JP2630530B2 - オーステナイト系ステンレス線材の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、オーステナイト系ス
テンレス線材の処理方法、特に、線材を冷間加工処理し
た後、熱処理することにより、ボルト等のネジ部材を含
む冷間鍛造製品のための素材を提供する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス材やチタン材等の難加
工金属材を以てネジ部材を含む冷間鍛造製品のための素
材を提供するに際しては、多くの工程が必要とされてい
る。

【０００３】例えば、ステンレス線材の場合、先ず、素
線を所定の外径に処理するべく伸線するに際して、ダイ
スによる引抜き方法が採用されており、素線とダイスの
焼付を防止するため、引抜きに先立ち、素線に樹脂被膜
や蓚酸塩被膜を形成し、更に、この被膜の上に粉状又は
油状の潤滑剤を付着せしめられる（被膜工程）。

【０００４】次いで、引抜きによる伸線に際しては、ダ
イスによる連続伸線機が用いられ、例えば、外径５．５
mmの素線を第一次ダイスにより外径４．５mmとし、第二
次ダイスにより外径３．４６mmにまで伸線することが行
われる（伸線工程）。

【０００５】前記伸線工程を終えた線材は、ボビンに巻
取られ、次の熱処理工程に送られるが、熱処理工程にお
いて前記被膜等を残存したままでは、これが燃焼してス
ケールを生じることになる。このため、熱処理に先立
ち、線材は溶剤又はアルカリ液等により洗浄され脱脂さ
れる（脱脂工程）。

【０００６】その後、前記線材は、光輝固溶化のために
熱処理を施される（熱処理工程）。この熱処理は、線材
を電気、ガス、灯油等を用いた加熱炉に通過せしめるこ
とにより行われるが、熱伝導加熱のため、十分な加熱時
間を必要とし、通常、長さ６ｍの加熱炉を線材のライン
スピード２ｍ／分程度で通過せしめられる。

【０００７】ところで、前記熱処理工程において、加熱
炉内にはガイドパイプが設けられており、このガイドパ
イプ内に線材を案内し通過せしめられる。そこで、前記
脱脂工程を経たにも拘わらず、万一、線材上に被膜の一
部が残存しているときは、これが燃焼してスケールを生
じ、前記ガイドパイプの内面に付着堆積する。そして、
このような堆積物が進行すると、ガイドパイプ内を通過
する線材の表面と接触し、線材の表面に付着するばかり
か、最悪の場合は線材の表面を損傷して筋状の疵を生じ
る虞れがある。これを防止し、最善の品質管理を期する
場合は、熱処理に先立ち、前記脱脂工程の後、再度、線
材を洗浄しなければならない（再度脱脂工程）。一般的
に、この再度の洗浄は、線材をトリクロールエチレン溶
剤に浸漬することにより行われる。

【０００８】尚、前記熱処理工程を終えた線材は、長さ
約３ｍにわたりガス冷され、処理を終了される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来においては、前述
のように、作業工程数が多く、多大の労力と時間を要
し、生産性を向上できず、コスト面でも不利である。特
に、伸線工程の前に被膜工程を必要とし、しかも、伸線
工程を終えた後に、被膜を洗い落とすための脱脂工程を
必要とすることは、生産性向上のためには大きな障害と
なる。また、前記被膜工程及び脱脂工程においては、多
量の被膜用溶剤や潤滑剤並びに洗浄液を必要とするため
コストアップが不可避であり、しかも、作業者の衣服の
汚れ等を生じ、作業環境を悪化する。

【００１０】また、伸線工程においては、素線がダイス
に焼付を生じる虞れがあるため、常にチェックが必要で
あり、監視しなければならない。

【００１１】ところで、伸線後の線材に対する熱処理工
程においては、線材のラインスピードが極度に低下す
る。電気、ガス、灯油等を用いた加熱炉による熱伝導加
熱方法である以上、加熱炉を長大化してもスピードアッ
プには限界があり、２ｍ／分程度が限度とされている。
更に、加熱炉に内装した前記ガイドパイプの寿命を維持
するためには、常に炉内温度を維持しておかなければな
らずエネルギーロスを生じるほか、加熱炉の立ち上がり
のためには、約２０時間もの長時間を要するという問題
もある。

【００１２】また、前述の再度の脱脂工程を必要とする
場合は、生産性の点に問題を有するだけでなく、洗浄溶
液（トリクロールエチレン溶剤）の取扱いに危険があ
り、廃液に公害を伴うという問題がある。

