JPH05192736A - 六角穴付きボルトの製造方法 - Google Patents

六角穴付きボルトの製造方法

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JPH05192736A
JPH05192736A JP16477492A JP16477492A JPH05192736A JP H05192736 A JPH05192736 A JP H05192736A JP 16477492 A JP16477492 A JP 16477492A JP 16477492 A JP16477492 A JP 16477492A JP H05192736 A JPH05192736 A JP H05192736A
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JP
Japan
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molten steel
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slab
forging
bolt
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JP16477492A
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English (en)
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Masashi Ishii
正師 石井
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 所定の成分組成に調整した溶鋼を連続鋳造す
るに際し、鋳片内部溶鋼が凝固を完了するクレータエン
ド近傍にて、取鍋中溶鋼のC含有量(C0)に対する鋳片軸
心部におけるC含有量(C)の比C/C0が0.90以下とな
る成分濃化防止処理を施し、ついで熱間圧延にて線材又
は棒鋼としたのち、所定の長さに切断後、冷間鍛造によ
りボルト形状に成形し、ついで同じく冷間鍛造によって
ボルト頭部に六角形の穴開け加工を施したのち、ねじ山
を形成する。 【効果】 六角穴開け時におけるクラックの発生が防止
され、また工具寿命が延長する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、六角穴付きボルトの
有利な製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】六角穴付きボルトは、熱間圧延にて線材
又は棒鋼とされた素材を、所定の長さに切断後、冷間鍛
造によって外形をボルト形状に整えたのち、同じく冷間
鍛造によってボルト頭部に六角形の穴を開け、ついでボ
ルト軸部にねじ山を切ることによって製造される。とこ
ろで上記の冷間鍛造時、とくに六角形の穴開け鍛造時
に、六角形の各角にしばしばクラックが発生する。かか
る冷間鍛造割れは、連続鋳造中の凝固時に生成する鋳片
中心部における偏析に起因するものである。
【0003】このような中心偏析の防止策として、例え
ば2次冷却帯域における電磁攪拌などが試みられたが、
セミミクロ偏析までを軽減するには至ってなく、その効
果は十分とはいえなかった。
【0004】また、鋳片の凝固末期に一対のロールを用
いて大圧下を施すいわゆるインラインリダクション法
{鉄と鋼 第60年(1974) 第7号 875〜884 頁}の適用
も試みられたが、この方法では、未凝固層の大きい鋳片
領域における圧下が不十分な場合には凝固界面に割れが
発生するという問題があった。その他、特開昭49-12173
8 号公報には、鋳片の凝固先端部付近でロール対による
軽圧下を施して、該部分の凝固収縮量を圧下により補償
する方法が、また特開昭52-54623号公報には、鍛造金型
を用いて鋳片の凝固完了点近傍を大圧下する方法がそれ
ぞれ提案されている。
【0005】しかしながらロールによる軽圧下の場合に
は、複数対のロールにより数mm/mの圧下を施したとして
も、ロールピッチ間に生じる凝固収縮やバルジングを十
分に防止することができず、また圧下位置が適切でなけ
ればかえって中心偏析が悪化する不利があった。他方、
鍛造金型を用いて鋳片の凝固完了点近傍を大圧下する方
法は、インラインリダクション法のようなロールによる
大圧下に比べて凝固界面が割れにくく、また負偏析も極
力回避することが可能で、セミマクロ偏析まで改善でき
ることが明らかになっているものの、依然として未凝固
層の大きい鋳片領域における圧下が不十分だと凝固界面
に割れが発生し、また未凝固層の小さい領域を圧下して
もその効果が得られないことから、最適な圧下条件を模
索しているのが現状である。従って鋳片に生成する中心
偏析を飛躍的に改善するまでには至ってなく、偏析部の
C,P及びS等の濃度を低下するために溶鋼のC濃度の
目標値を下げたり、PやSを極力低減したり、また鋼種
