JPS62238327A - 加工性のすぐれた高強度鋼線材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はワイヤロープ、ＰＣ鋼線、ばね、スチールコー
ド等の高強度鋼線の製造に供せられる高強度鋼線材の製
造法に関し、特に連続鋳造法による加工性のすぐれた高
強度鋼線材の製造法に係るものである。

（従来の技術） 高炭素鋼線材はノにテンティング後、伸線加工等の冷間
加工を施され、その後ブルーイング処理あるいは焼入焼
戻処理工程を経てワイヤロープ、ＰＣ鋼線、ばね、スチ
ールコード等の高強度鋼線の製造に供されている。

高炭素鋼線材の強化手段としては、特公昭５５−４６０
号公報や特公昭５５−９０４４号公報等に公表されてい
るように合金元素を添加することによりノミ−ライトの
ラメラ間隔を微細化するか、あるいはパーライトを構成
するフェライトを固溶強化する方法が一般的に行なわれ
ている。

ているように、炭化物ちるいは窒化物を微細析出させる
ことによりノにテンティング時のオーステナイト粒を微
細化することが広く行なわれている。

近年、線材の製造プロセスが鋼塊法から連続鋳造法に転
換するにともない、上述の組織因子に加えて線材の中心
偏析が高炭素鋼線材の加工性に支配的な影響を及ぼすこ
とが明らかとなりつつある。

このため、例えばワイヤジャーナルインターナショナル
第１５巻（１９８２年）、第１号、６６ページに示され
ているように、線材断面のマクロエツチング像ないしは
サルファプリントにもとづいて中心偏析を定性的に評価
するか、あるいは同誌第１７巻（１９８４年）、第４号
、６６ページに示されているように、線材の中心部と半
径の１部の硬度差を測定するか、あるいは同誌第１０巻
（１９７７年）第７号、６４ページに示されているよう
に、ビンットの中心部と対角線長さの１部の化学成分差
を測定するか、いずれかの方法により中心偏析を評価し
、その結果にもとづいて鋳造条件の改善を行なうと同時
１（、検査工程で高度の加工に耐え得る高強度線材を選
別していた。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の技術の問題点は、線材の中心偏析評価
方法や評価基準があいまいであったため、中心偏析部の
早期破壊に起因する伸線中の断線や平圧加工中の割れ、
あるいは最終製品の延性不足等の品質事故が多く、この
ため、工程管理上のトラブルや歩留りの低下をまねいだ
のみならず、中心偏析改善のだめの必要かつ十分な鋳造
技術の開発を実行することが困難であったことである。

さらに、中心偏析の評価方法や評価基準が特定の製造設
備、あるいは製造プロセスに立脚した経験的なものであ
ったために、線材の製造工程や製造設備が異なった場合
には技術の移転が困難であり、−膜化された汎用技術と
はなり得ていなかった。

前述の状況に鑑み、本発明は、中心偏析に起因する加工
性の劣化が小さい高炭素高強度鋼線材を歩留り良く製造
する方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、Ｃ：　０．６〜１．ＯｃＸ、　Ｓｔ　：　０
，１〜２．０　Ｘ、　Ｍｎ　：　０．３〜２．０％、必
要に応じてＣｒ：０．０５〜１．５％、Ｎｉ　：　ｏ、
ｏｓ　〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．５％、Ｖ：０
．０１〜０．５％の１種または２種以上、Ａｌ、Ｔｉ、
Ｎｂ１Ｚｒの１種または２種以上を帆０１〜０．１％含
有し、残余を鉄および不可避的不純物とする線材の横断
面の中心よりその半径の７以内に存在するところの該線
材の平均組成の１．３倍を越えるＣあるいはＭｎの偏析
帯の最大幅を該線材の直径の０．０１以下とすることを
特徴とする加工性のすぐれた高強度鋼線材の製造法であ
る。

