JPS60245722A - 高張力線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技　術　分　野） 本発明は、高張力線材の製造方法に関し、特にこの明細
書で開示する技術内容は、熱間圧延のままでも従来の２
次加工工程を経た製品と同等以上の、引張り強さが７０
ｋｇ／　ｍｍ２　以上で絞りが６０％以上を示し、この
組織が主としてベイナイトで構成される熱延線材（これ
は「棒鋼」を含めて言う、以下同じ）を得る方法につい
ての提案である。

（従来技術とその問題点） 一般的な鋼線材の最終製品を得るまでの工程は、まず素
材メーカーで熱延線材を製造し、これを２次加工メーカ
ーにおいて最終製品特性としての高強度を付与する加工
熱処理を施していた。

例えば、７０ｋｇ／　ｍｍ２以上の高力ボルトを製造ず
　゛る方法について見ると、まずＪＩＳ　に規定される
機械構造用炭素鋼材、マンガンクロム鋼材、クロム鋼材
あるいはモリブデンクロム鋼材等を用いて、この鋼材を
熱間圧延後冷間で引抜加工を行い、球状化焼鈍を経て、
ヘッディング加工、転造加工を行い、その抜水または油
による焼入れ、焼戻しを施して、所定の強度を得る等の
付加的処理を必要としていた。

しかし、従来技術におけるこれらの工程においては、莫
大な熱エネルギを使用する必要があり、また、伸線加工
に際しては、予め表面の酸化スケールを酸洗あるいは機
械的手段により除去し、コーティング処理を行った後に
高い加工度で伸線する必要があって、これに要する費用
も相当大きい。

そこで、二次加工メーカーにおける加工熱処理工程を大
幅に省略しても、従来の２次加工工程を経た製品と同等
かそれ以上の製品を得ることを目的として、例えば特公
昭５４−　２０９３１号に示されるような技術が提案さ
れている。

この技術は、圧延条材の温度コントロールを行いかつ仕
上げ圧延後も冷却調整を行うことにより、微細なフェラ
イト、パーライトあるいはベイナイト組織にして、所望
の加工性、強度を得る方法である。

しかし、この従来技術は、仕上圧延温度および仕上圧延
後の冷却速度についてだけしか制御しておらず、仕上圧
延時のオーステナイト粒の微細化および冷却変態後のベ
イナイト組織の微細化が十分に起こらず、そのため絞り
や降伏比のいずれか一方が十分でないような場合がみら
れ改善が必要であった。

（発明の目的） 本発明は、上記従来技術のもつ残された問題点を完全に
克服することを目的とするものであり、２次加工メーカ
ーでの加工熱処理工程を経るまでもなく、熱間圧延線材
のままでも絞り、降伏比等の機械的緒特性が加工熱処理
を施したものと同等以上のレベルの高張力線材を提供し
ようとするものである。即ち本発明法によって製造され
た線材は、２次加工メーカーでの加工熱処理工程を全く
不要とし、熱間圧延材のままでも強度、延性とも十分に
高く、軽度の引抜加工を行い、所要寸法に加工したまま
、ヘッディング加工、転進加工することにより７０ｋｇ
／　ｍｍ２　以上の引張強さを有する製品の製造が可能
となるのである。

（発明の構成） 本発明において、上記目的達成のために採用する製造技
術は、Ｃ：　０．０５〜０．２５ｗｔ％、　Ｓｉ：　０
．１０−１．００　ｗｔ％、　Ｍｎ：　０．５０〜１．
８ｈｔ％、　Ｃｒ：　０．０５〜］、、００ｗｔ％、　
Ｂ：　０．０００３〜０．００５０ｗｔ％、　Ａｌ。

０．０１０〜０．０５０ｗｔ％とともに、Ｔｉ：　ＯＪ
ｗｔ％以下、Ｊ］：　０，１ｗｔ％以下、Ｖ＋　０．２
ｗｔ％以下、およびＺｒ：０、ｈｔ％以、・を単独でも
しくは複合して含有する鋼を、熱間仕上圧延後まず６０
０〜８５０　ｔの温度に急冷し、次いで１０％以上７０
％以下の圧下率の２回目の熱間仕上圧延を施した後、リ
ング状に巻き取り、その巻取り線材を移送の途次におい
て３℃／ｓｅｃ以□上の冷却速度で冷却することにより
、熱間圧延後の引張強さが７０ｋｇ／　ｍｍ２　以上で
、絞り値が６０％以上を示す組織全体がベイナイトであ
る線材を製造する方法である。以下に製造工程について
詳しく述べる。

