JPH05123739A - メカニカルデスケーリング性に優れた高炭素鋼線材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炭素鋼ビレットを熱間加工して得られる線
材にはしばしば二次スケールの部分脱落が見られ、該脱
落部分に残った薄いスケールはその後メカニカルデスケ
ール工程でも容易に除去できない。本発明はこの様な問
題を解消し、メカニカルデスケール性の良好な高炭素鋼
線材を得ることのできる方法を提供しようとするもので
ある。 【構成】 Ｃ含有量が0.4 〜1.0 重量％の高炭素鋼から
なる断面矩形のビレットを熱間加工して線材を製造する
際において、熱間加工前の該高炭素鋼ビレットのコーナ
ー部に、炭素を含有する脱炭防止剤を塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はメカニカルデスケーリン
グ性に優れた高炭素鋼線材の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、硬鋼線やＰＣ鋼線あるいはスチー
ルコード等の製造においては、省エネルギー化や工程数
低減のため、熱間圧延を終えた線材を熱処理なしでその
まま伸線加工（直引き）して最終製品あるいは中間製品
を得る方法が採用されている。ところでこの伸線加工に
当たっては、予備処理工程として熱間圧延線材に付着し
ている二次スケールを除去しなければならず、従来より
主として酸洗法が採用されている。この酸洗法には、脱
スケール後の素材表面が梨地状となって伸線加工性が高
められるという長所を有している反面、作業が繁雑で
ある、廃液処理費用がかさむ、環境汚染を生ずる、
伸線機ラインとの連続化が困難である、といった様々
の問題が指摘される。

【０００３】こうした問題を解消するため、最近では二
次スケールを機械的に剥離除去するメカニカルデスケー
リング法が多用されつつある。このときの二次スケール
の剥離性は素材の化学成分、表面粗度、二次スケールの
構造や組成などに影響されることが確認されており、例
えば特開昭61-154702 号公報等には、表面粗度を改善す
ることによって線材のメカニカルデスケーリング性を高
める方法が開示されている。即ちこの方法は、ビレット
から線材への熱間加工時における粗圧延及び仕上圧延の
直前に、高圧水を用いてデスケーリングを行ない、表面
粗度を1.5 μm以下にすることによって二次スケールの
メカニカルデスケーリング性を高めるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで熱間圧延線材
表面の二次スケールには、圧延、精整、輸送過程では優
れた密着性が求められるが、需要者の手に渡って二次加
工する前のメカニカルデスケール工程では容易に剥離除
去できるものであることが望まれる。そして前記公報等
に開示された方法では、脱スケール性は改善されるけれ
ども、二次スケールの密着性が悪化するという問題が生
じてくる。

【０００５】十分な密着性が発揮されなければならない
場合における具体的問題例としては、たとえばＣ含有量
が0.4 ％〜1.0 ％といった高炭素鋼線材を用いた場合に
おける圧延後の調整冷却中あるいは完了後に、圧延線材
表面の二次スケール内に形成された熱応力によって該ス
ケールが部分的に剥離することが挙げられる。そして部
分的剥離を起こした場所に残った薄いスケールや赤錆を
機械的に剥離除去することは極めて困難であり、また部
分的剥離を生じたところでは局所的な応力解放が起こ
り、メカニカルデスケーリング性を劣化させるばかりで
なく、伸線加工性の劣化やダイス寿命の大幅な低下につ
ながる。

【０００６】従って、調整冷却中あるいは完了後におけ
る二次スケールの部分的な剥離を抑えることは、実操業
において非常に重要となる。本発明は上記の様な問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、二次ス
ケールに部分的剥離を生ずることの無いメカニカルデス
ケーリング性に優れた高炭素鋼線材を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明の構成は、Ｃ含有量が0.4 〜1.0 重量％
の高炭素鋼からなる断面矩形のビレットを線状に熱間加
工するに当たり、該ビレットのコーナー部に、炭素を含
む脱炭防止剤を塗布してから熱間加工するところに要旨
を有するものである。

【０００８】

【作用】本発明者らは、高炭素鋼線材を対象としてその
素地となるビレット及びその表面に形成される二次スケ
ールの組成と剥離状況について種々検討を行なった。そ
の結果、Ｃ含有量が0.4 ％〜1.0 ％である高炭素鋼線材
を加熱炉内で熱処理したときのビレットコーナー部の脱
炭は他の部分より進行し易く、従って熱間加工後の線材
中に脱炭不均一が形成され、これが二次スケール内での
内部応力の不均一となって現われ、ひいては二次スケー
ルの部分剥離を引き起こすことが明らかとなった。また
前記ビレットコーナー部の脱炭進行箇所に挟まれた部分
の二次スケールも、調整冷却中あるいは完了後に剥離し
易くなることが確認された。

