JPH05195083A - 鋼線の熱処理方法 - Google Patents
鋼線の熱処理方法Info
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- JPH05195083A JPH05195083A JP4213632A JP21363292A JPH05195083A JP H05195083 A JPH05195083 A JP H05195083A JP 4213632 A JP4213632 A JP 4213632A JP 21363292 A JP21363292 A JP 21363292A JP H05195083 A JPH05195083 A JP H05195083A
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/64—Patenting furnaces
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 直径が２．８ｍｍより小さい鋼線のパテンチ
ングプロセス中の冷却工程を、水浴を用いて安価に行な
う。 【構成】 直径が２．８ｍｍより小さい少なくとも１本
の鋼線（１０）をパテンチングするプロセス。冷却は、
１回以上の水冷期での水（１４、１６）中の膜沸騰と１
回以上の空冷期での空気中とで行なわれる。水冷期の直
後に空冷期が続き、空冷期の直後に水冷期が続く。水冷
期の回数、空冷期の回数、各水冷期の長さは、マルテン
サイトあるいはベイナイトの生成を避けるように選択さ
れる。
ングプロセス中の冷却工程を、水浴を用いて安価に行な
う。 【構成】 直径が２．８ｍｍより小さい少なくとも１本
の鋼線（１０）をパテンチングするプロセス。冷却は、
１回以上の水冷期での水（１４、１６）中の膜沸騰と１
回以上の空冷期での空気中とで行なわれる。水冷期の直
後に空冷期が続き、空冷期の直後に水冷期が続く。水冷
期の回数、空冷期の回数、各水冷期の長さは、マルテン
サイトあるいはベイナイトの生成を避けるように選択さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１本の鋼線
を加熱し、ひきつづいて冷却するプロセスに関する。こ
のようなプロセスの一つの例は鋼線をオーステナイト化
し、ひきつづいて鋼線を冷却して、オーステナイトから
パーライトに変態させるプロセスである。
を加熱し、ひきつづいて冷却するプロセスに関する。こ
のようなプロセスの一つの例は鋼線をオーステナイト化
し、ひきつづいて鋼線を冷却して、オーステナイトから
パーライトに変態させるプロセスである。
【０００２】以下において「鋼線」という用語は、オー
ステナイトからパーライトへの変態の生じ得る広い範囲
の炭素鋼線を意味する。典型的な組成は次のようなもの
である。即ち、炭素含量が０．１０％ないし０．９０％
好ましくは０．６０％ないし０．８５％、マンガン含量
が０．３０％ないし１．５０％、ケイ素含量が０．１０
％ないし０．６０％、硫黄の最大含量およびリンの最大
含量が０．０５％であり、その他クロム、ニッケル、バ
ナジウム、ホウ素、アルミニウム、銅、モリブデン、チ
タン、のような元素が単独であるいは他の元素と一緒に
存在していてもよく、鋼組成物の残りは鉄である。本明
細書で示す百分率は重量百分率である。
ステナイトからパーライトへの変態の生じ得る広い範囲
の炭素鋼線を意味する。典型的な組成は次のようなもの
である。即ち、炭素含量が０．１０％ないし０．９０％
好ましくは０．６０％ないし０．８５％、マンガン含量
が０．３０％ないし１．５０％、ケイ素含量が０．１０
％ないし０．６０％、硫黄の最大含量およびリンの最大
含量が０．０５％であり、その他クロム、ニッケル、バ
ナジウム、ホウ素、アルミニウム、銅、モリブデン、チ
タン、のような元素が単独であるいは他の元素と一緒に
存在していてもよく、鋼組成物の残りは鉄である。本明
細書で示す百分率は重量百分率である。
【０００３】
【従来の技術】オーステナイト化温度以上で鋼線を加熱
し、ひきつづいて鋼線を５００℃ないし６８０℃の温度
に冷却してオーステナイトからパーライトに変態させる
工程は広く知られており普通パテンチングと呼ばれる。
パテンチングは、鋼線中間製品（最終製品と対比してい
わゆる半製品と呼ばれる）で、困難なく更に引抜き加工
できる金属組織をもつものを得るために行なわれる。パ
テンチングされた鋼線の中間鋼線製品としての厳密な意
味での金属組織は、ひきつづいての引抜き加工での鋼線
の破面の有無を左右するだけではなくその最終直径での
鋼線の機械的性質を大きく左右する。
し、ひきつづいて鋼線を５００℃ないし６８０℃の温度
に冷却してオーステナイトからパーライトに変態させる
工程は広く知られており普通パテンチングと呼ばれる。
パテンチングは、鋼線中間製品（最終製品と対比してい
わゆる半製品と呼ばれる）で、困難なく更に引抜き加工
できる金属組織をもつものを得るために行なわれる。パ
テンチングされた鋼線の中間鋼線製品としての厳密な意
味での金属組織は、ひきつづいての引抜き加工での鋼線
の破面の有無を左右するだけではなくその最終直径での
鋼線の機械的性質を大きく左右する。
【０００４】従って、変態条件は、マルテンサイトある
いはベイナイトが、鋼線表面のいかなる局部においてす
らも避けられるようなものでなくてはならない。一方、
パテンチングされた鋼線の金属組織は柔かすぎてはいけ
ない。即ち、あまりに粗いパーライト組織あるいはあま
りに多量のフェライトが存在してはいけない。何となれ
ば、そのような金属組織では、最終直径で鋼線の引張強
度が所望の最終値に達しないからである。
いはベイナイトが、鋼線表面のいかなる局部においてす
