JPS6055572B2 - 線材を熱間圧延並びに処理する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、線材の熱間圧延および処理に関するもので
ある。

とくに強調したい点は、処理材料の中には普通炭素鋼お
よび合金鋼が含まれ、熱間圧延後、これらを処理するに
当り、公知の方法よりはるかに経済的に、かつ広範囲の
物理特性の選択が得られる方法および装置であることで
ある。さらに、鋼線材（他の線材も同様に）の熱間圧延
後、直ちに引き続き皮膜処理、焼付、および／あるいは
熱処理を含むバッチタイプ（非連続式）の処理を施すこ
とも含まれる。通常の鋼線材の製造では、できる限り高
生産量の圧延を行ない、これを直接束にコイルするか、
あるいは移動コンベアー上に置いた後束にするかして、
束にする前、あるいは後で常温に冷却し、貯蔵した後、
最終製品に応じ冷間加工、あるいは機械加工が施される
。

コンクリートパーおよびその他の限られた用途以外は、
圧延したままの鋼線材は、最終製品とは考えられていな
い。多くの場合、線材は、線引き、冷間ヘッダー等、と
きには機械加工を施される。圧延後、束状にした線材を
冷却したときは、その物理特性は非常に不均一にならざ
るを得ないので、中ないし高炭素鋼の場合は、通常空気
または鉛パテンテイング、またときには臨界下焼鈍によ
る熱処理を施し、上述のごとき冷間加工に適した線材に
する。

中ないし高炭素鋼を米国特許第３２３１４３涛の方法で
移動しているコンベアー上の開放されたリング形状で冷
却すれば、中間に熱処理を介在する必要なしに、冷間線
引きして種々の線およびスプリング鋼製品にするに適し
たはるかに均一な製品を得ることができる。米国特許第
３２３１４３？の方法により、空気パテンテイングは著
しく省略されたが、特定の用途に対してはなお鉛パテン
テイングが必要とされた。さらに、低炭素鋼線材に対し
ては、バッチタイプの臨界下焼鈍もしばしば実施されて
おり、また焼鈍される炭素鋼線の数量は少なくない。種
々の炭素鋼および合金鋼線材を移動するコンベアー上の
開放されたリング状で、瞬間的に短時間連続焼鈍する１
例が米国特許第３７１１３３８号に記載されている。

この方法は、種々の範囲の記載された鋼種に対し、球状
化によりある程度延性を増大せしめるが、焼鈍を省略す
ることができず、ために広く実施されるには至つていな
い。また、テンパー（焼戻し）マルテンサイトに近い特
性を得るためには、単純な焼鈍以外の処理を施すことが
望ましいが、今日までのところこの目的を達した方法は
ない。

ここで、この発明の目的は、鋼線材を圧延および処理し
、通常公知の熱処理によらずして、所定の冷間加工に適
した線材にし、公知の熱処理を施された広範囲の鋼線材
製品にとつて替わるものを提供する方法および装置に関
するものである。

また、圧延に引き続いて鋼線材を処理し、焼鈍した線材
に等しく、またテンパーマルテンサイトに近い物理特性
を与え得る方法を提供することもその目的の１つである
。さらに、この発明にはつぎの目的も含まれる。

処理工程中の熱の消費を抑え、熱処理による組織粒度を
制御し、圧延と冷却に引き続いて冷却、および／あるい
は皮膜処理を施して表面状態をコントロールし、公知の
熱処理、および／あるいは被膜製品と機能的に同等の物
理特性を、公知の熱処理に比し著しく短かい時間と、著
しく少ない熱エネルギーの消費で与える方法および装置
を提供することである。さらに、他の目的は、同じ組成
の公知の熱処理製品とは異なる顕微鏡組織てはあるが、
同様の用途に対し、これらと同等、あるいはそれより優
位に置き換えることのできる鋼製品を提供することであ
る。

上述のそれぞれの目的を達成するこの発明の１実施例に
おいては、鋼ビレツトをまず熱間圧延により線材寸法ま
で圧延する。

近代技術では、この第一段階で線材が圧延機の最終スタ
ンドを出る速度は非常に高速で、たとえば毎秒約１００
７７１，（毎分２００００フィート）にも及んでいる。
つぎに、線材は、移動するコンベアー上に直接拡げられ
たリング形状に巻かれる。この際、要すれば、送出し案
内管の中て線材を水冷することもある。線材がコンベア
ー上に置かれると、直ちに空気またはウォータースプレ
ー（水噴射）で冷却し、オーステナイトの変態が始まる
。ここで、線材は、さらに冷却されて変態を完了した後
、集束位置に運ばれるか（米国特許第３２３１４３鰐に
記載のごとく）、あるいはパレット（荷台）の上に取り
付けられたマンドリル（脚付台心金）に支えられて垂直
に保たれた束状に置かれる。ついで、パレットは、種々
の熱処理、冷却、コーティング（皮膜処理）、あるいは
焼付等のための単数または複数の炉に移される。この発
明による方法が、公知の熱処理法と異なつているのは、
この発明の方法では、いずれの場合も、方法の出発点は
熱間圧延された直後の鋼線材で、その中では〜変態点の
数百度上の温度で、オーステナイトの再結晶が丁度始ま
つたところであり、より小さい粒子同志の結合により、
鋼全体に亘り粒子成長が急速、かつ非常に均一に進みつ
つある。

