JPH0146566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明はPC鋼棒のような高張力の異形棒鋼
或いは鋼線（以下、異形線材と総称する。）の高
張力異形線材の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 PC鋼棒のような異形線材は、線材の弾性引張
力を利用してコンクリートに圧縮力を付与するこ
とによつて、コンクリート構造物への許容負荷荷
重の増大を可能とする。 このために、線材表面に異形模様をつけて、コ
ンクリート線材とを付着させ、この付着力によつ
てコンクリートを圧縮している。 このための異形模様の付与は、従来伸線後に冷
間で異形加工することによつてなされている。 すなわち、例えば、JISG3109のSBPR110／
135やSBPD130／145級の高張力PC異形鋼棒は、
熱間圧延材を酸洗、又は機械的方法でデスケール
処理し、その後石灰塗布、あるいは化成皮膜処理
によつて潤滑性を与えて伸線加工した後、冷間異
形加工を行い、更に焼入−焼戻しの熱処理を別ラ
インで行つて製造している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 かかる従来法はデスケール処理に専用の設備を
要し、かつ伸線加工及び冷間異形加工工程が必要
であり、更にはデスケール、伸線、異形加工、熱
処理と、工程が区切られるため生産性が低いと共
に、工程が多く高張力異形線材の製造コストは大
幅に高くなる。 また、冷間異形加工するためには、加工される
線材は、強度が低く軟かいものでなければなら
ず、フエライト・パーライト組織の軟質線材でな
ければならなかつた。 本発明は、高張力異形線材の製造における上記
のような問題点を解消し、高品位の線材を能率よ
くしかも安価に製造することを可能ならしめるこ
とを目的としてなされたものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の骨子は、次の(1)および(2)の高張力異形
線材の製造方法にある。 (1) 炭素量0.4％以下を含有する異形線材の製造
方法において、少なくとも仕上圧延機群により
900〜1100℃の仕上圧延温度域で偏径差0.1mm以
内及び寸法精度±0.1mm以内の範囲内に精密圧
延する工程と、被圧延材を熱間異形加工後、そ
の臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却してマル
テンサイト化する工程と、100〜700℃で焼戻し
および温間加工を行う工程とを順次経ることに
よりリラクセーシヨン特性のすぐれた高張力異
形線材を製造する方法。 (2) 炭素量0.4％以上を含有する異形線材の製造
方法において、少なくとも中間圧延機群と仕上
圧延機群との間に設けた冷却装置により750〜
900℃に冷却する（以下、予備冷却という。）工
程と、仕上圧延機群により偏径差0.1mm以内及
び寸法精度±0.1mm以内の範囲内に精密圧延す
る工程と、被圧延材を熱間異形加工後、その臨
界冷却速度以上の冷却速度で冷却してマルテン
サイト化する工程と、100〜700℃で焼戻しおよ
び温間加工を行う工程とを順次経ることにより
リラクセーシヨン特性のすぐれた高張力異形線
材を製造する方法。 即ち、本発明の方法は線材の熱間圧延におい
て、必要に応じて予備冷却を行つた後、その精密
仕上圧延を行い、この被圧延材を熱間異形加工
後、その臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却して
材料組織をオーステナイト状態からマルテンサイ
ト化し（以下、この冷却を直接焼入という）、焼
戻しと温間加工とを行うことにより、極めて少な
い工程数で延性とリラクセーシヨン特性にすぐ
れ、しかも実用上充分な寸法精度を有する高張力
異形線材を製造する方法である。 本発明方法によれば、従来必要であつたデイス
ケーリング・伸線加工・冷間異形加工工程・焼入
工程が不要となる。 ａ 予備冷却 精密仕上圧延の前に線材を冷却するとオース
テナイト粒度を微細にすることができるので、
厳しい衝撃特性が要求される場合には、この予
備冷却をするのが好ましい。 すなわち、仕上圧延前に材料を750〜900ーに
予備冷却することは、材料のオーステナイト粒
の微細化効果がありマルテンサイト後の延性が
向上する。冷却温度を750℃以下に冷却すると
線材表面温度が変態点以下の温度となり変態を
起す恐れがあり、一方900℃以上では予備冷却
の効果が少ない。 ｂ 精密圧延 従来のPC鋼棒の製造方法においては、伸線
加工が泌須であつた。これはコンクリートパイ
ル製造時、鋼捧に緊張力を導入する必要がある
ためであり、鋼棒の端部をネジ転造加工してネ
ジ固定するものである。従来の熱間線材圧延法
では、線材の寸法変動及び偏径差が大きく熱間
圧延のままの寸法形状ではネジ転造加工ができ
なかつた。このために、伸線加工が必要であつ
た。 本発明はこの問題を解消するため熱間仕上圧
延機において精密圧延法を採用して、熱間圧延
後の材料の偏径差を0.1mm以内、及び寸法精度
を±0.1mm以内にすることにより、そのままで
ネジ転造加工ができ、かつネジ部の強度を確保
することができるものであり、従来法の伸線加
工を省略可能とした。ここで、偏径差とは線材
の最大径と最小径との差を示し、寸法精度とは
目標直径に対する差を示すものとする。凹みの
