JP2003183733A - 線材の製造方法 - Google Patents
線材の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱間圧延ままで、冷間加工性に優れ、表層部に
脱炭層がなく、デスケーリング性の優れた線材の製造方
法の提供。 【解決手段】Ｃ、Si、Mn、Ｓ、AlおよびＮを含有する鋼
片を用いて、その鋼片を900〜1200℃に加熱し、連
続圧延中での被圧延材の650〜750℃での滞在時間を60秒
未満、総減面率を30％以上とし、仕上圧延機列入側で
の被圧延材を700〜880℃とし、仕上圧延機列出側での
被圧延材を850〜950℃とし、仕上圧延後の被圧延材を
Ms点を超え850℃未満、巻き取る直前の被圧延材を600〜
650℃とし、巻き取った非同心円状コイルの復熱後の
温度を700℃以上とし、非同心円状コイルを650〜750
℃にした後、0.15〜1℃／秒の冷却速度で500℃まで冷却
する工程を経る線材の製造方法。
脱炭層がなく、デスケーリング性の優れた線材の製造方
法の提供。 【解決手段】Ｃ、Si、Mn、Ｓ、AlおよびＮを含有する鋼
片を用いて、その鋼片を900〜1200℃に加熱し、連
続圧延中での被圧延材の650〜750℃での滞在時間を60秒
未満、総減面率を30％以上とし、仕上圧延機列入側で
の被圧延材を700〜880℃とし、仕上圧延機列出側での
被圧延材を850〜950℃とし、仕上圧延後の被圧延材を
Ms点を超え850℃未満、巻き取る直前の被圧延材を600〜
650℃とし、巻き取った非同心円状コイルの復熱後の
温度を700℃以上とし、非同心円状コイルを650〜750
℃にした後、0.15〜1℃／秒の冷却速度で500℃まで冷却
する工程を経る線材の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工性に優れ
る線材の製造方法に関する。より詳しくは、連続熱間圧
延後にリング状に展開した線材を、熱処理を施すことな
く軟化させる方法であって、線材の連続熱間圧延におい
て加熱温度条件、圧延中の被圧延材の表面温度条件、仕
上圧延での圧延温度、加工条件、仕上圧延後のレーイン
グ式巻取機でリング状に展開する（以下、「リング状に
展開する」ことを単に「巻き取る」ともいう）前の条件
およびコンベア上に展開されたリングの冷却条件を調整
することにより、最終製品のスケール厚が薄く、圧延材
の表層部にフェライト脱炭層を有しない冷間加工性に優
れる線材の製造方法に関する。
る線材の製造方法に関する。より詳しくは、連続熱間圧
延後にリング状に展開した線材を、熱処理を施すことな
く軟化させる方法であって、線材の連続熱間圧延におい
て加熱温度条件、圧延中の被圧延材の表面温度条件、仕
上圧延での圧延温度、加工条件、仕上圧延後のレーイン
グ式巻取機でリング状に展開する（以下、「リング状に
展開する」ことを単に「巻き取る」ともいう）前の条件
およびコンベア上に展開されたリングの冷却条件を調整
することにより、最終製品のスケール厚が薄く、圧延材
の表層部にフェライト脱炭層を有しない冷間加工性に優
れる線材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】熱間圧延で製造されたJIS G 3502に規定さ
れるピアノ線材、JIS G 3507に規定される冷間圧造用炭
素鋼線材、JIS G 4051、JIS G 4104およびJIS G 4105等
に規定される機械構造用炭素鋼・合金鋼、JIS G 4805に
規定される軸受鋼、JIS G 4801に規定されるばね鋼、な
らびにJIS G 4401やJIS G 4401に規定される工具鋼等を
母材とする線材は、二次加工、三次加工と称される伸
線、引抜き、切断、鍛造、切削等の冷間での加工工程を
経て所要の製品に仕上げられる。
れるピアノ線材、JIS G 3507に規定される冷間圧造用炭
素鋼線材、JIS G 4051、JIS G 4104およびJIS G 4105等
に規定される機械構造用炭素鋼・合金鋼、JIS G 4805に
規定される軸受鋼、JIS G 4801に規定されるばね鋼、な
らびにJIS G 4401やJIS G 4401に規定される工具鋼等を
母材とする線材は、二次加工、三次加工と称される伸
線、引抜き、切断、鍛造、切削等の冷間での加工工程を
経て所要の製品に仕上げられる。
【０００３】通常、熱間圧延されたままの線材の多く
は、その組織にパーライト、べイナイトまたはマルテン
サイトといった硬質相を有するものである。従って、一
般に熱間圧延した線材に焼鈍や球状化等の軟化熱処理を
施し、強度を下げて延性を高めた後、上記の二次加工や
三次加工が行なわれてきたが、軟化熱処理には10〜20時
間という長時間を必要とすることが多い。
は、その組織にパーライト、べイナイトまたはマルテン
サイトといった硬質相を有するものである。従って、一
般に熱間圧延した線材に焼鈍や球状化等の軟化熱処理を
施し、強度を下げて延性を高めた後、上記の二次加工や
三次加工が行なわれてきたが、軟化熱処理には10〜20時
間という長時間を必要とすることが多い。
