JPH04168230A - 高炭素鋼線の流動層パテンティング処理方法 - 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 本発明は線径３ｍｍ以下の高炭素鋼線の流動層バテンテ
インク処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 線材のパテンティング処理の一つの方法に流動層パテン
ティング方式があり、線径５．５ｍｍ程度の線材のパテ
ンティングに適用されていることは既知である。この流
動層パテンティング方式は鉛パテンテイングの公害問題
、すなわち鉛廃棄物処理問題、鉛蒸気の健康に及ぼす問
題などから鉛バテンテインク方式の代替手段として利用
拡大の傾向にあるよってある。

しかし、流動層パテンティングは鉛パテンテイングに比
べ冷却能力が劣るために、鉛バテンテインク並みの処理
特性を得るためには処理方法に種々の工夫が必要である
。例えば、特公昭４６−５９３２号公報ては熱間圧延後
の線材を冷媒を利用して温度制御した流動層内に直接導
入することにより熱処理を行っている。また特公昭４６
−６６９１号公報では圧延後の熱間線材をそのまま流動
層内に落下させ、底部に到達するまでの間にパーライト
変態を完了させる調整冷却を行フている。これらの技術
は温度８００℃以上の熱間圧延線材を直接パーライト変
態領域での流動層冷却するための方法であり、そのため
に流動層温度を１００〜３００℃程度とする必要かあり
、ＴＴＴ曲線の鼻温度よりも２００℃以上低く保たなけ
ればならなかった。

従ってこのような物理的現象か要因となって、５．５ｍ
ｍよりも細い線径３ｍｍ以下の鋼線の流動層パテンティ
ング処理、特に伸線工程の熱処理において鉛パテンテイ
ングの代替として適用し、鉛パテンテイング相当の強度
を確保できた例は見あたらない。つまり、線径３ｍｍ以
下の鋼線は線径５．５ｍｍ線材に対し体積換算で１７６
以下に相当しその分冷却が迅速に進むために、従来技術
の流動層温度では鋼線の７７７曲線の鼻温度よりも低す
きるために異常組織が発生してしまい、またたとえ流動
層在炉時間を短くとり異常組織の発生を防いでも、その
後空冷では鉛パテンティング並みの微細組織にならず高
強度、高延性のものは得られない。これらの技術は線径
５．５ｍｍ程度の線材へは適用できるが、冷速が大きい
線径３ｆｆｌＩ１１以下の鋼線へは適用できないことに
よる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたものて、鉛パテンテイング並みの強度か得られ
る、高炭素鋼線の流動層パテンテインク処理方法を提供
しようとするものである。

具体的には、次に列挙する技術的課題を達成しようとす
るものである。

■線径３０１１ｍ以下の鋼線へ流動層パテンテインク処
理を適用したときの異常組織の発生防止。

■線径３ｍｍ以下の鋼線に流動層パテンティング処理を
通用したときの鉛パテンテイング並みの強度確保。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の技術的課題を達成するため、線径３ｍｍ
以下の高炭素鋼線を流動層パテンティング処理するにあ
たり、加熱炉でオーステナイト化した直後、加熱炉と流
動層炉の接合部に堆積した流動層川砂の温度を５０〜２
００℃に保ち、かつ接合部で１〜５秒保持した後、鋼線
の７７７曲線の鼻温度より０〜２０℃低く温度を保った
流動層炉内て変態完了させることを特徴とする高炭素鋼
線の流動層パテンティング処理方法を要旨とする。

以下、本発明の限定理由を説明する。

■被バテンテインク鋼線の線径を３ｍｍ以下の高炭素鋼
線と限定する理由 線径が３ｍｍより太くなると冷速か小さくなり、本発明
の流動層バテンテインク処理方法ては鉛パチンティ〉グ
並みの微細組織が得られなくなるため、線径３ｍｍ以下
に限定した。

■加熱炉と流動層炉の接合部に堆積した流動層川砂の温
度を５０〜２００℃に保ち、接合部で１〜５秒保持する
限定理由 堆積した流動層川砂の温度が５０℃以下であると、流動
層に入る前に鋼線が過冷却され表層にヘイナイトなどの
異常組織が発生しやすく、また２００℃以上では流動層
に入る前の鋼線の冷却が十分でなく鉛パテンテイング並
みの微細組織が得られないため、堆積した流動層川砂の
温度を５０〜２００℃と限定した。

