JPH09209075A - 冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄度圧延鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばスチールコードやベルトコード、橋梁
用ロープ、ホースワイヤ、更には弁ばね等の如く、高度
の冷間伸線加工が施される用途に適用したときに、優れ
た伸線性や撚線性等の冷間加工性を示すと共に疲労特性
に優れた製品を与える高清浄度圧延鋼材を提供するこ
と。 【解決手段】 総Ａｌ含有量が０．００５％（以下、特
記しない限り質量％を意味する）、全酸素量が１０〜４
０ｐｐｍである鋼材からなり、９０〜９５℃に加熱され
た［６０％の硝酸２５０ｍｌ＋９６％の硫酸１０ｍｌ＋
純水５５０ｍｌ］の混合酸水溶液に該鋼材を溶解させ、
不溶介在物をＥＰＭＡ分析して検出される介在物のう
ち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が５０％以上である硬質介在物の
大きさと個数を規定すると共に、Ｌ断面観察によって確
認される軟質介在物を評点評価によって規定し、冷間加
工性および疲労特性に優れた高清浄度圧延鋼材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスチールコ
ードやベルトコード、橋梁用ロープ、ホースワイヤ、更
には弁ばね等の如く、高度の冷間伸線加工が施される用
途に適用したときに、優れた伸線性や撚線性等の冷間加
工性を示すと共に疲労特性に優れた製品を与える高清浄
度圧延鋼材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スチールコードやベルトコード等は、熱
間圧延によって得られる素線材を冷間加工によって伸線
加工し、あるいは更に撚線加工を施すことによって製造
するのが一般的であるが、特に高度の伸線もしくは撚線
加工を施す際に最も問題となるのは、鋼材中に不可避的
に混入してくる酸化物系介在物であり、特にアルミナ系
の硬質介在物（Ｃ系介在物）は加工時の変形度が非常に
小さいため、伸線加工時などに断線を起こす大きな原因
になることが確認されている。また、鋼材中の大部分を
占める比較的軟質のＡ系およびＢ系介在物は、線材製品
等としたときの疲労特性に少なからぬ悪影響を及ぼすこ
とも知られている。

【０００３】そこで、伸線加工性や撚線加工性を高める
ための方法については従来より多くの研究が行なわれて
おり、Ｃ系介在物の含有量を可及的に低減し或は軟質化
することにより伸線性や撚線性を高め得ることが確認さ
れている。

【０００４】一方、冷間加工性に大きな影響を及ぼす上
記介在物の評価法としては、圧延鋼材のＬ断面（長手方
向縦断面）を顕微鏡観察し、該断面に存在する介在物の
数やサイズを調べる方法が一般的に採用されており、こ
の方法はＪＩＳ Ｇ ０５５５やＡＳＴＭ Ｅ−４５Ａ
−６等にも規定されている。また、例えば特開平４−８
４９９号や特公平６−７４４８４号などには、圧延鋼材
のＬ断面における介在物の組成とサイズに着目し、介在
物を軟質で短尺なものとすることによって伸線性等への
悪影響を可及的に低減せしめ、延ては冷間加工性や疲労
特性を改善する方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らも、かねて
より鋼材の冷間加工性改善に主眼を置いて研究を行なっ
ているが、その評価法として一般的に採用されている上
記圧延鋼材Ｌ断面の介在物評価法には下記の様な難点が
あり、必ずしも冷間加工性を正確に評価し得る方法とは
言えない。即ちＬ断面観察評価法は、ごく限られた１断
面に存在する介在物を対象とする評価であり、圧延鋼材
中に存在する介在物の大部分を占めるＡｌ ₂ Ｏ₃ 含有量
が４０％以下の比較的軟質なＡ系あるいはＢ系介在物に
ついては、その存在量やサイズ等の代表値としてある程
度評価できるが、圧延鋼材中には通常ごく微量しか存在
せず且つそれ自身冷間加工性に顕著な悪影響を及ぼすＡ
ｌ₂Ｏ₃ 含有量の高い硬質のＣ系介在物については、そ
の存在量やサイズ等を正確に検知することができず、結
局のところ、圧延鋼材の段階でその冷間加工性を正確か
つ精度よく把握できていないのが実情である。

【０００６】また上記特公平６−７４４８４号では、鋼
材のＬ断面において延伸せずに残存する介在物が軟質な
ものとなる様に介在物組成を制御すれば、冷間加工性に
有害な大型で硬質の介在物が存在する可能性も極めて少
なくなると述べられているが、僅かながらも鋼材中に存
在し且つ冷間加工性に顕著な障害を及ぼすＣ系介在物そ
のものの評価基準については全く明らかにされておら
ず、結局のところ、冷間加工に供される圧延鋼材として
の評価が極めて曖昧となって安定した品質のものが得ら
れない。更に、硬質のＣ系介在物に比べて軟質のＡ系あ
るいはＢ系介在物は、冷間加工性等への影響は比較的小
さいが、線材製品などとした時の疲労特性には少なから
ぬ悪影響を及ぼす。従って、冷間加工性などと共に疲労
特性の優れた製品を得るには、前記Ｃ系介在物のみなら
ずＡ系やＢ系介在物についてもその存在量と製品特性の
関係を正確に把握しておくことが必要であるが、それら
の具体的基準についても必ずしも明確にされているとは
いえない。

