WO2000077270A1

WO2000077270A1 - Acier fortement nettoye

Info

Publication number: WO2000077270A1
Application number: PCT/JP2000/003975
Authority: WO
Inventors: Wataru Yamada; Seiki Nishida; Satoshi Sugimaru; Shinjiro Ueyama; Hiroshi Yatabe
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2000-12-21
Also published as: CN1313912A; EP1127951A1; CA2340688A1; BR0006880A; KR20010086358A

Description

明細書高清浄度鋼技術分野

本発明は、冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼、特に超高張力線、極細線、高強度ばね、極薄板ばねにおいて優れた性能を有する高清浄度鋼に関する。背景技術

薄板ばねやタイヤコ一ドのように冷間圧延や伸線など強度の冷間加工を受ける鋼や、弁ばねのように高い疲労強度を必要とする鋼においては、硬質の非金属介在物は有害であり、これらの硬質介在物を起点として破壊が起ることはよく知られている。この対策として介在物を軟質化することにより熱間圧延および冷間圧延又は伸線により延伸させ、介在物を小型化させることが可能である。例えば、特公昭 54— 7252号公報では、介在物をスぺサタイトを主成分とし、 Al ₂0₃ /Si ₂0+ A1₂0₃ 十 MnO 二 0.15〜 0.40とすることが示されているが、ここに示された介在物はコランダムを初晶とする領域にまたがっているため、実際の製造においては極めて硬質で有害なコランダムの発生を防止することが困難であり、十分な効果が得られない

また、特公平 6 — 74484 号公報においては、圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が l Z d ≤ 5 の非金属介在物の平均的組成が、 Si0₂ ： 20〜60%、 Mn0:10~80%に、 Ca0:50%以下、 Mg0:15%以下の一方又は両方を含む鋼が開示されている。更に、特公平 6 — 74485 号公報においては、圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（d) の比が 1 Z d≤ 5 の非金属介在物の平均的組成が、 Si0₂ ： 35〜75%、 Al ₂0₃ :30 %以下、 Ca0:50%以下、 Mg0:25%以下からなる鋼が開示されている。これら公報に記載の発明により、鋼中の介在物は熱間圧延でよく延伸するも、熱間圧延で十分に伸延しない 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物も冷間圧延又は伸線で破砕し微細に分散することにより、冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼を得ることができる。

上記特公平 6 - 74484 号公報、特公平 6 - 74485 号公報に記載の発明は、鋼中の介在物を軟質化するため、溶鋼段階で Si， Mn、その他必要成分元素を添加した後、 Ca， Mg, 更に必要により A1の 1 種又は 2種以上を含む合金を添加することによって複合脱酸を行い、介在物組成を複合組成の介在物としている。溶鋼段階で添加する Ca， Mg合金は高価であり、これら高価な合金の使用量を低減できれば製造コス卜が削減されるため好適である。発明の開示

本発明は、 Ca， Mg合金の使用量が少なくても冷間加工性および疲労特性の優れている高清浄度鋼を提供することを目的とする。

第 1 の発明は、介在物中の A 1₂0₃を極力排除するために A1を使用せず、 Si， Mn、及び Caと Mgの一方又は両方を用いて複合脱酸を行う発明であり、その要旨とするところは以下のとおりである。

( 1 ) 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Zd≤ 5 の非金属介在物の組成が下記組成 A 1 に属するものが個数比で 20%以上、下記組成 A 1 又は B 1 に属するものが合計で 80%以上であり、かつ l Zd≤ 5 で下記組成 A 1 に属する非金属介在物の dが 40 m以下であることを特徴とする冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。組成 A 1 ： Si0₂ ： 60%超

組成 B 1 ： Si0₂ ： 20〜60%、 Mn0:10〜80%に、 Ca0:50%以下、 MgO: 15%以下の一方又は両方を含む。

ただし、非金属介在物の組成は、 Si0₂， MnO, CaO, MgO, A 1₂0₃の和を 100として求める。以下の発明においても同様である。

( 2 ) 長さ（ 1 ) と幅（d) の比が l Zd≤ 5 の非金属介在物の組成が上記組成 A 1 に属するものの個数が 1 個/龍² 以下であることを特徴とする上記（ 1 ) に記載の冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

