JPS63186852A - 耐熱性の良好な超高張力鋼線 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐熱性すなわち加熱後の引張強さ残存率が小さ
く、かつ熱膨張率の小さい引張強さ２００ｋｇ／１ｍ２
以」；の調芯Ａｌ撚線（本明細書では調芯Ａｎ撚線を以
下ＡＣ５Ｒという）の調芯用超高張力鋼線に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、Ａ　ＣＳ　Ｒ鋼線などに用いられる高張力鋼線と
しては５ＷＲ８７７Ｂあるいは５ＷＲＳ８２Ｂのピアノ
線材が用いられてきた。しかし、耐熱性良好で引張強さ
２００ｋｇ／ａｍ”以上の調芯用超高張力鋼線は不可能
であった。また、大容量送電の場合、送電線の温度上昇
が激しくなり、設計温度で１５０〜２３０℃、瞬間的に
は４００℃程度に上昇する場合も出てきた。このような
動向に対して高温強度のある高張力鋼線あるいは低熱膨
張合金が提案されてきた。即ち特開昭５８−１３０２５
２の「調芯Ａｌ撚線の調芯用高張力鋼線」、特公昭５７
−１７９４２のｒ高強度低膨張合金」、特公昭５６−４
５９９０のｒ高強度低膨張合金」が公知である。しかし
特開昭５８−１３０２５２では熱膨張率や引張強さ残存
率の問題が解決されていない、Ａ（ＥＳＲ川鋼用として
は温度変化に伴う長さ変化、および強度変化が問題とさ
れる。長さ変化は送電線のたるみが変動することで、湿
度上昇が大であればあるほど問題は大きく、この変動は
できる限り小さくする必要がある。また温度の上昇。

降下の熱サイクルで引張強さが低下することが送電線の
断線につながるが、これは高温引張試験では正確な評価
ができず引張強さ残存率で評価されている。

又Ａ　ＣＳ　Ｒ構造ではＡｌが電流を負担するが鋼線の
電気抵抗も小さいことが望まれる。一般に低合金鋼線で
は炭素鋼線に比較して電気抵抗が大きくなるが、特開昭
５８．−１３０２５２ではこの点が全く考慮されていな
い。

また送電線の軽量化は鉄塔間隔を長くするために望まれ
るが、このために高張力化は不可欠な条件である。特公
昭５７−１７９４２．５８−１３０２５２はインバー系
合金のため熱膨張率が炭素鋼線に比較して極めて小さい
が、引張強さは１３０ｋｇ／ｍｓ”レベルであり通常Ａ
　ＣＳ　Ｒ用銅線として使用されているＪＩＳの５ＷＲ
Ｈ６２Ａ並みであり、これでは鉄塔間隔が短かくならざ
るを得ないし、軽量化の目的には使用できない、更に高
合金のため電気抵抗が極めて高く、コストも高くなると
いう問題がある。

以上の如く、工業的に利用できる、引張強さ残存率が大
きく、かつ熱膨張率の小さいＡＣ５Ｒ用低合金超高張力
鋼線が望まれていた。しかし引張強さ残存率は伸線減面
率を大きくとると低下するのでこの対策も必要であり、
更に電気抵抗をできるだけ小さくすることも求められて
いたため、これらの要望を満たした鋼線の開発が必要で
あった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、ΔＣＳ　Ｒ用に適した超高張力鋼線の提供を
目的としている。即ち、引張強さが２００ｋｇ／ａｍ”
以上で、引張強さ残存率、捻回値、伸び、熱膨張率、電
気抵抗等が従来品よりもＡＣ８Ｒの用途に適した超高張
力鋼線の製造を目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は以上
の問題点を解決するためのものであり、 Ｃ：　０．７０〜１．００％　　　　Ｓｉ：０．５０〜
１．５０％Ｍｎ　：　０．５０〜１．００％、　　　Ｃ
ｒ　：　０．６０％以下１）　：　０．０２０％以下　
　　Ｓ　：　０．０１５％以下○：　０，００４０％以
下　　　Ａ　Ｑ　：　０．０５０％以下レアアースメタ
ル（ＲｒＥＭ）　：　０．０００５〜０．００５％。

Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒのうち１種類以上が合計で０．
０００５〜０．００５％で残部鉄および不可避的不純物
よりなる耐熱性の良好な超高張力鋼線である。

本発明は強度を確保するためにＣを０．７０〜１．００
％とし、更にＡＣ８Ｒ用に適した特性をもたせるために
合金元素としてはＳＬｐ　Ｍｎ、Ｃｒを組合せた。Ｓｉ
、Ｍｎ、Ｃｒの組合せによりパテンティング時オーステ
ナイト化しやすくした。

ＡＣ３Ｒ用鋼線の要求特性として引張強さ残存率がある
。引張強さ残存率は一般に （１，０００時間加熱後の引張強さ）／（加熱筒引張強
さ）Ｘ１００（％）で定義されるが、ＡＣ８Ｒ用鋼線と
しては引張強さ残存率は９０％以上が要求される。即ち
大容址送電を考慮した場合は３５０’ＣＸ　１０００時
間後の引張強さ残存率が評価パラメーターとして使用さ
れるが、３５０℃での引張強さ残存率は炭素鋼では８０
％程度であり、従って低合金化による改善が必要となる
。この引張強さ残存率の改善にはＳ　ｌ　ｌ　Ｃｒが有
効である。それ故ＳＬ、Ｃｒを添加した。この効果は硫
化物、酸化物が微細分散していると更に助長されるが、
伸線減面率を大きくとっても低下が少ない。

Ｃｒは数１００人の針状の炭化物を形成し引張強さ残存
率の改善にはきくが、電気抵抗を増加させること、およ
びパテンティング時未溶解炭化物を発生しやすくするの
でその上限を規制した。他方Ｍｎは熱膨張率を小さくす
る効果がＳｉ、Ｃｒより大きく、Ｒつ電気抵抗の増加も
小さいことがわかった。

それ散水発明では　Ｍｎの強化を利用するが、Ｍｎはパ
ーライト変態を遅くし、偏析部へミクロマルテンサイト
などの異常組織を発生させるためにＭｎを添加しても問
題ないようにパーライト変態を促進する手段が必要とな
る０本発明ではＭｎと共偏析しパーライト変態の遅延を
助長するＰの含有斌を低く規制するとともにＩ’（［Ｅ
ＭおよびＣａ、Ｍｇ。

Ｂａ、Ｓｒ添加を行う、これらはいずれも硫化物、酸化
物を同時に生成させる元素であるが、これにより生成し
たＲ　ＩＥ　ＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒを含む微
細な硫化物酸化物を核としてパーライト変態が促進され
る。硫化物酸化物の形態は変形介在物でも非変形介在物
でもどちらでもよく組成が重要である。ＲＥＭおよびＣ
ａ＋　Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの硫化物酸化物のみが有効であ
る。硫化物あるいは酸化物のみでは核発生に有効な介在
物数が確保できない。

これらの微細介在物は引張強さ残存率の改善にも寄与す
る。しかし硫化物、酸化物を同時に生成させる他の元素
例えばＺｒ、ＴｉなどではＳやＯとの親和力が不足で効
果がない、ＲＥＭを含むＣａ。

Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの硫化物酸化物を発生させることが重
要である。

本発明では、微細な硫化物酸化物を出現させるためにＳ
、Ｏ，Ａｌの含有量の規制を行う、ＲＥＭおよびＣａ、
Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ添加は、前記の作用の他に鋼中の酸素
固溶度が小さくなり電気抵抗を低下させる作用もあるこ
とがわかった。これは低合金化による電気抵抗の悪化を
わずかではあるが改善する。更に硫化物酸化物の微細化
によりＡＣ３Ｒ用鋼線に必要な伸びも併せ改善された０
合金元素が多くなればなるほど伸びは出にくくなるが従
来は捻回値はど注目されていなかった。しかしＡ　ＣＳ
　Ｒ用鋼線では重要な特性であり、本発明鋼では伸びの
スペック４．０％以上を十分満足する値が可能となった
。

