CN101381840A

CN101381840A - 拉丝加工性优异的线材及其制造方法

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Publication number: CN101381840A
Application number: CNA2008101308832A
Authority: CN
Inventors: 高知琢哉; 西村益美; 丸尾知忠
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: KR101050008B1; EP2034036B1; KR20090025158A; JP2009062574A; CN101381840B; EP2034036A3; EP2034036A2; JP5241178B2

Abstract

提供一种改善拉丝加工性的线材，其是在拉丝加工后的拉伸强度为3000MPa左右的线材，即使提高拉丝速度也不发生断线，模具寿命也不会变短。该线材含有C：0.65～0.75％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.6％、P：0.015％以下(不包含0％)、S：0.015％以下(不包含0％)、N：0.004％以下(不包含0％)、Al：0.003％以下(不包含0％)、O：0.003％以下(不包含0％)，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且拉伸强度(TS)在960MPa以下，缩径值(RA)在40％以上。

Description

拉丝加工性优异的线材及其制造方法

技术领域

本发明涉及作为钢丝帘线(steel cord)和轮胎钢丝(bead wire)等的拉丝加工品的原材的线材(热轧线材)。

背景技术

钢丝帘线和轮胎钢丝等，通常将碳含量为0.7～0.8％左右的钢板坯热轧而得到的线材进行去垢(例如机械去垢)后，通过拉丝加工而制造。拉丝加工时如线材断线则生产性显著降低，因此要求线材具有良好的拉丝加工性。

本申请者已经提出了几个改善线材的拉丝加工性的技术。

在专利文献1中，公开了除规定线材成分组成以外，也规定了线材的拉伸强度的平均值、拉伸强度的标准偏差、断裂缩径的平均值、断裂缩径的标准偏差，从而改善拉丝加工热轧线材时的拉丝性的技术。

在专利文献2中，提出了一种除规定线材成分组成以外，规定平均拉伸强度和平均薄片间隔，从而能够省略拉丝加工前和中途的退火处理，可以仅通过热轧就得到良好的拉丝加工的线材。

在专利文献3中，提出了一种除规定线材成分组成以外，使金属组织(平均结晶粒径和最大结晶粒径)最佳化，从而拉丝速度的上升和减面率的增大，可以进一步延长模具(ダィス)寿命的线材。

但是在上述实施例标准中实际提到的线材是通过进行拉丝加工确保3500MPa标准的拉伸强度，因此含有C：0.8％左右。由此线材的拉伸强度基本上超出1000MPa，不能提高拉丝速度，最大就停留在800m/min(参照专利文献3)。

另一方面，市场上虽然需求通过拉丝加工成为3500MPa标准的拉伸强度的线材，但更多需求拉丝加工后拉伸强度为3000MPa标准的线材，现状是，后者的线材作为通用品用线材流通。因此拉丝加工后拉伸强度为3000MPa标准的线材，要求即使高速拉丝也不发生断裂，而且不会减少模具寿命。

[专利文献1]特开2004-137597号公报

[专利文献2]特开2005-206853号公报

[专利文献3]特开2006-200039号公报

发明内容

本发明鉴于这样的状况，其目的在于提供一种改善拉丝加工性的线材，是拉丝加工后的拉伸强度为3000MPa左右的线材，即使增大拉丝速度，也不发生断丝，也不会减少模具寿命。本发明的其他的目的在于提供一种用于制造拉丝加工性优异的线材的方法。

能够解决上述课题的本发明的线材，其要点在于，含有C：0.65～0.75％(质量％的含义，以下，在成分中相同)、Si：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.6％、P：0.015％以下(不包含0％)、S：0.015％以下(不包含0％)、N：0.004％以下(不包含0％)、Al：0.003％以下(不包含0％)、O：0.003％以下(不包含0％)，余量由铁和不可避杂质构成，拉伸强度(TS)在960MPa以下，缩径值(RA)在40％以上。

