JPS6338512A - 低炭素極細線用鋼の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、高度の加工性と優れた機械的性質を具備した
低炭素極細線用鋼を製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 直径数ｍｍ乃至ａ１０μｍの極細鋼線（以下鋼線という
用語は伸線加工後である場合を示すものとする）は、そ
の径に応じてローブワイヤ、ビードワイヤ、ばね鋼、ホ
ースワイヤ、タイヤコード。

インナーワイヤ等の用途に広範囲に使用されている。例
えば前記極細鋼線は、直径５．５　ｍｍ程度の線材（以
下線材という用語は伸線加工前である場合を示すものと
する）に伸線加工を施すことによって製造するのが一般
的である。この様な場合における伸線加工時の合計減面
率は通常９０％以上であり、一般的なＯ，Ｓ〜０．８％
高炭素パテンティング線材の伸線限界を遥かに超えてい
る為、冷間伸線加工の途中で何度もパテンティング処理
を行なう必要がある。その結果、極細鋼線の製造には多
くの工数が必要となり、製造コストが高くなるという傾
向がある。

一方、純鉄や低炭素鋼、更にはフェライト・パーライト
鋼等の線材であれば、強加工による極細鋼線への伸線加
工自体は可能であるが、伸線加工による鋼線強度の上昇
度合は少なく最終製品としての強度が低い。例えば減面
率９５−９９％の強加工伸線の場合であっても、得られ
る鋼線の強度は７０〜１３０　ｋｇｆ／ｍｌｎ”程度で
あり、希望する１　７０　ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度を
得ることはできない。また減面率９９％以上の伸線加工
を施しても、１９０　ｋｇｆ／ｍｍ’を超える強度は得
られない。

他方熱処理によって焼入れ、焼戻しした焼戻しマルテン
サイト組織を有する線材も提供されている。しかしこの
様な線材は焼入れのままでは良好な加工性を得ることが
できないので、焼戻し処理して線材の強度を大幅に低下
させることによって伸線加工性を良好にするものである
ので、高強度延性の極細鋼線を得ることはできない。ま
たこの場合に、焼入れのままの線材をそのまま使用した
としても、伸線加工前処理としての酸洗工程において表
面割れが発生し易く、延性自体も不十分であることも否
定できない。

上述した問題を解決する技術として、下記の様な技術が
既に提案されている。即ち、針状マルテンサイト、ベー
ナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相を
、フェライト相に対して体積率で１５〜４０％均一に分
散してなる複合組織を最終組織とすることにより、減面
率９０％以上の優れた加工性を有する線材が得られるこ
とが明らかとなっている（特願昭６０−１６０７４７号
公報参照）。従って、当該線材によれば加工途中にＡｃ
、温度以上に加熱することなく（即ちパテンティング処
理を施すことなく）、合計減面率で９０％以上の伸線加
工性が得られるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の線材を素材としてスチールコード
の様な高強度の極細鋼線を得る為には、原料線材に下記
の様な特性が要求される。即ち、（１）冷間伸線加工時
に断線を発生することのない様な高度の加工性を備えて
いること、及び（２）スチールコードワイヤ等の製品に
成形した段階において、当該製品における疲労強度等の
機械的性質が良好であること、等である。

上述の要求特性に大きな影響を及ぼす因子としては、Ａ
ｔ２０３，５ｉＯｚ　、ＴｉＮ、Ｃａｏ等の非延性介在
物の存在を挙げることができ、当該介在物の低減に対す
る！！鋼技術上の提案がこれまでに多くなされている。

例えば特公昭５２−１７４９０号公報には、「各種製鋼
炉にて精練された溶鋼を、溶鋼中に添加されるＡ１の総
計が最終的に溶ｗ１１七当たり０．０１０〜０．０５　
ｋｇとなる様に調整しながら脱酸及び成分調整する」方
法が開示され、成る程度の効果は認められている。しか
しＡｌ２０ｊ系介在物を現状の要求レベルにまで低減す
ることは困難であった。

