JPH0160532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋼線材に強度と伸線加工性を付与す
る熱処理方法に関するもので、特に高抗張力の鋼
線を製造するための熱処理方法に関するものであ
る。鋼線の製造においては、鋼線材（以下、単に
線材と称す）は通常強度と伸線加工性を付与する
ためにパテンテイングと呼ばれる熱処理が施され
ている。このパテンテイング処理は、線材を850
〜950℃の温度範囲のオーステナイト状態に加熱
した後、400〜600℃の溶融鉛又はソルト浴等に連
続的に浸漬冷却することにより行なわれる。 そしてこのパテンテイング処理には、熱間圧延
後冷却した線材を再加熱してパテンテイング処理
するもの（以下、再加熱パテンテイングと称す）
と、熱間圧延線材の顕熱を利用して、これをその
まま制御冷却する直接熱処理（ダイレクト、パテ
ンテイング）の二つの方法がある。 これらのパテンテイングの際に、冷却媒体とし
て70℃以上の温水を用いる方法（以下、温水パテ
ンテイングと称す。例えば特公昭45−8536号）が
開発され、その設備の簡便さ、操業の低コスト化
および無公害化の点で高く評価されている。しか
しこの温水中で線材をパテンテイング処理する
と、溶融鉛を用いる場合（鉛パテンテイング）に
比して線材の冷却速度が小さくなり、パーライト
変態温度が高くなるため、抗張力が低くなるとい
う欠点をもつている。そしてこの傾向は線材径の
増大とともに顕著となり、特に10mm以上の太径
線材では鉛パテンテイング線材より抗張力が低下
するため、特に鋼線に高い抗張力が必要な場合に
は、鉛パテンテイングの適用が行なわれることも
しばしばであつた。 第１図は鋼の連続冷却変態線図（CCT曲線）
で、曲線(イ)，(ロ)，(ハ)は温水パテンテイングした時
の冷却曲線で、曲線(イ)は線径10mm、(ロ)は線径７
mm、(ハ)は線径5.5mmの場合もそれぞれ示すもので、
又(ニ)は鉛パテンテイング、線径10mmの場合の冷却
曲線を示すものである。 温水パテンテイングでは、第１図の曲線(イ)，
(ロ)，(ハ)に示すように、温水中での線材冷却速度が
線径に依存し、線径が決まれば冷却速度が一定
で、特に太径線材では鉛パテンテイングの場合に
比して冷却速度が小さいので、抗張力が低位とな
り、高抗張力規格の鋼線の要求には対応できな
い。 一方、曲線(ニ)で示す鉛パテンテイングの場合に
も冷却速度の線径依存性があるが、この場合には
鉛温度を変化させることにより、抗張力を自由に
変化させることができ、高抗張力を得ることも可
能である。 本発明は、上述の温水パテンテイングにおける
問題点を解決するため成されたもので、マルテン
サイトを発生させることなく、高い抗張力が得ら
れ、かつ伸線加工性の良い鋼線材を簡単な改良操
作で製造し得る熱処理方法を提供せんとするもの
である。 温水パテンテイングにおいて、高抗張力鋼線を
得る方法として、Ｃ，Mn，Cr等を添加又は増
量する、パテンテイング時の冷却速度を上昇さ
せる、の二つが考えられる。 しかしの方法については、Ｃ量を増加させる
と抗張力は上昇するが、線材の中心偏析部にセメ
ンタイトと呼ばれる炭化物が析出するため、伸線
加工性が低下する。又Mn，Cr等の焼入性向上元
素を添加又は増量すると、温水中のパテンテイン
グ線材の中心偏析部にマルテンサイトが発生し
て、これまた伸線時の断線を招く等の問題が生
じ、高抗張力鋼線を得ることは困難である。 一方、の方法については、本出願人は、温水
パテンテイングの前段階に急冷段階を設置する方
法（特公昭55−16217号）、高圧下で温水パテンテ
イング処理する方法（特開昭54−95915号）を既
に提案し、一部で実用化している。しかしこの方
法は、設備面では必ずしも簡便とは言えない欠点
があり、より簡便な方法が望まれ、種々検討の結
果、本発明を成すに至つたものである。 本発明は、C0.60〜0.90％と、Si0.10〜1.00％、