らも避けられるようなものでなくてはならない。一方、
パテンチングされた鋼線の金属組織は柔かすぎてはいけ
ない。即ち、あまりに粗いパーライト組織あるいはあま
りに多量のフェライトが存在してはいけない。何となれ
ば、そのような金属組織では、最終直径で鋼線の引張強
度が所望の最終値に達しないからである。
【０００５】従って、パテンチングプロセスの第二の工
程、即ち、冷却（即ち変態）工程は非常に重要できわど
いものである。温度範囲および冷却速度は所望の中間鋼
線製品が得られるようなものでなくてはならない。
程、即ち、冷却（即ち変態）工程は非常に重要できわど
いものである。温度範囲および冷却速度は所望の中間鋼
線製品が得られるようなものでなくてはならない。
【０００６】従来技術では、変態工程を実施するのにい
くつかの方法があるが、これらにはすべて重大な欠点が
ある。
くつかの方法があるが、これらにはすべて重大な欠点が
ある。
【０００７】変態は鉛浴あるいは塩浴によって行なわれ
得る。これらの方法には、パテンチングされた鋼線に適
切な金属組織を与える長所がある。しかしながら、両方
の方法ともランニングコストが相当高い。その上、両方
ともかなりの環境問題を惹起する。また、鉛のすくい出
し（ｄｒａｇ ｏｕｔ）により下流の加工工程で品質に
問題を生じる。
得る。これらの方法には、パテンチングされた鋼線に適
切な金属組織を与える長所がある。しかしながら、両方
の方法ともランニングコストが相当高い。その上、両方
ともかなりの環境問題を惹起する。また、鉛のすくい出
し（ｄｒａｇ ｏｕｔ）により下流の加工工程で品質に
問題を生じる。
【０００８】変態は流動床ででも行なうことができる。
流動床によっても、パテンチングした鋼線に適切な金属
組織を与えることができる。流動床設備に必要な投資は
非常に大きく、ランニングコスト・運転コストは鉛浴よ
りも更に高い。その上、流動床設備ではメインテナンス
に問題が多い。
流動床によっても、パテンチングした鋼線に適切な金属
組織を与えることができる。流動床設備に必要な投資は
非常に大きく、ランニングコスト・運転コストは鉛浴よ
りも更に高い。その上、流動床設備ではメインテナンス
に問題が多い。
【０００９】オーステナイトからパーライトへの変態は
水浴ででも行なうことができる。水浴には設備費が少な
くランニングコストが安いという長所がある。しかしな
がら、水によるパテンチングは２．８ｍｍより小さい直
径の鋼線には問題があり、約１．８ｍｍより小さい直径
の鋼線には不可能ですらある。
水浴ででも行なうことができる。水浴には設備費が少な
くランニングコストが安いという長所がある。しかしな
がら、水によるパテンチングは２．８ｍｍより小さい直
径の鋼線には問題があり、約１．８ｍｍより小さい直径
の鋼線には不可能ですらある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、従
来技術の欠点を避けることである。本発明のもう一つの
目的は、設備費が少なくランニングコストが安くメイン
テナンスの多くない変態プロセスを提供することであ
る。本発明のもう一つの目的は、パテンチングした鋼線
に適切な金属組織を与える変態プロセスを提供すること
である。更に本発明のもう一つの目的は、直径が２．８
ｍｍより小さい、例えば１．８ｍｍより小さい鋼線の変
態に適したプロセスを提供することである。
来技術の欠点を避けることである。本発明のもう一つの
目的は、設備費が少なくランニングコストが安くメイン
テナンスの多くない変態プロセスを提供することであ
る。本発明のもう一つの目的は、パテンチングした鋼線
に適切な金属組織を与える変態プロセスを提供すること
である。更に本発明のもう一つの目的は、直径が２．８
ｍｍより小さい、例えば１．８ｍｍより小さい鋼線の変
態に適したプロセスを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、少なく
とも１本の鋼線を加熱し、引き続いて冷却するプロセス
が提供される。鋼線の直径は２．８ｍｍより小さく、例
えば２．３ｍｍより、あるいは１．８ｍｍより小さい。
冷却は、１回以上の水冷時中の水中の膜沸騰（ｆｉｌｍ
ｂｏｉｌｉｎｇ）で、および、１回以上の空冷時中の
空気中で、交互に行なわれる。水冷時のあと直ちに空冷
時となり、逆もまた同様である。水冷時の回数および空
冷時の回数、各水冷時の時間および各空冷時の時間は、
マルテンサイトあるいはベイナイトの生成を避けるよう
に選択される。
とも１本の鋼線を加熱し、引き続いて冷却するプロセス
が提供される。鋼線の直径は２．８ｍｍより小さく、例
えば２．３ｍｍより、あるいは１．８ｍｍより小さい。
冷却は、１回以上の水冷時中の水中の膜沸騰（ｆｉｌｍ
ｂｏｉｌｉｎｇ）で、および、１回以上の空冷時中の
空気中で、交互に行なわれる。水冷時のあと直ちに空冷
時となり、逆もまた同様である。水冷時の回数および空
冷時の回数、各水冷時の時間および各空冷時の時間は、
マルテンサイトあるいはベイナイトの生成を避けるよう
に選択される。
【００１２】「膜沸騰」という用語は、水による冷却段
階を指し、その間、鋼線は連続した安定な蒸気膜によっ
て取り巻かれる。この段階は規則的な比較的緩やかな冷
却であるのが特徴である。膜沸騰段階は、水冷時に生じ
得るその他の二つの段階とは区別されねばならない。即
ち、（ｉ）安定な蒸気膜が消失し冷却が急速かつ不規則
になる核沸騰、（ｉｉ）水が鋼線に直接接触する対流冷
却段階とは区別されねばならない。（ｉ）および（ｉ
ｉ）の段階は本発明によるプロセスでは避けねばならな
い。
階を指し、その間、鋼線は連続した安定な蒸気膜によっ
て取り巻かれる。この段階は規則的な比較的緩やかな冷
