JPH0454728B2

JPH0454728B2 -

Info

Publication number: JPH0454728B2
Application number: JP24404885A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takahashi; Yoshuki Asano; Rokuro Kono; Takashi Ninomya; Hideo Chiba; Yoshuki Sasaki; Masatsugu Murao; Kazuhiko Murao
Original assignee: Nippon Steel Corp; Namitei Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Namitei Co Ltd
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1992-09-01
Also published as: JPS62228431A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は長尺高張力鋼線用線材の製造方法に関
するものである。（従来の技術）光フアイバーは、その低損失、細径、大容量、
経済性などの優れた特性を活して、海底ケーブル
に導入することが試みられているが、例えば特公
昭59−7361号公報では、光フアイバーケーブルと
して第１図に示すように、断面の形状が互いに等
しく扇形の３本の金属材料異形線（以下異形線と
いう）が組合わされて、中心部に少くとも１本の
光フアイバーを収容する耐圧パイプが提案されて
いる。この構造では、光フアイバー心線１０を中心に
置き、回りから断面扇形の異形線２０を連続的に
合わせながら、一本の円筒状の耐圧層を形成する
ものである。この耐圧層材料は深海の海水圧（例
えば8000ｍの深海では800気圧）に耐え得る。一方、海底ケーブルは障害を考慮して接続函の
最適設置間隔が定められているが、現在約50〜
100Km毎に接続函を設置するのが経済的とされて
いる。しかしながら異形線用素材である線材の製
造について検討してみると、現用鋳造設備及び加
熱炉の能力の制約から、大単重化を図つてみても
線材の単長は30000ｍに限定される。従つて、長距離の海底ケーブルの耐圧パイプ用
素材としての線材には、前記の扇形の異形線をう
る冷間加工性と、長尺化のための溶接性とを同時
に満足させることが望まれる。そこでこのよう
な加工性と溶接性とを同時に満足させ得るような
鋼材としては、例えば特公昭59−22774号公報で
はTi、Ｂを含有し、Ceq0.55％以下の鋼を制御圧
延して、55Kgｆ／mm²以上の引張強さを有する溶接
性及び加工性の優れた線材が提案されている。又
特公昭59−29648号公報では溶接性のすぐれた高
強度鉄筋材が提案されている。しかしながらこれらの鋼材は、それらを冷間加
工して得られる鋼線の強度が低く、海底ケーブル
の耐圧パイプ用の異形線には供し得ない。（発明が解決しようとする問題点）本発明は、溶接性及び冷間加工性に優れた長尺
高張力鋼線用の線材の製造方法を提供するもので
ある。（問題点を解決するための手段）重量％でＣ 0.30〜0.65％、Si1.0％以下、
Mn0.3〜1.5％、Cr1.2％以下で、Mn＋Cr0.3〜1.5
％、及びAl0.002〜0.1％、Ti0.002〜0.1％、
Nb0.001〜0.3％、V0.001〜0.3％、B0.0005〜0.1
％の１種または２種以上を合計0.0005〜0.3％、
残部Fe及び不可避不純物から成ると共に、Ceq＝
１／５（Mn＋Cr）≧0.57％を満足する鋼塊を熱間圧延し、続いて該線材を溶接して長尺線材とし、該
溶接部をオーステナイト域に加熱保持し、続いて
３〜20℃／secで冷却して、微細なフエライト・
パーライト組織とすることを特徴とする長尺高張
力鋼線用線材の製造方法である。以下本発明について詳細に説明する。海底光フアイバー用ケーブルの耐圧パイプは、
引張強さ126Kgｆ／mm²以上、好ましくは130Kgｆ／
mm²以上を要求される。鋼線の強度は、素材の強度
と冷間加工量によつて決るが、本発明者らの検討
によると、例えば第１図に示した幾形線２０を製
