JP6263924B2 - 冷間鍛造用線材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、線材の製造方法に関し、さらに詳しくは、冷間鍛造用線材の製造方法に関する。

熱間圧延材である冷間鍛造用線材は、冷間鍛造される前に、酸洗処理及び潤滑処理が実施される場合がある。この場合、潤滑処理された線材は伸線され、鋼線が製造される。鋼線は冷間鍛造に用いられ、所定の形状に成形される。

Ｃ含有量が０．３０％以下である炭素鋼線材では、酸洗処理及び潤滑処理を実施した後、線材の軸方向（圧延方向）に対して斜め又は直角に延びる浅い疵が観察される場合がある。この疵の深さは、１／１００〜３／１００ｍｍ程度であり、機械特性に影響を与えない。しかしながら、冷間鍛造後の製品に対してめっき処理を実施した場合、疵部分だけ他の部分と色が異なり、疵部分が目立つ場合がある。このような疵を本明細書では「傾斜疵」と称する。上記の炭素鋼線材において、傾斜疵の発生は抑制される方が好ましい。

特開昭６２−５６５３１号公報（特許文献１）は、傾斜疵（特許文献１では「チキンフット」と称する）を抑制する技術を提案する。この文献では、Ｃ含有量が０．２０％以下であり、ｓｏｌ．Ａｌ／Ｎが１５以上の低炭素鋼を熱間圧延した後、３℃／秒以下の冷却速度で徐冷する。実施例では、熱間圧延後の冷却速度を２℃／秒としている。

特開昭６２−５６５３１号公報

しかしながら、上記特許文献１の製造方法で線材が製造された場合であっても、上記傾斜疵が発生する場合があり得る。

本発明の目的は、傾斜疵の発生を抑制できる、冷間鍛造用線材の製造方法を提供することである。

本発明による冷間鍛造用線材の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、及び、Ｔｉ：０〜０．１００％を含有し、式（１）を満たす鋼ビレットを準備する工程と、鋼ビレットを熱間圧延して線材を製造する工程と、線材を螺旋状に形成してコンベア上に落下させ、コンベア上に落下したときの線材の表面温度を８５０℃以下にする工程と、コンベア上に落下した線材の表面温度が６００℃になるまで、２．５℃／秒以上の平均冷却速度で冷却する工程と、線材の表面温度が６００℃〜１００℃までの間、０．５℃／秒以下の平均冷却速度で冷却する工程と、表面温度が１００℃以下の線材のコイルを、４０％以下の圧縮率で結束する工程とを備える。
（Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎ≧７ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（原子％）が代入される。Ｔｉが含有されていない場合、式（１）中のＴｉには０を代入する。

本発明による冷間鍛造用鋼線の製造方法で製造された線材では、傾斜疵の発生が抑制される。

好ましくは、上記製造方法の鋼ビレットを熱間圧延する工程では、１１５０℃以下に加熱された鋼ビレットを熱間圧延する。

この場合、傾斜疵の発生がさらに抑制される。

図１は、Ｃ含有量が０．３０％以下の冷間鍛造用線材に発生した傾斜疵の一例を示す写真画像である。 図２は、本実施の形態による冷間鍛造用線材の製造方法で利用される製造ラインの機能ブロック図である。 図３は、本実施の形態による冷間鍛造用線材の製造方法の製造工程を示すフロー図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

上述のとおり、Ｃ含有量が０．３０％以下である炭素鋼線材の表面には、図１に示す複数の傾斜疵２０が発生する場合がある。傾斜疵２０は、線材の軸方向（圧延方向）ＣＬに対して斜め又は直角に延びる。傾斜疵２０の深さは１／１００〜３／１００ｍｍである。傾斜疵２０は機械特性に影響を与えない。しかしながら、酸洗及び潤滑処理を実施した場合、傾斜疵２０が視覚的に確認され、冷間鍛造及びめっき処理を実施すればさらに、傾斜疵２０が目立つ。

