JP2764170B2 - Manufacturing method of high ductility steel wire - Google Patents
Manufacturing method of high ductility steel wireInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明は、高延性の鋼線材の製造法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Object of the Invention" (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing a highly ductile steel wire.
(従来の技術) 0.2mmφ程度のタイヤ−コードもしくはドットプリン
ター用に供される極細線は、通常5.5mmφ程の高炭素鋼
線材を伸線して製造される。然し、この方法では伸線加
工により材質が硬化してくるので、延性を回復させるた
めに途中で2〜3回のパテンテイング処理を施す必要が
あり、製造工程が複雑になりコスト高となる欠点があっ
た。(Prior Art) Extra fine wires used for tire cords or dot printers of about 0.2 mmφ are usually produced by drawing high-carbon steel wires of about 5.5 mmφ. However, in this method, since the material is hardened by wire drawing, it is necessary to apply a patenting process two or three times in the middle to recover ductility, which complicates the manufacturing process and increases the cost. there were.
そこで、低C−Si−Mn鋼を用いてフェライト+マルテ
ンサイトの二相からなる線材を使用することが近年試み
られている。これは柔いフェライトのマトリックスに硬
いマルテンサイトを分散させたものであり、加工性をフ
ェライトにより確保し、強度をマルテンサイトにより確
保しようとするものである。この製造方法の代表的なも
のとしては、線材をAc1〜Ac1+180℃のフェライト+オ
ーステナイトの二相温度から、焼き入れによりフェライ
ト+マルテンサイトの二相組織を得るものである。然
し、通常、加熱前の線材はフェライト+パーライトの比
較的粒の大きい組織を有しているため、得られるマルテ
ンサイトの組織も塊状の大きなものであり、伸線加工の
段階でフェライトとマルテンサイトの界面からクラック
を発生し易く、断線を生じ易い。これを防止するには過
冷却して前組織をベイナイトかマルテンサイトにしてお
く必要があり、これまではオフラインにおいて微細な前
組織を得るための中間熱処理と、フェライト+マルテン
サイトの二相組織を得るための仕上げ熱処理が不可欠と
されていた。Therefore, it has been attempted in recent years to use a low C-Si-Mn steel and use a wire composed of two phases of ferrite and martensite. This is one in which hard martensite is dispersed in a matrix of soft ferrite, and the workability is secured by ferrite, and the strength is secured by martensite. Typical examples of this manufacturing method, a wire from the two-phase temperature of ferrite + austenite of A c1 ~A c1 + 180 ℃, is intended to obtain a two-phase structure of ferrite + martensite by quenching. However, since the wire before heating usually has a relatively large grain structure of ferrite and pearlite, the resulting martensite structure is also massive and large. Cracks are easily generated from the interface of, and disconnection is easily generated. To prevent this, it is necessary to supercool the prestructure to bainite or martensite. Until now, intermediate heat treatment to obtain a fine prestructure offline and a two-phase structure of ferrite + martensite The finishing heat treatment to obtain it was indispensable.
第9図は従来法における鋼の熱履歴をFe−C系状態図
と併せて書いたものである。即ち始めに線材をオーステ
ナイト化させて焼き入れることによりベイナイトやマル
テンサイトを主体とする過冷組織を得る。かかる中間熱
処理を施したのち更にフェライト+オーステナイトの二
相温度域に加熱して焼き入れを行うのである。FIG. 9 shows the thermal history of steel in the conventional method, together with the Fe-C phase diagram. That is, first, the wire is austenitized and quenched to obtain a supercooled structure mainly composed of bainite and martensite. After such an intermediate heat treatment, quenching is performed by further heating to a two-phase temperature range of ferrite + austenite.
通常、この中間熱処理はオフラインで実施されてい
る。Usually, this intermediate heat treatment is performed off-line.
(発明が解決しようとする課題) 前述したように、従来の方法による場合は、何れの方
法によっても、製造工程の複雑さ、もしくはオフライン
での中間熱処理等の工程を省くことはできず、非能率、
コスト高は避けられなかった。本発明はこのような現状
に鑑み創案されたものであり、従来のステルモア法を改
良し、オフラインでの中間熱処理を省略し、伸線性の優
れた高延性線材を、低コストで製造する方法を提供する
ことを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the case of the conventional method, the complexity of the manufacturing process or the step of off-line intermediate heat treatment or the like cannot be omitted by any of the methods. efficiency,
High costs were inevitable. The present invention has been devised in view of such a situation, and a method of improving a conventional Stemmore method, omitting intermediate heat treatment offline, and producing a highly ductile wire excellent in drawability at a low cost. The purpose is to provide.