造するには、冷間加工率を85％以下に抑えること
が、加工割れの発生を抑制する上で必要である。
製品強度126Kgｆ／mm²を85％以下の冷間加工率で
得るためには、素材の線材には70Kgｆ／mm²以上の
引張強さが必要である。又上記素材は溶接部の強度、靭性に優れること
が求められている。一般に溶接性はＣ量に比例し
て悪化の傾向にあるが、引張強さ70Kgｆ／mm²以上
を満たすために適量のＣと可能な範囲で、Mnあ
るいはMnの一部をCrに置換して添加することが
望ましい。このように本発明において、強度、溶接性及び
加工性を満足するために、特定の成分元素を添加
するものであるが、以下に成分元素の添加範囲を
上記のように限定した理由を説明する。Ｃは溶接性の点から低い方が望ましいが、0.3
％未満では70Kgｆ／mm²以上の強度は得られない。
一方、0.65％超では溶接部の靭性、加工性が劣化
するので、0.30％〜0.65％とする。 Siはその固溶体硬化作用によつて線材を強化す
るために添加されるが、１％を超えると靭性を劣
化させるので１％を上限とした。 Mnは溶接性への影響が少なく、強度を増加さ
せる元素であり、可能な範囲で添加することが望
ましい。Mn0.3％未満ではＳを硫化物として固定
することが出来ず、また70Kgｆ／mm²以上の線材の
強度を得ることもできない。一方1.5％超では線
材の焼入性が高くなりすぎて、溶接部に熱処理後
マルテンサイトが発生し、加工性を著しく劣化さ
せることがあるので、0.3％〜1.5％に添加範囲を
限定した。 CrはMnと全く同じ作用を持つ元素で、Mnの
一部と置換して添加することが出来るが、Mnと
Crの合計量が1.5％を超えると、溶接部に熱処理
後マルテンサイトが発生するので、Cr1.2％以下、
Mn＋Cr1.5％以下に添加量を限定した。 Al、Ti、Nb、Ｖ、Ｂはいずれもオーステナイ
ト粒度の調整のために１種または２種以上添加さ
れるが、Al0.002％未満、Ti0.002％未満、
Nb0.001％未満、V0.001％未満、B0.0005％未満
で且つ１種または２種以上の合計が0.0005％未満
では細粒化されないし、Al0.1％超、Ti0.1％超、
Nb0.3％超、V0.3％超、B0.1％超で且つ１種また
は２種以上の合計が0.3％超では、細粒化効果が
飽和するばかりでなく、これらの元素の窒化物に
よる脆化作用が顕著になるので、Al0.002〜0.1
％、Ti0.002〜0.1％、Nb0.001〜0.3％、V0.001〜
0.3％、B0.0005〜0.1％で且つこれらの１種また
は２種以上の合計を0.0005〜0.3％に限定した。Ｐ、Ｓはいずれも不純物としてみられるが、靭
性の点からそれぞれ0.03％以下にすることが望ま
しい。またＮは時効脆化を抑制するために0.01％
以下に抑えることが望ましい。線材の強度はCeq＝Ｃ＋１／５（Mn＋Cr）と、線材のオーステナイト域からの冷却速度によつて決
り、Ceqが高いほど、また冷却速度が高いほど強
度は増加するが、本発明者らの検討によると、
Ceqが0.57％以上ないと、いかに高速で冷却して
も70Kgｆ／mm²以上の強度を有するフエライト・パ
ーライト鋼線材は得られないことが明らかになつ
た。これはCeqが0.57％より低い線材を強度を上
げるために高速冷却すると、加工性に致命的なマ
ルテンサイトが現われるためである。本発明の異形線用線材は、常法により線材圧延
されて調整冷却された後、溶接されて長尺線材と
され、更に溶接部を熱処理して整粒された微細な
フエライト・パーライト組織とされ、更に冷間伸
線または冷間圧延により所要サイズとされる。線材の溶接は強加圧アツプセツト方式、TIG方
式あるいはレーザー方式等を用い、格別限定され
ないが、例えば強加圧アツプセツト方式は、最初
比較的低電流密度（〜75A／mm²）で通電を開始す
る。継手が軟化し、初期加圧力にて変形を受けだ
すと同時に通電を停止し、いわゆる強加圧力（〜
50Kg／mm²）を加える。あとは加圧力と軟化部が追
出されていつた後の抗力とのバランスで停止する
と良い。ここで溶接部は衝合部とその近傍の熱影響部は
A₁点以上に加熱された後急冷される。従つて溶
接ままでは、溶接部はビツカース硬度が600以上
のマルテンサイト組織となるので、著しく延性に
欠ける。そこで線材から異形線への加工性を向上
