JP3388517B2 - 耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法 - Google Patents

耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種油圧機器や産業機
械などのシャフト,自動車用エンジンバルブないしは軸
部品等々の耐熱性が必要とされる幅広い分野において使
用される耐熱鋼みがき棒鋼を製造するのに利用される耐
熱鋼みがき棒鋼の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】みがき棒鋼は、熱間圧延棒鋼(バー)お
よび線材(バーインコイル)を素材としてこれをダイス
を通して引抜き、あるいは切削加工,研削加工を施し、
また、必要に応じて熱処理を組み合わせることによって
製造されるものであり、すぐれた表面品質,均一な寸法
精度,均一な材質,良好な加工性を兼ねそなえた高級棒
鋼である。
【0003】このようなみがき棒鋼を製造するに際して
は、(i)鋼の冷間塑性変形性を利用し、棒鋼ないしは
線材(以下、線材で代表させる)をダイスを通して引抜
き、寸法精度が良好でかつ平滑であって光輝性の肌をも
つ引抜きみがき棒鋼とする方法や、(ii)センタレス
バーピーリングマシンを用い、バイトにより切削して、
表面きずや表面脱炭層などを除去した切削みがき棒鋼と
する方法や、(iii)引抜きもしくはピーリングを行
った線材をセンタレスグラインダによって周囲を研削
し、寸法精度および表面肌が良好で表面きずや表面脱炭
層などの表面不良層を除去した研削みがき棒鋼とする方
法などが採用される。
【0004】従来、耐熱鋼みがき棒鋼を製造する場合に
皮むき工程を経て耐熱鋼みがき棒鋼を製造する方法があ
り、このような方法によって製造するに際しては、熱間
圧延鋼線材を素材として用い、この素材に固溶化熱処理
を施したのち石灰被膜を形成し、温間での皮むきを複数
回行い、その後、固溶化熱処理を施したのち矯正を行
い、定尺に切断して適宜長さの棒鋼にすることにより製
造している場合もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法では、皮むき装置の損耗が
大きかったり、中間で熱処理を必要としたり、真直性が
十分でなかったりしていたため、使用工具の寿命が長
く、中間で熱処理を施すことなく、真直性がさらに良好
である耐熱鋼みがき棒鋼を製造できるようにすることが
課題としてあった。
【0006】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、使用工具の損耗が少なく、
その寿命を向上させることが可能であると共に、中間で
熱処理を施す必要性がなく、工程の短縮をはかることが
可能であり、耐熱鋼みがき棒鋼の真直性をさらに良好な
ものとすることが可能である耐熱鋼みがき棒鋼の製造方
法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐熱鋼み
がき棒鋼の製造方法は、耐熱鋼組成の線材を用い、誘導
加熱により300〜800℃の温度に加熱した後、ダイ
スアプローチ角度が10〜20°、ベアリング長さが
1.5〜3.5mmのダイスによって30%以下の減面
率まで伸線し、さらに当該線材を切断して適宜長さの棒
鋼にしたあと、残熱を利用して300〜500℃の温度
で矯正する構成としたことを特徴としている。
【0008】そして、本発明に係わる耐熱鋼みがき棒鋼
の製造方法の実施態様においては、耐熱鋼組成の線材
が、重量比で、Ni:3〜12%、Cr:18〜23
%、N:0.1〜0.5%を含む析出硬化型オーステナ
イト系耐熱鋼線材であるものとすることができ、同じく
実施態様においては、ダイス潤滑剤として黒鉛を用いる
ようになすことができ、同じく実施態様においては、矯
正後にセンタレスグラインダにより研磨を行うようにな
すこともできる。
【0009】本発明に係わる耐熱鋼みがき棒鋼の製造方