「発明の構成」 (課題を解決するための手段) 前述の目的を達成するために、本発明者等は、 C:0.20wt%以下、Si:2.0wt%以下、 Mn:0.50〜2.50wt%、P:0.015wt%以下、 S:0.015wt%以下,Ti:0.005wt%以下、 Al:0.005wt%以下、全窒素量:50ppm以下、 全酸素量:10〜40ppm、残部が実質的にFeで、且つ、酸
化物系介在物の大きさが10μm以下で、而も前記酸化物
中Al2O3の占める割合が40%以下である鋼を、熱間圧延
により線材となし、非同心リング状態で搬送する途中に
おいて、前記線材の上方でミストノズルを用いて0.5〜1
0m3/minの水を、気水比100Nm3/m3以下で微粒子とした
気水ミストを発生せしめ、該ミストと下方からの衝風に
より線材を15℃/sec.以上の速度で冷却し、ベイナイト
もしくはマルテンサイトまたは双方の混合組織を主とす
る組織となし、次いで該線材をオフラインでAc1〜Ac1+
180℃に加熱し、50℃/sec.以上の冷却速度で焼入れする
ことを特徴とする高延性鋼線材の製造方法を茲に提案す
る。本発明方法の採用により、高能率で而も安価に、高
延性鋼線材を製造することができる。"Constitution of the Invention" (Means for solving the problem) In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have set C: 0.20 wt% or less, Si: 2.0 wt% or less, and Mn: 0.50 to 2.50 wt%. , P: 0.015 wt% or less, S: 0.015 wt% or less, Ti: 0.005 wt% or less, Al: 0.005 wt% or less, total nitrogen content: 50 ppm or less, total oxygen content: 10-40 ppm, and the balance substantially Fe In addition, a steel in which the size of oxide-based inclusions is 10 μm or less and the ratio of Al 2 O 3 in the oxide is 40% or less is formed into a wire by hot rolling, and a non-concentric ring is formed. In the middle of the conveyance in the state, using a mist nozzle above the wire rod 0.5 to 1
0 m 3 / min water, water / water ratio of 100 Nm 3 / m 3 or less to generate fine water vapor mist, and the wire is cooled at a speed of 15 ° C./sec. , without a tissue mainly mixed structure of bainite or martensite or both, then a and該線material offline c1 to a c1 +
The present invention proposes a method for producing a highly ductile steel wire characterized by heating to 180 ° C. and quenching at a cooling rate of 50 ° C./sec. Or more. By adopting the method of the present invention, a highly ductile steel wire can be manufactured with high efficiency and at low cost.
(作用) 本発明方法の特徴は、ステルモア法を改良し、非同心
リング状態で搬送される熱間圧延の終了した線材に、上
方から微細な気水ミストを吹きつけると共に、下方から
は衝風を吹きつけ、均一且つ効果的な急速冷却を行うこ
とであり、以下詳述するような、化学的組成、気水ミス
トの発生条件、冷却速度の厳正な規制のもとに、直接過
冷組織を得ることができて、オフラインにおける中間熱
処理を省略することができる。(Function) A feature of the method of the present invention is that the Stellermore method is improved, and a fine water / water mist is sprayed from above on a hot-rolled wire conveyed in a non-concentric ring state, and blast from below. Spraying water to achieve uniform and effective rapid cooling. Under the strict regulation of chemical composition, generation condition of steam and water mist, and cooling rate as described in detail below, And the off-line intermediate heat treatment can be omitted.
更に本願発明の特質を述べるなら、冷却用のミストが
単に給水を加圧し噴霧して細粒化したものと異なり、特
定の気水混合比の水と空気を用い、加圧噴霧する気水ミ
ストを用いているので水滴が微細化されていること、而
もこの微細な気水ミストを搬送途中の線材の上方から吹
き付けると共に、下方からは衝風を吹き付けるから、落
下する気水ミストは上昇流に巻き込まれるから上下方向
から強制的に気水ミストにより急冷されていることにな
る。通常、非同心リング状で搬送される線材は、中央部
よりも端部に重なり部が多いが、ミストノズルの取り付
け位置、個数、気水比の選択等により全体が均一な速度
で冷却される。To further describe the characteristics of the present invention, a cooling mist is different from a mist for cooling and atomizing simply by pressurizing and spraying feedwater, and a water / water mist which is sprayed under pressure using water and air having a specific air / water mixing ratio. Water droplets are miniaturized, and this fine air-water mist is blown from above the wire being transported, and a blast is blown from below. Therefore, it is forcibly cooled by the air-water mist from above and below. Usually, the wire conveyed in a non-concentric ring shape has more overlapping portions at the end than at the center, but the whole is cooled at a uniform speed by selecting the mounting position of the mist nozzle, the number, the air-water ratio, etc. .
従来の調整冷却装置を用いるステルモア法では容易に
ベイナイトやマルテンサイトの過冷組織を得ることがで
きない。The supercooled structure of bainite or martensite cannot be easily obtained by the stealmore method using a conventional conditioning cooling device.
次に、本発明における特許請求の範囲に記載の数値限
定の理由について述べる。Next, the reasons for the numerical limitations described in the claims of the present invention will be described.
A.化学組成について ・C:0.20wt%以下(以降wtを省略し単に%とする)。A. Chemical composition ・ C: 0.20 wt% or less (hereinafter, wt is abbreviated to simply%).
Cは強度を確保するために重要な元素であるが、0.2
%を超えて添加すると、マルテンサイトの延性の低下が
著しくなるため0.2%以下とする。C is an important element for securing strength, but 0.2
%, The martensite ductility is significantly reduced.
・Si:2.0%以下。-Si: 2.0% or less.
Siはフェライトに固溶し、フェライトを強化する重要
な元素であるが、2.0%を超えるとフェライト+オース
テナイトの二相温度での脱炭が著しくなるので2.0%以
下とする。Si is dissolved in ferrite and is an important element for strengthening ferrite. However, if it exceeds 2.0%, decarburization at a two-phase temperature of ferrite and austenite becomes remarkable, so that the content is set to 2.0% or less.