によっては鋳片段階において拡散焼鈍などを施して対処
しているのが実状であり、大幅なコストアップが免れ得
なかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、連続鋳造法を利用する場合
であっても、中心偏析の生成を極力低減し、もって穴開
け加工時におけるクラックの発生を効果的に防止した六
角穴付きボルトの有利な製造方法を提案することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、 C:0.10〜0.50wt%(以下単に%で示す)、 Si:0.01〜0.50%、 Mn:0.20〜2.00% を含み、かつ Cr:0.50〜2.00%、 Mo:0.05〜2.00% Al:0.002 〜0.100 %、 Ti:0.002 〜0.050 %、 Nb:0.005 〜0.050 %、 V:0.005 〜0.050 %及び B:0.0002〜0.0030% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、残部はFeお
よび不可避的不純物の組成になる溶鋼を連続鋳造し、そ
の際、鋳片内部溶鋼が凝固を完了するクレータエンド近
傍にて、取鍋中溶鋼のC含有量(C0)に対する鋳片軸心部
におけるC含有量(C)の比C/C0が0.90以下となる成
分濃化防止処理を施し、ついで熱間圧延にて線材又は棒
鋼としたのち、所定の長さに切断後、冷間鍛造によりボ
ルト形状に成形し、ついで同じく冷間鍛造によってボル
ト頭部に六角形の穴開け加工を施したのち、ねじ山を形
成することからなる六角穴付きボルトの製造方法(第1
発明)である。
【0008】またこの発明は、上記した第1発明におい
て、素材成分としてさらに Sb:0.0005〜0.0500% を含有させた六角穴付きボルトの製造方法(第2発明)
である。
【0009】
【作用】まず、この発明において溶鋼の成分組成を上記
の範囲に限定した理由について説明する。 C:0.10〜0.50% 鍛造後におけるボルトの強度を保証する観点からC量は
0.10%を下限とした。一方C量を高めるほど高強度を得
ることができるが、反面で高C化は材料を脆化させ鍛造
中における割れの発生頻度を高めるので、上限は0.50%
に定めた。
【0010】Si:0.01〜0.50% Siは、脱酸剤としてだけでなく、マトリックスの強化を
図る上で有用な元素であり、少なくとも0.01%を必要と
する。一方Siは、Cの活量を上げる作用があり、特に0.
50%を超えて含有すると脱炭層の生成が進行して表面硬
さが不十分になり、脱炭層を除去する工程が必要になる
上、歩留りの低下をも招く。かかる理由からSiの含有量
は0.01〜0.50%の範囲とした。
【0011】Mn:0.20〜2.00% Mnは、Siと同様、脱酸剤として作用するだけでなく、鋼
の脆化をもたらすSを固定し、またさらには焼入性を向
上させて強度及び延性を高める上でも有用な元素である
が、含有量が0.20%より少ないとその添加効果に乏し
く、一方2.00%を超えると高価となるばかりか熱間圧延
後の制御冷却あるいは加工途中の熱処理工程においてミ
クロマルテンサイト組織の生成を促し、冷間鍛造性を害
するので、0.20〜2.00%の範囲で添加するものとした。
【0012】Cr:0.50〜2.00%、Mo:0.05〜2.00% Cr及びMoはそれぞれ、焼入れ性を高め、強度を向上させ
る成分として均等である。しかしながらいずれも含有量
があまりに少ないとその添加効果がなく、一方多すぎる
と高価となりコストアップを伴うので、それぞれ上記の
範囲で含有させるものとした。
【0013】Al:0.002 〜0.100 % Alは、強脱酸剤であると同時に、結晶粒径を細かくし、
焼入性を制御する作用をもつ。しかしながら含有量が
0.002%に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.10
0%を超えるとその効果は飽和に達するだけでなく、ア
ルミナ系の非金属酸化物の増加を招くので、 0.002〜0.
100 %の範囲で含有させるものとした。
【0014】Ti:0.002 〜0.050 % Tiは、Alと同様、強脱酸剤であると同時に、結晶粒径を
細かくし、焼入性を制御する作用をもつ。しかしながら
含有量が 0.002%に満たないとその添加効果に乏しく、
一方 0.050%を超えるとその効果は飽和に達するので、
0.002〜0.050%の範囲で含有させるものとした。
【0015】Nb:0.005 〜0.050 %、V:0.005 〜0.05
0 % Nb及びVはそれぞれ、強度の向上に有効に寄与すると共
に、結晶粒径を細かくする作用をもつ。しかしながら含
有量が 0.005%に満たないとその添加効果に乏しく、一
方 0.050%を超えるとその効果は飽和に達するので、そ
れぞれ 0.005〜0.050 %の範囲で含有させるものとし
た。
【0016】B:0.0002〜0.0030% Bは、焼入性の向上に有用な元素であるが、含有量が0.