【０００９】ところが二次スケール形成の為の焼成に先
立って、ビレットコーナー部に粉末状Ｃを含む脱炭防止
剤を塗布しておけば、この部分の脱炭が抑えられて均一
な脱炭層が得られ、その結果、該ビレットコーナー部及
びその近辺における二次スケールの部分的剥離現象が効
果的に防止されることを知り、ここに本発明を完成する
に至ったものである。

【００１０】まず本発明で使用される高炭素鋼として
は、Ｃ含有量が0.4 〜1.0 ％（以下特記しない限り重量
％を意味する）のものが用いられる。即ちＣは鋼の強度
と靭性を支配する基本的な元素であり、Ｃ量が多くなる
につれて強度は高まるが反対に延性は低下してくる。ま
た炭素量が多くなるほど加熱による脱炭が進行し易くな
って、断面矩形のビレットコーナー部における脱炭量が
多くなって脱炭不均一が起こり易くなり、こうした傾向
はＣ量が1.0 ％超えるあたりから顕著に現われてくる。
本発明ではこうしたＣ量の影響を考慮し、適度の強度と
延性を確保しつつ加熱による脱炭を抑えて脱炭不均一を
回避するための要件として、Ｃ量を0.4 〜1.0 ％と定め
た。

【００１１】本発明で使用される高炭素鋼は上記Ｃ含有
率の要件を満たすものであれば、他の含有元素の種類は
特に限定されないが、好ましくはＳｉ含量が0.01〜0.30
％、Ｍｎ含量が0.30〜1.0 ％、Ｃｏ含量が1.0 ％以下
で、残部が実質的にＦｅからなる高炭素鋼を選択するの
がよい。即ちＳｉは、製鋼時の鋼中酸素を低減させると
共に、フェライト相に固溶し強度を高めるうえで有効な
元素であるが、Ｓｉ量が多くなるとスケール生成量が減
少するほか、スケールと鋼線材素地との界面にＳｉ酸化
物系の介在物層が生成し易くなってスケール密着性が高
くなり、デスケーリング性を劣化させる傾向がある。従
って適度の強度を確保すると共に、適量の二次スケール
の生成を可能とし且つスケール密着性が過度に高まるの
を防止するためには、Ｓｉ量が0.01〜0.30％のものが望
ましい。

【００１２】Ｍｎは脱酸剤として作用するほか、不純物
として混入してくるＳを固定してその作用を抑えて靭性
を高め、更には焼入性を向上させる作用があり、これら
の作用は0.3 ％以上含有させることによって有効に発揮
される。しかし含有量が多過ぎると偏析が起こり易くな
り、冷却工程で該偏析部でミクロマルテンサイトが成長
して伸線加工性が悪くなる傾向があるので1.0 ％以下に
抑えるべきである。

【００１３】Ｃｏは、鋼中に固溶して炭化物析出形態を
改善し、炭化物を微細に析出させることにより鋼の強度
を高める作用を有しているが、反面Ｃｏは鋼中Ｃの拡散
を促進して脱炭を促し、前述の不均一脱炭を起こし易く
する。また、Ｃｏは高価な元素であって多量の添加は経
済上好ましくないので、含有量は1.0％以下に抑えるの
がよい。もっともＣｏの効果、殊に強度向上効果を期待
する必要がない場合は積極的に添加しなくても良い。

【００１４】本発明では、上記の様に特定量のＣを含
み、より好ましくは適量のＳｉ，Ｍｎ，及びＣｏを含有
すると共に、残部が実質的にＦｅである高炭素鋼よりな
る断面矩形のビレットを線状に熱間加工するに際し、前
述の如く該ビレットのコーナー部で生ずる脱炭を防止し
て不均一脱炭となるのを阻止し、線材の全周に亘って均
質な二次スケールを生成させることによりメカニカルデ
スケール性を高める為の手段として、該ビレットのコー
ナー部に炭素を含む脱炭防止剤を予め塗布してから線状
への熱間加工を行なうところに特徴を有するものであ
る。

【００１５】本発明者らが実験により確認したところに
よると、本発明の上記構成を採用することなく常法に従
って高炭素鋼の熱間加工を行なって得た線材について、
メカニカルデスケール後のスケール残存状況を調べたと
ころ、線材表面に筋状のスケール残りが見られ、このス
ケール残りは円周上に約90〜180 度毎に数箇所生じるこ
とが確認された。そして該線材の表層部におけるＣ量を
ＥＰＭＡによって調べたところ、たとえば図１に示す通
りとなり、スケールが線状に残った部分は脱Ｃの少ない
部分に当たり、その間にある脱炭の進んだ部分は素材ビ
レットのコーナー部に相当することが明らかとなった。