このことは、工程に影響があるのみならず、組織にも関
係し、最終製品は公知の製品と同等に使用され得ても同
じものではなく、この製造工程も異なることを意味する
。この発明の各プロセスの１つ（後述のプロセス〔Ａ）
）の機能的目的は、線材自身の臨界下焼鈍をある場合に
は省略し得るか、あるいは場合によつては処理中の線の
焼鈍を省略し得るに適した非常に延性の高い低ないし中
炭素鋼線材を提供することである。

この特殊の目的を冶金学的に表現すれば、カーバイド（
炭化鉄）集団の間に介在する顕微鏡組織のフェライト組
成内の平均自由経路（Ｍｅａｎｆｒｅｅｐａｔｈ）を増
大し、できるだけ大きなフェライト組成粒子（オーステ
ナイト粒度と混同しないように）を与えることである。
すなわち、圧延の直後、線材をＡ３点に近い温度に急冷
し、オーステナイトの粒子を小さく維持する。ついで、
低速移動のコンベアー上に敷き拡げ、空冷により変態点
を通過して冷却する。コンベアー上の線材リングは、僅
かに間隔をあけて喰い違つているが、この段階ではでき
る限りの量のフェライトを析出させるために、著しい急
冷はさけられる。コンベアー上にある間に、線材は約６
００℃に冷却され、変態はほぼ完了される。ついで、線
材は移動パレット上に取り付けられたマンドリルの上に
束状に集められ、そのまま焼鈍炉の中に移されて、ここ
で線材温度はＡ１点の直下、すなわち約６７７Ｃ（１２
５０′Ｆ）に上げられる。線材が最初に拡げられたリン
グ形状で冷却され、その多くの部分が約６００℃程度に
なるので、比較的に硬くなつていて拡げられた形状を保
持しようとする。したがつて、この硬くなつた線材をマ
ンドリルの上に乗せようとするとき、束に集めるのに抵
抗して、ために束の形状は喰い違つたリングの比較的開
放されたルーズな形となり、このため束のいずれの部分
にも、比較的容易、かつ迅速に液体、あるいは気体が接
触できる。こうして、線材束は、ほぼ均一に臨界下温度
に達し、貴重なエネルギーを損失することなく、急速に
焼鈍プロセスが始まる。小さいオーステナイト粒子によ
り、その表面積が比較的に大きいので、初析フェライト
が最大限に析″出しているためと、フェライトの亜粒子
（コロニー）が均一に分布しているために、フェライト
のコロニーの結合が急速に起り、フェライトの組織粒子
は均一に増大し始める。同様に、オーステナイト粒子が
小さいことにより、核形成拠点が著しく多数にあるため
と、変態を通過する徐冷によりパーライトが粗大で、結
合合体の傾向があるため、パーライト中のカーバイドは
、また急速、かつ均一に結合を始める。フェライトのコ
ロニーが結合すると、カーバイドが集団化してその結合
が促される拠点が移動する。ところで、フェライトのコ
ロニーの結合の重要な点は、これがカーバイド集団をグ
ループ集合体に移動させることであり、これにより組織
粒子境界の間でも、またカーバイド集団の間でも、フェ
ライト内の平均自由経路が増大されることになる。臨界
温度保持時間は、線材に求められる特性に応じて異なる
。しかしながら、注意を要するのは、フェライト集団の
大きさの標準的偏差が比較的低いため、フェライト中の
平均自由経路が比較的短い箇所が組織内に発生する可能
性は非常に低いのである。したがつて、このプロセスに
よる線材をその後冷間加工するに際して、材料破壊を来
たす率は、たとえカーバイドが完全に結合していなくて
も、公知の焼鈍線材より低い率である。また、したがつ
てこのプロセスによれば、所定の機能的目的を果たすた
めに要する保持時間は、公知の焼鈍に比し短かくてすむ
ことになる。テンパーマルテンサイトに近い特性の線材
を得るためのこの発明の他のプロセス（後述のプロセス
〔Ｂ））では、中ないし高炭素鋼線材をコンベアー上に
置き、マルテンサイトとベイナイトの混合組織を生成す
るように選ばれた冷却速度で、随所に（多くの点で）変
態を開始せしめるように急冷する。