本发明的线材作为其他的元素还含有(1)Cr：0.5％以下(不包含0％)，(2)Cu：0.5％以下(不包含0％)。

本发明的线材能够经过以下工序而制造：将满足上述的成分组成的钢板坯在1080℃以下进行加热的工序；对被加热的钢板坯在轧制中的最低温度为920℃以下进行热轧的工序；对热轧得到的线材在980℃以下进行精轧的工序；将精轧而得到的线材在940℃以下进行卷取的工序；以10℃/秒以下的平均冷却速度(CR₁)对被卷取的线材从卷取温度冷却到800℃的工序；接着以30℃/秒以上的平均冷却速度(CR₂)从800℃冷却到640～600℃的温度区域的工序；在680℃以下对冷却到640～600℃的温度区域的线材进行加热的工序。特别是所述的卷取工序推荐在880℃以上进行。

根据本发明，通过将对成分组成进行了限定的钢板坯在适当的条件下进行热轧，接着在适当的条件下冷却，从而线材的拉伸强度在960MPa以下，缩径值在40％以上，因此在对该线材进行拉丝加工时能够使拉丝速度比现有的大，而且可以延长模具寿命。

附图说明

图1是表示制造本发明的热轧线材时的热模式图。

图2是表示拉伸强度(TS)和缩径值(RA)的关系的图。

具体实施方式

本发明者们为了改善拉丝加工时拉伸强度为3000MPa标准的线材的拉丝加工性进行了反复锐意研究。其结果发现如果热轧线材的拉伸强度在960MPa以下，缩径值在40％以上，就能够改善拉丝加工性，为了兼并这种拉伸强度和缩径值，适当地调整热轧线材的成分组成，并且适当地控制热轧条件和热轧后的冷却条件即可，由此完成了本发明。

首先，对本发明的热轧线材的成分组成加以说明。本发明的热轧线材含有C：0.65～0.75％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.6％、P：0.015％以下(不包含0％)、S：0.015％以下(不包含0％)、N：0.004％以下(不包含0％)、Al：0.003％以下(不包含0％)、O：0.003％以下(不包含0％)。

C是用于确保拉丝加工品的强度必要的元素。但在本发明中，在拉丝加工品中，目的是提供一种热轧线材，其不是拉伸强度为3500MPa标准的高强度品，而是成为拉伸强度为3000MPa标准的通用品的原材。制造高强度品时需要尽可能地增多热轧线材的C，但本发明是用于制造通用品，因此热轧线材的C也比制造高强度品相对少，在0.65～0.75％的范围。

但是，C低于0.65％时，不能确保拉丝加工品的拉伸强度，因此C在0.65％以上。优选为0.68％以上，更优选为0.7％以上。另一方面，C过量含有时，拉伸强度变得过大，延展性劣化而缩径值也变小，因此拉丝加工性变差。因此C在0.75％以下。优选为0.74％以下，更优选为0.73％以下。

Si是作为脱氧剂而起作用的元素。Si在0.1％以下时脱氧不充分，制钢时容易发生问题，并且固溶氧增加使线材的拉丝性劣化，因此Si需要含有0.1％以上。优选为0.13％以上，更优选为0.15％以上。另一方面，Si固溶强化提高了热轧线材的强度，并且具有促进脱碳的作用。但是Si过剩时，热轧线材的拉伸强度变得过高而拉丝加工时会发生断线。因此Si在0.5％以下。优选为0.48％以下，更优选为0.4％以下。

Mn是作为脱氧剂而起作用，此外将有害元素S以MnS而固定，具有使S无害化的作用。另外，Mn也具有使钢中的碳化物稳定化的作用。但是，Mn在0.1％以下时，S的无害化不充分，使线材的拉丝性劣化。另外，热轧时也有发生裂纹的情况。因此有必要使Mn含有0.1％以上。优选为0.13％以上，更优选为0.2％以上。但是Mn变得过剩时，热轧线材的拉伸强度变得过高而拉丝加工时会发生断线。另外，偏析和过冷组织变得容易发生，成为断线发生的原因。因此，Mn在0.6％以下。优选为0.58％以下，更优选为0.55％以下。

