JP2000336458A

JP2000336458A - 高アプローチ角のダイスによる伸線加工性に優れた線材および鋼線の製造方法

Info

Publication number: JP2000336458A
Application number: JP14780999A
Authority: JP
Inventors: Nariyasu Muroga; 也康室賀; Tsugunori Nishida; 世紀西田; Atsuhiko Yoshie; 淳彦吉江
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】１次伸線加工での高アプローチ角のダイスに
よる伸線加工性に優れた高炭素鋼線材とその製造方法を
提供すること。【解決手段】重量％で、Ｃ：０．６０％〜１．２０
％、Ｓｉ：０．２％〜１．２％、Ｍｎ：０．２％〜１．
０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる
鋼であって、熱間圧延されて得られた線材の横断面にＭ
ｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ
₂を主成分とする酸化物系介在物が、平均組成の含有量
の多い上位３成分の三元状態図から求まる融点が、Ｓｉ
Ｏ₂＞５０％で１５００℃以上になるものを除き、１５
００℃以上の高硬度の場合、または、長径ｌと短径ｄの
関係がｌ／ｄ≦１．２５となる非延性な場合、その長径
が６μｍ以上となる酸化物系介在物が実質的に存在しな
い伸線加工性に優れた線材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスチールコードなど
に使用される高強度、高延性、かつ高アプローチ角のダ
イスを用いて高減面率の伸線加工を可能とする高炭素鋼
線材、ならびに高アプローチ角のダイスを用いて高減面
率の伸線加工により得られる鋼線の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スチールコードなどに使用される高炭素
鋼極細用線材は、通常必要に応じて熱間圧延した後に調
整冷却した直径５．０〜５．５mmの線材を通常８〜１４
度のアプローチ角のダイスを用いて、平均減面率１５％
前後で１次伸線加工後、最終パテンティング処理を行
い、その後ブラスメッキ処理をへて最終湿式伸線加工に
より製造されている。そして、得られた極細線用線材
は、撚線加工により、スチールコードに形成されるな
ど、製品に加工されている。

【０００３】しかし、経済性、生産性を向上するために
は、１８〜３０度のより高アプローチ角ダイスを用い、
より高い減面率を得、伸線回数を減少することが必要で
ある。このため使用するこれらの線材に対してはより高
アプローチ角のダイスによる伸線加工に耐え、断線を起
こさないものが期待されている。例えば、スチールコー
ド用線材は、最終線径が０．３５〜０．１５mm程度まで
伸線加工される。このため圧延ならびに伸線加工時に延
伸しない酸化物系介在物が有害であり、特に介在物のサ
イズが大きな物ほど有害性を増し、加工時の断線原因と
なり問題となる。