させるために、溶接部をオーステナイト域に加熱
冷却する熱処理によつて、母材と同等の強度を有
するフエライト・パーライト組織にすることが必
要となる。即ち、本発明者らは、溶接部を母材と同等の70
Kgｆ／mm²以上の強度を有するフエライト・パーラ
イト組織にするための熱処理条件を検討した。そ
の結果、溶接部をオーステナイト域に加熱後、冷
却するときの冷却速度の選定が重要で、70Kgｆ／
mm²以上の強度を有するフエライト・パーライト組
織にするためには、３〜20℃／secの冷却速度で
冷却する必要があることが明らかになつた。これは冷却速度が３℃／sec未満では70Kgｆ／
mm²以上の強度を得ることが出来ないためであり、
一方20℃／secを超えると、再びマルテンサイト
組織が現われ加工性を劣化させるためである。冷
却速度をこのような範囲に制御する手段は特に限
定しないが、通電加熱あるいは高周波加熱によつ
て、電流量を制御しながら低減させる手段、衝風
冷却する手段などが良い。後熱処理後の組織はほぼ母材と同じになり、硬
度の差もあまりない。溶接会合部ではわずかにフ
エライト量が多いが、異形線に成形後はほとんど
母材部との差異はない。本発明の線材は最終リダクシヨンが80％以上に
及ぶダイス引抜と、ロール平圧延とを受けて異形
線とする場合が多いので、冷間加工性が要求され
る。このため本発明の線材の組織は、全長にわた
り整粒されたフエライト・パーライト組織でなけ
ればならない。光フアイバー異形線は例えば７mmφ線材をダイ
ス引抜して4.3mmとし、ロールで平圧延して2.3mm
厚の断面矩形状線材とする。ついで扇形にするた
めダイス引抜を行い、第１図に示すように内径ａ
＝3.0mm、外径ｂ＝6.0mm、厚みｔ＝1.5mmの異形線
２０をうることができる。なお、本発明はホースの外装などの長尺の高張
力鋼線用の線材の製造にも有効である。次に実施例をあげて本発明の効果を更に具体的
に説明する。（実施例）第１表に素材の組成、Ceq、寸法、線材を溶接
した手段、溶接後その溶接部に加えた熱処理条
件、線材を、第１図に示した形状の内径３mm、外
径6.0mm、厚み1.5mmの異形線２０に加工したとき
の加工性及び異形線の強度を併記した。この内No.
１、３、４、５、７、８、９、10が本発明例であ
り、他は比較例である。 No.１は本発明組成を満足し、Ceq0.59％、75mm
の径で、強度81Kgｆ／mm²の線材をTIG溶接し、更
に溶接部を870℃に40秒高周波方式で加熱後８
℃／secの速度で冷却し、引続き異形線に加工し
た場合の結果で、加工中継線トラブルもなく、ま
た異形線は132Kgｆ／mm²の強度を示した。一方No.２は、組成、線径、強度及び線材の溶接
方法はNo.１と同じであるが、溶接部の熱処理にお
いて加熱後の冷却速度が２℃／secと小さかつた
ために、溶接部の強度が不足し、従つて異形線強
度が126Kgｆ／mm²に達していない。 No.３は本発明組成で且つCeq0.62％、8.7mmの径
で75Kgｆ／mm²の強度を有する線材を、強加圧アツ
プセツト方式で溶接し、更に溶接部を900℃に30
秒高周波方式で加熱後、８℃／secの冷却速度で
冷却し、その後異形線に加工した結果を示すもの
で、断線中割れを生ずることもなく、137Kgｆ／
mm²の異形線が製造された。 No.４は本発明組成を満足し、且つ0.64％のCeq
と88Kgｆ／mm²の強度を有する7.6mmの線材を、同
じく強加圧アツプセツト方式で溶接し、溶接部を
850℃に１分直接通電で加熱後、11℃／secの冷却
速度で溶接して異形線に加工したときの結果で、
断線事故もなく、138Kgｆ／mm²の強度を有する異
形線が得られた。 No.５は同じく本発明組成からなり、且つ
Ceq0.68％、6.8mmの径で、85Kgｆ／mm²の強度を有
する線材をレーザー方式で溶接し、溶接部を通電
加熱方式で、840℃に45秒加熱後、６℃／secの冷
却速度で冷却したのち、異形加工したもので、無
事120Kgｆ／mm²の異形線が得られた。 No.６はNo.５と全く同じ組成、線径、強度を有
し、溶接も同じくレーザー方式で行われたが、溶
接後の熱処理で、冷却速度を23℃／secまで上げ
たために、熱処理実施個所にマルテンサイトが現
われ、加工性が劣化した例である。 No.７は本発明組成から成り、Ceq0.55％、9.0mm