これには、線材がコンベアーに置かれると、直ちに水を
スプレーして行なう。ついで、線材が変態が開始してい
る間に、パレット上のマンドリルの上に置く。線材は、
すぐ硬化し脆くなり始め、これが過ぎると、束状に集め
るに支障を来たすようになるが、この時点ではなお変態
が未完成の箇所も少なくなく、束に圧縮しても破壊しな
いように集めることができる。ここで、さらに束のあら
ゆる側面と、中心に向けて水をスプレーして完全に冷却
する。ついで、焼鈍炉に移し、ここで所望のテンパー温
度、すなわち１５（代）ないし５００℃に上げ、所望の
テンパーを得るに要する時間保持し、これにより広範囲
の特性を得ることができる。かくして得た製品線材は、
著しい量のテンパーマルテンサイトを含んでいる。前身
のオーステナイト粒子が小さく非常に均一であるため、
アルファー鉄固溶体（マルテンサイト）からカーバイド
が析出し始める核形成拠点が、通常のマルテンサイトを
テンパーする場合よりはるかに多く存在しており、この
ためマルテンサイトのテンパーは、マルテンパーリング
の場合よりもつと急速に、かつもつと均一に進行する。
この結果は、高力、かつ高延性の製品となつて得られる
。この発明の範囲に含まれるさらにその他のプロセス（
後述のプロセス〔Ｃ））の場合は、オーステンパー組織
にある意味では似かよつた特性の線材を得るのが目的で
ある。

線材は、送出し案内管の中で急水冷されて約５５０℃に
なる。この冷却後、低速移動のコンベアー上に敷き拡げ
た状態に載置し、さらに約５００℃、すなわち低ベイナ
イト域に冷却され、このとき線材は多くの箇所で変態し
ている。ついで、線材は、前述のパレット／マンドリル
の上に束状にして置かれ、焼鈍炉に移され、ここで低ベ
イナイト域の温度に１紛ないし２５分維持される。この
場合の製品線材には、多量のベイナイトとある程度のテ
ンパーマルテンサイトが含まれている。このプロセスが
、小さく均一なオーステナイト粒子から出発したために
、初析フェライトの析出は完全には抑制されておらず、
ためにこの組織は初析フェライトをより多く含み、より
大きな初析フェライトコロニーを含んでいる点で、公知
のオーステンパー製品とは異なつているが、これを除け
ば他はほぼ同じである。さらに、この発明に含まれる別
のプロセス（後述の第１１図のプロセス）では、線材を
圧延［７た後、コンベアー上で水スプレーにより急冷し
、ついで上述のパレット／マンドリルの上に載置する。

ついで、線材に皮膜処理を施した後、最終用途に応じて
焼鈍または焼付を行なう。これにより、線材表面は保護
され、焼鈍工程中の処理が調節される。パレット上で線
材束が喰い違つたルーズな形状であるので、このような
皮膜処理および焼付処理が可能なのである。この発明の
装置は、圧延機と線材冷却集収部分の組合せからなり、
またこの後者は、圧延機から線材リングのレイイングヘ
ツドへ線材を案内する送出し案内管からなり、送出し案
内管には水冷装置を設けてもよい。

レイイングヘツドは、水平、あるいは傾斜角度付きのい
ずれでもよく、速度調節可能の移動するコンベアー上に
線材をリング状に載置する。コンベアー上で線材を冷却
する装置が設けられるが、これは水スプレーノズルおよ
びエアーノズルからなつている。コンベアーは、線材を
直接最終の集束位置に運ぶか、あるいは中間点で１つあ
るいは複数の横コンベアーに移すように装備され、後者
の場合、線材はパレットコンベアーに運ばれる移動する
パレット上に取り付けられたマンドリルの上に載置され
る。パレットは、線材はさらに水スプレーまたは強制通
風による冷却、あるいは皮膜処理、あるいは熱処理、さ
らにあるいは焼付を施すことがてきるような構造にする
。この装置には、多数の束が同時に処理できるように、
熱処理炉内部に平行した複数ラインを設ける。

一方、直接最終集束位置に線材を運ぶこともできるので
、作業者は異なる鋼種の処理計画を組み、異常に長時間
の焼鈍が望まれる場合は、焼鈍炉を１度装入した後、一
方焼鈍炉に入れる要のない線材の生産を継続することが
できる。つぎに、この発明の好適実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。

この発明の装置は、第１図に示された各構成部分の組合
せからなつている。

まず、第１の部分は、線材圧延機であるが、第１図にお
いては、最終仕上ロール１０のみを示す。圧延機は、も
ちろん公知のもので、その形式はこの発明の問うところ
ではなく、したがつてここには詳細に図示する要はない
。しかしながら、各工程の手順と装置の組合せ方におい
て、熱間圧延特性はこの発明に重要な意味をもち、この
発明の組合せの１部をなすものである。最終仕上ロール
１０から送り出された線材は、案内管１２の中を通りレ
イイングヘツド（線材を螺旋状のコイルに成形する機素
）１４に導かれ、リング１６に成形され、図示を省略し
たモーターおよびチェーンにより駆動された移動コンベ
アー１８の上に載置される。