却であるのが特徴である。膜沸騰段階は、水冷時に生じ
得るその他の二つの段階とは区別されねばならない。即
ち、（ｉ）安定な蒸気膜が消失し冷却が急速かつ不規則
になる核沸騰、（ｉｉ）水が鋼線に直接接触する対流冷
却段階とは区別されねばならない。（ｉ）および（ｉ
ｉ）の段階は本発明によるプロセスでは避けねばならな
い。
【００１３】「水」という用語は、添加剤が加えられた
水も指すものとする。添加剤は、表面活性剤、すなわち
石けん、ポリビニルアルコール、およびポリアクリル酸
アルカリ塩あるいはポリアクリル酸ナトリウム｛例え
ば、ＡＱＵＡＱＵＥＮＣＨ １１０（登録商標）、例え
ば、Ｋ．Ｊ．Ｍａｓｏｎ および Ｔ．Ｇｒｉｆｆｉ
ｎ， Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｑｕｅ
ｎｃｈａｎｔｓ ｆｏｒｔｈｅ Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ
ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ−ｃａｒｂｏｎ ＳｔｅｅｌＷｉｒ
ｅ ａｎｄ Ｒｏｄ，Ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，１９８２．３，ｐｐ７７−８３を
参照｝のようなポリマー冷却剤（ｐｏｌｙｍｅｒ ｑｕ
ｅｎｃｈａｎｔｓ）より成る。添加剤は、鋼線の周囲の
蒸気膜の厚さと安定性とを増すために用いられる。水温
は例えば約８５℃以上のように約８０℃より高いことが
好ましく、例えば約９５℃のように、約９０℃以上がも
っとも好ましい。水温が高ければ高いほど、鋼線の周囲
の蒸気膜の安定性が高い。
水も指すものとする。添加剤は、表面活性剤、すなわち
石けん、ポリビニルアルコール、およびポリアクリル酸
アルカリ塩あるいはポリアクリル酸ナトリウム｛例え
ば、ＡＱＵＡＱＵＥＮＣＨ １１０（登録商標）、例え
ば、Ｋ．Ｊ．Ｍａｓｏｎ および Ｔ．Ｇｒｉｆｆｉ
ｎ， Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｑｕｅ
ｎｃｈａｎｔｓ ｆｏｒｔｈｅ Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ
ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ−ｃａｒｂｏｎ ＳｔｅｅｌＷｉｒ
ｅ ａｎｄ Ｒｏｄ，Ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，１９８２．３，ｐｐ７７−８３を
参照｝のようなポリマー冷却剤（ｐｏｌｙｍｅｒ ｑｕ
ｅｎｃｈａｎｔｓ）より成る。添加剤は、鋼線の周囲の
蒸気膜の厚さと安定性とを増すために用いられる。水温
は例えば約８５℃以上のように約８０℃より高いことが
好ましく、例えば約９５℃のように、約９０℃以上がも
っとも好ましい。水温が高ければ高いほど、鋼線の周囲
の蒸気膜の安定性が高い。
【００１４】水冷は、１本あるいは複数の鋼線が水平で
まっすぐな通路を経てガイドされる水浴中で容易に行な
われる。普通は水浴はオーバーフロータイプのものであ
る。「水浴」という用語は、全体として完成している一
つの水浴と、同水浴の、鋼線が浸されている部分とを指
すものである。
まっすぐな通路を経てガイドされる水浴中で容易に行な
われる。普通は水浴はオーバーフロータイプのものであ
る。「水浴」という用語は、全体として完成している一
つの水浴と、同水浴の、鋼線が浸されている部分とを指
すものである。
【００１５】鋼線がオーステナイト化温度より高く加熱
された場合には、冷却段階は、変態前段階、変態段階、
および変態後段階より成る。
された場合には、冷却段階は、変態前段階、変態段階、
および変態後段階より成る。
【００１６】変態前段階での水冷の回数および空冷の回
数、および、変態前段階での各水冷時間および各空冷時
間は、パテンチングされた鋼線が適当な機械的性質を持
つようになる、５５０℃ないし６５０℃の温度でオース
テナイトからパーライトへの変態を始めるように選択す
るのが好ましい。
数、および、変態前段階での各水冷時間および各空冷時
間は、パテンチングされた鋼線が適当な機械的性質を持
つようになる、５５０℃ないし６５０℃の温度でオース
テナイトからパーライトへの変態を始めるように選択す
るのが好ましい。
【００１７】普通変態前段階は、１回だけの水冷期と引
き続いて１回だけの空冷期とより成る。この水冷期にお
いて鋼線は最初に急速に冷却され、この急速な冷却が空
冷期に遅くされて変態曲線の「鼻」に適当な場所で入る
ようになる。
き続いて１回だけの空冷期とより成る。この水冷期にお
いて鋼線は最初に急速に冷却され、この急速な冷却が空
冷期に遅くされて変態曲線の「鼻」に適当な場所で入る
ようになる。
【００１８】変態段階に関しては、水冷の回数および空
冷の回数、および、各水冷期の長さおよび各空冷期の長
さは、再輝（ｒｅｃａｌｅｓｃｅｎｃｅ）による鋼線の
温度上昇が変態が始まった温度よりも最大７５℃上に、
例えば最大５０℃、好ましくは最大３０℃におさまるよ
うに選択される。これにより、パテンチングされた鋼線
の組織が柔らかくなりすぎるのを避けることができる。
再輝による鋼線の温度上昇が抑えられれば抑えられるほ
ど好ましい。
冷の回数、および、各水冷期の長さおよび各空冷期の長
さは、再輝（ｒｅｃａｌｅｓｃｅｎｃｅ）による鋼線の
温度上昇が変態が始まった温度よりも最大７５℃上に、
例えば最大５０℃、好ましくは最大３０℃におさまるよ
うに選択される。これにより、パテンチングされた鋼線
の組織が柔らかくなりすぎるのを避けることができる。
