JPS6159378B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、高張力棒鋼或いは鋼線（以下線材
と総称する）の製造方法に関する。 従来、たとえばJISG―3109のSBPR110／135や
SBPD130／145級の高強度PC鋼棒は、熱間圧延材
を酸洗又は機械的方法でデスケール処理し、その
後、石灰塗布或いは化成皮膜処理によつて潤滑性
を与えて伸線加工し、必要に応じて異形加工を行
い、更に焼入れ―焼もどしの熱処理を別ラインで
行つて製造している。かかる従来法では、デスケ
ール処理に専用の設備を要し、又、圧延・デスケ
ール・伸線―異形加工更に熱処理と工程が区切ら
れるために生産性が低い。特に、伸線加工前のデ
スケール処理は、線材の品質向上と伸線用ダイス
の損傷防止の上から、従来必須の工程とされてい
るが、そのための酸洗処理には廃液処理の問題が
〓〓〓〓
あり、ロールペンダー等による機械的デスケール
も装置面で、大きなコスト上昇を招く。 本発明は、高張力線材の製造における上記のよ
うな問題点を除き、高品位の線材を能率よく、し
かも安価に製造することを目的としてなされたも
のである。なお、本発明における高張力線材と
は、主にPC鋼棒などとして用いられるもので、
異形加工を施したもの、および施していないもの
の双方を意味する。 発明者等は、特願昭54―56656にて熱間圧延後
の線材を直接調整冷却して、マルテンサイト化す
ること、この線材を脱スケールすることなく、ロ
ーラーダイスを用いて伸線することの組合せを特
徴とする高張力線材の製造方法を提案したが、本
発明は、この製造方法を改良し、更に組織的にも
生産的にもすぐれた高張力線材を製造する方法を
提供するものである。 本発明の要旨とするところは、 重量％でC0.10〜0.40％、Si0.05〜1.50％、
Mn0.70〜2.50％、Cr0.10〜1.50％およびMO0.05
〜0.50％とB0.0002〜0.0050％の１種又は２種、
残部Feおよび不純物から成る鋼を線材の熱間圧
延で、中間圧延機群と仕上圧延機群との間に設け
た冷却装置により、被圧延材を750〜900℃に冷却
した後仕上圧延し、次いで700℃以下の温度に急
冷して過冷オーステナイトの状態にした線材を更
に調整冷却することによりマルテンサイト化し
て、脱スケール工程を経ることなく、伸線後又は
異形加工後に300〜500℃の温度で焼もどしを行い
引続いて３〜90％の歪量を与え温間矯正を行う方
法。 である。 即ち、線材の熱間圧延において中間圧延機群と
仕上圧延機群の間の冷却装置を配置して、これに
よつて被圧延材料を750〜900℃に冷却（以下予備
冷却という）し、その後、仕上圧延機群で所定の
サイズに圧延し、仕上圧延後の水冷設備で700℃
以下の温度に冷却することによつてオーステナイ
ト粒を微細化し、更に調整冷却を施しマルテンサ
イト化した線材を脱スケールすることなくローラ
ーダイスで伸線又は異形加工後300〜500℃で焼も
どし、引続いて３〜90％の歪量を与える温間矯正
を同一ラインで連続処理するのが主な特徴であ
る。本発明方法について以下に詳細に説明する。 熱間圧延での中間圧延機群と仕上圧延機群との
間で予備冷却を施すのは、鋼片の加熱温度のばら
つきによる仕上圧延温度のばらつきをなくするこ
と及び仕上圧延温度を低く抑制し次の調整冷却時
のオーステナイト粒を小さくし、ばらつきをなく
するためで、熱間圧延機の入側温度又は初期の圧
延温度の高低に応じて冷却水を制御して仕上圧延
前の被圧延材の温度を所定の温度に冷却する。こ
の予備冷却温度を750〜900℃に限定した理由は、
750℃以下に冷却すれば線材の表面温度が変態点
以下の温度になり変態を起す恐れがあり、900℃
以上では圧延後のオーステナイト粒が再結晶及び
粒成長してオーステナイト粒が不均一となるため
である。 次に所定の温度で仕上圧延した後700℃以下に
急冷するが700℃以下に限定したのは、次の調整
冷却で鋼線が臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却
されることを容易にするためには700℃以下に急
冷しなければならないためである。700℃以下の
過冷オーステナイトの状態から直接調整冷却によ
つてマルテンサイト化することは、通常、伸線加
工後に行われる焼入れ処理を熱間圧延時の線材の
保有熱を利用して行う、と共に、調整冷却された
線材の表面スケールが後述のローラーダイスによ
る伸線時に何ら障害にならず、伸線前の脱スケー
ルが不要になるという極めて大きな効果を生む。 線材の伸線用として、ローラーダイス自体はす
でに公知であるが、このダイスを用いても、通常
工程で製造された線材では、脱スケールせずに伸
線して良質の線材を得ることは困難である。 本発明者は、熱間の仕上圧延前に予備冷却を行
い仕上圧延後700℃以下の温度から直接調整冷却
によつてマルテンサイト化した鋼線に生じるスケ
ールは極めて薄く、後工程のローラーダイスによ
る伸線に何ら障害とならないことを知つた。この
スケールを付着させたままで伸線或いは更に異形
加工された成品は表面も美麗で商品価値を減じる
おそれは全くない。 鋼線をマルテンサイト化するには、当然のこと
ながら臨界冷却速度以上での冷却が必要である。
本発明においては、マルテンサイト化によつて、
所定の機械的性質を得ることだけが目的ではな
く、併せて、生成する表面スケールを後の伸線加
工で障害にならないものにしなければならない。 〓〓〓〓
