JP2005262303A - 線材製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次加工における潤滑性に優れ、かつ二次加工においてカスが生じにくい線材の提供。
【解決手段】圧延装置２における熱間圧延で得られた線状の母材が、レーイング装置４で巻き取られる。この母材の表面のスケールが、塩酸槽６において除去される。母材には、焼鈍炉８にて低温焼き鈍し処理が施される。母材の表面には、化成処理槽１０にてリン酸塩皮膜が形成される。リン酸塩皮膜の付着量は、３．０ｇ／ｍ^２以上９．０ｇ／ｍ^２以下である。母材の表面にはさらに、石灰石けん槽１２にて石灰石けん皮膜が形成される。この母材は、伸線機１４による伸線加工に供される。伸線加工のリダクションは、１０％以上２０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、線材の製造方法に関する。詳細には、本発明は、リン酸塩処理を伴う製造方法に関する。

ベアリング転動体に、肌焼合金鋼が用いられている。このベアリング転動体は、線材が所定寸法に切断されてなる予備成形体に型鍛造が施されることで得られる。この鍛造は、「圧造」と称されている。

この線材の製造方法として、熱間圧延と伸線加工とが組み合わされたものが広く知られている。この製造方法では、まず鋼片が所定温度に加熱され、この鋼片に圧延が施される。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による多段圧延が施される。この多段圧延によって鋼片は徐々に細径化し且つ長尺化して、線状の母材が得られる。この母材は、リン酸塩処理に供される。リン酸塩処理により、母材の表面にリン酸塩皮膜が形成される。この母材にさらにサイジング目的の伸線加工が施され、線材が得られる。線材の表面には、リン酸塩皮膜が残存する。この皮膜は、圧造時の潤滑に寄与する。このような皮膜の形成方法は、特開平１０−４６３５１号公報及び特開平１０−３３０９５３号公報に開示されている。
特開平１０−４６３５１号公報 特開平１０−３３０９５３号公報

伸線加工では、母材がダイスから引き抜かれる。この伸線加工により、母材の表面に形成されたリン酸塩皮膜が脱落する。脱落の程度が大きいと、二次加工である圧造の際の潤滑が不十分となる。軽微な伸線加工が施されれば、リン酸塩皮膜の脱落が抑制される。しかし、軽微な伸線加工により得られた線材では、下地とリン酸塩皮膜との密着が不十分である。密着が不十分であると、皮膜が圧造の際に脱落して型のキャビティ面に付着する。この付着物は、カスと称されている。カスが付着した型からは、高品質なベアリング転動体は得られない。カスは除去される必要があるが、この除去の作業には手間を要する。線材に関するこのような問題は、圧造以外の種々の二次加工においても見られる。

本発明の目的は、二次加工における潤滑性に優れ、かつ二次加工においてカスが生じにくい線材の提供にある。

本発明に係る線材製造方法は、
（１）鋼片に圧延が施されて線状の母材が得られる圧延工程、
（２）この母材の表面にリン酸塩皮膜が形成される皮膜処理工程
及び
（３）この母材に、リダクションが１０％以上２０％である伸線加工が施され、線材が得られる伸線工程
を含む。

好ましくは、皮膜処理工程におけるリン酸塩皮膜の付着量は、３．０ｇ／ｍ^２以上９．０ｇ／ｍ^２以下である。

この製造方法は、その鋼種が肌焼合金鋼又は軸受け鋼である線材に適している。この製造方法は、その直径が５．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下である線材に適している。

本発明に係る製造方法では、伸線工程のリダクションが１０％以上２０％なので、十分なリン酸塩皮膜が残存し、しかもこのリン酸塩皮膜の下地との密着が良好である。この線材の二次加工では、潤滑が良好であり、しかもカスが生じにくい。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る線材製造方法のための製造設備が示された概念図である。この製造設備は、圧延装置２、レーイング装置４、塩酸槽６、焼鈍炉８、化成処理槽１０、石灰石けん槽１２及び伸線機１４を備えている。