再輝による鋼線の温度上昇が抑えられれば抑えられるほ
ど好ましい。
【００１９】直径が約１．８ｍｍ以上の鋼線について
は、変態段階は１回だけの水冷期から成り、空冷は行な
われない。オーステナイトからパーライトへの完全な変
態が水浴中で行なわれる。変態後段階の冷却は空気中で
行なうことができる。
は、変態段階は１回だけの水冷期から成り、空冷は行な
われない。オーステナイトからパーライトへの完全な変
態が水浴中で行なわれる。変態後段階の冷却は空気中で
行なうことができる。
【００２０】直径が１．８ｍｍより実質的に小さい鋼線
については、変態中の水冷が速すぎて、再輝熱にもかか
わらずベイナイトあるいはマルテンサイトが生成する危
険性がある。この場合には、水冷期と空冷期とが交互で
なければならない。例えば、変態段階は、まず空冷期、
次に水冷期、続いて再び空冷期というように構成され
る。
については、変態中の水冷が速すぎて、再輝熱にもかか
わらずベイナイトあるいはマルテンサイトが生成する危
険性がある。この場合には、水冷期と空冷期とが交互で
なければならない。例えば、変態段階は、まず空冷期、
次に水冷期、続いて再び空冷期というように構成され
る。
【００２１】極端な場合には、直径が非常に小さけれ
ば、変態段階で水冷の必要がないことさえもある。変態
中の空冷だけで、再輝現象による温度上昇を制限するの
に充分である。
ば、変態段階で水冷の必要がないことさえもある。変態
中の空冷だけで、再輝現象による温度上昇を制限するの
に充分である。
【００２２】空気による、或は空気中での冷却は、強制
空冷ではなく、周囲の空気による単なる冷却が好まし
い。
空冷ではなく、周囲の空気による単なる冷却が好まし
い。
【００２３】パテンチング処理の後で、鋼線を他の、下
流の加工工程で処理することができる。
流の加工工程で処理することができる。
【００２４】鋼線が、ゴムのようなエラストマー材の補
強に用いられる場合には、次のような、下流の加工工程
があり得よう。即ち、（ｉ）黄銅系合金あるいは亜鉛合
金によるメッキ、（ｉｉ）０．６０ｍｍより小さい、例
えば０．４０ｍｍあるいは０．３０ｍｍより小さい最終
直径に冷間引抜きし、（ｉｉｉ）鋼線に撚りをかけてス
チールコードとし、（ｉｖ）タイヤプライ（ブレーカあ
るいはカーカスプライ）、ゴムホース、コンベヤベルト
プライ、あるいはタイミングベルトプライのようなエラ
ストマー材に埋め込む。
強に用いられる場合には、次のような、下流の加工工程
があり得よう。即ち、（ｉ）黄銅系合金あるいは亜鉛合
金によるメッキ、（ｉｉ）０．６０ｍｍより小さい、例
えば０．４０ｍｍあるいは０．３０ｍｍより小さい最終
直径に冷間引抜きし、（ｉｉｉ）鋼線に撚りをかけてス
チールコードとし、（ｉｖ）タイヤプライ（ブレーカあ
るいはカーカスプライ）、ゴムホース、コンベヤベルト
プライ、あるいはタイミングベルトプライのようなエラ
ストマー材に埋め込む。
【００２５】本発明の第一の代替的実施例として、水冷
の回数、空冷の回数、各水冷期および各空冷期の長さ
が、予め定めた冷却曲線、即ち、予め定めた温度−時間
曲線をたどるように選択される。
の回数、空冷の回数、各水冷期および各空冷期の長さ
が、予め定めた冷却曲線、即ち、予め定めた温度−時間
曲線をたどるように選択される。
【００２６】変態前段階に関しては、水冷の回数、空冷
の回数、各水冷期および各空冷期の長さは、予め定めた
平均冷却速度を得るように選択される。
の回数、各水冷期および各空冷期の長さは、予め定めた
平均冷却速度を得るように選択される。
【００２７】変態段階に関しては、水冷の回数（水冷を
行なうとき）、空冷の回数（空冷を行なうとき）、各水
冷期および各空冷期の長さは、実質的に恒温変態を達成
するように選択される。
行なうとき）、空冷の回数（空冷を行なうとき）、各水
冷期および各空冷期の長さは、実質的に恒温変態を達成
するように選択される。
【００２８】本発明の第二の代替的実施例として、水冷
の回数、空冷の回数、各水冷期および各空冷期の長さ
は、鋼線が、予め定められた機械的性質（引張強度等）
を得るように選択される。
の回数、空冷の回数、各水冷期および各空冷期の長さ
は、鋼線が、予め定められた機械的性質（引張強度等）
を得るように選択される。
【００２９】
【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図１
は、本発明によるプロセスの冷却曲線を示す。図２、図
３および図４は、本発明によるプロセスを実施する方法
を模式的に示す図である。
は、本発明によるプロセスの冷却曲線を示す。図２、図
３および図４は、本発明によるプロセスを実施する方法
を模式的に示す図である。
【００３０】図１は、いわゆるＴＴＴ曲線（温度・時間
・変態）における冷却曲線１〜４を示す。時間を横軸
に、温度を縦軸に示す。Ｓはオーステナイト（Ａ）から
パーライト（Ｐ）への変態の開始を示す曲線であり、Ｅ
はこの変態の終了を示す曲線である。
・変態）における冷却曲線１〜４を示す。時間を横軸
に、温度を縦軸に示す。Ｓはオーステナイト（Ａ）から
パーライト（Ｐ）への変態の開始を示す曲線であり、Ｅ
はこの変態の終了を示す曲線である。
【００３１】オーバーフロー水浴中で膜沸騰により冷却
される直径約１．５０ｍｍの鋼線は、冷却曲線１の実線
をたどり次いで点線をたどる。冷却曲線１の点線は変態
曲線Ｓのそばを素通りする。その結果は、マルテンサイ
ト組織の鋼線である。
される直径約１．５０ｍｍの鋼線は、冷却曲線１の実線
をたどり次いで点線をたどる。冷却曲線１の点線は変態
曲線Ｓのそばを素通りする。その結果は、マルテンサイ
ト組織の鋼線である。