・Mn:0.50〜2.50%。-Mn: 0.50-2.50%.
Mnは鋼の焼き入れ性を高め、鋼を強化するのに有効な
元素であるが、0.5%未満では添加した効果が発揮され
ず、一方2.5%を超えて添加しても、その効果は飽和し
てくるのでこの範囲とした。Mn enhances the hardenability of the steel and is an effective element for strengthening the steel. However, if the content is less than 0.5%, the effect of adding Mn is not exhibited. It was within this range.
・P:0.015%以下。・ P: 0.015% or less.
Pは結晶粒界に偏析し、鋼の延性を低下せしめ、伸線
性を低下せしめるので0.015%以下とした。P segregates at the crystal grain boundaries, lowers the ductility of the steel, and lowers the drawability.
・S:0.015%以下。・ S: 0.015% or less.
SはMnと結合し、MnSとして鋼の清浄性を低下せし
め、鋼の延性を低下させるので0.015%以下とした。S is combined with Mn, and as MnS, lowers the cleanliness of the steel and lowers the ductility of the steel.
・Ti:0.005%以下。・ Ti: 0.005% or less.
Tiは窒素との結合力が強く、而もTiNは5〜20μmと
大きく、角張った非延性の介在物として存在し、極細線
の伸線性を著しく損なう原因となる。鋼の溶解時の成分
管理を充分にする必要があり、0.01%のTiが含有されて
いると、極細線の伸線は不可能となる。0.005%が限界
である。Ti has a strong bonding force with nitrogen, and TiN has a large size of 5 to 20 μm, and exists as an angular non-ductile inclusion, which significantly impairs the drawability of an ultrafine wire. It is necessary to sufficiently control the composition of the steel when it is melted. If 0.01% of Ti is contained, it is impossible to draw an ultrafine wire. 0.005% is the limit.
・Al:0.005%以下。-Al: 0.005% or less.
Alは酸素との結合力が強く、酸化物を形成し易い。而
も、窒化物と同様に、伸線性を損うので極力少なくする
必要がある。鋼中の介在個数を少なくし、介在物自体を
延性のあるものにするには、0.005%以下とする必要が
ある。Al has a strong bonding force with oxygen and easily forms an oxide. Also, similarly to nitrides, the wire drawing property is impaired, so it is necessary to minimize the drawability. In order to reduce the number of inclusions in the steel and make the inclusions themselves ductile, the content must be 0.005% or less.
・全窒素量:50ppm以下。・ Total nitrogen content: 50 ppm or less.
Nはフェライトに固溶し、その延性を低下させると共
に、伸線中に歪み時効硬化を起し、延性を著しく低下さ
せる。50ppmを超えるNが含有されている時は、断線を
頻発するので50ppm以下とした。N forms a solid solution in ferrite and lowers its ductility, and at the same time, causes strain age hardening during drawing, thereby significantly lowering ductility. When N exceeds 50 ppm, disconnection frequently occurs.
・全酸素量:10〜40ppm。・ Total oxygen content: 10-40 ppm.
Oは酸化物形成の基となる元素であり、40ppmを超え
ると鋼の清浄性が悪くなってくる。但し10ppm未満とな
ると、酸化物系介在物中のAl2O3の占める割合が高くな
り、高融点介在物になり、伸線中に変形しにくくなるの
で10〜40ppmの間とした。O is an element serving as a base for oxide formation, and if it exceeds 40 ppm, the cleanliness of steel deteriorates. However, when the content is less than 10 ppm, the proportion of Al 2 O 3 in the oxide-based inclusions increases, the inclusions become high-melting-point inclusions, and are less likely to be deformed during wire drawing.
・その他の元素について。・ About other elements.
本発明においては、C,Si,MnとFeが主要元素である
が、延性を損なわない限り、Cr,Mo,等の焼入れ向上元
素、V.Nb等の析出硬化元素を含んでもよい。規制すべき
元素として列記はしなかったが、ZrはTiと同様な作用が
あるから、混入には注意すべきである。又、鋼中には不
可避元素としての、Cu,Ni等も存在するが、微量ならば
特に問題とはならない。In the present invention, C, Si, Mn and Fe are the main elements, but may contain a quenching improving element such as Cr, Mo, and the like, and a precipitation hardening element such as V. Nb, as long as the ductility is not impaired. Although not listed as elements to be regulated, Zr has the same effect as Ti, so care must be taken in its incorporation. In addition, unavoidable elements such as Cu and Ni are present in steel, but if they are trace amounts, they do not pose any particular problem.
B.酸化物系介在物の形態について ・酸化物系介在物中のAl2O3:全体の40%以下。B. oxide inclusions in the form for-oxide-based inclusions in Al 2 O 3: total 40% or less.
