JPH02185917A - 軟化棒・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、軟化線材および軟化棒鋼の製造方法に関する
。

［従来の技術］ 周知のように、冷間鍛造される線材や棒鋼のうち、硬質
で成形性の悪いものは、予めその硬さを下げ、変形能を
向上させるために、球状化焼鈍が施されるのが一般的で
ある。この焼鈍は通常、Ａ１点以上の温度における非常
に長時間の処理になるので、酸化性ガスによる鋼表面の
脱炭を防ぐため、雰囲気ガスとしてＣＯやＮ２を含む還
元性ガスが使用されている。しかし、鋼表面にスケール
が存在すると還元性ガスとスケールとが反応して酸化性
ガスが発生し、酸化性ガス濃度の増大により却って脱炭
が促進される。このため従来法による線材や棒鋼の球状
化焼鈍前には、酸洗による化学的スケール除去工程が必
須である。

これに対して、特公昭５１−１８４４７号公報では、こ
のスケール除去工程を省略して、線材表面にスケールを
付着させたままで、かつ高価な還元性ガスではなく、Ｎ
２などの安価な不活性ガスで球状化焼鈍を行うという方
法が開示されている。

この方法では、線材を熱延後８５０℃以上の温度で巻取
り、８秒以上経過させた後、４°Ｃ／秒以上の速度で冷
却して、鋼材表面に８μ以上のスケールを形成させ、か
つその内部を急冷組織（ソルバイト、ベイナイト、マル
テンサイト）にするという方法を採っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記方法によれば、圧延後の線材組織が
ベイナイト、マルテンサイトなどの急冷組織となるため
、圧延後のハンドリング時に折損や置き割れが生じる恐
れがある。さらに、これに球状化焼鈍を施した場合、炭
化物がきわめて細かくなるため、冷間加工性は優れるも
のの硬度が高（、冷間鍛造時の型寿命が短くなるという
欠点がある。

そこで本発明の主目的は、上記スケール除去工程を要せ
ず、安価な不活性ガス中で焼鈍しても脱炭しないことは
勿論、圧延後に折損や置き割れも発生せず、焼鈍後の硬
さも適度に低下して、冷間鍛造時の型寿命を延ばすこと
ができる軟化線材等の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明は、１．５％以下のＣ
を含有する鋼材を熱間圧延するに際し、仕上圧延終了温
度が８５０℃以下になるように制御しながら仕上圧延し
、終了後、０．５℃／秒以上、４℃／秒未満の冷却速度
で５００℃まで冷却し、次いで室温まで冷却した後、製
品表面のスケールを付着させたまま、不活性ガスを９０
％以５Ｆ含有する雰囲気中で、球状化焼鈍を施すことを
特徴とするものである。

［作　用］ 本発明では、上記のように仕上圧延での温度制御を行い
、かつその後の冷却速度を所定範囲内としているから、
圧延後の鋼組織を、ソルバイト、ベイナイト、マルテン
サイト等の急冷組織ではなく、フェライト・パーライト
またはフェライト・パーライト・球状セメンタイトの混
合組織とすることができ、焼鈍後の硬さを適度に低下で
きるため、圧延後の折損等を防ぐことができ、さらに冷
間鍛造時の型寿命を延長できる。

また本発明では、スケールの組織と厚さを所定範囲に調
整することができるため、焼鈍時における脱炭を効果的
に防止できる。

本発明では、焼鈍時に高価な還元性ガスを使用しなくて
すみ、それだけ製造コストが低下する。

また本発明では、スケールを付着したままで焼鈍できる
から、脱炭スケール工程を省略でき、工程の簡素化が図
れる。

［発明の具体的構成］ 次に、本発明における各数値の限定理由について詳説す
る。まず鋼に含有するＣ量を１．５％以下に限定したの
は、一般に鋼に網目状に析出するいわゆる初析セメンタ
イトが存在すると、冷間鍛造時にこの初析セメンタイト
を起点として表面割れが発生するが、Ｃ量が１．５％を
超えると、いかなる条件で圧延・冷却しても上記初析セ
メンタイトの生成を防止することは不可能であり、また
その後の焼鈍によってもこれを消滅せしめることは不可
能であるからである。

次に、仕上圧延終了温度を８５０℃以下に制御するのは
、次の二つの理由による。第１は、第１図に示すように
、８５０℃以下にすると、製品の表面スケールの組成が
、次工程の不活性ガス中での球状化焼鈍における脱炭を
防止するのに有効なＦｅ２Ｏ２、Ｆｅ３Ｏ４（特に、Ｆ
ｅ５０．）の割合の大きい組成になるためである。その
第２は、仕上圧延終了温度が８５０℃を超えると、スケ
ール厚さが厚くなり、圧延後のハンドリング中にスケー
ルが剥離しやすくなり、剥離した部分については、不活
性ガス雰囲気中での球状化焼鈍時に脱炭が進行してしま
うからである。

また、第２図に示すように、スケール剥離はその厚さが
２０μｍを超えると急激に起こりゃすくなるが、第３図
に示すように、仕上圧延終了温度を８５０°Ｃ以下にし
た場合、その後の冷却速度を０．５℃／秒以上にする限
り、スケール厚さは２０μｍ以下になるので、仕上圧延
終了後の冷却速度は０．５°Ｃ／秒以上とした。また、
冷却範囲を５００００までとしたのは、５００℃以下で
はスケール厚さ、組成にほとんど変化が生じないためで
ある。