次に本発明の化学成分の限定理由について説明する。

Ｃは強度、ミクロ組織の基本元素である。含有量が０．
７０％未満ではＳＬ９Ｍｎ、Ｃｒを組合せても引張強さ
は２００ｋｇ／ｌｌ１ｍ”以上とならない、しがしＣが
１゜００％を超えるとパテンティング条件をどのように
変化させても網目状セメンタイトの出現を防止すること
ができない、１１！目状セメンタイトが出現すると低減
面加工で断線し、所定の加工硬化量がとれないので超高
張力鋼線が得られない、それ故本発明ではＣ：　０．７
０〜１．００％とした。

次にＳｉであるが引張強さ残存率の改善が顕著となるの
はＳｉが０．５０％以上である。他方ｓ１が１．５０％
を超えると伸びが出にくくなりＲＵＭおよびＣａ　。

Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ系の硫化物酸化物を微細分散させても
伸びは４．０％未満であり、ＡＣ３Ｒ用鋼線スペックの
伸び４．０％以上を満足せず使用できない６それ故本発
明ではＳ　ｉ　：　０．５０〜１．５０％とした。Ｍｎ
であるが、熱膨張率の改善効果が顕著となるのは０．５
０％以上である。しかしＭｎが１．００％を超えるとパ
ーライト変態促進対策をとっても通常のパテンティング
で異常組織を防止することは不可能である。それ故Ｍｎ
　：　０．５０〜１．００％とした。

次にＣｒであるがＣｒは数１００人の針状炭化物を形成
し電気抵抗を増加させる。Ｃｒが０．６０％を超えると
、ＲＵＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａｒ　Ｓｒ添加による電
気抵抗改善を図ってもその効果が見られなくなるととも
に伸びの劣化が顕著になる。またパテンティング時未溶
解炭化物が出やすくなる。それ故Ｃｒは０．６０％以下
で含有させるのがよい。

ＰはＭｎと共偏析しやすく、パーライト変態を遅らせ異
常組織を出現させる。■〕はＭｎが０．５０〜１．００
％の範囲で異常組織を出現させない０．０２０％以下と
した。

Ｓは硫化物を形成するが、Ｓが０．０１５％以上になる
と、ＲＥＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ硫化物の生成
が少なくなり、Ｍｎ硫化物が大多数となり、パーライト
変態促進効果が期待できない、又Ｍｎａ化物では変態促
進効果ができないとともにサイズが１０μ以上と大型化
し伸びの改善も図れない。

Ｏは大部分酸化物となるが、ＯＩＪ＜０．００４０％以
上になると１圧におよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ酸化物
比率が小となりＡ　Ｑ　、０３．　Ｓｉｎ、　、　Ｍｎ
Ｏが増加し、かつ１０μ以上に大型化するので微細分散
によるパーライト変態促進効果が期待できない。

Ａｌは非常にＯと結合しやす＜　Ａ　Ｉ２．Ｏ，介在物
を生成しやすい、＾Ｑ２０３にはパーライト変態促進効
果はない、ＡＲが０．０５０％以上となるとＲＥＭおよ
びＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒを添加しても酸化物がほとん
どＡΩ２０３になるので上限を規制した。

ＲＥＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒはいずれも硫化物
酸化物を形成する元素である０本発明者等は長年の研究
により、これらの硫化物酸化物を微細分散させるとパー
ライト変態の核となること、引張強さ残存率、熱膨張率
、伸び、電気抵抗も改善できること、およびＩＩＡ族の
（：ａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒは何れも同じ効果が期待でき
ることを見出した。またこの効果は変形介在物でも非変
形介在物でも同じである。従来ＲＥＭ、　Ｃａ、　Ｍｇ
、　Ｂａ、　Ｓｒによる効果としては酸化物の軟質化、
変形介在物化、硫化物の球状化、硫酸化物生成などによ
る高清浄度化。

