JPH08164413A

JPH08164413A - 高張力鋼線の製造方法

Info

Publication number: JPH08164413A
Application number: JP31028294A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Ono; 訓正小野; Takashi Tsukamoto; 孝塚本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】高い減面率で加工しても良好な延性を有して断
線を生ずることがなく、しかも、より線工程で問題とな
るデラミネーションの発生に対しても抵抗性のある強度
−延性バランスに優れた高張力鋼線を、廉価にかつ能率
良く製造できる高張力鋼線の製造方法の提供。【構成】（１）穴ダイスにより減面率７０％以上の伸線
加工を行った後に冷間圧延加工により延伸し、総減面率
で８５％以上となす高張力鋼線の製造方法。穴ダイスに
よる減面率７０％以上の伸線加工の後に冷間圧延により
減面率３０％以上の延伸加工を行い、その後更に穴ダイ
スにより伸線加工し、総減面率で８５％以上となしても
良い。（２）冷間圧延により減面率３５％以上の延伸加工を行
った後に穴ダイスにより伸線加工し、総減面率で８０〜
９４％となす高張力鋼線の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高張力鋼線の製造方法
に関し、特に高加工度にもかかわらず、通常の伸線加工
鋼線や冷間圧延鋼線に比較して、強度−延性バランスに
優れた高張力鋼線の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、周辺技術が高度化するにつれ経済
性の面から鋼線に対して高強度化が要求され出してい
る。一般に、鋼線はその強度が増加するに伴い「延性」
は低下する傾向にある。これまでは「延性」の評価方法
として、一般的な「絞り」が用いられてきており、「絞
り」が３０％を下回ると伸線工程中に断線が生じ易くな
るため、これを所謂「伸線限界」とすることが多かっ
た。

【０００３】しかしながら、高張力鋼線は最終製品に至
るまでに、それを素線とした「より線行程」を経る場合
が多く、より線工程が入る高張力鋼線では所謂「デラミ
ネーション」と呼ばれる長手方向に沿った割れが問題と
なるため、「延性」評価に捻回特性が付け加えられる場
合が多くなって来た。すなわち、「延性」を伸線加工に
おける伸線限界の指標となる「絞り」と、より線加工に
おける加工限界の指標となる「捻回値」および「デラミ
ネーション発生の有無」で評価することが増えて来た。

【０００４】ところで、高強度鋼線は穴ダイスを用いた
伸線加工によって製造するのが一般的である。しかし穴
ダイスで伸線加工した場合には、総減面率８０〜９０％
程度で「延性」が急激に小さくなり断線したりデラミネ
ーションが発生することが多い。そのため穴ダイスを用
いた伸線加工では断線やデラミネーションの発生を避け
るために総減面率約８０〜９０％程度以内で仕上げる必
要があり、これを満足させてかつ高強度化を達成するた
めに、従来は素線の初期強度を高める方法が採られてき
た。すなわち、素材（素線）に種々の合金元素を添加し
た鋼を用い、初期強度を高くした上で断線やデラミネー
ションの発生しない減面率で穴ダイス伸線することによ
り高強度鋼線が製造されてきた。

【０００５】しかしながら、初期強度をむやみに大きく
した場合には、絞り特性の低下を招いて、捻回特性以
外の性能を低下させてしまう恐れがあることや、合金
元素の添加により、素材のコストアップが避けられない
ことに加えて伸線加工の前処理である脱スケール性が悪
くなるため鋼線の品質が劣化し更には製造効率が極めて
低くなる、などの問題があった。

【０００６】一方、上記した穴ダイス伸線だけを用いる
ことによる鋼線高強度化の問題点を解決するために、本
発明者らは特開昭６１−１８６１１８号公報に穴ダイス
伸線とローラダイス伸線を組み合わせた伸線強化鋼線の
製造方法を提案した。しかしながらこの方法によって
も、パーライトのラメラ間隔を調整しなければならない
という問題があり、更に、ローラダイス加工に特有の問
題点もあった。