【０００７】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、伸線性や撚線性等の冷間
加工性に顕著な影響を及ぼすＣ系介在物の影響を定量的
に把握すると共に、加工製品としての疲労特性に影響を
及ぼす比較的軟質なＡ系あるいはＢ系介在物についても
その存在量と製品特性に与える影響を正確且つ定量的に
把握し、延ては優れた冷間加工性と疲労特性を安定して
確実に発揮し得る様な圧延鋼材を提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高清浄度圧延鋼材とは、総Ａｌ含
有量が０．００５％、全酸素量が１０〜４０ｐｐｍであ
る鋼材からなり、９０〜９５℃に加熱された［６０％の
硝酸２５０ｍｌ＋９６％の硫酸１０ｍｌ＋純水５５０ｍ
ｌ］の混合酸水溶液に該鋼材を溶解させ、不溶介在物を
ＥＰＭＡ分析して検出される介在物のうち、Ａｌ₂ Ｏ₃
含有率が５０％以上で大きさが２０μｍ以上である介在
物の個数が、鋼材の溶解量５０ｇ当たり１５個以下であ
り、あるいは、上記と同様に不溶介在物をＥＰＭＡ分析
して検出される介在物のうち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が８０
％以上で大きさが３０μｍ以上である介在物の個数が、
鋼材の溶解量５０ｇ当たり１０個以下であり、且つ Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 含有率が５０％以上８０％未満で大きさが２０
μｍ以上である介在物の個数が、鋼材の溶解量５０ｇ当
たり５個以下であり、且つ、上記鋼材の線状もしくは棒
状圧延鋼材の軸心を通る圧延方向に平行な任意の縦断面
における該縦断面幅全域を含む面積１１０ｍｍ² 内で検
出される介在物の下記（１）式で求められる評点が６以
下であるところにその特徴を有している。

【０００９】

【数２】

【００１０】尚本発明に係る高清浄度圧延鋼材は、前述
の如く総Ａｌ含有量と全酸素量を規定すると共に介在物
の個数と評点を規定したところにその特徴を有するもの
であり、鋼材組成そのものには特に制限がないが、好ま
しい基本組成を示すと Ｃ ：１．１％以下（０％を含まない） Ｓｉ：０．１〜２．５％ Ｍｎ：０．１〜１．５％ を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材で
あり、あるいは冷間加工製品としての特性を高めるた
め、これらに更に他の元素として Ｃｒ：２％以下（０％を含まない） Ｃｏ：２％以下（０％を含まない） Ｍｏ：１％以下（０％を含まない） Ｎｉ：１％以下（０％を含まない） よりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有
させた鋼材も好ましいものとして推奨される。

【００１１】

【発明の実施の形態】鋼材中に不可避的に混入してくる
酸化物系介在物が冷間加工性に及ぼす影響については、
既に多くの研究結果が報告されており、単組成もしくは
特定酸化物の含有量が多くなると介在物が硬質化して冷
間加工性への障害が著しくなること、特に硬質のＡｌ₂
Ｏ₃ 系介在物が伸線性や撚線性に顕著な悪影響を及ぼす
ことも確認されている。

【００１２】ところが、酸化物系介在物が鋼材の冷間加
工性に及ぼす影響を事前に調べるための評価法として
は、前述の如く圧延鋼材のＬ断面観察による軟質介在物
の組成や数、サイズを対象とする評価法が採用されてい
るに過ぎない。しかしながらそれら軟質介在物は、冷間
加工工程で十分な延性を示し断線などを起こす恐れは少
なく、実際の冷間圧延工程で顕著な悪影響を及ぼす少量
の硬質介在物の存在を確認することは困難であるので、
この評価法で鋼材の冷間加工性の良否を判断することは
できない。

