JPS63230821A - 熱間圧延鋼線材の直接球状化処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱間圧延−線材の直接球状化処理方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

Ｃ：　０．１０〜１．００ｗｔ、％を含有する炭ｉｍｔ
たは合金鋼等からなる熱間圧延された鋼線材は、・ぞ−
ライト、ベーナイト、網状セメンタイト等の組織を有し
ているので、そのままでは冷間加工性に乏しく、強度に
冷間加工を行うと割れが発生する。

そこで、このような鋼線材の冷間加工性を改善するべ〈
従来から、セメンタイトを球状にするための球状死焼な
まし処理が行われている。

従来から行われている球状死焼なまし処理方法の代表例
としては、熱間圧延された鋼線材をＡ１点（変態点）直
上の温度で約６時間保持した後、Ａ１点直下の温度まで
徐冷し、その温度で約８時間保持した後、徐冷する方法
が皐げられる。しかしながら、上述した球状死焼なまし
処理方法は、１コイルの処理に全体として約２０時間の
長時間を必要とする。

このような球状死焼なまし処理を省略し、熱間圧延鋼線
材を直接軟化するために、従来から次の＋１１および（
２）に述べる方法が行われている。

（１）熱間圧延中の被圧延材を、仕上圧延前において水
冷することによシＡ１点近傍の温度にて仕上圧延し、次
いで徐冷することにょシ鋼を軟化する方法。

（２）熱間圧延された鋼線材をＡ□点直上の温度まで急
冷し、次いで徐冷することによシ鋼を軟化させる方法。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の（１）および（２）の方法により
得られる鋼組織は、主としてフェライトおよびパーライ
ト組織である。従って、これらの方法では、球状の炭化
物を得ることはできない。即ち得られた鋼線材は、硬さ
および冷間加工性において、球状死焼なまし処理を施し
た鋼線材のレベルにまで達することはできない。

従って、この発明の目的は、熱間圧延された鋼線材の冷
却過程を制御することによって、従来不可欠とされてい
た２次加工工程における球状死焼なまし処理を省略し、
従来の球状死焼なまし処理状比処理方法を提供すること
にある。

〔問題点を解決する。ための手段〕

この発明は、Ｃ：　０．１０〜１．００ｗｔ、＊を含有
する鋼片を熱間圧延し、仕上圧延機群の入側における被
圧延材の温度を６５０〜８５０℃となし、仕上圧延機群
の出側における前記被圧延材の最終仕上温度を７５０〜
９００℃となして銅線材を調製し、次いで、前記鋼線材
を２℃／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度まで冷
却し、次いで、冷却された前記鋼線材を２℃／秒臥上の
加熱速度でＡｃ。

〜Ａｅｌ　＋　１６０℃の温度域まで加熱し、そして、
前記温度域において５分間μ内の時間保持し、次いで、
前記温度域に加熱、保持された前記＠線材を、任意の冷
却速度でＡｒ１〜Ａｒ、−６０℃の温度域まで冷却し、
そして、前記温度域において５〜６０分間の時間保持す
ることを特徴とし、または、前記Ａ、、１〜に、ｔ　＋
　１６０℃の温度域に加熱、保持された前記鋼線材を、
任意の冷却速度でＡｒｔの温度まで冷却し、次いで、前
記温度に冷却された前記鋼線材を、２℃／秒以下の冷却
速度でＡｒｒ　　８０’Ｃの温度まで冷却することに特
徴を有するものである。

次に、この発明の方法を詳細に説明する。

鋼線材を迅速に球状化させるためには、球状化に適した
均一微細な前組織を得ることが重要である。

このために、本発明においては、熱間圧延によって微細
なオーステナイト組織を生成させるために、仕上圧延機
群（仕上ブロックミル）の入側および出側に配置した水
冷ゾーンによって被圧延材を冷却し、仕上圧延機群の入
側における被圧延材の温度を６５０〜８５０℃の範囲内
となし、一方、仕上圧延機群の出側におけるレイングヘ
ッドによる巻取シ直前の被圧延材の最終仕上温度を７５
０〜９００℃の範囲内に限定した。

仕上圧延機群の入側における被圧延材の温度を６５０〜
８５０℃の範囲内に限定した理由は、前記温度が８５０
℃を超えると仕上圧延機群での圧延時の発熱による温度
上昇によシ微細なオーステナイト粒を生成させることが
困難となシ、一方、前記温度が６５０℃未満では、仕上
圧延機群にかかる負荷が大きくなシロール破損の危険が
生ずるからである。

被圧延材の最終仕上温度を７５０〜９００℃の範囲内に
限定した理由は、前記温度が９００℃を超えると、オー
ステナイト粒の生長が起こシやすぐ、一方、前記温度が
７５０℃未満では、レイングヘッドによって鋼線材をコ
イル状に巻き取ることが困難になるからである。

