are placed in a container with an appropriate atmosphere, and the wire is heated indirectly or directly using a burner, etc. This method involves heating and cooling in the atmosphere after heating, and therefore has the following problems.

（１）熱効率が非常に悪く（通常６０％位）、加熱費が
高くつく。(1) Thermal efficiency is very poor (usually around 60%) and heating costs are high.

（２）処理時間が長くか＼る（０．１〜０．５ ／１
１．）（３）炉内温度分布の不拘−及び冷却時の冷却の
不均一のため製品の均一性に欠ける。(2) Processing time is long (0.1 to 0.5 /1
1. ) (3) Product lacks uniformity due to unrestricted temperature distribution in the furnace and non-uniform cooling during cooling.

本発明は上述の欠点を除くものであって、熱効率及び処
理能力の向上を図ると同時に処理後の線材の諸機械的性
質（引張り強さ、絞り及び捻回値冷間加工性等）を満足
すべき所望の設定値内に保持するために、Ｃ量０．５５
％以下を含有する鋼線材を送り出しながら電極ローラに
よって連続的に直接通電し、ジュール熱によって７００
°〜８００℃の温度に加熱した後これを巻取り開始温度
を３５０°Ｃ以上に設定して断熱巻取リスブールに巻取
ったまま、該線材自体の持つ熱で保温徐冷することを特
徴とする線材の直接通電焼鈍方法に関するものである。The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, improves thermal efficiency and processing capacity, and at the same time satisfies various mechanical properties (tensile strength, reduction of area, twist value, cold workability, etc.) of the wire rod after processing. The amount of C should be 0.55 to keep it within the desired set point.
While feeding out the steel wire containing less than 700% of
After heating the wire to a temperature of ~800°C, the winding start temperature is set to 350°C or higher, and the wire is kept warm and gradually cooled using the heat of the wire itself while being wound on a heat-insulating winding Lisbourg. The present invention relates to a direct current annealing method for wire rods.

以下に本発明を、図示する一実施例に基いて、その内容
を詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained in detail below based on an illustrated embodiment.

第１図ａは本発明の方法を実検する装置の一例として、
保温巻取りに断熱巻取リスブールを使用した線材の直接
通電焼鈍ラインの概略を示す正面図である。FIG. 1a shows an example of an apparatus for actually testing the method of the present invention.
FIG. 2 is a front view schematically showing a direct current annealing line for wire rods using a heat-insulating winding Lisbourg for heat-retaining winding.

ペイオフリール１に貯線された被焼鈍線材２はガイドロ
ーラ３を経て矯正ローラ列４によって曲りを矯正され、
送出しローラ入側がイドローラ５を経て、モータ及び変
速機（図示せず）を介して回転する送出しローラ６に巻
取られる。The wire material 2 to be annealed stored on the payoff reel 1 passes through a guide roller 3 and is straightened by a straightening roller row 4,
The input side of the delivery roller passes through the idle roller 5 and is wound up on the delivery roller 6 which rotates via a motor and a transmission (not shown).

ペイオフリール１より電極ローラ９を経て断熱巻取りス
プール１５に至る全焼鈍ライン上の１連の線材に過大な
張力が作用することを避けるために上記の送出しローラ
６に対する線材２の巻数は通常２〜３巻に設定される。In order to avoid excessive tension from being applied to a series of wire rods on the complete annealing line from the payoff reel 1 through the electrode roller 9 to the insulated winding spool 15, the number of turns of the wire rod 2 on the above-mentioned delivery roller 6 is normally set. It will be set in 2 to 3 volumes.

送出しローラ６より送出し、ローラ出側ガイドローラ７
を経て送出された線材２は電極ローラ入側ガイドローラ
８により３つの電極ローラ９に送られる。Feeding out from the feeding roller 6, roller exit side guide roller 7
The wire rod 2 sent out through the electrode roller inlet guide roller 8 is sent to three electrode rollers 9.