（作　用） 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者らは前述の問題点を解決するために、高炭素鋼
線材の中心偏析の実態および伸線加工性におよぼす中心
偏析の影響に関して多くの基礎的研究を行なった。その
結果、（１）中心偏析部を構成する偏析元素の濃度ピー
ク（以下、偏析ピークという）は、第１図に模式的に示
すように１取鍋分析値（Ｃｏ）より立上った偏析ピーク
（タイプＩ）と濃度Ｃ２を有する台地状偏析上に存在す
る偏析ピーク（タイプ■）の２種類に分類され、２つの
タイプの偏析ビークが多数集合することによって中心偏
析部が構成されていること、（２）これらの偏析ピーク
のうち破壊の起点となるものはタイプＩにくらべてピー
ク高さの高いタイプ［の偏析ピークであること、（３）
冷間加工中タイプ■の偏析ピークで発生したミクロ的な
破壊が伝播してマクロ的な破壊に至るか否かを支配する
要因は台地状偏析の幅（ｗ　、以下、偏析帯の幅という
）であること、（４）伸線加工性の尺度である断線発生
率や鋼線の絞り値はＣあるいはＭｎの偏析帯の最大幅に
依存し、それらを低減させることにより線材の伸線加工
性が著しく向上することが判明した。これらはいずれも
従来知られていなかったまったく新しい知見である。本
発明者らは以」二の知見をもとに、従来の製造方法にく
らぺて著しく加工性のすぐれた高炭素高強度鋼線材の製
造法を提供することに成功し７た　。

次に本発明の構成要件を説明する。

Ｃは鋼の強化のための必須元素であるため０．６％以上
とするが、１％を越えると粒界初析セメンタイトが発生
して加工性が急激に低下する。

Ｓｉは鋼の脱酸と非金属介在物の軟質化のために０．１
％以上加える。また、Ｓｉはパーライトを構成するフェ
ライトの固溶強化作用が強いため添加量の多い方が望ま
しいが、２％を越えると延性を確保できなくなるため２
％を上限とする。

Ｍｎは鋼の脱酸元素として、また焼入性を改善して線材
断面内に均一なノに一ライトを生成させる効果があるた
め０．３％以上加えるが、２％を越えるとパテンティン
グ時の変態終了時間が長くなるため２％を上限とする。

以上は必須元素であるが、必要に応じて以下の元素を添
加する。

Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏおよび■は鋼の強化作用が大きいため
、Ｃ「およびＮｉについては帆０５〜１．５％、ＭＯお
よびＶについてはｏ、ｏｉ〜（）。５％の範囲内で１棟
ないしは２種以上添加する。それぞれの成分の上限は、
経済性を考慮して決定した。

まだ、Ａｌ、１．’ｉ、ＮｂおよびＺｒは炭化物あるい
は窒化物を形成して線材の延性を向上させる効果がある
ため、１種ないしは２種以上を帆０１％以上添加するこ
とが望ましいが、帆１％を越えると効果が飽和するだめ
０６１％を上限としだ。

高強度鋼線材の延性および加工性をより一層向上させる
ために、上述の鋼の成分制御に加えて中心偏析の制御を
行なうことが本発明の最大の特徴である。

溶質元素はいずれも第１図に示すところの２種類の偏析
ピークを形成しているが、このうち線材の加工性に最も
大きい影響をおよぼすものはＣおよびＭｎの偏析ビーク
である。

ここで、本発明者らは中心偏析部における破壊の進行過
程の基礎的解明を行なった結果、パテンティング条件に
よってきまる臨界濃度（第１図でＣ，）　　を越えるＣ
の偏析ピーク上には初析セメンメイト、Ｍｎの偏析ピー
ク上にはマルテンサイトが生成することによシ破壊の起
点が形成され、いったん発生したミクロ的な破壊は同じ
台地状偏析上に隣接して存在するＣ３を越える偏析ピー
ク上のミクロ的な破壊と合体をくシかえしてマクロ的な
破壊へと成長するという新たな事実を発見した。