【０００４】このため、生産性の向上あるいは省エネル
ギーの観点から、熱間圧延ままの状態で軟化熱処理を施
した場合と同等の軟化組織を得ることができる、いわゆ
る「直接軟化」の技術が要望されている。
ギーの観点から、熱間圧延ままの状態で軟化熱処理を施
した場合と同等の軟化組織を得ることができる、いわゆ
る「直接軟化」の技術が要望されている。
【０００５】線材の連続熱間圧延における圧延条件や冷
却条件を調整する方法等により線材の冷却速度を調整
し、軟化組織を得る技術が種々検討されてきた。
却条件を調整する方法等により線材の冷却速度を調整
し、軟化組織を得る技術が種々検討されてきた。
【０００６】例えば、特開昭60−56208号公報、特開昭6
2−180023号公報、特開昭63−293122号公報および特開
平4−268028号公報には、コイル状に巻き取った後に徐
冷する技術が提案されている。しかし、線材がコイル状
に巻かれ、線材どうしが極めて密に接触する（つまり、
線材密度の高い）状態で徐冷すれば、コイル内部の冷却
速度は極めて遅くなり、軟質組織は得られるが、材料表
層部の脱炭層のような異常組織が発生するおそれがあ
る。また、スケール性状の不均一を避け難く、脱スケー
ル工程が複雑になるという問題がある。
2−180023号公報、特開昭63−293122号公報および特開
平4−268028号公報には、コイル状に巻き取った後に徐
冷する技術が提案されている。しかし、線材がコイル状
に巻かれ、線材どうしが極めて密に接触する（つまり、
線材密度の高い）状態で徐冷すれば、コイル内部の冷却
速度は極めて遅くなり、軟質組織は得られるが、材料表
層部の脱炭層のような異常組織が発生するおそれがあ
る。また、スケール性状の不均一を避け難く、脱スケー
ル工程が複雑になるという問題がある。
【０００７】特開昭62−199718号公報には、「熱間圧延
後、パーライト変態終了までの温度範囲を15℃／分以
下の冷却速度で徐冷するか、又は、直ちに680〜730℃
の範囲の温度にパーライト変態が終了するまで保定した
後放冷する」ことにより軟質組織を得る技術が提案され
ている。この方法によれば、熱間圧延鋼材を軟化させる
ことが可能であるが、650〜750℃の温度範囲に長時間保
持された場合、材料表層部に脱炭層が生じ、表層異常組
織が回避できない。
後、パーライト変態終了までの温度範囲を15℃／分以
下の冷却速度で徐冷するか、又は、直ちに680〜730℃
の範囲の温度にパーライト変態が終了するまで保定した
後放冷する」ことにより軟質組織を得る技術が提案され
ている。この方法によれば、熱間圧延鋼材を軟化させる
ことが可能であるが、650〜750℃の温度範囲に長時間保
持された場合、材料表層部に脱炭層が生じ、表層異常組
織が回避できない。
【０００８】特開平3−64420号公報で提案されている
「軟化線材の製造方法及び製造装置」によれば、「レー
イングヘッドから吐出された線材をステルモアコンベア
タイプのコンベアで搬送しつつ冷却するに当たり、線材
が650±10℃の温度に少なくとも3分間保持される条件下
に冷却を行って、実質上ベイナイトを含まないフェライ
ト＋パーライトの組織」にして線材を軟化させることが
できる。しかし、Cr、Mo、NiやMn等の元素を多く含む焼
入性の高い合金鋼において、650±10℃の温度域に３分
以上保持しただけでは、炭素が濃縮したオーステナイト
が未変態で残り、これがその後の冷却でベイナイトに変
態するため、線材の全長で均一な軟質組織が得られず、
機械特性が大きくばらつき、その後の二次加工、三次加
工の際に断線や割れなどの不具合が生じることがある。
「軟化線材の製造方法及び製造装置」によれば、「レー
イングヘッドから吐出された線材をステルモアコンベア
タイプのコンベアで搬送しつつ冷却するに当たり、線材
が650±10℃の温度に少なくとも3分間保持される条件下
に冷却を行って、実質上ベイナイトを含まないフェライ
ト＋パーライトの組織」にして線材を軟化させることが
できる。しかし、Cr、Mo、NiやMn等の元素を多く含む焼
入性の高い合金鋼において、650±10℃の温度域に３分
以上保持しただけでは、炭素が濃縮したオーステナイト
が未変態で残り、これがその後の冷却でベイナイトに変
態するため、線材の全長で均一な軟質組織が得られず、
機械特性が大きくばらつき、その後の二次加工、三次加
工の際に断線や割れなどの不具合が生じることがある。
【０００９】特開平4−32514号公報では「加熱温度900
〜1250℃において、880℃以上の温度範囲で総減面率50
％以上の圧延を行い、その後880℃未満の温度範囲で減
面率10％以上の圧延後、直ちに鋼材表面温度が一旦Ms点
〜700℃となるように冷却し、引き続き減面率10％以上
の圧延を行う工程を1回以上有する工程で圧延を行い、
最終圧延出側での鋼材表面温度を750〜880℃とし、仕上
圧延後、該線材の表面温度が750〜800℃となるように急
冷した後巻き取り、700〜500℃の温度範囲を0.05〜0.7
℃／秒で冷却する」ことによって、軟質組織を得ること
ができ且つ表層異常組織のない線材を製造することがで
きるとされている。しかし、700〜500℃の温度範囲を0.