【０００７】すなわち、ローラダイスによる加工は伸線
加工と同様に引抜き加工であるため下記のような問題が
あった。

【０００８】破断との関係から圧延法と比べて１回の
減面率を大きくすることができず低減面率加工となるた
め材料（鋼線）の表層部に多くの応力が加わり、応力が
材料の内部にまで浸透しにくく、このためデラミネーシ
ョン特性が圧延の場合に比較して劣ること。

【０００９】ローラダイス加工で大きな総減面率を確
保するためには、ローラダイス間にキャプスタンまたは
ピンチローラなどの引抜きのための装置を設置する必要
があり、圧延機と比べて大がかりな装置となってしまう
こと。

【００１０】材料には引抜き力としての張力が働き、
しかも一方ではローラによる圧縮力が加わるので、高強
度鋼線のような材料では加工の自由面にスリップバンド
である斜め疵が発生し易くなり、装置の調整も極めて難
しくなること。

【００１１】更に、前記公報に記載の方法では鋼線の中
心部に生ずる欠陥であるシェブロンクラックやこれに依
る破断形態としてのセントラルバーストに対してはこれ
らを防ぐ（減少させる）効果が認められても、デラミネ
ーションの防止に対しては必ずしも効果のあるものでは
なかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
減面率で加工しても高い延性を有するため断線を生ずる
ことがなく、しかも、より線工程で問題となるデラミネ
ーションの発生に対しても抵抗性を有する強度−延性バ
ランスに優れた高張力鋼線を、廉価にかつ能率良く製造
できる方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため検討を重ね、伸線加工と冷間圧延加工
（以下、単に圧延加工または圧延と表記したものは冷間
での圧延加工または圧延を意味する）を組み合わせるこ
とで、絞りと捻回特性に優れた高張力鋼線の製造が可能
であることを知見した。

【００１４】すなわち表１に示す化学組成のＳＷＲＳ８
２Ｂ鋼（JIS G 3502(1980)）を穴ダイス伸線または圧延
加工して両者の機械的特性を比較したところ、表２、３
に示すように、穴ダイスを用いた伸線加工の場合には引
張強さは大きいが、加工（伸線）総減面率（以下、伸線
加工や圧延加工あるいはそれらを組み合わせた加工の総
減面率を単に総減面率という）が８５％を超えると絞り
や捻回値に低下が見られ、更に総減面率９０％以上では
デラミネーションが発生するようになることがわかった
（表２参照）。一方、圧延で加工を加えた場合には総減
面率７０％以上になると穴ダイスでの伸線加工材に比較
して、引張強さが若干低くなる傾向があるものの、絞り
および捻回値は良好で、しかも総減面率９５％の場合に
おいても、総減面率９０％以上の伸線加工材に認められ
たデラミネーションが生じない（表３参照）。

【００１５】従って、鋼線の高強度化のためには穴ダイ
ス伸線を用い、絞りや捻回特性などの所謂「延性」を確
保するためには圧延加工を用いれば良い、との結論に達
し次に伸線加工と圧延加工を組み合わせて検討した。

【００１６】その結果、後に詳述する表４〜６および表
８に一例を示すように、下記の新しい知見を得た。

【００１７】（ａ）穴ダイス伸線の後で圧延加工を行え
ば、同じ総減面率で穴ダイス伸線加工しただけの場合に
比べて引張強さは若干低いものの絞りと捻回値は充分に
大きく、更にデラミネーションの発生もなく、総減面率
の大きいところで圧延しても加工限界に達しないため、
鋼線に対して高い強度と良好な延性を具備させることが
できること（表４）。

【００１８】（ｂ）上記（ａ）の穴ダイス伸線加工後の
圧延に続いて更に伸線加工しても、延性を具備しつつ強
度を高めることができること。（表６）（ｃ）しかも、総減面率が大きく穴ダイス伸線加工した
だけではでデラミネーションが発生するものに対して
も、穴ダイス伸線の後で圧延加工を行えば、絞りと捻回
値が回復しデラミネーションの発生もなくなること（表
５）。

【００１９】（ｄ）また初めに圧延加工を行いその後に
穴ダイスを用いた伸線加工を行っても、穴ダイス伸線だ
けで加工したものに比べて絞りと捻回値が大きくなり、
耐デラミネーション性の点でも効果があるので、より高
い総減面率の領域での伸線加工が可能となって優れた強
度−延性バランスが得られること（表８）。