法において適用される耐熱鋼としては、Ni:3〜12
%、Cr:18〜23%、N:0.1〜0.5%を含む
析出硬化型オーステナイト系耐熱鋼(例えば、SUH3
5〜38)や、Ni:10〜12%、Cr:19〜21
%、B:0.001〜0.010%、Mo:1.8〜
2.5%を含む析出硬化型オーステナイト系耐熱鋼など
がある。
【0010】そして、このような耐熱鋼の線材を素材と
して用い、誘導加熱によって300〜800℃の温度に
加熱する。このとき、誘導加熱温度が300℃よりも低
いと、引抜応力が大きくなってダイスに対する負荷が大
きくなることによりダイスの寿命を低下させるので、誘
導加熱温度は300℃以上、より好ましくは400℃以
上とするのがよい。また、誘導加熱温度が800℃より
も高いと引抜き時において線材とダイスとの間での摩擦
係数が大きくなりすぎることにより引き切れを生じたり
することもありうるので、誘導加熱温度は800℃以下
とするのがよい。
【0011】この誘導加熱において、オーステナイト系
耐熱鋼組成の線材は、非オーステナイト系材料に比較し
て誘導加熱特性が良くないので、比較的高周波数・高容
量の誘導加熱による加熱が必要であり、非オーステナイ
ト系材料に比べて100℃程度高い温度、すなわち上限
値で800℃程度までの加熱を行うようにするのが好ま
しい。
【0012】そして、耐熱鋼組成の線材を誘導加熱によ
って300〜800℃の温度に加熱したのち、ダイスア
プローチ角度が10〜20°、ベアリング長さが1.5
〜3.5mmのダイスを用いて30%以下の減面率まで
伸線する。
【0013】このとき、ダイスアプローチ角度が10°
よりも小さいと引抜応力が大きくなってダイスへの負担
が大きくなることによりダイスの寿命を低下させたり、
引抜き後の表面肌を悪化させたりするので好ましくな
く、ダイスアプローチ角度が20°よりも大きいとこの
場合にも引抜応力が大きくなってダイスへの負担が大き
くなることによりダイスの寿命を低下させたり、引抜き
後の表面肌を悪化させたりすることとなるので好ましく
ない。
【0014】また、ダイスベアリング長さが1.5mm
よりも小さいと引抜き後の線材の真直度が低下したもの
となりやすいので好ましくなく、ベアリング長さが3.
5mmよりも大きいと引抜き後の線材の真直度は良好な
ものとなるものの、引抜力が増大することとなるので好
ましくない。
【0015】さらに、減面率が30%を超えると、ダイ
スへの負担が大きくなると共に、引切れを発生する可能
性もなくはないので、減面率は30%以下までとするの
が良い。
【0016】このようにして、ダイスを用いて伸線した
のち、線材を切断して適宜長さの棒鋼としたあと、残熱
を利用して300〜500℃の温度で矯正を行う。
【0017】このとき、残熱による棒鋼の矯正温度が3
00℃よりも低いと、棒鋼の矯正性が低下するので、3
00℃以上とするのがよく、また、残熱による棒鋼矯正
温度が500℃よりも高いと棒鋼の真真性が得ずらくな
るので、残熱を利用した矯正温度は300〜500℃と
するのが良く、このような温間矯正を行うことによって
歪の発生をより一層少ないものとすることが可能とな
る。
【0018】矯正後には、必要に応じて、センタレスグ
ラインダによって研磨を行うことにより、表面きずや表
面脱炭層などの表面欠陥が除去されたものとすることが
でき、表面肌がさらに向上した耐熱鋼みがき棒鋼を得る
ことが可能となる。
【0019】
【発明の作用】本発明に係わる耐熱鋼みがき棒鋼の製造
方法では、前記したような構成としたから、ダイスの寿
命が向上するものになると共に、中間工程で熱処理を施
す必要がないため工程が短縮化されることとなり、残熱
を利用した温間矯正を採用しているため、この場合にも
中間での加熱が不要となってエネルギコストが低減する
と共に歪の発生が少なくなり、真直性がさらに良好なも
のとなって品質のよい耐熱鋼みがき棒鋼が低コストで製
造されることとなる。
【0020】
【実施例】
【表1】
【0021】表1に示す化学成分組成を有する直径5.