また特開昭５７−６７１１１号公報には、ｒ　Ｍ　ｎ　
／　Ｓ　ｉを１．７以上に調整した溶鋼に、溶鋼１を当
たり１０ｇ未満のＡ１を加えて溶製した鋼を、真空アー
ク脱ガス装置に装入しＣａｏ−３ｉ　０２系スラグを用
いて処理する」方法が開示されている。しかしながらこ
の方ン去においても、Ｆｅ−３ｉ等のＳｉ源となる合金
鉄が多量に添加される場合には、たとえＭ　ｎ　／　Ｓ
　ｉとして１．７以上という制限が与えられていてもＳ
ｉの絶対ユが多くなることは避けられず、しかも？８鋼
中に添加されるＡｔ混入総量を１０ｇ未満に規制してい
る為５ｉ０２系介在物が多数生成し、結局スチールコー
ド等の極細鋼線に要求されるレベルにまでＳｉＯ２系介
在物を減少することは不可能であった。

本発明はこの様な問題点を解決する為になされたもので
あって、その目的とするところは、非延性介在物を可及
的に低減することによって高度の加工性及び優れた機械
的性質を有する低炭素極細線用鋼の製造方法を提供する
点にある。

［問題点を解決する為の手段］ 上記問題点を解決し得た本発明方法とは、Ｃ：０．０１
〜０．３％（重量％、以下同じ）、Ｓｔ：１．５％以下
、Ｍ　ｎ　：　０．３〜２．５％を含有すると共に、Ｎ
を４０　ｐｐｍ以下に抑え、残部がＦｅ及び不可避不純
物である溶鋼を用い、該溶鋼へのＡ１総添加量を溶鋼１
を当たり１０〜５０ｇとなる様に調整して脱酸を行なう
と共に、真空脱ガス装置内でＣａｏ−５ｉＯ□系スラグ
を添加して、溶鋼中の非延性介在物の低減を図る点に要
旨を有するものである。

［作用］ 以下、本発明で規定する各元素の限定理由について説明
する。

ＣＩ　０．０１〜０．３％ Ｃは、熱間圧延された線材に所定の複合組織を形成させ
、且つ所定の強度を与える元素であり、その効果を達成
する為には０．０１％以上添加する必要がある。しかし
ながら、Ｃ添加量が９７Ａざると、マルテンサイト、ベ
ーナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相
（以下第２相と称する）の延性が劣化する傾向を示すの
でＣ４加量は０．３％以下に抑える必要がある。

Ｓｉ：１．５％以下 Ｓｉはフェライト相の強化元素として有効であるが、添
加量が多過ぎると変態温度を著しく高温側にずらせ、ま
た線材表面の脱炭を発生し易いので、Ｓ　ｉｍｍ玉量１
．５％以下にする必要がある。

Ｍ　ｎ　：　０．３〜２．５％ Ｍｎ添加は線材の強度を高めると共に第２相の焼入性を
高めるのに効果的であり、また第２相を針状化された好
ましい形態にする為にも効果的である。この様な効果を
達成するには、Ｍｎを０．３％以上添加する必要がある
。しかしながら、２．５％超えるＭｎを添加しても添加
しただけの効果が得られずＭｎの効果が飽和状態となる
ので、Ｍｎ添加量の上限は２．５％とした。

Ｎ：４０ｐｐｍ以下 Ｎは、固溶状態で存在するときに最も時効硬化を起こし
易い元素である。従ってＮの固溶量が多いときには伸線
加工時に時効硬化を生じて線材の加工性を阻害し、更に
加工後においても時効硬化を進行させるので、伸線によ
って得られる極細鋼線の延性を劣化させる。この様なＮ
による阻害を防止する為には、Ｎ含有量は４０　ｐｐｍ
以下に抑える必要があるが、更に好ましいＮ含有量は２
０ｐｐｍ以下である。

本発明に用いられる線材の化学成分は、極細鋼線用とし
て従来から使用されておりＪＩＳ規格に規定されている
高炭素鋼線材と比較すると、Ｃ含有量が低く、Ｓｉ及び
Ｍｎの含有量が高いのが特徴である。