Mn0.60〜1.50％，Cr0.05〜0.50％，Ni0.01〜1.00
％，Mo0.01〜1.00％およびB0.01〜0.10％から成
るグループより選ばれた１種以上の元素を含み、
残部が鉄および不可避的な不純物元素から成る鋼
線材を、オーステナイト状態から70℃以上の温水
又は添加剤を含む温水溶液中に浸漬して、上記鋼
線材温度が450〜650℃になるまで冷却した後、上
記温水又は温水溶液から引き上げ、空冷又は炉中
で保温もしくは冷却を行ない、その間に上記線材
のパーライト変態を完了させることを特徴とする
鋼線材の熱処理方法である。 本発明の対象とするパテンテイング処理は、前
述の再加熱パテンテイング処理と、直接熱処理の
２種であり、従つてオーステナイト状態にある鋼
線材とは、再加熱された高温（例、850〜1000℃）
の鋼線材（含伸線途中の鋼線）、又は熱間圧延さ
れた高温（例、600〜1000℃）の鋼線材を意味す
る。 本発明において、鋼線材中のＣは、鋼に強度と
焼入性を付与するため必要であり、含有量を0.60
〜0.90％と規定したのは、0.60％未満ではその効
果少なく、0.90％を越えるとパテンテイング時に
初析セメンタイトの析出を招き、伸線加工性を低
下させるためである。 又線材のSiは、鋼に強度を付与する元素として
必要であり、含有量を0.10〜1.00％とし規定した
のは、0.10％未満ではその効果少なく、1.00％を
越えると鋼線の脆化をもたらすためである。 又線材中のMn，Crは焼入性向上元素として鋼
の抗張力増加に有効であり、含有量をそれぞれ
Mn0.60〜1.50％，Cr0.05〜0.50％と規定したの
は、それぞれ上限を越えると鋼線の靭性を劣化さ
せると共に、本発明による熱処理を行なつてもマ
ルテンサイトの発生を避けることができず、又下
限未満ではその効果が少ないためである。同様に
線材中のNi，Mo，Ｂは、焼入性向上元素として
有効であり、それぞれ下限未満ではその効果少な
く、上限を越えると本発明による熱処理を行なつ
てもマルテンサイトの発生を防止することはでき
ない。 本発明においては、線材は、それぞれ規定され
た量のＣを含み、かつSi，Mn，Cr，Ni，Moお
よびＢより成るグループより選ばれた１種又は２
種以上の元素を含み、残部が鉄および不可避的な
不純物、例えばＰ，Ｓ，Al，Ｎ，Ｖ，Ｗ，Cu等
より成るものを用いる。 又本発明において線材を浸漬する温水又は温水
溶液は、温度が70℃以上のものであり、水溶液と
しては、例えばPVA（ポリビニールアルコール）
等の界面活性剤、硫酸、塩酸又はパーカライズ処
理（燐酸塩皮膜処理）もしくは潤滑皮膜処理
（例、石灰処理）等の効果を有する物質等の添加
物を含む水溶液が用いられる。 ここで温水又は温水溶液の温度を70℃以上とす
るのは次に記す理由によるものである。 即ち、850〜1000℃に加熱された高温の鋼線材
を温水や温水溶液中に浸漬する際に、水温が70℃
以下であると、浸漬された鋼線材の表面で水が核
沸騰現象を起こし、鋼線材の冷却速度が異常に大
きくなるため、本発明が意図するような450〜650
℃までの冷却の後に温水又は温水溶液中から引き
上げる、という処理操作が極めて困難になるから
である。上記の処理操作を安定して行うために
は、膜沸騰現象という状態を維持するのが良く、
温水又は、温水溶液の温度を70℃以上に保つこと
により容易に実現が可能である。 又温水又は温水溶液から線材を引き上げる温度
は、ベイナイトやマルテンサイトの発生しない温
度であることが重要で、かつ恒温変態曲線の鼻
（ノーズ）直上でできるだけ鼻に近い温度である
ことが望ましく、これは鋼組成によつて若干変化
するが、450〜650℃の範囲とする。450℃未満で
は、ベイナイトおよびマルテンサイトが発生する
ため不適であり、又650℃を越えると、粗いパー
ライト組織となつて高い抗張力が得られないため