05〜0.15℃／秒で緩速に冷却した場合、脱炭層が発生す
るため、表層部の異常組織の発生を抑制できない場合が
ある。
〜1250℃において、880℃以上の温度範囲で総減面率50
％以上の圧延を行い、その後880℃未満の温度範囲で減
面率10％以上の圧延後、直ちに鋼材表面温度が一旦Ms点
〜700℃となるように冷却し、引き続き減面率10％以上
の圧延を行う工程を1回以上有する工程で圧延を行い、
最終圧延出側での鋼材表面温度を750〜880℃とし、仕上
圧延後、該線材の表面温度が750〜800℃となるように急
冷した後巻き取り、700〜500℃の温度範囲を0.05〜0.7
℃／秒で冷却する」ことによって、軟質組織を得ること
ができ且つ表層異常組織のない線材を製造することがで
きるとされている。しかし、700〜500℃の温度範囲を0.
05〜0.15℃／秒で緩速に冷却した場合、脱炭層が発生す
るため、表層部の異常組織の発生を抑制できない場合が
ある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決すべくなされたものであって、その目的は、熱間
圧延ままの状態で冷間加工性に優れる軟質組織を有する
とともに、表層部にフェライト脱炭層がなく、更にデス
ケーリング性の優れた線材の製造方法を提供することに
ある。
を解決すべくなされたものであって、その目的は、熱間
圧延ままの状態で冷間加工性に優れる軟質組織を有する
とともに、表層部にフェライト脱炭層がなく、更にデス
ケーリング性の優れた線材の製造方法を提供することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、線材を連続
熱間圧延によって製造する場合に、鋼片の加熱温度、比
較的低速圧延となる粗圧延から中間圧延段階における被
圧延材の表面温度条件、仕上圧延条件および冷却条件を
コントロールすることにより上記の目的を達成した。本
発明は下記の線材の製造方法を要旨とする。
熱間圧延によって製造する場合に、鋼片の加熱温度、比
較的低速圧延となる粗圧延から中間圧延段階における被
圧延材の表面温度条件、仕上圧延条件および冷却条件を
コントロールすることにより上記の目的を達成した。本
発明は下記の線材の製造方法を要旨とする。
【００１２】粗圧延機列、中間圧延機列、仕上圧延機列
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％およびＮ：0.03％以下を含有し、残部はFeおよ
び不純物からなり、不純物中のＰが0.05％以下である鋼
片から線材を製造するに際して、下記〜の工程を順
に経ることを特徴とする線材の製造方法。
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％およびＮ：0.03％以下を含有し、残部はFeおよ
び不純物からなり、不純物中のＰが0.05％以下である鋼
片から線材を製造するに際して、下記〜の工程を順
に経ることを特徴とする線材の製造方法。
【００１３】鋼片を900〜1200℃に加熱する工程
粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中で
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15〜1℃／秒の冷却速度で500℃まで冷却する工程。
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15〜1℃／秒の冷却速度で500℃まで冷却する工程。
【００１４】なお、上記の鋼片は、Feの一部に代えて、
質量％で、Cr：0.1〜1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1
〜1.5％およびＢ：0.001〜0.005％の１種以上、または
／およびTi：0.005〜0.10％、Ｖ：0.005〜0.40％および
Nb：0.005〜0.15％の１種以上を含有してもよい。
質量％で、Cr：0.1〜1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1
〜1.5％およびＢ：0.001〜0.005％の１種以上、または
／およびTi：0.005〜0.10％、Ｖ：0.005〜0.40％および
Nb：0.005〜0.15％の１種以上を含有してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】まず、本発明の線材の製造方法に
供する鋼片の化学組成およびその限定理由について説明
する。なお、以下の説明において、各元素の含有量の
「％」は「質量％」を意味する。
供する鋼片の化学組成およびその限定理由について説明
する。なお、以下の説明において、各元素の含有量の
「％」は「質量％」を意味する。
【００１６】（Ａ）Ｃ：0.1〜0.5％
Ｃは、鋼の焼入れ性を高める元素であり、製品強度を確
保するのに有効な元素である。この効果を得るために
は、Ｃの含有量を0.1％以上とする必要がある。しか
し、Ｃの含有量が0.5％を超えると、焼入性が高くなり
過ぎて切削性を悪化させ、また靭性の劣化も招く。従っ
て、Ｃの含有量を0.1〜0.5％とした。
保するのに有効な元素である。この効果を得るために
は、Ｃの含有量を0.1％以上とする必要がある。しか
し、Ｃの含有量が0.5％を超えると、焼入性が高くなり
過ぎて切削性を悪化させ、また靭性の劣化も招く。従っ
て、Ｃの含有量を0.1〜0.5％とした。
【００１７】（Ｂ）Si：0.1〜0.5％
Siは、鋼の脱酸に用いられる元素である。この効果を安
定して得るためには、Siの含有量を0.1％以上とする必
要がある。一方、Siはフェライト相強化元素であるた
め、その含有量が0.5％を超えると靱性の低下を招くよ
うになる。さらに、SiはＡ３変態点を上昇させるフェラ
イト相安定化元素でもあり、0.5％を超えると、熱間圧
延過程でフェライト脱炭層の生成を助長する場合があ