一般的には、溶鋼中のＣが低くなる程、Ｃと平衡するＯ
の残存量は多くなる。またＳｉ含有量を高くするにはＦ
ｅ−５ｉ等の合金鉄の没入量が必然的に増加する。従っ
て、溶鋼中に添加するＡＩ量を最小限に規制してＡｌ２
Ｏ３系介在物の低減を図ることは、逆にＳｉＯ２系介在
物の発生を促進させることにつながる。

一方、Ｓｉ○２系介在物を減少させる手段として、真空
脱ガス装置により脱ガスした後にＦｅ−５ｉ等のＳｉ源
合金鉄を添加する方法も考えられる。しかしながら、本
発明の対象である低炭素鋼においては、真空脱ガス処理
を施したとしても、酸素量を低減するのに限界があり溶
鋼中に残存する酸素量は依然として多く、その後添加さ
れるＦｅ−３ｉ等の合金鉄量も多くなるのでＳｉＯ系介
在物の生成を可及的に少なくすることは困難である。ま
たＳｉＯ２においては溶鋼中での凝集浮上が起こり難い
ので、真空脱ガス時に溶鋼を攪拌してもＳｉＯ２の低減
は困難である。

従って５ｉ０２系介在物の積極的な低減を図る為には、
まず浮上性の良好な３１０２−Ｍｎ０−Ａｌ２Ｏ３系介
在物であって低融点組成であるスベサタイト領域となる
様に、５ｉ０２系介在物を組成制御する必要がある。そ
こで本発明では、溶鋼中にＡＩを所定量添加することを
必須要件とし、５ｉ０２系介在物を５１０２−Ｍｎ０−
Ａｌ２Ｏ３系介在物へ組成制御する構成を採用した。

尚本発明におけるＡ１添加の際には、下記の点に注意を
配る必要がある。即ち、ＡＩ単独の形でＡＩを添加する
ことは、Ａｌ２Ｏ３系介在物自体を生成させることにも
なり、特に本発明で用いる低炭素鋼では溶鋼中に溶存す
る酸素量が多いので、多量のＡ１□０．系介在物を生成
させることになる。従って本発明では、生成調整の為！
、：添加される合金鉄に含有されるＡｌ（このＡ１はほ
とんどＡ　１２０３を含む酸化物の形で存在している）
に着目し、Ｆｅ−３ｔ、Ｆｅ−Ｍｎ等の添加合金鉄の銘
柄（銘柄によりＡ１含有量が異なる）や添加量を工夫し
て溶鋼中に添加されるＡ１総量を制御することが推奨さ
れる。

しかしながら実際の操業では、ＡＩの添加だけで脱酸生
成物をスベサタイト領域に完全制御することは困難であ
る。また転炉スラグ等からの介在物が溶鋼中に混入する
場合もあり、現実的にはＳｉＯ２．Ａ１２ｏ、及びその
複合介在物、即ちＳ　ｉ０２−Ａ１２０３−Ｃａｏ系或
は５１０−Ｍｎ−Ａ１２０ｓ系介在物であって、冷却時
にＡｌ２Ｏ，を晶出する様な組成領域にある介在物の生
成を避けることは不可能である。この様な事態を回避す
る為、本発明では真空脱ガス装置内でＣａｏ−５ｉ０２
系スラグを投入し、溶鋼を攪拌することによって溶鋼中
の介在物をＡｌ２Ｏ３等の晶出しない低融点組成のスベ
サタイト、アーノサイト、ウオラストナイト等への制御
を図ったものである。従って本発明においてＣａｏ−３
ｉＯ２系スラグを溶鋼中に添加する理由は、大気酸化に
よって生じるＳｉＯ□系、Ａｔ２０３系介在物の生成防
止にある。

真空脱ガス装置内でＣａｏ−５ｉ０２系スラグを投入し
た場合に、溶鋼中に添加されたＡ１総量と５ｉ０２系介
在物及びＡｌ２Ｏ３系介在物の発生指数との関係は第１
図に示す如くである。従って第１図からも明らかである
が、ＳｉＯ□系介在物及びＡｌ２Ｏ５系介在物の発生を
極力抑えた状態でＡＩを添加する為には、ＡＩ総添加量
は溶鋼１を当たり１０〜５０ｇの範囲に規制する必要が
あるが更に好ましい範囲は１５〜２０ｇである。