ある異形模様の線材の場合には、凹みのない部
分の直径をもつて、偏径差及び寸法精度とす
る。 この精密圧延における圧延温度は、予備冷却
を行う場合はその予備冷却温度より開始される
ものとなり、予備冷却を行わない場合は通常の
仕上圧延温度となり900〜1100℃である。 ｃ 熱間異形加工 異形模様をつけた上下ロール、左右ロール、
四方ロール等にて、線材表面に小判形、ラセン
形等の異形模様をつける加工であり、コンクリ
ート付着性を向上する。ねじ転造で雄ネジを切
るため、円柱状の丸棒に異形模様が凹状に押し
込まれた形状とするのがよい。 ｄ 直接焼入 本発明の方法において対象線材の炭素量を
0.4％以下にしたのは、コンクリートパイル製
造時においてPC鋼棒はラセン補筋とスポツト
溶接されるが、この場合、炭素量が0.4％を超
えるとスポツト溶接部の延性が劣化して緊張力
導入時に溶接部より破断する危検性が大きいか
らである。 このような炭素量0.4％以下の材料でPC鋼棒
の如き高強度レベル例えばJISG3109の
SBPD130／145級のものを得るためには焼入、
即ち材料の組織をマルテンサイトにする必要が
ある。従来の製造法においては上述の如く、二
次加工において伸線加工後（場合によつては加
工後冷間異形加工された後）、通常の加熱炉方
式あるいは高周波加熱方式で材料を再加熱後、
水冷によつて焼入されている。この方法では、
材料を再加熱する必要があり、かつ加工速度は
必然的に小さく、その製造コストは高い。 本発明は、熱間仕上圧延時の材料温度が、従
来法の焼入加熱温度と同程度の温度、即ちオー
ステナイト状態であることに注目して仕上圧延
後、材料が完全にマルテンサイト化するための
臨界冷却速度以上の冷却能を有する冷却媒体を
用いて直接焼入することにより、従来法の問題
点、即ち再加熱焼入工程を省略可能とした。 また、本発明によつて得られた線材の表面に
生成するスケールは、1.0μ程度と通常熱間線材
圧延で得られるスケールに比べて極めて薄く、
後述する焼戻し、温間加工を経たPC鋼棒にお
いても特に問題がなく、更に前述の精密圧延法
（場合によつては熱間異形加工実施）の採用に
よつて伸線加工が省略できると共に、二次加工
の前処理であるデスケーリング工程をも省略で
きる特徴がある。 ｅ 焼戻し 本発明が対象とする炭素量0.4％以下の炭素
鋼及び低合金鋼は、マルテンサイト化しただけ
では引張強さはPC鋼棒所定の値を満足するが
降伏点が低い、したがつて本発明においても焼
戻しは、この降伏点向上のため必要である。 ここにおける焼戻し温度は常識的なものであ
り、100〜700℃が適当である。焼戻し温度が
100℃未満、700℃超の場合には降伏点の向上効
果が不足する。焼戻し温度は、好ましくは300
〜500℃である。また、加熱は高周波誘導加熱
によるのが望ましい。 ｆ 温間加工 PC鋼棒には直線性と耐リラクセーシヨン
（特に約180℃で温間リラクセーシヨン）性が要
求されることが多い。これらの特性をもたせる
ために本発明では焼戻し後に温間加工を行う
が、この温間加工は焼戻しの冷却過程で行うの
がよい。すなわち温間加工は、耐リラクセーシ
ヨン性の向上に有効であり、本発明方法では焼
戻しの後に温間加工を行うので、焼戻し時の鋼
線材の保有熱を温間加工で利用することがで
き、熱経済的にも有利である。 この温間加工は具体的には、周知の例えば温
間矯正あるいは温間伸線法等により実施され
る。加工度についても要は耐リラクセーシヨン
性を向上させ得れば良く、累積歪率３％程度の
加工でも可能である。ただし、過度の加工は周
知のとおり降伏点を降下させるので、累積歪率
90％、好ましくは50％程度までとするのがよ
い。加工温度については、前段で実施した焼戻
し効果を消失させないために、焼戻し温度と同
じ100〜700℃、好ましくは300〜500℃の範囲に
管理されるが、焼戻しの冷却過程で温間加工を
実施する場合は、自ずとこの温度範囲が確保さ
れることは言うまでもない。 〔実施例〕 次に実施例によつて本発明の効果を説明する。 (A) 第１表に示す組成の鋼を熱間圧延の仕上圧延
前に予備冷却を行い仕上入口の材料温度を830
℃とした。そして仕上圧延時に、サイジングロ
ールを用いて、精密圧延を行い0.25φの線材と
し、引きつづき異形模様をつけた上下ロールに
て線材表面に小判形の異形加工を行つた。 しかる後、これらの加工によつて温度が上昇
した線材を鋼種(1)については900℃に急冷して
リング状とした後、過冷オーステナイトの状態
から水槽中に浸漬してマルテンサイト化した。
この場合の水の温度は30℃となる様循環水を用
いた。浸漬時間は２分とした。 一方、鋼種(2)については既設の製品冷却設備
を用いた強制水冷により650℃に急冷して過冷
オーステナイト状態とし、そしてレーイングコ
ーンにて線材をリング状とし、コンベアー上に
展開して0.4mm／ｓの速度で移送しつつ約10
℃／ｓの冷却能をもつて臨界冷却速度以上の冷
却速度にてマルテンサイト化した。コンベアー
長さは40m、冷却時間は100秒である。 また併せて仕上圧延前に材料を予備冷却せず
に材料温度950℃から仕上圧延し、上述の各方
法にてマルテンサイト化した。 また比較例として、通常圧延法で7.25mmφを
目標に仕上圧延した後、強制水冷で850℃とし
て通常のステルモアー冷却法により冷却した。 上記各処理後の線材の寸法測定結果、機械的
性質およびスケール厚さを第２表に示す。表
中、引張強さ、絞りのバラツキは試験片50本中
の最大、最小の差である。

