JP2009279614A - 線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材質が難加工鋼からなる線材の製造方法の提供。
【解決手段】本発明に係る線材の製造方法は、
（１）ビレットに圧延が施され、材質が難加工鋼である線素材が得られる工程、
及び
（２）引張強さ１７００ＭＰａ以上の材質のダイスで、この線素材が引き抜き加工される工程を含んでおり、この難加工鋼は、７質量％以上のＮｉを含む鋼である。
好ましくは、この製造方法では、上記引き抜き加工される線素材の加工速度は、３０ｍ／ｍｉｎ以上９０ｍ／ｍｉｎ以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、線材の製造方法に関する。

線材の製造方法として、圧延による方法が広く知られている。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て、ビレットが得られる。このビレットは、加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに熱間圧延が施される。通常は、粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による連続圧延が施される。この熱間圧延によってビレットは徐々に細径化し且つ長尺化して、線素材が得られる。

線素材の表面には、ビレット段階での疵に起因した疵、圧延工程で生じた疵がある。さらには、熱間圧延により、線素材の表面には酸化皮膜が生じる。ドローダイスを通されることで、線素材に引き抜き加工が施される。引き抜き加工により、線素材は細径化する。この線素材はダイスで引き抜き加工されて所定の直径の円形断面にされる。

所定の直径の円形断面にされた線素材は、疵及び酸化皮膜除去の目的で、ダイスを通され、シェービングが施される。このシェービングにより、線材が得られる。この線材が、製品として出荷される。この引き抜き加工方法の一例が、特昭開５３−２２６８４号公報に開示されている。
特昭開５３−２２６８４号公報

その材質が難加工鋼である線素材の引き抜き加工では、ドローダイスの引き抜き孔の摩耗が早い。ドローダイスの引き抜き孔が局部的に摩耗することがある。引き抜き孔が局部摩耗したドローダイスで、引き抜き加工された線素材の断面は歪な楕円形状となる。局部摩耗した引き抜き孔を通された線素材は局部的に強く擦られる。局部的に強く擦られることにより、焼き付きが発生する。焼き付きが発生した線素材では、表面疵が発生する。

この難加工鋼としては、ＪＩＳＧ４３０３に規定されたオーステナイト系ステンレス鋼、ＪＩＳＧ４３０３に規定された析出硬化系ステンレス鋼及びＪＩＳＧ４３１１に規定されたオーステナイト系耐熱鋼の内、Ｎｉが７質量％以上含有することが規定されている鋼と、Ｎｉが７質量％以上含有することがあり得る鋼とが挙げられる。例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ６３１及びＳＵＨ３１０がある。また、低熱膨張で知られるＦｅ−Ｎｉ合金である、Ｆｅ−３６Ｎｉ及びＦｅ−４２Ｎｉが例示される。Ｎｉを多く含む難加工鋼は、特に焼き付きが発生しやすい。

表面疵のある線素材にシェービング加工が施されると、ダイスの刃先にチッピング及びクラックが発生しやすい。シェービング加工された線材に表面疵が発生する。この疵は、線材の品質に影響を与える。

本発明の目的は、その材質が難加工鋼からなる線材の製造方法の提供にある。

本発明に係る線材の製造方法は、
（１）ビレットに圧延が施され、材質が難加工鋼である線素材が得られる工程、
及び
（２）引張強さ１７００ＭＰａ以上の材質からなるドローダイスで、この線素材が引き抜き加工される工程を含んでいる。この難加工鋼は、７質量％以上のＮｉを含む鋼である。

好ましくは、この製造方法では、上記引き抜き加工される線素材の加工速度は、３０ｍ／ｍｉｎ以上９０ｍ／ｍｉｎ以下である。

この製造方法では、その材質が難加工鋼である母材から高品質な線材が得られうる。

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の製造方法のための製造設備２が示された概念図である。この製造設備２は、加熱炉４、粗列圧延機６、中間列圧延機８、仕上列圧延機１０、サイジング圧延機１２、レーイング装置１４、引き抜き加工機１６、シェービング装置１８、巻き取り装置２０、結束装置２２及び検査装置２４を備えている。

図２は、図１の製造設備２による線材の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、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経てビレットが準備される（ＳＴＥＰ１）。このビレットの材質は、難加工鋼である。このビレットは、一般的には円柱状である。次に、ビレットが加熱炉４に投入されて加熱される（ＳＴＥＰ２）。ビレットは、熱間圧延に適した温度まで昇温される。次に、ビレットには、粗列圧延機６による圧延（ＳＴＥＰ３）、中間列圧延機８による圧延（ＳＴＥＰ４）、仕上列圧延機１０による圧延（ＳＴＥＰ５）及びサイジング圧延機１２による圧延（ＳＴＥＰ６）が施される。この母材である線素材には、粗列圧延機６、中間列圧延機８、仕上列圧延機１０及びサイジング圧延機１２により、いわゆる多段圧延が施される。この多段圧延によりビレットが段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化する。このようにして、線素材が得られる。この線素材は、レーイング装置１４によってコイル状に巻き取られる（ＳＴＥＰ７）。この線素材は、引き抜き加工機１６に供給される。

