JPS6343445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は熱間圧延時の熱を利用して冷却速度
を制御する方式の直接熱処理線材の冷却法の改良
に関し、高炭素鋼線材において全長にわたる均一
性のすぐれた品質でかつ従来得られなかつた鉛パ
テンテイング処理材に匹敵する高強度レベルの線
材の製造を可能とすることを目的とするものであ
る。この発明は例えばJISG3506、SWRH42A〜
SWRH82B（C0.39〜0.86％）の如き、Ｃ含有量
0.40〜0.90％の高炭素高硬線の製造法である。 近年、直接熱処理線材の冷却法は大巾に普及
し、従来はかれなかつた線材の品質向上に寄与し
ていることは周知のとおりである。この冷却法は
主として5.5〜15mmφの線材が対象であり、最近
ではその生産性を高めるために高速圧延が採用さ
れ、例えば5.5mmφではその仕上圧延速度は60
ｍ／secに達する。また、仕上圧延出口温度は通
常1000℃以上であり、スケール性状の改善、強度
レベルの調整、荷姿、作業性等を考慮して、仕上
圧延後強制冷却（水冷）を行ない線材温度を700
〜900℃に冷却して巻取り、しかる後コンベヤー
上に展開して風冷その他の冷却媒体により変態を
完了させる方法である。 しかし、従来法では前記のごとく仕上圧延後の
材料温度が1000℃以上のため、仕上圧延後の強制
冷却では巻取温度を700℃以下にすることは安定
性の面より困難である。 ところで高炭素鋼線材はその用途上高強度でか
つ伸性がすぐれ品質のばらつきの小さいことが要
求される。一例を上げれば、SWRH62A（5.5φ）
ではRodのTSは105Kg／mm²以上、コイル内ばらつ
き（Ｒ）は５Kg／mm²以下、またSWRH82B（11φ）
ではRodのTSは118Kg／mm²以上、コイル内ばらつ
き（Ｒ）は５Kg／mm²以下等の品質レベルが要求さ
れている。しかしながら直接熱処理法においては
これらの品質レベルが得られず、一般には鉛パテ
ンテイング処理により高強度レベルの線材を得る
のが普通である。しかし近年公害の問題、２次加
工の生産性向上に伴い鉛パテンテイング法の不採
用が望まれている。 これに対処すべく一部にはSi、Cr、Mn等焼入
性を向上させる合金元素の添加によつて直接熱処
理法でも比較的高品質レベルを得る方法が行なわ
れつつある。しかしこの方法は材料コストが高価
につくことや合金元素添加によつて焼入感受性を
高めているため品質にばらつきが生じるおそれが
ある等の問題がある。 ところで鉛パテンテイング法は、線材を再加熱
してオーステナイト組織とし500〜650℃の鉛浴中
に浸漬して等温度変態を行なう方法である。従つ
て、直接熱処理法においても、仕上圧延後線材を
未変態のままで500〜650℃の温度まで急冷できれ
ば鉛パテンテイングに匹敵する品質が得られるこ
とになる。しかしながら従来の熱処理法において
は、前記のごとく仕上圧延出口温度が1000℃以上
と高く、仕上圧延後の強制冷却では500〜650℃の
温度まで安定して急冷することができず、線材横
断面の表面部に過冷組織（ベイナイト）の発生あ
るいは長さ方向の巻取温度のばらつき等が発生し
良質の線材は得られない。 この発明は、前記した従来の問題を解消して品
質の安定した高強度高炭素鋼線材を直接熱処理法
で製造可能な方法を提案するものである。 この発明は、直接熱処理線材の冷却法におい
て、仕上圧延機前に１または複数の冷却設備を設
け、圧延線材の全長を水その他の冷却媒体により
予備冷却して仕上圧延入口温度を600〜900℃の範
囲に冷却し、仕上圧延後強制冷却して400〜700℃
の温度範囲で巻取り、巻取後0.5〜25℃／secの冷
却速度で調整冷却を行なうことにより全長にわた
る均一性のすぐれた品質の高強度高炭素鋼線材を
得る方法である。 すなわち、この発明は仕上圧延出口の材料温度
を下げることによつて400〜700℃の温度範囲での
巻取りを可能としたものである。仕上圧延出口の
材料温度を下げる手段としては、加熱炉での温度
を下げる方法、圧延速度を下げる方法等が一般的
であるが、前者は粗圧延、中間圧延等の段階で鋼
片割れあるいは圧延荷重の増大によるロール折損
等が多発して好ましくない。また後者は生産性が
著しく低下するという問題がある。一方、中間圧
延機と仕上圧延機（ブロツクミル）間は設備配置
上可成りの距離があり、かつ製品サイズ1.5〜
5.5φでは中間圧延機を出た該線材断面は17.5〜