移動コンベアー１８は、線材リング１６をレイイングヘ
ツド１４の反対側に移送し、その際線材リング１６は順
次喰い違つて拡げられた状態になる。移動コンベアー１
８の速度は、必要に応じ毎分約７．６ｒｒＬ（毎分２５
フィート）から毎分約４５．７几（毎分１５０フィート
）程度の範囲で可変である。移動コンベアー１８、間隔
を隔てた各点において線材リング１６を支持し、流体冷
却剤が通過できるように開放された構造になつている。
移動コンベアー１８には、隣接して一連のウォータース
プレー２０が設けられ、必要に応じて線材リング１６に
水をスプレーして急冷する。さらに、送風機、マニホー
ルド（通風多岐管）およびエアーノズルの組合せ２２が
設けられ、必要に応じて線材リング１６に冷却風を供給
する。移動コンベアー１８に続いては、米国特許第３２
３１４３訝に記載されたごとく、第２のコンベアー２４
を設け、これにより線材リング１６を直接集束位置に移
送してもよいし、また移動コンベアー１８をある角度旋
回して線材リング１６をローラーコンベアー３０により
運搬されるパレット（荷台）２８に取り付けられたマン
ドリル（心金）２６上に集めることもできる。ローラー
コンベアー３０に隣接して第２の一連のウォータースプ
レー３２が設けられ、収集中および収集後の線材リング
１６に水を噴射する。

さらに、送風機、マニホールドの組合せ３４を設けて、
ローラーコンベアー３０とパレット２８を通して上方に
通風し、必要に応じて線材リング１６を空冷する。ハイ
ドロ−リック・ラム（油圧ピストン・シリンダー）３６
が設けられ、パレット２８をローラーコンベアー３０か
らコンベアー３８に押し移し、コンベアー３８はパレッ
ト２８を焼鈍炉、焼戻し炉、あるいは焼付炉４０を通し
て運搬する。焼鈍炉４０は、公知の形式の任意のもので
よく、その大きさも能力に応じた適当のものでよい。さ
らに、焼鈍炉４０の出入口には扉を設け、炉内のリング
束を調節雰囲気内に長い処理時間閉じ込めることもでき
る。ローラーコンベアー３０からこれに直交してコンベ
アー３１が設けられ、パレット２８をコーティング室（
皮膜を施す室）３３に運び、ここでリング束の表面のみ
ならず、リング束を通して皮膜剤をスプレーした後、コ
ンベアー３５によりパレット２８を運び出す。リング束
の形状が、比較的に開放されていて線材リング１６が喰
い違つているので、皮膜剤が線材リング１６のほぼ全表
面にゆきわたることができることは、この発明の１つの
特徴である。コンベアー３５は、出没自在のローラー３
７によりコンベアー３８をよぎることができ、パレット
２８を持ち上げてコンベアー３８を横切らせ、あるいは
ローラー３７を引き込ませたときはパレット２８をコン
ベアー３８の上に移し、皮膜を施されたリング束を焼鈍
炉４０の中を通して焼付けたり、焼鈍したりできる。こ
の装置の基本的特性の１つは、この装置の多用性にあり
、これにより広範囲の異なつた目的の処理を行なうこと
ができる。

とくに、焼鈍に先だつてリング形状の線材を調節冷却し
、ついで線材を比較的ルーズな幾分か喰い違つたリング
１６の束にしたまま、長時間の臨界下焼鈍する方法を可
能ならしめる特徴がある。線材リング１６をレイイング
ヘツド１４から遠去かる１方向または２方向に移送する
装置につき詳述するに、まず第２図において、ほぼ水平
位置に示されたレイイングヘツド１４が移動コンベアー
１８の上に載置する。

移動コンベアー１８は、フレーム（機枠）４４に支えら
れた縦方向に延伸する台４２に支持され、フレーム４４
は水平面内で回転自在にベアリング４８で軸承されてい
る。台４２とフレーム４４は、複数の柱４６で支えられ
ているが、柱４６はまた軌条５２上を転動するローラー
５０に支えられ（柱４６とローラー５０は、それぞれ１
個ずつのみ図示している。）、移動コンベアー１８はベ
アリング４８の軸を中心に転回して首振り運動をする。
台４２の先端には、軌ｊ条５６上を転動するローラー５
４（１個のみ図示）が設けられ、移動コンベアー１８が
転回するときその先端を支えている。移動コンベアー１
８の上方にウォータースプレー２０が設けられ、レイイ
ングヘツド１４から送り出された線材リング１６に水を
スプレーする。

移動コンベアー１８は、比較的開放された枠構造になつ
ていて、線材リング１６を相隔てられた棒上に支持し、
線材リング１６に接触する部分に上方に立つた耳金（図
示省略）を備えた駆動チェーンにより、移動コンベアー
１８に沿つて線材リング１６を移送する。したがつて、
冷却水は、自由に移動コンベアー１８を通り抜けること
ができる。また、必要に応じては、駆動チェーンの間隙
をふさいで水が流れ出ないようにし、線材リング１６を
水中に浸漬することもできる。マニホールドを備えた送
風機２２が移動コンベアー１８に設けられ、線材リング
１６を通して上方に冷却空気を吹き上げる。