また、接合部での保持時間は１秒以下では鋼線の冷却が
十分でないため鉛パテンティング並みの微細組織が得ら
れず、５秒以上では表層部が通論となり異常組織の発生
がおきるために１〜５秒と限定した。

さらにこれら二つの事項、すなわち堆積した流動層川砂
の温度を５０〜２００”Ｃに設定することと接合部での
保持時間を１〜５秒とすることは夫々独立ては本目的は
達成できず、必ず両条件を同時に満足しなければならな
い。両条件の一方のみ満足したたけては、やはり上記同
様に鉛パテンテイング並みの微細組織か得られないこと
による。

■流動層温度を鋼線の７７７曲線の鼻温度よりも０〜２
０℃低く保つとした限定理由 流動層温度を７７７曲線の鼻温度より０℃以上とすると
変態発熱の影響で７７７曲線の鼻温度よりも実温度か高
くなり鉛パテンティング並みの微細組織が得られなくな
り、さらに２０℃以下にすると逆に温度か低すぎて異常
組織が発生しやすい領域になるため、流動層温度は鋼線
の７７７曲線の鼻温度よりも０〜２０℃低く保つことと
限定した。

以下、本発明を第１〜３図に示す−・実施例に基づき説
明する。

第１図は本発明に関わる流動層パテンティング装置の一
部切り欠き正面図で、１はアンコイラ−１２は加熱炉、
３は加熱炉２と流動層炉との接合部、４は流動層炉、５
は巻き取りボビン、６は処理鋼線、７は流動層炉４内の
流動層砂、８は接合部３内に堆積した流動層川砂、９は
水冷管、１０は冷却水で、処理鋼線７はアンコイラ−１
がら巻き取りボビン５で巻き取る過程で接合部３内に堆
積した流動層川砂８と流動層砂７との接触により所望の
パテンティングを行う。

本発明はこの状態で特に第２図に一部切り欠き拡大図に
示すとおり、接合部３に設けた水冷管９に冷却水１０を
供給して接合部に堆積した流動層川砂８の温度を調節し
、第３図に示す冷却曲線に基づき、線径３ｍｍ以下の高
炭素鋼線の流動層パテンティング処理を可能とした。

すなわち本発明は、第１図の加熱炉２においてオーステ
ナイト化後の鋼線の中心温度は一般に８００〜１０００
℃になっているため、これを−数的な炭素鋼の変態温度
５００〜６００℃に保持している流動層炉４内に導入し
た場合、鉛パテンテイングに比べ流動層パテンティング
の冷却能力か低いため、第３図に示す鉛パテンテイング
並みの急冷領域Ｉ３に入らない。つまり、上記温度範囲
内の流動層に中心温度８００〜１０００’ｃの鋼線を直
接導入する前になんらかの温度低下工程か必要である。

そのため本発明では、第１．２図に示す加熱炉と流動層
炉間の接合部３に堆積した５０〜２００　ｔ：の流動層
川砂８内にて１〜５秒間鋼線６を保持させることにより
急冷を行った。加熱した鋼線が接合部に堆積した流動層
川砂を通過するに従い流動層用砂温度の上昇がおこるが
、２００℃を越えると急冷効果が弱くなるため流動層川
砂の温度は第２図で示した水冷管９などによる冷却方法
により、２００℃以下に抑えなければならない。さらに
堆積した流動層川砂の温度が５０℃以下では鋼線の表層
に異常組織が発生するために５０℃以上とした。

さらに本発明では、流動層温度を鋼線の７７７曲線の鼻
温度より０〜２０℃低く保つことを特徴とするが、これ
は変態発熱の影響を考慮したものであり流動層温度を７
７７曲線の鼻温度より０℃以上とすると変態発熱の影響
で７７７曲線の鼻温度よりも実温度か高くなり微細パー
ライト組織が得られなくなり、さらに２０℃以下にする
と逆に温度が低すぎて異常組織か発生しゃすい領域にな
るため、このように限定した。

実施例により本発明の効果を示す。

［実施例］ 線径３ｍｍ以下の５ＷＲ５８２Ａ鋼線を用い、第１図に
示すように直径が５００ｍｍのアンコイラ−１がら各処
理速度て送り出し、加熱炉２、接合部３、流動層炉４を
通過させてパテンティンク処理した後直径５００ｍｍの
巻き取りボビンにて巻き取りながら本発明の流動層パテ
ンティング処理を行った。

