JPH08295996A - デスケーリング性に優れた線材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は伸線性に優れたデスケーリング用高炭
素鋼線材に関するものである。 【構成】熱間圧延によって得られるＣ量が重量％で０．
６％以上の鋼線材において、線材横断面に存在するセメ
ンタイトの形状が以下の特徴を持ち セメンタイトの平均長さが０．７μｍ以下 セメンタイトの平均間隔が９００Å以上。 さらに線材横断面における線材−スケール界面粗さが最
大高さが１０μｍ以下であることを特徴とする伸線性に
優れたデスケーリング用線材。 【効果】本発明法によれば、従来法にくらべより一段と
デスケーリング性が改善され、熱間圧延後の３ｍｍφか
ら１６ｍｍφの線材において、伸線加工性に優れたデス
ケーリング用線材を得ることができ、中間熱処理工程が
省略でき、製造コストを低減することが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は伸線性に優れかつメカニ
カルデスケーリング性に優れた高炭素鋼線材に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来高炭素鋼線材は熱間圧延後インライ
ン熱処理工程を経て線材とし、その後酸洗またはメカニ
カルデスケーリングをし鋼表面に付着したスケール除去
を行い、さらに表面潤滑処理の後、冷間での引き抜き加
工による伸線と中間熱処理を繰り返すことにより細い線
径に加工し、最終パテンティング処理を行いさらに引き
抜き加工で高強度のワイヤとするなどして使用されてい
る。

【０００３】従って最終製品を製造するにあたっては、
熱間圧延後の線材の加工性が優れているほど、中間熱処
理工程が省略できるために製造コストを低減することが
容易となる。

【０００４】熱間圧延線材の機械的性質を調整する方法
として、衝風冷却によるステルモア法や冷却媒体として
溶融塩を用いる方法などがある。溶融塩を用いるものと
しては特公昭５９−３７７２５があるが、加工性を良く
する事より、鉛パテンティング相当の高強度が得られる
ような直接熱処理法である。

【０００５】またベイナイトを利用するものとしては特
開平６−１７１９０、特開平６−１７１９１、特開平６
−１７１９２などが開示されているが、これらはベイナ
イト組織を８０％以上とし、所定の強度延性に調整する
ことを特徴とする加工性の優れた鋼線材である。しか
し、この公報に示されるベイナイト率を８０％以上にす
ることは、５．０ｍｍφ以上の線径では極めて困難であ
るという問題点がある。

【０００６】さらに加工性の優れた鋼線材の場合、多段
の加工を連続して行うために鋼表面のスケール特性が重
要な因子となり、これまでのような熱処理後の組織制御
だけでは伸線加工性を十分に制御することはできない。

【０００７】鋼線材のスケール除去方法には、酸洗法と
メカニカルデスケーリング法がある。酸洗法はスケール
除去が十分行えるため広く採用されているが、酸を用い
るため公害等の問題が生じる場合があり、メカニカルデ
スケーリング法が適用されることが多くなっている。

【０００８】一方メカニカルデスケーリング法は多ロー
ルで線材に曲げ加工を加えスケールを除去する方法であ
るが、そのスケール除去能力は、表面性状に大きく影響
される。

【０００９】このため、特開昭５２−１０８２９号で
は、線材を熱間圧延後７００℃以上で保温または加熱
し、スケール量を０．６％以上と厚くし、かつＦｅＯの
多いスケールをつくることが提案されている。しかしな
がら加工性の優れた鋼線材では、初期の強度が低く高い
延性を示すためスケールの密着性が良くなり、残留スケ
ールが生じやすくなる。このため従来の方法だけではメ
カニカルデスケーリング性を十分制御することはできな
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、Ｃ
量が重量％で０．６％以上含まれる高炭素鋼の分野にお
いて、鋼材のスケール除去をメカニカルデスケーリング
法を行った場合に、十分にスケールが除去され、さらに
引き抜きダイスを用いた伸線加工において線径が３．０
ｍｍφ以上の線径において、真歪みで３．７以上の加工
性を有する、伸線加工性に優れかつメカニカルデスケー
リング性にも優れた線材を提供することを課題としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】線材の加工性は線材内の
セメンタイト形態に大きく影響されている。線材横断面
に観察されるセメンタイトの長さが短かければ短いほ
ど、加工中に導入される転位の増殖が抑えられるため伸
線加工性に優れている。