( 3 ) 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ ： 30%以上、 Mn0: 8〜 65%に、 Ca0:40%以下、 MgO： 12%以下の一方又は両方を含み、 1 / d ≤ 5 の非金属介在物の dが 40 m以下であることを特徵とする冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

ただし、非金属介在物の平均組成は、圧延鋼材の L断面 1 視野で組成を分析した非金属介在物の個数平均によって求める。以下の発明においても同じである。

第 2 の発明は、介在物に積極的に Ca0， MgO, A 1₂0₃を含有させる複合脱酸を行う発明であり、その要旨とするところは以下のとおりあ《3。

( 4 ) 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d 5 の非金属介在物の組成が下記組成 A 2 に属するものが個数比で 20%以上、下記組成 A 2 又は B 2 に属するものが合計で 80%以上であり、かつ 1 / d ^ 5 で下記組成 A 2 に属する非金属介在物の dが 40/ m以下であることを特徴とする冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

組成 A 2 ： SiO, ： 75%超組成 B 2 ： Si0₂ ： 35〜75%、 Al ₂0₃ : 30 %以下に、 Ca0:50%以下、 Mg 0:15%以下の一方又は両方を含む。

( 5 ) 長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物の組成が上記組成 A 2 に属するものの個数が 1 個 Zmm² 以下であることを特徴とする上記（ 4 ) に記載の冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

( 6 ) 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ 43%以上、 A 1₂0₃ 24 %以下に、 CaO 40%以下、 MgO 12%以下の一方又は両方を含み、 1 Zd≤ 5 の非金属介在物の dが 40 m以下であることを特徴とする冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

本発明における鋼組成は、介在物組成を制御するために Sし Mnを 0.1%以上含むことを必要とするが、その他の元素については特に制限はなく、必要に応じて合金元素を加えた低炭素鋼、高炭素およびオーステナイト系ステンレス鋼などに適用することができる。具体的には下記に示すとおりである。

( 7 ) 質量％で、 C :0.4〜1.2 %、 Si :0.1〜1.5 %、 Mn:0.1〜1.5 %を含むことを特徴とする上記（ 1 ) 〜 ( 6 ) のいずれかに記載の冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

( 8 ) 質量％で、 C :0.4〜1.2 %、 Si :0.1〜し 5 %、 Mn:0.1-1.5 %に加えて、 Cr ： 0.05- 1.0 %、 Ni ： 0.05〜1.0 %、 Cu： 0.05〜1. 0 %、 B :0.001-0.01%, Ti :0.001〜0.2 %、 V :0.001〜0.2 %、 Nb:0.001〜0.2 %、 Mo： 0.05-1.0 %、 Co:0.1〜 2 %の 1 種又は 2 種以上を含むことを特徴とする上記（ 1 ) 〜（ 6 ) のいずれかに記載の冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。発明を実施するための最良の形態熱間圧延鋼材においては、低融点の介在物は圧延温度において鋼材よりも軟化するために長手方向に延伸する。従って圧延後の鋼材の L断面において、介在物の長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比 l Z dを測定することにより、軟質化の程度を判定することができる。 1 d が大きく、具体的には 1 / d 〉 5 になる介在物は伸延性が大きく、圧延で伸延されるために無害である。一方、 l Z dの小さい介在物であっても、その後の冷間圧延又は伸線加工により砕かれ、微細に分散され無害化される介在物と、そのまま残存して有害となる介在物とがあるため、 1 ノ dのみで介在物の良否判定をすることはできない。

前記の従来技術においては、介在物組成を複合化することによつて l Z d ^ 5の介在物を軟質化した。ここにおいて、介在物中の Si 0₂組成は 60%以下乃至 75%以下としている。 Si0₂がこの濃度を超えると、硬質の Si0₂系介在物が発生するとの認識による。

本発明者らの検討の結果、たとえ l Z d≤ 5の介在物の組成が高 S ί 0₂であっても、この介在物の大きさが小さければその後の冷間圧延又は伸線加工においても悪影響を及ぼさないことを見出した。 Si 0₂系介在物は硬質とはいっても CaO系、 MgO系、 A1₂0₃系の介在物に比較すると軟質であり、その大きさを 40〃 mに抑えさえすれば鋼材の冷間加工性および疲労特性は十分良好に保たれるのである。 l Z d ^ 5で組成が高 Si0₂の介在物の大きさは、 d≤20〃 mとすることがより好ましい。

