JPS6021327A - 迅速球状化の可能な線材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間圧延による耐α線材のｆＲａ法に係り、
詳細には、鋼線材を熱間圧延する工程をコントリールす
ることによって、特に次の冷間加工に先立って行う球状
化熱処理を迅速、かつ、効果的に実施可能な熱間圧延材
を製造する方法に関する０′／Ａ線材は、熱間圧延後、
引抜き、切断、切削、鍛造等の冷間加工に供されるのが
殆んどであるが、一般に従来の熱間圧延材は、これらの
冷間加工に耐え得る変形能が不足していると共に斐形抵
抗が大きいため、熱間圧延材のままでは冷間加工に供さ
れていない。

即ち、熱間圧延材に対して、２０チ以上の伸線加工を行
った後、２０時間強の処理時間を必要とする球状化熱処
理を施して、熱間圧延材の性能を改善したうえで冷間加
工に供している。しかし、これらの追加的な加工、熱処
理を行うには、多大な熱エネルギー、要処理時間を浪費
し、更にはスケールロスが避けられない等の問題があっ
た。

これらの問題点に対処するため、従来より種々の提案が
されてはいる。

例えば、特開昭４７−８５０８号に示されているところ
のものは、熱間圧延後直ちに、変態域を通し、かつ、オ
ーステナイト結晶粒の成琵抑制と初析フェライトの生成
を抑制するに足る速さで冷却して、＋ｆｉ＆細パーライ
ト、ベーナイトまたはマルテンサイト組織を有する熱間
圧延材を得る方法、また、合金鋼の処理に関しては、熱
間圧延後、微細オーステナイト粒子とする段階に引き続
き、マルテンサイトの生成を助長するために強制通風し
て熱間圧延材を得る方法であって、次いで球状比処理を
施すというものである。これらの方法は、要するに、熱
間圧延後のオーステナイト粒径を単に利用し、初析フェ
ライトがない微細パーライト、ベーナイトまたはマルテ
ンサイト組織など積極的に低温で変態する組織を得よう
というものである。しかし、これらの方法では、オース
テナイト結晶粒径の細粒化が十分でないため、球状比処
理時間の短縮化に効果的ではなく、かつ、球状化処理後
に得られる強度も、従来の如く伸線加工をして球状化処
理を施した後に得られる強度よりも高く、冷間加工時の
変形抵抗も大きい等々の欠点がある。

また、かかる提案と同様の趣旨のものが特開昭５１−９
２７１９に示されている。それは、合金ｆｌＮを対象と
し、熱間圧延後５５０℃〜Ｍ［１点の湿度範囲内の温度
に急冷して中間組織を有する熱間圧延材を得る方法で、
次いで球状化処理を施すというものである。しかし、こ
の方法も単なるベイナイト組織を得ることを狙っている
にすぎず、開示されている条件の下では単一ペイナイト
組織とするのは極めて困難であるはかりか、球状化処理
後に得られる強度も、従来の如く伸線加工後に得られる
強度よりも高い等々の欠点がある。

そこで、本発明者等は、前述の各種提案な含むＶ；Ｃ来
校ヤ［ｑの有する欠点を解消しイー）、冷間加工に先＼
χつで施される球状ｆ比処理において、球状化を顕：１
νに促Ｗｊでき、かつ、球状比処理後の強度も低い値を
右するような熱間圧延材を得るべく鋭意研死したところ
、〃−間仕」−げ圧延での塑性歪を冷却時の要１Ｊｊｉ
挙動に有効に利用することによって得られる種々の組４
’Ｒ１ｆと球状化処理との関係にイ１１」するに至り、
１ｕに４・１１々（１〜討した結果、熱間７１１目二歪
を保持した：４：マパーライト、べ・イナイト及びマル
テンサイトに変［ルした組織は、初析７エライトの生成
が、（゛）るＧこち拘らず、１欧化速度が早＜　、Ｔ：
ｆ＜状比に有効であり、しかも球状（Ｉｓ処理後の強度
を低Ｆせしめ得るごとを見い出した。