（１）鋼材の成分組成について。

Ｃは、焼入れ性を高め、必要強度を得る元素で・あり、
強度レベルを熱間圧延のままで７０ｋｇ／　ｍｍ２以上
保１めには最低０、Ｏｈｔ％の添加は必須となる。

上限を０．２５ｗｔ％としたのは、これ以上になると延
性を損なうからである。

Ｓｌは、一般に鋼の脱酸剤として使用されるものであり
、健全な鋼塊を得るには最低０，１ｗｔ％以上加える必
要がある。一方、このＳｌは固溶硬化作用により鋼の強
度を上昇せしめる効果があり、添加量は多い方が望まし
いが、冷間加工時変形抵抗が大きくなるので、１．（ｈ
ｔ％を上限とした。

Ｍｎは、一般に脱酸剤として使用されると同時に、赤熱
脆性防止の役目を有しているが、さらに焼入れ性の向上
と強度、延性の向上のために添加するもので、０．５ｗ
ｔ％未満ではその効果を十分に発揮できない。上限を１
．８ｗｔ％としたのは延性が劣化するからである。

Ｃｒは、焼入れ性を向上させる成分であり、かつ延性お
よび加工性を改善する。しかし０．０５ｗｔ％未満では
前記の目的とするところを達成し難く、１、ｈｔ％を越
えると製造コストが高くなる。

Ｂは、安価な焼入れ性向上成分であるが０．０００３９
＋１％未満ではその効果がなく　、０．０５ｗｔ％を越
えるとオーステナイト結晶粒界に炭化物や窒化物が析出
して焼入れ性を低下させたり、延性を劣化させるので上
限を０．０ｈｔ％とした。

Ａ＋は、脱酸剤として鋼の清浄性を高めるほか、Ｎを固
定してＢの焼入れ性向上効果を安定化させ、オーステナ
イト結晶粒の微細化を図る上で有効な成分である。しか
し０．０１０ｗｔ％未満てはその効果が十分となり難く
、一方０．０５ｗｔ％を越えるとアルミナ系介在物の鋼
中残存量が増加して疲労特性等の材質を劣化させやすく
する。

Ｔｉは、Ｎを固定し、Ｂを有効に作用させる効果がある
が、本発明では効果が類似するＮｂ、　Ｖ、　Ｚｒを含
めて次の理由において単独もしくは複合して添加される
。これらの元素はいずれも炭・窒化物を形成する元素で
あり、形成された炭・窒化物により結晶粒は微細化され
、延性が向上するとともに、析出硬化作用により強度が
上昇するので、強度と延性を具備した線材が得られる。

さらに温度と圧下量の制御によって結晶粒の微細化と析
出硬度はより顕著となり、例えばボルトのへ・７ダー加
工性の改善効果が大きい。しかし過度にこれらの成分を
添加すると、経済性がなくなるほか、炭・窒化物の析出
が多く、却って延性を低下させるので、Ｔｉ：　０，３
ｗｔ％以下、Ｎｂ：０．１ｗｔ％以下、Ｖ：０、２ｗｔ
％以下、Ｚｒ：　０．３ｗｔ％以下とした。

（２〉　熱間圧延工程； 上記成分組成の鋼材を、まず１回目の熱間仕上圧延をし
た後急冷し、次いで２回目の熱間圧延を施すが、この２
回目の圧延歪を付与する温度を６００〜８５０℃とした
のは、６００℃未満に温度が低下すると圧延に要するエ
ネルギーが莫大となって圧延機の能力を大きくしなけれ
ばならず、またえられた線材の特性が不安定となり低下
する傾向になるからである。逆に８５０℃を越えると、
圧延中あるいは圧延後直ちに回復ないし再結晶が起こり
、加工歪が有効に作用し得ず、冷却変態後の微細なベイ
ナイト組織が得られなくなって強度および延性とも低下
し、特に延性の低下がはなはだしい。

２回目の圧延により付与する圧延歪（圧下率）は、１０
％以上７０％以下の範囲とするが、これは１０％未満の
圧下率では冷却変態後のベイナイト組織が十分に微細化
せず、線材の延性が十分でなくなる。

一方、７０％を越える圧下率を加えると圧延温度が上昇
して初期の延性が得られなくなるからである。

また７０％を越えて圧下する場合、圧延温度の上昇を抑
制するために圧延速度を極端に低下させると生産性が添
加するなど製品特性と生産性の双方に問題が生じるので
７０％を上限とした。