この傾斜疵２０について、本発明者らは調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。

傾斜疵２０の発生要因は２つある。一つは、ひずみ時効硬化に起因した傾斜疵である。もう一つは、線材の表面に形成されたスケールが割れることに起因した傾斜疵である。

ひずみ時効硬化は、固溶Ｎがコットレル雰囲気を転位のまわりに形成することにより発生する。したがって、ひずみ時効硬化による傾斜疵を抑制するためには、固溶Ｎを抑制するのが好ましい。

固溶Ｎを抑制するために、Ａｌを含有し、さらに、任意元素としてＴｉを含有する。Ａｌ及びＴｉはＮと結合して窒化物を形成する。窒化物が形成されれば、固溶Ｎが抑制される。そのため、ひずみ時効硬化が抑制され、傾斜疵が抑制される。

一方、スケール割れは、線材表面に形成されたスケールにひずみが与えられることで発生する。スケールが割れた場合、酸洗処理時において、スケールが割れて剥離した部分の線材表面と、スケールに覆われた線材表面とで、腐食の度合いが異なる。この腐食度合いの相違により、傾斜疵が形成される。

スケール割れの発生を抑制するには、スケールにひずみが与えられるのを抑制すればよい。さらにスケール厚を薄くすれば、スケール割れが発生しにくい。

スケール厚を薄くするためには、仕上圧延後の線材に対する冷却速度を速めればよい。しかしながら、冷却速度を速めると、線材が短時間で冷却されるため、高温下でＡｌＮやＴｉＮの窒化物が形成されるための時間が不足する。したがって、スケール厚を薄くしつつ、高温下でＡｌＮ及びＴｉＮを形成する時間を確保できるように、冷却速度を調整するのが好ましい。

本実施形態では、線材の表面温度が巻取温度から６００℃までの間では、平均冷却速度を２．５℃／秒以上とし、６００℃〜１００℃までの間では、平均冷却速度を０．５℃／秒以下にする。スケールは、６００℃以上で形成が促進されるが、６００℃未満ではそれほど形成されない。したがって、巻取温度〜６００℃の間では、平均冷却速度を速め、スケールの生成を抑制する。一方、６００℃〜１００℃の間では、平均冷却速度を０．５℃／秒以下にして、ＡｌＮ及びＴｉＮが十分に形成されるようにする。このように、線材の温度域に応じて平均冷却速度を変えることにより、スケール起因の傾斜疵と固溶Ｎ起因の傾斜疵とをともに抑制する。

さらに、上記平均冷却速度でもＡｌ及びＴｉが十分にＮと結合できるように、Ｎに対してＡｌ及びＴｉを多く含有する。具体的には、鋼ビレット中のＡｌ含有量、Ｔｉ含有量、Ｎ含有量は式（１）を満たす。
（Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎ≧７ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（原子％）が代入される。
Ｔｉが含有されていない場合、式（１）中のＴｉには「０」が代入される。

上述の工程を経てもなお固溶Ｎが残存している場合、固溶Ｎの拡散速度を抑制すれば、傾斜疵の発生が抑制される。そこで、固溶Ｎの拡散速度を抑制するために、結束前の線材コイルの温度を低くする。

さらに、スケールが薄くても、ひずみが与えられると割れてしまう。そこで、スケールにひずみが入るのを抑制するために、結束装置を用いた線材コイルの結束時において、圧縮率（％）を低くする。

以上の製造条件により、０．３０％以下のＣ含有量を有する冷間鍛造用線材において、傾斜疵の発生を抑制することができる。以下、本実施形態による冷間鍛造用線材の製造方法について詳述する。

［冷間鍛造用鋼線の製造ライン］
図２に、本実施の形態の冷間鍛造用線材の製造ラインの一例を示す。図２を参照して、製造ライン１０は、加熱炉１と、粗及び中間圧延機２と、仕上圧延機３と、巻取装置（レーイングヘッド）４と、コンベア５と、集束装置６と、コンベア７と、結束装置８とを備える。