である。 次に、本発明を図面を用いて実施例により説明
する。第２図および第３図はそれぞれ本発明の実
施例を説明する図で、第２図は再加熱パテンテイ
ングの場合、第３図は直接熱処理の場合を示す。 第２図においては、サプライ２より送り出され
た鋼線材１は加熱炉３により850〜1000℃に再加
熱され、70℃以上の温水又は温水溶液槽４に浸漬
され、線材温度450〜650℃に冷却された後引き上
げられ、そのまま空冷された後巻取機５に巻き取
られる。 又第３図においては、仕上ロール６より送り出
された高温（例、600〜1000℃）の鋼線材７はレ
イイングコーン８によりコイル状に成形されて、
70℃以上の温水又は温水溶液槽９中に設けられた
コンベア１０上に自然落下させられ、コンベア１
０上を移送されながら温水又は温水溶液により冷
却され、450゜〜650℃に冷却された点１１で空中
に出て、それ以降空冷された後、集束装置１２に
巻き取られる。 第２図、第３図は、共に線材が温水又は温水溶
液浸漬後空冷される場合について示したが、本発
明は、空冷の代りに必要により加熱炉を設けて、
炉中で適当に保温するか、冷却速度を適当に遅く
して冷却しても良い。 次に本発明の冷却による鋼の挙動について説明
する。第４図は鋼の連続冷却変態線図である。図
において、曲線は通常の温水中冷却の場合の冷
却曲線、曲線は温水冷却後引上げ、空冷又は炉
中で保温もしくは冷却する本発明による冷却曲線
を示し、１３は温水中冷却部、１４は空冷又は炉
中保温部である。なお図中Ps，Pfは通常の高炭
素鋼の変態曲線、Ps′，Pf′は本発明による鋼の変
態曲線である。第４図に示すように本発明による
鋼Ps′，Pf′を用いた場合、曲線のような通常の
温水冷却では、Pf′を通過せず、即ちパーライト
変態が完了せずにマルテンサイトが発生する場合
があるが、曲線のような温水冷却途中で空冷又
は炉中で保温もしくは冷却すると、Ps′おびPf′変
態曲線を容易に通過し、マルテンサイトを発生す
ることなく、微細なパーライト組織が得られ、高
抗張力化を達成し得ることが分る。 実施例 １： 表１に示す組成の10mmの鋼線材を用い、950
℃に加熱した後、従来の通常の温水パテンテイン
グ（比較例）および本発明による温水冷却途中か
ら650℃で引き上げ空冷する方法で熱処理を行な
つた。なお温水の温度は100℃とした。 熱処理後の線材の抗張力および絞りを測定した
結果、又さらに10mmから4.25mmまで加工度82
％の伸線加工を行なつた時の伸線性は表２に示す
通りである。

【表】

【表】 表２より、本発明によるものは高い抗張力と絞
りを得ることができ、伸線性が良好であることが
分る。これに対し、比較例は絞りが低く、大部分
伸線中断線が発生し、伸線性は不良であつた。 実施例 ２： C0.81％，Si0.25％，Mn0.73％を含み、Cr0.05
〜0.50％の範囲で添加した鋼インゴツトを作成
し、10mmに熱間圧延した後、直接熱処理を行な
つた。 比較例は従来の通常の温水パテンテイングを、
本発明は温水冷却途中から650℃で引き上げ空冷
した。なお温水の温度は100℃とした。 Cr添加量と熱処理後の抗張力および絞りとの
関係は第５図に示す通りである。 第５図より、比較例ではCr量0.25％以上でマル
テンサイト発生による絞りの低下が認められる
が、本発明によるものでは、Cr量が0.45％でもマ
ルテンサイトの発生がなく、高い抗張力と良好な
絞りが得られることが分る。 以上述べたように、本発明方法は、鋼線材が前
述のようなそれぞれ含有量のＣと、Si，Mn，
Cr，Ni，MoおよびＢから成るグループより選ば
れた１種以上の元素を含み、残部が鉄および不可
避的な不純物元素から成るから、上述の合金元素
により、強度と焼入性が向上されると共に、鋼線
材をオーステナイト状態から70℃以上の温水又は
添加剤を含む温水溶液に浸漬して、上記鋼線材温