伸線加工時の断線破面から検出される介在物は、Al2O
3,MgO−Al2O3,等であり、Al2O3の含有率が高く、その
高融点(約2000℃)の介在物が伸線により変形しないこ
とが断線の原因であるから、介在物をAl2O3−SiO2−CaO
系、もしくはAl2O3−SiO2−CaO−MnO系等の精練スラグ
系の多元系介在物として、その融点を低く(約1200℃)
することにより、断線を防止することができる。そのた
めには、酸化物系介在物全体中におけるAl2O3の含有率
を、40%以下に抑制する必要がある。Inclusions detected from the broken surface during wire drawing are Al 2 O
3 , MgO-Al 2 O 3 , etc., which has a high content of Al 2 O 3 and the high melting point (about 2000 ° C.) Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO
Low melting point (approximately 1200 ° C) as a multi-component inclusion of a refined slag system such as a system or Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO-MnO system
By doing so, disconnection can be prevented. For this purpose, the content of Al 2 O 3 in the entire oxide-based inclusion must be suppressed to 40% or less.
・酸化物系介在物の大きさ:10μm以下。-Size of oxide inclusions: 10 µm or less.
非延性の酸化物系介在物の大きさが10μmを超える
と、伸線時の断線が多発するので、10μm以下に限定し
た。If the size of the non-ductile oxide-based inclusions exceeds 10 μm, disconnection frequently occurs during wire drawing, so that the size was limited to 10 μm or less.
C.急速冷却の条件 ・気水ミストの発生条件:0.5〜10m3/minの水を気水比10
0Nm3/m3以下で発生させたもの。C. Conditions for rapid cooling ・ Air-water mist generation conditions: 0.5 to 10 m 3 / min water to air-water ratio of 10
Generated at 0 Nm 3 / m 3 or less.
冷却水量を0.5〜10m3/minとしたのは、0.5m3/min未満
では充分な冷却効率が得られず、この目的とするベイナ
イトやマルテンサイトの過冷組織が得られないためであ
り、上限の10m3/minは目的が達成されて、これ以上の水
量は必要がないからである。気水比を100Nm3/m3以下と
したのは、これを超えると気水ミスト中の水粒子の数が
少なくなり、冷却能力が劣り、過冷組織が得られにくい
ことによる。The amount of cooling water was 0.5 to 10 m 3 / min is not sufficient cooling efficiency is obtained is less than 0.5 m 3 / min, is because the supercooled structure of bainite and martensite that this object can not be obtained, This is because the upper limit of 10 m 3 / min achieves the purpose and does not require any more water. The reason that the water / water ratio is set to 100 Nm 3 / m 3 or less is that if the water / water ratio exceeds 100 Nm 3 / m 3 , the number of water particles in the water / water mist decreases, the cooling capacity is deteriorated, and it is difficult to obtain a supercooled structure.
・気水ミストと衝風による冷却速度:15℃/sec以上。・ Cooling rate by air-water mist and blast: 15 ° C / sec or more.
15℃/sec未満の冷却速度では、ベイナイトやマルテン
サイトの過冷組織を得るのに、Cr,Mo等の焼入れ向上元
素を加える必要が生ずるので、15℃/sec以上とした。At a cooling rate of less than 15 ° C./sec, it is necessary to add a quenching improving element such as Cr or Mo to obtain a supercooled structure of bainite or martensite.
D.オフラインにおける処理条件 ・加熱温度:Ac1〜Ac1+180℃。D. Off-line processing conditions Heating temperature: A c1 to A c1 + 180 ° C.
Ac1未満の加熱では、マルテンサイトを得るのに必要
なオーステナイトが得られず、Ac1+180℃を超えると、
フェライトの量が少なくなるのでこの範囲とした。Heating less than A c1 does not provide the austenite necessary to obtain martensite, and exceeding A c1 + 180 ° C.
This range was set because the amount of ferrite was reduced.
・焼き入れの冷却速度:50℃/sec以上。・ Quenching cooling rate: 50 ° C / sec or more.
50℃/sec.未満では焼き入れによってオーステナイト
をマルテンサイトに完全に変態させるのが困難になるの
で、50℃/secを下限とした。焼き入れ剤としては、水も
しくは油が使用される。焼き入れにより、フェライト組
織はそのまま残留し、オーステナイトはマルテンサイト
に変態してフェライト+マルテンサイトの二相組織が得
られる。尚、本発明において、気水ミストと云うのは単
なる加圧水のみによるスプレーミストではなく、空気を
混入して給水を加圧スプレーし、水滴が微細化されたも
のを指す。気水ミストは上面からのみで充分であるが、
補助的に下面から衝風に乗せて気水ミストを上向きに吹
き込んでもよい。If the temperature is lower than 50 ° C / sec., It becomes difficult to completely transform austenite into martensite by quenching. Water or oil is used as a quenching agent. By quenching, the ferrite structure remains as it is, austenite is transformed into martensite, and a two-phase structure of ferrite + martensite is obtained. In the present invention, the air-water mist is not a spray mist using only pressurized water, but refers to a water mist in which air is mixed and water is sprayed under pressure to make water droplets fine. The steam mist is sufficient only from the top,
The air-water mist may be blown upward from the lower surface as an auxiliary.