すなわち、偏析帯の幅Ｗが小さければ、たとえ加工中に
ミクロ的な破壊が発生しても断線の頻度は低く、また製
品性能への影響も小さい。

以上の知見を定量的に表現したものが第２図および第３
図である。すなわち、鋼線の絞り値はＣあるいはＭｎの
偏析帯の最大幅（Ｗｍａｘ）　　と線材直径との比に依
存し、これらをｏ、ｏｉ以下とすることにより３０％以
上の高い水準に維持することが可能である。

偏析帯の幅Ｗは測定する濃度レベルＣ！によって性の関
係に関して最も高い再現性が得られることを見出しだ。

ＣおよびＭｎの偏析ビークは線材断面内にある分布をも
って存在しているが、伸線加工時の応力分布が中心軸に
近いほど引張成分が強く、表面に近づくにつれて引張成
分が弱くなるという特徴を有しているため、実際上は伸
線加工性に影響を与えるＣおよびＭｎの偏析ビークとし
ては、線材の中心軸より半径の１以内にあるものだけを
考慮すれば良いことを本発明者らは経験的に見出した。

（実施例） 第１表の化学成分の＠４を２５０トン転炉で溶製し、湾
曲型（曲率半径１０．５　ｍ　）連続鋳造機により３０
０Ｘ５００ｍＩ＃ｒ面の鋳片（ブルーム）を製造した。

この際、鋳造条件のうチ、スーツｅ−ヒート（ｐ：、ｙ
ディツシュ内の溶鋼過熱度）、モールド内の溶鋼の電磁
攪拌、および凝固末期の鋳片圧下条件を変えることによ
シ中心制析を変化させた。次に鋳片をウオーギングビー
ム型加熱炉に装入して１２００℃に加熱後分塊圧延を行
ない、１２２ｍ＋角断面のビレットとした。線材圧延は
ビレットを１１００℃に加熱し、５．５ｍから１３ｍに
圧延した。伸線に先立って、線材の鉛パテンテイングを
行なった。伸線には単頭伸線機を用い、５９　ｍ　／　
ｍｉｎの速度で伸線を行なった。

第１表には銅組成以外に鋳造条件、線材および鋼線にお
ける緒特性を一括して示す。線材におけるＣあるいはＭ
ｎの最大偏析幅ＷｍａｘはＥＰＭＡを用いて測定した。

マクロ組織は線材の横断面をエメリー紙で研磨（将１ｏ
ｏｏ）後、５％硝酸アルコール液に浸漬する方法で現出
し、標準写真と比較して評点化した。ここで、Ａは中心
偏析がほとんどみとめられない最も良好なマクロ組織、
Ｂは中心偏析部がやや黒化しているもの、ＣおよびＤは
この順にさらに中心偏析は悪化している。従来の偏析評
価基準によれば、ＣあるいはＤと判定された線材は、伸
線中の断線と伸線加工後の鋼線の絞シ値不足（３０％未
＃）の発生頻度が高いとされていたために不合格となり
、高強度鋼線の製造には充当することができない。

第１表で人１〜４６および＆７〜煮１２は同−鋼棹の鋳
造条件を変えることによって中心偏析の状態を変えたも
のである。ＣあるいはＭｎの最大偏析幅ｗｍａｘと線材
の直径ｄとの比Ｗｍａ　ｘ　／ｄ　　が０．０１以下の
鋼はいずれも伸線中の断線がなく、また鋼線の絞り値も
３０％以上と宴＜、良好な延性を示した。

一方、＆５および屋１０のように、従来の偏析評価方法
（マクロ組織判定）ではＡと判定されても伸線加工中に
断線が発生し、伸線後のｇＡ線の絞り値が３０％未満と
低い値を示す場合があり、また逆に、４９，１４．１６
のようにマクロ組織判定ではＣであるためにリジェクト
されるべきものでも断線や絞り値不足がなく良好な加工
性を示す場合がある。

