JP4836121B2 - 伸線性に優れた高炭素鋼線材の製造方法 - Google Patents
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本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、たとえ、鋼線材のコイル状巻取り、結束過程で二次スケールが剥離しても、伸線性が劣化しない高炭素鋼線材の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の高炭素鋼線材の製造方法は、mass%でC:0.6〜1.2%、Si:0.10〜0.40%、Mn:0.3〜1.0%を含有する高炭素鋼の鋼片を熱間圧延して鋼線材に加工し、集束機でコイル形状に巻き取り、冷却する高炭素鋼線材の製造方法であって、前記集束機での巻き取りを400℃以下の温度で開始し、集束機で巻き取ったコイルを巻取り開始から3分以内で200℃以下まで冷却するものである。
この発明では、集束機での巻取り、巻取り後のコイルの冷却を所定温度の下、不活性ガス雰囲気で行うので、スケールを生成するための酸素が鋼線材の周りにほとんど存在せず、三次スケールが生成、成長しないため、400〜200℃における冷却時間に関係なく、伸線性を害する膜厚の三次スケールが生成せず、優れたダイス寿命、伸線性が得られる。
集束機での巻取り、巻き取ったコイルの冷却を300℃以下で行う場合、時間の経過と共に三次スケールが成長するが、スケールの成長速度は放物線則に従い、経過時間が5分で飽和し、それ以上経過しても三次スケールの膜厚は増加しない。このため、300℃以下の巻取り、冷却では、巻取り開始からの経過時間に関わりなく、三次スケールは3μm に達せず、伸線性を害するスケールとはならない。さらに熱間圧延後の鋼線材はその表面温度が300℃以下になるまで速やかに冷却されるため、その冷却過程においても三次スケールがほとんど成長しないので、優れたダイス寿命、伸線性を得ることができる。
三次スケールは、先に述べたとおり、二次スケールが剥離し、鋼線材の新生面が大気に露出し、酸化されることにより生成するスケールである。三次スケールの構造をXRD(X線回折)で解析した結果、マグネタイト(Fe304)とサブスケール(Fe2SiO4)のピークのみが観察され、ウスタイト(FeO)を含有しないことが明らかになった。Fe−O系の平衡状態図によれば、570℃以上の温度ではウスタイト(FeO)が生成することから、三次スケールは比較的低温(570℃以下)で生成するスケールと考えられる。
表1に示す成分の鋼を転炉で溶製し、その鋼塊を分解圧延して155mm角のビレットを製作した。これを1150℃で加熱後、線径5.5mmの鋼線材に熱間圧延した。この熱間圧延線材を、常法に従って950℃の温度で巻き取り、コンベア(スチルモアコンベア)上を搬送させ、450℃まで冷却した。続いて450℃の鋼線材を集束機に入れ、コイル状に巻き取り、放冷した。
表1の鋼種Bの鋼を直径:4.5mm×2.4mmの円柱状に機械加工し、周面および両端面を鏡面に仕上げ、試料とした。この試料を示差熱分析装置にセットし、200℃、300℃、400℃の温度で大気中にて10分間加熱し、加熱過程における重量変化(重量増加)を測定した。加熱後の試料表面のスケールの膜厚を前記要領で測定し、所定温度で10分間加熱した際の経過(保持)時間に対するスケール膜厚を求めた。その結果を図3に示す。また、加熱過程における重量変化(重量増加)のデータとスケール膜厚のデータを合わせて、加熱過程におけるスケール成長速度(スケール膜厚生成速度)を求めた。
高炭素鋼の鋼片を熱間圧延して鋼線材に加工し、集束機でコイル形状に巻き取り、冷却するに際し、前記集束機での巻き取りを400℃以下の温度で開始し、集束機で巻き取ったコイルを巻取り開始から3分以内で200℃以下まで冷却する。