電極ローラ９では被焼鈍線材２にその接点から直接通電
し、被焼鈍線材２自体の持つ電気抵抗によるジュール熱
によって被焼鈍線材２の温度が最後段の電極ローラ９の
出側で７００℃〜８００℃となるように電流及び電圧が
調整されている。In the electrode roller 9, the wire to be annealed 2 is directly energized from its contact point, and the temperature of the wire to be annealed 2 rises to 700°C to 800°C on the exit side of the electrode roller 9 at the last stage due to Joule heat due to the electrical resistance of the wire to be annealed 2 itself. The current and voltage are adjusted so that the temperature is ℃.

本実推測の場合電極ローラ９は駆動モータによって駆動
されている。In this actual estimation, the electrode roller 9 is driven by a drive motor.

７０００〜８００℃に加熱された加熱後の被焼鈍線材１
１は空冷されながら電極ローラ出側ガイドローラ１０、
巻取りスプールガイドローラ１２を経て巻取り案内装置
１４の巻取り案内ローラ１３によって、駆動モータ及び
変速機（図示せず）を介して回転する断熱巻取リスブー
ル１５に整列に巻取られる。Wire rod to be annealed 1 after heating heated to 7000-800°C
1 is an electrode roller exit side guide roller 10 while being air-cooled;
Through the take-up spool guide roller 12, the take-up guide roller 13 of the take-up guide device 14 takes up the winding in an aligned manner onto an adiabatic take-up lisbourg 15 which rotates via a drive motor and a transmission (not shown).

第１図すは第１図ａの巻取り案内装置１４及び断熱巻取
りスプール１５部分のＡ矢視平面図であり、巻取りスプ
ールガイドローラ１２を出た加熱後の被焼鈍線材１１は
断熱巻取りスプール１５の回転に応じて軌道１６上を矢
印Ｂの方向に往復運動する巻取り案内装置１４に設けら
れた巻取り案内ローラ１３によって、断熱巻取リスブー
ル１５に整列に巻取られる。FIG. 1 is a plan view of the winding guide device 14 and the heat insulating winding spool 15 in FIG. A winding guide roller 13 provided in a winding guide device 14 that reciprocates in the direction of arrow B on a track 16 in accordance with the rotation of the take-up spool 15 causes the windings to be wound on the heat-insulating winding Lisbourg 15 in alignment.

巻取り開始時点での加熱後の被焼鈍線材１１の温度は、
本発明では３５０℃以上であり、巻取り温度が高い程電
極ローラ９から巻取りスプール１５までの空冷区間を短
かくすることが可能であり、ライン全長をコンパクトに
構成することが出来る。The temperature of the annealed wire material 11 after heating at the start of winding is:
In the present invention, the temperature is 350° C. or higher, and the higher the winding temperature is, the shorter the air cooling section from the electrode roller 9 to the winding spool 15 can be, and the overall length of the line can be made more compact.

又、巻取り開始時点の温度が高くてよい場合は空冷時間
を短縮し得る意味から、ラインの高速化が可能である。Furthermore, if the temperature at the start of winding does not need to be high, the air cooling time can be shortened, which means that the speed of the line can be increased.

むろん、電極ローラ９から断熱巻取りスプール１５まで
のライン長さを自由に設定できない場合や、通電加熱機
の電気容量の面から、ラインの高速化に限度があって巻
取り開始温度を所要の温度にとることのできない場合に
は、電極ローラ９から断熱巻取りスプール１５までの間
で適当な方法によって徐冷もしくは強制冷却をほどこす
ことによっても目的を達することができる。Of course, there are cases where the line length from the electrode roller 9 to the insulated winding spool 15 cannot be set freely, or there is a limit to how fast the line can be run due to the electric capacity of the electrical heating machine, and the winding start temperature cannot be adjusted to the required value. If it is not possible to reduce the temperature, the objective can also be achieved by applying slow cooling or forced cooling by an appropriate method between the electrode roller 9 and the adiabatic take-up spool 15.

断熱巻取りスプール１５の構造を第１図Ｃに示す。The structure of the insulated take-up spool 15 is shown in FIG. 1C.

断熱巻取りスプール１５の被焼鈍線材１１との接触部分
は、該線材１１が急冷されるのを防ぐために断熱材１７
によって隔離されており、更に上記断熱材１７の損耗を
防ぐために断熱材保護材１８によって保護されている。The contact portion of the heat-insulating take-up spool 15 with the wire material 11 to be annealed is covered with a heat-insulating material 17 to prevent the wire material 11 from being rapidly cooled.
and is further protected by a heat insulating material protection material 18 to prevent the heat insulating material 17 from being worn out.

