JPS646249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、高張力棒鋼または鋼線（以下、総
称して線材と云う）の製造方法に関する。 たとえばJISG―3109のSBPR110／135や
SBPD130／145級の高強度PC鋼棒の製造は一般
に以下のような手順で行なわれる。すなわち、熱
間圧延した線材を、酸洗または機械的にデスケー
ル処理し、その後石灰塗布或いは化成皮膜処理を
施して潤滑性をもたせて伸線加工を行ない、しか
るのち必要に応じ異形加工を施し、最後に焼入れ
―焼もどしの熱処理を別ラインにて実施する、以
上の工程を経る。 この方法の最大の問題点は、熱延→デスケール
→伸線（→異形加工）と焼入れ―焼もどしの熱処
理とが、別々のラインで実施されるところにあ
る。熱処理に長時間を要するため、連続した１つ
のラインでの実施が不可能なためであるが、この
ようなラインの分離が生産性の低下につながるの
は云う迄もない。更に今一つ、デスケール処理工
程にも問題がある。デスケール処理は、線材の品
質確保と伸線時のダイス損傷防止の面から、省く
ことのできない工程で、一般に酸洗処理か、或い
はロールベンダー等による機械的デスケールによ
り行なわれるが、酸洗処理は廃液処理の問題を抱
え、一方機械的処理も設備面で大きな不利は否定
できない。 本発明は、伸線に先立つデスケール処理工程と
伸線後の焼入れ工程を省略して、一つの連続した
ラインで能率よくしかも低コストで良質の高張力
線材を製造できる方法の提供を目的とするもので
ある。ここに、高張力線材とは、主にPC鋼棒な
どとして用いられるもので、異形加工を施したも
の、同じく施していないものの何れをも含むもの
とする。 前記の如く通常の熱延線材のスケールは、これ
を除かないと、その後の伸線工程で障害となる
が、熱間圧延工程にて生成するスケールを、伸線
において支障とならないもの、すなわち薄くて圧
延性に富むものにしてやれば、デスケール工程の
省略が可能となる。また、熱処理工程を簡略化す
る一つの手段として、熱延後の保有熱を利用して
線材を予めマルテンサイト化してやり、通常伸線
加工後において行なわれる焼入れ工程を不要にす
ることが考えられる。 このような観点から本発明者らは、熱延スケー
ルの生成を可及的に抑制するとともに熱延後の冷
却過程でマルテンサイトを得る方法について、
種々実験、研究の結果、素材鋼の焼入性を改善し
た上で、熱間圧延時中間圧延機を出たところで一
旦変態点以上の所定温度に冷却し仕上げ圧延後急
冷によつて過冷オーステナイト化しそこから調整
冷却を行うことにより、熱延スケールの生成が効
果的に抑制され、同時に完全なマルテンサイトが
確保されることを見出した。 すなわち本発明は、C0.10〜0.40％、Si0.05〜
1.50％、Mn0.70〜2.50％、Cr0.10〜1.50％、
B0.0002〜0.0050％およびTi0.0050〜0.050％と
Al0.007〜0.050％の一方または双方を含み、残り
はFeおよび不可避的不純物からなる鋼線材を熱
間圧延し、この際中間圧延機群と仕上げ圧延機群
との間にて750〜900℃に冷却し、仕上げ圧延後
700℃以下の温度に急冷して過冷オーステナイト
の状態にし、更に調整冷却によつてマルテンサイ
ト化し、しかるのち脱スケールを行うことなく、
ローラダイスにて伸線することを特徴とする高張
力線材の製造方法を要旨とする。 マルテンサイト化には、云う迄もなく臨界冷却
速度以上での冷却が必要とされる。通常、ステル
モア方式でコンベア上に展開したルーズコイルを
衝風冷却する場合、冷却開始温度が高すぎて、未
変態オーステナイトが残留したままコンベアを通
過し、集束装置でコイル状となるため、冷却速度
が臨界冷却速度以下となり、ベイナイト組織など
が生じる結果となる。 他方、一般に高温で生成するスケールは、材料
の初期温度と冷却速度に左右され、高い温度から
緩かな速度で冷却される程、スケール量は増加す
る。デスケールをせずに伸線を行うには、薄くて
圧延性に富んだFeO主体のスケールを生成させる
必要があるが、このような爾後そのまま伸線可能
なスケールを得るためには、低い冷却開始温度か
ら速やかに冷却を行なわなければならない。先述
のステルモア方式では一般に、高温度から衝風冷
却によつてゆつくりした速度で冷却されるため、
多量のスケール生成が避けられない。 しかるに本発明者らが実験、研究の末、素材
鋼に焼入性向上に有効なＢとそのＢの効果を十分
に引出すためのTi、Alをそれぞれ添加し、熱
間圧延時中間圧延機群を出たところでまず750〜
950℃に冷却を行ない、仕上げ圧延後700℃以下
（700〜500℃の範囲が好ましい）に急冷して過冷
オーステナイトとなしそこから調整冷却を行え
ば、先述の一般のステルモア方式の設備による比
較的緩やかな衝風冷却ででも集束までに確実にマ
ルテンサイトが得られ、かつ安定した機械的性質
が確保できると同時にスケールもきわめて薄く伸
線可能なものの生成に止められることが判明し
た。 本発明方法の実施により得られる線材は、異形