る。従って、Siの含有量を0.1〜0.5％とした。
定して得るためには、Siの含有量を0.1％以上とする必
要がある。一方、Siはフェライト相強化元素であるた
め、その含有量が0.5％を超えると靱性の低下を招くよ
うになる。さらに、SiはＡ３変態点を上昇させるフェラ
イト相安定化元素でもあり、0.5％を超えると、熱間圧
延過程でフェライト脱炭層の生成を助長する場合があ
る。従って、Siの含有量を0.1〜0.5％とした。
【００１８】（Ｃ）Mn：0.2〜2.0％
Mnは、焼入れ性の向上と最終製品強度を増加するのに有
効な元素である。この効果を得るためには、Mnの含有量
を0.2％以上とする必要がある。しかし、その含有量が
2.0％を超えると、内部の硬度が高くなり、延性や靱性
の劣化を招き、線材の冷間加工性を悪化させる。従っ
て、Mnの含有量を0.2〜2.0％とした。
効な元素である。この効果を得るためには、Mnの含有量
を0.2％以上とする必要がある。しかし、その含有量が
2.0％を超えると、内部の硬度が高くなり、延性や靱性
の劣化を招き、線材の冷間加工性を悪化させる。従っ
て、Mnの含有量を0.2〜2.0％とした。
【００１９】（Ｄ）Ｓ：0.01〜0.15％
Ｓは、鋼中でMnＳとして存在し、線材の切削性を向上さ
せるとともに、フェライト析出核としても有効な元素で
ある。しかし、その含有量が0.01％未満の場合、その効
果が乏しい。一方、その含有量が0.15％を超えると、効
果が飽和するとともに、靱性を著しく劣化させる。従っ
て、Ｓの含有量を0.01〜0.15％とした。
せるとともに、フェライト析出核としても有効な元素で
ある。しかし、その含有量が0.01％未満の場合、その効
果が乏しい。一方、その含有量が0.15％を超えると、効
果が飽和するとともに、靱性を著しく劣化させる。従っ
て、Ｓの含有量を0.01〜0.15％とした。
【００２０】（Ｅ）Al：0.01〜0.10％
Alは鋼の脱酸剤であり、また鋼中のＮと結合し窒化物を
形成する。Alの窒化物は、熱間圧延中のオーステナイト
結晶粒の微細化に効果があるが、Alの含有量が0.01％未
満の場合にはその効果が乏しい。一方、含有量が0.10％
を超えると、その効果が飽和し、逆に靭性を劣化させ
る。従って、Alの含有量を0.01〜0.10％とした。
形成する。Alの窒化物は、熱間圧延中のオーステナイト
結晶粒の微細化に効果があるが、Alの含有量が0.01％未
満の場合にはその効果が乏しい。一方、含有量が0.10％
を超えると、その効果が飽和し、逆に靭性を劣化させ
る。従って、Alの含有量を0.01〜0.10％とした。
【００２１】（Ｆ）Ｎ：0.03％以下
Ｎは、鋼中のAlと結合し窒化物を形成して、熱間圧延中
のオーステナイト結晶粒の微細化に有効な元素である。
しかし、Ｎの含有量が0.03％を超えると、その効果が飽
和し、逆に靭性を劣化させる。従って、Ｎの含有量を0.
03％以下とした。Ｎ含有量の下限は、不純物相当量でも
よい。ただし、上記の効果は0.002％以上で顕在化する
ので、0.002％以上の含有が望ましい。
のオーステナイト結晶粒の微細化に有効な元素である。
しかし、Ｎの含有量が0.03％を超えると、その効果が飽
和し、逆に靭性を劣化させる。従って、Ｎの含有量を0.
03％以下とした。Ｎ含有量の下限は、不純物相当量でも
よい。ただし、上記の効果は0.002％以上で顕在化する
ので、0.002％以上の含有が望ましい。
【００２２】（Ｇ）Ｐ：0.05％以下
Ｐは、鋼中に不純物として存在し、粒界に偏析して冷間
加工性を著しく劣化させ、また低温での耐遅れ破壊特性
の劣化を招く。従って、Ｐの含有量を0.05％以下に制限
する。この許容上限値以下でできるだけ少ない方がよ
い。
加工性を著しく劣化させ、また低温での耐遅れ破壊特性
の劣化を招く。従って、Ｐの含有量を0.05％以下に制限
する。この許容上限値以下でできるだけ少ない方がよ
い。
【００２３】（Ｈ）本発明の線材の製造方法に供する鋼
片は、上記の化学成分を含有し、残部はFeおよび不純物
からなるものであるが、Feの一部に代えて、Cr：0.1〜
1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％およびＢ：0.0
01〜0.005％の１種以上を含有させてもよい。
片は、上記の化学成分を含有し、残部はFeおよび不純物
からなるものであるが、Feの一部に代えて、Cr：0.1〜
1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％およびＢ：0.0
01〜0.005％の１種以上を含有させてもよい。
【００２４】これらの元素はいずれも、鋼の焼入性を高
めて最終製品強度を上げるが、それぞれの元素の含有量
がそれぞれの下限値未満の場合には、この効果が乏し
い。一方、これらの元素を多量に含有させると、焼入性
が高くなりすぎて圧延ままの状態で硬質組織を生じると
ともに、添加コストの上昇を招く。従って、これらの元
素の１種以上を含有させる場合のそれぞれの含有量を、
Cr：0.1〜1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％、
B：0.001〜0.005％とした。
めて最終製品強度を上げるが、それぞれの元素の含有量
がそれぞれの下限値未満の場合には、この効果が乏し
い。一方、これらの元素を多量に含有させると、焼入性
が高くなりすぎて圧延ままの状態で硬質組織を生じると
ともに、添加コストの上昇を招く。従って、これらの元
素の１種以上を含有させる場合のそれぞれの含有量を、
Cr：0.1〜1.8％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％、
B：0.001〜0.005％とした。
【００２５】（Ｉ）更に、熱間でのオーステナイト結晶
粒の粗大化を抑制する目的で、Ti：0.005〜0.10％、
Ｖ：0.005〜0.40％およびNb：0.005〜0.15％の１種以上
を含有させてもよい。しかし、これらの元素の含有量が