【００１３】更に、前記熱処理工程が熱伝導加熱方法に
基づいていることは、輻射熱による作業現場の環境悪化
を招来し、労働条件に重大な問題を提起する。

【００１４】特に、従来では、生産性の点と併せて、生
産ライン全長の長大化を強いられるという問題がある。
前述したように２ｍ／分程度のラインスピードで線材に
熱処理を行う場合、電気加熱炉の全長は約６ｍにも及
び、更に、その後の冷却のために約３ｍのラインを必要
とする。この点に関して、従来、生産性を補うため、平
行したラインを数本設け、同時平行的に作業が行われて
いるが、その結果必要とされる作業スペースは極めて広
面積である。従って、新たに事業を開始するに際して
は、大型の工場を設立しなければならず、省スペース、
省設備が叫ばれている今日の時流に逆行する。

【００１５】更に、製品に関する課題として、従来の熱
伝導加熱形式による電気加熱炉を用いた熱処理工程にお
いては、後述するように、ヒートパターンが緩慢であ
り、熱処理後の線材の金属結晶粒度が粗く、靱性が必要
十分以上に大であるため、ネジ部材のような冷間鍛造加
工を必要とする製品については、鍛造パンチに対する負
荷が過大であり、パンチを早期に損耗してしまうという
問題がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】 本発明は上記課題を悉
く解決したオーステナイト系ステンレス線材の処理方法
を提供するものであり、その第一の手段として構成した
ところは、冷間加工されたオーステナイト系ステンレス
線材の熱処理方法において、誘導コイル２６、２７にガ
イド管２８を遊挿して成る高周波誘導炉６と、前記ガイ
ド管２８に連通された冷却通路２９と、前記冷却通路２
９の終端に臨む冷却油３４を含む冷却手段８とを構成
し、前記冷却通路２９にガス充填路３１を介して無酸化
及び／又は還元もしくは一部還元ガスを送り込むことに
より、該冷却通路２９の内部を冷却状態かつ無酸化及び
／又は還元雰囲気状態に保持すると共に、前記ガスを冷
却通路２９から前記ガイド管２８に流入せしめ該ガイド
管２８の始端から排出せしめることにより、該ガイド管
２８の内部を無酸化及び／又は還元雰囲気状態に保持せ
しめる工程と、前記高周波誘導炉６のガイド管２８に線
材を走行させ通過せしめることにより、該線材を無酸化
及び／又は還元雰囲気中で誘導加熱により急加熱Ｘ１す
る加熱工程と、前記加熱された線材を走行状態のまま前
記冷却通路２９に導き通過せしめることにより、該線材
の表面を無酸化及び／又は還元雰囲気中で予備冷却Ｘ２
するガス冷工程と、前記冷却通路２９から送出される線
材を走行状態のまま無酸化及び／又は還元雰囲気から直
ちに冷却手段８の冷却油３４に浸漬せしめることによ
り、常温まで急冷Ｘ３せしめる油冷工程と、から成る点
にある。

【００１７】 また、本発明が第二の手段として構成し
たところは、オーステナイト系ステンレス線材を５〜２
０ｍ／分で走行せしめ、加熱工程における急加熱Ｘ１に
より走行中の線材を９５０〜１１００度Ｃに加熱し、ガ
ス冷工程における予備冷却Ｘ２により走行中の線材の表
面を８５０〜９５０度Ｃに冷却する点にある。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の１実施例を詳述
する。

【００１９】（全体的構成）図１に示すように、巻回さ
れた素線１は、繰出手段２から上取り方式により繰出さ
れる。素線１ａは、例えば、オーステナイト系のステン
レス素線であり、ＳＵＳ・ＸＭ７が用いられる。

【００２０】繰出された素線１ａは、第一次伸線手段３
及び第二次伸線手段４（伸線工程）を経て整形手段５
（整形工程）を通過し、高周波誘導炉６（熱処理工程）
及びガス冷手段７（予備冷却工程）を経て油冷手段８
（冷却工程）を通過し、巻取り手段９により巻取られ
る。

【００２１】前記繰出手段２から、伸線手段３、４、整
形手段５、高周波誘導炉６、冷却手段７、８を経て巻取
り手段９に至る線材１は、ラインスピード５〜２０ｍ／
分で連続的に走行せしめられる。