一般に、高温で生成するスケールは、材料の初
期温度と冷却速度に左右され、高い温度からゆつ
くり冷却される程スケール量は増加する。脱スケ
ールをせずに伸線を行うためには、薄くて圧延性
に富んだFeo主体のスケールを生成させる必要が
ある。通常、ステルモア方式でコンベア上に展開
したループコイルを衝風冷却する場合、冷却開始
温度が高すぎて、未変態オーステナイトが残留し
たままコンベアを通過し、集束装置でコイル状と
なるため、冷却速度が臨界冷却速度以下となり、
ベイナイト組織などが生じる。しかも高温度から
の衝風冷却では、好ましくない多量のスケールが
生成し、脱スケールなしで伸線することが不可能
となる。 本発明者は、熱間仕上圧延前に予備冷却を行い
仕上圧延後の線材を水冷などの強制冷却によつ
て、700℃以下（700〜500℃の範囲が好ましい）
に急冷した後、調整冷却を行えば、通常のステル
モア方式の装置での衝風冷却でも集束までに十分
にマルテンサイト化し、後の実施例に示すように
結晶粒の微細化によつて延性のバラツキが減少
し、そして薄くてそのまま伸線可能なスケールを
生成させうることを確認した。かかる低温からの
調整冷却によつて、高強度のマルテンサイト化し
た鋼線材を得るのに好ましい組成は、次のもので
ある。 Ｃ：0.10〜0.40％ Si：0.05〜1.50％ Mn：0.70〜2.50％ Cr：0.10〜1.50％ および Mo：0.05〜0.50％ Ｂ：0.0002〜0.0050％ の１種又は２種 残部Feおよび不純物。 上記成分の含有量の選定理由は、次のとおりで
ある。 Ｃは、鋼に必要な強度と焼入性を与える成分で
ある。C0.10％未満では、所要強度の確保が困難
である。一方、0.40％をこえるとPC鋼棒として
必要な延性とスポツト溶接性が損われる。 Siは、焼入性の向上と強度の改善に有効であ
る。0.05未満ではこの効果が期待できず、又、
1.50％をこえると延性が著しく劣化する。 Mnは、焼入性を向上させるために、0.70％以
上含有させる。しかし、2.50％をこえる量は不必
要である。 Crは、Mnと同様に焼入性を向上させる。含有
量としては、0.10〜1.50％が適当である。 MoとＢは、上記各元素との複合効果によつて
焼入性を更に上げるために、１種又は２種併せて
添加される。 Moは0.05〜0.50％、Ｂは0.0002〜0.0050％含有
させるのが適当である。 上記の組成をもつ鋼線は、衝風冷却による比較
的遅い冷却速度でも十分にマルテンサイト化し、
しかも生成するスケールは前述の如き好ましいも
のとなる。 直接調整冷却によつてマルテンサイト化した鋼
線は、脱スケール工程を経ずに直接伸線工程に送
られる。本発明は、この伸線をローラーダイスに
よつて行うことを特徴のひとつとしている。ロー
ラーダイスは一般の圧延と同様の原理で、Ｖ―Ｈ
のロール群の組合せによつて線材に圧下を加えて
伸線するものである。前記の条件によつてマルテ
ンサイト化した鋼線をローラーダイスによつて伸
線することによつて、はじめて脱スケールが不要
となるのであるが、この脱スケール工程の省略
は、設備・資材・労力等の大巾な低減をもたら
す。 ローラーダイスによつて、所定の径まで伸線さ
れた鋼線は、そのまま焼もどし工程に送られる
か、又は異形加工を施された後に焼もどしされ
る。高強度PC鋼棒は、焼入れ―焼もどしの熱処
理を必須とするが、本発明方法では、すでに直接
調整冷却によつて鋼線はマルテンサイト化されて
いるので、伸線或いは異形加工後の熱処理は、焼
もどしだけでよい。マルテンサイト化しただけで
は、引張強さはPC鋼棒所定の値を満足するが、
降伏点が低い。焼もどしは、この降伏点を向上さ
せるために実施する。 焼もどし温度は300〜500℃としたが、300℃以
下では焼もどし効果がなく、500℃をこえるとマ
トリツクスが回復結晶をおこしはじめて効果が低
下するので、焼もどし温度は300〜500℃とした。
加熱は高周波誘導加熱によるのが望ましい。 PC鋼棒には、直線性と耐レラクセーシヨン
（特に約180℃での温間レラクセーシヨン）性が要
〓〓〓〓
求されることが多い。これらの特性をもたせるた
めに、焼もどし過程で温間矯正を行うのがよい。
温間矯正は３〜90％の歪量で行う。歪量３％以下
では矯正効果が得られず、又90％以上の歪量では
材料が破断するので３〜90％の歪量とした。温間
矯正は耐レラクセーシヨン性の向上に有効であ
り、本発明方法では、焼もどし時の鋼線材の保有
熱を利用することができるので、熱経済的にも有
利である。この処理によつて、直線化と耐レラク
セーシヨン性の付与が同時に行われるのである。 〔実施例〕 異形高張力PC鋼棒の製造を例として説明す
る。 第１表に示す組成の８種の鋼を熱間圧延の仕上
圧延前に予備冷却を行い仕上入口の材料温度を
830℃とした。そして仕上圧延で7.5の線材と
し、強制水冷によつて、650℃に急冷した。これ
をレーイングコーンによつてリング状となし、コ
ンベア上に展開して、0.4m／secの速度で移送し
つつ、約10℃／secの冷却能をもつ衝風によつて
調整冷却した。 コンベア長さは40ｍ、冷却時間は100secであ
る。 比較のため、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｇ，Ｈの５鋼種につ
いては、予備冷却なしで850℃及び650℃から衝風
冷却を行つた。このときの仕上入口の材料温度は
950℃である。 上記処理後の線材の機械的性質とスケール厚さ
を第２表に示す。