【表】

【表】

【表】 上表より本発明例が比確例よりすぐれている
ことが判る。また本発明法においても仕上圧延
前に予備冷却する方法が、マルテンサイト化後
の延性（絞り）を予備冷却なしの場合に比べて
向上させている。 (B) 上記で得られた線材を伸線加工せず（スケー
ル除去せず）に高周波（250KW.、3KHz）に
より焼戻し（430℃）した。更に高周波コイル
の出側約5mの位置にスピンナー型矯正機を置
き、線材の曲りが６mm／1.5m以内となるよう
に矯正加工した。矯正機の入口温度は420℃と
した。なお高周波焼戻しから温度矯正巻取り
（径2000mmφ）まで同一ラインで連続処理した。
その加工速度は90m／分である。温間矯正後の
機械的性質、リラクセーシヨン値及び曲がりの
実測結果を第３表に示す。

【表】 これから判るように本発明で用いられた特性
値は特に高いリラクセーシヨン値を示す。 (C) 上記の本発明加工工程を経た線材と、第２表
の比較例として通常法で製造した圧延線材とを
オフラインで焼入れ焼戻しした材料について、
スリーロール方式でネジ転造加工した。ネジ寸
法はＭ−８ピツチ１mmである。その加工結果を
第４表に示す。

【表】 この表から本発明材は、大きな支障はなく、ネ
ジ製造が可能であることが判る。 〔発明の効果〕 上記実施例に明らかなように、本発明方法に従
つて所定条件下で精密圧延し、熱間異形加工後、
マルテンサイト化して得られる異形線材はそのま
まで寸法諸元が良好でかつ線材の表面に生成する
スケールが薄い。従つて、本発明の方法は従来の
脱スケーール工程、冷間伸線工程及び焼入工程が
不要となり、これら工程の省略により工程の簡素
化を図るとともに、焼戻し後に温間加工を行い、
焼戻しの際の加熱がそのまま温間加工において利
用できることから、焼戻し工程と温間加工工程と
の連続化を可能とした。また、焼入れままのマル
テンサイト鋼線を冷間伸線、冷間異形加工してか
ら焼戻すという工程をとつていないため、マルテ
ンサイトを冷間加工してから焼戻すときにおこる
延性の低下を防止することができる。さらに本発
明法は温間加工を施すことによりリラクセーシヨ
ン特性の大幅な向上が得られるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素量0.4％以下を含有する異形線材の製造
   方法において、少なくとも仕上圧延機群により
   900〜1100℃の仕上圧延温度域で偏径差0.1mm以内
   及び寸法精度±0.1mm以内の範囲内に精密圧延す
   る工程と、被圧延材を熱間異形加工後、その臨界
   冷却速度以上の冷却速度で冷却してマルテンサイ
   ト化する工程と、100〜700℃で焼戻しおよび温間
   加工を行う工程とを順次経ることによりリラクセ
   ーシヨン特性のすぐれた高張力異形線材を製造す
   る方法。 ２ 温間加工が焼戻しの冷却過程で行われる特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 炭素量0.4％以下を含有する異形線材の製造
   方法において、少なくとも中間圧延機群と仕上圧
   延機群との間に設けた冷却装置により750〜900℃
   に冷却する工程と、仕上圧延機群により偏径差
   0.1mm以内及び寸法精度±0.1mm以内の範囲内に精
   密圧延する工程と、被圧延材を熱間異形加工後、
   その臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却してマル
   テンサイト化する工程と、100〜700℃で焼戻しお
   よび温間加工を行う工程とを順次経ることにより
   リラクセーシヨン特性のすぐれた高張力異形線材
   を製造する方法。 ４ 温間加工が焼戻しの冷却過程で行われる特許
   請求の範囲第３項に記載の方法。