0002%に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.0030
%を超えてもその効果は飽和し、それ以上の効果は望め
ないので、0.0002〜0.0030%の範囲で含有させるものと
した。
【0017】Sb:0.0005〜0.0500% この発明で対象とするボルトは、球状化等の焼鈍処理に
よって表層部の脱炭が進行するが、Sbはかかる脱炭の抑
制に有効に寄与する。しかしながら0.0005%に満たない
とその効果に乏しく、一方0.0500%を超えてもその効果
は飽和に達するので、Sbは0.0005〜0.0500%の範囲で含
有させるものとした。なおSbは、表層部における結晶粒
の粗大化を防止する上でも有効である。
【0018】さてこの発明では、上述したような好適成
分組成になる溶鋼の連続鋳造に際し、鋳片の内部溶鋼が
凝固を完了するクレータエンド近傍にて成分濃化防止処
理を施すことによって、取鍋中溶鋼のC含有量(C0)に対
する鋳片軸心部におけるC含有量(C)の比C/C0を0.
90以下(好ましくは0.50以上)に制御する。ここに成分
濃化防止処理としては、鍛圧加工がとりわけ有利に適合
するけれども、この発明は、これだけに限るものではな
く、C/C0比を0.90以下に制御することができるなら
ば、他の手段であっても良い。
【0019】以下、上記した鍛圧加工によってC/C0比
の制御が可能な理由について説明する。すなわち内部溶
鋼の凝固末期には、Cの濃化が進んだ溶鋼がクレータエ
ンド近傍に存在するため、そのまま凝固すれば中心偏析
となるわけであるが、凝固前に鍛圧加工を施すと、かよ
うなC濃化溶鋼は上方に押し出される結果、中心部にお
けるC濃度はさほど上昇することはない。従って鍛圧加
工の実施時期をCの濃化程度に応じて調節すれば、鋳片
軸心部におけるC含有量を調整できるわけである。
【0020】図1に、C/C0比が種々の値になるような
鍛圧加工を施して得た線材又は棒鋼を、ボルト形状に成
形後、穴開け鍛造を施したときの、C/C0比とクラック
発生率との関係について調べた結果を示す。同図より明
らかなように、C/C0比が0.90以下にすることによって
クラックの発生が急激に減少している。なお穴開け鍛造
性は、C/C0比が小さくなる程良好となるが、あまりに
負偏析度を高めると六角穴の角がへたるようになるの
で、C/C0比は0.50以上とすることが好ましい。
【0021】従ってこの発明では、鍛圧加工の如き成分
濃化防止処理によって制御すべき鋳片軸心部におけるC
/C0比を0.90以下(好ましくは0.50以上)の範囲に限定
したのである。なお、好ましい鍛圧加工法としては、発
明者らが先に特開昭60-82257号公報において開示した連
続鍛圧法が有利に適合する。
【0022】
【実施例】表1に示す化学組成になる溶鋼(鋼種A〜
F)を 400×560mm のモールドで連続鋳造し、引き抜き
中の鋳片に対し、鋳片内部の溶鋼が凝固を完了するクレ
ータエンド近傍にて、鋳片軸心部のC/C0比:0.70を目
標として連続的に鍛圧加工を施し、C/C0比を0.50〜0.