加熱炉１は、冷間鍛造用線材の素材となる鋼ビレットを加熱する。粗及び中間圧延機２は、粗圧延機と、中間圧延機とを備える。中間圧延機は、粗圧延機の後方に配置される。粗圧延機は、一列に配列された複数の圧延スタンドを含む。各圧延スタンドは複数のロールを含む。中間圧延機も同様に、一列に配列された複数の圧延スタンドを含む。

仕上圧延機３は、粗及び中間圧延機２の後方に配置される。仕上圧延機３は一列に配列された複数のロールを含む。仕上圧延機３により、線材の真円度を高める。

巻取装置４はレーインドヘッドとも呼ばれ、仕上圧延機３の後方に配置される。巻取装置４は、仕上圧延後の線材を螺旋状に形成して放出し、コンベア５上に落下させる。

コンベア５は、ステルモア方式のコンベアであり、コンベアと、冷却装置とを備える。冷却装置は、コンベアの下方に配置される。コンベア５は、巻取装置４により螺旋状に形成された線材を非同心円状に展開し、搬送しながら、コンベア上で冷却する。

集束装置６は、コンベア５の後端に配置される。集束装置６は、円筒と、円筒の中央部に配置されるノーズコーンとを備える。集束装置６は、コンベア５で冷却された線材を、ノーズコーンのまわりにコイル状に集束し、線材コイルを形成する。

コンベア７は、複数のフックを備えるフックコンベアである。集束装置６により形成された線材コイルをフックに掛けて搬送する。コンベア７での搬送時に、線材コイルはフックに掛けられたまま、冷却される。

結束装置８は、コンベア７の付近に配置される。結束装置８は、線材コイルを軸方向に圧縮し、圧縮された線材コイルをバンド材を用いて結束する。

［冷間鍛造用線材の製造方法］
図３は、本発明の実施の形態による冷間鍛造用線材の製造方法の一例を示すフロー図である。図３を参照して、本実施形態の製造方法は、素材準備工程（Ｓ１）と、熱間圧延工程（Ｓ２）と、巻取り工程（Ｓ３）と、第１冷却工程（Ｓ４）と、第２冷却工程（Ｓ５）と、結束工程（Ｓ６）とを備える。以下、各工程について詳述する。

［素材準備工程（Ｓ１）］
素材準備工程では、線材の素材である鋼ビレットを準備する。鋼ビレットの化学組成は、少なくとも、次の元素を含有する。以下、元素に関する％は、質量％を意味する。

Ｃ：０．０１〜０．３０％
炭素（Ｃ）は、鋼の強度を高める。Ｃ含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、冷間鍛造時における鋼の変形抵抗が過剰に高くなり、冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０１〜０．３０％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．２５％である。

Ｓｉ：０．５０％以下
シリコン（Ｓｉ）は、不可避的に含有される。Ｓｉは、鋼を脱酸する。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、フェライトがＳｉにより固溶強化され、冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．５０％以下である。Ｓｉを脱酸剤として使用する場合、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０１％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．３５％である。

Ｍｎ：０．１０〜１．５０％
マンガン（Ｍｎ）は鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Ｍｎはさらに、鋼中のＳと結合してＭｎＳを形成し、鋼の被削性を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、鋼の硬さが過剰に高くなり、冷間鍛造性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．１０〜１．５０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．００％である。

Ｐ：０．０５０％以下
リン（Ｐ）は不純物である。Ｐは粒界に偏析して鋼の靭性を低下する。そのため、Ｐ含有量は低い方が好ましい。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下である。好ましいＰ含有量は０．０３０％以下である。