本発明においては、十分に軟質で冷間圧延又は伸線加工により砕かれ微細に分散され無害化される介在物の組成範囲を B ( B 1 , B 2 ) とし、組成 Bの介在物よりも Si0₂濃度が高い介在物の組成範囲を A ( A 1 , A 2 ) とした。

第 1 の発明、第 2 の発明とも、 1 Z d≤ 5の非金属介在物の組成が組成 Aに属するものが個数比で 20%以上、組成 A又は Bに属するものが合計で 80%以上とする。

組成 A又は Bに属するものが合計で 80%以上としたのは、 Aにも Bにも属しない組成の介在物は、例えば CaO系、 MgO系、 A 1₂0₃系の介在物であっても硬質であり、これら硬質介在物の比率が 20%を超えると鋼材の冷間加工性および疲労特性を損なうからである。

また、組成 Aに属するものが 20%以上としたのは、溶鋼において添加する Ca， Mg合金添加量を低減していくと組成 Aに属する介在物が増大するが、組成 Aに属するものが 20%以上となる程度にまで Ca ， Mg合金を削減すれば本発明の目的であるコスト削減効果が発揮できるからである。組成 Aに属するものを 40%以上とすれば、より一層のコスト削減効果を発揮することができる。

組成 Bの組成範囲の限定理由を第 1 の発明、第 2 の発明それぞれについて述べる。

第 1 の発明において組成 B 1 を Si0₂ ： 20〜60%、 Mn0:10〜80%に、 Ca0:50%以下、 Mg0:15%以下の一方又は両方を含むとした理由は下記のとおりである。

Si0₂が 20%未満では、 CaO又は MgO系の硬質介在物が発生し、共に熱間圧延および冷間加工で十分小型化させることができない。 Si 0₂ : 60%超は組成 A 1 の領域であり、従来硬質介在物が発生するとして忌避されていた領域である。本発明における介在物組成は、 Si ， Mn脱酸により Mn- Si l icateを生成せしめた後、 Ca, Mgを含む合金を適量添加することにより製造することができる力 <、本発明において重要な点は、 ΜπΟは Ca， Mg合金の添加により消滅する傾向を有するけれども、これら合金鉄の添加量を適正に制御することにより M ηθを 10〜80%存在せしめ、もって硬質介在物の発生を防止する点である。 CaOが 50%を超えると CaO系の硬質介在物が発生し、 MgOが 15%を超えると MgO系の硬質介在物が発生し、共に、目的を達成できない。 CaOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るため、好ましくは 5 %以上とする。同じく、 MgOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るため、好ましくは 3 %以上とする。

また、 A 1₂0₃については極力排除することが硬質な介在物の生成を防止するために望ましいが、第 1 の発明では A1を使用しない。しかし、 A1不使用で適正に脱酸方法を制御した場合にも A 1₂0₃は 20% 程度以下は生成するものである。本発明の介在物組成では従来技術と異なりこの程度の A 1₂0₃の含有では、硬質のコランダムやスピネルを生成することはなく、 Al ₂0₃ :20 %以下は許容される。

第 2 の発明において組成 B 2 を Si0₂ ： 35〜75%、 A1₂0₃ :30 %以下に、 Ca0:50%以下、 Mg0:15%以下の一方又は両方を含むとした理由は下記のとおりである。

Si, Ca, Mg, Alなどの硬質介在物を生成しやすい脱酸元素を使用しても、 Ca0， MgO, A 1₂0₃を一定範囲の Si0₂と共存させることにより、極めて軟質な介在物となすことができる。 Si0₂が 35%未満では、 CaO, MgOあるいは Al ₂0₃系の硬質介在物が発生し、共に熱間圧延および冷間加工で十分小型化させることができない。 Si0₂ ： 75%超は組成 A 2 の領域であり、従来硬質介在物が発生するとして忌避されていた領域である。また、 CaOが 50%を超え、 MgOが 15%を超え、 A 1₂0₃が 30%を超えると、それぞれ CaO系、 MgO系、 A 1₂0₃系、およびこれらの複合系の硬質介在物が発生する。 CaOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 5 %以上とすることが好ましい。同じく、 MgOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 3 %以上とすることが好ましい。