尚、徐冷の効果を高めるために巻取りスプール１５自体
を断熱材によるカバーで囲むことによって良好な結果が
期待出来る。In addition, good results can be expected by surrounding the take-up spool 15 itself with a cover made of a heat insulating material in order to enhance the effect of slow cooling.

所定の量の線材の焼鈍が終了すれば断熱巻取りスプール
１５をラインから取出し、そのま＼線材を２００℃以下
の温度まで徐冷した後、空冷して焼鈍が終了する。When the annealing of a predetermined amount of wire rod is completed, the insulating winding spool 15 is taken out from the line, and the wire rod is gradually cooled to a temperature of 200° C. or less, and then air cooled to complete the annealing.

かかる装置を用いて、第１表に記載の鋼線材における通
電焼鈍条件の影響を調査した結果を以下に示す。The results of investigating the influence of electrical annealing conditions on the steel wire rods listed in Table 1 using such an apparatus are shown below.

第２図および第３図はＡ鋼、Ｄ鋼について本発明の直接
通電加熱方法によって賦与される線材と加熱温度と該線
材の機械的性質との関係を調査した結果を示すグラフで
あり、横軸に加熱温度を、縦軸に機械的性質即ち、引張
り強さ、絞り及び捻回値を夫々示している。Figures 2 and 3 are graphs showing the results of investigating the relationship between the wire rods, heating temperature, and mechanical properties of the wires imparted by the direct current heating method of the present invention for steel A and steel D; The axis shows the heating temperature, and the vertical axis shows the mechanical properties, ie, tensile strength, reduction of area, and torsion value, respectively.

ここで断熱巻取り開始時の温度（以下巻取り温度と称す
）は６２０℃にとった。Here, the temperature at the start of adiabatic winding (hereinafter referred to as winding temperature) was set at 620°C.

この温度から断熱巻取りスプール１５に約５００に９巻
取った後放置徐冷し、線材温度が２００℃以下に降下し
た時点で線材を断熱巻取リスブール１５から外し、空冷
によって常温まで温度を下げた後機械的性質について試
験を行なったものである。From this temperature, 9 windings of approximately 500 mm are wound on the insulated winding spool 15, and then left to cool slowly. When the wire temperature drops to 200°C or less, the wire is removed from the insulated winding Lisbourg 15, and the temperature is lowered to room temperature by air cooling. After that, the mechanical properties were tested.

グラフによって明らかなように、加熱温度が７００℃以
上になると引張り強さはＡ鋼、およびＤ鋼でそれぞれ、
５３ ｋｇ／１ａｒｔおよび４２に９／ｙｎ？を附近で
略々一定、絞りは６５％以上、および７０％以上、捻回
値は９０回以上、１００回以上となり、７００℃以下と
比較してこれ等の諸性質が均衡した好条件を保持する。As is clear from the graph, when the heating temperature exceeds 700°C, the tensile strength of steel A and steel D decreases, respectively.
53 kg/1art and 42 to 9/yn? is approximately constant around 700℃, the aperture is 65% or more and 70% or more, and the twist value is 90 or more and 100 or more times, maintaining favorable conditions in which these properties are balanced compared to temperatures below 700℃. do.

従って加熱温度の下限を７００℃に設定した。Therefore, the lower limit of the heating temperature was set at 700°C.

更に加熱温度の上限を８００℃に設定した理由は、この
８００℃以上の温度では７００°〜８００℃の範囲に比
較して絞り、捻回値が低下し同時に加熱に使用する消費
電力が増加するためである。Furthermore, the reason why the upper limit of the heating temperature was set at 800°C is that at temperatures above 800°C, the twist value decreases and at the same time the power consumption used for heating increases compared to the range of 700° to 800°C. It's for a reason.

第４図および第５図は直接通電加熱後の巻取り温度が機
械的性質に及ぼす影響を、横軸に巻取り温度、縦軸に機
械的性質をとって表わしたグラフである。FIGS. 4 and 5 are graphs showing the influence of the winding temperature after direct current heating on the mechanical properties, with the horizontal axis representing the winding temperature and the vertical axis representing the mechanical properties.