5mm,引張強さ137kgf/mm,硬さHRC3
5〜36の耐熱鋼線材を素材とし、図1に示すように、
給材位置にある給材コイル1から引き出された耐熱鋼組
成の線材2を誘導加熱装置3に通過させて600℃,7
00℃,800℃の目標温度にそれぞれ個別に加熱した
のち、黒鉛よりなるダイス潤滑剤4に接触させると共に
アプローチ角度が18°,ベアリング長さが3.0mm
のダイス5に通過させて引抜速度8.0m/分で引抜き
を行って、それぞれ個別に5%,15%,25%の異な
る伸線率で伸線し、線径が5.41mm,5.13m
m,4.85mmの引抜き伸線材を得た。
【0022】さらに、引抜き後の線材を切断機7によっ
て4.0mの定尺に切断したあと、残熱を利用して30
0〜500℃の温度で水溶性矯正油を使用した矯正装置
9により矯正を行い、続いてセンタレスグラインダ11
によって研磨を行った。
【0023】この耐熱鋼みがき棒鋼において加工温度と
変形抵抗(引抜応力)との関係をグリーブルテストによ
り調べたところ、図2に示すように、加工温度を高くす
ることによって、変形抵抗(引抜応力)を小さなものと
することが可能であった。しかし、実際の引抜工程で
は、加工温度を高くすることによって線材とダイスとの
間での摩擦係数が大きくなるので、これら変形抵抗と摩
擦係数との兼ね合いから引抜温度は300〜800℃の
範囲で選定するのがよいことが種々の実験により確かめ
られた。
【0024】次に、このようにして得られた耐熱鋼みが
き棒鋼の真直精度を調べたところ、図3に示すように、
温度600〜800℃の温度で加工を行った場合の方が
より優れた真直精度を得ることが可能であることが確か
められた。
【0025】さらに、素材の硬さ,引抜後の硬さおよび
引抜−矯正後の硬さを各温度毎に調べたところ、図4に
示すように、温度600〜800℃の範囲において良好
な硬さ値を示すことが確認され、温度600〜700℃
では時効硬化により最も高い値を示すものとなってい
た。
【0026】さらにまた、各耐熱鋼みがき棒鋼について
応力腐食割れ試験をレッドマークテストにより実施した
ところ、表2に示すようにいずれの温度のものについて
も応力腐食割れは生じていなかった。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明に係わる耐熱鋼みがき棒鋼の製造
方法は、耐熱鋼組成の線材を用い、誘導加熱により30
0〜800℃の温度に加熱した後、ダイスアプローチ角
度が10〜20°、ベアリング長さが1.5〜3.5m
mのダイスによって30%以下の減面率まで伸線し、さ
らに当該線材を切断して適宜長さの棒鋼にしたあと、残
熱を利用して300〜500℃の温度で矯正するように
したから、ダイスの寿命を向上させることが可能である
と共に、中間での熱処理を施す必要がないため工程の短
縮化が可能であり、残熱を利用した温間での矯正である
ためエネルギコストを低減できると共に歪の発生をおさ
えることが可能であって真直性をさらに良好なものとす
ることが可能であることから品質のよい耐熱鋼みがき棒
鋼を低コストで製造することが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされる。
【0029】そして、実施態様において、耐熱鋼組成の
線材が、重量比で、Ni:3〜12%、Cr:18〜2
3%、N:0.1〜0.5%を含む析出硬化型オーステ
ナイト系耐熱鋼線材であるものとすることによって、耐
熱性にすぐれそしてまた時効硬化による高い硬さをもつ
耐熱鋼みがき棒鋼が得られることとなるという効果がも
たらされる。
【0030】同じく実施態様において、ダイス潤滑剤と
して黒鉛を用いることによって、温度800℃までの引
抜加工を行ったときでも引き切れを生じたり肌荒れを生
じたりするようなことがなくなり、矯正後にセンタレス
グラインダにより研磨を行うことによって表面品質がさ
らに良好なものとなっている耐熱鋼みがき棒鋼が得られ
ることとなるというすぐれた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法の
一実施態様によるライン構成を示す説明図である。
【図2】加熱温度とグリーブルテストによる引抜応力
(変形抵抗)との関係の一例を示すグラフである。
【図3】真直精度の測定結果を示すグラフである。
【図4】硬さの測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 給材コイル 2 耐熱鋼組成の線材 3 誘導加熱装置 4 ダイス潤滑剤 5 ダイス 7 切断機 9 矯正装置 11 センタレスグラインダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/40 C22C 38/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱鋼組成の線材を用い、誘導加熱によ
    り300〜800℃の温度に加熱した後、ダイスアプロ
    ーチ角度が10〜20°、ベアリング長さが1.5〜
    3.5mmのダイスによって30%以下の減面率まで伸
    線し、さらに当該線材を切断して適宜長さの棒鋼にした
    あと、残熱を利用して300〜500℃の温度で矯正す
    ることを特徴とする耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 耐熱鋼組成の線材が、重量比で、Ni:
    3〜12%、Cr:18〜23%、N:0.1〜0.5
    %を含む析出硬化型オーステナイト系耐熱鋼線材である
    請求項1に記載の耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】 ダイス潤滑剤として黒鉛を用いる請求項
    1または2に記載の耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】 矯正後にセンタレスグラインダにより研
    磨を行う請求項1,2または3のいずれかに記載の耐熱
    鋼みがき棒鋼の製造方法。
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