P是不可避免的杂质元素，过量含有时使热轧线材的韧性和延展性劣化而成为拉丝加工时发生断线的原因。因此，P在0.015％以下。优选为0.014％以下，更优选为0.013％以下，进一步优选为0.010％以下。

S是不可避免的杂质元素，被Mn捕捉而形成MnS固定。但是S过剩时，MnS的量变多，尺寸变大，因此热轧线材的延展性劣化，成为拉丝加工时断线发生的原因。因此，S在0.015％以下。优选为0.013％以下，更优选为0.01％以下，进一步优选为0.007％以下。

N是不可避免的杂质元素，是通过时效硬化提高热轧线材的拉伸强度而起作用的元素。但过量含有时，使热轧线材的延展性劣化，成为拉丝加工时断线发生的原因。因此，N在0.004％以下。优选为0.0035％以下，更优选为0.003％以下，进一步优选为0.0025％以下，特别是优选为0.002％以下。

A1是作为脱氧剂而起作用，此外与N结合形成AlN，在使热轧线材的组织微细化，提高韧性中起作用的元素。为了发挥这样的作用，优选含有0.0001％以上，更优选为0.0002％以上，进一步优选为0.0003％以上。但过量含有时，由于在热轧线材中形成硬质氧化物(例如Al₂O₃等)，因此成为拉丝加工时断线发生的原因。因此，A1在0.003％以下。优选为0.002％以下，更优选为0.001％以下。

O(氧)是不可避免的杂质元素，O过剩，则在热轧线材中形成粗大的氧化物系夹杂物，因此成为拉丝加工时发生断线的原因。因此，O在0.003％以下。优选为0.0025％以下，更优选为0.002％以下，进一步优选为0.0015％以下，最优选为0.001％以下。

本发明的热轧线材含有上述元素，余量是铁和不可避免的杂质。

作为除此之外的元素，本发明的热轧线材还可以含有(1)Cr等的高强度化元素、(2)Cu等提高耐蚀性的元素。

(1)Cr是有助于提高淬火性提高拉丝加工品的强度的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选含有0.01％以上的Cr。更优选为0.02％以上，进一步优选为0.1％以上。但过量含有，则热轧线材的拉伸强度变得过高，另外过冷组织容易形成，拉丝加工性劣化。因此，Cr在0.5％以下。优选为0.45％以下，更优选为0.4％以下。

(2)Cu除抑制表层脱碳以外，是有助于改善拉丝加工品的耐蚀性的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选含有0.01％以上的Cu。更优选为0.05％以上，进一步优选为0.1％以上。但过量含有，则热轧时发生裂纹，过冷组织形成，拉丝加工性劣化。因此，Cu优选为0.5％以下。更优选为0.45％以下，进一步优选为0.4％以下。

本发明的热轧线材，除含有上述化学成分外，重要的是拉伸强度(TS)在960MPa以下，缩径值(RA)在40％以上。拉伸强度(TS)超过960MPa，则拉丝加工时发生的加工热量增大，拉丝加工中烧结发生而使模具寿命缩短，发生断线。另一方面，缩径值(RA)低于40％，则拉丝加工中，容易发生线材长方向的V形裂纹导致的断线(ヵッピ—断线)。

本发明的热轧线材拉伸强度和缩径值为从热轧得到的线材切下拉伸试验用试验片，对多个试验片(例如试验片数为80个)用通常方法测定拉伸强度(TS)和缩径值(RA)即可。试验时的应变速度在1.0×10^-3s^-1～3.5×10^-3s^-1即可。