第 2の発明の大きな特徴は、このように積極的に Ca0， MgO, Al ₂ 0₃を含有させても、従来技術のコランダム、スピネルのような有害な硬質介在物を生成することなく、極めて製造安定性に優れていることである。 MnOについて特に規定しないのは、 ΜπΟは Ca， Mg, A l のような強力な脱酸元素の添加により消滅する傾向を有し、特に本発明のように、 CaO， MgO, A 1 ₂ 0 ₃の含有量を比較的多くした場合には通常 20 %以下になる。また、 MnOは介在物を軟質化させるのに有効な成分であり、これを含有しても本発明の効果を妨げることはありえないため、 MnOについては特に規定しない。 A 1 ₂ 0 ₃の下限を規定していないが、第 2 の発明では積極的に A 1 ₂ 0 ₃を含有させるため、組成 B 2 の介在物中には通常は A 1 ₂ 0 ₃が 5 %以上含まれる。

本発明においては、 1 / d ≤ 5 で組成が A 1 又は A 2 に属する介在物の大きさを d ^ 40 mに抑えることが重要なボイントである。組成が A 1 又は A 2 に属する介在物は組成が B 1 、 B 2 に属する介在物に比較してやや硬質であるにもかかわらず、 d ≤ 40 mとすることにより、介在物軟質化の効果を損なうことがない。

dが 40 /z mを超える大きな介在物は、脱酸後の溶鋼中に形成される一次脱酸生成物が主体である。本発明のように、 1 7 d ≤ 5 となる介在物の組成が組成 Bを主体とするように Ca、又は Mgを含めた複合脱酸を行う場合、上記一次脱酸生成物は結果として軟質化され、 d > 40〃 mとなる大きな介在物はすべて 1 / dが 5 を越える展延された介在物となる。本発明においては、このようにして 1 / d 5 で組成が A 1 又は A 2 に属する介在物の大きさを d 40 mに抑えることができた。

本発明は、以上のように介在物の組成と大きさを制御することによつて優れた冷間加工性および疲労特性を確保することができた。本発明においては更に、 1 Z d 5 で組成が A 1 又は A 2 に属する介在物個数を観察 1 視野（5. 5mm x 1 1 mm) において 1 個/ mm ² 以下、より好ましくは 0. 5個 / mm ² 以下とすることにより、伸線加工時におけるダイス寿命を向上することができる。

本発明は、以上のように 1 / d ≤ 5 の非金属介在物の組成が A領域にあるものの比率と A又は B領域にあるものの比率で特定する代りに、上記（ 3 ) 、（ 6 ) のように l Zd≤ 5 の非金属介在物の平均組成で特定することもできる。詳しくは下記のとおりである。ここで、非金属介在物の平均組成は圧延鋼材の L断面 1 視野で組成を分析した非金属介在物の個数平均によって求める。 1 視野は、例えば線材であれば 5.5mm X 11mm程度の大きさの視野が適切である。第 1 の発明においては、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 / d ≤ 5 の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ ： 30%以上、 Mn0: 8〜65%に、 Ca0:40%以下、 Mg0:12%以下の一方又は両方を含み、 l Zd≤ 5 の非金属介在物の dが 40 m以下である。平均組成で Si0₂が 30%以上となるように Ca， Mg合金を削減すれば本発明の目的であるコスト削減効果が発揮できる。 MnOを 8 %以上存在せしめ、もって硬質介在物の発生を防止する。 Si0₂を 30%以上とするため、 MnOは上限が 65 %となる。 CaOが 40%を超えると CaO系の硬質介在物が発生し、 M g0が 12%を超えると MgO系の硬質介在物が発生し、共に、目的を達成できない。 1 Z d 5 の非金属介在物の dが 40 m以下である理由は前述のとおりである。

CaOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 5 %以上とすると好ましい。同じく、 MgOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 3 %以上とすると好ましい。 Si 0₂を 60%超とすれば、より一層のコス卜削減効果を発揮することができる。この場合、 Mn0， CaOは上限が 32%、 MgOは上限が 30%となる。

第 2 の発明においては、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d 5 の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ ： 43%以上、 Al ₂0₃ :24%以下、 Ca0:40%以下、 MgO: 12%以下からなり、 l Z d ≤ 5 の非金属介在物の dが 40 / m以下である。平均組成で Si0₂が 43%以上となるように Ca, Mg合金を削減すれば本発明の目的であるコスト削減効果が発揮できる。 CaOが 40%を超え、 MgOが 12%を超え、 A 1₂0₃が 24%を超えると、それぞれ CaO系、 MgO系、 A 1₂0₃系、およびこれらの複合系の硬質介在物が発生し、共に、目的を達成できない。 l Z d ≤ 5 の非金属介在物の dが 40 m以下である理由は前述のとおりである o

CaOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 5 %以上とすることが好ましい。同じく、 MgOは複合脱酸による介在物軟質化の効果を確実に得るためには 3 %以上とすることが好ましい。 Si0₂ : 75%超とすれば、より一層のコスト削減効果を発揮することができる。この場合、 CaO, MgO, A 1₂0₃の上限が、それぞれ Al ₂0₃ :17%以下、 Ca0:20%以下、 MgO: 15%以下と定まる。

本発明は、以上のように従来と同様の厳しい冷間加工性および疲労特性を要求される用途において良好な成績を収める。さらに、最近はタイヤコ一ドにおいて用途によっては太径のコ一ドが用いられ、冷間加工性についても従来に比較して緩和されるものがある。また、伸線ダイスの寿命については、潤滑の改善などにより鋼材の介在物レベルが若干低下しても影響を受けないで製造を行うことが可能になってきている。このような用途において、本発明の高清浄度鋼は特に効果を発揮する。

次に鋼成分について述べる。本発明は介在物の特性を規定するものであるから、鋼成分については特に限定する必要はないが、利用分野を具体的に挙げるならば次の分野を挙げることができる。

1 例として炭素鋼および低合金炭素鋼線材があり、熱間圧延後伸線され、ワイヤ、ばね等に用いられる。特に 0.3min0以下の極細軟線、硬線においては、伸線時および燃り線時の断線防止に効果があり、ばねにおいては疲労強度の向上に効果がある。

これらの用途に適用される鋼材の成分としては、質量％で、 c :o

.6〜1.2 %、 S 0. 1〜し 5 %、 Mn:0. 1〜し 5 %を含み、必要に応じて Cr： 0.05〜0.5 %、 Ni ： 0.05〜 0 %、 Cu： 0.05〜し 0 %、 B :0 .001〜0.01%、 Ti :0.001〜0.2 %、 V :0.001〜0.2 %、 Nb:0.001〜 0.2 % Mo : 0.05〜1.0 %、 Co:0. 1〜 2 %の 1 種又は 2種以上を含むものである。

Cは鋼を強化するのに経済的かつ有効な強化元素であり、硬鋼線として必要な強度を得るためには 0.4%以上が必要である。しかし、 1.2%を超えると鋼の延性が低下し脆化し、二次加工が困難となるため 1.2%以下とした。

一方、 Siと Mnは脱酸と介在物組成コントロールのために必要であり、 0.1%未満では効果がない。また鋼の強化元素としても有効である力 Siが 1.5%、 Mnが 1.5%を超えると鋼が脆化する。

Crを 0.05〜1.0 %としたのは、 Crはパーライトラメラを微細にし、鋼の強度を上げる効果があるため、この効果を得るために必要な量が 0.05%であり、それ以上の添加が望ましい。しかし、 1.0%を超えて添加した場合、延性を阻害するため上限を 1.0%とした。

Niも Crと同様の効果によって鋼を強化するため、その効果を発揮する 0.05%以上の添加が望ましく、延性の低下を招かない 1.0%以下とする。

Cuはワイヤのスケール特性および腐蝕疲労特性を向上させる効果があるため、効果を発揮する 0.05%以上の添加が望ましいが、上限は延性の低下を招かない 1.0%以下とする。

