JPH01139719A - 高張力線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高張力線材の製造方法に係り、特にたとえば
ＰＣ＠棒等の高張力線材の製造過程における伸線加工お
よび焼入、焼戻処理の省略あるいは簡略化を図るのに好
適な製造方法に関する。

〈従来の技術〉 たとえば、ＪＩＳ　０３１０９に示されるＰＣ鋼棒等の
高張力線材は、通常線材の２次スケールを除去後伸線加
工を施し、その後焼入−焼戻過程を経て所望の機械的性
質が付与され、コンクリートパイル等の部材として用い
られる。

これらの製造工程は需要家において連続化が進み生産性
の向上を回っているが、最近さらに省ノｊ。

省エネルギの観点から製造工程中の熱処理の省略あるい
は筒略化が指向され、アズロールでの線材強度が約１１
０ｋｇｆ／−以上といった高強度線材の要求度が高まっ
てきている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来法による線）イの場合は
、たとえばＳ　Ｂ　Ｐ　Ｄ　１．３０／１４５用線材の
ステルモア処理後のアズロール強度は大略７０ｋｇｆ／
ｍ＋ｉで、そのミクロ組織はフェライト＋パーライトか
らなっており、このままでは強度がかなり不足するから
後工程で熱処理の必要なことが明白である。

これらを解消するため種々の提案がなされており、たと
えば特開昭５５−１１９１３４号公報などに開示されて
いるようにＣｒ、　Ｎｏ、　　Ｖなどの焼入性向上元素
を添加し、冷却条件を調整して目的の強度を得ようとす
るものがある。この場合、焼入性を上げるために添加す
る合金元素による大幅なコストアップは避けられない。

また巻取ってからの調整冷−却では強度のばらつきが大
きくなるという問題点がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであ
って、最も安価でかつ目標強度を得るのに好適な高強度
線材の製造方法を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、重量％で、ｃ：ｏ、ｔｏ〜０．３５％、Ｓｉ
：０．１０〜２．００％、　Ｍｎ−：　１．ＯＯ〜３．
０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成
分を有する被圧延材を熱間圧延して線材を製造するに際
し、粗圧延１　中間圧延において９００℃以上で圧延し
、仕上圧延入側温度を８５０〜９５０℃に規制し、かつ
５〜３０４の表面粗度を付与した圧延ロールを仕上圧延
機内に配して仕上圧延し、ついで５００〜２５０℃に急
冷して巻取った後、５℃／秒以上で冷却することにより
、上記目的を達成するものである。

く作　用〉 以下に、本発明の詳細な説明する。

まず、加熱から仕上圧延過程では焼入性を高めるため、
従来法に比べ高温加熱、高温圧延することを必要とする
。それは、ＰＣ鋼棒用素材を用いて加熱温度と冷却速度
を変えて熱処理した場合、第１図に示すように、加熱温
度の高い方が同一冷却速度の時、高い硬さが得られるこ
とから裏付けられる。また、完全焼入組繊に至るまでの
硬さの変化をみると冷却速度依存性の高いことが明らか
である。逆に見ると、調整冷却を高強度化の手段とする
ことは、強度にばらつきの生じ易いことを意味している
。これを安定化するには焼入性向上元素量の増量も一方
法であることには違いないが、さらに完全焼入組繊であ
るマルテンサイトになると硬さは冷却速度によらずほぼ
一定の値を示し、鋼中ｃｌによってマルテンサイト組織
の硬さは一義的に決定されることがわかり、本発明手段
にとって重要な点である。

次に、高温圧延直後に急冷する場合、目標温度に対する
安定性が問題となる。つまり水冷却する場合、線材圧延
設備の制約上非常に短時間で所定温度にしなければなら
ず、まして高温圧延すればするほど多量の冷却水を要す
る。本発明者らは水量を滅し安定的に所定温度を得るた
め被圧延材の表面粗度に着目し、仕上圧延後段力リバロ
ールのロール表面粗度を種々変えて実験した所、第２図
の結果を得た。ロール表面粗度は、通常の約２μｍ程度
から４０ｐｍ程度まで変化させ、被圧延材としては軟鋼
線を用いて８肛φに圧延し、仕上圧延温度９５０℃から
４００℃に水冷却した。図示するように、カリバロール
の表面粗度が大きいほど水量は少なく、目標温度に対す
るばらつきも小さ（なっていることが明らかである。さ
らに、高強度材を伸線する際には潤滑性も問題になるが
、適度の粗さを有することはこの点からも好ましい。

本発明はこれらの知見に基づき、圧延温度および圧延線
材の表面性状を制御し、仕上圧延後の水冷帯で安定した
焼入＆１１織となし、高強度を有する線材の製造を可能
とするものである。

以下に、限定理由について説明する。

（１）　　各成分の限定理由； Ｃ：０．１０〜０．３５讐ｔ％ Ｃは、ｐｃｓ＋棒等の用途から考えて必要な強度を確保
するため下限を０．１０％とし、また多過ぎると焼割れ
を発生する恐れがあることや溶接性が劣化するので上限
は０．３５％とした。

Ｓｉ　：　０．１０〜２．００賀ｔ％ Ｓｉは、脱酸作用や素地の強化を図る上で必要な元素で
あり、そのためには下限を０．１０％とし、また過多に
なると溶接性の劣化やコストアップを招くことになるた
め、上限は２．００％とした。

Ｍｎ　：　１．００〜３．Ｏｗｔ％ Ｍｎは焼入性向上元素で焼入性を安定化させ、がつ強度
を確保するため下限を１．０％とし、必要以上に添加す
ることはコスト高を招き、また偏析元素であり、その有
害性を考慮して３％を上限とした。