【００２２】（繰出手段の構成）図２に示すように、繰
出手段２において、巻回された素線１ａは、スタンド１
０に装着された素線繰出体１１を複数準備されている。
図例の場合、二つの素線繰出体１１、１１が基台１２に
搭載され、該基台１２のローラ１３上で移動可能に設置
されている。従って、二つの素線繰出体１１、１１は、
何れか一方を繰出ガイド１４の直下に選択的に移動可能
とされる。そこで、一方の素線繰出体１１の素線終端と
他方の素線繰出体１１の素線始端とは予め溶接１５さ
れ、二つの素線繰出体１１、１１を通じて連続的に素線
１ａを繰出し可能としている。従って、一方の素線繰出
体１１の素線１ａが繰出しを完了すると、基台１２上で
他方の素線繰出体１１を繰出ガイド１４の直下に移動せ
しめ、連続的に素線１ａを繰出し、前記繰出しを完了し
た待機中のスタンド１０に新たな素線１ａの巻回体を装
着することにより、連続操業が可能とされている。

【００２３】（第一次伸線手段の構成）図１に示すよう
に、第一次伸線手段３は、複数組の伸線ロール手段、即
ち、図例において、第一組の伸線ロール手段１６と、第
二組の伸線ロール手段１７とから構成されている。

【００２４】第一組の伸線ロール手段１６は、図３
（Ａ）に示すように、上下に平行配置された回転自在な
一対の伸線ロール１６ａ、１６ａから構成され、両ロー
ルに対向する圧延溝１６ｂ、１６ｂを設けている。従っ
て、圧延溝１６ｂを介して両ロール１６ａ、１６ａ間に
素線１ａを通過せしめることにより、該素線１ａの伸線
が行われる。図例の場合、この第一組の伸線ロール手段
１６により、素線１ａの断面は、長軸を上下方向に向か
わせた楕円形に圧延される。

【００２５】第二組の伸線ロール手段１７は、図３
（Ｂ）に示すように、左右に平行配置された回転自在な
一対の伸線ロール１７ａ、１７ａから構成され、両ロー
ルに対向する圧延溝１７ｂ、１７ｂを設けている。従っ
て、圧延溝１７ｂを介して両ロール１７ａ、１７ａ間に
素線１ａを通過せしめることにより、該素線１ａの伸線
が行われる。図例の場合、この第二組の伸線ロール手段
１７により、素線１ａの断面は、長軸を水平方向に向か
わせた楕円形に圧延される。

【００２６】このように、素線１ａは、第一組の伸線ロ
ール手段１６及び第二組の伸線ロール手段１７を通過せ
しめられることにより、素線の周方向に９０度位相をず
らせた方向から二度にわたり圧延され、素線１ａの断面
積を減面率２０〜５０％として伸線される。例えば、繰
出手段２から繰出された素線１ａが直径５．５mmである
場合、この第一次伸線手段３を通過することにより、直
径を４．０mmにまで減じられ、減面率は４７．１％（面
積比）である。そして、この第一次伸線手段３による伸
線は、回転自在なロールを介して行われ、摩擦熱をほと
んど生じないから、従来の引抜き方法におけるような素
線に対する被膜の形成は必要でなく、焼付を生じる虞れ
はない。

【００２７】尚、図示実施例では、素線１ａを第一組の
伸線ロール手段１６により上下から圧延した後、第二組
の伸線ロール手段１７により左右から圧延する方法を示
しているが、その順序を逆にしても良く、要するに、複
数工程にわたり素線の周方向に位相をずらせて複数のロ
ール間を通過せしめることにより圧延し伸線せしめるも
のであれば良い。

【００２８】（第二次伸線の構成）第二次伸線手段４
は、図３（Ｃ）に示すように、素線１ａを通過せしめる
中心部に対して周方向に等間隔をおいて放射方向に配置
した回転自在な三個の伸線ロール１８ａ、１８ａ、１８
ａから構成され、各ロールに圧延溝１８ｂを設けてい
る。これらの伸線ロール１８ａ、１８ａ、１８ａにより
隣接せしめられた圧延溝１８ｂ、１８ｂ、１８ｂにより
形成された中心の空間部は、真円形とされ、そこを素線
１ａが通過せしめられる。

【００２９】そこで、前記第一次伸線手段３により伸線
せしめられた素線１ａは、第二次伸線手段４のロール間
を通過せしめられることにより、再度、圧延され、素線
１ａの断面積を減面率１０〜３０％として伸線される。
例えば、前述のように第一次伸線手段３により伸線され
た直径４．０mmの素線１ａは、この第二次伸線手段４に
より直径を３．５mmにまで減じられ、減面率２３．５％
（面積比）として断面を真円形に近付けるような形状に
整形される。そして、この第二次伸線手段４による伸線
は、回転自在なロールを介して行われ、摩擦熱をほとん
ど生じないから、従来の引抜き方法におけるような素線
に対する被膜の形成は必要でなく、焼付を生じる虞れは
ない。

