JPH0610054A - 高強度,高延性を有する熱間圧延炭素鋼線材の製造方法 - Google Patents

高強度,高延性を有する熱間圧延炭素鋼線材の製造方法

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JPH0610054A
JPH0610054A JP4193284A JP19328492A JPH0610054A JP H0610054 A JPH0610054 A JP H0610054A JP 4193284 A JP4193284 A JP 4193284A JP 19328492 A JP19328492 A JP 19328492A JP H0610054 A JPH0610054 A JP H0610054A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフラインの鉛パテンティング線材と同等の
強度,延性を有する熱間圧延炭素鋼線材を製造する方法
を提供する。 【構成】 熱間圧延炭素鋼線材をリング状に巻き取り、
コンベア上を非同心リング状態で搬送し、80℃〜沸騰
した温水に浸漬して調整冷却する過程において、線材を
980〜1100℃の高温で仕上げ、かつ同温度で巻き
取り、コンベアに移載後、3〜15秒間高温保持し、結
晶粒を成長させた後、気水ミストスプレーで5〜7秒冷
却して、線材温度を850〜750℃にした後、80℃
〜沸騰した温水による調整冷却で全長にわたってパーラ
イト変態を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延炭素鋼線材の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延炭素鋼線材の調整冷却方法の代
表として、80℃〜沸騰した温水に線材を浸漬する方法
があり、設備がステルモア方式に比して相当コンパクト
になるといった特徴をもつ。この方法は、熱間圧延線材
を850〜800℃でリング状に巻き取り、コンベア上
に落下させ、非同心リング状態で搬送する過程で温水に
浸漬し、調整冷却によりパーライト変態を行わせ、炭素
鋼線材の高強度化を図るものである。
【0003】しかし、この方法では金属組織制御に限界
があり、炭素鋼については、オフラインの鉛パテンティ
ング線材と比較すると、強度、延性共に相当劣ることが
現状である。
【0004】ところで、強度、延性共に優れているオフ
ラインの鉛パテンティング材と前記熱間圧延炭素鋼線材
との金属組織を比較すると、前者の結晶粒(旧オーステ
ナイト粒)が大きく、パーライトラメラー間隔が相当微
細であることがわかる。
【0005】又、双方の製造条件を比較してみると、熱
処理前の炭素鋼線材の線温が顕著に異なる。即ち、熱間
圧延が800〜850℃であるのに対し、鉛パテンティ
ングでは940〜960℃と高温であり、この温度差
が、金属組織の差になることを示唆している。
【0006】そこで、単純に熱間圧延炭素鋼線材を98
0〜1100℃の高温でリング状に巻き取り、コンベア
上に落下させ、非同心リング状態で搬送する過程で10
〜20秒放冷し、その後、80℃から沸騰した温水に浸
漬して調整冷却を行ってみた。その結果、1トンのコイ
ルリング内で局所的に数箇所パーライト変態をせず、マ
ルテンサイト変態を生じた部位が発生した。
【0007】このような冷却方法では、線材は、850
℃を越える高温で温水中に浸漬されるため、線材表面性
状が悪化し、ウィスカーと呼ばれる針状のスケールが生
成される。これが温水の調整冷却でマルテンサイト組織
を誘発する原因になっていた。その結果、1トンコイル
内のパーライト変態をした箇所は、オフラインの鉛パテ
ンティング線材と同等の強度,延性を有するが、局所的
にマルテンサイト変態を生じた部位は、伸線工程での断
線を引き起こし、生産性等の阻害となる。つまり、1ト
ンコイル内全長にわたってパーライト変態をさせなけれ
ば、線材製品として価値をもたないという重大な欠点を
持つ。
【0008】このようなことから、ウィスカーの発生を
防止するには、850〜750℃の線温で温水に浸漬す
る必要がある。しかし、980〜1100℃の高温で仕
上げ,巻き取られた線材を、850〜750℃の温度に
コンベア上で放冷するには、5.5mmφの線材におい
て、25〜88秒間の時間を要する。即ち、巻き取り機
から温水槽までの間、15〜45mものコンベアが必要
となり、設備が膨大なものとなる。
【0009】又、大気中での放冷時間を長くすると、非
同心リング状線材の中央部と端部とで温度差が大きくな
る、即ち、中央部は低温、両端部は高温となり、得られ
る線材の強度,スケール性状が不均一になるといった問
題があった。
【0010】本発明は、このような技術的背景のもとに
なされたもので、その目的は、オフラインの鉛パテンテ
ィング線材と同等の強度,延性を有する線材を製造する
方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明方法は、熱間圧延炭素鋼線材をリング状に
巻き取り、コンベア上を非同心リング状態で搬送し、8
0℃〜沸騰した温水に浸漬して調整冷却する過程におい
て、線材を980〜1100℃の高温で仕上げ、かつ同
温度で巻き取り、コンベアに移載後、3〜15秒間高温
保持し、結晶粒を成長させた後、気水ミストスプレーで
5〜17秒冷却して、線材温度を850〜750℃にし
た後、80℃〜沸騰した温水による調整冷却で全長にわ
たってパーライト変態を行わせることを特徴とする。