【００１２】また同様に線材横断面に観察されるセメン
タイトの平均間隔が大きければ大きいほど、加工中に導
入される転位の増殖が抑えられるため伸線加工性に優れ
ている。

【００１３】さらにメカニカルデスケーリングを行った
場合、スケールの剥離は線材とスケールの界面に生じる
割れの伝搬によって生じる。この割れの伝搬は、線材表
面の凹凸に依存し、界面凹凸が少ない方が割れが伝搬し
やすい。またメカニカルデスケーリング後に残存したス
ケール部分には、線材とスケールの界面に凹凸がみられ
る。

【００１４】そこで本発明の前記課題は、熱間圧延によ
って得られるＣ量が重量％で０．６％以上の鋼線材にお
いて、線材横断面に存在するセメンタイトが規定された
形状を持ち、さらに線材横断面における線材の鋼−スケ
ール界面粗さが規定された範囲内にあることを特徴とす
る伸線性に優れたデスケーリング用線材を提供すること
により解決される。

【００１５】すなわち本発明の要旨とするところは
（１）熱間圧延によって得られるＣ量が重量％で０．６
％以上の鋼線材において、線材横断面に存在するセメン
タイトの形状が下記の特徴を持ち セメンタイトの平均長さが０．７μｍ以下 セメンタイトの平均間隔が９００Å以上 さらに線材横断面における線材の鋼−スケール界面粗さ
が最大高さが１０μｍ以下である領域が、５０％以上占
める、優れた伸線性を有することを特徴とするデスケー
リング性に優れた線材。

【００１６】（２）鋼成分が重量％で Ｃ ：０．６〜１．５％ Ｓｉ：０．１〜２．０％ Ｍｎ：０．１〜２．０％ を含有することを特徴とする前記（１）記載のデスケー
リング性に優れた線材。

【００１７】（３）鋼成分が下記の１種以上添加するこ
とを特徴とす前記（２）のデスケーリング性に優れた線
材。 Ｃｒ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．１〜２．０％ Ｃｕ：０．１〜２．０％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｃｏ：０．０１〜２．０％。

【００１８】（４）鋼成分が以下の１種以上添加するこ
とを特徴とする前記（２）または(３)記載のデスケーリ
ング性に優れた線材。 Ｔｉ：０．００５〜０．０３％ Ｎｂ：０．００５〜０．０３％ Ｖ ：０．００５〜０．０３％ Ａｌ：０．００５〜０．０３％ Ｂ ：０．０００１〜０．００３％。

【００１９】（５）鋼成分が Ｐ ：０．０２％以下 Ｓ ：０．０２％以下 であることを特徴とする前記（２）または（３）または
（４）記載のデスケーリング性に優れた線材。

【００２０】

【作用】本発明の構成要件の限定理由について述べる。
化学成分の限定理由は次のとおりである。Ｃは経済的か
つ有効な強化元素である。鋼線としての必要強度を確保
するためには、Ｃは少なくとも０．６％以上とすること
が必要である。高すぎると延性が低下するため、上限は
１．５％とする。

【００２１】Ｓｉは鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、従ってその含有量があまりに少ないときは脱酸効果
が不十分になるので下限を０．１％とする。また、Ｓｉ
は熱処理後に形成されるパーライト中のフェライト相に
固溶しパテンティング後の強度を上げるが、反面フェラ
イトの延性を低下させるので、伸線加工性に悪影響を与
えない上限として２．０％とした。

【００２２】Ｍｎは鋼の焼入れ性を確保するために０．
１％以上添加する。しかし、多量のＭｎ添加は偏析を引
き起こしパテンティングの際にベイナイト、マルテンサ
イトなどの過冷組織が発生しその後の伸線性を害するた
め上限を２．０％とした。

【００２３】Ｓは多量に含まれると線材の延性を害する
のでその含有量を０．０２％以下とするのが望ましい。
Ｐは多量に含まれると線材の延性を害するのでその含有
量を０．０２％以下とするのが望ましい。