【００３２】これを避けるために本発明のプロセスで
は、最初の水冷期ｔ1 後に膜沸騰が中断され、次の空冷
期ｔ2 では周囲の空気で冷却される。曲線２はこの第２
の期間の冷却曲線である。変態前段階は、水冷・空冷を
繰り返すこともできるが、水冷１回と空冷１回とである
ことが好ましい。この最初の水冷期および次の空冷期の
長さは変態曲線の「鼻」に適当なところで、例えば５５
０℃ないし６５０℃で入るように選択される。変態は次
の水冷期ｔ3 に水浴中で起こる。曲線３は、変態中の冷
却曲線である。空気中でさらに冷却され、これを冷却曲
線４で示す。
は、最初の水冷期ｔ1 後に膜沸騰が中断され、次の空冷
期ｔ2 では周囲の空気で冷却される。曲線２はこの第２
の期間の冷却曲線である。変態前段階は、水冷・空冷を
繰り返すこともできるが、水冷１回と空冷１回とである
ことが好ましい。この最初の水冷期および次の空冷期の
長さは変態曲線の「鼻」に適当なところで、例えば５５
０℃ないし６５０℃で入るように選択される。変態は次
の水冷期ｔ3 に水浴中で起こる。曲線３は、変態中の冷
却曲線である。空気中でさらに冷却され、これを冷却曲
線４で示す。
【００３３】図２は、本発明によるプロセスを実施する
方法を模式的に示したものである。例として、炭素含量
０．８０％直径１．５０ｍｍの鋼線１０が、温度約１０
００℃の炉１２から導き出される。鋼線の速度は約２４
ｍ／分である。オーバーフロータイプの最初の水浴１４
が、炉１２のすぐ下流に位置している。最初の水浴１４
の長さｌ1 は０．８ｍである。鋼線１０は、水浴１４を
出て周囲の空気の中を０．７ｍの長さｌ2 に亘って導か
れる。鋼線１０が導き通される、０．３ｍの長さｌ3 に
亘る補助水浴１６が備えられている。補助水浴１６を出
た後、鋼線１０は周囲の空気で冷却される。前記条件で
の冷却は次の要求を充たすものであった。 （ｉ）パーライトへの変態曲線の鼻に入ること（鼻に触
れずに素通りしてはならない）。 （ｉｉ）変態が５５０℃ないし６５０℃で始まること。 （ｉｉｉ）再輝による鋼線の温度上昇を変態開始温度よ
り上７５℃以下に抑制すること。 前記（ｉ）により、マルテンサイト或はベイナイトの生
成が避けられた。前記（ｉｉ）については、変態は６０
５℃で始まった。前記（ｉｉｉ）については、変態段階
において一つの水浴を用いることによって、２０℃に抑
制できた。同水浴を用いなければ５０℃以上の温度上昇
が見込まれるので、本例での変態は、実質的に恒温変態
であったと見られる。なお、変態前段階について予定さ
れた平均冷却速度は１００℃／秒ないし１２０℃／秒で
あり、鋼線のパテンチング後の機械的性質として予定さ
れた引張強度は１２５０Ｎ／ｍｍ2 以上であったとこ
ろ、１３１６Ｎ／ｍｍ2 の値が得られた。
方法を模式的に示したものである。例として、炭素含量
０．８０％直径１．５０ｍｍの鋼線１０が、温度約１０
００℃の炉１２から導き出される。鋼線の速度は約２４
ｍ／分である。オーバーフロータイプの最初の水浴１４
が、炉１２のすぐ下流に位置している。最初の水浴１４
の長さｌ1 は０．８ｍである。鋼線１０は、水浴１４を
出て周囲の空気の中を０．７ｍの長さｌ2 に亘って導か
れる。鋼線１０が導き通される、０．３ｍの長さｌ3 に
亘る補助水浴１６が備えられている。補助水浴１６を出
た後、鋼線１０は周囲の空気で冷却される。前記条件で
の冷却は次の要求を充たすものであった。 （ｉ）パーライトへの変態曲線の鼻に入ること（鼻に触
れずに素通りしてはならない）。 （ｉｉ）変態が５５０℃ないし６５０℃で始まること。 （ｉｉｉ）再輝による鋼線の温度上昇を変態開始温度よ
り上７５℃以下に抑制すること。 前記（ｉ）により、マルテンサイト或はベイナイトの生
成が避けられた。前記（ｉｉ）については、変態は６０
５℃で始まった。前記（ｉｉｉ）については、変態段階
において一つの水浴を用いることによって、２０℃に抑
制できた。同水浴を用いなければ５０℃以上の温度上昇
が見込まれるので、本例での変態は、実質的に恒温変態
であったと見られる。なお、変態前段階について予定さ
れた平均冷却速度は１００℃／秒ないし１２０℃／秒で
あり、鋼線のパテンチング後の機械的性質として予定さ
れた引張強度は１２５０Ｎ／ｍｍ2 以上であったとこ
ろ、１３１６Ｎ／ｍｍ2 の値が得られた。
【００３４】図３は、本発明によるプロセスを実施する
別の方法を模式的に示したものである。図２の実施例と
の主な違いは、水浴が別々の二つでなく、一つのみであ
ることである。水浴１４中の第一の長さに亘る最初の水
冷期の後、鋼線１０はプーリー２０により水浴中から空
気中に導かれ、第二の長さに亘り第二の空冷に曝され
る。次いで鋼線１０は、プーリー２０により再び同じ水
浴１４に導かれる。鋼線１０は水浴中で第三の長さｌ3
に亘りもう一つの水冷期を経て、ここで変態が起こる。
変態が完了して、鋼線１０は水浴１４を出て更に空気中
で冷却される。
別の方法を模式的に示したものである。図２の実施例と
の主な違いは、水浴が別々の二つでなく、一つのみであ
ることである。水浴１４中の第一の長さに亘る最初の水
冷期の後、鋼線１０はプーリー２０により水浴中から空
気中に導かれ、第二の長さに亘り第二の空冷に曝され
る。次いで鋼線１０は、プーリー２０により再び同じ水
浴１４に導かれる。鋼線１０は水浴中で第三の長さｌ3
に亘りもう一つの水冷期を経て、ここで変態が起こる。
変態が完了して、鋼線１０は水浴１４を出て更に空気中
で冷却される。
【００３５】図３の実施例の長所は、水浴が一つだけ必
要であり、水冷と空冷の交替は適当な場所にプーリー２
０を設置することにより行なわれるということである。
この実施例は、本数の多い鋼線のための設備で特に適応
性があり、異なる直径の鋼線を同時にパテンチングでき