【００３０】尚、図示実施例では、第一次伸線手段３を
三個の伸線ロール１８ａ、１８ａ、１８ａにより構成し
たが、三個以上、例えば、四個或いは五個の伸線ロール
により構成しても良く、要するに、素線１ａを伸線する
と共に断面真円形に近く整形できるものであれば良い。

【００３１】（整形手段の構成）整形手段５は、図３
（Ｄ）に示すように、求心方向に打撃を与えるように放
射方向に配置された複数、図例では四個のダイス１９
ａ、１９ａ、１９ａ、１９ａから構成され、各ダイスに
整形溝１９ｂを設けている。これらのダイス１９ａ、１
９ａ、１９ａ、１９ａにより隣接せしめられた整形溝１
９ｂ、１９ｂ、１９ｂ、１９ｂにより形成された中心の
空間部は、真円形とされ、そこを素線１ａが通過せしめ
られ、該素線１ａの外形を真円形に整形される。

【００３２】各ダイス１９ａの打撃は、図４に示すよう
な機構により可能とされている。即ち、各ダイス１９ａ
を固定したバッカ２０は、スピンドル２１に摺動自在に
挿通されており、該スピンドル２１は図示矢印方向に駆
動回転される。スピンドル２１の外周において、多数の
外周ローラ２２を保持したリテーナ２３がレース２４に
より支持されている。前記スピンドル２１を駆動回転し
たとき、バッカ２０の尾端は、バッカローラ２５を介し
て各外周ローラ２２に対接せしめられる。

【００３３】従って、スピンドル２１を駆動回転する
と、バッカローラ２５が各外周ローラ２２を乗り越える
たびに、バッカ２０によりダイス１９ａに対して求心方
向の打撃を生ぜしめ、これによりダイスの中心空間部を
通過する素線１ａの外周面を殴打しつつ鍛造し、該素線
１ａの断面形状を完全な真円形に整形する。その結果、
素線１ａは、真円度と寸法精度が保証され、しかも、直
進性のある直線状に保形される。

【００３４】その結果、第一次伸線手段３及び第二次伸
線手段４により伸線された素線１ａは、この整形手段５
を通過せしめられることにより、素線１ａの断面積を減
面率５〜１０％として僅かに伸線される。例えば、前述
のように第二次伸線手段４により伸線された直径３．５
mmの素線１ａは、この整形手段５により鍛造整形された
結果、直径を３．４６mmにまで減じられ、減面率２．３
％（面積比）の下に断面を真円形に整形される。

【００３５】尚、図示実施例では、整形手段５を四個の
ダイス１９ａ、１９ａ、１９ａ、１９ａにより構成した
が、その数に限定されるものではなく、要するに、素線
１ａを求心方向に殴打することにより、外形を断面真円
形に整形できるものであれば良い。

【００３６】（高周波誘導炉の構成）前述のように素線
１ａは、伸線工程及び整形工程を経ることにより、伸線
処理された線材１とされ、引き続き高周波誘導炉６に導
かれる。

【００３７】高周波誘導炉６は、図５に示すように、二
組の誘導コイル２６、２７を一直線上に配置し、両コイ
ルにわたり遊挿された石英管から成るガイド管２８によ
り線材の通路を構成する。尚、図例では二組の誘導コイ
ル２６、２７を示しているが、誘導コイルの本数、直列
配置される個数は問わない。

【００３８】 従って、ガイド管２８を通過する線材１
は、電磁誘導によるジュール熱により瞬時に加熱され、
数秒（例えば４〜６秒程度）のうちに摂氏１０００度程
度（例えば摂氏９５０〜１１００度、実施例においては
約１０５０度）に加熱される。このため、例えば、線材
１の走行速度を５〜２０ｍ／分に設定した場合でも、高
周波誘導炉６の全長は１ｍもあれば足りる。因に、線材
１は、前述した整形工程において、直進性のある直線状
に保形されているので、走行中、ほとんど振れを生じる
ことはなく、ガイド管２８の内面に接触することはな
い。尚、本発明においては、従来のような被膜を線材に
付着せしめていないので、加熱された線材１が従来のよ
うなスケールを生じることはなく、従って、ガイド管２
８の内面も常にクリーンな状態とされている。