Ｓ：０．０５０％以下
硫黄（Ｓ）は、不可避的に含有される。Ｓは粒界に偏析して鋼の靭性を低下する。そのため、Ｓ含有量は低い方が好ましい。したがって、Ｓ含有量は０．０５０％以下である。好ましいＳ含有量は０．０３５％以下である。上述のとおり、ＭｎＳを形成して鋼の被削性を高める場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０１５％である。

Ａｌ：０．０２０〜０．１００％
アルミニウム（Ａｌ）は鋼を脱酸する。Ａｌはさらに、鋼中のＮと結合してＡｌＮを形成し、固溶Ｎを低減する。固溶Ｎが低減すれば、ひずみ時効硬化が抑制される。そのため、傾斜疵の発生が抑制される。Ａｌ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、粗大なＡｌ酸化物が生成され、冷間鍛造性を低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．０２０〜０．１００％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０６０％である。本明細書におけるＡｌ含有量は、ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）を意味する。

Ｎ：０．０１００％以下
窒素（Ｎ）は不純物であり、不可避的に含有される。Ｎはコットレル雰囲気を形成する。コットレル雰囲気により転位が固着されれば、ひずみ時効硬化が生じる。ひずみ時効硬化は、傾斜疵の原因となる。そのため、Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。上記のとおり、Ｎ含有量は低いほど好ましい。しかしながら、工業生産上におけるＮ含有量の下限は０．００３０％である。

Ｔｉ：０〜０．１００％
Ｔｉは含有されなくてもよい。Ｔｉは任意元素である。Ｔｉが含有された場合、ＴｉはＮと結合してＴｉＮを形成し、固溶Ｎを低減する。固溶Ｎが低減すれば、ひずみ時効硬化が抑制される。そのため、傾斜疵の発生が抑制される。一方、Ｔｉ含有量が高すぎれば、炭化物が形成され、線材の強度が高くなりすぎる。したがって、Ｔｉ含有量は０〜０．１００％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。

本実施形態の鋼ビレットの化学組成の残部はＦｅ及び不純物からなるものであってもよいし、鋼ビレットの化学組成には、上記以外の他の元素が含有されてもよい。他の元素はたとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ等である。本実施形態の鋼ビレットの化学組成は、ＪＩＳ Ｇ３５０７に規定の冷間圧造用炭素鋼線材（ＳＷＲＣＨ）に相当する化学組成を含む。なお、本明細書において不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものを意味する。

鋼ビレットの化学組成はさらに、次の式（１）を満たす。
（Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎ≧７ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（原子％）が代入される。
Ｔｉが含有されていない場合、式（１）中のＴｉには「０」が代入される。

上記のとおり、Ａｌは固溶Ｎによるひずみ時効硬化を抑制する。本実施形態では、線材の表面に形成されるスケールの膜厚を抑えるため、線材の表面温度が６００℃になるまで急冷する。線材の表面温度が急冷される場合、Ｎに対するＡｌ含有量及びＴｉ含有量が低すぎれば、ＡｌＮ及びＴｉＮが形成されにくくなる。

Ａｌ含有量及びＴｉ含有量が式（１）を満たせば、急冷しても、ＡｌＮ、又はＡｌＮ及びＴｉＮが十分形成されるため、固溶Ｎ量を抑制できる。そのため、ひずみ時効硬化が抑制され、傾斜疵の発生が抑制される。

上述の鋼ビレットはたとえば、次の方法で製造される。上述の化学組成と、式（１）とを満たす溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、鋳造法により鋳片にする。溶鋼を造塊法によりインゴット（鋼塊）にしてもよい。鋳片又はインゴットを熱間加工して、鋼ビレットを製造する。

［熱間圧延工程（Ｓ２）］
準備された鋼ビレットを熱間圧延して線材（冷間鍛造用線材）を製造する（Ｓ２）。具体的には、鋼ビレットを加熱炉１に挿入して加熱する。加熱炉１の加熱温度の好ましい上限は１１５０℃である。加熱温度が高すぎれば、鋼ビレット内のＡｌＮが溶解してＮが鋼中に固溶しやすくなる。この場合、傾斜疵が発生する場合がある。加熱温度が１１５０℃以下であれば、鋼ビレット内のＡｌＮの溶解を抑制でき、固溶Ｎの増大を抑制できる。