試験に供された被焼鈍線材は第２図、第３図の場合と同
様にＡ鋼およびＤ鋼であり、この場合の加熱温度は第２
図、第３図で機械的性質が最良であった７４０℃に設定
したものである。The wire rods to be annealed subjected to the test were A steel and D steel as in the case of Figs. 2 and 3, and the heating temperature in this case was
In Fig. 3, the temperature was set at 740°C, which gave the best mechanical properties.

第４図および第５図のグラフによって明らかなように、
巻取り温度が３５０’Ｃ以上になると機械的性質は高品
質側に安定し、若しくは巻取り温度の上昇と共に若干向
上する。As is clear from the graphs in Figures 4 and 5,
When the winding temperature is 350'C or higher, the mechanical properties stabilize on the high quality side, or improve slightly as the winding temperature increases.

従って巻取り温度の下限を３５０℃に設定した。Therefore, the lower limit of the winding temperature was set at 350°C.

巻取り温度の上限は理論的には加熱温度と考えられる。The upper limit of the winding temperature is theoretically considered to be the heating temperature.

次に、Ｃ量を０．５５％以下に限定した理由を述べる。Next, the reason why the amount of C was limited to 0.55% or less will be described.

第６図はＡおよびＤ−Ｈ鋼までの６鋼種について最良と
考えられる通電焼鈍条件（加熱温度７４０℃、巻取温度
６２０℃）で焼鈍した線材の絞りを図示したものである
。FIG. 6 shows the drawing of wire rods annealed under current annealing conditions (heating temperature 740° C., coiling temperature 620° C.) considered to be the best for six steel types up to A and D-H steels.

同図中には比較のために同じ線材をポット焼鈍した場合
の結果も合わせて図示した。For comparison, the same figure also shows the results of pot annealing the same wire.

本発明法による焼鈍線材の絞りはポット焼鈍材のそれに
かなり近いすぐれた値を示している。The reduction of area of the annealed wire rod according to the method of the present invention is very close to that of the pot annealed wire rod.

いずれの場合にもＣ量の増加とともに絞りが減少するが
、Ｃ量が０．５５％を越えると本発明法による焼鈍線材
では絞りが急激に低下する。In either case, the reduction of area decreases as the amount of C increases, but when the amount of C exceeds 0.55%, the area of area of the annealed wire rod according to the method of the present invention decreases rapidly.

このことから、本発明法による焼鈍の効果はＣ量０．５
５％以下の鋼で顕著に認められる。From this, it can be seen that the effect of annealing according to the method of the present invention is
It is noticeable in steels with a content of 5% or less.

本発明の焼鈍方法の効果を示す例として、本発明による
線材と、従来行なわれているポット炉によって焼鈍した
線材と、試験的に行った比較法による通電による急速加
熱、空冷、水冷処理した線材の捻回値を第２表に、絞り
値を第３表に、限界圧縮率を第４表に、さらに冷間鍛造
後にタッピンねじ（ＪＩＳ Ｂ１１１５第１種、４Ｘ
２５）に転造した場合の、そのねじ成形性を第５表にそ
れぞれ比較して示す。As an example showing the effect of the annealing method of the present invention, a wire rod according to the present invention, a wire rod annealed in a conventional pot furnace, and a wire rod treated by rapid heating by energization, air cooling, and water cooling by a comparative method conducted experimentally. The torsion value is shown in Table 2, the drawing value is shown in Table 3, and the limit compression ratio is shown in Table 4.
Table 5 shows a comparison of the thread formability when rolled in 25).

これらの結果から明らかなように、本発明の直接通電焼
鈍方法は試験的に行った比較法による通電焼鈍法よりは
るかにすぐれており、通常行なわれている従来法による
ポット炉に焼鈍方法に比しても殆んど遜色なく、むしろ
熱処理費、処理能力を含めて比較すると遥かに優れた処
理方法であり、工業的価値は非常に犬である。As is clear from these results, the direct current annealing method of the present invention is far superior to the comparative current annealing method tested, and is superior to the conventional pot furnace annealing method that is commonly used. However, it is almost comparable, and in fact, it is a far superior treatment method when compared including heat treatment cost and processing capacity, and its industrial value is extremely high.