【００３９】線材１の光輝固溶化の目的下では、前記加
熱時に線材１を無酸化及び／又は還元もしくは一部還元
雰囲気中におくことが必要であり、このため前記ガイド
管２８の内部には無酸化及び／又は還元もしくは一部還
元ガスが充填されている。このガスは、後述する予備冷
却工程におけるガス冷手段７の冷却通路２９からガイド
管２８に向けて送られる。即ち、冷却通路２９の始端２
９ａにガイド管２８の終端２８ｂを挿入せしめており、
冷却通路２９とガイド管２８の間における隙間により構
成された排気路３０からガスの一部を排出しつつ、残余
のガスをガイド管２８に送り込む構成が採用されてい
る。従って、ガイド管２８には、線材１の走行方向に対
向する方向に向けてガスが送り込まれ、ガスはガイド管
２８を通過して該ガイド管の始端２８ａから排出され
る。尚、ガスとしては、通常ＡＸガスと称されているガ
ス（Ｈ７５％、Ｎ２５％程度のガス）或いは不活性ガス
（Ｎ₂ 系ガス）を採用することが可能である。

【００４０】（ガス冷手段の構成）前記加熱された線材
１は、直ちにガス冷手段７に送られ、そこで予備冷却せ
しめられる。このガス冷手段７は、図５に示すように、
前述した冷却通路２９にガス充填路３１を連通して設
け、このガス充填路３１を介して冷却通路２９に無酸化
及び／又は還元もしくは一部還元ガスを送り込まれる。
冷却通路２９の終端２９ｂは、後述する油冷手段８の冷
却油中に浸漬されている。この終端２９ｂからガスが排
出されることを防止するため、前記高周波誘導炉６のガ
イド管２８並びにガス冷手段７の冷却通路２９は、一直
線上ではあるが、線材１の進行方向に向けて次第に下降
するように下向き傾斜姿勢に設置されている。

【００４１】前記冷却通路２９の外周には、冷媒ジャケ
ット３２が形成され、冷媒（図例の場合は冷却水）が充
填されている。このため、冷媒ジャケット３２には、冷
媒入口３３と冷媒出口３４が設けられており、図示省略
したポンプを介して冷媒を循環する。従って、これによ
り冷却通路２９は常に冷却（図例の場合は水冷）されて
いる。

【００４２】 この冷却通路２９中を線材１が通過せし
められる時間は、数秒（例えば４〜６秒程度）であり、
このため、例えば、線材１の走行速度を５〜２０ｍ／分
に設定した場合でも冷却通路２９の全長は１ｍもあれば
足りる。

【００４３】そこで、前記加熱された線材１は、冷却通
路２９を通過することにより、該冷却通路２９内におい
てガスにより生成された無酸化及び／又は還元もしくは
一部還元雰囲気中で予備冷却される。例えば、前述した
高周波誘導炉６により加熱された線材１の表面温度は、
冷却通路２９を通過することにより摂氏８５０〜９５０
度程度（実施例においては約９００度）まで予備冷却さ
れる。

【００４４】（油冷手段の構成）油冷手段８は、図１及
び図５に示すように、冷却油３４を貯蔵した槽３５によ
り構成され、前記ガス冷手段７の冷却通路２９から送り
出された線材１を直ちに冷却油３４中に浸漬せしめ、そ
の後、線材１を巻取り手段９に向けて進路転換せしめる
ためのベンドローラ３６を有する。

【００４５】前記冷却油３４は、通常、鉄の焼入れ用と
して使用されている焼入油を採用することができ、この
冷却油３４に浸漬された線材１は５〜１０秒程度で常温
まで急冷される。

【００４６】ところで、ステンレス線材を加熱状態（例
えば摂氏９５０〜１１００度程度）から直ちに冷却油に
浸漬せしめ油冷のみにより急冷すると、線材の表面がス
ケールにより覆われ黒色化してしまい、光輝処理の目的
に反することになる。この点に関して、本発明は、前述
したガス冷手段７により予備冷却し、一旦、摂氏約９０
０度前後に予備冷却した後で油冷手段８により冷却する
と、線材の表面にはスケールによる黒色付着物が一切見
られず、光輝に優れた線材が得られることを知見した。