第3図は鋼の連続冷却変態曲線に冷却曲線を重ねて書
いた概念図であり、曲線10はステルモア法の、曲線11は
本発明の冷却曲線である。ステルモア法では冷却速度が
小さく、変態後の組織はフェライト+パーライトである
のに対して、本発明ではベイナイト+マルテンサイトの
過冷組織が得られる。なお鋼の成分によっては過冷組織
の中に10%程度以下のフェライトが混じることもあるが
少量のフェライトであれば特に差し支えは無い。FIG. 3 is a conceptual diagram in which a cooling curve is superimposed on a continuous cooling transformation curve of steel, and a curve 10 is a Stellmore method and a curve 11 is a cooling curve of the present invention. In the Stellmore method, the cooling rate is low and the structure after transformation is ferrite + pearlite, whereas in the present invention, a supercooled structure of bainite + martensite is obtained. Depending on the composition of the steel, about 10% or less of ferrite may be mixed in the supercooled structure, but a small amount of ferrite does not pose any particular problem.
(実施例) 第1図に本発明の気水ミスト冷却の工程を実施するた
めの装置例を示す。(a)図は正面図、(b)図は側面
図である。ここで1は線材、2はコンベヤ、3は衝風、
4は送気管、5は送水管、6はミストノズル、7は衝風
調節用プレート、8は衝風ミストの流れを示す。即ち送
気管、送水管により送られた空気と水はノズルにより混
合されて気水ミストとなり、線材を上面から冷やす。下
方からは衝風を吹きつけ線材を上下から同時に強制冷却
するのである。線材の重なり程度に応じてリング中央部
では気水ミストの量を少なくし、端部では多くしてやる
必要がある。このため上面においてはリング端部におけ
るミストノズルの数を多くし、また下面においては衝風
と気水ミスト量を調節するためプレートの風穴を端部に
おいて大きくした。(Embodiment) FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the steam-water mist cooling step of the present invention. (A) is a front view, and (b) is a side view. Here, 1 is a wire rod, 2 is a conveyor, 3 is a blast,
Reference numeral 4 denotes an air supply pipe, 5 denotes a water supply pipe, 6 denotes a mist nozzle, 7 denotes a blast control plate, and 8 denotes a flow of a blast mist. That is, the air and water sent by the air supply pipe and the water supply pipe are mixed by the nozzle to form a steam mist, which cools the wire from the upper surface. A blast is blown from below to forcibly cool the wire from above and below simultaneously. It is necessary to reduce the amount of air-water mist at the center of the ring and increase it at the end according to the degree of overlap of the wires. Therefore, on the upper surface, the number of mist nozzles at the end of the ring was increased, and on the lower surface, the air hole of the plate was increased at the end to adjust the amount of blast and air-water mist.
第2図は非同心リング状線材1の重なり示す図であ
り、コンベヤ2の端部において重なりが多く、特に最端
部においては数リングもの線材がほぼ平行な状態で重な
り合って層厚になっている。かかる層厚部に対して単に
上面あるいは下面だけの片面冷却ではその反対面に位置
する線材は殆ど冷却を受けず、冷却速度の大幅な不均一
を招き、その結果組織、強度が大きくばらつくのであ
る。このような組織、強度バラツキのある線材を仕上げ
熱処理しても得られる線材もまた組織、強度に大きなバ
ラツキのあるものとなってしまう。均一な組織、強度の
過冷化処理された線材を得るには特に層厚部に対して上
下両面からの強制冷却が必要なのである。そのため本発
明においては上面から気水ミスト、下面から衝風を吹き
つけるのである。(なお下面からの衝風による冷却を強
化するためミストノズルを下面側に設けても良いし、層
厚部に対して横方向から気水ミストを吹きつけても良
い。) 第4図はCaO−Al2O3−SiO23元系状態図の液相面を示
す図である。ANORTHITE組成の低Al2O3側に1200〜1300℃
の低融点の組成領域が存在するのが判る。FIG. 2 is a view showing the overlap of the non-concentric ring-shaped wires 1, where the overlap is large at the end of the conveyor 2, and especially at the extreme end, several rings of wires overlap in a substantially parallel state and have a layer thickness. I have. In the single-sided cooling of only the upper surface or the lower surface with respect to such a layer thickness portion, the wire located on the opposite surface is hardly cooled, resulting in a large non-uniform cooling rate, and as a result, the structure and strength vary greatly. . A wire rod obtained by performing a finishing heat treatment on a wire rod having such a structure and a strength variation also has a large variation in the structure and the strength. In order to obtain a supercooled wire having a uniform structure and strength, it is necessary to perform forced cooling from both the upper and lower surfaces particularly for the layer thickness portion. Therefore, in the present invention, the air-water mist is blown from the upper surface, and the blast is blown from the lower surface. (Note that a mist nozzle may be provided on the lower surface side to enhance the cooling by the impingement from the lower surface, or steam-water mist may be blown from the lateral direction to the layer thickness portion.) FIG. FIG. 2 is a view showing a liquidus surface of a ternary phase diagram of —Al 2 O 3 —SiO 2 . A low Al 2 O 3 side of ANORTHITE composition 1200 to 1300 ° C.
It can be seen that a low melting point composition region exists.
第1表は試験に用いた供試材の化学成分とAc1温度を
示す。鋼Sは不純物元素も低く、酸化物系介在物の大き
さ、組成とも良好な本発明に係わる鋼であり、鋼Tは逆
に不純物元素も多く、介在物の大きさ、組成とも不良な
比較鋼である。第2表には中間熱処理の条件、第3表に
その結果を示す。Table 1 shows the chemical components of the test materials used in the test and the Ac1 temperature. Steel S is a steel according to the present invention having a low impurity element and excellent in the size and composition of oxide-based inclusions, and steel T is conversely rich in impurity elements and poor in the size and composition of the inclusions. It is steel. Table 2 shows the conditions of the intermediate heat treatment, and Table 3 shows the results.