それぞれの下限値未満の場合には、粗大粒の発生を抑制
する効果が乏しい。一方、これらの元素の含有量がそれ
ぞれの上限値を超えると、その効果が飽和し、むしろ靭
性を劣化させる。
粒の粗大化を抑制する目的で、Ti：0.005〜0.10％、
Ｖ：0.005〜0.40％およびNb：0.005〜0.15％の１種以上
を含有させてもよい。しかし、これらの元素の含有量が
それぞれの下限値未満の場合には、粗大粒の発生を抑制
する効果が乏しい。一方、これらの元素の含有量がそれ
ぞれの上限値を超えると、その効果が飽和し、むしろ靭
性を劣化させる。
【００２６】（Ｊ）次に圧延条件を限定した理由につい
て述べる。なお、以下の説明において、温度とは、特に
指定のない場合は鋼片、被圧延材またはコイルの表面温
度を意味し、Ms点とは、鋼の成分含有量を下記の（1）
式に代入して算出される値を意味する。 Ms点(℃)＝550−350×％C−40×％Mn−35×％Ｖ−20％Cr−17×％Ni −10×％Cu−10×％Mo＋30×％Al …（1）
て述べる。なお、以下の説明において、温度とは、特に
指定のない場合は鋼片、被圧延材またはコイルの表面温
度を意味し、Ms点とは、鋼の成分含有量を下記の（1）
式に代入して算出される値を意味する。 Ms点(℃)＝550−350×％C−40×％Mn−35×％Ｖ−20％Cr−17×％Ni −10×％Cu−10×％Mo＋30×％Al …（1）
【００２７】工程について
鋼片の加熱温度が900℃未満では、圧延機に対する負荷
が大きくなるとともに、鋼片断面内で均一な温度分布に
するためには、非常に長時間の加熱が必要となり、生産
性を阻害し、更には、圧延時に割れが発生することがあ
る。一方、鋼片の温度が1200℃を超えると、加熱中の脱
炭層の発生量が急激に増加し、最終製品の脱炭層の発生
を防止することが困難になる。従って、鋼片の加熱温度
は900〜1200℃が適正である。
が大きくなるとともに、鋼片断面内で均一な温度分布に
するためには、非常に長時間の加熱が必要となり、生産
性を阻害し、更には、圧延時に割れが発生することがあ
る。一方、鋼片の温度が1200℃を超えると、加熱中の脱
炭層の発生量が急激に増加し、最終製品の脱炭層の発生
を防止することが困難になる。従って、鋼片の加熱温度
は900〜1200℃が適正である。
【００２８】工程について
粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中での
被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間が60sec
以上の場合、鋼材表層部のみにおいてフェライト変態が
開始し、このときに生成したフェライト組織は、その後
の復熱によりオーステナイト組織に変態するが、再びオ
ーステナイト組織からフェライト組織に変態する際に、
フェライト変態を促進する。このため、鋼材表層部での
フェライト生成量が非常に多くなり、表層部の異常組織
の発生を抑制できない。従って、粗圧延機列および中間
圧延機列における連続圧延中での被圧延材の650〜750℃
の温度範囲での滞在時間を60秒未満とした。
被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間が60sec
以上の場合、鋼材表層部のみにおいてフェライト変態が
開始し、このときに生成したフェライト組織は、その後
の復熱によりオーステナイト組織に変態するが、再びオ
ーステナイト組織からフェライト組織に変態する際に、
フェライト変態を促進する。このため、鋼材表層部での
フェライト生成量が非常に多くなり、表層部の異常組織
の発生を抑制できない。従って、粗圧延機列および中間
圧延機列における連続圧延中での被圧延材の650〜750℃
の温度範囲での滞在時間を60秒未満とした。
【００２９】この温度は、例えば、粗圧延機列と中間圧
延機列との間に被圧延材の材料表面温度を測定できる温
度計を複数個設置するとともに、圧延中、各温度計から
の温度データを常時測定して、この測定結果に基づいて
圧延速度を変化させるなどして制御することができる。
延機列との間に被圧延材の材料表面温度を測定できる温
度計を複数個設置するとともに、圧延中、各温度計から
の温度データを常時測定して、この測定結果に基づいて
圧延速度を変化させるなどして制御することができる。
【００３０】工程について
仕上圧延条件、特に圧延温度と減面率を適正化すること
で、容易に軟質組織を得ることができることが、加工フ
ォーマスタ試験機を用いた熱間圧延試験により判明し
た。即ち、仕上圧延機列の入側での温度が700℃未満の
被圧延材に総減面率が30％以上の圧延加工を施すと、圧
延機に対する負荷が大きくなるとともに、圧延時に割れ
が発生することがある。これに加えて、被圧延材の表層
部にマルテンサイトやベイナイトなどの硬質の低温変態
生成物（過冷組織）が形成されることがある。一方、仕
上圧延機列の入側での温度が880℃を超える被圧延材に
総減面率が30％以上の圧延加工を施しても、仕上圧延中
もしくは仕上圧延後の結晶粒が粗大化して焼入性が高く
なるため、冷却後にベイナイトなどの硬質相が形成され
ることがある。
で、容易に軟質組織を得ることができることが、加工フ
ォーマスタ試験機を用いた熱間圧延試験により判明し
た。即ち、仕上圧延機列の入側での温度が700℃未満の
被圧延材に総減面率が30％以上の圧延加工を施すと、圧
延機に対する負荷が大きくなるとともに、圧延時に割れ
が発生することがある。これに加えて、被圧延材の表層
部にマルテンサイトやベイナイトなどの硬質の低温変態
生成物（過冷組織）が形成されることがある。一方、仕
上圧延機列の入側での温度が880℃を超える被圧延材に
総減面率が30％以上の圧延加工を施しても、仕上圧延中
もしくは仕上圧延後の結晶粒が粗大化して焼入性が高く
なるため、冷却後にベイナイトなどの硬質相が形成され
ることがある。