Bは鋼の焼き入れ性を向上させる元素である。本発明の場合、その添加により鋼の強度を高めることができる力く、過度の添加は Bの析出物を増加させ、鋼の靱性を損なうためその上限を 0.01%とする。また添加量が少なすぎると効果がないため、添加量の下限を 0.0 01%とする。

Ti， Nb, Vは析出強化により線材の強度を高める効果がある。いずれも 0.001%未満では効果がなく、 0.2%を超えると析出脆化を引き起こすため、その含有量を 0.2%以下とする。また、これらの元素はパテンティングの際の y粒サイズを小さくする効果にも添加することが有効である。

Moは鋼の焼き入れ性を向上させる元素である。本発明の場合、その添加により鋼の強度を高めることができる力過度の量の添加は鋼を過剰に硬化させ、加工を困難とするため、 Mo添加範囲は 0.05〜 1.0 %とした。 Coは過共析鋼の初析セメンタイ卜の生成を抑制する効果により延性を向上する。

さらに、高炭素鋼においては、 P , Sは伸線加工性を劣化させるのみならず伸線加工後の延性を劣化させるため、 Pと Sの含有量は 0.02%以下が望ましい。

他の利用分野としてはオーステナイト系ステンレス鋼がある。熱間圧延後冷間圧延され 0.3 以下の極薄板ばねとして用いられるが、ばねの疲労強度の向上に効果がある。この用途に適用される鋼材の成分は、 C : 0. 15%以下、 Si :0. 1〜 1 %、 Mn:0. 1〜 2 %、 Cr ： 16 〜20%、 N 3.5~22%に代表される。

他の利用分野として深絞り加工用の低炭素鋼板がある。熱間圧延後冷間圧延され 1.2mm以下の薄板とされ、焼鈍、スキンパス後、深絞り加工されるが、表面疵防止および深絞り加工性の向上に効果がある。この用途に適用される鋼材の成分は、 C ： 0. 12%以下、 Si :0 .3%以下、 Mn： 0.50%以下に代表される。実施例

(実施例 1 )

250トン転炉で溶製された溶鋼に出鋼時に S i， Mn、その他必要成分元素を添加した後、 Ca， Mgの 1 種又は 2種を含む合金を添加し、表 1 、表 2 に示す組成の鋼を製造した。これを 80 %以上の熱間圧延により線材とし、 L断面の非金属介在物を調査した。本実施例において、 L断面非金属介在物の個数および組成の調査は、直径 5. 5mm の線材の 1 コイルから 0. 5 mの長さのサンプルを切り出し、長さ方向の任意の 10力所から長さ l lmmの小サンプルを切り出し、それぞれ、長さ方向の中心線を通る縦断面を光学顕微鏡により全面観察することによって ί亍った。

更に該線材を伸線加工し、伸線加工時のダイス寿命と断線率の評価を行った。評価結果を同じく表 1 、表 2 に示す。ダイス寿命は、長いほどよいため現行工程材の平均ダイス寿命（ダイス寿命基準より長い寿命となる）を越したものを〇、現行工程材の平均寿命に満たないものを X とした。また断線率は、低い程良いため現行工程材の平均断線率（断線許容基準より少ない断線率となる）より低いものを〇、現行工程材の平均断線率を上回るものを X とした。

表 1

*1 \ d≤5(D H )fil¾A 1に属するもの及 «£A 1又は B 1に属するも脾 i2 l/d≤5 3l A 1に属する I

i3 l/d≤5 l ΙΑ 1に属する非介 mm²

表 2

*1 l/d≤5£¾ m 職 A 1に属するもの及 D¾ A 1又は B 1 { するも脾 *2 l/d≤5Ti ΙΑ 1に属する

« l/d≤5T¾ ZA 1に属する非 m m ( 画²)

表 3

iの

Iの

！の

表 4

Iの

表 3 、表 4 には、表 1 、表 2 に示す各線材の L断面における 1 / d≤ 5 の非金属介在物の平均組成を示す。表中、左側は l Zd≤ 5 の全非金属介在物の平均組成、中央は l Zd≤ 5 の非金属介在物のうち組成 A 1 に属する非金属介在物の平均組成、右側は 1 Zd≤ 5 の非金属介在物のうち組成 B 1 に属する非金属介在物の平均組成での。