【０００４】このため特開昭５７−１１４６０６号公報
においては、溶鋼中のＡｌ量を低減してＡｌ₂Ｏ₃系酸
化物系介在物のほとんどない清浄鋼の製造法が開示され
ているが、より高アプローチ角のダイスによる伸線加工
では線材中心部に引張応力が働き、一次伸線加工におい
ても少量の介在物でも硬質であれば、クラックの原因と
なり断線しやすくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した問題点を解決するもので、一次伸線加工において高
アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れた
高炭素鋼線材、ならびに高アプローチ角のダイスを用い
て各パスの減面率が２０〜４５％の伸線加工により得ら
れる高強度高延性鋼線の製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の通り
である。（１）重量％でＣ：０．６０％以上、１．２０％以下Ｓｉ：０．２％以上、１．２％以下Ｍｎ：０．２％以上、１．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼で
あって、熱間圧延されて得られた線材の中心軸に垂直な
横断面において、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍｎ
Ｏ、ＣａＯ、ＴｉＯ₂を主成分とする酸化物系介在物の
平均組成の含有量の多い上位３成分の擬似三元状態図か
ら求まる融点が、１５００℃以上で、且つ、ＳｉＯ₂≦
５０％の場合、または、前記融点が１５００℃未満で、
且つ、長径ｌ短径ｄの関係がｌ／ｄ≦１．２５の場合、
前記両者の場合で、その長径ｌが６μｍ以上となる酸化
物系介在物が実質的に存在しないことを特徴とする高ア
プローチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れた線
材。（２）重量％でＳ：０．０１％以下Ｐ：０．０２％以下を含有することを特徴とする（１）に記載の高アプロー
チ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れた線材。（３）重量％でＣｒ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載
の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優
れた線材。（４）重量％でＣｕ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか
１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線
加工性に優れた線材。（５）重量％でＮｉ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか
１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線
加工性に優れた線材。（６）重量％でＢ：０．０１％以下を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか
１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線
加工性に優れた線材。（７）不可避的不純物であるＡｌが０．００２％（重
量％）以下であることを特徴とする（１）〜（６）のい
ずれか１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能
な伸線加工性に優れた線材。（８）Ｏ：３０ppm 以下を含有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか
１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線
加工性に優れた線材。（９）（１）〜（８）のいずれか１項に記載の線材
を、高アプローチ角のダイスにより、各パスの減面率が
２０〜４５％で伸線加工することを特徴とする高強度高
延性鋼線の製造方法。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の鋼成分の限定理由は下記
の通りである。Ｃは鋼の強度向上のための有効な強化元
素であり、高強度の鋼線を得るために０．６０％以上必
要であり、逆に含有量が多すぎると、偏析部の初析セメ
ンタイトの析出が抑えられなくなり、延性が低下し伸線
性が低下するので、１．２０％以下とする。Ｓｉはセメ
ンタイト成長の抑制と亜鉛めっき時の強度低下防止する
作用があり、その効果は０．２％未満では十分ではな
い。Ｓｉ量の増加とともに顕著な効果を示すが、１．２
％を超えると鋼片加熱炉での脱炭が著しくなり伸線前に
皮むき行程が必要となるため、生産性が低下するので、
上限を１．２％とする。Ｍｎは鋼の焼き入れ性の確保す
るために少なくとも０．２％以上必要であるが、１．０
％を超えると偏析が大となり伸線性を害するので、上限
を１．０％とする。

【０００８】本発明の高炭素鋼線材は、以上の各元素を
基本成分とし、残部鉄および不可避的不純物からなるも
のであるが、必要に応じてＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ等を含
有しても良いし、あるいは、Ｓ、Ｐ、Ａｌ、Ｏを規制す
ることが望ましい。これらの元素を含有させるときの、
作用および適切な含有量は以下の通りである。

【０００９】ＳとＰはともに鋼の靭延性を低下させる元
素であり、また偏析しやすい元素であるので、Ｓは０．
０１％以下、Ｐは０．０２％以下に規制するのが望まし
い。Ｃｒは高炭素鋼の強度を上げるので、その効果の現
れる０．０５％以上添加し、過剰に添加すると変態が遅
れミクロマルテンが発生しやすくなるので、１．０％以
下とする必要がある。Ｃｕは耐食性を高めるためにその
効果が有効に発揮される０．０５％以上添加し、添加し
すぎるとメカニカルデスケーリングによる伸線において
ダイス寿命を悪化させるため１．０％以下とする必要が
ある。Ｎｉは捻回特性を高めるためにその効果が有効に
発揮される０．０５％以上添加し、添加しすぎると焼き
入れ性が高くなりすぎるので１．０％以下とする必要が
ある。ＢはＮによる時効脆性化の抑制のため、望ましく
は重量％でＮ：Ｂ＝３：２の比で添加し、添加しすぎる
と伸線性を害するので、０．０１％以下とする必要があ
る。Ａｌは撚り線加工などの断線原因となる酸化物、す
なわちＡｌ₂Ｏ₃を主成分とする非延性介在物による延
性低下を避けるために０．００２％以下とする必要があ
る。Ｏは３０ppm を超えると酸化物性介在物が増加し、
延性に影響を与えるので、その影響が小さい３０ppm 以
下とする必要がある。

【００１０】前述の鋼成分に調整された鋼は、溶製され
た後に連続鋳造法によりブルームあるいはビレットとな
る。ブルームとされたものは、分塊圧延でビレットに熱
間圧延される。これらのビレットは熱間圧延で断面直径
５〜１６mmに加工され、衝風冷却により調整冷却され線
材となる。