図２は、図１の製造設備による線材製造方法が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず、溶解、造塊、分塊圧延、脱炭等の工程を経て、鋼片が準備される（ＳＴＥＰ１）。次に鋼片は加熱炉へと搬送され、所定温度まで加熱される（ＳＴＥＰ２）。

次に鋼片には、圧延装置２によって多段の熱間圧延が施される（ＳＴＥＰ３）。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機によって、圧延がなされる。仕上列圧延機による圧延の後に、寸法精度向上の目的でブロックミル圧延が施されてもよい。この多段圧延により鋼片が段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化する。こうして、線状の母材が得られる。この母材はレーイング装置４へと搬送され、このレーイング装置４によってコイル状に巻き取られる（ＳＴＥＰ４）。

次に母材は冷却され、塩酸槽６へと搬送される。この塩酸槽６は、塩酸水溶液で満たされている。母材は、この塩酸水溶液に浸漬される。この浸漬により、母材の表面のスケールが除去される（ＳＴＥＰ５）。

塩酸槽６から取り出された母材は、水洗後、焼鈍炉８へと搬送される。この焼鈍炉８にて、母材に低温焼き鈍しが施される（ＳＴＥＰ６）。この低温焼き鈍しにより、母材は軟化する。低温焼き鈍しにより、後の伸線加工における母材の加工性が高められる。

次に母材は、化成処理槽１０へと搬送される。この化成処理槽１０は、化成処理液で満たされている。この化成処理液は、０．５質量％から３．０質量％のリン酸イオンを含む。化成処理液は、カルシウムイオン、亜鉛イオン等も含む。化成処理液の温度は、通常は７０℃から８０℃である。母材は、この化成処理液に浸漬される。この浸漬により、母材の表面にリン酸亜鉛、リン酸亜鉛鉄及びリン酸亜鉛カルシウムが析出する。この析出によって、母材表面にリン酸塩皮膜が形成される（ＳＴＥＰ７）。

化成処理槽１０から取り出された母材は、水洗後、石灰石けん槽１２へと搬送される。この石灰石けん槽１２は、石灰石けん液で満たされている。この石灰石けん液は、消石灰及び石けんを含む。石灰石けん液の温度は、通常は５０℃から６０℃である。母材は、この石灰石けん液に浸漬される。浸漬により、母材の表面に石灰石けん皮膜が形成される（ＳＴＥＰ８）。

次に母材は、伸線機１４へと搬送される。この伸線機１４は、引き抜きダイスを備えている。母材は、この引き抜きダイスを通される。換言すれば、母材に伸線加工が施される（ＳＴＥＰ９）。こうして、線材が得られる。この伸線加工は、線材の寸法精度の向上に寄与する。

伸線加工により、母材の面積が低減される。伸線加工前の母材の断面積がＳａとされ、伸線加工後の線材の断面積がＳｂとされたとき、リダクションＲは下記数式によって算出される。
R = ((Sa - Sb) / Sa)・100

この製造方法では、伸線加工（ＳＴＥＰ９）におけるリダクションは１０％以上２０％である。リダクションが上記範囲未満であると、線材における下地とリン酸塩皮膜との密着が不十分となるおそれがある。密着が不十分であると、二次加工においてカスが多量に発生する。この観点から、リダクションは１１％以上がより好ましく、１２％以上が特に好ましい。リダクションが上記範囲を越えると、伸線加工において多量のリン酸塩皮膜が脱落するおそれがある。リン酸塩皮膜の残存量が少ない線材が二次加工に供されると、潤滑が不十分となる。この観点から、リダクションは１９％以下がより好ましく、１８％以下が特に好ましい。