【００１３】そこで本発明者等は、鋼材中に極少量存在
する硬質介在物の組成とその存在形態をより正確に把握
し、冷間加工性を正確に判断することのできる評価基準
を明らかにすべく色々の角度から研究を進めてきた。そ
の結果、以下に詳述する如く 鋼材の冷間加工性に顕著な悪影響を及ぼす介在物は、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量が５０％以上である硬質のＣ系介在物
であること（後記図２参照）、 該硬質のＣ系介在物であっても、そのサイズが２０μ
ｍ未満の微細なものでは冷間加工性への悪影響が少な
く、２０μｍ以上のものになると冷間加工性を著しく悪
化させること（後記図３参照）、また Ａｌ₂ Ｏ₃ 量が５０％以上である上記Ｃ系介在物の中
でも、Ａｌ₂ Ｏ₃ 量が８０％以上であるＡｌ₂ Ｏ₃ 系介
在物は不定型もしくは正方形に近い形状を有しており、
その大きさが３０μｍ以上の粗大なものは冷間加工性に
とりわけ顕著な悪影響を及ぼす（後記図６参照）。一
方、Ａｌ₂ Ｏ₃ 量が８０％未満５０％以上である硬質介
在物は、ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ または（Ｍｇ，Ｍｎ）Ｏ・
Ａｌ₂ Ｏ₃などを主体とする八面体に近い形状のスピネ
ル系介在物であり、上記不定型もしくは正方形に近いＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 系介在物以上に断線に及ぼす影響が敏感であっ
て、２０μｍ以上の大きさのものが冷間加工性に顕著な
悪影響を及ぼすこと（後記図７参照）。尚Ａｌ₂ Ｏ₃ 系
およびスピネル系の介在物の大きさとは、その長径を意
味する、 供試鋼材を９０〜９５℃に加熱された［６０％の硝酸
２５０ｍｌ＋９６％の硫酸１０ｍｌ＋純水５５０ｍｌ］
の混合酸水溶液に溶解すると、供試鋼材中の上記Ａｌ₂
Ｏ₃ 含有量が５０％以上である硬質の酸化物系介在物以
外の成分は、金属成分や軟質介在物を含めて全てが溶解
し、冷間加工性に悪影響を及ぼす硬質介在物のみを選別
し得ること、 従って、供試鋼材を上記の加熱混合酸水溶液に溶解
し、不溶物をフィルターにより濾取してＥＰＭＡ分析に
よりそれらの組成、サイズ、個数をＥＰＭＡ分析によっ
て調べれば、当該供試鋼材の冷間加工性を正確に評価で
きること、更に この評価法によって求められる、Ａｌ₂ Ｏ₃ が５０％
以上で大きさが２０μｍ以上である介在物の個数が、鋼
材の溶解量５０ｇ当たり１５個以下である鋼材は、安定
して良好な冷間加工性を示すこと（後記図１参照）、 中でも、Ａｌ₂ Ｏ₃ が８０％以上で大きさが３０μｍ
以上である介在物の個数が、鋼材の溶解量５０ｇ当たり
１０個以下であり、且つＡｌ₂ Ｏ₃ が５０％以上８０％
未満で大きさが２０μｍ以上である介在物の個数が、鋼
材の溶解量５０ｇ当たり５個以下である鋼材は、安定し
て良好な冷間加工性を示すこと（後記図４参照）、とい
った事実を確認した。

【００１４】即ち本発明者等の知見によれば、上記，
の要件を満足する鋼材は硬質介在物に起因する冷間加
工性の劣化が見られず、安定して優れた冷間加工性を確
保できるのである。ところがこの評価法は、前述の如く
Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量の高い硬質介在物の影響要因を定量化
する意味で極めて有効な方法であるが、この評価法では
Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量の少ない比較的軟質の介在物は前述の
酸水溶液によって溶解してしまうので、該軟質介在物の
存在量によって変わってくる製品としての疲労特性を評
価することはできない。

【００１５】そこで、製品としての疲労特性に影響を及
ぼす軟質介在物についてもその存在量と品質の関係を明
らかにすべく更に研究を重ねた結果、前述の如く圧延鋼
材の軸心を通る圧延方向と平行な縦断面（Ｌ断面）に観
察される介在物の厚さと存在量を元に、前記（１）式に
よって求められる評点の値によって疲労特性をほぼ正確
に把握することができ、その評点が６以下である圧延鋼
材は、安定して優れた疲労特性を発揮することをつきと
めた（後記図９，１０参照）。

【００１６】尚この評点評価に当たっては、前記Ｌ断面
の幅方向全域を含む面を研磨し、該研磨面１１０ｍｍ²
について光学顕微鏡観察を行ない、該Ｌ断面に観察され
る厚さ５μｍ以上のＪＩＳ Ｇ ０５５５に示されるＡ
系、Ｂ系、Ｃ系介在物の個数を大きさ別に測定し、前記
表の評点係数を乗じた値を前記（１）式に示す如く累計
した値として求める。尚顕微鏡観察に当たっては、視野
の送り時はその倍率を例えば１００倍とし、介在物の寸
法測定時はその倍率を例えば４００倍に高めることによ
って、測定精度を高めることが可能である。