μ上述べた工程ｋｔｃ＝てレイングヘッドによってコイ
ル状に巻き取られた鋼線材は、搬送開始後直ちに２℃／
秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度まで急冷するべ
きである。けだし、これによシ微細なフェライトおよび
・ぞ−ライト組織（銅の化学成分によっては、これらに
ベーナイト、セメンタイトまたはマルテンサイトが混在
することもある）を得ることができるからでおる。

冷却速度を２℃／秒臥上に限定した理由は、このような
急冷を行うことにより、球状化に適した微細な前組織を
短時間に得ることができるからである。

冷却速度が２℃／秒未満では、ツク−ライトが粗くなり
、且つ、変態までに時間を要するので適当でない。なお
、冷却速度の上限としては、通常工業的に容易に実施可
能な水冷によって、１００℃／秒程度が適当である。

冷却温度’ｉ　６５０　’Ｃ以下に限定した理由をよ。

６５０℃超では、オーステナイトからパーライト等への
変態に長時間を必要とし、且つ、生成する組織が球状化
に適さない粗い組織となるからである。

なお、冷却＠度の下限としては、３００℃程匣とするこ
とが好ましい。冷却温度が３００℃程度より低くなると
５次工程における急速加熱にあたってエネルギーロスと
なり、経済的に不利となる。

このように、６５０　’Ｃ以下のｌｉ［まで冷却された
鋼線材は、次いで２℃／秒以上の加熱速度にてＡｃ、　
−Ａｃ、　＋　１６０℃の温度域まで加熱し、そして、
加熱された温度で５分間μ円の時間保持する。

本工程の目的は、前工程で得られたパーライト等の微細
組織中のセメンタイトの一部を溶解し、一部を球状化の
ための核として残すことにある。

加熱速度を２℃／秒以上に限定した理由は、２℃／秒未
満の加熱速度では、目標温度までの加熱に長時間を要す
るからである。

加熱目標温度および加熱保持温度をＡ。１〜Ａｏ工＋１
６０℃の温度域に限定した理由は、前記温度がＡｏ□未
満ではセメンタイトの溶解が起こらず、一方、前記温度
がＡｃｌ＋１６０℃を超えると、セメンタイトの溶は込
みが急速に起こシ球状化のための核を残すのが困難にな
るからである。

加熱保持時間を５分間以内とした理由は、５分間μ内の
短時間で十分に目的が達せられるからである。

このように、Ａｏ１〜Ａｃｌ＋１６０℃の温度域で加熱
保持された鋼線材は、次に述べる２つの方法のいづれか
によシ、オーステナイト中の炭素を球状化炭化物として
析出させるために冷却する。

第１の方法は、任意の冷却速度でＡｒｔ〜Ａｒｔ−６０
℃の温度域まで冷却し、そして、その冷却温度で５〜６
０分間の時間保持することにょ）行う。

第２の方法は、任意の冷却速度でＡｒ１の温度まで冷却
し、次いで、２℃／秒以下の冷却速度でＡｒ１−８０℃
の温度まで冷却することにょシ行う。

８ｇ１および第２の方法において、冷却速度は、前工程
における加熱保持温度（Ａｃｔ〜Ａｃ１＋１６０℃）に
よって任意に選択する。

例えば、前工程における加熱保持温度がＡＣ□に近い温
度のときは、セメンタイトの溶は込みを促進するために
できるだけゆつくシ冷却することが好ましい。一方、加
熱保持温度がＡ。１＋１６０℃に近い温度のときは、セ
メンタイトの急速な溶は込みを防ぐために、できるだけ
急冷することが好ましい。

第１の方法において冷却温度をＡｒｔ〜Ａｒ、−６０℃
の温度域に限定した理由は固溶している炭素を球状セメ
ンタイトとして析出させるためには、最低でもＡｒｌま
で冷却する必要があるからである。

冷却後、そのままの温度で等温保持する温度域はＡｒ、
　−Ａｒ、　−６０℃、保持時間は５〜６０分とするべ
きである。けだし、Ａｒ１−６０℃未満の低い温度で等
温保持すると、セメンタイトの析出が急速に進行し、炭
化物が球状にならず層状の・ぐ−ライトになるからであ
る。また、等温保持時間が５分未満では、炭化物の球状
化が十分完了せず、一方、６０分を超えても炭化物球状
化の向上はみられず、６０分以下で十分に目的を達せら
れるからである。