即ｌ−）、熱間圧延における圧延１’ｌｉＡ度と圧下率
、更＆Ｔｈ　１ｆｒＬ、　＜云うならば、圧延温度領域
と圧下率の球゛ＩＫＩｔｓ旧間短縮比等への効果につい
て調査した結果、＋ｌｔ５　’ｆｉｊの熱間仕−Ｌげ圧
延機で圧延された条材にＩｓ点以上８５０　”Ｃ以下の
温度に急冷後、引き続き更に２０係以上の塑性歪を付与
し、塑性歪を保持したまま冷却して変態させた組織は、
前述の如く、次工程での球状化が容易に進行する等、極
めて効果的であるとの知見を得たのである。

この点をより詳細に説明するならば、まず、再結晶容易
領域で圧延され細粒化したオーステナイト結晶粒を直ち
に急冷却し、引き続きＭＳ点以上８５０℃以下で過冷オ
ーステナイトあるいは準安定オーステナイトとした後、
２０％以上の塑性歪を付与して、直ちに塑性歪を保持し
たまま冷却し、塑性歪を保持したままで変態させた組織
を得るのである。

本発明は、かかる知見の下に叙上の製造過程を実圧延設
備の配列、作恭性等を考慮して具体化したものであって
、その要旨とするところは、ｔｉ’ｆＪ　ｋ材を熱間で
粗圧延及び中間圧延を経て条材とした後に仕上げ圧延す
るに際し、第１仕上げ圧延機で圧延した後５００℃以上
８５０℃以下の温度に急冷し、その後第２仕上げ圧延機
で２０チ以上８０チ以下の塑性歪を付与し、その塑性歪
を保持したまま冷却して変態させ、微細に分散した初析
７工°ライトに微細パーライト、ベイナイトまたはマル
テンサイトを混在さゼた組ワリを得ることを特徴とする
迅速球状比の可能な線材の製造法、にある。

以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する〇 まず、本発明において前記の如く各条件を規制する理由
は、次のとおりである。

本発明の製造法を実施する設備としては、最終仕上げ圧
延機の前に冷却工程をおく配列をとる必要がある。とこ
ろで、線材圧延の場合、従来の粗圧延機、第１及び第２
中間圧延機並びに仕上げ圧延機からなる圧延機列を利用
し、単に仕上げ圧延機の前に冷却工程をおく配列にする
と、中間圧延機までの圧下Ｉｊｔが必然的に制限される
ため、仕上げ圧延機に分担させる圧下量が当然に多くな
り、その結果、仕上り温度は一ヒ昇する。一方、線材仕
上げ圧延機の場合、生産性を上げるほど許容圧延荷重が
低下し、そのような低圧延荷重の下では８５０℃以下の
低温度での圧延ができなくなる。

したがって、従来の圧延機列で仕上げ圧延機の前に冷却
工程をおく配列では、本発明により大単重フィルを高速
で圧延することはできない。そこで、本発明では、通常
の仕上げ圧延機の後方に設置されている冷却ラインに続
く位置に別途仕上げ圧延機を設置し、前者を第１仕上げ
圧延機とし、後者を第２仕上げ圧延機とすることによっ
て、容易にＭＳ点以上８５０℃以下の圧延温度で高速圧
延を可能にしたものである０しかも、このような圧延機
列にするには、従来のものに単に第２仕上げ圧延機を別
設するだけでよいため、投資コストも大きくなら／よい
メリットがある０ 第２仕上げ圧延前の圧延温度、即ち、第１仕上げ圧延機
で圧延した後の急冷温度は、Ｍｓ点に相当する５００℃
以上、８５０°Ｃ以下の温度とする０８５０℃を超える
と、圧延により容易に９００°Ｃを超える温度に昇温し
て圧延後の歪の解放が急激に進み、変態挙動への歪の利
用が困矯となる０また、５００℃未満で圧延すると、圧
延荷重が大きくなりすぎて実用的でないばかりか、球状
化時間の短縮にさほど効果が認められない。