即ち冷却条件aの従来ステルモア法においては冷却速
度が小さいため、フェライト+パーライトの組織しか得
られていない。That is, in the conventional Stemmore method under the cooling condition a, since the cooling rate is low, only the structure of ferrite + pearlite is obtained.
bは衝風を停止して線材上面のみより気水ミストを吹
きつけた場合であるが、層厚部が片面冷却されて冷却速
度にバラツキを生じ、そのため組織もベイナイトのほか
フェライト+パーライトの部分が残存してしまい強度、
延性が大きくばらついたものである。Fig. b shows the case where the impulse was stopped and air-water mist was sprayed only from the upper surface of the wire. However, the layer thickness was cooled on one side and the cooling rate varied, so that the microstructure was not only bainite but also ferrite + pearlite. Will remain and strength,
It has large ductility.
cは気水ミストの水量が少なすぎる場合で未だ冷却能
力が不足しフェライト+パーライトのままである。c is a case where the water amount of the steam-water mist is too small, and the cooling capacity is still insufficient and ferrite and pearlite remain.
dは適正な水量、気水比の気水ミストと衝風を同時に
吹きつけた本発明であり、組織もベイナイトの微細なも
のであり、強度、延性が高くかつバラツキも小さい。こ
の段階では鋼SとTの特性に差はない。d is the present invention in which the air-water mist having an appropriate amount of water and the air-water ratio and the blast are simultaneously blown. At this stage, there is no difference between the properties of the steels S and T.
eは気水ミストの水量が不必要に多い場合であるが、
組織はマルテンサイトの混じったベイナイトであり、強
度も高い。特性上は何ら問題ないが、これより少ない水
量で得た組織で本発明の目的は達されるので無駄な冷却
水を使用していることになる。e is the case where the amount of water of the steam mist is unnecessarily large,
The structure is bainite mixed with martensite and has high strength. Although there is no problem in characteristics, the purpose of the present invention is achieved with a tissue obtained with a smaller amount of water, so that useless cooling water is used.
fは空気を送るのを停止し、スプレー水と衝風を同時
に吹きつけた比較例であるが、空気の吹きつけを停止し
たぶん冷却速度がやや小さくなり操業条件には細心の注
意を要するが、得られる組織、強度、延性はdとほぼ同
じである。上面ミストの効果の大きいことが判る。f is a comparative example in which the sending of air was stopped and the spray water and the blast were blown at the same time. However, when the blowing of the air was stopped, the cooling rate became slightly lower and the operating conditions required careful attention. The resulting structure, strength and ductility are almost the same as d. It can be seen that the effect of the upper surface mist is large.
またgはオフラインにおいて中間熱処理をほどこした
場合であり、組織は微細なマルテンサイトである。G is the case where the intermediate heat treatment was applied offline, and the structure is fine martensite.
第4表には仕上げ熱処理の条件を示す、即ち条件hは
適正な加熱温度、冷却方法、焼き戻し温度の本発明、i
は加熱温度が高すぎる場合、jは逆に低すぎる場合であ
り、kは加熱後の冷却に空冷を行った場合である。 Table 4 shows the conditions of the finishing heat treatment, that is, the condition h is the present invention of the proper heating temperature, cooling method and tempering temperature, i
Is the case where the heating temperature is too high, j is the case where it is too low, and k is the case where the cooling after heating is performed by air cooling.
その結果を第5表に試験No.毎に示す。即ちNo.1は鋼
Sにてベイトナイト組織を有するミスト冷却材を条件h
で処理した本発明であるが、得られる組織はフェライト
+微細なマルテンサイトであり、強度、延性ともに高
い。The results are shown in Table 5 for each test No. That is, No. 1 requires a mist coolant having a baitnite structure in steel S.
The structure obtained is ferrite + fine martensite, and both strength and ductility are high.
No.2は鋼Tにてベイナイト組織を有するミスト冷却材
を条件hで処理した比較例であるが、得られる組織、お
よび特性はこの段階ではNo.1の鋼Sと同等である。No. 2 is a comparative example in which a mist coolant having a bainite structure was treated in steel T under condition h, but the obtained structure and characteristics are equivalent to those of steel S of No. 1 at this stage.
No.3はフェライト+パーライトの組織のステルモア冷
却材を条件hで処理した場合であるが、得られるマルテ
ンサイトが粗大で延性が低い。No. 3 is a case where a stellmore coolant having a ferrite + pearlite structure was treated under the condition h, but the obtained martensite was coarse and low in ductility.