【0012】又、この製造方法で非同心リング状態の線
材を、気水ミストスプレーで冷却する際、このリング中
央部と両端部との温度差を0〜40℃以内に抑えて搬送
することを特徴とする。
【0013】さらに、前記気水ミストスプレーは、コン
ベアの上面若しくは上下面に配置されて冷却を行うこと
が好ましく、又、線材をコンベアに移載後、高温保持す
る際は、保温カバーを設けてこれを行うことが好まし
い。
【0014】以下、図を用いて本発明の一具体例を説明
する。図1は、本発明方法の工程を示す模式図で、図示
のように、仕上げ圧延機2で980〜1100℃にて圧
延加工された熱間圧延炭素鋼線材1は、巻き取り機3を
介して同温度でリング状に巻き取られ、ローラーコンベ
ア4上に落下される。尚、線材の温度測定は放射温度計
等で行う。
【0015】コンベア4上に落下された線材は、非同心
リング状態で搬送されるが、ここで先ず最初に3〜15
秒の高温保持を行う。この高温保持には、保護カバー5
等を用いればよい。この保持により金属組織の結晶を成
長させるのであるが、金属組織の結晶粒は、圧延仕上げ
温度,巻き取り温度が高温であればあるほど著しく成長
する。この保持時間は、少なくとも3秒程度必要であ
り、設備スペース或は非同心リング状線材の中央部と両
端部の温度差の関係から最大でも20秒程度、望ましく
は15秒程度までとする。
【0016】次に、コンベア4上で気水ミストスプレー
6による冷却を行う。線材進行方向正面からの気水ミス
トスプレーの配置を図2(A)に示す。図示のように、
気水ミストスプレー6は、コンベアの上下両面に配置さ
れ、送気管7,送水管8につながるノズル9を介して気
水ミスト10を線材に噴射する。又、このノズル9に
は、開閉電動弁(図示せず)が取り付けられ、冷却距離
(時間)を調整できるよう構成されている。
【0017】尚、このノズル9は、図2(B)の平面図
に示すように、線材進行方向において、コンベア中央部
で粗(少数)に、同両端部で密(多数)に配列されてい
る。これは、コンベア上の線材を平面図としてみれば、
図3(A)の様な重複状態にあり、その重複状態を線材
進行方向からの密度比率として見れば、同図(B)のグ
ラフに示すように、リング両端部が高密度になっている
ことに基づく。即ち、リング中央部は低温となり、逆に
両端部は高温となることから、線材のリング中央部と両
端部が均一に冷却できるようにするためである。
【0018】この気水ミストによる冷却は、5〜17秒
程度行われる。気水比は、例えば50〜100Nm3
3 で、冷却能力は20〜40℃/secである。この
ような、気水ミスト冷却により、線温は850〜750
℃に抑えられる。
【0019】そして、次に温水11による調整冷却を行
う。温水の温度は、80℃から沸騰したもので、線材1
を温水槽12中に投入することで線材全長にわたってパ
ーライト変態を行わせ、オフラインの鉛パテンティング
線材と同等の強度,延性を有する線材を得ることができ
るのである。
【0020】
【作用】このように、本発明方法は、温水による調整冷
却の予備冷却にある。従来の技術で述べた方法では、9
80〜1100°の高温で巻き取られた熱間炭素鋼線材
は、温水に浸漬される際850℃を越える線温となり、
温水浸漬後1〜20秒後にはウィスカーが生成すること
になる。先にも述べたように、このウィスカーは針状の
スケールで、温水での調整冷却において生成されると、
マルテンサイト組織を誘発する。
【0021】本発明では、前述のように、リング状の熱
間圧延線材をコンベアに落下後、高温保持して結晶粒を
成長させ、気水ミストスプレーで冷却してから温水によ
る調整冷却を行っている。このような予備冷却により線
温を850〜750℃として、ウィスカースケールの発
生を防止し、安定した調整冷却を行うことで過冷現象に
よるマルテンサイト組織の誘発を防止することができ
る。
【0022】
【試験例】
(引張試験)以下、本発明試験例について説明する。図
1で説明した方法により、SWRH62A,SWRH72A ,SWRH80A
の各材質で、線材仕上げ径5.5 ,7.0 mmφの線材を冷
却した(実施例)。そして、得られた線材について、引
張試験を行った。試験方法は、1トンの線材の先端,1/
4 部位,中央,3/4 部位,末端の5箇所各10リングに
ついて、1リングを8等分して行った。
【0023】又、同一の線材で、従来例として800〜
850℃の低温仕上げ,巻き取り後、温水に浸漬して冷
却したものを、比較例としてオフラインの鉛パテンティ
ング線材(鉛:550℃)と980〜1100℃の高温
仕上げ,巻き取りを行い、気水ミスト冷却なしで温水に
浸漬した(850℃以上で浸漬)ものを同様に試験し
た。その結果をマルテンサイト発生の有無と合わせて表
1及び表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】同表に示すように、仕上げ温度,巻き取り
温度が高温になるほど線材強度は高強度側へ移行し、熱
間圧延線材でありながらもオフラインの鉛パテンティン
グ線と同等の強度が得られるようになることが確認され
た。又、本発明方法により得られた線材は、均質性が高
いこともわかる。
【0027】(曲げ試験)次に、上記の各線材に減面率
82.5%の伸線を行い、150,200,250,3
00,350,400℃の各温度で20分間テンパー
(焼戻し)を施した。得られた線材に、図4に示すポン
チ13とダイ14を用いて90°の曲げを加え、折損率
を延性として評価した。ポンチ13の先端部半径は0.