90の範囲に制御してブルームを製造した。その後、分塊
及び鋼片ミルによって 150×150 mmのビレットとした
後、棒鋼ミルにて7mmφの線材に熱間圧延した。ついで
下記に示す工程に従い、ボルト形状に成形鍛造したの
ち、同じく冷間鍛造によって直径:5mm, 深さ:3mmの
六角穴を開け、その後ねじ切り転造を行って製品とし
た。アズロール線材→酸洗・水洗→球状化焼鈍→表面処
理→伸線→成形鍛造→穴開け鍛造→先取り→転造→球状
化焼鈍。なお図2に、上記の成形鍛造−穴開け鍛造−先
取り−転造工程におけるボルト形状の推移を、また図3
には、穴開け鍛造要領について図解する。
【0023】一方比較材は、従来工程どおり、連続鋳造
後、鍛圧加工を行わずに棒鋼とし、以下同様にして六角
穴付きボルトとした。なお出鋼時の溶鋼加熱度は、すべ
て25〜30℃の範囲で鋳込んだ。また分塊圧延から棒鋼圧
延までの熱間圧延温度は、この発明に従って得られた鋼
材及び比較材共に同一温度履歴となるよう配慮した。
【0024】上記の六角穴開け時におけるクラックの発
生率、工具寿命及び球状化焼鈍時の脱炭量について調べ
た結果を表2に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】同表より明らかなように、この発明に従い
鍛圧加工を施したものは、六角頭の鍛造加工時における
割れ発生が極めて少なく、また工具寿命も長い。これに
対し比較材はいずれも、六角頭の鍛造加工時における割
れ発生が多く、また工具寿命が短い。なお第2発明に従
う供試鋼では、球状化焼鈍後における脱炭量が極めて少
なかった。
【0028】
【発明の効果】かくしてこの発明に従い、連続鋳造時に
鍛圧加工の如き成分濃化防止処理を連続的に付与し鋳片
軸心部のC/C0を制御することによって、六角穴開け時
におけるクラックの発生を効果的に防止することがで
き、また工具寿命の延長を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】C/C0 比とクラック発生率との関係を示した
グラフである。
【図2】成形鍛造−穴開け鍛造−先取り−転造工程にお
けるボルト形状の推移を示した図である。
【図3】六角頭部の穴開け鍛造要領を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.10〜0.50wt%、 Si:0.01〜0.50wt%、 Mn:0.20〜2.00wt% を含み、かつ Cr:0.50〜2.00wt%、 Mo:0.05〜2.00wt% Al:0.002 〜0.100 wt%、 Ti:0.002 〜0.050 wt%、 Nb:0.005 〜0.050 wt%、 V:0.005 〜0.050 wt%及び B:0.0002〜0.0030wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、残部はFeお
    よび不可避的不純物の組成になる溶鋼を連続鋳造し、そ
    の際、鋳片内部溶鋼が凝固を完了するクレータエンド近
    傍にて、取鍋中溶鋼のC含有量(C0)に対する鋳片軸心部
    におけるC含有量(C)の比C/C0が0.90以下となる成
    分濃化防止処理を施し、ついで熱間圧延にて線材又は棒
    鋼としたのち、所定の長さに切断後、冷間鍛造によりボ
    ルト形状に成形し、ついで同じく冷間鍛造によってボル
    ト頭部に六角形の穴開け加工を施したのち、ねじ山を形
    成することを特徴とする六角穴付きボルトの製造方法。
  2. 【請求項2】C:0.10〜0.50wt%、 Si:0.01〜0.50wt%、 Mn:0.20〜2.00wt% を含み、かつ Cr:0.50〜2.00wt%、 Mo:0.05〜2.00wt% Al:0.002 〜0.100 wt%、 Ti:0.002 〜0.050 wt%、 Nb:0.005 〜0.050 wt%、 V:0.005 〜0.050 wt%及び B:0.0002〜0.0030wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、さらに Sb:0.0005〜0.0500wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になる
    溶鋼を連続鋳造し、その際、鋳片内部溶鋼が凝固を完了
    するクレータエンド近傍にて、取鍋中溶鋼のC含有量(C
    0)に対する鋳片軸心部におけるC含有量(C)の比C/
    C0が0.90以下となる成分濃化防止処理を施し、ついで熱
    間圧延にて線材又は棒鋼としたのち、所定の長さに切断
    後、冷間鍛造によりボルト形状に成形し、ついで同じく
    冷間鍛造によってボルト頭部に六角形の穴開け加工を施
    したのち、ねじ山を形成することを特徴とする六角穴付
    きボルトの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007059768A1 (en) * 2005-11-24 2007-05-31 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine tower, connection means for assembling a wind turbine tower and methods hereof
WO2010021443A1 (ko) * 2008-08-22 2010-02-25 새한전자 직결나사 제조방법
CN102189141A (zh) * 2011-03-02 2011-09-21 北京北方车辆集团有限公司 合金钢履带端联器内六方螺栓挤压成型方法

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