【００２０】上記知見に基づく本発明は下記（１）〜
（３）に示す伸線強化型高張力鋼線の製造方法を要旨と
する。

【００２１】（１）穴ダイスにより減面率７０％以上の
伸線加工を行った後に圧延加工により延伸し、総減面率
で８５％以上となすことを特徴とする高張力鋼線の製造
方法。

【００２２】（２）穴ダイスにより減面率７０％以上の
伸線加工を行った後に圧延により減面率３０％以上の延
伸加工を行い、その後更に穴ダイスにより伸線加工し、
総減面率で８５％以上となすことを特徴とする高張力鋼
線の製造方法。

【００２３】（３）圧延により減面率３５％以上の延伸
加工を行った後に穴ダイスにより伸線加工し、総減面率
で８０〜９４％となすことを特徴とする高張力鋼線の製
造方法。

【００２４】

【作用】表４〜８は、後述する実施例の結果を示すもの
である。これらのデータを用いて本発明の製造方法をそ
の作用効果とともに更に詳しく説明する。

【００２５】表４は減面率７８．１％の伸線加工を行っ
た後、約２５〜３５％の減面率で圧延加工した材料の機
械的性質を示したものである。表２の全加工工程を穴ダ
イス伸線した材料では引張強さは高いが、総減面率８
８．７％（番号１１）で絞りや捻回値が低下する傾向に
あり、更に総減面率が大きくなって９０．９％に達する
と（番号１２）捻回値は２５．０となりデラミネーショ
ンが発生する。これに対して、表４の穴ダイス伸線後に
圧延加工した材料の場合には総減面率が大きくなると、
穴ダイス伸線での加工限界と考えられる総減面率８８．
７％の穴ダイス伸線ままの場合に比べて、引張強さが高
くしかも絞りと捻回値も大きいし、デラミネーションも
発生しないといった高張力鋼線にとって好ましい性質を
有している（番号２４〜２６）。

【００２６】一方、表４を全加工工程を圧延した表３の
同じ総減面率のものと比較すれば、延性は同じレベルで
も穴ダイス伸線と圧延加工を組み合わせた表４の場合の
方が引張強さが大きい。すなわち、穴ダイス伸線と圧延
加工を組み合わせた加工プロセスを用いると、穴ダイス
伸線だけの場合に比べて強度を損なうことなく、あるい
は強度を高めたうえで延性を向上させることが可能であ
る。更に、圧延加工だけの場合に比べても、延性を損な
うことなく強度を向上させることができる。

【００２７】表５は表２の総減面率９２．７％の全加工
工程を穴ダイス伸線した後で、更に３４．７％の減面率
で圧延加工した材料の機械的性質を示したものである。
穴ダイス伸線のままでは捻回値が１９．０でデラミネー
ションが発生するものに対しても、穴ダイス伸線の後で
圧延加工すれば、総減面率が９５．２％という大きな値
であっても（番号２７）デラミネーションの発生がなく
なるし、捻回値や絞りが回復する。更には、引張強さも
高くなる。すなわち、穴ダイス伸線後に圧延加工すれば
良好な延性と高い引張強さを与えることができ、更に、
同じ総減面率の圧延加工だけのもの（番号２２）に比べ
ても延性は若干劣るものの引張強さを大きくできる。

【００２８】表６は表４の穴ダイス伸線と圧延とを組み
合わせた総減面率８９．２％（伸線による総減面率は７
８．１％で、圧延による総減面率は５０．８％）の状態
から更に、総減面率９４．１％まで穴ダイス伸線した場
合の機械的性質を示したものである。前記したように伸
線加工のみの材料（表２）では総減面率が９０％以上に
なると捻回値が低下し、またデラミネーションが発生す
る。これに対し、加工プロセス中に圧延加工を加えた場
合には、圧延加工の後で更に穴ダイス伸線して総減面率
を９４．１％という大きな値にしても（番号３０）、強
度は高くなるにも拘らず捻回値と絞りは総減面率の小さ
な場合から若干低下する程度であり、しかもデラミネー
ションの発生がない。すなわち、穴ダイス伸線−圧延加
工−穴ダイス伸線のプロセスを用いても伸線加工のみの
工程と比較して強度−延性バランスを向上させることが
でき、また、圧延のみの工程と比較しても延性を維持し
つつ高強度化できる。