【００１６】しかもメカニカルデスケール後の線材表面
にスケールが筋状に残った部分は、ビレットを熱間加工
した後の状態で二次スケールが一旦剥落してスケールが
薄く残った部分に対応していること、また熱間加工後に
おける二次スケールの剥落の有無がその後のメカニカル
デスケール性と密接に関連しており、熱間加工時におけ
る不均一脱炭を抑えて被加工材表層部のＣ量のばらつき
を極力少なくしてやれば、二次スケールの部分的な剥離
が起こらなくなると共に、その後のメカニカルデスケー
ル工程でスケール残りを残すことなく、効率の良い脱ス
ケールが可能になることを知った。

【００１７】そこでビレットの熱間加工々程で生じるコ
ーナー部の脱炭を抑制すべく更に研究を進めた結果、前
述の如くビレットコーナー部に炭素を含む脱炭防止剤を
塗布してから熱間加工を行なえば、該ビレットコーナー
部の脱炭が抑制されて不均一脱炭が解消されると共に、
熱間加工時における二次スケールの脱落が阻止され、ひ
いてはメカニカルデスケール工程でスケール残りを招く
ことなく脱スケールが効率良く行なえる様になることを
確認した。

【００１８】上記からも明らかである様に本発明におい
てビレットコーナー部に塗布される脱炭防止剤は、熱間
加工時の脱炭防止を目的とするものであり、炭素を含有
する脱炭防止剤を使用することによって目的を達成する
ことができる。これは、該コーナー部に炭素含有脱炭防
止剤を塗布することによって、熱間加工時におけるビレ
ットコーナー部の外面側が高炭素濃度となり、ビレット
コーナー部からの脱炭が阻止されるためと思われる。従
って脱炭防止剤は適量の炭素を含むものであればその他
の含有成分は特に限定されないが、本発明者らが確認し
たところでは炭素粉末をアルミナ、シリカ、チタニア、
マグネシア等からなる耐火物粉末と混合して使用すれ
ば、脱炭防止効果が一層効果的に発揮されることが確認
された。これは、耐火粉末が雰囲気からの酸素を遮断す
ると共に、炭素が燃焼して生成した浸炭性の一酸化炭素
を鋼材表面に保持する作用を発揮するためと思われる。
またこれらを水ガラス等のバインダーと共に水と混練し
てスラリー状としてやれば、コーナー部への塗装作業も
極めて容易となるので好ましい。そして該スラリーを刷
毛塗り、ロール塗布、スプレー塗布等によりビレットコ
ーナー部に塗布し加熱乾燥してから熱間加工を行なえ
ば、前述の理由によって、得られる線材の表面には二次
スケールが均一に付着したものとなり、その後のメカニ
カルデスケール工程で、スケール残りを生ずることなく
容易且つ均一に脱スケールすることのできる線材を得る
ことができる。次に実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を
受けるものではない。

【００１９】

【実施例】表１に示す如く化学成分の異なる数種の高炭
素鋼ビレット（１１５mm角）を使用し、各ビレットのコ
ーナー部に下記配合組成の脱炭防止剤を塗布（スプレー
塗布：２〜５kg/m² ）して乾燥し、あるいは塗布しない
でそのまま熱間加工（１０５℃加熱）を行なって線材
(5.5mmφ）を得た。 ＜脱炭防止剤組成＞ シャモット（3Al₂O₃・2SiO₂) 100 重量部 水ガラス（NaO ＋SiO₂） 50 重量部 Ｃ粉末 20 重量部 水 100 重量部

【００２０】

【表１】

【００２１】得られた各線材に下記の条件でメカニカル
デスケール処理を施した後、残存スケールの有無を調べ
た。結果は表２に示す通りであり、Ｃ含有量が0.4 〜1.
0 ％である高炭素鋼を用いたものでは、脱炭防止剤塗布
の有無によるメカニカルデスケール性改善効果が明確に
あらわれているのに対し、Ｃ含有量が0.4 ％未満である
中炭素鋼及び低炭素鋼を使用した場合は、脱炭防止剤塗
布の有無による効果が殆んど認められない。これらの実
施例より、本発明は高炭素鋼ビレットを線状に熱間加工
する際にその効果が有効に発揮されることを確認するこ
とができる。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、断
面矩形の高炭素鋼ビレットを熱間加工して得られる線材
にしばしば見られる二次スケールの部分脱落を防止し、
その後のメカニカルデスケール工程で効率の良い脱スケ
ールが行なえる様にしたので、脱スケール工程が簡素化
されてスケール残りに伴なう製品欠陥を少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】0.82％Ｃ鋼のビレットの熱間加工によって得た
線材の表層における円周方向のＣ濃度を示すグラフであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ含有量が0.4 〜1.0 重量％の高炭素鋼
   からなる断面矩形のビレットを線状に熱間加工するに当
   たり、該ビレットのコーナー部に炭素を含む脱炭防止剤
   を塗布してから熱間加工することを特徴とするメカニカ
   ルデスケーリング性に優れた高炭素鋼線材の製法。