なお、第２仕上圧延機は、既設の仕上圧延機後段に設置
するので、安い投資コストで、従来よりも多サイズの圧
延が可能である。

（３）巻取り〜冷却工程。

上記のように、圧延温度および圧下率を調整して２回目
の仕上圧延を行った後、その圧延線材をリング状に捲取
り、それを移送の途次においてこれは前述のように焼入
れ成分を添加した成分系でも３℃／ｓｅｃ未満の冷却速
度では、フェライトおよびパーライトの成分量が多くな
り、安定してベイナイト組織が得られず、初期した強度
および延性が得られないからである。

（実　施　例） 第１表に示す組成の鋼について、２００を転炉で溶製後
Ｒ）Ｉ脱ガス処理を行い、連続鋳造法でブルームを製造
した。このブルームをビレットに圧延後さらに８肛φに
仕上圧延した。捲取り後の冷却速度は約５℃／ｓｅｃに
した。第２表に圧延条件および圧延材の引張り性質を示
した。本発明法による場合は、いずれの鋼も第１回目圧
延後水冷して７１０〜７６５　℃に急冷し、第２回目圧
延による圧下率を３０％とした例である。この時の捲取
り温度は７４０〜７９０　℃であった。これ、に対し比
較法は、本発明法の捲取り温度に合うよう第１仕上圧延
後の水冷を調整した。

第２表および第１図から明らかなように、本発明法各鋼
の絞り値は同一強度で比較すると、比較法に比し十分に
高い値が安定して得られていることがわかる。

また必要強度も十分に安定して得られている。

また、本発明法を適用しても、発明鋼量外の成分では比
較法よりも高い値を示すが、発明鋼はどの絞り値の確保
ができない。さらに第２表に示す通り本発明法の降伏比
も比較法の７５〜８１％に対し、８２〜８５％と高い結
果が得られた。

／ 本発明法で得られた線材を、六角ボルトに加工した結果
を第３表および第４表に示す。第３表および第４表に示
す通り、ヘッディング時の割れ発生は皆無でボルト強度
は伸線後の引張強度と全く同様かあるいはそれ以上であ
った。また、くさび引張り強さも安定しており、頭とび
は全く発生していない。さらに、ナツトにより締めつけ
試験（トルク試験）を行ったが、破断はねじ部から生じ
ボルトの強度は十分であった。

以上様々の確性試験を行った結果、本発明法による線材
をボルトに加工した時の性能は、現在の焼入れ、焼戻し
工程を経たボルトと同等もしくはそれ以上の品質を有し
ていることが明らかであり２次加工メーカーでの加工熱
処理が省略できることが確かめられた。

（発明の効果） 本発明法によれば、熱間圧延線材のままでも引張強さが
７０ｋｇ／　ｍｍ２　以上、絞り値が６０％以上という
高張力線材が得られる。従って、２次加工メーカーが行
う加工熱処理を経るまでもなく高力ボルトやばね等に用
いられる素材を安価にかつ容易に碍ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、引張り強さと絞りとの関係について本発明法
と比較例とを対比して示すグラフである。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 第１図 引張り強で（柩肩ｍす

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｃ：　０．０５〜０．２５ｗｔ％、Ｓｉ：　０，１
   ０〜１．００ｗｔ％、　Ｍｎ＋　０１５０−１．８０ｗ
   ｔ％、　Ｃｒ：　０．０５〜１、００ｗｔ％、　Ｂ；０
   ．０００３〜０．００５０ｗｔ％、Ａに〇、０１０〜０
   ．０５０ｗｔ％とともに、Ｔｉ：　０，３ｗｔ％以下、
   Ｎｂ：　０，１ｗｔ％以下、ｖ：　０．２ｗｔ％以下、
   およびＺｒ二０，３ｗｔ％以下を単独でもしくは複合し
   て含有する鋼を、熱間仕上圧延後まず６００〜８５０℃
   の温度に急冷し、次いで１０％以上７０％以下の圧下率
   の２回目の熱間仕上圧延を施した後、リング状に巻き取
   り、その巻取り線材を移送の途次において３℃／　ｓｅ
   ｃ以上の冷却速度で冷却することにより、熱間圧延後の
   引張強さが７０ｋｇ／　ｍｍ２以上で、絞り値が６０％
   以上を示す組織全体がベイナイトである線材とすること
   を特徴とする高張力線材の製造方法。