【００２９】表７は表４の穴ダイス伸線と圧延とを組み
合わせた総減面率９３．０％（伸線による総減面率は７
８．１％で、圧延による総減面率は６８．０％）の状態
から更に穴ダイス伸線して総減面率で９５．２％まで加
工した場合の機械的性質を示したものである。すなわち
表７は減面率７８．１％の伸線加工を行った後、減面率
約２５〜３５％で総減面率９３．０％まで圧延加工し、
更に穴ダイス伸線で総減面率９５．２％まで伸線加工し
た材料の機械的性質を示したものである。表７の場合は
上記の表６の場合よりも加工工程中の圧延加工の割合を
増加させており、こうすることによって絞りと捻回値を
維持したままで強度の向上を図ることができる。すなわ
ち、伸線加工に続いて圧延加工を行えば延性は向上する
が、この場合、全加工割合中の圧延加工割合を増加させ
れば延性を維持したままでなお一層強度を向上させるこ
とができる。

【００３０】表８は減面率５７．７％の圧延加工を行っ
た後、総減面率９５．２％まで伸線加工した材料の機械
的性質を示したものである。圧延加工後に伸線加工を行
っても、例えば番号３８〜４２のように、総減面率の大
きい領域での絞りや捻回値は全工程を伸線加工した表２
の番号１１〜１５の場合よりも大きく、延性の向上が認
められる。特に、表８の番号３９と４０では表２の番号
１２と１３で見られたデラミネーションの発生がない。
更に表８の場合は、番号３６〜４０のように総減面率が
９４％以下のとき、全工程を圧延加工した表３と比べて
優れた強度−延性バランスが得られている。

【００３１】次に、本発明の製造方法における減面率の
限定理由を説明する。

【００３２】先ず、圧延加工に先行する穴ダイス伸線の
減面率を７０％以上としたのは、これを下回る場合に
は、その後に圧延または圧延と穴ダイス伸線を行っても
良好な強度−延性バランスが得られないためである。こ
の穴ダイス伸線の減面率、すなわち穴ダイス伸線におけ
る総減面率の上限は９５％程度が適当である。

【００３３】次に、穴ダイスによる伸線加工の後圧延加
工して総減面率で８５％以上となるようにしたのは、こ
れを下回る場合には延性は従来の穴ダイス伸線だけの場
合と比べて向上するものの強度が低く、従来の穴ダイス
伸線だけで得られる鋼線に比べて特に強度面からの優位
性がないためである。この場合の総減面率の上限は９
９．５％程度が適当である。なお、穴ダイス伸線とこれ
に続く圧延加工だけで強度−延性バランスの良好な高張
力鋼線を得るには、圧延の減面率（圧延における総減面
率）を１８〜９７％程度とすることが好ましく、更に、
穴ダイス伸線で高い減面率の加工を加えたために延性が
極めて低下した鋼線に対して圧延加工で延性を回復させ
るために、上記圧延の減面率を３０〜９７％程度とする
ことがより好ましい。

【００３４】また、穴ダイス伸線−圧延加工−穴ダイス
伸線のプロセスの場合に、初めの穴ダイスによる伸線加
工の後の圧延加工の減面率を３０％以上としたのは、こ
れを下回る場合には穴ダイス伸線で高い減面率の加工を
加えたために延性が極めて低下した鋼線に更に圧延加工
を行っても延性の回復がみられず、最終的にはデラミネ
ーションや断線が発生するのに対して、圧延減面率（圧
延における総減面率）が３０％以上の場合にはデラミネ
ーションの発生がなくなるし、捻回値や絞りも回復する
からであり、更に、穴ダイス伸線だけのものや圧延加工
だけのものに比べて引張強さも向上させることができる
からである。なお、上記圧延加工の減面率の上限は９７
％程度が適当である。