る。一つだけの水浴が設けられ、各直径グループ毎にガ
イドプーリーが水浴の中および上の適当な箇所に設置さ
れる。
要であり、水冷と空冷の交替は適当な場所にプーリー２
０を設置することにより行なわれるということである。
この実施例は、本数の多い鋼線のための設備で特に適応
性があり、異なる直径の鋼線を同時にパテンチングでき
る。一つだけの水浴が設けられ、各直径グループ毎にガ
イドプーリーが水浴の中および上の適当な箇所に設置さ
れる。
【００３６】図４は、直径が１．５ｍｍより実質的に小
さい鋼線のパテンチングに用いる二つの他の実施例を模
式的に示す。
さい鋼線のパテンチングに用いる二つの他の実施例を模
式的に示す。
【００３７】第一の実施例では、変態段階に対して小さ
な水浴１６′が一つ設けられているのみである。この補
助水浴１６′に鋼線が達する前に変態はすでに始まって
いる。水浴１６′の機能は、再輝により鋼線が加熱され
るのを制限することである。変態段階の終了は空気中で
起こる。
な水浴１６′が一つ設けられているのみである。この補
助水浴１６′に鋼線が達する前に変態はすでに始まって
いる。水浴１６′の機能は、再輝により鋼線が加熱され
るのを制限することである。変態段階の終了は空気中で
起こる。
【００３８】第二の実施例では、変態段階に対して、比
較的小さな水浴１６″，１７″，１８″が設けられてい
る。変態は水浴１６″の前に空気中で始まる。鋼線の直
径が小さいので、膜沸騰による冷却では速すぎる。ベイ
ナイトの生成を避けるために、水冷に次いで空冷が行な
われる。再輝現象により鋼線の温度は上昇しつつある。
しかしこの上昇は、水浴１７″での膜沸騰により制限さ
れる。水中での急速な冷却は空冷により再び緩やかにさ
れる。この先立つ空冷期で再輝による温度上昇が始まる
こともあり、それを制限するために第三の水浴１８″が
用いられる。温度上昇が制御されたら、それ以上の冷却
を空気中で行なうことができる。
較的小さな水浴１６″，１７″，１８″が設けられてい
る。変態は水浴１６″の前に空気中で始まる。鋼線の直
径が小さいので、膜沸騰による冷却では速すぎる。ベイ
ナイトの生成を避けるために、水冷に次いで空冷が行な
われる。再輝現象により鋼線の温度は上昇しつつある。
しかしこの上昇は、水浴１７″での膜沸騰により制限さ
れる。水中での急速な冷却は空冷により再び緩やかにさ
れる。この先立つ空冷期で再輝による温度上昇が始まる
こともあり、それを制限するために第三の水浴１８″が
用いられる。温度上昇が制御されたら、それ以上の冷却
を空気中で行なうことができる。
【００３９】鋼線について、以下の試験を行なった。 −炭素当量［＝％Ｃ＋０．３×（％Ｍｎ−０．４
０）］：０．８４％ −パテンチング段階の鋼線直径：１．７０ｍｍ −パテンチング条件： −炉温：１０００℃ −水浴温度：９２℃ −最初の水浴における時間ｔ1 ：２．３秒 −水浴と水浴との間の空気中の時間ｔ2 ：１．９秒 −第二の水浴における時間ｔ3 ：０．９秒 −最終鋼線直径：０．３０ｍｍ
０）］：０．８４％ −パテンチング段階の鋼線直径：１．７０ｍｍ −パテンチング条件： −炉温：１０００℃ −水浴温度：９２℃ −最初の水浴における時間ｔ1 ：２．３秒 −水浴と水浴との間の空気中の時間ｔ2 ：１．９秒 −第二の水浴における時間ｔ3 ：０．９秒 −最終鋼線直径：０．３０ｍｍ
【００４０】前記条件での冷却は次の要求を充たすもの
であった。 （ｉ）パーライトへの変態曲線の鼻に入ること（鼻に触
れずに素通りしてはならない）。 （ｉｉ）変態が５５０℃ないし６５０℃で始まること。 （ｉｉｉ）再輝による鋼線の温度上昇を変態開始温度よ
り上７５℃以下に抑制すること。 前記（ｉ）により、マルテンサイト或はベイナイトの生
成が避けられた。前記（ｉｉ）については、変態は６１
５℃で始まった。前記（ｉｉｉ）については、変態段階
において一つの水浴を用いることによって、２８℃に抑
制できた。同水浴を用いなければ７０℃以上の温度上昇
が見込まれるので、本例での変態は、実質的に恒温変態
であったと見られる。なお、変態前段階について予定さ
れた平均冷却速度は１００℃／秒ないし１２０℃／秒で
あり、最終直径における鋼線の機械的性質として予定さ
れた引張強度は３０００Ｎ／ｍｍ2 以上であったとこ
ろ、次の表での値が得られた。次の表は結果の要約であ
る。
であった。 （ｉ）パーライトへの変態曲線の鼻に入ること（鼻に触
れずに素通りしてはならない）。 （ｉｉ）変態が５５０℃ないし６５０℃で始まること。 （ｉｉｉ）再輝による鋼線の温度上昇を変態開始温度よ
り上７５℃以下に抑制すること。 前記（ｉ）により、マルテンサイト或はベイナイトの生
成が避けられた。前記（ｉｉ）については、変態は６１
５℃で始まった。前記（ｉｉｉ）については、変態段階
において一つの水浴を用いることによって、２８℃に抑
制できた。同水浴を用いなければ７０℃以上の温度上昇
が見込まれるので、本例での変態は、実質的に恒温変態
であったと見られる。なお、変態前段階について予定さ
れた平均冷却速度は１００℃／秒ないし１２０℃／秒で
あり、最終直径における鋼線の機械的性質として予定さ
れた引張強度は３０００Ｎ／ｍｍ2 以上であったとこ
ろ、次の表での値が得られた。次の表は結果の要約であ
る。
【００４１】Ｒm は最終直径における鋼線の引張強度で
あり、Ａg は最大荷重での残留伸び（ｒｅｍａｉｎｉｎ
ｇ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）であり、Ｎb は曲げの回数
であり、Ｎt はねじりの回数である。
あり、Ａg は最大荷重での残留伸び（ｒｅｍａｉｎｉｎ