【表】 本発明の予備水冷を施したものは、引張強さ、
絞りともバラツキは小さく、スケール厚さも薄い
が、比較法での結果はバラツキが大きく強制冷却
温度が950℃と高くなつた場合スケールが厚くな
つており、予備水冷の効果が顕著に表われてい
る。

【表】 〓〓〓〓

【表】 これらの線材をスケール付きのままローラーダ
イス（２セツト・タンデム）を用い、加工速度
90m／min無潤滑で7.5mmから7.28mmに冷間伸
線した。この伸線加工状況を第３表に示す。

【表】 本発明方法によつて伸線した後の線材に、冷間
で異形（小判形）加工を施し、高周波（250、3K
Hz）による焼戻し（450℃）を行つた。更に、高
周波コイルの出側約５ｍの位置にスピンナー型矯
正機を置き、線材の曲りが６mm／1.5ｍ以内とな
るように矯正加工した。矯正機の入口温度は440
℃とした。 なお、ローラーダイス伸線から温間矯正まで同
一ラインで連続処理したが、その加工速度は90
ｍ／分であつた。温間矯正後の線材の機械的性
質、その他を第４表に示す。 〓〓〓〓

【表】 上記の試験結果に明らかなように、熱間圧延の
仕上圧延前に予備冷却を行い仕上圧延することに
よつて、組織の微細化ができ、それによつてマル
テンサイト化後の材料特性が向上し、且つ、安定
してマルテンサイト化が可能となり、大巾に合格
率が向上する。 そして所定条件下でマルテンサイト化した線材
はスケールが薄く、ローラーダイスによれば脱ス
ケールをせずとも良好な伸線加工ができる。更
に、焼もどしと温間矯正を施すことにより、機械
的性質とリラクセーシヨン特性の良好な線材が得
られている。 脱スケール工程および焼入工程の省略による工
程の簡素化と、伸線から矯正までの工程の連続化
を可能とする本発明方法は、高張力鋼線材の生産
性の向上に資するところが大きい。 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量％でC0.10〜0.40％、Si0.05〜1.50％、
   Mn0.70〜2.50％、Cr0.10〜1.50％に更にMo0.05
   〜0.50％、B0.0002〜0.0050％の１種又は２種を
   含有し、残部はFeおよび不可避的不純物より成
   る鋼を、熱間線材圧延の中間圧延機群と仕上圧延
   機群との間に設けた冷却装置により、被圧延材を
   750〜900℃に冷却した後仕上圧延し、次いで700
   ℃以下の温度に急冷して過冷オーステナイトの状
   態にした線材を更に調整冷却することによりマル
   テンサイト化して、脱スケールすることなくロー
   ラーダイスで伸線後又は異形加工後に300〜500℃
   の温度範囲で焼もどし、引続いて３〜90％の歪量
   を与えた温間矯正を行うことを特徴とする高張力
   線材の製造方法。