加工を施したもの、同じく施していないものの何
れでも、表面が美麗で高い商品価値を有するもの
である。 本発明における、鋼成分並びに製造条件限定の
理由について以下に説明する。 鋼成分について、 Ｃ：鋼に必要な強度と焼入性を付与する成分で
あり、0.10％未満では、所要強度の確保が困難
で、また0.40％を越えるとPC鋼棒として必要な
延性とスポツト溶接性が得られない。 Si：焼入性の向上および強度改善に有効であ
る。0.05％未満ではこのような効果が期待でき
ず、一方1.50％をこえると延性が著しく劣化す
る。 Mn：焼入性向上に寄与する成分であり、0.70
％以上必要であるが、2.50％をこえて含有しても
効果の向上はみられない。 Cr：焼入性向上に有効で、含有量としては0.10
〜1.50％が適当である。 Ｂ：少量の添加が焼入性向上にきわめて有効な
成分であり、含有量は0.0002〜0.0050％が適当で
ある。 Ti、Al：これらは何れも、ＢをＮから保護し
てＢの焼入性向上の効果を最大限引出すための成
分であり、１種または２種添加される。とくに
Tiはそれ自体、焼入性向上に寄与するものであ
る。Tiは0.0050％以上、またAlは0.007％以上な
いと、ＮからＢを十分に保護し得ず、他方通常の
Ｎ含有量では、Ti0.050％、Al0.050％をこえて添
加する必要がない。 次に、製造条件については、熱間圧延工程で中
間圧延機群と仕上圧延機群との間で一度冷却を施
すのは、鋼片の加熱温度のばらつきによる仕上圧
延温度のばらつきをなくすること、および仕上圧
延温度を低く抑制し次の調整冷却時のオーステナ
イト粒を小さくしかつばらつきをなくしマルテン
サイト変態後の延性を改善するとともに機械的性
質のバラツキを小さくすることを目的とする。 この冷却は、熱間圧延機の入側温度または初期
の圧延温度に応じて冷却水を制御して、仕上圧延
前の温度が750゜〜900℃の範囲に入るように行な
われる。冷却温度は、750℃を下廻る温度では、
線材の表面温度が変態点以下になる危険があり、
また900℃をこえると、圧延後のオーステナイト
粒が再結晶、粒成長して不均一となり、マルテン
サイト変態後の延性が劣下、及び機械的性質のバ
ラツキが大きくなる。 仕上圧延後に700℃以下に急冷を行うが、これ
は、次の調整冷却の冷却速度として臨界冷却速度
以上を確保してステルモアコンベアー上にてマル
テンサイト変態を完全に完了させること、および
スケールの生成を抑制して、スケールをローラダ
イスによる伸線の障害とならないものにするため
に必須とされる。 調整冷却によつてマルテンサイト化した線材
は、デスケール工程を経ることなく、ローラダイ
スで伸線を行う。伸線にローラダイスを使用する
のは、ローラダイスの使用によつてはじめてデス
ケール工程を不要ならしめることが可能となるか
らである。ローラダイスは、一般の圧延と同様の
原理で、Ｖ―Ｈのロール群の組合せによつて線材
に圧力を加えて伸線するものである。因みに、線
材の伸線用として、ローラーダイス自体はすでに
公知であるが、このダイスを用いても通常工程で
製造された熱延線材では、デスケールせずに伸線
して良質な線材を得ることは不可能であるのは云
う迄もない。 ローラダイスによつて、所定の径まで伸線され
た線材は、焼入れを経ずに直接もどし工程に送ら
れるか、または異形加工を施された後に焼もどし
を受ける。高強度PC鋼棒の場合は一般に、焼入
れ―焼もどしの熱処理を必須とするが、本発明方
法では、すでに直接調整冷却によつて線材はマル
テンサイト化しているので、伸線或いは異形加工
後の熱処理としては、焼もどしだけでよい。マル
テンサイト化しただけでは、引張強さはPC鋼棒
所定の値を満足するが、降伏点が不足する。焼も
どし処理は、この降伏点の値を向上せしめるため
に行なわれる。焼もどし加熱は、高周波誘導加熱
によるのが望ましい。 焼もどし後は、必要に応じ温間矯正を実施す
る。PC鋼棒には、直線性と耐レラクセーシヨン
（特に約180℃での温間レラクセーシヨン）性が要
求されることが多い。これらの特性をもたせるの
に、温間矯正は有効である。温間矯正は、本発明
方法では、焼もどし時の保有熱を利用してその冷
却過程で行なうことができるから、省エネルギ上
有利である。 次に、本発明の実施例について説明する。ここ
では異形PC鋼棒の製造を例にとる。 第１表に示す組成の５種の鋼を熱間圧延の仕上
圧延前に冷却を行ない仕上入口の材料温度を830
℃とし、仕上圧延で7.5mmφの線材となし、しか
るのちこれを強制水冷によつて650℃に急冷した。
これをレーイングコーンでリング状となしコンベ
ア上に展開して、0.4m／sccの速度で移送しつ
つ、約10℃／sccの冷却能をもつ衝風によつて調
整冷却した。コンベア長さは40m、冷却時間は
100℃／sccである。 比較のため、前記５鋼種のうち４鋼種（Ａ、
Ｂ、Ｄ、Ｅ）について、圧延途中での冷却を行な
わず、圧延後の調整冷却開始温度を850℃と650℃
とした点以外は全て前記と同じ条件にて冷却し
た。上記処理後の線材の機械的性質とスケール厚
さを第２表に示した。