【００１７】上記方法によって求められる介在物は、鋼
材中に存在する介在物の大部分を占めるＡｌ₂ Ｏ₃ 含有
量が４０％以下の比較的軟質な介在物であり、これらは
前述の如く伸線性や撚線性には殆ど悪影響を与えること
はないが、（１）式の評点が６を超えるものでは、たと
え軟質の介在物であっても製品とした時の疲労特性に少
なからぬ悪影響を及ぼし、製品欠陥の原因となる。とこ
ろが該評点が６以下のものでは疲労特性の劣化も見られ
ない。

【００１８】かくして本発明によれば、こうした評点評
価と前記混合酸水溶液に対する不溶物として確認される
Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率の高い介在物個数の要件を共に満足さ
せることにより、優れた冷間加工性と疲労特性を兼ね備
えた高清浄度圧延鋼材として得ることができるのであ
る。

【００１９】尚、上記の様な介在物に関する要求特性を
満たす圧延材を得る為の方法は特に制限されないが、好
ましくは溶製時に添加される合金鋼からのＡｌ混入量を
極力少なく抑えることによって鋼材中のＡｌ量を可及的
に低減し、高Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度の介在物の生成を抑えると
共に、溶鋼精錬時には転炉から取鍋へ流出した転炉スラ
グを取鍋から除去した後に溶鋼精錬用スラグを添加し、
アーク加熱と上吹きガス撹拌による溶鋼精錬を行なう方
法、などが採用される。

【００２０】前述の如く本発明では、圧延鋼材における
前記混合酸水溶液に不溶性の介在物のサイズと個数並び
にＬ断面に観察される軟質介在物の前記評点よって特徴
付けられるものであり、それらの要件を同時に満たす鋼
材を得るには総Ａｌ量と全酸素量が極めて重要であり、
総Ａｌは０．００５％以下、より好ましくは０．００３
％以下、全酸素量は１０〜４０ｐｐｍ以下、より好まし
くは１２〜３０ｐｐｍの範囲にすることが必須となる。
しかして総Ａｌ量が０．００５％を超えるものでは、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 含有率の高いＣ系介在物量が多くなって冷間加
工性を満足するものが得られなくなる。

【００２１】また全酸素量は、前記（１）式によって求
められる評点と相関関係を有しており、全酸素量を１０
〜４０ｐｐｍの範囲内に制御することによって評点を６
以下に抑えることが可能となる。ちなみに図８は、圧延
鋼材中の全酸素量と評点の関係を調べた結果を整理して
示したグラフであり、全酸素量が１０ｐｐｍ未満でも又
４０ｐｐｍを超えても、Ｌ断面に現われるＡ系、Ｂ系お
よびＣ系介在物の個数は多くなって評点は高くなる傾向
があり、全酸素量を１０〜４０ｐｐｍの範囲に制御する
ことによって、評点を６以下に抑えることが可能とな
る。

【００２２】尚、本発明に係る圧延鋼材における上記総
Ａｌと全酸素量を除く他の成分組成は特に制限されない
が、その優れた冷間加工性と疲労特性を生かしてスチー
ルコード等を始めとする前述の様な用途に適用する上で
好ましい鋼材の成分組成を挙げると下記の通りである。

【００２３】Ｃ：１．１％以下 Ｃは強化元素として作用し高強度化に有効な元素である
が、多過ぎると硬質化し、特にＣ含有量が１．１％を超
えると旧オーステナイト粒界へのセメンタイト析出が多
くなって冷間加工性や疲労特性が悪くなるので、１．１
％以下、より好ましくは０．９５％以下に抑えることが
望ましい。

【００２４】Ｓｉ：０．１〜２．５％ Ｓｉは脱酸剤として有効に作用すると共にマトリックス
の強化にも有効に作用し、それらの効果を有効に発揮さ
せるには０．１％以上含有させることが望ましい。しか
しＳｉ量が過剰になると、ＳｉＯ₂ 系介在物の量が増大
すると共に部分的に脱炭層が生成して疲労特性に悪影響
を及ぼす様になるので、多くとも２．５％以下に抑える
のがよい。

【００２５】Ｍｎ：０．１〜１．５％ ＭｎはＳｉと同様に脱酸元素として作用するばかりでな
く、鋼中に固溶しているＳをＭｎＳとして固定し靭性劣
化を抑える作用を発揮する。これらの効果は０．１％以
上含有させることによって有効に発揮されるが、反面Ｍ
ｎは焼入性を高める作用も有しており、過剰に含有させ
るとマルテンサイトが生成して冷間加工性を著しく劣化
させるので、１．５％以下に抑えるのがよい。

【００２６】鋼材の基本元素は上記の通りであり、残部
はＦｅと不可避不純物であるが、必要により下記の元素
を含有させることによって冷間加工製品としての特性を
一層高めることも有効である。