皮膜処理工程（ＳＴＥＰ７）におけるリン酸塩皮膜の付着量は、３．０ｇ／ｍ^２以上９．０ｇ／ｍ^２以下が好ましい。付着量が上記範囲未満であると、二次加工における潤滑性が不十分となることがある。この観点から、付着量は４．０ｇ／ｍ^２以上がより好ましい。付着量が上記範囲を越えると、二次加工において多量のカスが発生するおそれがある。この観点から、付着量は８．０ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。付着量は、化成処理液への浸漬時間によって調整されうる。

この製造方法は、その鋼種が肌焼合金鋼又は軸受け鋼である線材に特に適している。肌焼合金鋼の具体例としては、ＳＣＲ４２０が挙げられる。軸受け鋼の具体例としては、ＳＵＪ２が挙げられる。この製造方法は、その直径が５．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下、さらには６．０ｍｍ以上８．５ｍｍ以下、特には７．５ｍｍ以上８．３ｍｍ以下である線材に特に適している。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
鋼種がＳＣＲ４２０である鋼片に熱間圧延、巻き取り、脱スケール及び低温焼き鈍しを施し、直径が７．９ｍｍである母材を得た。この母材を化成処理液に６分間浸漬し、母材の表面にリン酸塩皮膜を形成した。リン酸塩皮膜の付着量は、８．６３ｇ／ｍ^２であった。この母材を石灰石けん液に１分間浸漬し、母材の表面に石灰石けん皮膜を形成した。この母材に、リダクションが１６％であり速度が６０ｍ／ｍｉｎである条件で伸線加工を施し、直径が７．２ｍｍである線材を得た。この線材におけるリン酸塩皮膜の付着量は、７．７３ｇ／ｍ^２であった。

［実施例２から３及び比較例１から６］
伸線加工前のリン酸塩皮膜の付着量、母材の直径及びリダクションを下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、線材を得た。

［密着性の評価］
線材を１１ｍｍの長さに切断し、その質量Ｗ１を測定した。次にこの線材を、ホビングプレスによって軸方向に、長さが初期値の５０％となるまで圧縮変形させた。変形後の線材をエアーガンにてブローし、ブロー後の質量Ｗ２を測定した。そして、（Ｗ１−Ｗ２）の値を算出し、この値の大小からリン酸塩皮膜の密着性を評価した。この結果が、下記の表１に示されている。

［カス発生の程度の評価］
線材を１１ｍｍの長さに切断し、さらに型にて球状に圧造した。そして、型へのカス詰まりの程度を目視で評価した。この結果が、下記の表１に示されている。

［総合評価］
上記密着性及びカス詰まり程度の評価結果に基づき、総合評価を行った。密着性が良好でかつカス詰まりが生じないものを、「良好」とした。この結果が、下記の表１及び図３に示されている。

表１及び図３から明らかなように、リダクションが１０％以上２０％である伸線加工が施された線材は、総合評価において優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る製造方法によって得られた線材は、ベアリング転動体への圧造や、その他の二次加工に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係る線材製造方法のための製造設備が示された概念図である。 図２は、図１の製造設備による線材製造方法が示されたフローチャートである。 図３は、評価結果が示されたグラフである。

符号の説明

２・・・圧延装置
４・・・レーイング装置
６・・・塩酸槽
８・・・焼鈍炉
１０・・・化成処理槽
１２・・・石灰石けん槽
１４・・・伸線機

Claims (4)

1. 鋼片に圧延が施されて線状の母材が得られる圧延工程と、
   この母材の表面にリン酸塩皮膜が形成される皮膜処理工程と、
   この母材に、リダクションが１０％以上２０％である伸線加工が施され、線材が得られる伸線工程と
   を含む線材製造方法。
2. 上記皮膜処理工程におけるリン酸塩皮膜の付着量が３．０ｇ／ｍ^２以上９．０ｇ／ｍ^２以下である請求項１に記載の製造方法。
3. 上記線材の鋼種が肌焼合金鋼又は軸受け鋼である請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 上記線材の直径が５．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下である請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。

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