【００１１】得られた線材の圧延方向に垂直の断面（横
断面）に観測される介在物はＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＭｎＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ₂を主成分とする酸化物
系介在物であり、個々の各介在物の平均組成の上位３成
分の三元状態図から求まる融点が、１５００℃以上とな
る高融点のものは、高硬度な介在物であり、その後の伸
線加工、とくにアプローチ角１８〜３０度のダイス、各
パスの減面率２０〜４５％の場合、断線の原因になる。
但し、融点が、１５００℃以上のものでも、ＳｉＯ₂＞
５０％のものは、脆く、加工時に砕けてしまうので、殆
ど無害であり、存在していても良い。

【００１２】また、融点が、１５００℃以下の介在物で
も、長径ｌと短径ｄの関係がｌ／ｄ≦１．２５となる非
延性な場合は、その後の伸線加工、とくにアプローチ角
１８〜３０度のダイス、各パスの減面率２０〜４５％の
場合、断線の原因になるためにこれもなくすべきであ
る。

【００１３】しかし、上記の高融点、非延性の介在物に
おいて、介在物の長径が６μｍ以下の場合、その後の伸
線加工、とくにアプローチ角１８〜３０度のダイス、各
パスの減面率２０〜４５％の場合、断線に特に悪影響は
見られなかった。従って、有害な介在物は、上記の高融
点、あるいは、非延性の介在物の中で、介在物の長径ｌ
が６μｍ以上のものであり、これらを極力少なくすべき
である。

【００１４】例えば、本発明の規定する範囲外の５．５
mm線材を伸線前にボンデ処理を行った後、単頭伸線機を
用いてアプローチ角２５度のダイス、減面率２０〜２５
％、仕上げ速度を５０m/min 直径３．００mm、減面率で
７０％まで伸線加工した場合、図１に示すように高硬
度、非延性の介在物の長径が６μｍ以上の介在物が存在
するので、加工途中で断線し、直径３．００mm、減面率
で７０％に至らない。本発明に規定された線材では高硬
度、非延性の介在物の長径が６μｍ以下となるので直径
３．００mm、減面率で７０％まで伸線可能であることが
わかる。

【００１５】以上の線材を伸線前にボンデ処理を施し、
単頭伸線機を用いてアプローチ角１８〜３０度のダイ
ス、各パスの減面率を２０〜４５％の伸線加工をし、総
減面率が７０％に至らずに断線に至ることなく、高強
度、高延性の鋼線を得ることが出来る。

【００１６】通常、高炭素鋼線材は±２度の精度をもつ
８〜１４度のアプローチ角のダイスを用いて、平均減面
率１５％前後で１次伸線加工される。それに対し本発明
による線材では、より高減面率の伸線加工を行うことが
出来る。その効果を享受するために生産性を向上する観
点から、アプローチ角は１８度（±２度）以上、アプロ
ーチ角が高すぎると引き抜き応力が高くなり断線に至る
ので現状では、３０度のダイスまで使用することができ
る。また、減面率は生産性が向上する２０％以上とする
ことが出来るが、減面率が高すぎると引き抜き応力が高
くなり断線に至るので４５％まで可能である。

【００１７】

【実施例】表１に炭素成分値が０．７２％近傍の本発明
鋼および比較鋼の化学成分と特性値を示す。本発明鋼１
〜５は、本発明の成分範囲に調整され、線材の横断面に
観測される介在物が、本発明において、規定した有害と
する介在物の存在しない線材である。比較鋼６〜１０
は、本発明に規定した有害介在物が存在する線材であ
る。

【００１８】比較鋼８は、Ｏが３０ppm 以下であるが、
介在物の最大長径が６μｍ以上となる線材である。これ
らの線材を伸線前にボンデ処理を行った後、単頭伸線機
を用いてアプローチ角２５度のダイス、減面率２０〜２
５％、仕上げ速度を５０m/min で直径３．００mm、減面
率で７０％まで伸線加工した。その結果を表１の「アプ
ローチ角２５度のダイスでの伸線」欄に、○（直径３．
００mmまで伸線加工ができたとき）、×（途中で断線が
生じたとき）で評価した。介在物の最大長径が６μｍ以
上の介在物が存在しない本発明鋼は、比較鋼に比べて、
高アプローチ角のダイスによる伸線加工性に優れている
ことがわかる。