上述本发明的热轧线材能够通过适当控制热轧条件和热轧后的冷却条件而制造。即本发明的热轧线材如图1所示的热模式控制热轧条件和热轧后的冷却条件即可。

顺序进行以下工序能够制造本发明的热轧拉丝材。

(a)对满足上述成分组成的钢板坯在1080℃以下进行加热的工序；

(b)将轧制中的最低温度定为920℃以下对被加热的钢板坯进行热轧的工序；

(c)将热轧得到的线材在980℃以下进精轧的工序；

(d)将精轧而得到的线材在940℃以下进行卷取的工序；

(e)对被卷取的线材以10℃/秒以下的平均冷却速度(CR₁)从卷取温度冷却到800℃的工序；

(f)接着以30℃/秒以上的平均冷却速度(CR₂)从800℃冷却到640～600℃的温度区域的工序；

(g)将冷却到640～600℃的温度区域的线材在680℃以下进行加热的工序。

如此限定制造条件的理由如下。

(a)若钢板坯的加热温度超过1080℃，则热轧拉丝材的拉伸强度上升，并且缩径值降低，拉丝加工性劣化。因此在本发明中，钢板坯的加热温度在1080℃以下。钢板坯的加热温度的下限值通常是1000℃左右。钢板坯的加热温度的优选上限为1060℃，优选下限为1020℃。

(b)在对被加热到上述加热温度的钢板坯进行热轧时，若轧制中最低温度超过920℃，则热轧拉丝材的拉伸强度上升，并且缩径值降低，拉丝加工性劣化。因此在本发明中，将热轧中的最低温度定为920℃以下而进行热轧。热轧中最低温度的下限值为820℃左右，热轧中最低温度的优选上限是900℃，更优选上限为880℃，优选下限为840℃，更优选下限为860℃。

(c)经热轧得到的线材的精轧温度超过980℃时，热轧拉丝材的拉伸强度上升，缩径值降低，拉丝加工性劣化。因此在本发明中，将精轧温度定在980℃以下进行轧制。精轧温度的下限值通常是820℃左右。精轧温度优选上限是960℃，更优选上限为940℃，优选下限为840℃，更优选下限为860℃，特别优选的下限是900℃。

(d)进行精轧后，在输送带等的搬运装置上，环状地卷取，卷取温度超过940℃时，热轧拉丝材的拉伸强度上升，缩径值降低，拉丝加工性劣化。因此在本发明中，将卷取温度定在940℃以下进行卷取。卷取温度的优选上限是920℃，更优选上限为910℃。但是，卷取温度过低，则机械去垢性(MD性)降低，因此卷取温度优选为880℃以上，。卷取温度更优选的下限是890℃，进一步优选的下限是900℃。还有，卷取温度可以控制精轧后进行的水冷条件进行调整。

在(e)和(f)中，重要的是从卷取温度到640～600℃的温度区域内的温度T₁之间，以800℃为界进行2阶段冷却，具体地说从卷取温度到800℃的范围进行徐冷，从800℃到温度T₁的范围进行急冷。通过组合徐冷和急冷，热轧线材的拉伸强度降低，缩径值提高，由此能够改善拉丝加工性，虽然还不清楚其原理，但作如下考虑。

本发明者们考虑到通过从卷取温度到800℃的范围进行徐冷，从而生成铁素体，通过从800℃到温度T₁的范围进行急冷，金属组织微细化，热轧线材的拉伸强度变小，缩径值变大而能够改善拉丝加工性。

(e)从卷取温度到800℃的平均冷却速度(CR₁)超过10℃/秒时，热轧线材的拉伸强度变大，拉丝加工性变差。因此在本发明中将CR₁定在10℃/秒以下。优选为9℃/秒以下，更优选为8℃/秒以下。平均冷却速度(CR₁)的下限值没有特殊的限制，例如1℃/秒，优选为2℃/秒。

(f)从800℃到温度T₁的平均冷却速度(CR₂)在30℃/秒以下时，金属组织不微细化，因此热轧线材的缩径值变小，拉丝加工性变差。因此在本发明中，将平均冷却速度(CR₂)定在30℃/秒以上。优选为33℃/秒以上，更优选为35℃/秒以上。平均冷却速度(CR₂)的上限值没有特殊的限制，例如65℃/秒，优选为60℃/秒。

另外，温度T₁超过640℃时，热轧线材的缩径值变小，温度T₁低于600℃时，热轧线材的拉伸强度变大，热轧线材的拉丝加工性变差。因此在本发明中，将从800℃冷却时的到达温度T₁定为640～600℃。优选为638℃以下，更优选为635℃以下。另外，优选为605℃以上，更优选为610℃以上。