マニホールドを備えた送風機２２は、移動コンベアー１
８の台４２に固定され、その下部には軌条６０上を転動
する支持ローラー５８が設けられている。移動コンベア
ー１８の先端の上側には、駆動チェーン６２が設けられ
、移動コンベアー１８の先端まできた線材リング１６を
水平に保ちつつ引張り、案内桶６４に導き、線材リング
１６を直接集束位置に移送したいときには、第２のコン
ベアー６５の上に落下させる。第２のコンベアー６５に
は、移動コンベアー１８と同様に、空気、あるいは水冷
却の装置を付設することもできる。バッチタイプ（非連
続式）の処理を行なう場合は、移動コンベアー１８を第
３図および第４図に示すごとく、右方に転回し、案内桶
６４を円筒容器６６の上方に移し、ローラーコンベアー
３０上のパレット２８に乗せられたマンドリル２６上に
線材リング１６を案内落下せしめる。

円筒容器６６には、一時線材リング１６を保持する腕６
８が設けられ、先行するビレツトからの線材リング１６
で一杯になつたパレット２８を取り除き、新しい空のパ
レット２８を線材リング１６の受取位置に入れる間、後
続するビレツトからの線材リング１６を一時的に中断し
て支える。

パレット２８とマンドリル２６は、頑丈な耐熱鋼製で、
線材リング１６を保持し、熱処理を施すに際しての酷使
に耐えるに適したものにする。空のパレット２８は、第
４図の７０で示されたリターンコンベアーで線材リング
１６の受取位置に置かれる。線材リング１６を移動コン
ベアー１８からローラーコンベアー３０に移す装置の第
２の実施例が、第５図〜第７図に示されている。

この場合は、出入自在の短かいローラーコンベアー部分
７２が、移動コンベアー１８と第２のコンベアー６５の
間に挾入されている。ローラーコンベアー部分７２は、
軌条７６に沿い転動するローラー７５を備えたフレーム
７４の上に取り付けられ、第５図および第６図に示され
た休止位置から、第７図に点線で示された稼働位置の間
を出入する。フレーム７４の他端には、案内円筒７７が
取り付けられ、移動コンベアー１８から送り出されてく
る線材リング１６を下方に案内し、７８で示す中間コン
ベアー上に落下させ、そこから側方に移送して集束円筒
８０に導く、集束円筒８０は、前述の円筒容器６６と同
様の構造、機能を果す。線材リング１６が集束円筒８０
内を落下するとき、比較的、ルーズな喰い違つた束に形
成され、パレット２８に取り付けられたマンドリル２６
上に支えられ、以後前述のごとくに処理される。この発
明の範囲内て種々の処理方法が選択可能であるが、つぎ
に第８図〜第１１図の工程図にこれを図示説明する。

（１）プロセス〔Ａ〕（第８図参照） プロセス〔Ａ〕は、臨界下焼鈍製品と同等の製品を得る
ためのものである。

低炭素普通鋼から高炭素合金鋼に亘る種々の異なる組成
の鋼が使用され、その工程順はつぎのごとくである。（
ａ）公知の方法により線材を熱間圧延する。（ｂ）線材
が圧延機の最終スタンドから出て、新たに再結晶した状
態のオーステナイト粒子が、Ａ３変態点以上の過熱状態
の下に、より小さい粒子の結合により、急速に成長して
いるときに、水冷却によりほぼ〜変態点、あるいは僅か
にそれ以下の温度に急冷する。

この冷却は、送出し案内管の中で線材表面のチル硬化を
起さない程度に調節しつつ数段にわけて行なうのが望ま
しい。さらに、線材がリング状に巻かれた後にも水噴射
冷却を行なつてもよいや、この急速冷却は、著しい変態
を起さない程度に、Ａ３点に近接したところ停止しなけ
ればならない。（Ｃ）ここで、線材はリングに形成され
て、低速で移動するコンベアーの上に乗せられ、各リン
グの喰い違い間隔は、約２頭ないしは１ｉになる。

このようにして、変態は抑制され、フェライトの析出と
粗大パーライトの生成は最高になる。この組織は、両方
とも公知の冷却方式では望ましからぬものと考えられて
いるが、この発明のプロセスでは、これらの組ｂ織は、
以降の処理を有効ならしめるために役立つので、とくに
望ましいものである。コンベアー上にある間に、線材の
大部分は約６００℃に冷却され、著しい変態が行なわれ
る。（ｄ）ついで、線材は束にされて移動するパレツ１
，トに取り付けられたマンドリル上に集められる。

この間に、残余の部分の温度も約６００℃に低下し、変
態は完了する。（ｅ） ついで、パレットは焼鈍炉の中
に移され、ここで線材温度はＡ１変態点の僅か下の温度
１（通常は約６６ｒＣ）に上昇される。

この間、ルーズな喰い違つたリング束の形状は、焼鈍温
度が線材のすべての部分にゆきわたらせるについて顕著
な効用がある。（ｆ）ここで、線材温度は臨界下温度に
維持さ２れ、この間に組織粒度は粗化し、粗パーライト
の炭化物が集団化し始める。