【００４７】（巻取り手段）以上の処理を終えた線材１
は、ベンドローラ３６を介して油冷手段８から送り出さ
れ、巻取り手段９のロータ３７により巻取られる。

【００４８】（加熱処理工程に関するヒートパターン）
図６には、本発明によるヒートパターンと、上述した従
来方法におけるヒートパターンを比較対照して示してい
る。

【００４９】従来方法におけるヒートパターンＹは、上
述したような電気加熱ヒータによる熱伝導加熱のため、
線材が所定の温度（例えば摂氏１０５０度）に達するま
でに約１６５秒の時間を要する。従って、加熱の立ち上
がり線Ｙ１は緩慢である。そして、炉内における線材の
実際の温度を測定し確認することは不可能であるから、
品質管理上は、この所定の温度を一定時間維持しなけれ
ばならず、約１５秒程度のキープポイントＹ２が必要に
なる。そこで、前記キープポイントＹ２を終えた後、上
述したような長い距離にわたるガス冷を受ける。このた
め、冷却線Ｙ３も緩慢である。

【００５０】これに対して、本発明におけるヒートパタ
ーンＸは、高周波誘導炉６による誘導加熱であるため、
線材は、瞬時（実施例においては約４秒）のうちに所定
の温度（実施例においては摂氏１０５０度）に達し、加
熱立ち上がり線Ｘ１は急激に進行する。この加熱はジュ
ール熱に基づくものであるから、その発生熱量は、線材
中を流れる誘導電流を計算により求めることにより決定
できる。このため、所望の温度設定が容易であり、従来
の熱伝導加熱のようなキープポイントを設ける必要はな
く、勢い加熱立ち上がり線Ｘ１を図６に示すようにラビ
ットヒートに構成せしめることが可能となる。そして、
加熱後は、前述したガス冷手段７による予備冷却Ｘ２を
行い、続いて油冷手段８による急冷Ｘ３を行う。

【００５１】（線材に基づく製品の効果）従来方法によ
る処理を行った線材と、本発明方法による処理を行った
線材とを用いて、ネジブランク（螺糸を形成する前の十
字穴付小ネジの半製品）を鍛造し、両者を比較した。従
来方法及び本発明方法の何れにおいても、処理のために
提供された素線は、ＳＵＳ・ＸＭ７である。尚、以下、
従来方法による処理を経た素材から製作したネジブラン
クを従来品と言い、本発明方法による処理を経た素材か
ら製作したネジブランクを本発明品と言う。

【００５２】このようなネジブランクの製品３８は、図
７（Ａ）に示すように、シャンク部３９と頭部４０とを
有し、頭部４０の頂部に十字穴４１を形成している。

【００５３】そこで、前記十字穴４１は、鍛造パンチ４
２を頭部４０に打ち込むことによる冷間鍛造により形成
したが、従来品の場合は、靱性が過大であると思われ、
鍛造パンチ４２を早期に摩耗するばかりか、しばしば鍛
造パンチ４２の鋭利な部分を折損してしまうことが知見
された。これに対して、本発明品の場合は、鍛造パンチ
４２の摩耗寿命は前記従来に対する場合に比して２倍以
上であり、しかも、数万回の打ち込みを行っても鍛造パ
ンチ４２の折損は皆無であった。

【００５４】次に、ネジブランクのサンプルを縦方向に
切断し、王水（硝酸１０ｗｔ％、塩酸３０ｗｔ％、水６
０ｗｔ％）に常温下で約７分間浸漬した後、切断面の酸
化状況を観察した。これによると、従来品は、切断面を
早期に腐食してしまい、これを顕微鏡により観察したと
ころ、結晶粒の粒界腐食を進行していることが確認され
た。これに対して、本発明品の場合は、ほとんど腐食が
見られず、顕微鏡により観察しても粒界腐食を確認でき
なかった。

【００５５】更に、ネジブランクのサンプルの縦断面に
ついて、財団法人機械電子検査検定協会に結晶粒度測定
（ＪＩＳ・Ｇ０５５１）を依頼し、顕微鏡組織の写真の
提供を受けた。これによれば、測定個所は、図７（Ａ）
のポイントＺ１、Ｚ２、Ｚ３の三個所であり、平均粒度
は、従来品の場合、ポイントＺ１が５．８、ポイントＺ
２が５．７、ポイントＺ３が５．６であったのに対し
て、本発明品の場合、ポイントＺ１、Ｚ２、Ｚ３の三個
所とも９．８であり、結晶粒度が極めて小さいことを確
認できた。

【００５６】前記ポイントＺ３における顕微鏡写真に表
れた組織をトレースしたものが図７（Ｂ）（Ｃ）であ
り、図７（Ｂ）は本発明品、図７（Ｃ）は従来品を示し
ており、何れも倍率は４００倍である。