No.4〜7はいずれも第3表のdのベイナイト組織のミ
スト冷却材に各条件の熱処理を施したものであるが、条
件iで処理したNo.4は加熱においてオーステナイトの単
相になってしまい、得られた組織も粗大なマルテンサイ
トのみで延性が極めて低い。条件jで処理したNo.5は加
熱温度が低すぎ、単に前組織が焼き戻しされたベイナイ
トになっており、強度が低い。また条件kで処理したN
o.6は加熱後の冷却速度が小さすぎ、組織がフェライト
+パーライトになってしまい、強度延性ともに低い。Nos. 4 to 7 are each obtained by subjecting the mist coolant having the bainite structure shown in Table 3 to heat treatment under each condition, while No. 4 treated under the condition i becomes a single phase of austenite upon heating. The resulting structure is only coarse martensite and has very low ductility. No. 5 treated under the condition j has a too low heating temperature, is simply bainite in which the prestructure has been tempered, and has low strength. N processed under condition k
In the case of o.6, the cooling rate after heating was too low, the structure became ferrite + pearlite, and both the strength and ductility were low.
オフラインにて適正な中間熱処理を施した線材を条件
hで処理したNo.7は本発明No.1と同等な機械的性質を有
している。No. 7 obtained by treating a wire rod subjected to an appropriate intermediate heat treatment offline under the condition h has the same mechanical properties as No. 1 of the present invention.
第5図にa(ステルモア法)とd(本発明、鋼S)の
電子顕微鏡組織を示す。ステルモア法では粗大なフェラ
イト+パーライト組織であるのにたいし、本発明では微
細な過冷組織となっているのが判る。(組織aにおいて
白い部分はフェライト、黒い部分はパーライトであり、
組織dにおいては全体がフェライト地に微細な炭化物を
分散したベイナイトになっている。) 第6図にNo.1、2、3の線材の伸線中における強度と
絞りの変化を示す。本発明のNo.1の線材は絞りの低下が
小さく、0.2mmφ迄伸線可能であったが、非清浄鋼Tを
用いたNo.2および従来ステルモア法により処理したNo.3
は途中で断線してしまった。No.1、3の伸線前の5.5mm
φ線材(No.1:(a)、No.3:(b))および伸線途中の
1.0mmφ線(No.1:(c)、No.3:(d))における電子
顕微鏡組織を第7図に示す。(5.5mmφ線材の組織で白
い部分はマルテンサイト、黒い部分はフェライトであ
る)、No.1の組織は伸線前は微細であり、伸線後も均一
に変形しているのに対し、No.3では伸線前が粗大な組織
であり、伸線後も粗大なマルテンサイトが均一な変形を
妨げているのが判る。 FIG. 5 shows the electron microscope structures of a (Stellmore method) and d (Steel S of the present invention). It can be seen that the Stermore method has a coarse ferrite + pearlite structure, whereas the present invention has a fine undercooled structure. (In the structure a, the white part is ferrite, the black part is pearlite,
In the structure d, the whole is bainite in which fine carbides are dispersed in a ferrite ground. FIG. 6 shows the changes in the strength and the drawing of the wires of Nos. 1, 2, and 3 during drawing. The wire of No. 1 of the present invention had a small reduction in drawing and could be drawn to 0.2 mmφ, but it was No. 2 using non-clean steel T and No. 3 which was treated by the conventional Stellmore method.
Was disconnected on the way. 5.5mm before wire drawing of No.1 and 3
φ wire (No.1: (a), No.3: (b)) and during wire drawing
FIG. 7 shows the electron microscopic structure at the 1.0 mmφ line (No. 1: (c), No. 3: (d)). (The white part is martensite and the black part is ferrite in the structure of 5.5mmφ wire), while the structure of No.1 is fine before drawing and is uniformly deformed after drawing, In .3, the coarse structure was obtained before drawing, and the coarse martensite hindered uniform deformation even after drawing.
第8図に鋼Tの5.5mmφ線材を酸溶解により抽出した
酸化物の例を示す。即ち10μmを越える巨大なもので、
かつその組成も第1表に示すとおり高Al2O3で、融点の
高い非延性なものであり、このため鋼Sより容易に断線
を生じさせる原因となっている。FIG. 8 shows an example of an oxide obtained by extracting a 5.5 mmφ wire rod of steel T by acid dissolution. In other words, it is a huge thing exceeding 10μm,
Further, as shown in Table 1, the composition is high Al 2 O 3 , high in melting point and non-ductile, and thus causes disconnection more easily than steel S.
尚、前述した本発明方法の実施に使用した装置におい
て、線材の下方に上向きのミストノズルを設けて気水ミ
ストを吹き込んで冷却した実験も行なったが、結果は詳
細に記載した本発明の実施例と全く同様であった。In addition, in the apparatus used for carrying out the method of the present invention described above, an experiment was also conducted in which an upward mist nozzle was provided below the wire and air-water mist was blown to cool the wire. It was exactly the same as the example.
「発明の効果」 以上詳述したように、本発明方法は、熱延終了後の搬
送の途中において、ステルモア法の装置を改造し、気水
ミストと衝風を効率的に活用することにより、従来はオ
フラインにおいて中間熱処理を必要としていたものを省
略することに成功したものである。化学組成の限定、冷
却条件の特定等と相俟って高延性鋼線材を経済的に高能
率で生産することを可能にしたものであり、産業界の発
展に寄与するところが極めて大きい発明であると云うこ
とができる。"Effects of the Invention" As described above in detail, the method of the present invention, during the transfer after the end of hot rolling, by remodeling the device of the Stellmore method, by efficiently utilizing the air-water mist and blast, Conventionally, it has succeeded in omitting those that required an intermediate heat treatment offline. It is an invention that makes it possible to produce high-ductility steel wires economically with high efficiency in combination with the limitation of the chemical composition, the specification of cooling conditions, etc., which is an invention that greatly contributes to the development of the industry. Can be said.