【００３１】仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度が
700〜880℃であっても、仕上圧延機列での総減面率が30
％未満の場合、オーステナイト結晶粒を微細化して、焼
入性を低下させるのが困難となり、軟質組織が得られな
い。従って、仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を
700〜880℃とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％
以上とした。なお、好ましい総減面率は、50％以上であ
る。また、仕上圧延機での総減面率が90％を超える場合
には、オーステナイト結晶粒の微細化効果が飽和するこ
とに加えて、設備能力を増大させる必要が生じる。従っ
て、仕上圧延機列での総減面率の上限は90％とするのが
好ましい。
700〜880℃であっても、仕上圧延機列での総減面率が30
％未満の場合、オーステナイト結晶粒を微細化して、焼
入性を低下させるのが困難となり、軟質組織が得られな
い。従って、仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を
700〜880℃とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％
以上とした。なお、好ましい総減面率は、50％以上であ
る。また、仕上圧延機での総減面率が90％を超える場合
には、オーステナイト結晶粒の微細化効果が飽和するこ
とに加えて、設備能力を増大させる必要が生じる。従っ
て、仕上圧延機列での総減面率の上限は90％とするのが
好ましい。
【００３２】上記の温度は、例えば、仕上圧延機列の直
前に水冷設備および被圧延材の表面温度を測定できる温
度計を設置し、測定した温度に応じて水冷設備の冷却水
量や圧延速度等を変化させることによって制御すること
ができる。
前に水冷設備および被圧延材の表面温度を測定できる温
度計を設置し、測定した温度に応じて水冷設備の冷却水
量や圧延速度等を変化させることによって制御すること
ができる。
【００３３】工程について
仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850℃未満と
するためには、仕上圧延中に生じる加工発熱を強制冷却
により抑制する必要があり、この冷却により表層部にフ
ェライトが生成してフェライト脱炭層の発生を助長する
可能性がある。一方、仕上圧延機列の出側での被圧延材
の温度が950℃を超えると、オーステナイト結晶粒が粗
大化し、粗大化に伴い焼入性が増加し、冷却後にベイナ
イトなどの硬質相が形成されることがある。従って、仕
上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃とし
た。
するためには、仕上圧延中に生じる加工発熱を強制冷却
により抑制する必要があり、この冷却により表層部にフ
ェライトが生成してフェライト脱炭層の発生を助長する
可能性がある。一方、仕上圧延機列の出側での被圧延材
の温度が950℃を超えると、オーステナイト結晶粒が粗
大化し、粗大化に伴い焼入性が増加し、冷却後にベイナ
イトなどの硬質相が形成されることがある。従って、仕
上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃とし
た。
【００３４】工程について
仕上圧延後の被圧延材の温度がMs点以下の場合、マルテ
ンサイトやベイナイトなどの硬質組織が生じ、最終製品
の強度が上昇し過ぎる。一方、仕上圧延後の被圧延材の
温度が850℃以上となると、その後の冷却途中において
フェライト脱炭層が生じ易くなる。従って、仕上圧延後
の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え850℃未満の温
度とした。
ンサイトやベイナイトなどの硬質組織が生じ、最終製品
の強度が上昇し過ぎる。一方、仕上圧延後の被圧延材の
温度が850℃以上となると、その後の冷却途中において
フェライト脱炭層が生じ易くなる。従って、仕上圧延後
の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え850℃未満の温
度とした。
【００３５】レーイング式巻取機で巻き取る直前の被圧
延材の温度が600℃未満の場合には、マルテンサイトや
ベイナイトなどの硬質組織が生じ、最終製品の強度の上
昇が著しくなる。一方、レーイング式巻取機で巻き取る
直前の被圧延材の温度が650℃を超えると、巻き取り後
の復熱で温度が上昇し、被圧延材の表層部にフェライト
脱炭層が生じる。従って、仕上圧延後の被圧延材の温度
を素材鋼のMs点を超え850℃未満の温度とし、かつ、レ
ーイング式巻取機で巻き取る直前の被圧延材の温度を60
0〜650℃とした。
延材の温度が600℃未満の場合には、マルテンサイトや
ベイナイトなどの硬質組織が生じ、最終製品の強度の上
昇が著しくなる。一方、レーイング式巻取機で巻き取る
直前の被圧延材の温度が650℃を超えると、巻き取り後
の復熱で温度が上昇し、被圧延材の表層部にフェライト
脱炭層が生じる。従って、仕上圧延後の被圧延材の温度
を素材鋼のMs点を超え850℃未満の温度とし、かつ、レ
ーイング式巻取機で巻き取る直前の被圧延材の温度を60
0〜650℃とした。
【００３６】上記の温度は、例えば、仕上圧延機からレ
ーイング式巻取機までの間に水冷設備および被圧延材の
表面温度を測定できる温度計を設置し、測定した被圧延
材の温度に応じて水冷設備の冷却水量および圧延速度を
調整することによって制御できる。
ーイング式巻取機までの間に水冷設備および被圧延材の
表面温度を測定できる温度計を設置し、測定した被圧延
材の温度に応じて水冷設備の冷却水量および圧延速度を
調整することによって制御できる。
【００３７】工程について
レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの復