【００２７】Ｃｒ：２％以下 Ｃｒは、パーライトラメラー間隔を小さくして圧延後お
よび熱処理後の強度向上に寄与する他、伸線加工等にお
ける加工硬化率を高める作用を有しており、従って適量
のＣｒを含有させると比較的低い加工率でも高い強度を
得ることが可能となる。こうした効果は０．１％程度以
上含有させることによって有効に発揮されるが、多過ぎ
るとパーライト変態に対する焼入性が高くなり過ぎてパ
テンティング処理が困難になり、また２次スケールが緻
密になり過ぎてメカニカルデスケーリング性や酸洗処理
性に悪影響を及ぼす様になるので、２％以下に抑えるべ
きである。

【００２８】Ｃｏ：２％以下 Ｃｏは、初析セメンタイトの析出を防止すると共にパー
ライト組織を微細化して鋼材の高強度化に寄与する。そ
の効果は０．１％以上含有させることによって有効に発
揮されるが、その効果は約２％で飽和するので、それ以
上含有させることは経済的に無駄である。

【００２９】Ｍｏ：１％以下 Ｍｏは焼入性向上元素であり、冷間加工製品の高強度化
に寄与する。その効果は０．０５％程度以上含有させる
ことによって有効に発揮されるが、過剰量含有させると
マルテンサイトやベイナイト組織が生成して冷間加工性
を劣化させる傾向があるので、１％以下に抑えるべきで
ある。

【００３０】Ｎｉ：１％以下 Ｎｉは、ＣやＮによる時効硬化を遅らせて靭延性の低下
を抑えると共に、絞り性の改善にも有効に作用する。こ
うした効果は０．０５％程度以上含有させることによっ
て有効に発揮されるが、多量含有させ過ぎると、焼入性
が上がり過ぎてマルテンサイトが発生し易くなり伸線性
を劣化させるので、１％程度以下に抑えるべきである。

【００３１】尚本発明で用いる鋼材中には、不可避不純
物としてＰ，Ｓ，Ｎ等が微量混入してくるが、これらは
非金属介在物源となって鋼材の冷間加工性や疲労特性そ
の他の物性に悪影響を及ぼすので、極力少なく抑えるこ
とが望ましい。

【００３２】

【実施例】次に実施例および比較例を挙げて本発明をよ
り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く、前後記の趣旨に適合
し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可
能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含ま
れる。

【００３３】実施例１ ２５０トン転炉を用いて表１に示す成分組成の鋼を溶製
した。尚この溶製に当たっては、インプットＡｌ量を
０．０２ｋｇ／溶鋼トン以下に制限し、且つ転炉から取
鍋への溶鋼出鋼時にＳｉ，Ｍｎを添加することによって
脱酸を行ない、更に溶鋼精練時には転炉から取鍋へ流出
した転炉スラグを除去した後で溶鋼精練用スラグを添加
し、アーク加熱と上吹きアルゴンガス撹拌による溶鋼精
錬を行なった。尚、撹拌用アルゴンの流量は１．５〜
４．５Ｎリットル／ｍｉｎ・Ｔとし、溶鋼精錬用スラグ
の組成は、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝０．６〜１．４、スラグ
中のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度は１５％以下となる様に調整した。

【００３４】次いで、得られた溶鋼をブルームとした
後、熱間圧延により直径５．５ｍｍの線材として供試材
とした。この供試材を塩酸水溶液で洗浄して表面のスケ
ールを除去し水洗した後、［６０％の硝酸２５０ｍｌ＋
９６％の硫酸１０ｍｌ＋純水５５０ｍｌ］の混合酸水溶
液を入れたビーカー内に投入し、このビーカーをウォー
ターバスに浸漬して９０〜９５℃に加熱し、供試材を溶
解した。

【００３５】溶解後篩い目１０μｍのフィルターで吸引
濾過し、更に純水、希塩酸、純水、希苛性ソーダ水溶
液、純水、エタノールで順次洗浄した。尚、溶解および
洗浄に使用する純水は、全て篩い目１μｍのフィルター
で濾過したものを用いた。

【００３６】洗浄後、不溶物の濾取されたフィルターを
ＥＰＭＡ分析用ダイスにセットし、デシケータ内で乾燥
し、その後金蒸着を行なって下記の条件でＥＰＭＡ分析
を行ない、介在物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度、サイズおよび個数
を調べた。 ＥＰＭＡ分析（ＪＸＡ−７３３型） 加速電圧：２５〜３０ＫＶ、 電子ビーム径：２〜５μｍ、 対物絞り：１７０μｍ