（発明の効果） このように、従来の中心偏析評価方法では本来リジェク
トさるべきものが後工程に流れ、逆にすぐれＳ品質の線
材がリジェクトされるため、必然的に歩留りは低下する
こと＼なる。これに対して、本発明法によれば中心偏析
の評価精度が著しく向だ高強度鋼線材を従来よね大幅に
高い歩留りで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は線材の中心偏析部に存在する偏析ピークの模式
図、第２図はＣの偏析帯の最大愕と線材の直径の比と鋼
線の絞り値の関係を示す図、第３図はＭ　１１の偏析帯
の最大幅と線材の直径の比と鋼線の絞υ値の関係を示す
図である。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名 才１図 １径方百〇距膚能→ Ｃ（７）偏相°帯の景大丁晶／穆ａ直径Ｈ１のｆＡ＃唯
の最大！ｂ線枝直径 自発手続補正書 昭和６１年５月　１９日 持ｈ”庁艮′自′殿 １、事件の表示 特願昭６１−８０６６６号 ２、発明の名称 加工性のすぐれた高強度鋼線材 ３、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住　　　　所　東京都千代田区大手町２丁目６番３号名
　　　　称　（８６５）新日本Ｉ！蝋株式会社４、代理
人 居　　　　所　東京都中央区日本橋兜町１２１！　１号
大洋ビル　電話（６６６）　６５６３ ６、ＭＪ正の対象　　明１、発明の名称、特許請求の範
囲、発明の詳細な説明）　　′□−・ ７、補正。内容　　ヶ１」紙。通１．リド　　・−・）
補正の内容 １、発明の名称を下記の通り補正する。 ２、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 ｒ（１）　　Ｃ：０．６〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ　：０．３−２．０％、 心受に応じて Ｃｒ　：Ｑ、０５〜１．５％、 Ｎｉ：０，０５〜１．５％、 Ｍ　ｏ　：０，０１−０．５％、 Ｖ　　：０，０１−０．５％ の１種または２種以上、 Ａ１、Ｔ；、Ｎｂ％Ｚｒの１種または２種以上を０．０
１〜０．１％ 含有し、残余を鉄および不可避的不純物とする線材の横
断面の中心よりその半径の７以内に存在するところの該
線材の平均組成の１．３倍を越えるＣあるいはＭｎの偏
析帯の最大幅を該線材の直径の０．０１以下とすること
を特徴とする加工性のすぐれた高強度鋼棹材。」 ３、明細″＃第２頁第６行の「の！ｌｌ性法を削除する
。 ４、明細書第２頁第７竹の「の製造法」を削除する。 ５、明ｍ書ｆｊＳ５頁第１行の「歩留り良く製造する方
法を」を削除する。 ６、明＃Ｉ書第５貴第１４行の「のｇ１造法」分削除す
る。 ７、明＃ＩｉＦ第７頁第１行の「製造方法」を「線材」
と補正する。 ８、明細書第７久第２行の「の９１進法」を！１ｊ除す
る。 ９、明細書第２頁第７竹行の「本発明法」を「本発明」
と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．６〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．３〜２．０％、 必要に応じて Ｃｒ：０．０５〜１．５％、 Ｎｉ：０．０５〜１．５％、 Ｍｏ：０．０１〜０．５％、 Ｖ：０．０１〜０．５％、 の１種または２種以上、 Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの１種または２種以上を０．０
   １〜０．１％ 含有し、残余を鉄および不可避的不純物とする線材の横
   断面の中心よりその半径の１／２以内に存在するところ
   の該線材の平均組成の１．３倍を越えるＣあるいはＭｎ
   の偏析帯の最大幅を該線材の直径の０．０１以下とする
   ことを特徴とする加工性のすぐれた高強度鋼線材の製造
   法。