第1図は本発明の気水ミスト冷却の工程を実施するため
の装置の説明のための図面で(a)は正面図、(b)は
側面図、第2図は非同心リング状線材の重なりを示す平
面図、第3図は鋼の連続冷却変態曲線にステルモア法と
本発明の冷却曲線を重ねて示した図表、第4図はCaO−A
l2O3−SiO2系状態図の液相面の温度を示す図表、第5図
はステルモア法と本発明法の気水ミスト冷却によって得
られる夫々の金属組織を示す電子顕微鏡写真、第6図は
線材の伸線中の強度と絞りの変化を示す図表、第7図は
本発明法および比較法により得られる夫々の金属組織
を、伸線前および伸線途中の1.0mmφにおける電子顕微
鏡写真で示したもの、第8図は鋼Tに含まれる酸化物系
介在物を、金属部分の酸溶解により抽出し篩上に捕ら
え、その粒子構造を電子顕微鏡写真で示したもの、第9
図は二相組織線材を製造するための従来の熱処理工程を
Fe−C系状態図と併せて示した図表である。 1:線材、2:コンベア、3:衝風、4:送気管、5:送水管:6:
ミストノズル、7:衝風調節用プレート、8:衝風ミストの
流れ、9:気水ミスト。FIG. 1 is a drawing for explaining an apparatus for carrying out the air-water mist cooling step of the present invention, wherein (a) is a front view, (b) is a side view, and FIG. 2 is a non-concentric ring-shaped wire. FIG. 3 is a plan view showing the superposition, FIG. 3 is a table showing the continuous cooling transformation curve of steel superimposed with the cooling curve of the present invention and the Sterol method, and FIG. 4 is CaO-A.
FIG. 5 is a chart showing the temperature of the liquidus surface of the l 2 O 3 —SiO 2 system phase diagram. FIG. 5 is an electron micrograph showing the respective metal structures obtained by the Stellmore method and the steam-water mist cooling according to the method of the present invention. FIG. 7 is a table showing the change in strength and drawing during drawing of the wire rod. FIG. 7 is an electron micrograph of the metal structures obtained by the method of the present invention and the comparative method at 1.0 mmφ before and during drawing. FIG. 8 shows an oxide-based inclusion contained in steel T extracted by dissolving a metal part in an acid and trapped on a sieve, and its particle structure is shown by an electron micrograph, and FIG.
The figure shows the conventional heat treatment process for producing a wire with a two-phase structure.
It is a chart shown in conjunction with the Fe-C system phase diagram. 1: wire rod, 2: conveyor, 3: blast, 4: air pipe, 5: water pipe: 6:
Mist nozzle, 7: plate for blast adjustment, 8: flow of blast mist, 9: steam mist.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−56264(JP,A) 特開 昭53−138917(JP,A) 特開 昭62−50414(JP,A) 特開 昭52−59015(JP,A) 特開 昭62−92719(JP,A) 特公 昭63−6289(JP,B2)Continuation of the front page (56) References JP-A-61-56264 (JP, A) JP-A-53-138917 (JP, A) JP-A-62-50414 (JP, A) JP-A-52-59015 (JP, A) JP-A-62-92719 (JP, A) JP-B-63-6289 (JP, B2)
Claims (1)
物系介在物の大きさが10μm以下で、而も前記酸化物中
Al2O3の占める割合が40%以下である鋼を、熱間圧延に
より線材となし、非同心リング状態で搬送する途中にお
いて、前記線材の上方でミストノズルを用いて0.5〜10m
3/minの水を、気水比100Nm3/m3以下で微粒子とした気
水ミストを発生せしめ、該ミストと下方からの衝風によ
り線材を15℃/sec.以上の速度で冷却し、ベイナイトも
しくはマルテンサイトまたは双方の混合組織を主とする
組織となし、次いで該線材をオフラインでAc1〜Ac1+18
0℃に加熱し、50℃/sec.以上の冷却速度で焼入れするこ
とを特徴とする高延性鋼線材の製造方法。C: 0.20 wt% or less, Si: 2.0 wt% or less, Mn: 0.50 to 2.50 wt%, P: 0.015 wt% or less, S: 0.015 wt% or less, Ti: 0.005 wt% or less, Al: 0.005 wt% or less, total nitrogen content: 50 ppm or less, total oxygen content: 10 to 40 ppm, the balance is substantially Fe, and the size of oxide-based inclusions is 10 μm or less.
The steel in which the proportion of Al 2 O 3 is 40% or less is formed into a wire by hot rolling, and in the middle of being conveyed in a non-concentric ring state, using a mist nozzle above the wire by 0.5 to 10 m.
3 / min water, an air-water mist of fine particles with an air-water ratio of 100 Nm 3 / m 3 or less is generated, and the wire is cooled at a speed of 15 ° C./sec. None the tissue mainly mixed structure of bainite or martensite or both, then a c1 to該線material offline to a c1 +18
A method for producing a highly ductile steel wire, comprising heating to 0 ° C and quenching at a cooling rate of 50 ° C / sec. Or more.
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