第２仕上げ圧延での圧下率は２０チ以上８０チ以下とす
る。この点について、本発明者等は次のような試験を行
った。５０Ｍ４３５Ｈを素材とし、６００℃、８００℃
、９００℃の各圧延湿度で圧下率を広範囲に変えて第２
仕上げ圧延を行い、圧延後２〜５℃／Ｓの冷却速度で冷
却して熱間圧延材を得、これについて球状比処理を施し
゛Ｃ球状化に要する時間を調らべた。その結果を第１図
に示す。なお、球状化時間は、圧延温度８００℃及び圧
１・゛率２（）係の場合を１としてその比で表わし、ま
た、球状化処理サイクルは同図に示すとおりであり、７
７０℃から空冷（Ａ（Ｅ）するまでの時間を川〈状化時
間とした。

同図かられかるように、川下率が２０チ未満では、］°
ト状比時間の顕著な短縮化は認められない。

一方、圧下率が８０チを超えると、仕上げ温度が１−、
、　ＩＪｌするため、球状化時間短縮化の効果が増大せ
ず、却って効果力柚１人少する。

次に、第２仕上げ圧延機により５００℃から８５０℃で
圧延した後の冷却については、変態挙動に塑性歪を有効
に利用する観点から、塑性歪の付与後、即調整冷却する
ことが好ましい０歪付与後に歪量が一部回復しても、大
半の歪が残存↓ていれば、有効利用の効果が減殺される
ことはない０また、変態挙動に効果的な影響を与え得る
歪は、それが塑性加工によって導入された直後の歪でも
、一部回復して残存した歪でも、変態挙動への効果の程
度は同じである。一方、５００℃以上８５０℃以下の圧
延温度であっても、圧下量が増大すると動的再結晶が起
り、特に前記温度範囲の高温側で起り易く、また、過大
に歪を付与すると温度上昇が大きくなり、歪付与後のｎ
１１整冷却開始までに、材料温度が上昇したが故に歪解
放速度は上昇する。

したがって、冷却に際しては、このような現象を考慮し
て調整冷却の条件を適宜決定することが好ましい。なお
、また、変態挙動に利用する必要歪量及び塑性歪付与後
の歪の解放速度は材料の成分系に依存するので、第２仕
上げ圧延の温度域５００℃以上８５０℃以下で付与する
圧下量（圧下率）については、前述の現象を考慮して成
分系に応じて適正ｉ；ｔ　ｆｉｔに１コ１１整すること
が好ましい。

本発明において得られる＾間圧砥料の組織としで（４、
従来の肋造法による弓合の組ぼぺと比らべて４１（本市
に異／「るものである。

１！１１１１．、一般に冷却？（１１ぴを堅くして微細
な組織にするけど＋４く状１１時間が知縮し得ることは
知られているところであるが、あまりにも急１ｆｌＧこ
冷却すると、ベイナイトまたはマルテンサイトのｉ１１
′独あるいは複合組織となって３４＜状化後の強度が高
くなる欠点がある。これに対し、本発明の如く５００℃
以−１１８！’ｉ　０℃以下の温度で圧延し冷却して得
たも（ハは、ノ（７人された塑性歪が初析フエラ−（）
の生成でｉＺ１１ｇ進するために微ｉ１［１な初析フェ
ライトが均一に分散されると共に、初析フェライトの発
生により（３等が濃縮され、かつ、塑性歪を保持した状
態の残留Ａ−ステナイトが変態して微細パーライト及び
ベイナイト、あるいは一部にマルテンサイトが混入した
組織、即ち、微細に分散した初析フェライトに微＾、１
１１パーライト、ベイナイトまたはマルテンサイトが混
在した組織を呈する。このような組織は、初析フェライ
トが生成していても微細に分１敗化されているため、更
には微細パーライト、ベイナイトまたはマルテンサイト
の変態組織が変態前の加工歪の影響を受けているために
、球状化処理において球状化時間の短縮化を可能にし、
同時゛【こ、球状化後の強度も従来のように伸紗加工後
に球状化処理した材料と同等の強度まで低下させること
ができるのである。