加熱温度が低すぎれば、鋼ビレットの変形抵抗が高くなるため、粗圧延機、中間圧延機及び仕上圧延機での圧延負荷が過剰に増大する。したがって、加熱温度の好ましい下限は８５０℃であり、さらに好ましくは９５０℃である。

加熱温度に加熱された鋼ビレットを加熱炉１から抽出し、熱間圧延する。熱間圧延は、粗及び中間圧延機２と、仕上圧延機３とにより実施される。

［巻取り工程（Ｓ３）］
仕上圧延機３による圧延後の線材を、巻取装置４まで搬送する。巻取装置（レーイングヘッド）４を用いて、線材を螺旋状に形成する。そして、螺旋状に形成された線材をコンベア５に落下させる。コンベア５に落下した直後のリング状線材の表面温度を「巻取温度」（℃）と定義する。本実施形態では、巻取温度を８５０℃以下にする。

巻取温度はたとえば、線材の落下位置に向けた放射温度計で測定可能である。図２には図示しないが、仕上圧延機３と巻取装置４との間、及び粗及び中間圧延機２と仕上圧延機３との間には、水冷装置が配置される。水冷装置による冷却を制御することで、巻取温度を８５０℃以下にする。

巻取温度が高すぎれば、スケール厚が厚くなりすぎる。スケール厚が厚ければ、スケールは割れやすくなる。スケールが割れてその一部が剥離すれば、スケールに覆われた表面と、スケールが剥離された表面とで、酸洗時の表面の腐食速度が異なる。そのため、傾斜疵が生成しやすくなる。

本実施形態では、巻取温度を８５０℃以下にするため、スケール厚を抑えることができる。そのため、スケールの割れを抑制でき、スケールに起因した傾斜疵の生成を抑制できる。巻取温度の好ましい上限は８３０℃であり、さらに好ましくは８００℃である。

巻取温度が低すぎれば、線材の表面に傾斜疵以外の他の疵が発生しやすくなる。さらに、ステルモアコンベア上で線材コイルを搬送しにくくなる場合がある。そのため、巻取温度の好ましい下限は７５０℃である。

［第１冷却工程（Ｓ４）］
巻取装置４から排出されたリング状の線材を、コンベア５上で、非同心円状に展開し、搬送する。さらに、展開された線材をコンベア５で冷却する。このとき、線材の表面が巻取温度（８５０℃以下）〜６００℃の間の平均冷却速度（以下、第１冷却速度という）を２．５℃／秒以上にする。

第１冷却工程では、スケールの生成をなるべく抑制するために、線材を第１冷却速度で急冷する。この場合、スケールの生成が抑制され、スケール厚が薄くなる。第１冷却速度の好ましい下限は３．０℃／秒であり、さらに好ましくは３．５℃／秒である。一方、第１冷却速度が速すぎれば、鋼材成分によっては線材の組織がベイナイトになる場合がある。これらの組織は、冷間鍛造性を低下する。したがって、第１冷却速度の好ましい上限は７℃／秒であり、さらに好ましくは５℃／秒である。

第１冷却工程は、線材の表面温度が６００℃になるまで実施する。スケールは６００℃以下では生成されにくい。さらに、６００℃未満の温度範囲まで２．５℃／秒以上の平均冷却速度で線材を冷却する場合、式（１）を満たしていても、ＡｌＮ及びＴｉＮが形成されるために必要な時間が不足する。そのため、固溶Ｎが抑制されない。したがって、第１冷却工程では、線材の表面温度が６００℃になるまで、第１冷却速度で冷却する。