(g)冷却到温度T₁后进行加热时，能够减小热轧线材的拉伸强度，超过680℃进行加热时，缩径值变小，拉丝加工性变差。因此在本发明中，冷却到温度T₁后，要超过该温度T₁，加热到680℃以下的温度T₂。温度T₂优选为675℃以下，更优选为670℃以下。还有，冷却到温度T₁后，在温度T₁保持，或直接冷却到室温，此时，热轧线材的拉伸强度变得过高，拉丝加工性变差。

如此得到的本发明的热轧线材，拉伸强度为960MPa以下，缩径值为40％以上，因此拉丝加工性优异。用一般方法对该热轧线材进行去垢(例如，机械去垢和酸洗处理等)后，进行拉丝加工，由此能够得到拉伸强度为3000MPa标准的拉丝材。

实施例

以下，通过实施例更详细地说明本发明，下述实施例并非限定本发明，可以在适合上下所述的主旨的范围中适当地变更实施，这均包含于本发明的技术的范围中。

对如下述表1所示的成分组成(余量是铁和不可避免的杂质)的钢板坯(钢种Al～Al32)以如图1所示的热模式进行加热、热轧、卷取、冷却而制作5.5mmΦ的热轧线材。在下述表2和表3中，分别表示加热温度、轧制中的最低温度、精轧温度、卷取温度、从卷取温度到800℃的平均冷却速度(CR₁)、从800℃到640～600℃的温度区域中的温度T₁的平均冷却速度(CR₂)、从温度T₁到加热时的温度T₂。

对得到的热轧线材的拉伸强度进行评价。拉伸特性的评价为，将热轧线材的1环(1环长约4m)分割成8个制作8个拉伸试验用试验片，用10环的量的试验片(合计80个)进行拉伸试验的评价。拉伸试验时的应变速度为1.0×10^-3～3.5×10^-3s^-1，测定拉伸强度(TS：MPa)和缩径值(RA)。将全部试验片的平均值分别作为拉伸强度(TS)、缩径值(RA)，其结果在表4和表5显示。

另外，在图2中显示拉伸强度(TS)和缩径值(RA)的关系。图2中的○显示No.1～5、No.8、No.10～14、No.21、No.26～33、No.38～40、No.46、No.47、No.53～55的结果。图2中的×显示No.6、No.7、No.9、No.15、No.22～25、No.34～37、No.41～45、No.49～52、No.56～60的结果。

接着，对得到的热轧线材的拉丝加工性进行评价。拉丝加工性的评价为将5.5mmΦ的热轧线材去垢后，用连续拉丝机进行干式拉丝使最终线径为0.9mmΦ，基于进行拉丝加工时是否发生断线、模具寿命而进行评价。

拉丝加工条件如下所述，对各拉丝加工线材每两吨进行。目视确认有无断线。模具寿命为以目视观察拉丝加工后的模具，以下述标准进行评价。结果如下述表4和表5所示。

拉丝加工条件

去垢：机械去垢(MD)

模具数：18个

最终拉丝速度：1000m/分钟、仅1000m/分不发生断线时为1100m/分钟

中间热处理：无

模具寿命的评价标准

○(合格)：无需进行模具的破损和磨损导致的模具更换时。

△(不合格)：模具的破损未发生，模具磨损，拉丝加工后需要更换模具时。

×(不合格)：拉丝加工中模具破损时。

-(不合格)：拉丝加工中由于断线，不能评价模具寿命时。

在本发明中，在将最终拉丝速度定为1000m/分钟时，未发生断线，模具寿命的评价为合格的情况判定为拉丝加工性优异，将最终拉丝速度定为1100m/分钟时，未发生断线，模具寿命的评价为合格的情况判定为拉丝加工性特别优异。

从图2能够进行如下考察。满足本发明中规定的要件的例(图2的○)，能够改善拉丝加工性。另一方面，不满足本发明规定的要件的例(图2的×)，若热轧线材的拉伸强度(TS)超过960MPa变大，则在拉丝加工时引起烧结，发生断线。另外模具寿命降低。另外，热轧线材的缩径值(RA)低于40％时，拉丝加工时发生断线。