［実施例］ ２４０を転炉を使用し、下記第１表に示した化学成分の
溶鋼を用い、各ｉｆ！Ａ−Ｄの極細線用鋼を製造した。

尚鋼種Ａは本発明方法に従って製造した実施例であり、
！ｆ！［Ｂは比較例、鋼種Ｃ，Ｄは従来技術で示した方
法（特開昭５７−６７１１１号公報及び特公昭５２−１
７４９０号公報）に従って製造した場合である。またこ
の場合、Ｆｅ−５ｉ＋Ｆｅ−Ｍｎ等の合金鉄としては含
有Ａｔ量の異なる種類を選定し、第１表に示したＡ１添
加総量となる様に転炉出鋼時に添加した。

第１表に示した鋼種のうち、Ａ〜Ｃは、ＲＨ脱ガス装置
を用いて真空脱ガス処理を実施したものであり、特にＡ
、Ｃについては真空脱ガス時にＣａｏ−５ｉ０２系スラ
グを７容鋼中に添加した。

そしてＡ〜ＣについてはＲＨ脱ガス後に、及びＤについ
ては出鋼してから成分調整後に、夫々断面サイズが３８
０　ｘ　５５０　（ｎ＋ｍ）の連鋳片に鋳造し、１１５
ｍ田φに分塊圧延した後５．５　ｍｍφ線材となる様に
圧延した。５．５■φ線材に圧延した後は直ちに水焼入
れを行ない、その線材に７２０℃×２分の加熱を施した
後再び水焼入れを行ない、フェライトと針状マルテンサ
イトの複合組織とし、更に０．１７５　ｍｍφまで伸線
加工し、そのときの断線発生頻度を調査した。その結果
は、５ｉ０２系及びＡｌ２Ｏ３系の介在物指数と共に第
１表に併記した。

尚第１表に示したＳｔ○２系介在物指数は、圧延線材の
縦断面１１０ｍｍ２において、ＥＰＭＡによって測定し
たときに検出された５ｉ０２系介在物個数に対応させた
値である。またＡｌ２Ｏ３系介在物指数は、５０ｇの圧
延線材を加熱硫酸・硝酸溶液で溶解し、その残渣をＥＰ
ＭＡによって測定したときに検出されたＡｌ２Ｏ３系介
在物個数に対応させた値である。

上記第１表の結果から明らかであるが、本発明方法は、
比較例及び従来例と比べてＳｉＯ２系及びＡｌ２Ｏ３系
の両方の非延性介在物の低減に極めて効果的であり、極
細線への冷間伸線加工時における断線頻度を著しく低下
し得ることが理解される。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明方法によれば、線材中のＡｌ２Ｏ
３系及びＳｉＯ２系の非延性介在物の低減に極めて効果
的であり、冷間加工時の断線を低減できる。従って本発
明に例えば、従来必要とされていた中間熱処理を省略で
きると共に、合計減面率９０％以上の高度の加工性及び
優れた機械的性質を有する低炭素極細線用鋼が得られる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、ＲＨ真空脱ガス装置内でＣａｏ−５ｉ０２系
スラグを添加して処理した場合において、溶鋼に添加さ
れたＡＩ総量と、ＳｉＯ□系及びＡｌ２Ｏ，系介在物と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ：０．０１〜０．３％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ：
   １．５％以下、Ｍｎ：０．３〜２．５％を含有すると共
   に、Ｎを４０ｐｐｍ以下に抑え、残部がＦｅ及び不可避
   不純物である溶鋼を用い、該溶鋼へのＡ１総添加量を溶
   鋼１ｔ当たり１０〜５０ｇとなる様に調整して脱酸を行
   なうと共に、真空脱ガス装置内でＣａｏ−ＳｉＯ＿２系
   スラグを添加して、溶鋼中の非延性介在物の低減を図る
   ことを特徴とする低炭素極細線用鋼の製造方法。