の径で、71Kgｆ／mm²の強度の線材を強加圧アツプ
セツト方式で溶接し、更に溶接部を高周波誘導加
熱で920℃に20秒加熱後、７℃／secで冷却し、異
形線に加工したもので、割れの発生もなく133Kg
ｆ／mm²の強度を有する異形線が得られた。更にNo.８は本発明組成から成り、且つCeq0.72
％、7.4mmの径で93Kgｆ／mm²の線材をフラツシユ
バツト溶接し、溶接部を通電加熱方式で840℃×
40秒加熱後、12℃／secで冷却して、その後異形
線に加工したもので、途中割れが生ずることもな
く、150Kgｆ／mm²の強度の異形線を得ることがで
きた。 No.９は本発明組成を満足し、且つCeq0.60％、
8.2mmの径で82Kgｆ／mm²の強度の線材をレーザー
溶接し、溶接部を高周波誘導加熱で880℃に30秒
加熱後、18℃／secで冷却して、その後異形線に
加工したもので、割れを発生することなく加工で
き、140Kgｆ／mm²の異形線が得られた。またNo.10は同じく本発明組成から成り、且つ
Ceq0.63％、6.4mmの径で88Kgｆ／mm²の線材を強加
圧アツプセツト方式で溶接し、溶接部を高周波誘
導加熱で850℃に70秒加熱後、15℃／secの冷却速
度で冷却し、その後異形線加工した場合の結果
で、134Kgｆ／mm²の鋼線が得られた。 No.11〜20は比較例で、No.11はMnが本発明の下
限を下回つているために、126Kgｆ／mm²の異形線
強度に到達しなかつた例、No.12はSiが本発明の上
限を上回ると共に、溶接後の熱処理の冷速も本発
明の上限を上回つたために、加工性が著しく劣化
した例、No.13はＣが本発明の下限を下回つている
ために、126Kgｆ／mm²の製品強度に到達しなかつ
た例、No.14と15はそれぞれAlとNbが本発明の上
限を超えているために、多量の窒化物が析出して
加工性が劣化した例、No.16はＣとCrが共に本発
明の上限を超えているために、溶接部に熱処理後
マルテンサイトが現われ、加工性が劣化した例、
No.17はMnとCrは単独では本発明内にあるが、そ
の合計量が1.5％を超え、またTiとＢも本発明の
上限を超えているために加工性が劣化した例、No.
18はＣ、Mn、Cr単独では本発明内にあるが、
Ceqが本発明の下限を下回り、且つまた溶接後の
熱処理の冷速も本発明の下限を下回つているため
に、製品強度が126Kgｆ／mm²に達しなかつた例、
No.19はMn、Si、Ｖがいずれも本発明の上限を超
え、またＰ、Ｓも0.03％を超え、更には溶接後の
熱処理の冷速も20℃／secを超えているために加
工性が劣化した例、No.20はAl、Ti、Nb、Ｂ単独
では本発明内にあるが、その合計量が本発明の上
限を超え、またＮも0.0120％も含有されていたた
めに、加工性が劣化した例を示す。

【表】

【表】 ○印は本発明例。
（発明の効果）以上の実施例からも明らかなように、本発明は
炭素鋼の成分を特定して、線材のアズロールの引
張強さ70Kgｆ／mm²以上を得て、溶接によつて長尺
線材とし、溶接部の熱処理によつて全長に亘り整
粒された微細なフエライト・パーライト組織を得
るので、海底ケーブル用異形線の製造条件に適応
する線材を容易に製造し得て、その工業的効果は
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の異形線の断面図である。１０……光フアイバー心線、２０……異形線。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でC0.30〜0.65％、Si1.0％以下、
Mn0.3〜1.5％、Cr1.2％以下で、 Mn＋Cr0.3〜1.5％、及びAl0.002〜0.1％、
Ti0.002〜0.1％、Nb0.001〜0.3％、V0.001〜0.3
％、B0.0005〜0.1％の１種または２種以上を、合計0.0005〜0.3％、
残部Fe及び不可避不純物から成ると共に、Ceq＝
Ｃ＋１／５（Mn＋Cr）≧0.57％を満足する鋼塊を熱間圧延し、続いて該線材を溶接して長尺線材と
し、該溶接部をオーステナイト域に加熱保持し、
続いて３〜20℃／secで冷却して、微細なフエラ
イト・パーライト組織とすることを特徴とする長
尺高張力鋼線用線材の製造方法。