第２の方法において、２℃／秒以下の速度でＡｒ１から
Ａｒ１−８０℃まで冷却する理由は、Ａｒ１−８０℃ま
での徐冷で炭化物の球状化が完了するからである。

また、冷却速度を２℃／秒以下に限定した理由は、２℃
／秒を超える速い冷却速度で冷却すると、炭化物は球状
にならず層状の・ぐ−ライトになるからである。

以上述べた処理を終えた非同心リング状の鋼線材は、リ
フオーミングタプにてコイル状に成形され、次いで空冷
される。

本発明における鋼片の化学成分組成は、炭素の含有量が
０．１０〜１．００ｗｔ、％　の範囲内であるほかは、
特に限定するものではなく、上記炭素を含有する冷間圧
造用炭素鋼、構造用合金鋼、軸受鋼および炭素工具鋼等
に適用できる。

〔実施例〕

次にこの発明の方法を実施例によシ比較例とともに説明
する。

第１表に示す化学成分組成を有する供試材としての５４
５Ｃ（Ａｃ１＝７２５℃，Ａｒ１＝７１５℃）の１１４
φ鋼片を８φ鋼線材に熱間圧延し、第２図に示す設備を
使用し、下記に示す球状化処理工程によって、本発明の
範囲内の供試体ＪＦＸ１　、２　、および、本発明の範
囲外の比較用供試体屋５〜１０に調製した。

同様に、第１我に示す化学成分組成を有する供試材とし
ての５ｑｒ４４０（Ａ（ｉ＝７４０℃，Ａｒｔ＝７２０
℃）の１１４−鋼片を８φ鋼線材に熱間圧延し、第２図
に示す設備を使用し、下記に示す球状化処理工程によっ
て、本発明の範囲内の供試体点３゜４、および本発明の
範囲外の比較用供試体＆１１〜１６に調製した。

第１表 第２図において、３は仕上圧延後群入側水冷ゾーン、４
は仕上圧延機群、５は仕上圧延機群山側水冷ゾーリ、６
はレインダヘッド、７は急冷装置、８は再加熱装置、９
は等温保持（または徐冷）装置である。被圧延材１は、
仕上圧延後群入側水冷シー７３、仕上圧延機群４、仕上
圧延後群出側水冷ゾーン５をこの順序で通って仕上圧延
が施された後、レイングヘッド６によシコイル状に巻き
取られ、次いでコイル状の鋼線材２は、急冷装置７、再
加熱装置８および等温保持（または徐冷）装置９をこの
順序で通って、急冷、再加熱、冷却、等温保持または徐
冷が順次流される。

次に、球状化処理工程を第１図のヒートノソターンを示
すグラフによって説明する。

第１図において、Ｔ□は仕上圧延機群４０入側温度、Ｔ
２は仕上圧延機群４の出側における最終仕上温度、Ｔ３
は急冷装置７によシ急冷された後の再加熱開始温度、Ｔ
４は再加熱装置８によシ加熱された後の等温保持温度、
Ｔ５は冷却後の等温保持温度、Ｔ６は徐冷停止温度であ
る。

熱間圧延された供試材を、仕上圧延後群入側水冷ゾーン
３によってＴ工の温度まで冷却した後、仕上圧延機群４
によって仕上圧延を行った。仕上圧延機群４の仕上圧延
によシ復熱後、仕上圧延後群出側水冷ゾーン５によって
Ｔ２の温度まで冷却した後、レイングヘッド６によって
コイル状に巻き取った。次いで、コイル状の供試材をス
テルモアライン（図示せず）上を搬送中に急冷装置７に
おける衝風によって２〜ｂ まで冷却し、次いで、冷却されたコイル状の供試材を再
加熱装置８によってＴ４の温度まで急速加熱し、そして
、Ｔ４の温度に３０〜６０秒間保持１シ水。

次いで、Ｔ４の温度で３０〜６０秒間保持された供試材
をＴ５の温度まで冷却し、次いで、等温保持装置９によ
ってＴ５の温度にｔｓ分間等温保持した後、空冷した。

一方、Ｔ４の温度に３０〜６０秒間保持された供試材を
Ａｒ□まで冷却し、次いで、徐冷装置９によってＴ６の
温度までＯ，ＯＳ６０７秒の速度で徐冷した後、空冷し
た。

上述したＴ１〜Ｔ６　　の各温度を変えることにより、
本発明の範囲内および範囲外の数種類の供試体を潤製し
た。次いで、各供試体の組織の球状化率Ｃ８Ａ率）およ
び硬度（Ｈｖ）を調べ、処理温度Ｔｌ〜Ｔ６とともに第
２表に示した。

第１表に示すように、仕上圧延後群入側温度Ｔ１および
最終仕上温度Ｔ２が本発明の範囲より高すぎた比較用供
試像点５および墓１１は、球状化前組織が粗く球状化率
が劣っていた。