本発明において対象とする／６Ｐ４線材としては、通常
バーインコイルと称されるものも含まれ、また、鋼線材
の成分組成については、特に限定されるものではなく、
低炭素網、関炭素鋼、合金Ｃ１、ポロン鋼等の通常の線
材製品として用いられる各種の用途の成分系のものに適
用可能である０もつとも、銅線材として必須の成分並び
に必要□【こ応じて添加する成分については、各種の用
途、製品特性に応じて調整する必要がある０その際の一
応の目安を示すならば、次の通りである。

Ｃは強度を得るために必要な成分であって０．ｌＯチ以
上含有するのが望ましい〇一方、０，７０．１％を°超
えると、本発明の主眼とする、第２仕上げ圧延機での低
温圧延によって生成を促進させんとするフェライトの生
成が容易でなく、本発明を実施するに当り一定の田雌性
が存在する。

Ｓｌは１ｇ１！全なキルド調を製造するために脱酸剤と
して使用され、また、強度上昇にも有効な成分であり、
０．１０チ以上含有するのが９１ましい。

＋１．Ｉ　Ｏ係未満であると脱酸不十分と７′１つて気
泡や非金１・１↓介在物が生じ易くなる場合がある。逆
に、Ｓｌを過剰Ｏこ添加すると溶接性の劣１し及び耐疲
労１’ｌ：に有害なＳ　ｘ　Ｏｇ糸介在物の生成を４（
（＜ので、１．５０％を添加上限値とするのが望ましい
。

Ｉｎは焼入性を考慮した場合に必要な成分であって、＋
１．８０〜ｔｓｏ％のＩＫ！囲で添加するのが望４′シ
い。０．３１）　４未満では焼入性が不十分となって材
質が不安定になる恐れがあり、１．ｓｏ％を超えると焼
割れを誘引しやすくなる。

以上、Ｇ、Ｓｉ及びＭｎはｆｉｔｉｉ材製造および製品
特性十からみて必要な１＃、分であるが、さらにＣｒ５
Ｎｉ、ＭｏおよびＢを製品特性向上のために必要に応じ
て１種または２種以上を添加することが望まましい場合
がある。その時の目安としては次のとおりである。

Ｏｒは焼入性を向上させる成分であり、Ｍｎ等の添加液
で焼入性が不足して必要な特性が得られない場合、ある
いは、延性及び靭性を更に改善したい場合に添加するの
が好ましい０添加する場合には０．１θ〜１．５０チの
範囲が望ましく、０．１０％未満では前記の目的とする
ところを達成し難く、１．５０％を超えると製造コスト
が高くなるＯＮｉは焼入性への寄与とともに延性および
靭性の向上に有効な成分であり、かつ、熱間加工性の改
善に有効であるので、Ｍｎ等の添加で必要な延性及び靭
性が得られない場合に添加するのが望ましい。添加する
場合Ｇこは０．２０−１．５０％の範囲が望ましく、ｏ
３ｏ’ｌｙ未満では前記の目的とするところを十分にＭ
　５Ｚし雌＜、１．５０％を超えると製造コストが高く
なる。

