JPH04147918A - 結晶粒の安定した低炭素鋼線材の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、軟化焼なまし処理時にフェライト結晶粒の粗
大化を招かない様な、結晶粒々度の安定した低炭素鋼線
材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 低炭素鋼線材は、線材化された後、軟化や加工性改善の
目的で、焼なまし処理されるのが一般的である。しかし
ながら７００℃程度で焼なまし処理を行なうと、フェラ
イト結晶粒が異常に成長して粗大結晶粒が出現する場合
がある。この様な事態は、線材の加工性を低下せしめ、
冷間加工時等に折損や割れ等を発生する原因となる。

焼なまし処理時におけるフェライト結晶粒の粗大化を回
避する対策としては、これまで下記の様な手段が採られ
てきた。

（１）焼なまし温度をＡ１、変態点以下の６００〜６７
５℃程度の低温とする。

（２）細粒化元素であるＡ１．Ｎ、Ｎｂ、Ｔｉ等を添加
する。

［発明力（解決しようとする課題］ しかしながら、いずれの技術も夫々次に示す様な欠点を
有しており、根本的な解決には至っていない。

まず（］）の技術では、処理温度が低温であるので、軟
化が十分に進まず焼なましの本来の機能が達成されない
。

一方Ａｌは脱酸元素であり、結晶粒粗大化抑制には効果
的であるが、その効果を発揮させる為には００５％以上
の添加が必要となる。しかしながら、Ａ１の多量添加は
、Ａｌ２Ｏ，系非金属介在物の生成を促し、冷間加工時
に割れ等の不都合を招く。

またＮは、Ａ１との金属間化合物ＡｌＮを生成して結晶
粒を微細化させるが、フェライト中に固溶してひずみ時
効を著しく高める作用を有しているので、強度が高くな
り過ぎて冷間加工が困難になる。

ＮｂやＴｉの添加も結晶粒の微細化には有効であるが、
Ｃとの金属間化合物を生成し、圧延まま若しくは焼なま
し処理状態でも強度が高くなり、冷間加工が困難になる
ばかりか冷間加工用工具の寿命が低下する。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は、線材強度の上昇（ＫＪち加工性の低下）
を招くことなしに、焼なまし処理時に結晶粒の粗大化を
招かない様な、結晶粒の安定した低炭素鋼線材を製造す
る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ことのできた本発明の構成は、 Ｃ・０．３％以下 Ｓｉ＋０．３５％以下 Ｍ　ｎ　　：　　０．２　〜０．９　　％Ａｌ＋０．０
１　〜０．０５％ 残部・Ｆｅおよび不可避不純物 よりなる熱間圧延線材を用い、熱間圧延における線材の
巻取温度を９００〜１０００ｔに調整することによって
、線材表面のフェライト結晶粒の大きさを粒度番号９番
よりも細粒とならない様に調整し、その後の焼なまし処
理において粒度番号５番よりも大きい粗大粒の出現を防
止する様にしたところに要旨を有するものである。

また焼なまし処理に先立ち、上記の様な熱間圧延線材の
表面に生成している酸化物スケールを除去することは、
焼なましｍ理時における結晶粒の粗大化を防止するとい
う観点から極めて効果的である。

［構成および作用コ 本発明は上述の如く構成されるが、要するに焼なまし温
度を低下させることなく且つ細粒化元素を積極的に多く
添加せずとも、製造条件を調整することによって、低炭
素鋼線材における焼なまし処理時の結晶粒粗大化を抑制
しようというものである。従って本発明では、細粒化元
素としてのＡｌは必要最小限に抑え、Ｎ、Ｎｂ、Ｔｉ等
は添加しない。そして結晶粒粗大化抑制の為の具体的手
段として、本発明者らが検討したところ、後に詳述する
様に、線材の巻取温度を調整することによって熱間圧延
線材における結晶粒をある程度粗くすれば上記目的が見
事に達成されることを見出し、本発明を完成した。また
焼なまし処理するに当たって、熱間圧延線材の表面に生
成しているスケール（Ｆｅｄ）を除去すれば、熱処理時
の脱炭が防止され、結晶粒の粗大化抑制に効果的である
ことも分かった。

次に、各構成元素の含有率の設定根拠を示す。

Ｃ・０．３％以下 焼なまし処理時のフェライト結晶粒粗大化は低炭素鋼で
問題となる。また０、３％を超えると、マトリックス中
にパーライト組織の占有面積率が高くなり、フェライト
結晶粒成長が抑制される。こうした観点から、Ｃの上限
は０．３％と定めた。尚Ｃの下限は特に限定しないが、
現在の転炉吹錬技術からすると、０．００５％程度が実
用上の下限と考えられる。

Ｓｉ：０．３５％以下 フェライト中に固溶して鋼材を強化する元素であり、そ
の上限は加工性に実害を及ぼすことのない０．３５％と
定めた。尚Ｓｉの下限も特に限定されないが、現在の脱
珪技術では０．０１％程度は不可避的に混入してくるの
で、これが一応の下限となる。

Ｍ　ｎ　：　０．２〜０．９％ 最終製品における強度を保証する為、少なくとも０．２
％は含有させなければならない。しかしながらＭｎはフ
ェライト中に固溶して加工硬化を助長し、加工性を悪化
させるので、０．９％以下に抑えなければならない。