表 1 、表 3 の No. 1 〜 21が本発明例であり、いずれのパラメータも本発明の範囲内であり、断線率、ダイス寿命とも良好な成績を得ることができた。

表 2、表 4 の No.22〜29が比較例である。 Να22は 1 Z d ≤ 5 で組成 A 1 に属する非金属介在物の dが 40 mを超えており、断線率が不良であった。 No.23は組成 A 1 、 A 1 又は B 1 に属する介在物の比率が共に不足であり、ダイス寿命が不良であった。 No.24は Siが高めであって結果として組成 A 1 又は B 1 に属する非金属介在物の比率が不足であり、ダイス寿命が不良であった。 Να25は Μπが高めであって結果として組成 A 1 又は B 1 に属する非金属介在物の比率が不足であり、ダイス寿命が不良であった。 No.26は Siが低めであって結果として組成 A 1 に属する介在物の比率が不足であり、断線率が不良であった。 No.27は断線率は良好で本発明の効果を有しているものの、 Mnが低めであって結果として介在物個数が請求項 2 の範囲から外れており、ダイス寿命が不良であった。 No.28は介在物個数が請求項 2 の範囲から外れており、ダイス寿命が不良であった。 No.29は 1 Z d

≤ 5 で組成 A 1 に属する非金属介在物の dが 40 z mを超えており、断線率が不良であった。

表 1 、表 2 に示した本発明例 No. 2 と比較例 No.23について、直径 5

.5mmの熱間圧延線材を伸線加工により 1.6mmのワイヤとし 950°Cでァ化処理した後、 560°Cの鉛浴に浸漬して最終パテンティングを行ないパーライト組織のワイヤとした。このワイヤを連続伸線加工で直径 0. 3匪としハンター疲労試験により疲労特性を比較した。

表 5 に直径 0. 3mmのワイヤの引張強さ、及びこのワイヤにおいてハンター疲労試験を行なった結果を疲労限応力として示す。表 5 に示すように、引張強さは本発明例と比較例とで差はなく、ほぼ同一強度において本発明例は比較例に比べ高い疲労限応力を示す。

表 5

(実施例 2 )

250 トン転炉で溶製された溶鋼に出鋼時に S i , Mn、その他必要成分元素を添加した後、 C a, g, A 1を含む合金を添加し、表 6 、表 7 に示す組成の鋼を製造した。これを 80 %以上の熱間圧延により線材とした。 L断面の介在物調査、伸線加工と伸線加工時の品質評価については、上記実施例 1 と同様である。実施例 1 と異なる点は、 A 1 を積極的に添加している点、及び常に Caと Mgの両方を添加している点である。

表 6

*1

*2

ネ 3

表 7

n

表 8

Iの

の

Iの

表 9

Iの

iの

1の

表 8、表 9 には、表 6 、表 7 に示す各線材の L断面における 1 d≤ 5 の非金属介在物の平均組成を示す。表中、左側は l Zd ^ 5 の全非金属介在物の平均組成、中央は 1 Zd≤ 5 の非金属介在物のうち組成 A 2 に属する非金属介在物の平均組成、右側は l ,d≤ 5 の非金属介在物のうち組成 B 2 に属する非金属介在物の平均組成でめな o

表 6 、表 8 に示す No.31〜51が本発明例であり、いずれのパラメ一タも本発明の範囲内であり、断線率、ダイス寿命とも良好な成績を得ることができた。

表 7 、表 9 に示す Να52〜59が比較例である。 52は 1 ノ d ≤ 5で組成 A 2 に属する非金属介在物の dが 40 mを超えており、断線率が不良であった。 No.53は組成 A 2又は B 2 に属する介在物の比率が不足であり、ダイス寿命が不良であった。 No.54は S iが高めであって結果として組成 A 2、 A 2又は B 2 に属する非金属介在物の比率が共に不足であり、ダイス寿命が不良であった。 No.55は Mnが高めであつて結果として組成 A 2又は B 2 に属する非金属介在物の比率が不足であり、ダイス寿命が不良であった。 Να56は Siが低めであって結果として組成 A 2 に属する介在物の比率が不足であり、断線率が不良であつた。 No.57は Mnが低めであつて結果として 1 / d ≤ 5で組成 A 2 に属する非金属介在物の dが 40/ mを超えており、さらに介在物個数が請求項 5 の範囲から外れており、ダイス寿命が不良であつた。 No.58は介在物個数が請求項 5 の範囲から外れており、ダイス寿命が不良であった。 No.59は 1 / d ≤ 5 で組成 A 2 に属する非金属介在物の dが 40 z mを超えており、断線率が不良であった。産業上の利用可能性