断線減少、疲労改善が見出されていた。

しかし本発明のような効果は従来見出されていない。ま
た硫化物、酸化物の両方が寄与していることを見出した
。　ＲＥＭが０．０００５％以下であるとＣａ。

Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒと組合せてもパーライト変態促進効果
が得られるほどの微細硫化物酸化物が生成しない、また
０、００５％以上であると硫化物酸化物が１０μ以上に
大型化し微細分散が図れず改善効果が得られないｓ　Ｃ
ａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの各元素はＲＥＭと組合せた場合
同じ作用をもつので１種類以上とした。ＩＩＥＨのみあ
るいはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒのみの添加では改善効果
がない＊　Ｃａ、　Ｍｇｇ　Ｂａ、　Ｓｒがｏ、ｏｏｏ
ｓ％以下であるとＲＵＭと組合せてもパーライト変態促
進効果が得られるほどの微細硫化物酸化物が生成しない
、また０．００５％以上であると硫化物酸化物が１０μ
以上に大型化するので改善効果が得られない、望ましく
はＲＵＭとＣａ、　Ｍｇ、　Ｂａ。

Ｓｒの比は０．５〜２．０である。

ＲＥＭとＣａ、　Ｍｇ、　１３ａ、　ＳｒをＳ、Ｏ，Ａ
ｌ規制のもとで組合せることによりこのようなパーライ
ト変態促進効果や、引張強さ残存率、熱膨張率、伸び、
電気抵抗に関する特性の改善が得られたのである＊　Ｒ
［ＥＭ、　Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｂａ、　Ｓｒについてはこ
のような効果は従来見出されていないところであり。

本発明では介在物は硫化物、酸化物の両方が改善に寄与
しかつ軟質化、変形介在物化も問題とならないのでＡｌ
規制も０．０５０％以下とゆるやかである。以下本発明
の実施例について述べる。

［実施例］ 第１表に本発明鋼お↓び比較鋼の化学成分を示す、第２
表に直径２ｍｍ鋼線のブルーイング材の特性値を示す、
製造工程であるが、第１表の成分の鋼を溶製後、５．５
＋ａｍφ線材に圧延した。微細パーライト組織とするた
め９５０℃に加熱し、５５０〜６００℃鉛浴中でパテン
ティングした。単頭伸線機を用いテ２ＬＩＩＩＩＩφ（
減面率８６．８％）まで伸線加工した。ＡＣＳ　Ｒ用銅
線はＺｎめっきされるのでこれをシミュレートするため
２ｍｍφｍｍ後、４５０℃×３０秒のブルーイング処理
を行った。この２ｍ＋ｉφブルーイング材を用いて各種
特性値を比較評価した。特性値は引張強さ、捻回値（チ
ャック間隔：ＲＩＡ径の１００倍）。

伸び（ゲージ長２５０Ｑ１１１１の破断伸び）、３５０
℃ｘｉ、０００時間後の引張強さ残存率、室温〜４００
℃での平均熱膨張率、比抵抗（電気抵抗は線径、長さに
よって変化するので物性値として使われる比抵抗に換算
した）を測定した。ＡＣ８Ｒ用鋼線としての望ましい品
質水準であるスペックは、捻回値２０回以上、伸び４．
０％以上である。又大容量送電用としては３５０℃１，
０００時間後の引張強さ残存率が９０％以上を要求され
る。熱膨張率、比抵抗は小さければ小さいほどよい。

Ａ−Ｆが本発明鋼であり、Ｇ−Ｒが従来鋼である。

本発明鋼はいずれも引張強さ２００ｋｇ／ｍ＠”以上、
捻回値２０回以上、伸び４．０％以上であり、かつ伸線
減面率が８６．８％と大きいにもかかわらす引張強さ残
存率は９０％以上である。伸線減面率が８５％以上にな
るとＳｉ、Ｃｒなどの低合金化のみでは引張強さ残存率
が９０％以上は不可能である。平均熱膨張率も比抵抗も
従来鋼より小さい１次に従来鋼について述べる。従来鋼
も２ＩＩＩｌφまで伸線できたものは捻回値だけはいず
れも２０回以上でありスペックを満足していた。しかし
伸びはいずれも４．０％未満でありスペックを満足しな
い。