急冷後の再加熱開始温度Ｔ３が本発明の範囲よシ′高す
ぎた比較用供試体Ａ６およびＡ１２は、Ａｔ以下への冷
却が不十分なため球状化のための核としての炭化物が不
足しておシ、球状化率が劣シ、硬度も高かった。

等温保持温度Ｔ４がＡｃｌ＋１６０℃より高すぎた比較
用供試体Ａ７および煮１３は、セメンタイトの溶は込み
が急速に進行した結果、球状化のための核としての炭化
物が不足しており、球状化率が劣シ、硬度も高かった。

等温保持温度Ｔ５がＡｒ、よシも高すぎた比較用供試体
＆８および洗１４は、十分固溶炭素が析出しきらないう
ちに空冷された結果、粗い再生・ぐ−ライトが出て球状
化率が劣っておシ、硬度も高かった。

逆に、等温保持温度Ｔ５がＡｒ１６０℃、ｌ：りも低す
ぎた比較用供試体扁９および４１５は、急速に炭化物が
析出した結果十分球状化しなかった。さらに、硬度も高
かった。

徐冷停止温度Ｔ６がＡｒ、−８０℃よりも高すぎた比較
用供試体Ａ１０および屋１６は、徐冷が不十分なために
、以後に行った空冷工程において再生ノぐ一ライトが出
たことにより、球状化率が劣り、硬度も高かった。

これに対して、本発明の供試体煮１〜４は、良好な球状
化率および低い硬度が得られた。

第３図は本発明の供試体４の金属組織を示す、４００倍
の顕微鏡写真である。

第３図に示すように、本発明の供試体４は、良好な球状
化をなしておシ、通常の球状化焼なまし処理を施した鋼
線材と比べても、球状化状況は全く遜色なかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の方法によれば、従来の
球状化焼なまし処理方法によシ処理された線材と同等の
球状化率および硬度を有する線材を、従来よシも大幅に
短縮された時間によって製造することができるので、生
産能率が大幅に向上する産業上有用な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の球状化処理方法のヒート・！ターンを
示すグラフ、第２図は熱間圧延鋼線材の球状化処理設備
の概要を示す工程図、第３図は本発明の方法によシ製造
した５Ｃｒ４４０　の鋼線材の金属組織を示す顕微鏡写
真である。図面において、１・・・被圧延材、　　　　
２・・・鋼線材、３・・・仕上圧延後群入側水冷ゾーン
、４・・・仕上圧延機群、 ５・・・仕上圧延機群山側水冷ゾーン、６・・・レイン
グヘッド、　　　　７・・・急冷装置、８・・・再加熱
装置、 ９・・・等温保持（または徐冷）装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１０〜１．００ｗｔ．％を含有する鋼片
   を熱間圧延し、仕上圧延機群の入側における被圧延材の
   温度を６５０〜８５０℃となし、仕上圧延機群の出側に
   おける前記被圧延材の最終仕上温度を７５０〜９００℃
   となして鋼線材を調製し、次いで、前記鋼線材を２℃／
   秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度まで冷却し、次
   いで、冷却された前記鋼線材を２℃／秒以上の加熱速度
   でＡ＿ｃ＿１〜Ａ＿ｃ＿１＋１６０℃の温度域まで加熱
   し、そして、前記温度域において５分間以内の時間保持
   し、次いで、前記温度域に加熱、保持された前記鋼線材
   を、任意の冷却速度でＡ＿ｒ＿１〜Ａ＿ｒ＿１−６０℃
   の温度域まで冷却し、そして、前記温度域において５〜
   ６０分間の時間保持することを特徴とする、熱間圧延鋼
   線材の直接球状化処理方法。
2. （２）Ｃ：０．１０〜１．００ｗｔ．％を含有する鋼片
   を熱間圧延し、仕上圧延機群の入側における被圧延材の
   温度を６５０〜８５０℃となし、仕上圧延機群の出側に
   おける前記被圧延材の最終仕上温度を７５０〜９００℃
   となして鋼線材を調製し、次いで、前記鋼線材を２℃／
   秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度まで冷却し、次
   いで、冷却された前記鋼線材を２℃／秒以上の加熱速度
   でＡ＿ｃ＿１〜Ａ＿ｃ＿１＋１６０℃の温度域まで加熱
   し、そして、前記温度域において５分間以内の時間保持
   し、前記温度域に加熱、保持された前記鋼線材を、任意
   の冷却速度でＡ＿ｒ＿１の温度まで冷却し、次いで、前
   記温度に冷却された前記鋼線材を、２℃／秒以下の冷却
   速度でＡ＿ｒ＿１−８０℃の温度まで冷却することを特
   徴とする、熱間圧延鋼線材の直接球状化処理方法。