【００３７】また熱間圧延して得た直径５．５ｍｍの上
記線材を供試材として使用し、該線材の中心線を通る圧
延方向に平行な面の幅方向全域を含む面を被検面とし、
バフ研磨後にダイヤモンドペーストを用いて仕上げ研磨
を行なった。尚、研磨後は時間の経過につれて錆が発生
し易いので、仕上げ研磨後は直ちに介在物測定を行なっ
た。光学顕微鏡による被検面の視野の送り時は倍率１０
０倍、介在物の寸法測定時の倍率は４００倍とし、測定
の対象はＡ系、Ｂ系及びＣ系で厚さが５μｍ以上の介在
物とした。

【００３８】次に、各線材を用いて一次伸線加工（加工
率：７０％）、鉛パテンティング処理、二次伸線加工
（加工率：８３％）、再度の鉛パテンティング処理を経
て、最終伸線加工により直径０．２２ｍｍの極細線材を
製造し、次いで撚線加工（撚構造：２×７×０．２２）
を行なった。この伸線加工時および撚線加工時に生じた
表面疵に由来する断線を除いた、鋼材の特性に由来する
断線回数を調べた。また、各極細線材を使用して回転疲
労試験（繰り返し応力：１００ｋｇｆ／ｍｍ² ）を行な
って、破断するまでの応力の繰り返し数を求めた。結果
を表２に一括して示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】表１，２からも明らかである様に、本発明
の規定要件を満足する実施例（Ａ１〜Ａ５）は、Ａｌ₂
Ｏ₃ 量が５０％以上である粗大なＣ系介在物の個数とＬ
断面観察によって求められる評点がいずれも本発明の規
定要件を満たしており、それらの一方もしくは双方が本
発明の規定要件を外れる比較例（Ｂ１〜Ｂ５）に比べ
て、伸線加工時および撚線加工時における断線指数が小
さくて冷間加工性に優れ、かつ破断までの繰り返し回数
も大きく疲労特性にも優れたものであることが分かる。

【００４２】実施例２ ２５０トン転炉を用いて表３に示す成分組成の鋼を溶製
した。尚この溶製に当たっては、インプットＡｌ量を
０．０２ｋｇ／溶鋼トン以下に制限し、且つ転炉から取
鍋への溶鋼出鋼時にＳｉ，Ｍｎを添加することによって
脱酸を行ない、更に溶鋼精練時には転炉から取鍋へ流出
した転炉スラグを除去した後で溶鋼精練用スラグを添加
し、アーク加熱と上吹きアルゴンガス撹拌による溶鋼精
錬を行なった。尚、撹拌用アルゴンの流量は１．５〜
４．５Ｎリットル／ｍｉｎ・Ｔとし、溶鋼精錬用スラグ
の組成は、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝０．６〜１．４、スラグ
中のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度は１５％以下となる様に調整した。

【００４３】次いで、得られた溶鋼をブルームとした
後、熱間圧延により直径５．５ｍｍの線材として供試材
とした。この供試材を塩酸水溶液で洗浄して表面のスケ
ールを除去し水洗した後、［６０％の硝酸２５０ｍｌ＋
９６％の硫酸１０ｍｌ＋純水５５０ｍｌ］の混合酸水溶
液を入れたビーカー内に投入し、このビーカーをウォー
ターバスに浸漬して９０〜９５℃に加熱し、供試材を溶
解した。

【００４４】溶解後篩い目１０μｍのフィルターで吸引
濾過し、更に純水、希塩酸、純水、希苛性ソーダ水溶
液、純水、エタノールで順次洗浄した。尚、溶解および
洗浄に使用する純水は、全て篩い目１μｍのフィルター
で濾過したものを用いた。

【００４５】洗浄後、不溶物の濾取されたフィルターを
ＥＰＭＡ分析用ダイスにセットし、デシケータ内で乾燥
し、その後金蒸着を行なって前記実施例１と同様にして
ＥＰＭＡ分析を行ない、介在物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度、サイ
ズおよび個数を調べた。また熱間圧延して得た直径５．
５ｍｍの上記線材を供試材として使用し、前記実施例１
と同様にして各供試材Ｌ断面の評点を求めた。

【００４６】次に、各線材を使用し、前記実施例１と同
様にして伸線加工時および撚線加工時の断線回数を調べ
ると共に、回転疲労試験を行なって破断までの繰り返し
回数を求めた。結果を表４に一括して示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】表３，４からも明らかである様に、本発明
の規定要件を満足する実施例（Ａ１〜Ａ５）は、Ａｌ₂
Ｏ₃ 濃度が８０％以上で大きさ３０μｍ以上の介在物個
数と、Ａｌ₂ Ｏ₃ が５０％以上８０％未満で大きさ２０
μｍ以上の介在物の個数およびＬ断面観察によって求め
られる評点がいずれも本発明の規定要件を満たしてお
り、それらの一方もしくは双方が本発明の規定要件を外
れる比較例（Ｂ１〜Ｂ６）に比べて、伸線加工時および
撚線加工時における断線指数が小さくて冷間加工性に優
れ、かつ破断までの繰り返し回数も大きく疲労特性にも
優れたものであることが分かる。