ｇ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）であり、Ｎb は曲げの回数
であり、Ｎt はねじりの回数である。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【発明の効果】スタートアップの場合を除いてはエネル
ギーを水浴に供給する必要がないように、水浴の大きさ
を鋼線の本数に適合させることができる。熱い鋼線によ
って与えられるエネルギーで充分水浴を適当な温度に保
つことができるからである。これにより、操業コストが
著しく低下する。
ギーを水浴に供給する必要がないように、水浴の大きさ
を鋼線の本数に適合させることができる。熱い鋼線によ
って与えられるエネルギーで充分水浴を適当な温度に保
つことができるからである。これにより、操業コストが
著しく低下する。
【００４４】本発明の作用と更なる長所は、次のように
説明できる。鋼線の熱容量はその体積に比例し、体積
は、ｄを鋼線の直径とすると、ｄ2 に比例する。
説明できる。鋼線の熱容量はその体積に比例し、体積
は、ｄを鋼線の直径とすると、ｄ2 に比例する。
【００４５】
【数１】熱容量＝Ｃ1 ×ｄ2
【００４６】鋼線の表面積は直径ｄに比例する。
【００４７】
【数２】表面積＝Ｃ2 ×ｄ
【００４８】従って、冷却速度は、表面積に比例し、熱
容量に反比例するから、直径ｄに反比例することにな
る。
容量に反比例するから、直径ｄに反比例することにな
る。
【００４９】
【数３】 冷却速度＝（Ｃ2 ×ｄ）／（Ｃ1 ×ｄ2 ）＝Ｃ3 ／ｄ
【００５０】直径が小さければ小さいほど、冷却速度が
大きくなり、マルテンサイトあるいはベイナイトの生成
の機会が増加する。
大きくなり、マルテンサイトあるいはベイナイトの生成
の機会が増加する。
【００５１】このように、水中での変態は、２．８ｍｍ
より小さい直径の鋼線では困難になり、約１．８ｍｍよ
り小さい直径の鋼線では不可能になる。膜沸騰によって
さえも、ＴＴＴ曲線における変態曲線の「鼻（ｎｏｓ
ｅ）」が素通りされてしまうほど冷却速度は速い。その
結果マルテンサイトが生成する。
より小さい直径の鋼線では困難になり、約１．８ｍｍよ
り小さい直径の鋼線では不可能になる。膜沸騰によって
さえも、ＴＴＴ曲線における変態曲線の「鼻（ｎｏｓ
ｅ）」が素通りされてしまうほど冷却速度は速い。その
結果マルテンサイトが生成する。
【００５２】本発明は、全体としての冷却速度を緩やか
にすることにより、直径が２．８ｍｍより小さい、例え
ば１．８ｍｍより小さい（１．５ｍｍ、１．２ｍｍ、
０．８ｍｍ）鋼線のパテンチングを可能にする。水中で
の膜沸騰による冷却と空冷とが交互に行なわれる。
にすることにより、直径が２．８ｍｍより小さい、例え
ば１．８ｍｍより小さい（１．５ｍｍ、１．２ｍｍ、
０．８ｍｍ）鋼線のパテンチングを可能にする。水中で
の膜沸騰による冷却と空冷とが交互に行なわれる。
【図１】鋼線のＴＴＴ曲線における冷却曲線を示す。
【図２】本発明のプロセスを実施する方法の模式図であ
る。
る。
【図３】本発明のプロセスを実施する別の方法の模式図
である。
である。
【図４】本発明のプロセスを実施する更に別の方法の模
式図である。
式図である。
【符号の説明】 １ 水浴中の冷却曲線 ２ 空冷中の冷却曲線 ３ 水浴中変態中の冷却曲線 ４ 空冷中の冷却曲線 １０ 鋼線 １２ 炉 １４ 水浴 １６ 水浴 １６′水浴 １６″水浴 １７″水浴 １８″水浴 Ｓ オーステナイトからパーライトへの変態の開始を示
す曲線 Ｅ オーステナイトからパーライトへの変態の終了を示
す曲線 ｌ1 水冷の長さ、すなわち距離 ｌ2 空冷の長さ、すなわち距離 ｌ3 水冷の長さ、すなわち距離 ｔ1 水冷期 ｔ2 空冷期 ｔ3 水冷期 ｔ4 空冷期
す曲線 Ｅ オーステナイトからパーライトへの変態の終了を示
す曲線 ｌ1 水冷の長さ、すなわち距離 ｌ2 空冷の長さ、すなわち距離 ｌ3 水冷の長さ、すなわち距離 ｔ1 水冷期 ｔ2 空冷期 ｔ3 水冷期 ｔ4 空冷期
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴトフリート・ヴァンネステ ベルギー国、ベー 8770 インゲルミュン スター、カイルセラールストラート 32
Claims (18)
- 【請求項１】 直径が２．８ｍｍより小さい少なくとも
１本の鋼線を加熱し引き続いて冷却する工程において、
冷却が、１回以上の水冷期の水中の膜沸騰と１回以上の
空冷期の空気中とで交互に行なわれ、水冷期は空冷期に
直ちに引き続き且つ空冷期は水冷期に直ちに引き続き、
水冷期の回数、空冷期の回数、各水冷期の長さおよび各
空冷期の長さがマルテンサイトあるいはベイナイトの生
成を避けるように選択されることを特徴とする鋼線の熱
処理方法。 - 【請求項２】 鋼線がオーステナイト化温度以上に加熱
され、冷却段階が変態前段階、変態段階、および変態後
段階より成り、変態前段階は少なくとも１回の水冷期お
よび少なくとも１回の空冷期より成り、変態前段階の水
冷期の回数および空冷期の回数、変態前段階の前記各水
冷期の長さおよび前記各空冷期の長さが、オーステナイ
トからパーライトへの変態が５５０℃ないし６５０℃の
温度で始まるように選択されることを特徴とする請求項
１に記載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項３】 変態前段階が１回の水冷期と、引き続く
１回の空冷期とより成ることを特徴とする請求項２に記
載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項４】 変態段階の水冷期の回数および空冷期の
回数、および変態段階の前記各水冷期の長さおよび前記