Ａ　１　：　０．０１〜０．０５％ 強力な脱酸剤として作用するほか、フェライト結晶粒の
微細化に有効である。Ａ１が少なすぎると溶製時に脱酸
不足となり、鋳造時にブローホールを生じ表面疵が発生
し、また結晶粒微細化効果も発揮されない。こうしたこ
とからＡｌは、０．０１％以上添加する必要がある。一
方、Ａ１の多量添加はＡｔ２０３系非金属介在物の生成
量を多くするので、０．０５％以下に抑えるべきである
。

本発明者らは、まず焼なまし処理時にフェライト結晶粒
が粗大化しやすい箇所を検討した。その結果、フェライ
ト結晶粒の粗大化は第１図に示す様に線材の表面に発生
しやすく、線材内部には発生し難いことを見出した。

上記知見に基づき、フェライト結晶粒における粗大化の
機構について様々な角度から検討した。

熱間圧延線材は、最終ロール圧延機通過直後１０００〜
１１００℃の高温に達しており、ステルモア冷却床に至
るまでに冷却帯（水ｈｖｒ＞を通り、７５０〜８５０℃
の所定温度に冷却され、線材の荷姿９機械的性質および
スケール付着量等が調整されている。そして上記冷却帯
において巻取温度が調整される際に、線材表面が過冷却
され、線材表面の結晶粒が結晶粒度９番以上の細粒層を
形成しており、この様な細粒層が焼なまし時に粗大結晶
粒になりやすいことを発見した。従って、結晶粒の粗大
化を抑制するには、線材表面の結晶粒の大きさが粒度番
号９番よりも細粒とならない様にすればよいことが分か
り、その為の要件について検討した。

第２図は線材の熱間圧延時の巻取温度とフェライト結晶
粒の関係を示すグラフである。第２図から明らかな様に
、線材表面の結晶粒を粒度番号９番よりも細粒とならな
い様に調整するには、巻取温度を９００℃以上にすれば
よいことが分かる。

但し、巻取温度を１０００℃以上にすると、作業場での
製品の温度が高くなり外観検査作業に支障をきたす、ま
た製品の荷姿の悪化やスケール付着量の増大を招くこと
から、巻取温度は１０００℃以下とすべぎである。フェ
ライト結晶粒度を含め、全ての品質を満足する巻取温度
の最も好ましい範囲は９００〜９５０℃である。

第３図は、非酸化性雰囲気中で軟化焼なまし処理をした
ときに、結晶粒度番号５番以下の粗大結晶粒が出現する
温度（以下粗大化温度と呼ぶ）と、熱間圧延線材のフェ
ライト結晶粒度との関係を示すグラフである。このとき
の焼なまし条件（ヒートパターン）を第４図に示す。第
３図の結果から明らかな様に、熱間圧延線材のフェライ
ト結晶粒を粒度番号９番よりも粗くしたものは粗大化温
度が高く、通常の焼なまし条件でも粗大化しにくいこと
がわかる。

尚前記第３図には、線材表面のスケールを除去して焼な
まし処理したものについても併記した。

本発明者らは、焼なまし処理に先立ち、熱間圧延線材の
表面のスケールを除去することはフェライト結晶粒の粗
大化抑制に効果的であることをも見出しており、第３図
にはその効果が顕著に現われている−６こうした効果が
発揮されるのは、次の様に考えることができる。即ち、
スケール付着のまま焼なまし処理するとスケール中の酸
素と地金鉄とが反応し、脱炭が発生して脱炭層のフェラ
イト結晶粒が粗大化しやすくなるが、この原因となるス
ケールを除去することによってフェライト結晶粒の粗大
化抑制が図れるものと思われる。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、Ｎｂ、Ｔｉ。

Ｎ等の細粒化元素を添加しなくても、熱間圧延線材の表
面のフェライト結晶粒度と、巻取粒度を調節して結晶粒
を比較的粗く調整することによって、焼なまし温度を７
００℃程度としてもフェライト結晶粒の粗大化が生じな
い様な低炭素鋼線材が製造できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は粗大結晶粒発生位置を模式的に示した線材の断
面図、第２図は巻取温度とフェライトの結晶粒度の関係
を示すグラフ、第３図は熱間圧延線材のフェライト結晶
粒度と粗大化温度の関係を示すグラフ、第４図は軟化焼
なましのヒートパターンを示す模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．３％以下（重量％：以下同じ）Ｓｉ：０
   ．３５％以下 Ｍｎ：０．２〜０．９％ Ａｌ：０．０１〜０．０５％ 残部：Ｆｅおよび不可避不純物 よりなる熱間圧延線材を用い、熱間圧延における線材の
   巻取温度を９００〜１０００℃に調整することによって
   、線材表面のフェライト結晶粒の大きさを粒度番号９番
   よりも細粒とならない様に調整し、その後の焼なまし処
   理において粒度番号５番よりも大きい粗大粒の出現を防
   止する様にしたことを特徴とする結晶粒の安定した低炭
   素鋼線材の製造方法。（２）熱間圧延線材の表面に生成
   している酸化物スケールを除去してから焼なまし処理に
   付す請求項（１）に記載の製造方法。