巻取り開始温度を400℃以下にするには、例えば巻取り機と集束機との間に設けたスチルモアコンベア上で熱間圧延後の鋼線材を、ブロア風量を適宜調整しながら風冷して、あるいは噴霧水冷により鋼線材の温度を速やかに400℃以下になるようにすればよい(570℃から400℃まで好ましくは0.5分程度以下)。巻取り開始から200℃まで冷却する場合も同様の方法で冷却すればよい。なお、巻取り機によるスパイラル状の巻取り終了後の鋼線材の温度は、570℃より十分高いので、集束機での巻取り開始温度の調整は、巻取り機の後段に配置されるコンベア(例えばスチルモアコンベア)上で行うことができる。
巻取り開始温度への冷却は、例えば巻取り機と集束機との間に設けたスチルモアコンベア上で熱間圧延後のスパイラル状の鋼線材に対して不活性ガスを吹き付けて冷却することが好ましい。また、不活性雰囲気下での集束機でのコイル状の巻取り、冷却は、好ましくは集束機の周辺を壁面で囲い、線材に不活性ガスを吹き付けながら巻き取り、200℃まで冷却すればよい。
C:0.6〜1.2%
Cは、鋼線材としての強度と靭性を支配する基本的な元素であり、高炭素化するほど強度は高くなる。0.6%未満では強度が低くなり過ぎ、一方1.2%を超えて過度に添加すると延性が低下してくる。このため、C量の下限を0.6%、その上限を1.0%とする。
Siは、フェライトに固溶して強度を高める作用があるほか、製鋼時の脱酸元素でもある。0.10%未満ではこれらの作用が過少であり、一方0.40%超になるとスケール生成量が減少すると共にスケール/地鉄界面にSi酸化物系の介在物が生成し易くなって、スケール密着性が高くなり、デスケーリング性が劣化するようになる。このため、Si量の下限を0.10%、その上限を0.40%とする。FeOとFezSiO.の混合層が生成してスケールの密着性が高くなり、デスケーリング性が劣化傾向を示すようになるほか、Siは鋼中のCの活圭を上げて脱炭を促進するというマイナス効果も現れてくるので、Si童の上限は0.30重量%と定めた。Siのより好ましい含有量は0.1〜0.2重量%の範囲である。
Mnは、脱酸剤として有効に作用するほか、不純物として混入するSを固定しその有害な作用を抑制して靭性を高め、更には鋼の焼入性を向上させる元素である。これらの作用を有効に発揮させるに、0.3%以上含有させる。一方、Mn過多になると偏析が起こり易くなり、冷却過程で偏析部にミクロマルテンサイトが生成して伸線加工性を劣化させるようになる。このため、Mn量の上限を1.0%とする。
このようにして製作した鋼線材に対して、任意の5カ所から長さ:200mmのサンプルを採取し、サンプルの側面に発生した膜厚3〜8μm の三次スケールの面積率を画像解析により求めた。また、鋼線材を実施例1と同様に伸線し、伸線性を評価した。これらの調査結果を表4に併せて示す。
Claims (3)
- mass%でC:0.6〜1.2%、Si:0.10〜0.40%、Mn:0.3〜1.0%を含有する高炭素鋼の鋼片を熱間圧延して鋼線材に加工し、集束機でコイル形状に巻き取り、冷却する高炭素鋼線材の製造方法であって、
前記集束機での巻き取りを400℃以下の温度で開始し、集束機で巻き取ったコイルを巻取り開始から3分以内で200℃以下まで冷却する、伸線性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。 - mass%でC:0.6〜1.2%、Si:0.10〜0.40%、Mn:0.3〜1.0%を含有する高炭素鋼の鋼片を熱間圧延して鋼線材に加工し、集束機でコイル形状に巻き取り、冷却する高炭素鋼線材の製造方法であって、
前記集束機での巻き取りを不活性ガス雰囲気下で400℃以下の温度で開始し、集束機で巻き取ったコイルを不活性ガス雰囲気下で200℃以下まで冷却する、伸線性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。 - mass%でC:0.6〜1.2%、Si:0.10〜0.40%、Mn:0.3〜1.0%を含有する高炭素鋼の鋼片を熱間圧延して鋼線材に加工し、集束機でコイル形状に巻き取り、冷却する高炭素鋼線材の製造方法であって、
熱間圧延後の鋼線材を噴霧水冷して鋼線材の表面温度が300℃以下になるまで冷却し、前記集束機での巻き取りを300℃以下の温度で行う、伸線性に優れた高炭素鋼線材の製造方法。
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