8mm、ダイ14の溝形状→V型、同溝幅10mmであ
る。5.5mmφ→2.3mmφの伸線加工を行ったSW
RH80A についての試験結果を図5のグラフに示すと共
に、全線材の評価を前記表1及び表2に示す。
【0028】試験結果から明らかなように、実施例は各
テンパー温度において従来材を上回る評価で折損がな
く、オフラインの鉛パテンティング線材と同等又はそれ
以上の延性を有することが確認された。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、熱間圧延線材でありながら、オフラインの鉛パテン
ティング線材と同等の強度,延性を有する線材を得るこ
とができる。又、コンベア上での幅方向の温度差を制御
することで均質な線材を得ることができ、製品の品質,
歩留り向上に寄与すると共に、オフラインの鉛パテンテ
ィング工程を省略することができる。さらに、高強度,
高延性を有することから、軽加工で製品規格を満足する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の工程を示す模式図。
【図2】(A)は、線材進行方向から見た気水ミストス
プレーによる冷却状態を示す説明図、(B)はスプレー
ノズルの配置を示す平面図。
【図3】(A)は非同心リング状態で搬送中の線材の重
複状態を示す平面図、(B)は、その重複状態を線材進
行方向から見て密度比率で示したグラフ。
【図4】曲げ試験に用いたポンチとダイを示す説明図。
【図5】テンパー温度の異なる線材で行った曲げ試験に
おける折損率を示すグラフ。
【符号の説明】
1 線材 2 仕上げ圧延機 3 巻き取り機 4 ローラーコンベア 5 保護カバー 6 気水ミストスプレー 7 送気管 8 送水管 9 ノズル 10 気水ミスト 11 温水 12 温水槽 13 ポンチ 14 ダイ 15 伸線・テンパー処理線材 16 クーリングトラフ 17 仕上げ圧延温度計 18 巻き取り温度計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間圧延炭素鋼線材をリング状に巻き取
    り、コンベア上を非同心リング状態で搬送し、80℃〜
    沸騰した温水に浸漬して調整冷却する過程において、線
    材を980〜1100℃の高温で仕上げ、かつ同温度で
    巻き取り、コンベアに移載後、3〜15秒間高温保持
    し、結晶粒を成長させた後、気水ミストスプレーで5〜
    17秒冷却して、線材温度を850〜750℃にした
    後、80℃〜沸騰した温水による調整冷却で全長にわた
    ってパーライト変態を行わせることを特徴とする高強
    度,高延性を有する熱間圧延炭素鋼線材の製造方法。
  2. 【請求項2】 非同心リング状態の線材を、気水ミスト
    スプレーで冷却する際、このリング中央部と両端部との
    温度差を0〜40℃以内に抑えて搬送することを特徴と
    する請求項1記載の高強度,高延性を有する熱間圧延炭
    素鋼線材の製造方法。
  3. 【請求項3】 気水ミストスプレーを、コンベアの上面
    若しくは上下面に配置して冷却処理することを特徴とす
    る請求項1又は2記載の高強度,高延性を有する熱間圧
    延炭素鋼線材の製造方法。
  4. 【請求項4】 線材をコンベアに移載後、高温保持する
    際、保温カバーを設けてこれを行うことを特徴とする請
    求項1記載の高強度,高延性を有する熱間圧延炭素鋼線
    材の製造方法。
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