［第２冷却工程（Ｓ５）］
第１冷却工程後、第２冷却工程を実施する（Ｓ５）。上述のとおり、本発明の実施の形態では、スケールに起因する傾斜疵を抑制するとともに、固溶Ｎに起因する傾斜疵も抑制する。巻取工程（Ｓ３）及び第１冷却工程（Ｓ４）では、スケールに起因した傾斜疵を抑制するための条件を設定する。第２冷却工程では、固溶Ｎに起因した傾斜疵を抑制するための条件を設定する。具体的には、第２冷却工程では、線材の表面温度が６００℃〜１００℃の間の平均冷却速度（以下、第２冷却速度という）を０．５℃／秒以下にする。

螺旋状の線材を、コンベア５から集束装置６に落下して、線材コイルを形成する。線材コイルをフックに掛けてコンベア７で搬送しながら冷却する。集束装置６での線材の表面温度は６００℃前後である。そのため、第２冷却工程は、集束装置６により線材コイルが形成されてから、コンベア７により搬送中の線材コイルでの冷却工程に相当する。

第２冷却速度が速すぎれば、式（１）を満たしていても、ＡｌＮ及びＴｉＮの生成に必要な時間が不足する。そのため、冷却後において固溶Ｎ量が過剰に多く、傾斜疵が生成しやすくなる。したがって、第２冷却速度は０．５℃／秒以下である。第２冷却速度の好ましい上限は０．４℃／秒であり、さらに好ましくは０．３℃／秒である。線材の表面温度が１００℃以下の場合の平均冷却速度は特に限定されない。

たとえば、コンベア７の経路の一部を断熱材で覆い、断熱材で囲まれた領域内をフックに掛けられた線材コイルが搬送される。これにより、平均冷却速度を０．５℃／秒以下にすることができる。

［結束工程（Ｓ６）］
フックコンベアで搬送された線材コイルを、結束装置８を用いて、線材コイルの軸方向に圧縮して、バンド材により結束する。圧縮時における線材コイルの表面温度は１００℃以下にする。さらに、式（２）で定義される線材コイルの圧縮率（％）を４０％以下にする。
圧縮率＝（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０×１００ （２）
ここで、Ｌ０は、圧縮前の線材コイルの軸方向長さ（ｍｍ）であり、Ｌ１は圧縮後の線材コイルの軸方向長さ（ｍｍ）である。

結束装置８は、フックに掛けられた線材コイルの軸方向に加圧して、線材コイルを圧縮する。このとき、結束時の線材コイルの表面温度が１００℃以下であれば、上述の工程を経てもなお固溶Ｎが残存している場合においても固溶Ｎの拡散速度を抑制し、ひずみ時効硬化に起因した傾斜疵の発生が抑制される。好ましい表面温度は５０℃以下である。結束前温度はたとえば、放射温度計で測定できる。

さらに、結束装置８が線材コイルを過剰に圧縮すれば、線材コイルにひずみが入り、ひずみ時効硬化が生じやすい。さらに、スケールが剥離する場合が生じる。結束装置８による圧縮率が４０％以下であれば、線材コイルにひずみが入りにくく、さらに、スケールの剥離も抑制される。そのため、冷間鍛造品の傾斜疵の発生が抑制される。

［結束後の工程について］
上述のとおり製造された冷間鍛造用線材に対して、酸洗処理及び潤滑処理を実施する。さらに、潤滑処理された線材に対して、減面率が１０％以下の冷間鍛造（伸線）を実施して、冷間鍛造用鋼線を製造する。冷間鍛造用鋼線は、冷間鍛造により所定の形状に形成される。

上述の製造方法により製造された線材では、傾斜疵の発生が抑制される。そのため、潤滑処理後においても傾斜疵が目立ちにくい。そのため、鋼線に対してめっき処理を実施しても、めっき処理後の鋼線には傾斜疵が目立たない。