从下述表1～表5能够进行如下考察。No.6和No.56没有适当地控制从卷取温度到800℃的冷却速度，拉伸强度变大，不能改善拉丝加工性。No.7不能适当地控制从800℃到温度T₁的冷却速度，因此缩径值变小，不能改善拉丝加工性。No.9不能适当地控制从800℃到温度T₁的冷却速度，因此缩径值变小。另外，精轧后，冷却到610℃(温度T₁)后，等温保持15秒后冷却到室温，因此拉伸强度变大。由此不能改善拉丝加工性。

No.15～20、No.48、No.49、No.52、No.59、No.60由于热轧线材的成分组成为本发明规定的范围以外，因此不能改善拉丝加工性。特别是No.59和No.60为含有0.80％以上的C的例，即使适当地控制冷却速度CR₁和冷却速度CR₂，拉伸强度变大，缩径值变小，不能改善拉丝加工性。

No.50由于过量含有Cu，因此拉伸强度变大，不能改善拉丝加工性。No.51由于过量含有Cr，因此拉伸强度变大，缩径值变小，不能改善拉丝加工性。

No.22和No.42从800℃冷却到温度T₁后接着冷却到室温，因此拉伸强度变大，不能改善拉丝加工性。No.23和No.43由于温度T₁过低因此拉伸强度变大，不能改善拉丝加工性。No.25和No.44由于温度T₁过高，因此缩径值变小，不能改善拉丝加工性。No.24和No.45由于温度T₂过高，因此缩径值变小，不能拉丝加工性。

No.34从卷取温度到温度T₁未进行2阶段冷却，而是连续冷却，因此拉伸强度变大，缩径值变小，不能改善拉丝加工性。No.35加热温度过高，No.36最低轧制温度过高，No.37精轧温度过高，因此全部是拉伸强度变大，缩径值变小，不能改善拉丝加工性。

No.39和No.40为参考例，卷取温度略低，因此MD性有一些差。No.41卷取温度过高，因此拉伸强度变大，不能改善拉丝加工性。

No.57不能适当地控制从800℃到温度T₁的冷却速度，因此缩径值变小，不能改善拉丝加工性。No.58不能适当地控制从800℃到温度T₁的冷却速度，因此缩径值变小。另外，温度T₁过低，因此拉伸强度变大。因此不能改善拉丝加工性。

表1

表2

表3

表4

表5

Claims

1、一种拉丝加工性优异的线材，其特征在于，以质量％计含有：C：0.65～0.75％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.6％、P：0.015％以下但不含0％、S：0.015％以下但不含0％、N：0.004％以下但不含0％、Al：0.003％以下但不含0％、O：0.003％以下但不含0％，余量由铁和不可避免的杂质构成，

并且，拉伸强度TS为960MPa以下，缩径值RA为40％以上。

2、根据权利要求1所述的拉丝加工性优异的线材，其特征在于，以质量％计还含有Cr：0.5％以下但不含0％。

3、根据权利要求1所述的拉丝加工性优异的线材，其特征在于，以质量％计还含有Cu：0.5％以下但不含0％。

4、根据权利要求2所述的拉丝加工性优异的线材，其特征在于，以质量％计还含有Cu：0.5％以下但不含0％。

5、一种拉丝加工性优异的线材的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

将满足权利要求1～4中任一项所述的成分组成的钢板坯在1080℃以下进行加热的工序；

将轧制中的最低温度定为920℃以下，并在该温度对被加热的钢板坯进行热轧的工序；

在980℃以下对经热轧得到的线材进行精轧的工序；

在940℃以下对经精轧得到的线材进行卷取的工序；

以10℃/秒以下的平均冷却速度CR₁将被卷取的线材从卷取温度冷却到800℃的工序；

接着，以30℃/秒以上的平均冷却速度CR₂从800℃冷却到640～600℃的温度区域的工序；

在680℃以下对冷却到640～600℃的温度区域的线材进行加热的工序。

6、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述的卷取工序在880℃以上进行。