【００３５】更に、穴ダイスによる伸線加工と圧延加工
の後で更なる穴ダイスによる加工を行って総減面率で８
５％以上とするのは、鋼線に高い強度と良好な延性とを
共に具備させるためで、これを下回る場合には強度が低
くなることによる。この場合の総減面率の上限は９９．
５％程度が好ましい。

【００３６】一方、穴ダイス伸線に先行して圧延加工を
最初に行う場合、その圧延加工の減面率を３５％以上と
したのは、これを下回る場合には圧延加工の後の穴ダイ
ス伸線の作用のみが顕著となり、穴ダイス伸線だけで加
工した場合と同様に総減面率約８０〜９０％で延性が急
激に小さくなって断線したりデラミネーションが発生す
るからである。なお、上記の圧延加工の減面率の上限は
８０％程度が適当である。

【００３７】次に、圧延加工の後穴ダイスにより伸線加
工して総減面率で８０〜９４％となるようにしたのは、
総減面率が８０％を下回る場合には強度が低く、従来の
穴ダイス伸線だけで得られる鋼線に比べて特に強度面か
らの優位性を確保できないためである。一方、総減面率
が９４％を上回る場合には延性が小さくなって断線した
りデラミネーションが発生するからである。

【００３８】なお、上記の本発明方法は、表１に示すよ
うな特定の鋼種に対してのみならず、ＪＩＳＧ３５０２
（ピアノ線材）やＪＩＳＧ３５０６（硬鋼線材）のよう
な鋼線一般に対しても適用できるものであることもわか
った。

【００３９】

【実施例】

「実施例１」表１に示す化学組成のＳＷＲＳ８２Ｂ鋼
（JIS G 3502(1980)）を供試材としてφ１０．９６mmの
線材を熱間圧延し、鉛パテンティングした後、種々の条
件でφ９．８９〜１．６０mmに加工して引張試験と捻回
試験を行った。伸線加工の場合は、前処理として酸洗と
潤滑を行った。圧延加工では圧延油にエマルジョンを用
いた。その加工条件と試験結果を表２〜８に示す。

【００４０】表２は総減面率９５．２％までの全工程を
穴ダイスで伸線加工した従来法による場合の、表３は総
減面率９５．２％までの全工程を圧延加工した比較法に
よる場合の、また表４は減面率７８．１％まで伸線加工
を行いその後総減面率９５．２％まで圧延にて加工を行
った場合の機械的性質を示したものである。表４におい
て番号２４〜２６が本発明法に該当する。

【００４１】全工程を穴ダイス伸線した表２の従来法の
場合では総減面率が約８５％を超えると絞りと捻回値が
急激に低下し、更にはデラミネーションが発生するのに
対して、表４の中で圧延加工を加えた本発明方法に該当
する番号２４〜２６では絞り、捻回値の何れについても
極めて良好で、デラミネーションも生じず、強度−延性
バランスに優れている。一方圧延加工だけの表３の比較
法による場合に比べて本発明法によるものでは高い強度
が得られる。

【００４２】表５において番号２７は減面率９２．７％
まで穴ダイス伸線し、その後更に、３４．７％の減面率
で圧延加工した本発明法による場合の機械的性質を示し
たものである。従来法による穴ダイス伸線のままでは捻
回値が１９．０でデラミネーションが発生するものに対
しても、穴ダイス伸線の後で圧延加工すれば、総減面率
が９５．２％という大きな値であってもデラミネーショ
ンの発生がなくなり、絞りや捻回値も回復する。すなわ
ち、本発明の条件で穴ダイス伸線後に圧延加工すれば良
好な延性と高い引張強さを得ることができ、更に、同じ
総減面率の圧延加工だけのもの（表３の番号２２）に比
べても、延性は若干劣るものの引張強さが大きくなる。