また、冷却速度を４℃／秒未満にしたのは、冷却速度が
４℃／秒より大きくなると、製品の組織がベイナイトや
マルテンサイトなどの急冷組織となり、圧延後、球状化
焼鈍実施までに置き割れやハンドリング中の折損が生じ
る可能性が大きく、さらには、すでに述べたように、球
状化焼鈍を施しても硬さが高いためである。一方、４℃
／秒未満にした場合には、製品の組織が急冷組織になら
ず、上記のよな問題が生じない。以上のことから、仕上
圧延後の冷却速度を０．５°Ｃ／秒以上、４℃／秒未満
とした。

次に、上記方法で圧延した線材および棒鋼を、その表面
にスケールを付着させたまま、９０％以上の不活性ガス
を含有する雰囲気内で球状化焼鈍を施す理由について説
明する。

第４図に示すように、上記線材および棒鋼をその表面に
スケールを付着させたまま焼鈍すると、焼鈍雰囲気中の
不活性ガス（Ｎ２等）の含有率が９０％より低くなると
急激に表層部の脱炭が進行するため、９０％以上の不活
性ガスを含有する雰囲気中で焼鈍することを規定した。

この場合、不活性ガスとしては、Ｎ２等の安価な不活性
ガスを使用でき、高価な還元性ガスを使用する必要がな
い。

なお、上記説明において参照した第１図〜第４図で採用
した具体的条件等について付言すると、第１図は、３６
Ｍ４３５．１８φ叩の線材を製造した場合の仕上圧延温
度と圧延後のスケール中に含まれるＦｅｖＯ４およびＦ
ｅ２０ｓの組成比率を示したものである。圧延後の冷却
速度は２℃／秒である。

第２図は、種々の厚さのスケールを有する３６Ｍ４３５
．１８＋ｎｍφの線材を軸方向に引っ張り、２％の塑性
変形を与えた場合のスケール厚さとスケール剥離率（重
量％）を示したものである。

第３図は、３６Ｍ４３５、Ｉ８叩φの線材を製造した場
合の仕上圧延終了温度と圧延後のスケール厚さの関係を
仕上圧延後の冷却速度ごとに示したものである。

第４図は、スケール厚さが１４μｍの３６Ｍ４３５．１
８＋＋＋ｍφ線材に第５図に示すヒートパターンの焼鈍
を施した場合の球状化焼鈍雰囲気中のＮ２含有率（体積
％）と焼鈍後の表面脱炭層深さの関係を示したものであ
る。

なお、上記第１図〜第４図において使用した鋼種は、い
ずれもＳＣＭ４３５であるが、他の鋼種についても本発
明を適用しうる。

［実施例１ 次に実施例を説明する。

Ｎ４５Ｃ，ＳＣＭ４３５、ＳＵＪ　２の２トン鋼片をそ
れぞれ仕上圧延終了温度、仕上圧延後の冷却速度を変化
させて］、８＋ｎｍφ線材に製造した。線材製造後、そ
の組織を観察するとともに、これら線材を５００市長さ
に切断して１０００本のサンプルを作成し、７日間放置
して置き割れの発生率を確認した。次に残りの線材を表
面スケールが残存したままの状態で、３４５Ｃについて
は、第６図のヒートパターンで、３６Ｍ４３５について
は第５図のヒートパターンで、ＳＵＪ　２については第
７図のヒートパターンで球状化焼鈍を施した。球状化焼
鈍雰囲気中のＮ、含有量はいずれも９７％である。

球状化焼鈍後、それぞれの硬さおよび表面脱炭層深さを
測定した。結果を第１表に示す。

第１表において、Ｎα１〜６．１１〜１６．２１〜２６
は本発明法にしたがって製造した線材であり、Ｎｏ７〜
１０．１７〜２０．２７〜３０は本発明以外の方法で製
造した線材である。なお、これらの線材の巻取温度はそ
れぞれの仕上圧延終了温度以上でかつ仕上圧延終了温度
−２０℃以下の範囲に入っている。

第１表から明らかなように、本発明範囲内の条件で製造
した線材は、仕上圧延・冷却後の組織がいずれも急冷組
織（ベイナイト、マルテンサイト）にはなっておらず、
球状化焼鈍前の置き割れ発生率はいずれも０％であり、
球状化焼鈍後の表面脱炭層深さはいずれも０．１０μｍ
以下で、かつ硬さも十分低い。

これに対し、比較例における線材は、球状化焼鈍前の置
き割れ発生率、球状化焼鈍後の表面脱炭層深さ、硬さの
いずれかが劣っている。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、スケール除去工程を要せ
ず、安価な不活性ガス中で焼鈍しても脱炭せず、圧延後
に折損や置き割れも発生せず、焼鈍後の硬さも十分低下
して、冷間鍛造時の型寿命を延ばすことができる軟化棒
・線材の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上圧延終了温度とスケール組成との関係を示
す図、第２図はスケール厚さとスケール剥離率との関係
を示す図、第３図は仕上圧延終了温度とスケール厚さと
の関係を示す図、第４図はＮ２ガス含有率と表面脱炭層
深さとの関係を示す図、第５図〜第７図は各種ヒートパ
ターンを示す図である。 特許出願人　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１．５％以下のＣを含有する鋼材を熱間圧延する
   に際し、仕上圧延終了温度が８５０℃以下になるように
   制御しながら仕上圧延し、終了後、０．５℃／秒以上、
   ４℃／秒未満の冷却速度で５００℃まで冷却し、次いで
   室温まで冷却した後、製品表面のスケールを付着させた
   まま、不活性ガスを９０％以上含有する雰囲気中で、球
   状化焼鈍を施すことを特徴とする軟化棒・線材の製造方
   法。