【００２４】Ｃｒはセメンタイトの異常部分の出現を抑
制しさらに、パーライトを微細にする効果を持ってい
る。しかし、多量の添加は熱処理後のフェライト中の転
位密度を上昇させるため、引き抜き加工後の極細線の延
性を著しく劣化させることになる。従って、Ｃｒの添加
量はその効果が期待できる０．１％以上とし、上限はフ
ェライト中の転位密度を増加させ延性を劣化させること
の無い２．０％以下とする。

【００２５】ＮｉはＣｒと同じ効果があるため、必要に
よりその効果を発揮する０．１％以上添加する。Ｎｉも
添加量が多くなりすぎるとフェライト相の延性を低下さ
せるので上限を２．０％とする。

【００２６】Ｃｕは線材の腐食疲労特性を向上させる元
素であるので、必要によりその効果を発揮する０．１％
以上添加することが望ましい。Ｃｕも添加量が多くなり
すぎるとフェライト相の延性を低下させるので上限を
２．０％とする。

【００２７】Ｍｏは線材の焼入れ性を向上させるために
添加する元素で、必要によりその効果を発揮する０．１
％以上添加することが望ましい。Ｍｏも添加量が多くな
りすぎると焼入れ性が高まり、偏析部にミクロマルテン
サイトが析出するので上限を２．０％とする。

【００２８】Ｃｏは線材の延性を向上させるために添加
する元素で、必要によりその効果を発揮する０．０１％
以上添加することが望ましい。Ｃｏも添加量が多くなり
すぎると焼入れ性が高まり、偏析部にミクロマルテンサ
イトが析出しやすくなるので上限を２．０％とする。

【００２９】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌはγ粒径を微細にし
その後に形成される組織単位を微細にし、靭性値を向上
することができるので、その効果を発揮する０．００５
％以上を添加し、上限はその他の特性に悪影響を与える
ことのない０．０３％以下とする。

【００３０】Ｂは焼入れ性を改善するのに添加し、その
効果が認められる０．０００１％以上添加し、上限は焼
入れ性が高くなりすぎるためその処理が困難となる０．
００３％以下とする。

【００３１】線材の加工性は線材内のセメンタイト形態
に大きく影響されている。線材横断面に観察されるセメ
ンタイトの長さが短かければ短いほど加工中に導入され
る転位の増殖が抑えられるので、少なくともセメンタイ
トの平均長さを０．７μｍ以下とする必要がある。セメ
ンタイトの平均長さと伸線加工性の関係を図１に示す。

【００３２】また同様に線材横断面に観察されるセメン
タイトの平均間隔が大きければ大きいほど加工中に導入
される転位の増殖が抑えられるので、少なくともセメン
タイトの平均間隔が９００Å以上とする必要がある。セ
メンタイトの平均間隔と伸線加工性の関係を図２に示
す。

【００３３】上記の形態にセメンタイトを調整できれ
ば、線材の初期強度を低下させると共に伸線加工中の加
工硬化率を下げることができるので加工性の優れた線材
とすることができる。

【００３４】さらに線材圧延方向横断面における線材の
鋼−スケール界面粗さはメカニカルデスケーリング時の
スケール剥離性に及ぼす重要な因子である。界面凹凸が
大きい場合には割れの伝搬が生じにくく、メカニカルデ
スケーリング後スケールが残存してしまう。伸線加工性
に優れた線材においては、従来の線材に比較し絞り値が
大きく、線材表面で局所変形しやすくなり、一層のデス
ケーリング性の改善が必要である。後工程での加工の障
害となる残留スケール量は、図３に示すように通常０．
０５０％以下とされており、従って界面粗さの上限は残
留スケール量が後工程での支障とならない限界として１
０μｍとした。

【００３５】

【実施例】本発明においては、圧延後の調整冷却によっ
てベイナイト組織、パーライト組織およびこれらの混合
組織と造り分けを行いセメンタイトの形態を調整する方
法で線材を製造した。