【表】

【表】 本発明に基いて圧延途中で水冷を施すとともに
圧延後急冷して調整冷却を行なつた本発明例（添
字１のもの）は、引張強さ、絞りともにバラツキ
が小さく、スケール厚さもきわめて薄くなつてい
るが、比較例では、圧延途中での水冷を実施しな
かつたため、機械的性質のバラツキが本発明例よ
り大きくなつており、また圧延後の冷却温度が本
発明範囲を上廻るもの（添字３のもの）は、特に
引張強度が低くしかもスケール厚が本発明例の略
10倍にも達している。 次に、これらの線材をスケール付きのままロー
ラダイス（２セツト・タンデム）を用い、加工速
度90m／分無潤滑で7.5mmφから7.28mmφに冷間伸
線した。このときの伸線状況を第３表として示
す。

【表】

【表】 本発明例および比較例の添字２のもの（圧延後
の冷却温度が本発明範囲のもの）は何れも、スケ
ール付のままでのローラダイスによる伸線が良好
にできた。 上記良好に伸線できたものに、冷間で異形（小
判形）加工を施し、高周波（250KW、3KH₂）に
よる焼戻し（450℃）を行なつた。高周波コイル
の出側約5mの位置にスピンナー型矯正機を置き、
線材の曲りが６mm／1.5m以内となるように矯正
加工を行つた。矯正機の入口温度は440℃であつ
た。ローラダイス伸線から温間矯正まで一つの連
続したラインで処理したが、そのライン速度は
90m／分であつた。温間矯正後の線材の機械的性
質、その他を第４表に示す。

【表】 上表において、本発明に基く熱間圧延の仕上圧
延前の冷却が、組織の微細化を通してマルテンサ
イト化後の材料の諸特性を向上しかつ安定してマ
ルテンサイトを得る上で有効なことが分る。ま
た、本発明法に従つて製造した線材に、焼もどし
と温間矯正を施すことにより、良好な機械的性質
とすぐれたレラクセーシヨン特性が確保されるこ
とが明らかである。 以上の説明から明らかなように本発明の方法
は、高張力線材の製造工程におけるデスケール工
程と焼入れ工程が不要となるから、その省略を通
して製造工程の大巾な簡略化が実現できるととも
に、全工程を一つの連続ラインにのせることが可
能であり、したがつて本発明はPC鋼棒などとし
て用いられる高張力線材の製造能率向上並びにコ
ストの低減に著しい効を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ C0.10〜0.40％、Si0.05〜1.50％、Mn0.70〜
   2.50％、Cr0.10〜1.50％、B0.0002〜0.0050％およ
   びTi0.0050〜0.050％とAl0.007〜0.050％の一方ま
   たは双方を含み、残りはFeおよび不可避的不純
   物からなる鋼線材を熱間圧延し、この際中間圧延
   機群と仕上げ圧延機群との間にて750〜900℃に冷
   却し、仕上げ圧延後700℃以下の温度に急冷して
   過冷オーステナイトの状態にし、更に調整冷却に
   よつてマルテンサイト化し、しかるのち脱スケー
   ルを行うことなく、ローラーダイスにて伸線する
   ことを特徴とする高張力線材の製造方法。 ２ 伸線後に異形加工を行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の高張力線材の製造方
   法。 ３ 伸線後または異形加工後に焼もどしと温間矯
   正とを行うことを特徴とする第１項または第２項
   記載の高張力線材の製造方法。