度が450〜650℃になるまで冷却した後、上記温水
又は温水溶液から引き上げ、空冷又は炉中で保温
もしくは冷却を行ない、その間に上記線材のパー
ライト変態を完了させるため、450〜650℃以下は
冷却速度が小さいので、マルテンサイトの発生が
なく、均一な微細パーライト組織が得られ、抗張
力が高く、かつ伸線加工性の良い鋼線材が得られ
る利点があり、特に太径線材でも、高い抗張力の
鉛パテンテイング材に匹敵する鋼線材が得られる
利点がある。 又本発明は、従来同様の温水パテンテイング
後、空冷又は炉中で保温するのみで良いため、設
備、操作共簡単であるので、簡単に安価に製造し
得、かつ無公害である鋼線材の熱処理方法を提供
する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼の連続冷却変態線図（CCT曲線）
である。第２図および第３図はそれぞれ本発明の
実施例を説明する図で、第２図は再加熱パテンテ
イングの場合、第３図は直接熱処理の場合を示
す。第４図は鋼の連続冷却変態線図で、従来の温
水冷却および本発明による冷却の冷却曲線を示
す。第５図は本発明および比較例により得られた
鋼線材のCr含有量と抗張力および絞りの関係を
示す図である。 １，７…鋼線材、２…サプライ、３…加熱炉、
４，９…温水又は温水溶液槽、５…巻取機、６…
仕上ロール、８…レイイングコーン、１０…コン
ベア、１１…点、１２…集束装置、１３…温水中
冷却部、１４…空冷又は炉中保温部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.60〜0.90％、Si：0.10〜1.00％、Mn：
   0.60〜1.50％、Cr：0.05〜0.50％、残部鉄及び不
   可避的な不純物元素から成る鋼線材を、熱間のオ
   ーステナイト状態にて非同心円リング状に成形
   し、70℃以上の温水又は添加剤を含む温水中に浸
   漬して、上記鋼線材温度が450℃〜650℃になるま
   で冷却した後、上記温水又は温水溶液から引き上
   げ、空冷又は炉中で保温し、その間に上記線材の
   パーライト変態を完了させることを特徴とする鋼
   線材の熱処理方法。 ２ オーステナイト状態にある鋼線材が、熱間圧
   延された高温の鋼線材である特許請求の範囲第１
   項記載の鋼線材の熱処理方法。 ３ オーステナイト状態にある鋼線材が、再加熱
   された高温の鋼線材である特許請求の範囲第１項
   記載の鋼線材の熱処理方法。 ４ 添加剤が、界面活性剤、硫酸、塩酸又はパー
   カライズ処理もしくは潤滑皮膜処理の効果を有す
   る物質である特許請求の範囲第１項、第２項及第
   ３項記載の鋼線材の熱処理方法。 ５ Ｃ：0.60〜0.90％、Si：0.10〜1.00％、Mn：
   0.60〜1.50％、Cr：0.05〜0.50％、Ni：0.01〜1.00
   ％、Mo：0.01〜1.00％、Ｂ：0.10％以下、残部鉄
   及び不可避的な不純物元素から成る鋼線材を、熱
   間のオーステナイト状態にて非同心円リング状に
   成形し、70℃以上の温水又は添加剤を含む温水中
   に浸漬して、上記鋼線材温度が450℃〜650℃にな
   るまで冷却した後、上記温水又は温水溶液から引
   き上げ、空冷又は炉中で保温し、その間に上記線
   材のパーライト変態を完了させることを特徴とす
   る鋼線材の熱処理方法。 ６ オーステナイト状態にある鋼線材が、熱間圧
   延された高温の鋼線材である特許請求の範囲第５
   項記載の鋼線材の熱処理方法。 ７ オーステナイト状態にある鋼線材が、再加熱
   された高温の鋼線材である特許請求の範囲第５項
   記載の鋼線材の熱処理方法。 ８ 添加剤が、界面活性剤、硫酸、塩酸又はパー
   カライズ処理もしくは潤滑皮膜処理の効果を有す
   る物質である特許請求の範囲第５項、第６項及第
   ７項記載の鋼線材の熱処理方法。