【００５７】このように従来品と本発明品との間に結晶
組織の相違が見られる理由は、必ずしも明確ではない
が、図６に示した熱処理のヒートパターンにおいて、従
来方法がキープポイントＹ２を有するのに対して、本発
明方法ではラビットヒートであること、そして、従来方
法が単調で緩慢な冷却線Ｙ３とされるのに対して、本発
明方法では急冷Ｘ３に先立ち予備冷却Ｘ２を経るためで
あると推測される。そして、このような結晶組織の相違
により、前述したような素材の靱性の強弱と、粒界腐食
の優劣に差が見られるものと考えられる。

【００５８】

【発明の効果】 本発明によれば、従来では電気加熱ヒ
ータによる熱伝導加熱のため、加熱処理工程におけるラ
インスピードに限界があり、生産ラインを長大化し、輻
射熱による作業環境の悪化を余儀なくされていたのに対
して、本発明では、金属材の熱処理を高周波誘導炉によ
る誘導加熱により行うため、加熱時間が極めて短時間で
足り、生産ラインをコンパクトな短いものとすることが
可能であり、しかも、外部に熱を放出することもなく作
業環境を改善できるという効果がある。

【００５９】また、本発明によれば、急加熱後の金属材
をガス冷により予備冷却し、その後、油冷により急冷す
るものであるから、結晶粒度が小さく、その結果、耐腐
食性に優れると共に、靱性を過大とすることなく適正に
保つ金属材を提供できるので、ネジ部材のような冷間鍛
造により製作すべき製品のための素材として特に優れて
おり、しかも、予備冷却を介在せしめることにより、油
冷に際して金属材がスケールに覆われ黒色化することを
防止し得たものであり、優れた光輝を有する素材を提供
できるという効果がある。

【００６０】 更に、本発明によれば、線材を連続的に
走行させた状態で、高周波誘導炉６による加熱工程、冷
却通路２９によるガス冷工程、冷却油３４による油冷工
程を経るものであるから、各工程を短時間化でき、生産
ラインを短くできるという効果がある。 就中、本発明に
よれば、加熱工程からガス冷工程を経て油冷工程に至る
まで、線材を完全な無酸化及び／又は還元雰囲気中にお
くものであるから、線材がスケールに覆われ黒色化する
ことはなく、優れた光輝（ブライト）を有し、ネジ部材
のような冷間鍛造により製作すべき製品のための素材と
して特に優れている。 ところで、本発明における完全な
無酸化及び／又は還元雰囲気における処理は、加熱工程
を行うための高周波誘導炉６における誘導コイル２６、
２７に遊挿されたガイド管２８と、ガス冷工程を行うた
めのガイド管２８とを挿通せしめ、更に、該ガイド管２
８の終端に臨んで冷却油３４を含む冷却手段８を設け、
前記冷却通路２９にガス充填路３１を介して無酸化及び
／又は還元もしくは一部還元ガスを送り込むことによ
り、該冷却通路２９の内部を冷却状態かつ無酸化及び／
又は還元雰囲気状態に保持すると共に、前記ガスを冷却
通路２９から前記ガイド管２８に流入せしめ該ガイド管
２８の始端から排出せしめることにより、初めて可能と
なったものであり、これにより、線材を前記ガイド管２
８を挿通した後、冷却通路２９を経て、冷却手段８の冷
却油３４に至るまで、比較的高速で走行させつつ、その
間における線材を常に完全な無酸化及び／又は還元雰囲
気により保護し、スケールの付着を防止できたものであ
る。 そして、ガス充填路３１を介して冷却通路２９に前
記ガスを送り込むことにより、該冷却通路２９の内部の
冷却と無酸化及び／又は還元雰囲気の生成を可能とする
ばかりか、そのガスをそのまま冷却通路２９からガイド
管２８に流入せしめ該ガイド管２８の始端から排出せし
めることにより、該ガイド管２８の内部を完全に無酸化
及び／又は還元雰囲気ならしめることに供するものであ
るから、省設備であると共に、ガスを有効に利用しつつ
消費量を抑制できる。 即ち、冷却通路２９に送り込まれ
たガスは、第一に冷却通路２９を走行する線材をガス冷
する手段を構成し、第二に線材をガス冷するための冷却
通路２９の内部に無酸化及び／又は還元雰囲気を生成す
るための手段を構成し、第三にガイド 管２８に流入せし
められることにより線材を誘導加熱するための炉６にお
けるガイド管２８の内部に無酸化及び／又は還元雰囲気
を生成するための手段を構成し、第四に冷却通路２９の
終端２９ｂにおいて線材が冷却油３４に浸漬されるまで
無酸化及び／又は還元雰囲気を保持するための手段を構
成するものであるから、謂わば一石二鳥を越える一石四
鳥ともいうべき多機能に供され、有効利用されるという
効果がある。