図３は、図１の製造設備２の引き抜き加工機１６の一部が示された部分断面図である。この図３には、引き抜き加工機１６のドローダイス２６が示されている。図３では、このドローダイス２６は、筒状である。ドローダイス２６の引き抜き孔は左から右に向かって徐々にその内径が小さくなる円錐台のテーパ面形状である。線素材２８が左から右に向かってこのドローダイス２６の引き抜き孔を引き通されて、断面円形に細線化される。この線素材２８の細線化は、引き抜き加工と称される。

図４は、図１の製造設備２のシェービング装置１８の一部が示された部分断面図である。この図４には、シェービング装置１８に設けられるダイス３０が示されている。このダイス３０は、筒状である。引き抜き加工された線素材２８は、このダイス３０に通される。このダイス３０は、この線素材２８の表層を剥ぎ取る。これにより、この線素材２８の表面疵及び酸化皮膜（黒皮）が除去される。このダイス３０によるこの表層の剥ぎ取りは、シェービングと称される。なお、この図４において、線素材２８は左から右に引かれている。

この製造方法では、線素材２８が引き抜き加工機１６に供給される（ＳＴＥＰ８）。線素材２８はショットブラストされて、その表面が荒らされる。荒らされた表面に粉末潤滑剤が塗布される。この粉末潤滑剤としては乾式伸線用潤滑剤が例示される。ショットブラストにより粉末潤滑剤が線素材２８の表面に十分に付着する。粉末潤滑剤が塗布された線素材２８がドローダイス２６を通されて引き抜き加工される。

引き抜き加工された線素材２８がシェービング装置１８に供給されると、この線素材２８にダイス３０でシェービングが施される（ＳＴＥＰ９）。このシェービングにより線素材２８の表層が剥ぎ取られるので、この線素材２８は細径化する。こうして、線材３２が得られる。このシェービングの後、線材３２は巻き取り装置２０でコイル状に巻かれる（ＳＴＥＰ１０）。この巻き取り（ＳＴＥＰ１０）の後、この線材３２は結束装置２２で結束される（ＳＴＥＰ１１）。この結束（ＳＴＥＰ１１）の後、この線材３２は検査装置２４で検査されて（ＳＴＥＰ１２）、出荷される。

この引き抜き工程とシェービング工程とは、連続していてもよい。ドローダイス２６とダイス３０とが同心上に配置される。引き抜き加工された線素材はそのままシェービングされて線材３２が得られる。この引き抜き加工とシャービング加工との加工速度は同じである。シェービングの後、線材３２は巻き取り装置２０でコイル状に巻かれる（ＳＴＥＰ１０）。その後、結束（ＳＴＥＰ１１）及び検査（ＳＴＥＰ１２）を経て出荷される。

図３のドローダイス２６の材質の引張強さは１７００ＭＰａ以上である。この材質としては、タングステンを主成分として各種成分粉末を均一に混合して焼結したＷＣ系の超硬合金が例示される。このＷＣ系の超硬合金としては、Ｗを８６質量％以上８９％以下含み、Ｃを５質量％以上７質量％以下含み、Ｃｏを６質量％以上８質量％以下含むＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金が例示される。具体的には、超硬工具協会規格（ＣＩＳ０１９Ｄ−２００５耐摩耗・耐衝撃用超硬合金及び超微粒子超硬合金の材種選択基準の分類)に基づくＶＦ−２０が例示される。

引張強さが１７００ＭＰａ以上の材質からなるドローダイス２６は、難加工鋼の線素材２８が引き抜き加工での摩耗が抑制されている。このドローダイス２６は、耐久性に優れる。この観点から、ドローダイス２６の材質の引張強さは、より好ましくは２０００ＭＰａ以上である。この引き抜き加工及びシェービングにより得られる線材３２では表面疵の発生が抑制されている。この製造方法では、その材質が難加工鋼である線素材２８から高品質な線材３２が得られうる。

この製造方法は、ドローダイス２６の耐久性に優れる。大きな加工速度で線素材２８が引き抜き加工されうる。この製造方法は、生産性に寄与しうる。この観点から、この加工速度は、３０ｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、４５ｍ／ｍｉｎ以上がより好ましい。加工速度が速いドローダイス２６は摩耗が早い。ドローダイスの交換頻度が多い。この観点から加工速度は９０ｍ／ｍｉｎ以下が好ましく、７５ｍ／ｍｉｎ以下がより好ましい。

この製造方法では、ドローダイス２６が耐久性に優れる。一のドローダイス２６が引き抜き加工しうる線素材２８の長さは長い。この製造方法は、ドローダイス２６の交換頻度が少ない。表面疵が発生した線材３２は、表面疵を補修する目的で、再度引き抜き加工及びシェービングされる。この製造方法は、生産性に寄与しうる。この引き抜き加工のリダクションは１５％以上４０％以下の難加工鋼の引き抜き加工に適用できる。