各空冷期の長さが、再輝による鋼線の温度上昇を変態開
始温度より上に最大約７５℃に制限するように選択され
ることを特徴とする請求項２に記載の、鋼線の熱処理方
法。 - 【請求項５】 変態段階が１回の水冷期より成ることを
特徴とする請求項４に記載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項６】 変態段階が１回の空冷期より成ることを
特徴とする請求項４に記載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項７】 変態段階が、１回の水冷期、該水冷期に
先立つ１回の空冷期、および、該水冷期に引き続く１回
の空冷期より成ることを特徴とする請求項４に記載の、
鋼線の熱処理方法。 - 【請求項８】 空冷が周囲の空気により行なわれること
を特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の、鋼線
の熱処理方法。 - 【請求項９】 請求項１ないし８の何れかに記載の方法
による工程の後に該鋼線が更に黄銅系合金でメッキされ
ることを特徴とする、鋼線の処理方法。 - 【請求項１０】 請求項１ないし８の何れかに記載の方
法による工程の後に該鋼線が更に亜鉛合金でメッキされ
ることを特徴とする、鋼線の処理方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０の何れかに記載の
方法による工程の後に該鋼線が更に０．５０ｍｍより小
さい直径に引抜きされることを特徴とする、鋼線の処理
方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法による工程の
後に該鋼線を更に他の複数本の鋼線と撚り合わせてスチ
ールコードとすることを特徴とする、スチールコードの
製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法による工程の
後に該スチールコードがエラストマー材に補強材として
埋め込まれることを特徴とする、エラストマー材の補強
方法。 - 【請求項１４】 請求項１１に記載の方法による工程の
後に該鋼線がエラストマー材に補強材として埋め込まれ
ることを特徴とする、エラストマー材の補強方法。 - 【請求項１５】 直径が２．８ｍｍより小さい少なくと
も１本の鋼線を加熱し引き続いて冷却する工程におい
て、１回以上の水冷期での水中の膜沸騰と１回以上の空
冷期での空気中とで交互に冷却し、水冷期は空冷期に直
ちに引き続き且つ空冷期は水冷期に直ちに引き続き、水
冷期の回数、空冷期の回数、各水冷期の長さおよび各空
冷期の長さが、予め定めた冷却曲線（温度−時間）をた
どるように選択されることを特徴とする鋼線の熱処理方
法。 - 【請求項１６】 鋼線がオーステナイト化温度より高温
に加熱され、冷却段階が変態前段階、変態段階、および
変態後段階より成り、変態前段階の水冷期の回数および
空冷期の回数、変態前段階の各水冷期の長さおよび各空
冷期の長さが、予め定めた平均冷却速度が変態前段階に
おいて得られるように選択されることを特徴とする請求
項１５に記載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項１７】 変態段階の水冷期の回数および空冷期
の回数、および変態段階の各水冷期の長さおよび各空冷
期の長さが、実質的に恒温変態が得られるように選択さ
れることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記
載の、鋼線の熱処理方法。 - 【請求項１８】 直径が２．８ｍｍより小さい少なくと
も１本の鋼線を加熱し引き続いて冷却する工程におい
て、１回以上の水冷期での水中の膜沸騰と１回以上の空
冷期での空気中とで交互に冷却し、水冷期は空冷期に直
ちに引き続き且つ空冷期は水冷期に直ちに引き続き、水
冷期の回数、空冷期の回数、各水冷期の長さおよび各空
冷期の長さが、予め定めた機械的性質を得るように選択
されることを特徴とする、鋼線の熱処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE91201917.1 | 1991-07-22 | ||
| EP91201917 | 1991-07-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195083A true JPH05195083A (ja) | 1993-08-03 |
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Family
ID=8207796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21363292A Expired - Fee Related JP3517252B2 (ja) | 1991-07-22 | 1992-07-17 | 鋼線の熱処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CZ (1) | CZ284142B6 (ja) |
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| ES (1) | ES2097858T3 (ja) |
| HU (1) | HU216175B (ja) |
| SK (1) | SK224392A3 (ja) |
| ZA (1) | ZA924360B (ja) |
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