使用した装置は、加熱炉長さ５ｍ、接合部長さ０．３ｍ
、流動層炉長さ２．５ｍであり、線速は無段変速にて調
節できるものである。また、接合部内には流動層川砂が
鋼線の通過領域を覆うだけ十分に堆積しており、水冷管
に冷却水を通すことにより温度調節を行った。加熱炉は
Ａｒガス雰囲気で温度を９５０℃一定とし、流動層川砂
および流動砂は１００ｍｅｓｈのジルコンサンドを用い
、流動層の温度調整はプロパンガスとエアー吹き込みに
より±３℃に抑えた。また使用したサンプルの７７７曲
線の鼻温度は５５０℃である。

第１表に各種試験条件とその結果を、本発明例と比較例
を合わせて示す。

比較例１では、線径か３ｍｍを越えるため冷速か小さく
鉛パテンテイング並みの微細組織が得られないため、鉛
パテンテイング並みの特性が得られなかった。

比較例２では、堆積した流動層川砂の温度が２００℃以
上であるために、やはり鉛パテンティング並みの微細組
織が得られなかった。

比較例３では堆積した流動層川砂の温度が５０℃より低
いために適冷による表層ベイナイトなどの異常組織が発
生したために鉛パテンテイング並みの特性が得られなか
った。

比較例４では、接合部保持時間が５秒以上のため、適冷
による表層ベイナイトなどの異常組織が発生したために
鉛パテンティング並みの特性が得られなかった。

比較例５では、接合部保持時間が１秒以下のために急冷
効果か弱く、鉛パテンティング並みの微細組織か得られ
ないため鉛パテンティング並みの特性か得られなかった
。

比較例６では、流動層温度が鋼線の７７７曲線の真温度
５５０℃よりも高いために変態発熱の影響で実温度が５
５０℃よりも高くなり、鉛パテンテイング並みの微細組
織か得られないため鉛パテンティング並みの特性が得ら
れなかった。

比較例７では、流動層温度が鋼線の７７７曲線の真温度
５５０℃よりも２０℃以上低いためにヘイナイト組織が
発生し、鉛パテンティング並みの特性が得られなかった
。

これに対し、本発明の実施例はいずれも鉛パテンティン
グ並みの特性を示しており、鉛パテンティング並みの特
性が得られる有力な高炭素鋼線の流動層パテンティング
処理方法であることかわかる。

［発明の効果］ 本発明は以上のとおり実施できるので、既述の技術的課
題を達成する顕著な効果かある。換言すると、本発明に
より細い線径においても流動層パテンティング処理が可
能となり、鉛パテンテイング処理が公害上問題になって
いる詐今、その工業的メリットは大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は流動層パテンティング装置正面図、第２図は接
合部を拡大した図である。また第３図は５ＷＲ５８２Ａ
鋼に本発明の流動層バテンテインク処理方法を通用した
ときの温度覆歴曲線と５ＷＲ５８２Ａ鋼のＴＴＴ曲線図
を重ねて比較したものである。 １・・・アンコイラ−５２・・・加熱炉、３・・・接合
部、４・・・流動層炉、５・・・巻き取りボビン、６・
・・処理鋼線、７・・・流動層砂、８・・・堆積した流
動層川砂、９・・・水冷管、１０−・・冷却水、１１・
・・流動層温度を鋼線の７７７曲線の真温度より２０℃
低く保持したときの温度覆歴曲線、１２・・・流動層温
度を鋼線の７７７曲線の真温度で保持したときの温度覆
歴曲線、１３−・・鉛パテンテイング処理範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、３ｍｍ以下の高炭素鋼線を流動層パテンティング処
   理するにあたり、加熱炉でオーステナイト化した直後、
   加熱炉と流動層炉の接合部に堆積した流動層用砂温度を
   ５０〜２００℃に保ち、かつ接合部で１〜５秒保持した
   後、鋼線のＴＴＴ曲線の鼻温度より０〜２０℃低く温度
   を保った流動層炉内で変態完了させることを特徴とする
   高炭素鋼線の流動層パテンティング処理方法。