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］
その材質がＳＵＳ３０４であるビレットを用意し、このビレットを用い、図１に示された製造設備にて、直径が１２ｍｍである線材を得た。引き抜き加工機に設けられるドローダイスには、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金を用いた。用いた超硬合金は、超硬工具協会規格に基づくＶＦ−２０である（ＣＩＳ０１９Ｄ−２００５耐摩耗・耐衝撃用超硬合金及び超微粒子超硬合金の材種選択基準の分類)。このドローダイスの材質の引張強度は２１００ＭＰａである。引き抜き加工における加工速度は、６０ｍ／ｍｉｎである。引き抜き加工によるリダクションは２０％とした。

［実施例２及び３］
引き抜き加工における加工速度を下記の表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。

［実施例４］
ドローダイスの材質の引張強度が１７００ＭＰａである超硬合金を用いた他は実施例１と同様にして、線材を得た。用いた超硬合金は、超硬工具協会規格ＶＭ−２０である（ＣＩＳ０１９Ｄ−２００５耐摩耗・耐衝撃用超硬合金及び超微粒子超硬合金の材種選択基準の分類)。

［比較例１から３］
ドローダイスの材質の引張強度が１５００ＭＰａである超硬合金を用い、引き抜き加工における加工速度を下記の表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。

［実施例５から７］
その材質がＳＵＳ３１６Ｌであるビレットを用意し、このビレットを用い、図１に示された製造設備にて、直径が１２ｍｍである線材を得た。引き抜き加工機には、実施例１と同じドローダイスを用いた。引き抜き加工における加工速度は、それぞれ表２に示すとおりとして、線材を得た。

［実施例８］
ドローダイスの材質の引張強度が１７００ＭＰａである超硬合金ＶＭ−２０を用いた他は実施例５と同様にして、線材を得た。この超硬合金は実施例４と同じ材質である。

［比較例４から６］
ドローダイスの材質の引張強度が１５００ＭＰａである超硬合金を用い、引き抜きにおける加工速度を下記の表２に示される通りとした他は実施例５と同様にして、線材を得た。

［実施例９から１１］
その材質がＦｅ−３６Ｎｉであるビレットを用意し、このビレットを用い、図１に示された製造設備にて、直径が１２ｍｍである線材を得た。引き抜き加工機に設けられるドローダイスには、実施例１と同じドローダイスを用いた。引き抜き加工における加工速度は、それぞれ表３に示すとおりとして、線材を得た。

［実施例１２］
ドローダイスの材質の引張強度が１７００ＭＰａである超硬合金を用いた他は実施例９と同様にして、線材を得た。の超硬合金は実施例４と同じ材質である。

［比較例７から９］
ドローダイスの材質の引張強度が１５００ＭＰａである超硬合金を用い、引き抜き加工における加工速度を下記の表３に示される通りとした他は実施例９と同様にして、線材を得た。

［評価］
引き抜き加工機に、試作ダイスが装着されて、ビレットに多段圧延が施されて、得られた線素材が引き抜き加工及びシェービングされて、線材を得た。この線素材の外径は、１２ｍｍである。この引き抜き加工及びシェービングで得られた線材の外観が、目視で観察された。外観に異常が確認されるまでのダイス寿命が測定された。この外観の異常としては、ダイス焼き付き疵及び引き抜き後の素材寸法径が所定寸法より太くなるなどの状態が挙げられる。この結果が、下記表１、表２及び表３に示されている。表中、ダイス寿命はダイス寿命と判断されるまでに引き抜き加工した線素材のコイル数である。また、加工速度が速いほど生産性に優れている。

表１、表２及び表３に示されるように、実施例の製造方法では、難加工鋼の線素材の引き抜き加工で、生産効率に優れている。ドローダイスの寿命も長い。比較例の製造方法では、ダイスの寿命が短い。この実施例の製造方法は、比較例の製造方法に比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明は、種々の難加工鋼からなる線材の製造方法に適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る線材の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の製造方法が示されたフローチャートである。 図３は、図１の製造設備の引き抜き加工機の一部が示された部分断面図である。 図４は、図１の製造設備のシェービング装置の一部が示された部分断面図である。

符号の説明

２・・・製造設備
４・・・加熱炉
６・・・粗列圧延機
８・・・中間列圧延機
１０・・・仕上列圧延機
１２・・・サイジング圧延機
１４・・・レーイング装置
１６・・・引き抜き加工機
１８・・・シェービング装置
２０・・・巻き取り装置
２２・・・結束装置
２４・・・検査装置
２６・・・ドローダイス
２８・・・線素材
３０・・・ダイス
３２・・・線材

Claims (2)

1. ビレットに圧延が施され、材質が難加工鋼である線素材が得られる工程、
   及び
   引張強さ１７００ＭＰａ以上の材質からなるドローダイスで、この線素材が引き抜き加工される工程
   を含んでおり、
   この難加工鋼は、７質量％以上のＮｉを含む鋼である線材の製造方法。
2. 上記引き抜き加工工程における線素材の加工速度が、３０ｍ／ｍｉｎ以上９０ｍ／ｍｉｎ以下である請求項１に記載の製造方法。

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