ＧはＣが低いため引張強さ不足である。○はＣが高いた
め鉛パテンテイング材に網目状セメンタイトが出て２■
φまで伸線不可であった。Ｑは３０μのミクロマルテン
サイトが出て２ｍｍφまで伸線不可であった。いずれも
３　、５＋ｎ＋φ（減面率５９．５％）で断線が発生し
た。

Ｈ−Ｎは本発明鋼のＣとほぼ同じＣ，Ｓｉ、Ｍｎ。

Ｃｒレベルのものである。ＨはＡｌが０．０５０％以上
、ＩはＲ１４ＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒが０．０
０５％以上、Ｊはｏ、ｏｏｏｓ％未満のものである。

ＫはＩｌｌ＜Ｍ、　Ｃａ、　Ｍｇ、　ＩＳａ、　Ｓｒの
かわりにＴｉ。

Ｚｒを添加したもの、ｒ、はＰが０．０２０％以上１Ｍ
はＳが０．０１５％以上、Ｎは○が０．００４０％以上
のものである。これらはいずれもＲＥＭおよびＣａ、　
ＭｇｔＢａ、Ｓｒの微細酸化物硫化物が生成しないため
１μ以下ではあるがミクロマルテンサイトが存在した。

しかし微細であったため断線には至らなかった。）ｌ　
−Ｈのいずれも伸びが４．０％未満である。

また引張強さ残存率も９０％未満である。平均熱膨張率
、比抵抗ともに本発明１１Ｃより大きい。伸び、引張強
さ残存率、平均熱膨張率、比抵抗はＣ２５ｉ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ成分だけでは改善されずｐ、ｓ。

０、Ａｌ１．ＩＩＥＭおよびＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ規
制による微細酸化物　硫化物の生成が重要である。Ｐは
Ｓｉが１．５０％以上のものである。Ｍｎが０．４８％
のため熱膨張率はＨ−Ｎなみである。また、伸びが４．
０％未満で比抵抗が太きくＡＣ８Ｒ用鋼線としては不合
格である。ＲはＣｒが０．６０％以上になっており、Ｐ
と同様伸びが小さく比抵抗が大きい。

以上の実施例かられかるように本発明鋼によってはじめ
て耐熱性の良好な引張強さ２００ｋｇ／ａｍ”以上の超
高張力鋼線が可能である。

［発明の効果］ 本発明により、ＡＣＳＲ用に適した超高張力鋼線の製造
が可能となる。この超高張力鋼線は、引張強さが２００
ｋｇ／ａ＋＋ｎ”以上、３５０℃Ｘ　１０００ｈ後の引
張強さ残存率が９０％以上、捻回値が２０回以上、伸び
が４．０％以上で、Ｒつ熱膨張率や電気抵抗が小さい。

今後大容量送電が採用される動向にあるが。

本発明の超高張力鋼線は、安価で且つ優れた諸特性を備
えているため、ＡＣ８Ｒ用ｗ４線として適したもので、
工業的な効果は大きく、その重要性は一層増加すると予
想される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．７０〜１．００％Ｓｉ：０．５０〜１．５０％
   Ｍｎ：０．５０〜１．００％Ｃｒ：０．６０％以下Ｐ：
   ０．０２０％以下Ｓ：０．０１５％以下Ｏ：０．００４
   ０％以下Ａｌ：０．０５０％以下ＲＥＭ：０．０００５
   〜０．００５％ Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒのうちの１種類以上が合計０．
   ０００５〜０．００５％ 残部鉄および不可避的不純物よりなる耐熱性の良好な超
   高張力鋼線