この段階で、種々異なつた度合の延性を得ることができ
、所望の延性を得られたときプロセスを完了する。
２この実施例
について、種々の観点を注意されたい。まず、上記の（
ａ）、（ｂ）の工程から得られるオーステナイト粒子の
小さいこととその均一な分布は、鋼材の組織を均質なら
しめるにあずかつて効果がある。この均質性は、以降の
工程を；通じて維持され、鋼中の物理特性のバラツキ巾
が少ない鋼を与える故に非常に重要である。すなわち、
破壊が起り始める鋼中の最も弱い箇所が、公知の鋼中の
物理特性の最大バラツキの箇所より強いということを意
味する。さらに、オ．ーステナイト粒子の小さいことと
均一であることは、工程（ｃ）において、初析フェライ
ト（フリーフェライト）の析出を最大ならしめるに寄与
する点において重要である。小さいオーステナイト粒子
は、比較的大きな析出表面積を有する。したがつて、Ａ
３、あるいはそれに近い温度に保たれた鋼は、フェライ
トとほぼ純粋の共晶鋼に完全に分離する。その後、線材
温度が徐々に低下（毎秒約４℃程度が望ましい。）する
と、共晶部分はさらに偏析して、セメンタイトが粗パー
ライトの中に最大限に集中することを可能ならしめる状
態下で、セメンタイト（カーバイド）の通常層状パーラ
イトとフェライトが徐々に形成される。この状態では鋼
は比較的軟かく、また延性も劣つている。しかしながら
、鋼の温度をＡ１以下のそれに近い温度を戻すと、通常
は望ましくない状態が重要な目的を果すことになる。初
析フェライトの均一な分布と粗パーライトにより、フェ
ライトとカーバイドのそれぞれの結合度合は、確実に均
等になる。このため、そのいずれの組成についても、不
均一な大きさのクラスター（集団）の生成を効果的に避
けることができる。かつ、パーライトが粗であることが
、カーバイドを近づける助けになる。したがつて、フェ
ライトのクラスターが結合を始め、その組織粒子が成長
し始めると、フェライトクラスターの間の境界が合併さ
れ、また移動する。これはまた、とくに中ないし低炭素
鋼の場合、フェライトクラスターに近接してその間に介
在するカーバイドクラスターを移動させる。この結果、
フェライト内の相対位置移動の平均自由経路（Ｍｅａｎ
ｆｒｅｅｐａｔｈ）が増加されることになる。したがつ
て、その後の冷間加工の際、変形温度に達する前により
固いカーバイドクラスターが、フェライト内での相対位
置移動のより長い通路を持つことになる。したがつて、
このプロセスでは、カーバイドが完全結合（球状化の意
味）するに至る前に良好な延性の条件が達せられる。こ
の故に、完全球状化までプロセスを継続するよりは、む
しろこの段階でプロセスを終了する方が通常は経済的に
より有利である。，２）プロセス〔Ｂ〕（第９図参照） プロセス〔Ｂ〕の目的は、焼戻しマルテンサイトを多量
に得ることにある。

プロセス〔Ａ〕と同様、種々の異なる鋼種が使用される
。しかしながら、ある種の鋼では、最初の強い急冷段階
で鋼中にシャッタークラック（微細亀裂）を起すような
ストレスを生ずることがある。これは、もちろん避ける
ことができるが、このような過酷なストレスを生ずる場
合を除けば、マルテンサイトを生成するいかなる鋼種で
も使用できる。工程は、つぎのごとくである。

（ａ）公知の方法により線材を熱間圧延する。

（ｂ）圧延直後、線材をん以上の温度で移動するコンベ
アー上に置く。送出し案内管の中である程度冷却しても
よい。コンベアーの速度を調節して線材リング間に充分
な間隔をあけ（たとえば２ＣＴｆｔ以上）、線材リング
の大部分に冷却流体が容易に接触できるようにする。コ
ンベアー上にある間に、ウォータースプレーをあてて線
材リングを急冷する。冷却速度は、コンベアー上に拡げ
られた線材リングを圧縮して円筒コイル状にまとめるの
に固すぎない範囲でできるだけ早くする。

しかしながら、ウォータースプレーでは線材リングを均
一に冷却することは望めず、線材リングはある部分が他
の部分より先に変態を開始する。（Ｃ）線材リングは、
そのある部分が未だ変態していない状態で縦方向に圧縮
されて、移動するパレットに取り付けられたマンドリル
上に落下される。（ｄ）ついで、束に激しく水をスプレ
ーして急水冷を完了し、最大限のマルテンサイトを形成
する。

上述のごとく、比較的に開放された喰い違つた束の形状
は、線材リングのすべての部分に冷却剤が到達できるの
に有利である。（ｅ）ついで、冷却後直ちに、あるいは
表面皮膜（コーティング）を施した後、線材を焼鈍炉に
移す。焼戻し時間、温度は、所望の焼戻しマルテンサイ
トの特性に応じて選択される。−通常は、約５０（代）
で数時間保持される。プロセス〔Ｂ〕では、プロセス〔
Ａ〕について上述したと同様、結合の核形成位置が数多
く、かつ均質である利点が得られる。しかも、オーステ
ナイト粒子が小さいため、初析フエラーイトの析出を完
全に抑制することは事実上下可能で、ために顕微鏡組織
は異なつたものになる。また、通常マルテンパーに見ら
れる硬さと応力亀裂（ストレスクラツキング）の傾向は
、この実施例ではそれ程現われない。さらに、パレット
上の線材束は、直接焼戻し炉（テンパー炉）に入れられ
るので、その温度は３５０Ｃ以下には下がらない。