ＭＯは焼入性を著しく向上させる成分であり、しかし高
価な成分であるｏしたがって、Ｉｎ等の添加のみでは必
要な製品特性が得られない場合に限って添加するのが好
ましく、添加する場合は０．１０〜Ｏ，ＳＯ％の範囲が
望ましい。０．ｌＯ係未ｌ！すでは前記の目的とすると
ころを十分に達しライ［＜、０、５０　％を超えると製
造コストが高くなるＯＢは微１浅で焼入性を著るしく高
める成分であり、安１ｌｌｌｌな焼入性向上元素である
。添加する場合には＋＋、０００３〜０．００５％の範
囲とすることが好ましい。０．ｆ）００３％未満である
と十分に焼入性を回−１−させ７！［ず、逆に０．　Ｏ
０５φを超えると、オーステナイト結晶ｇ：＜ｒ、を粗
大化させるほか、オーステナイト結晶粒界に炭化物やも
、′１１じ物が析出して、°暁人１土を１１七ドさ−１
ｉるほか、延性および靭性を劣比さける、ＬうにｔＯｒ
る。当然のことながら、Ｂの焼入性への効果を−ハ゛１
発（１１１させるためにはＡｌあるいはＴ１をｂ’ｒ％
加してＮの固定がなされることが望まし１／）０ （実施例） ｓｋｉ　ａ利として代表的な鋼種であるＪＩＳ規格８４
５０１、Ｓ　Ｏｒ　４４０　Ｈ及び５０Ｍ４４０Ｈにつ
いて（それらの成分組成は第１表に示す。）、２００　
ｔｏｎ転炉で溶製した後、ＲＨ脱ガス処理して連続鋳造
にて３００Ｘ３５０ｍｍ角プルームにし、ビレット加工
段階を経て、第１表に示す圧延条件によって７〜１２ｍ
−の線材に圧延した０得られた線材の圧延組織を調らべ
ると共に、球状化処理を施した後の線材について強度試
験を行い、また球状化率も調らべた。それらの結果を第
１表に示ず０ 同表から明らかなように、球状化処理（Ａ）前に伸線加
工を行う従来法の場合には、球状化に長時間を必要とし
、また、伸線加工を行わずに熱間圧延材をそのまま短時
間の球状化処理（Ｂ）を施した場合には、球状化が十分
にされないのみならず、強度も上昇している。これらに
対し、本発明法の場合には、熱間圧延材が微細な初析フ
ェライトに微細パーライト、ベーナイトあるいはマルテ
ンサイトが混在した組織を有しており、これに伸線加工
を施すことなく短時間の球状化処理を施すのみで、従来
法の場合と同等の球状比率を示し、しかも球状化後の強
度も同等の値を示している。

なお、本実施例では代表的硅１種として中炭素機械構造
用炭素鋼及び合金鋼について示したが、本発明法は、既
述の通り、初析フェライトが生成しない共析鋼のＣ量以
上の鋼を除く線材鋼種に適用でき、本実施例と同様の効
果を奏することは云うまでもない。

以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、熱
間圧延材のままで従来の如く伸線加工を加えることなく
球状化処理に供することができ、゛しかも、球状化処理
における処理時間が大幅に短縮し得て、かつ、従来法の
工程で得られた球状化後の強度と同等の低い強度を有す
る鋼線利を得ることができるから、従来の如く伸線加工
に伴うスケールロスは極減し、球状化処理も短時間で行
うことができ、加えて次工程の冷間加工の生産性等に好
結果をもたらす等々、顕著な効果が期待できるところで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２仕上げ圧延機での圧下率と球状化処理時間
の関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　鋼線材を熱間で粗圧延及び中間圧延を経て売利とし
   た後に仕上げ圧延するに際し、第１仕上げ圧延機で圧延
   した後５００℃以上８５０゛′Ｃ以下の温度に急冷し、
   その後第２仕上げ圧（ｊｌｉ　４’、ｔｉで２０チ以上
   ８０チ以下の塑性歪を付与し、その塑性歪を保持したま
   ま冷却して変態させ、微細に分散した初析フェライトに
   微細パーライト、ベイナイトまたはマルテンサイトを混
   在させた組織を得ることを特徴とする迅速球状化の可能
   な線材の製造法。 ｚ　ｗ４線材は、ＯＯ，１０〜０．７０％、Ｓｉｎ、１
   ０〜１．５０％、Ｉｎ　０．３０〜１．８０　％を含み
   、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる成分組成を有
   するものである特許請求の範囲ｌ記載の方法。 ８、　鋼線材は、００．１０〜０．７０％、Ｓｉ０．１
   ０〜１．５０　％、Ｍｎ　Ｏ，３０〜１．８０　％を含
   み、更゛にＯｒ　０．１０〜１．５０％、Ｎｉ　Ｏ，２
   ０〜１．５０チ、ＭｏＯ，１０〜０．５０チ及びＢｏ、
   ０００８〜０＝００５％のうちの１種または２種以上を
   含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる成分組成
   を有するものである特許請求の範囲１記載の方法。