22φの範囲で、しかも圧延速度は６ｍ／sec以下
である。そこでこの発明者らは以上の知見に基づ
いて、仕上圧延出口の材料温度を下げる手段とし
て中間圧延機と仕上圧延機間に１または複数の冷
却設備を設け、ここで圧延線材の全長を予備冷却
する方法をこうじたのである。 またこの発明において、仕上圧延入口温度を
600〜900℃に限定した理由は、600℃以下に冷却
することは過冷組織の発生および圧延荷重の増大
によつてロールが折損するおそれが多分にあるこ
と、また900℃以上では仕上圧延入口温度が高い
ため仕上圧延後の強制冷却で目標の400〜700℃の
巻取温度まで安定して急冷できないためである。 また、強制冷却後の巻取温度を400〜700℃に限
定したのは、400℃以下の場合はベイナイトある
いはマルテンサイト等の焼入組織が発生するため
好ましくなく、また700℃以上では目標の高強度
レベルが得られないためである。 また、巻取後の調整冷却時の線材の冷却速度を
0.5〜25℃／secに限定したのは次の理由による。
すなわち、巻取温度400〜600℃の範囲ではその後
の冷却は鉛パテンテイングと同様極力恒温変態に
近い条件で行うのが望ましい。したがつて冷却速
度は極力遅くする必要がある。下限を0.5℃／sec
としたのは現実的にこれ以下の冷却速度は現状の
設備では得られないためである。 また巻取温度が700℃近くになると逆に冷却速
度を遅くすると、冷却過程でフエライトの生成あ
るいはパーライトの層間隔が粗くなり、目標の強
度が得られない。したがつて冷却速度は大きい方
が望ましい。しかし極端に大きくすることはマル
テンサイト等の異常組織が発生するので上限を25
℃／secとした。 第１図はこの発明法を実施するための直接熱処
理線材冷却設備の一例を示すブロツク図で、同図
中１は中間圧延機、２は予備冷却装置、３は仕上
圧延機、４は強制冷却装置、５はレーイングコー
ン、６は強制空冷装置をそれぞれ示す。 次に、この発明の実施例について説明する。 実施例 第１表に示す組成を有する２つの鋼種を用いて
製品寸法5.5mmφ、11mmφに熱間圧延した。その
際、仕上圧延前の線材の予備冷却は第１図に示す
中間圧延機１と仕上圧延機３の間に水冷予備冷却
装置を２基設置して行なつた。この時の中間圧延
機を出た線材の温度は約970℃であつた。そして、
水冷予備冷却装置により、鋼種Ａ，Ｂともに仕上
入口温度を約850℃、650℃に冷却した。しかる後
仕上圧延し、続いて強制冷却装置によりそれぞれ
650℃、550℃に冷却し、巻取後コンベヤー上に展
開し、650℃の方は７℃／sec、550℃の方は0.7
℃／secの冷却速度で調整冷却を行ない変態を完
了させた。 また、この発明法と比較のため、同一鋼種を用
い仕上圧延前の予備冷却を行なわずに仕上圧延
し、仕上圧延後850℃に強制冷却し、巻取後コン
ベヤー上に展開し７℃／secの冷却速度で調整冷
却を行なつて変態を完了させた。 これらの条件で製造したそれぞれの線材につい
て引張試験およびスケール性状の試験を行なつ
た。その結果は第２表に示すとおりである。 第２表から明らかなごとく、この発明法による
鋼種Ａ，Ｂはともに従来法に比べ高強度でかつ絞
りも良好で品質のばらつきも小さく、さらにスケ
ール量も少なく品質が大巾に改善された。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明法を実施するための装置の一
例を示す説明図である。 １……中間圧延機、２……予備冷却装置、３…
…仕上圧延機、４……強制冷却装置、５……レー
イングコーン、６……強制空冷装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ C0.40〜0.90％を含有する高炭素鋼を熱間仕
   上圧延後水冷等により強制冷却し、ひきつづき風
   冷その他の冷却媒体にて変態を行なわせる直接熱
   処理線材の冷却法において、仕上圧延機前に１ま
   たは複数の冷却設備を設け、圧延線材の全長を水
   その他の冷却媒体により予備冷却して仕上圧延入
   口温度を600〜900℃の範囲に冷却し、仕上圧延後
   強制冷却して400〜700℃の温度範囲で巻取り、巻
   取後0.5〜25℃／secの冷却速度で調整冷却を行な
   うことにより全長にわたる均一性のすぐれた品質
   の高強度高炭素鋼線材を得ることを特徴とする直
   接熱処理高強度高炭素鋼線材の製造法。