このことは、とくにある種の低合金鋼の場合に重要な利
点となる。すなわち、このような鋼は、２１０℃ないし
３１５℃の範囲で焼戻しされると、延性を失うからであ
る。プロセス〔Ｂ〕によれば、所望の焼戻し（テンパー
リング）が完了するまでの間、常に鋼はこの有害な範囲
を通過する必要がなく、かりにあつてもごく短時間にす
ぎない。３）プロセス〔Ｃ〕（第１０図参照） プロセス〔Ｃ〕の目的は、多量の焼戻しベイナイトを得
ることにある。

プロセス〔Ａ〕および〔Ｂ〕同様、広範囲の鋼種を使用
することができる。工程は、つぎのごとくである。

（ａ）公知の方法により線材を熱間圧延する。

（ｂ）送出し案内管中で急冷し、冷却後の線材を公知の
レイイングヘツド型のコイラーでリングに形成するに支
障のない限りの低い温度に冷却する。（ｃ） 低速移動
するコンベアー上に線材を載置し、リング間隔を約２１
１ａないし１０！！ａにする。

（ｄ）ウォータースプレーで線材を約５０００Ｃ平均に
冷却する。（ｅ）温度が未だ約５００Ｃ平均にある間に
、線材を移動するパレットに取り付けられたマンドリル
上に集める。

（ｆ）パレットに乗つた線材を約５００′Ｃに維持され
たテンパー炉に入れる。

この実施例の目的は、過度のマルテンサイト形成および
これに伴う応力の問題をさけることである。

すなわち、工程（ｄ）は、マルテンサイトとベイナイト
の混合した組織を促進するように調節される。しかしな
がら、この場合もまた非常に小さいオーステナイト粒子
のため、初析フェライトの析出はさけることができなく
、その結果より強靭て、より高い延性の製品が得られる
。この実施例でのテンパー工程は、通常プロセス〔Ｂ〕
の場合のテンパー工程より短かい時間で行なわれる。テ
ンパー時間によつて、製品により高い延性を付与するこ
とができる。焼鈍による実施例およびマルテンパーリン
グによる実施例と同様に、この実施例もオーステナイト
粒子の小さいことと均質なことを利用している。）圧延
、皮膜処理（コーティング）、焼付（ベーキング）、お
よび／あるいは焼鈍（第１１図参照）この実施例の場合
は、鋼種についての制限はない。

工程順は、つぎのごとくである。（ａ）線材を熱間圧延
する。

（ｂ）線材をリング状にして移動するコンベアーに置く
。

（Ｃ）圧延直後の線材をコンベアー上で急冷して、線材
が比較的に硬くなる温度にする。

（ｄ）パレット上に取り付けられたマンドリルの上に線
材を束状に集める。

（ｅ）線材束を皮膜処理場に移し、これに皮膜処理を施
す。

（ｆ）その後焼付、および／あるいは熱処理を施す。

この実施例でも前述の各実施例と同様に、熱間圧延によ
り、鋼粒子の微細化と均一化による利点が得られる。

さらに、コンベアー上に拡げられた線材リングを束に集
めるときに、線材リングが比較的に硬くなつているため
に、束の形状は前述と同様に、ルーズな幾分喰い違つた
ものになる。このことは、重要なことである。すなわち
、これにより、皮膜材料が線材の表面のほぼすべての部
分にゆきわたり、かつその後の焼付、ないしは熱処理を
促進するからである。場合によつては、工程（ｆ）は、
コーティングと熱処理を一緒に行なうこともある。この
実施例の利点の１つは、圧延温度から直ちに急冷し、圧
延とコーティングの間の時間が短かいことである。

これにより、スケール（酸化皮膜）の形成が非常に少な
く、ために場合によつては、ディススケーリング（酸化
皮膜除去）なしに冷間加工を行なうこともできる。線材
取扱工程の簡略化と、酸化によるメタルの損失を防ぐこ
とにより、経済的利点も大きいものがある。以上を総括
するに、この発明のいずれの実施例の場合も、一連の工
程、すなわち線材圧延、リングに形成して開放されたコ
ンベアー上で拡げられたリング状にし、これを移動する
パレット上で束状に集め、ついで束状で処理することに
よる利点を享受することができる。

これによる線材束の形状は、処理材料が線材に自由に接
触することができ、取扱工程が簡略化され、圧延に直ち
に引き続いて種々のバッチタイプの熱処理を可能ならし
め、圧延に要した熱エネルギーを完全に失うことなく保
持することを可能ならしめる。ごの発明の装置はまた、
公知の線材圧延および冷却から、束状での線材処理に容
易に切り替えることができるようにされる。