本発明は冷間加工性および疲労特性に優れており、極薄板ばね、極細線、高強度ばね用鋼として優れた性能を有すると同時に、高価な C a合金、 Mg合金の添加量が少なくてすむので、低コストで製造できるという優れた効果を有するものである。

Claims

請求の範囲

1 . 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 / d≤ 5 の非金属介在物の組成が下記組成 A 1 に属するものが個数比で 20%以上、下記組成 A 1 又は B 1 に属するものが合計で 80%以上であり、かつ l Zd≤ 5で下記組成 A 1 に属する非金属介在物の dが 40;/ m以下であることを特徴とする冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

組成 A 1 ： Si0₂ ： 60%超

組成 B 1 ： Si0₂ ： 20~60%、 Mn0:10〜80%に、 Ca0:50%以下、 MgO: 15%以下の一方又は両方を含む。

ただし、非金属介在物の組成は、 Si0₂, MnO, CaO, MgO, A 1₂0₃の和を 100として求める。

2. 長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物の組成が上記組成 A 1 に属するものの個数が 1 個 Zmm² 以下であることを特徴とする請求項 1 に記載の冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

3. 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 Z d ≤ 5 の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ ： 30%以上、 MnO: 8 〜 65%に、 Ca0:40%以下、 MgO： 12%以下の一方又は両方を含み、 1 d ≤ 5 の非金属介在物の dが 40 m以下であることを特徴とする冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

ただし、非金属介在物の平均組成は、圧延鋼材の L断面 1 視野で組成を分析した非金属介在物の個数平均によって求める。

4. 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1

/ ά≤ 5 の非金属介在物の組成が下記組成 A 2 に属するものが個数比で 20%以上、下記組成 A 2 又は B 2 に属するものが合計で 80%以上であり、かつ l / d ≤ 5で下記組成 A 2に属する非金属介在物の dが 40; m以下であることを特徴とする冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

組成 A 2 ： Si0₂ ： 75%超

組成 B 2 ： Si0₂： 35〜75%、 A1₂0₃： 30%以下に、 Ca0:50%以下、 Mg 0:15%以下の一方又は両方を含む。

5. 長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が 1 d ≤ 5の非金属介在物の組成が上記組成 A 2 に属するものの個数が 1個ノ廳 ² 以下であることを特徴とする請求項 4 に記載の冷間加工性及び疲労特性の優れた高清浄度鋼。

6. 圧延鋼材の L断面において、長さ（ 1 ) と幅（ d ) の比が I / d≤ 5の非金属介在物の平均組成が、 Si0₂ ： 43%以上、 Al ₂0₃ : 24 %以下に、 Ca0:40%以下、 Mg0:12%以下の一方又は両方を含み、 1 Z d ≤ 5の非金属介在物の dが 40 / m以下であることを特徴とする冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

7. 質量％で、 C :0.4〜1.2 %、 Si :0.1〜 5 %、 Mn:0.1〜1.5 %を含むことを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載の冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。

8. 質量％で、 C :0.4〜し 2 %、 Si:0.1〜l, 5 %、 Mn:0.1~1.5 %に加えて、 Cr： 0.05〜 0 %、 Ni ： 0.05〜し 0 %、 Cu： 0.05〜し 0 B :0.001-0.01% , Ti:0.001〜0.2 %、 V :0.001〜0.2 %、 Nb:0.001〜0.2 %、 Mo： 0.05〜1.0 %、 Co:0.1〜 2 %の 1 種又は 2 種以上を含むことを特徴とする請求項 1 乃至 6のいずれかに記載の冷間加工性および疲労特性の優れた高清浄度鋼。