なお、脱酸や強度調整のためＡ／、Ｔｉ＋　あるいはＣ
ｒ＋　　Ｖ等を添加して本発明法に適用することは何ら
差しつかえない。

（２）粗圧延、中間圧延における被圧延材温度を９００
℃以上とすること； 粗および中間圧延列において、オーステナイト粒径の粗
大化を図り焼入性を増す必要があるため、この間におけ
る被圧延材温度は９００℃以上での高温圧延とした。

（３）　　仕上圧延入側温度を８５０〜９５０″Ｃに規
制すること； 仕上圧延においても、粗および中間圧延時と同じ目的の
他に短時間、高速圧延のための加工発熱によりかなりの
温度上昇があり、仕上圧延後の水冷での温度制御性を考
慮して、８５０〜９５０℃と狭い温度範囲とした。

（４）５〜３０μｍの表面粗度を付与した圧延ロールを
仕上圧延機内に配して仕上圧延することり仕上圧延機内
においては、先に述べた通り水冷時の温度制御性を考慮
して出来る限り水冷時の冷却水を少なくするためにカリ
バロールに表面粗度を付与するもので、そのためには、
表面粗度の下限として５ｎを必要とする。このロール表
面粗度を大きくすればするほど冷却水量は減るものの、
余り大き過ぎると伸線加工時に線材表面に凹凸が残存す
る恐れがあるので、その上限は３０頗とした。

この範囲の表面粗度が付与されたカリバロールは、仕上
圧延列の後段に設置することが好ましく、またその凹凸
の形状、方向性などに何ら制約を設ける必要はない。

（５）　　仕上圧延後５００〜２５０℃に急冷して巻取
ること； 仕上圧延機出側直後に設けられた水冷帯において水冷却
するのであるカベその際、強度低下要因となる例えばフ
ェライトの析出しない温度域まで水冷却する必要がある
ためその上限はｓｏｏ’ｃとし、一方、下限はＭｓ点を
切れば十分であるが、低くなりすぎるとハード上のトラ
ブルも懸念されるので２５０℃とした。

（６）ｊ！：取り後５゛Ｃ／秒以上で冷却すること；巻
取られた線材は、そのままの状態で放置しておくと復熱
してたとえばフェライトのような高温変態生成物を析出
する恐れがあるので、この復熱を抑制するためには、少
なくとも５℃／秒で冷却する必要がある。

以上説明したような過程を組み合わせることにより、高
張力を有する線材の製造が可能である。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する。

供試材として、第１表に示す化学成分を有する鋼Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄの４種類を各１００ｋｇずつ真空溶製後、１５
０圃角に鍛造した。これらを８順φの線材に熱間圧延す
る際、粗圧延から仕上圧延刺入ロ温度、仕上圧延列内の
カリバロールの表面粗度。

その後の水冷停止温度１巻取り後の衝風冷却速度を種々
変化させた。その圧延・冷却条件を第２表にまとめて示
す、ここで得られた線材の強度（Ｔ。

Ｓ、）、伸び（ＦＪ）および絞り（Ｒ，Ａ、）の各試験
結果を、第２表に併せて示した。なお、この試験結果は
、得られた線材の先後端の非定常部を除き長手方向に３
分割した位置の３リングから１本当たりの長さを２００
ｍとして連続２０本ずつ採取し、合計６０本の平均値と
して示したものである。

本発明例による実験Ｎα１〜６の強度（Ｔ、Ｓ、　）の
平均４ａ　、（Ｍ　）はいずれも、比較例である実験Ｎ
α８゜９．１１の強度（Ｔ、Ｓ、）に比し相当高い強度
が得られており、たとえばＰＣ鋼棒の焼入・焼戻後強度
に十分匹敵するものであり、また、強度（Ｔ、Ｓ、　）
のばらつき（σ）も、この比較例よりも小さく優れてい
る。また、比較例の実験に７．１０は、本発明例と同程
度の強度は得ているものの、そのばらつきが本発明例よ
りも大きくなっており、仕上圧延カリバの表面粗度が小
さく、冷却水量が多く水冷停止温度の不安定性に起因し
ていると考えられる。伸び（Ｕ、）および絞り（Ｒ，Ａ
、）においても、本発明例は比較例に比べ同等の値を示
す、ただ比較例の実験Ｎα８の絞りが、本発明例の実験
Ｎα１およびＮα２よりも高い値を示すのは、強度が相
当低いためと考えられる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、特に焼入性向上
元素を添加することなく、高強度の線材を安定して得ら
れるので、需要家における熱処理の省略あるいは簡略化
が可能であり、これによる製造コストの削減が大きく、
極めて顕著な効果をもたらすことが期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加熱温度に対する冷却速度と硬さとの関係を
示す特性図、第２Ｉ２Ｉは、仕上圧延ロール表面粗度と
冷却水量の関係を示す特性図である。 持許出１ｔｌＩ人　　　川崎製鉄株式会社第１図 冷却速度（℃／秒）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．１
   ０〜２．００％、Ｍｎ：１．００〜３．０％を含み、残
   部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分を有する被圧
   延材を熱間圧延して線材を製造するに際し、粗圧延、中
   間圧延において９００℃以上で圧延し、仕上圧延入側温
   度を８５０〜９５０℃に規制し、かつ５〜３０μｍの表
   面粗度を付与した圧延ロールを仕上圧延機内に配して仕
   上圧延し、ついで５００〜２５０℃に急冷して巻取った
   後、５℃／秒以上で冷却することを特徴とする高張力線
   材の製造方法。