これによれば、圧延作業者は、特別なビレツトの線材を
圧延後直ちに引き続いて、焼鈍等の長時間処理をインラ
イン（製造工程ライン上）で施すことができ、一方また
公知の処理に返したいときは、最小限の圧延機停止時間
で元に戻すことがでぎる。以上の説明においては、特定
の鋼ビレツトの線材に、圧延後直ちに引き続いて、著し
く熱を損失することなく、束状でのバッチタイプ処理（
熱処理、あるいはその他の処理）を施す工程計画の圧延
方法を強調したが、他のビレツトの線材に対して、くり
拡げたリング形状で連続処理を施す工程計画も可能で、
この前者から後者に切り替えるのに著しい生産時間のロ
スを要しないことは、他の金属にも適用し得るこの発明
の有利な特徴である。

また、同様に、これを実施する装置自体も等しく有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の装置のそれぞれ関連した部分が組
合わされた配置を示す概観図である。 第２図は、この発明の１実施例の側面図で、第１のコン
ベアーが、線材を集束する位置に移送するための公知の
コンベアーに接続されている状態を示すものである。第
３図は、第２図と同様この発明の１実施例の側面図で、
第１のコンベアーが、パ”レットコンベアーに関連配置
された状態を示すものである。第４図は、第２図および
第３図の実施例の平面図である。第５図は、別の実施例
の平面図で、線材を焼鈍炉に移送するための短かい出入
可能のコンベアーと組合わされた状態を示すものである
。第６図は、第５図の６−６線に沿つた１部縦断拡大側
面図である。第７図は、第６図の７−７線に沿つた１部
縦断矢視図である。第８図は、臨界下焼鈍で得られる製
品と同様の特性を持つ製品を得る方法（この発明におけ
るプロセスＪＣＡ））の工程順を示す説明図である。第
９図は、焼戻しマルテンサイトを多量に含む製品を得る
方法（この発明におけるプロセス〔Ｂ））の工程順を示
す説明図である。第１０図は、焼戻しベイナイトを多量
に含む製品を得る方法（この発明におけるプロセス〔Ｃ
））の工程順を示す説明図である。第１１図は、この発
明による圧延、表面被覆、焼付、並びに焼鈍の各工程の
工程順の説明図である。（図面の主要な部分を表わす符
号の説明）、１０・・・・・・最終仕上ロール、１２・
・・・・・案内管、１４・・・・・ルイイングヘツド、
１６・・・・・・線材リング、１８・・・・・・移動コ
ンベアー、２６・・・・・・マンドリル、２８・・・・
・・パレット、３０・・・・・・ローラーコンベアー、
３３・・・・・・コーティング室、４０・・・・・・焼
鈍炉、６４・・・・・・案内桶、６５・・・・・・第２
のコンベアー、６６・・・・・・円筒容器、６８・・・
・・・腕。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼材を熱間圧延する段階と、この圧延線材をリング
   状のコイル巻き取る段階と、このリング状の線材を開放
   型移動コンベア上に互に重なり合つた状態に拡げる段階
   と、このリング状線材を上記コンベア上で冷却する段階
   と、この線材を束にする段階とから成る線材製造方法で
   あつて、好ましい金属性質を得る為に、上記束が、熱間
   圧延の結果として３５０℃以上にある間に炉に移され、
   ここで連続的に加熱されることを特徴とする線材製造方
   法。 ２ 前記線材が圧延機から出て、新たに再結晶した状態
   にあるオーステナイト粒子が、Ａ＿３変態点以上の著し
   い過熱状態下で、より小さい粒子の結合により、急速に
   成長しつつあるときであつて、且つ上記コンベアに載せ
   られる前に、この線材の変態が起こらない様に、ほぼＡ
   ＿３変態点迄急速に冷却することと、自由フェライトの
   最大の析出及び粗パーライトの最大成長が得られる迄上
   記リング状線材の冷却を遅らせ、これによつて、かなり
   の程度迄変態が行なわれると共に線材の大部分の温度が
   ６００℃以下迄低下することと、残りの部分の温度が６
   ００℃以下になる迄この線材を冷却して変態を完了させ
   ることと、その後炉内で線材をＡ＿１変態点迄再加熱し
   、組織粗度が粗化する迄その温度に維持することと、粗
   パーライトのカーバイドが集団化し始めることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 上記線材はＡ＿３変態点以上の温度でコンベア上に
   リング状を成して載置され、このコンベアの速度は各リ
   ング間隔が線材の大部分に冷却液が施される程度である
   様な値に設定されていることと、上記リング状線材は、
   コンベア上で或いは必要ならばその後の束形成工程で、
   最大のマルテンサイトを得るべく水冷されることと、こ
   の線材束は炉内に所定時間所定温度に保持されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 上記線材が圧延機から出る際、リング上に巻かれる
   前にこれを急速に水冷することと、これがコンベア上に
   置かれている間にさらに平均５００℃迄さらに水冷され
   ることと、線材束となつた後まだ５００℃である時、炉
   内でこの束をこの温度に１５−２５分間保持することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 線材が束になりまだ炉に入る前に、コーティングが
   この線材に施されることを特許とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。