熱後の温度が700℃未満の場合、硬質組織が偶発的に生
成することがあり、これがそのまま最終製品まで残存し
て最終製品の強度が著しく上昇させる。従って、レーイ
ング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの復熱後の
温度を700℃以上とした。上限は、900℃程度が好まし
い。
熱後の温度が700℃未満の場合、硬質組織が偶発的に生
成することがあり、これがそのまま最終製品まで残存し
て最終製品の強度が著しく上昇させる。従って、レーイ
ング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの復熱後の
温度を700℃以上とした。上限は、900℃程度が好まし
い。
【００３８】工程について
本発明者らの研究により、脱炭層の発生は、冷却コンベ
ア上での冷却過程で発生し、その原因が高温域からの緩
速冷却であることが判明した。即ち、レーイング式巻取
機で巻き取った非同心円状コイルの温度が750℃を超え
ると、冷却速度によらずフェライト脱炭層の発生を回避
できないばかりか、非常に厚く酸洗性の悪いスケールが
生成する。一方、非同心円状コイルの温度650℃未満で
あれば、フェライト脱炭層の発生を回避できるが、軟質
組織を形成させるためには極端な緩速冷却が必要とな
り、熱処理設備を増設するなど既存の設備を大幅に改造
する必要がある。
ア上での冷却過程で発生し、その原因が高温域からの緩
速冷却であることが判明した。即ち、レーイング式巻取
機で巻き取った非同心円状コイルの温度が750℃を超え
ると、冷却速度によらずフェライト脱炭層の発生を回避
できないばかりか、非常に厚く酸洗性の悪いスケールが
生成する。一方、非同心円状コイルの温度650℃未満で
あれば、フェライト脱炭層の発生を回避できるが、軟質
組織を形成させるためには極端な緩速冷却が必要とな
り、熱処理設備を増設するなど既存の設備を大幅に改造
する必要がある。
【００３９】冷却速度を0.15℃／秒未満とすると、軟質
組織は得られるが、徐冷時間が長くなるので、脱炭層が
発生する恐れがある。一方、冷却速度が１℃／秒を超え
ると、焼入性の高い合金鋼などでは十分に軟化せず、ベ
イナイトなどの硬質組織が発生する。従って、上記の非
同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、0.15℃／
秒から1℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷却すること
とした。上記の冷却速度で500℃まで冷却することによ
り変態が完了するので、500℃より低い温度域での冷却
速度は特に規定しない。
組織は得られるが、徐冷時間が長くなるので、脱炭層が
発生する恐れがある。一方、冷却速度が１℃／秒を超え
ると、焼入性の高い合金鋼などでは十分に軟化せず、ベ
イナイトなどの硬質組織が発生する。従って、上記の非
同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、0.15℃／
秒から1℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷却すること
とした。上記の冷却速度で500℃まで冷却することによ
り変態が完了するので、500℃より低い温度域での冷却
速度は特に規定しない。
【００４０】以上の条件で製造することにより、軟質組
織を有し、スケール厚が８μm以下で、フェライト脱炭
層の無い熱間圧延線材を製造することができる。なお、
スケール厚とは、圧延材の横断面において、最もスケー
ル厚さが厚い位置を基準位置として、その位置から45゜
ピッチに外周方向に８点のスケール厚さを測定し、それ
らの測定値の平均値を意味する。
織を有し、スケール厚が８μm以下で、フェライト脱炭
層の無い熱間圧延線材を製造することができる。なお、
スケール厚とは、圧延材の横断面において、最もスケー
ル厚さが厚い位置を基準位置として、その位置から45゜
ピッチに外周方向に８点のスケール厚さを測定し、それ
らの測定値の平均値を意味する。
【００４１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。
【００４２】表１に示す化学成分を有するそれぞれの鋼
を連続鋳造にて溶製し、分塊圧延にて２トンビレットを
作製し、供試材とした。このビレットを表２または表３
に示す条件で熱間圧延して、直径10mmの線材を作製し
た。
を連続鋳造にて溶製し、分塊圧延にて２トンビレットを
作製し、供試材とした。このビレットを表２または表３
に示す条件で熱間圧延して、直径10mmの線材を作製し
た。
【００４３】
【表１】
【００４４】得られた線材について引張試験およびミク
ロ観察を実施し、引張強さ、フェライト脱炭層生成の有
無およびスケール厚さの調査を行った。この結果を表２
および表３に示した。
ロ観察を実施し、引張強さ、フェライト脱炭層生成の有
無およびスケール厚さの調査を行った。この結果を表２
および表３に示した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】表２および表３から明らかなとおり、本発
明の製造方法によれば、軟質組織を有し、フェライト脱
炭層が発生することなく、さらにスケール厚が８μm以
下の熱間圧延線材を製造することができる。
明の製造方法によれば、軟質組織を有し、フェライト脱
炭層が発生することなく、さらにスケール厚が８μm以
下の熱間圧延線材を製造することができる。
【００４８】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、圧延ままで
表層部に異常組織がなく、かつ軟質組織の線材が得られ
る。
表層部に異常組織がなく、かつ軟質組織の線材が得られ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 38/06 Ｃ２２Ｃ 38/06