表１に示す試験番号１〜２７の鋼ビレットを準備した。

表１中の「Ｆ１」欄には、式（１）の左辺であるＦ１＝（Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎの値が記載されている。なお、表中の「Ｔｉ」欄の「−」は実質的に含有されていないことを示す。この場合、式（１）の「Ｔｉ」に「０」を代入した。

試験番号１〜２７の鋼ビレットの化学組成の各元素範囲はいずれも、本発明の範囲内であった。しかしながら、試験番号１〜３、２４〜２７の化学組成は、式（１）を満たさなかった。

試験番号１〜２７の鋼ビレットを、図２に示す製造ラインを用いて、図３に示す製造フローを実施して、表１中の「直径」欄に記載された直径を有する冷間鍛造用線材を製造した。各製造工程中の条件（加熱温度、巻取温度、第１冷却速度、第２冷却速度、結束前温度及び圧縮率）は、表１に記載のとおりとした。

［傾斜疵観察試験］
製造された各試験番号の冷間鍛造用線材に対して、各試験番号で同一の条件で酸洗処理及び潤滑処理を実施した。

具体的には、３〜３５容量％の塩酸溶液が収納された複数の塩酸槽を含む酸洗ラインに、各試験番号の線材コイルを合計３００秒浸漬した。浸漬後、線材コイルを引き上げた。常温の水が収納された水洗槽に線材コイルを浸漬し、線材コイルの表面から塩酸を除去した。

上記の酸洗処理が実施された線材コイルに対して、潤滑処理を実施した。潤滑処理に使用した潤滑装置は、化成処理槽と、湯洗槽と、潤滑剤槽と、乾燥炉とを備えた。

化成処理槽の処理液（商品名：パルボンドＰＢ１８１Ｘ）は、燐酸亜鉛を含有した。化成処理槽の処理液の遊離酸度は４〜７ポイント及び全酸度を３０〜３６ポイントに調整し、上記処理液で各試験番号のコイルを処理した。化成処理槽の処理液の温度は、いずれも７０〜８０℃に制御した。潤滑剤槽には、各試験番号に対して濃度を１．５〜２．５ポイントに調整したステアリン酸ナトリウムを含有する水溶液（商品名：パルーブ２３５）を収納した。潤滑剤液は、７０〜９０℃に調整した。

各試験番号の線材コイルを化成処理槽に３００秒浸漬した。次に、線材コイルを湯洗槽に浸漬した。次に、線材コイルを潤滑剤槽に３００秒浸漬した。最後に、線材コイルを乾燥炉において１００℃で６００秒乾燥して、潤滑被膜が形成された線材コイルを製造した。

潤滑処理後の各試験番号の線材コイルの両端からそれぞれ３巻きのサンプル（合計６巻き）を採取した。サンプルの表面を目視で観察し、図１に示す傾斜疵の有無を判断した。傾斜疵が発生している場合、その個数をカウントした。各試験番号ごとに、６巻きのサンプルで確認された傾斜疵個数の総計の、サンプル（合計６巻き）の総長さ(２１ｍ)に対する比（個／ｍ）を求めた。

［試験結果］
表１の「疵評価」欄に、試験結果を示す。「疵評価」欄中の「◎」印は、傾斜疵が０個／ｍであったことを意味する。「○」は傾斜疵が０．１個／ｍ以下であったことを意味する。「×」は、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多いことを意味する。傾斜疵が０．１個／ｍ以下である場合、傾斜疵が抑制されたと評価した。

表１を参照して、試験番号４〜７，１４，１６〜１８，２１〜２３の線材コイルでは、化学組成が本発明の範囲内であり、式（１）を満たした。さらに、巻取温度、第１及び第２冷却速度、結束前温度及び圧縮率が本発明の範囲内であった。そのため、これらの試験番号では、傾斜疵が０．１個／ｍ以下であった。

さらに、試験番号４，５，１４，１６〜１８，２１〜２３の線材コイルでは、加熱温度が１１５０℃以下であった。そのため、これらの試験番号では、傾斜疵が観察されなかった。