【００４３】表６、７はそれぞれ減面率７８．１％まで
伸線加工を行い（番号８）、その後減面率２５〜３５％
で総減面率８９．２％まで圧延加工を加え（番号２
４）、更に総減面率９４．１％まで伸線加工を施すか、
減面率７８．１％まで伸線加工を行い（番号８）、その
後、減面率２５〜３５％で総減面率９３．０％まで圧延
加工を加え（番号２５）、更に総減面率９５．２％まで
伸線加工を施した場合の機械的性質を示したものであ
る。これらの表において番号２４と２５は本発明の第１
の発明方法に該当するもので、既に述べたように強度−
延性バランスが良好である。一方、番号２８〜３２は本
発明の第２の発明方法に該当するものであり、これらの
場合も上記表４における番号２４〜２６と傾向はほぼ同
様で全工程を伸線加工した表２の従来法の場合と比較し
て絞りと捻回特性は極めて良好であり、また全工程を圧
延加工した表３の比較法の場合と比較して、強度が優れ
ている。

【００４４】表８は初めに減面率５７．７％まで圧延加
工し（番号１７）、その後総減面率９５．２％まで伸線
加工を行った場合の機械的性質を示したものである。表
８において加工総減面率８２．４〜９２．７％の場合
（番号３６〜４０）が本発明の第３の発明方法に該当す
る。。全工程を伸線加工した表２の従来法の場合と比較
して、本発明法によれば強度−延性バランスの良好な鋼
線が得られている。また全工程を圧延加工した表３の比
較法の場合と比較しても、本発明法によれば高い強度が
得られている。

【００４５】「実施例２」表９に示す化学組成のＳＷＲ
Ｓ８２Ａ鋼（JIS G 3506(1980)）を供試材としてφ１
０．９６mmの線材を熱間圧延し、鉛パテンティングした
後、種々の条件で伸線−圧延または伸線−圧延−伸線の
プロセスでφ４．６０〜２．００mmに加工して引張試験
と捻回試験を行った。伸線加工の場合は、前処理として
酸洗と潤滑を行った。圧延加工では圧延油にエマルジョ
ンを用いた。その加工条件と試験結果を表１０に示す。
なお表１０には従来法としての穴ダイス伸線加工しただ
けのもの（仕上げサイズφ２．７５mm）並びに比較法と
しての圧延加工しただけのもの（仕上げサイズφ２．３
０mmとφ１．６０mm）の結果も併せて示した。

【００４６】表１０の結果から、本発明法によるもの
（番号５１〜５５）は従来法によるもの（番号４３）や
比較法によるもの（番号４４〜５０）に比べて強度−延
性バランスが極めて良好なことが明らかである。

【００４７】「実施例３」前記の表９に示した化学組成
のＳＷＲＳ８２Ａ鋼（JIS G 3506(1980)）を供試材とし
てφ１０．９６mmの線材を熱間圧延し、鉛パテンティン
グした後、種々の条件で圧延−伸線してφ５．７２〜
２．２０mmに加工し、引張試験と捻回試験を行った。伸
線加工の場合は、前処理として酸洗と潤滑を行った。圧
延加工では圧延油にエマルジョンを用いた。その加工条
件と試験結果を表１１に示す。

【００４８】表１１の結果から、本発明法によるもの
（番号５９、６０）では強度−延性バランスが良好なこ
とが明らかである。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】

【表７】

【００５６】

【表８】

【００５７】

【表９】

【００５８】

【表１０】

【００５９】

【表１１】

【００６０】

【発明の効果】本発明方法によれば高い減面率で加工し
ても良好な延性を有するため断線を生ずることがなく、
しかも、より線工程で問題となるデラミネーションの発
生に対しても抵抗性を有する強度−延性バランスに優れ
た高張力鋼線を、廉価にかつ能率良く製造できるので、
高張力鋼線の製造方法として産業上の効果は極めて大き
い。

【００６１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】穴ダイスにより減面率７０％以上の伸線加
工を行った後に冷間圧延加工により延伸し、総減面率で
８５％以上となすことを特徴とする高張力鋼線の製造方
法。
【請求項２】穴ダイスにより減面率７０％以上の伸線加
工を行った後に冷間圧延により減面率３０％以上の延伸
加工を行い、その後更に穴ダイスにより伸線加工し、総
減面率で８５％以上となすことを特徴とする高張力鋼線
の製造方法。
【請求項３】冷間圧延により減面率３５％以上の延伸加
工を行った後に穴ダイスにより伸線加工し、総減面率で
８０〜９４％となすことを特徴とする高張力鋼線の製造
方法。