【００５０】尚図１は、上記の実験を含めた多くの実験
の実験データの中から、Ａｌ₂ Ｏ₃量が５０％以上であ
る大きさ２０μｍ以上の介在物の個数が、伸線加工時お
よび撚線加工時の断線指数に与える影響を整理して示し
たグラフであり、本発明の規定要件を満たす実施例で
は、断線指数を１未満の低い値に抑え得ることが分か
る。

【００５１】また図２，３は、断線破面のＥＰＭＡ分析
によって確認した介在物のＡｌ₂ Ｏ ₃ 濃度および大きさ
と伸線加工時の断線破面における介在物出現率の関係を
整理して示したグラフであり、介在物中のＡｌ₂ Ｏ₃ 量
が５０％を超え、またそのサイズが２０μｍを超える
と、伸線もしくは撚線加工時に断線が著しく発生し易く
なることが分かる。

【００５２】図４は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 量が５０％以上である
粗大介在物の中でも、Ａｌ₂ Ｏ₃ が８０％以上で大きさ
３０μｍ以上の介在物の個数と、Ａｌ₂ Ｏ₃ が５０％以
上８０％未満で大きさ２０μｍ以上の介在物の個数が、
伸線加工時および撚線加工時の断線指数に与える影響を
整理して示したグラフであり、本発明の請求項２で規定
する要件を満たす実施例では、断線指数を１未満の低い
値に抑え得ることが分かる。

【００５３】また図５は、断線破面のＥＰＭＡ分析によ
って確認した介在物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度と伸線加工時の断
線破面における介在物出現率の関係を整理して示したグ
ラフ、図６，７は、上記断線指数試験に用いた多数のサ
ンプルの断線破面に存在する介在物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度８
０％以上のＡｌ₂ Ｏ₃ 系介在物のサイズと、断線破面に
おける介在物出現率の関係を集計し整理して示したグラ
フであり、これらのグラフより、介在物のうちＡｌ₂ Ｏ
₃ 濃度が８０％以上であるＡｌ₂ Ｏ₃ 系介在物であって
も、そのサイズが３０μｍ未満では断線が全く発生して
いないのに対し、該Ａｌ₂ Ｏ₃ 系介在物のサイズが３０
μｍを超えると、断線の発生が現れ、またＡｌ₂ Ｏ₃ 濃
度が５０％以上８０％未満のスピネル系介在物の場合
は、そのサイズが２０μｍを超えると断線の発生が表わ
れることが分かる。

【００５４】図８は、圧延鋼材中の全酸素量と前記
（１）式によって求められる評点の関係を整理して示し
たグラフであり、全酸素量が１０〜４０ｐｐｍの範囲に
あるものは、いずれも６以下の小さな評点を示してい
る。

【００５５】図９は、上記実施例を含めて多くの実験デ
ータの中から評点と回転疲労試験による繰り返し回数
（疲労特性）の関係を整理して示したグラフであり、こ
の実験からも明らかである様に、疲労特性は評点６を境
にして明らかな低下傾向を示しており、該評点を６以下
に抑えることによって優れた疲労特性を確保できること
が分かる。また図１０は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 量が５０％以上で
あるＣ系介在物のサイズとの要件およびＬ断面観察によ
る評点のいずれも本発明の規定要件を満足する発明材
と、Ｌ断面観察による評点のみが規定要件を外れる比較
材について、回転疲労試験を行なったときの繰り返し応
力と繰り返し回数の関係を調べた結果を示したグラフで
あり、このグラフからも、評点の特定が疲労特性の向上
に明らかな寄与を果たしていることが分かる。

【００５６】尚図１１，１２は、断線に影響を及ぼすＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 系もしくはスピネル系の硬質介在物の代表例を
示す顕微鏡写真であり、図１１は断線破面に存在する硬
質介在物、図１２は同じ供試鋼材を前記高温の混合酸水
溶液に溶解し不溶物として残った硬質介在物を夫々示し
ている。

【００５７】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、鋼
材中に微量存在し且つ冷間加工性に顕著な障害を及ぼす
硬質介在物の組成とサイズおよび個数を正確且つ定量的
に規定すると共に、Ｌ断面観察によって求められる介在
物のサイズと個数から前記式（１）によって算出される
評点を規定することにより、優れた冷間加工性と疲労特
性を兼ね備えた高清浄度圧延鋼材を提供し得ることにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】供試鋼材中に含まれるＡｌ₂ Ｏ₃ 量が５０％以
上で大きさ２０μｍ以上の介在物の個数と、断線指数の
関係を示すグラフである。

【図２】断線破面のＥＰＭＡ分析によって確認した介在
物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度と断線破面における介在物出現率の
関係を整理して示したグラフである。