第１図においては、線材の巻取りに巻取りスプールを使
用した例を示しているが、ポーリングリール又はレイイ
ングリールを使用しても同等な効果を得ることが出来る
。Although FIG. 1 shows an example in which a take-up spool is used for winding the wire, the same effect can be obtained by using a polling reel or a laying reel.

なお、第１表は供試材の化学成分と細径を示し、第２表
、第３表、第４表、第５表はそれぞれ焼鈍後の捻回値、
絞り、限界圧縮率およびタッピンねじ転造性について本
発明と従来法および比較法とを比較したものである。Table 1 shows the chemical composition and fine diameter of the sample materials, and Tables 2, 3, 4, and 5 show the torsion values after annealing, respectively.
The present invention is compared with a conventional method and a comparative method in terms of reduction of area, critical compression ratio, and tapping thread rolling property.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す概略
図で、ａはその全体正面図、ｂはａのＡ矢視平面図、Ｃ
は巻取りスプール１５の断面平面図である。 第２図第３図は本発明における加熱温度が線材の機械的
性質に及ぼす影響を示すグラフ、第４図第５図は巻取り
温度が線材の機械的性質に及ぼす影響を示すグラフであ
る。 第６図は本発明および従来法（ポット焼鈍法）における
鋼線材のＣ量と焼鈍後の絞りの関係を示すグラフである
。 以下図面の簡単な説明、１・・・・・・ペイオフリール
、２・・・・・・被焼鈍線材、３・・・・・・ガイドロ
ーラ、４・・・・・・矯正ローラ列、５・・・・・・送
出しローラ入側ガイドローラ、６・・・・・・送出しロ
ーラ、７・・・・・・送出しローラ出側がイドローラ、
８・・・・・・電極ローラ入側ガイドローラ、９・・・
・・・電極ローラ、１０・・・・・・電極ローラ出側が
イドローラ、１１・・・・・・加熱後の被焼鈍線材、１
２・・・・・・巻取りスプールガイドローラ、１３・・
・・・・巻取り案内ローラ、１４・・・・・・巻取り案
内装置、１５・・・・・・断熱巻取リスブール、１６・
・・・・・巻取り案内装置軌道、１７・・・・・・断熱
材、１８・・・・・・断熱材保護材。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, in which a is an overall front view, b is a plan view of a as viewed from arrow A, and C is a
2 is a cross-sectional plan view of the take-up spool 15. FIG. FIGS. 2, 3, and 3 are graphs showing the influence of the heating temperature on the mechanical properties of the wire in the present invention, and FIGS. 4, 5, and 5 are graphs showing the influence of the winding temperature on the mechanical properties of the wire. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the C content of the steel wire rod and the reduction of area after annealing in the present invention and the conventional method (pot annealing method). The following is a brief explanation of the drawings: 1... Payoff reel, 2... Wire to be annealed, 3... Guide roller, 4... Straightening roller row, 5・・・・・・Guide roller on the input side of the feeding roller, 6・・・・・・Feeding roller, 7・・・・・・The exit side of the feeding roller is the idle roller,
8... Electrode roller entry side guide roller, 9...
... Electrode roller, 10 ... Electrode roller exit side is idle roller, 11 ... Wire material to be annealed after heating, 1
2... Winding spool guide roller, 13...
... Winding guide roller, 14... Winding guide device, 15... Heat insulation winding Lisbourg, 16.
... Winding guide device track, 17 ... Heat insulation material, 18 ... Heat insulation material protection material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ Ｃ量０．５５％以下を含有する鋼線材を送り出しな
がら電極ローラによる直接通電によって７００〜８００
℃の温度に連続的に加熱した後これを３５０℃以上の温
度で断熱巻取リスブールに巻取ったまま、該線材の自己
保有熱にて保温徐冷することを特徴とする鋼線材の直接
通電焼鈍方法。700 to 800 by direct energization with an electrode roller while feeding out a steel wire containing 0.55% or less of C content.
Direct energization of a steel wire, which is characterized in that after being continuously heated to a temperature of 350°C or higher, the wire is kept warm and slowly cooled using the wire's own heat while being wound on a heat-insulating coiled Lisbourg at a temperature of 350°C or higher. Annealing method.