【００１９】次に、表２に炭素成分がそれぞれ異なる本
発明鋼と比較鋼を示す。本発明鋼１１〜２２は、本発明
の成分範囲に調整され、介在物の最大長径が６μｍ以下
となる線材である。比較鋼２３〜２８は、最大長径が６
μｍ以上となる線材である。比較鋼２５は、Ｏが３０pp
m 以下であるが、介在物の最大長径が６μｍ以上となる
線材である。これらの線材を伸線前にボンデ処理を行っ
た後、単頭伸線機を用いてアプローチ角２５度のダイ
ス、減面率２０〜２５％、仕上げ速度を５０m/min で直
径３．００mm、減面率で７０％まで伸線加工した。その
結果を表２の「アプローチ角２５度のダイスでの伸線可
能」欄に、○（３．００mmφまで伸線加工ができたと
き）、×（伸線途中で断線が生じたとき）で評価した。
表２から分かる如く、本発明鋼は、比較鋼に比べて高ア
プローチ角のダイスによる伸線加工性が優れていること
がわかる。

【００２０】また、一次伸線は通常８〜１２度のアプロ
ーチ角のダイスを用いて、平均減面率１５％前後で行わ
れる。この伸線条件では介在物の最大長径によらずに
２．０mmまで伸線可能である。しかし、アプローチ角１
８〜３０度のダイス、減面率２０〜４５％による伸線加
工では線材に大きな引き抜き力が加わる。このとき線材
に含まれる高硬度、非延性の酸化物系介在物の最大長径
が６μｍを超えると伸線加工限界が低下するが、本発明
のように線材に含まれる高硬度、非延性の酸化物系介在
物の最大長径が６μｍ以下となる線材は、アプローチ角
１８〜３０度のダイス、減面率２０〜４５％の伸線加工
にも耐えられる。更に、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂなどを必
要に応じて規定量添加しても、本発明では同様にアプロ
ーチ角１８〜３０度のダイス、減面率２０〜４５％によ
る伸線加工性に優れた線材が得られる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】以上説明した本発明に係る線材で伸線加
工を行うと、高アプローチ角のダイスで加工しても断線
せず、生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】介在物長径と伸線総減面率の関係を示す図。

フロントページの続き (72)発明者吉江淳彦千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内Ｆターム(参考） 4E096 EA02 EA13 FA08 GA03 KA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＣ：０．６０％以上、１．２０％以下Ｓｉ：０．２％以上、１．２％以下Ｍｎ：０．２％以上、１．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼で
あって、熱間圧延されて得られた線材の中心軸に垂直な
横断面において、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍｎ
Ｏ、ＣａＯ、ＴｉＯ₂を主成分とする酸化物系介在物の
平均組成の含有量の多い上位３成分の擬似三元状態図か
ら求まる融点が、１５００℃以上で、且つ、ＳｉＯ₂≦
５０％の場合、または、前記融点が１５００℃未満で、
且つ、長径ｌ短径ｄの関係がｌ／ｄ≦１．２５の場合、前記両者の場合で、その長径ｌが６μｍ以上となる酸化
物系介在物が実質的に存在しないことを特徴とする高ア
プローチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れた線
材。
【請求項２】重量％でＳ：０．０１％以下Ｐ：０．０２％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の高アプロ
ーチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れた線材。
【請求項３】重量％でＣｒ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の
高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加工性に優れ
た線材。
【請求項４】重量％でＣｕ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加
工性に優れた線材。
【請求項５】重量％でＮｉ：０．０５％以上、１．０％以下を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加
工性に優れた線材。
【請求項６】重量％でＢ：０．０１％以下を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加
工性に優れた線材。
【請求項７】不可避的不純物であるＡｌが０．００２
％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線
加工性に優れた線材。
【請求項８】Ｏ：３０ppm 以下を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１
項に記載の高アプローチ角のダイスで伸線可能な伸線加
工性に優れた線材。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の線
材を、高アプローチ角のダイスにより、各パスの減面率
が２０〜４５％で伸線加工することを特徴とする高強度
高延性鋼線の製造方法。