【図３】断線破面のＥＰＭＡ分析によって確認した介在
物のサイズと断線破面における介在物出現率の関係を整
理して示したグラフである。

【図４】Ａｌ₂ Ｏ₃ が８０％以上で大きさ３０μｍ以上
の介在物の個数と、Ａｌ₂ Ｏ₃が５０％以上８０％未満
で大きさ２０μｍ以上の介在物の個数が、伸線加工時お
よび撚線加工時の断線指数に与える影響を整理して示し
たグラフである。

【図５】断線破面のＥＰＭＡ分析によって確認した介在
物のＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度と断線破面における介在物出現率の
関係を整理して示したグラフである。

【図６】断線試験に用いたサンプルの断線破面に存在す
る介在物のうち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度が８０％以上であるＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 系介在物のサイズと断線破面における介在物出
現率の関係を示すグラフである。

【図７】断線試験に用いたサンプルの断線破面に存在す
る介在物のうち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度が５０％以上８０％未
満であるスピネル系介在物のサイズと断線破面における
介在物出現率の関係を示すグラフである。

【図８】圧延鋼材中の全酸素量と（１）式によって求め
られる評点の関係を整理して示したグラフである。

【図９】圧延鋼材中の前記（１）式によって求められる
評点と、該鋼材を用いた極細線材の回転疲労試験による
繰り返し回数（疲労特性）の関係を示すグラフである。

【図１０】評点の異なる本発明材と比較材について、回
転疲労試験による繰り返し応力と繰り返し回数の関係を
対比して示すグラフである。

【図１１】破断試験に用いたサンプルの破断面に観察さ
れたＡｌ₂ Ｏ₃ 系介在物とスピネル系介在物の代表例を
示す図面代用顕微鏡写真である。

【図１２】本発明で用いられる混合酸水溶液への不溶物
として濾取されたＡｌ₂ Ｏ₃ 系介在物とスピネル系介在
物の代表例を示す図面代用顕微鏡写真である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 総Ａｌ含有量が０．００５％（以下、特
   記しない限り質量％を意味する）、全酸素量が１０〜４
   ０ｐｐｍである鋼材からなり、９０〜９５℃に加熱され
   た［６０％の硝酸２５０ｍｌ＋９６％の硫酸１０ｍｌ＋
   純水５５０ｍｌ］の混合酸水溶液に該鋼材を溶解させ、
   不溶介在物をＥＰＭＡ分析して検出される介在物のう
   ち、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が５０％以上で大きさが２０μｍ
   以上である介在物の個数が、鋼材の溶解量５０ｇ当たり
   １５個以下であり、 且つ、上記鋼材の線状もしくは棒状圧延鋼材の軸心を通
   る圧延方向に平行な任意の縦断面における該縦断面幅全
   域を含む面積１１０ｍｍ² 内で検出される介在物の下記
   （１）式で求められる評点が６以下であることを特徴と
   する冷間加工性および疲労特性に優れた高清浄度圧延鋼
   材。 【数１】
2. 【請求項２】 総Ａｌ含有量が０．００５％以下、全酸
   素量が１０〜４０ｐｐｍである鋼材からなり、９０〜９
   ５℃に加熱された［６０％の硝酸２５０ｍｌ＋９６％の
   硫酸１０ｍｌ＋純水５５０ｍｌ］の混合酸水溶液に該鋼
   材を溶解させ、不溶介在物をＥＰＭＡ分析して検出され
   る介在物のうち、 Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が８０％以上で大きさが３０μｍ以上
   である介在物の個数が、鋼材の溶解量５０ｇ当たり１０
   個以下であり、且つＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率が５０％以上８０
   ％未満で大きさが２０μｍ以上である介在物の個数が、
   鋼材の溶解量５０ｇ当たり５個以下であり、 更に、上記鋼材の線状もしくは棒状圧延鋼材の軸心を通
   る圧延方向に平行な任意の縦断面における該縦断面幅全
   域を含む面積１１０ｍｍ² 内で検出される介在物の、請
   求項１で規定する（１）式で求められる評点が６以下で
   あることを特徴とする冷間加工性および疲労特性に優れ
   た高清浄度圧延鋼材。
3. 【請求項３】Ｃ ：１．１％以下（０％を含まない） Ｓｉ：０．１〜２．５％ Ｍｎ：０．１〜１．５％ を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物である請求項１
   または２に記載の高清浄度圧延鋼材。
4. 【請求項４】 他の元素として Ｃｒ：２％以下（０％を含まない） Ｃｏ：２％以下（０％を含まない） Ｍｏ：１％以下（０％を含まない） Ｎｉ：１％以下（０％を含まない） よりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む
   ものである請求項３に記載の高清浄度圧延鋼材。