38/58 38/58
Ｆターム(参考） 4E002 AA07 AC14 BC05 BC07 BD07
CB01 CB07 CB08
4K032 AA01 AA02 AA05 AA06 AA11
AA12 AA16 AA17 AA19 AA20
AA21 AA22 AA23 AA24 AA27
AA29 AA31 AA35 AA36 CA01
CA02 CC04 CE02 CF02
Claims (4)
- 【請求項１】粗圧延機列、中間圧延機列、仕上圧延機列
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％およびＮ：0.03％以下を含有し、残部はFeおよ
び不純物からなり、不純物中のＰが0.05％以下である鋼
片から線材を製造するに際して、下記〜の工程を順
に経ることを特徴とする線材の製造方法。 鋼片を900〜1200℃に加熱する工程 粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中で
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15℃／秒から1℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷却
する工程。 - 【請求項２】粗圧延機列、中間圧延機列、仕上圧延機列
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％、Ｎ：0.03％以下、ならびにCr：0.1〜1.8％、
Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％およびＢ：0.001〜0.0
05％の１種以上を含有し、残部はFeおよび不純物からな
り、不純物中のＰが0.05％以下である鋼片から線材を製
造するに際して、下記〜の工程を順に経ることを特
徴とする線材の製造方法。 鋼片を900〜1200℃に加熱する工程 粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中で
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15℃／秒から1℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷却
する工程。 - 【請求項３】粗圧延機列、中間圧延機列、仕上圧延機列
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％、Ｎ：0.03％以下、ならびにTi：0.005〜0.10
％、Ｖ：0.005〜0.40％およびNb：0.005〜0.15％の１種
以上を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、不純物
中のＰが0.05％以下である鋼片から線材を製造するに際
して、下記〜の工程を順に経ることを特徴とする線
材の製造方法。 鋼片を900〜1200℃に加熱する工程 粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中で
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15℃／秒から１℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷
却する工程。 - 【請求項４】粗圧延機列、中間圧延機列、仕上圧延機列
および載荷型のレーイング式巻取機を用いる線材の製造
方法であって、質量％で、Ｃ：0.1〜0.5％、Si：0.1〜
0.5％、Mn：0.2〜2.0％、Ｓ：0.01〜0.15％、Al：0.01
〜0.10％およびＮ：0.03％以下、ならびにCr：0.1〜1.8
％、Mo：0.1〜1.0％、Ni：0.1〜1.5％およびＢ：0.001
〜0.005％の１種以上、さらにTi：0.005〜0.10％、Ｖ：
0.005〜0.40％およびNb：0.005〜0.15％の１種以上を含
有し、残部はFeおよび不純物からなり、不純物中のＰが
0.05％以下である鋼片から線材を製造するに際して、下
記〜の工程を順に経ることを特徴とする線材の製造
方法。 鋼片を900〜1200℃に加熱する工程 粗圧延機列および中間圧延機列における連続圧延中で
の被圧延材の650〜750℃の温度範囲での滞在時間を60秒
未満とする工程 仕上圧延機列の入側での被圧延材の温度を700〜880℃
とし、且つ仕上圧延機列での総減面率を30％以上とする
工程 仕上圧延機列の出側での被圧延材の温度を850〜950℃
とする工程 仕上圧延後の被圧延材の温度を素材鋼のMs点を超え85
0℃未満の温度とし、且つレーイング式巻取機で巻き取
る直前の被圧延材の温度を600〜650℃とする工程 レーイング式巻取機で巻き取った非同心円状コイルの
復熱後の温度を700℃以上とする工程 前記非同心円状コイルの温度を650〜750℃にした後、
0.15℃／秒から1℃／秒までの冷却速度で500℃まで冷却
する工程。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380798A JP2003183733A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 線材の製造方法 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183733A true JP2003183733A (ja) | 2003-07-03 |
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ID=27591683
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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