【００３６】表１に供試鋼の化学成分を示す。これらの
供試鋼を１２２ｍｍ角のビレットに製造後、熱間圧延に
よって４．５〜１６．０ｍｍφに圧延し、調整冷却を行
い表２に示す組織の線材とした。

【００３７】これらの供試鋼の生引き性の試験は、乾式
伸線を用いて行った。伸線は、各パスにおける減面率が
１５〜２０％の間となるようにして伸線加工を行った。
生引き性は伸線限界まで加工を行い、真ひずみで３．８
以上の加工が可能であった場合を○、加工ができなかっ
た場合を×で表２に示した。

【００３８】メカニカルデスケーリング（ＭＤ）性の評
価は、引張歪みを６％付与することによりスケールを除
去し、試料重量に対するスケール量の百分率で表示し
た。

【００３９】線材圧延方向横断面における線材の鋼−ス
ケール界面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１の方法によ
り、断面の顕微鏡観察から最大高さを測定した。

【００４０】表３における１〜４５は本発明鋼の例であ
り、４６〜５１は比較鋼の例である。本発明例は、いず
れもセメンタイト形状が本発明に従って調整されており
線材圧延方向横断面の鋼−スケール界面粗さが最大高さ
で１０μｍ以下であるため、生引き性に優れ、メカニカ
ルデスケーリング後の残留スケール量が低く、いずれも
０．０５０％以下に押さえられている。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】比較鋼４６、４７はセメンタイトの長さが
０．７μｍ超と長いことが本発明と異なる。比較鋼４
８、４９はセメンタイトの間隔が９００Å未満と小さい
ことが本発明と異なる。比較鋼５０、５１は線材圧延方
向横断面の鋼−スケール界面の粗さが最大高さでいずれ
も１０μｍ以上で、メカニカルデスケーリング後の残留
スケール量がいずれも０．０５０％以上と高い値を示し
ている点が本発明と異なる。このように比較鋼はいずれ
も本発明と異なっており、伸線性の優れたメカニカルデ
スケーリング用線材として、適用することは難しい。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたごとく本発明法にしたがって
製造された線材は、従来法にくらべより一段とデスケー
リング性が改善されており、これにより熱間圧延後の３
ｍｍφから１６ｍｍφの線材において、従来法に比べ伸
線加工性に優れたメカニカルデスケーリング用線材を得
ることができ、中間熱処理工程が省略でき、製造コスト
を低減することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】はセメンタイトの長さと伸線限界ひずみの関係
を示す図。

【図２】はセメンタイトの平均間隔と伸線加工限界の関
係を示す図。

【図３】は残留スケール量と鋼−スケール界面粗さの関
係を示す図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延によって得られるＣ量が重量％で
   ０．６％以上の鋼線材において、線材横断面に存在する
   セメンタイトの形状が下記の特徴を持ち セメンタイトの平均長さが０．７μｍ以下 セメンタイトの平均間隔が９００Å以上 さらに線材横断面における線材の鋼−スケール界面粗さ
   が最大高さが１０μｍ以下であり優れた伸線性を有する
   ことを特徴とするデスケーリング性に優れた線材。
2. 【請求項２】鋼成分が重量％で Ｃ ：０．６〜１．５％ Ｓｉ：０．１〜２．０％ Ｍｎ：０．１〜２．０％ を含有することを特徴とする請求項１記載のデスケーリ
   ング性に優れた線材。
3. 【請求項３】鋼成分が下記の１種以上添加することを特
   徴とする請求項２記載のデスケーリング性に優れた線
   材。 Ｃｒ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．１〜２．０％ Ｃｕ：０．１〜２．０％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｃｏ：０．０１〜２．０％
4. 【請求項４】鋼成分が下記の１種以上添加することを特
   徴とする請求項２または３記載のデスケーリング性に優
   れた線材。 Ｔｉ：０．００５〜０．０３％ Ｎｂ：０．００５〜０．０３％ Ｖ ：０．００５〜０．０３％ Ａｌ：０．００５〜０．０３％ Ｂ ：０．０００１〜０．００３％
5. 【請求項５】鋼成分が Ｐ ：０．０２％以下 Ｓ ：０．０２％以下 であることを特徴とする請求項２または３または４記載
   のデスケーリング性に優れた線材。