一方、試験番号１では、Ｆ１値が７未満であった。さらに、巻取温度が高すぎ、第１冷却速度が低すぎた。そのため、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。Ｆ１値が７未満であったためひずみ時効硬化に起因した傾斜疵が発生し、かつ、巻取温度が高すぎ、第１冷却速度が低すぎたため、スケールに起因した傾斜疵も発生したと考えられる。

試験番号２，３，２４〜２７では、Ｆ１値が７未満であった。そのため、これらの試験番号では、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。Ｆ１値が７未満であったため、ひずみ時効硬化に起因した傾斜疵が発生したと考えられる。

試験番号８及び９では、化学組成が本発明の範囲内であり、Ｆ１値が７以上であった。しかしながら、巻取温度が８５０℃を超えた。そのため、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。巻取温度が高すぎてスケール厚が厚くなったため、スケール割れに起因した傾斜疵が発生したと考えられる。

試験番号１０及び１１では、化学組成が本発明の範囲内であり、Ｆ１値が７以上であった。しかしながら、第１冷却速度が２．５℃／秒未満であった。そのため、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。第１冷却速度が低すぎてスケール厚が厚くなったため、スケール割れに起因した傾斜疵が発生したと考えられる。

試験番号１２及び１３では、化学組成が本発明の範囲内であり、Ｆ１値が７以上であった。しかしながら、第２冷却速度が０．５℃／秒を超えた。そのため、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。第２冷却速度が高すぎたため、ＡｌＮ及びＴｉＮが十分に形成されず、ひずみ時効硬化に基づく傾斜疵が発生したと考えられる。

試験番号１５では、化学組成が本発明の範囲内であり、Ｆ１値が７以上であった。しかしながら、結束前温度が１００℃を超えた。そのため、傾斜疵が０．１個／ｍよりも多く観察された。結束前温度が高すぎたため、鋼中に残存している固溶Ｎが拡散して、ひずみ時効硬化に基づく傾斜疵が発生したと考えられる。

試験番号１９及び２０では、化学組成が本発明の範囲内であり、Ｆ１値が７以上であった。しかしながら、結束時の圧縮率が４０％を超えた。そのため、傾斜疵が観察された。結束時の圧縮率が高すぎたため、結束時にひずみが導入され、ひずみ時効硬化に基づく傾斜疵が発生したと考えられる。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

１ 加熱炉
２ 粗及び中間圧延機
３ 仕上圧延機
４ 巻取装置
５ ステルモアコンベア
６ 集束装置
７ フックコンベア
８ 結束装置
１０ 製造ライン
２０ 傾斜疵

Claims (2)

1. 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．０２０〜０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、及び、Ｔｉ：０〜０．１００％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、式（１）を満たす鋼ビレットを準備する工程と、
   前記鋼ビレットを熱間圧延して線材を製造する工程と、
   前記線材を螺旋状に形成してコンベア上に落下させ、前記コンベア上に落下したときの前記線材の表面温度を８５０℃以下にする工程と、
   前記コンベア上に落下した前記線材の表面温度が６００℃になるまでの間、２．５℃／秒以上の平均冷却速度で前記線材を冷却する工程と、
   前記線材の表面温度が６００℃〜１００℃の間、０．５℃／秒以下の平均冷却速度で前記線材を冷却する工程と、
   表面温度が１００℃以下の前記線材のコイルを、４０％以下の圧縮率で結束する工程とを備える、冷間鍛造用線材の製造方法。
   （Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎ≧７ （１）
   ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（原子％）が代入される。Ｔｉが含有されていない場合、式（１）中のＴｉには０を代入する。
2. 請求項１に記載の冷間鍛造用線材の製造方法であって、
   前記鋼ビレットを熱間圧延する工程では、１１５０℃以下に加熱された前記鋼ビレットを熱間圧延する、冷間鍛造用線材の製造方法。