【００６１】 請求項２に記載の本発明によれば、図７
に基づいて上述したような優れたネジブランクに供され
る線材を提供できるという効果がある。

【００６２】更に、本発明によれば、伸線工程と熱処理
工程を何れも高速のラインスピードにより実施すること
ができるので、従来のように伸線工程と熱処理工程を別
々に実施するオフライン生産に比して、本発明では伸線
工程と熱処理工程を一連に実施せしめるオンライン生産
が可能になり、生産調整等の点においても有利になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における全工程を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の実施例における繰出手段を示す斜視図
である。

【図３】本発明の実施例における伸線工程に用いられる
装置を示し、（Ａ）は第一次伸線手段における第一組の
伸線ロール手段を示す正面図、（Ｂ）は第一次伸線手段
における第二組の伸線ロール手段を示す正面図、（Ｃ）
は第二次伸線手段を示す正面図、（Ｄ）は整形手段を示
す正面図である。

【図４】前記整形手段におけるダイス打撃装置の実施例
を示す縦断正面図である。

【図５】本発明の実施例における高周波誘導炉、ガス冷
手段、油冷手段を示す縦断側面図である。

【図６】本発明方法と従来方法におけるヒートパターン
を対照的に示す折線グラフ図である。

【図７】処理後の線材を素材として製作したネジブラン
クのサンプルを示し、（Ａ）はネジブランクの縦断面拡
大図、（Ｂ）は本発明品のポイントＺ３における結晶を
示す顕微鏡写真のトレース図、（Ｃ）は従来品のポイン
トＺ３における結晶を示す顕微鏡写真のトレース図であ
る。

【符号の説明】

１ 線材 １ａ 素線 ２ 繰出手段 ３ 第一次伸線手段 ４ 第二次伸線手段 ５ 整形手段 ６ 高周波誘導炉 ７ ガス冷手段 ８ 油冷手段 ９ 巻取り手段 １６ 第一組の伸線ロール手段 １７ 第二組の伸線ロール手段 １９ａ ダイス ２６ 誘導コイル ２７ 誘導コイル ２８ ガイド管 ２９ 冷却通路 ３２ 冷媒ジャケット ３４ 冷却油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 9/60 １０２ Ｃ２１Ｄ 9/60 １０２ (56)参考文献 特開 昭62−202030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−107260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−85631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−71620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−39208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−76611（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354821（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間加工されたオーステナイト系ステン
   レス線材の熱処理方法において、 誘導コイル２６、２７にガイド管２８を遊挿して成る高
   周波誘導炉６と、前記ガイド管２８に連通された冷却通
   路２９と、前記冷却通路２９の終端に臨む冷却油３４を
   含む冷却手段８とを構成し、前記冷却通路２９にガス充
   填路３１を介して無酸化及び／又は還元もしくは一部還
   元ガスを送り込むことにより、該冷却通路２９の内部を
   冷却状態かつ無酸化及び／又は還元雰囲気状態に保持す
   ると共に、前記ガスを冷却通路２９から前記ガイド管２
   ８に流入せしめ該ガイド管２８の始端から排出せしめる
   ことにより、該ガイド管２８の内部を無酸化及び／又は
   還元雰囲気状態に保持せしめる工程と、 前記高周波誘導炉６のガイド管２８に線材を走行させ通
   過せしめることにより、該線材を無酸化及び／又は還元
   雰囲気中で誘導加熱により急加熱Ｘ１する加熱工程と、 前記加熱された線材を走行状態のまま前記冷却通路２９
   に導き通過せしめることにより、該線材の表面を無酸化
   及び／又は還元雰囲気中で予備冷却Ｘ２するガス冷工程
   と、 前記冷却通路２９から送出される線材を走行状態のまま
   無酸化及び／又は還元雰囲気から直ちに冷却手段８の冷
   却油３４に浸漬せしめることにより、常温まで急冷Ｘ３
   せしめる油冷工程と、から成ることを特徴とするオース
   テナイト系ステンレス線材の処理方法。
2. 【請求項２】 オーステナイト系ステンレス線材を５〜
   ２０ｍ／分で走行せしめ、加熱工程における急加熱Ｘ１
   により走行中の線材を９５０〜１１００度Ｃに加熱し、
   ガス冷工程における予備冷却Ｘ２により走行中の線材の
   表面を８５０〜９５０度Ｃに冷却することを特徴とする
   請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス線材の処
   理方法。