JPH0847701A - マルテンサイト系ステンレス鋼線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被圧延材が難加工性鋼種であるマルテンサイ
ト系ステンレス鋼であっても、オーバル−丸孔型方式の
圧延法だけで、それを高減面率で線径1.５〜5.５ｍｍに
まで細線化することができるマルテンサイト系ステンレ
ス鋼線材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼線材
の製造方法は、オーバル孔型を有する第１スタンド１Ｈ
と丸孔型を有する第２スタンド２Ｖとのスタンド中心間
距離Ｌと、第２スタンド２Ｖから導出される線材の直径
Ｄとの関係Ｌ／Ｄを２５以下に設定した対スタンドＳ₁
に、加熱処理により８００〜１２００℃に加熱したマル
テンサイト系ステンレス鋼からなる被圧延材Ａ₁ を第１
スタンド１Ｈ側より導入し、減面率１０〜３５％で線径
1.５〜5.５ｍｍにまで圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼線材の製造方法に関し、更に詳しくは、難加工
性鋼種であるマルテンサイト系ステンレス鋼を熱間圧延
して線径1.５〜5.５ｍｍにまで加工するマルテンサイト
系ステンレス鋼線材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】線材の製造方法としては、伸線法と圧延
法、またはその両者を組み合わせた方法が知られてい
る。これらのうち、伸線法は、所定孔径のダイスを多段
階に設置し、ここに素材を連続的に通して順次細径化し
ていく方法であって、通常、細線の製造に適用されてい
る。

【０００３】一方、圧延法は、ロール面を組み合わせる
と所望形状の圧延面（以下、孔型という）になる一対の
ロールから成るスタンドを多段階に設置した圧延機に素
材（以下、被圧延材という）を供給し、これら対ロール
の孔型で順次圧延することにより、所望線径にまで細線
化する方法である。この圧延法は、上記した伸線法に比
べて生産性が高いという利点を備えている。

【０００４】この圧延法では、被圧延材を導入する側に
孔型がオーバル形状をした対ロールのスタンドを配置
し、その直後に孔型が円形状をした対ロールのスタンド
を配置し、この１組のスタンドで所望の減面率を確保す
るオーバル−丸孔型方式が採用されることがある。この
方式では、円形断面でオーバル孔型の対ロールのスタン
ドに導入された被圧延材はこの対ロールで断面が楕円形
状に圧延されたのち、直ちに次の丸孔型の対ロールのス
タンドに導入されて、ここでより細径の線材に圧延され
る。

【０００５】ところで、上記したオーバル−丸孔型方式
で被圧延材を圧延する場合、スタンド間において線材の
たおれが発生することがある。ここでいうたおれとは、
オーバル孔型の対ロールから導出された、断面形状が楕
円形をしている偏平な被圧延材が、次の丸孔型の対ロー
ルに導入される際に、前記丸孔型の対ロールの抵抗を受
けて捻転することである。このたおれは、スタンド間の
距離が長い場合や、線材の変形抵抗が低い場合などに多
発する。このようなたおれが発生すると、被圧延材は対
ロールの孔型に正確に入らず、ロール間の隙間等に入り
込み、所定断面形状の線材が得られなくなる。そのた
め、たおれの発生を抑制するためにスタンド間にはロー
ラーガイドが設置されている。ローラーガイドを設置す
ることによりオーバル孔型の対ロールから導出された被
圧延材を丸孔型の対ロールに確実に誘導できるので、寸
法精度の高い線材が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のオーバル−丸孔型方式の圧延法では、線径が5.５ｍ
ｍ以下の細線を製造することはかなり困難である。その
理由は、前記したローラーガイドを介装することが困難
になるからである。そのため、線径が5.５ｍｍ以下の細
線を得るためには、最初に圧延法で線径5.５ｍｍ程度ま
で被圧延材を細線化し、ついで、それを前記した伸線法
で所望線径にまで更に細線化するという方法が採られ
る。

【０００７】しかしながら、この方法は、伸線法も一部
採用するため、圧延法の高生産性が減殺されることにな
る。また、伸線法は、冷間加工であるため、得られる線
材中に歪みが発生するので、伸線後には歪みを除去する
ための焼なまし工程が追加され、必要工程が増加する。
そして、例えば、炭素含有量が多いマルテンサイト系ス
テンレス鋼のような難加工性鋼種の細線を製造する場合
には、圧延時においても、スタンド間の減面率を一度に
高くとることができないため、スタンドを多段に設置せ
ざるを得ず、更に必要工程が増加するという問題があ
る。

【０００８】本発明は、上記した問題を解決し、被圧延
材が難加工性鋼種であるマルテンサイト系ステンレス鋼
であっても、オーバル−丸孔型方式の圧延法だけで、そ
れを高減面率で線径1.５〜5.５ｍｍにまで細線化するこ
とができるマルテンサイト系ステンレス鋼線材の製造方
法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、圧延面がオーバル形状を形成する第１
の対ロールと、圧延面が円形状を形成する第２の対ロー
ルとを、前記第１の対ロールが被圧延材の導入側とな
り、前記第２の対ロールが導出側となるように圧延方向
に沿ってそれぞれ複数配置し、前記第１の対ロールにマ
ルテンサイト系ステンレス鋼からなる被圧延材を導入し
て圧延するマルテンサイト系ステンレス鋼線材の製造方
法において、前記第１の対ロールと前記第２の対ロール
との中心間距離をＬ、前記第２の対ロールから導出され
た線材の線径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄを２５以下に設
定し、最初の前記第１の対ロールに導入するときの前記
マルテンサイト系ステンレス鋼からなる被圧延材の温度
を８００〜１２００℃に設定し、前記マルテンサイト系
ステンレス鋼からなる被圧延材をそれぞれのロールにつ
いて減面率１０〜３５％で線径1.５〜5.５ｍｍにまで圧
延することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼
線材の製造方法が提供される。

【００１０】本発明方法では、例えば、図１で示したよ
うなスタンドを有する圧延機が採用される。この圧延機
には、被圧延材Ａ₁ の導入側に、互いの圧延面を組み合
わせたときに楕円形状のオーバル孔型を形成する一対の
ロール１ａ，１ｂからなる第１スタンド１Ｈ（水平スタ
ンド）が設置され、その後段に、互いの圧延面を組み合
わせたときに円形状の丸孔型を形成する一対のロール２
ａ，２ｂ（図示せず）からなる第２スタンド２Ｖ（垂直
スタンド）が設置される。

【００１１】前記第１および第２スタンドからなる対ス
タンドＳ₁ に断面が円形状で外径寸法がＤ₀ である被圧
延材Ａ₁ を第１スタンド１Ｈ側より導入すると、被圧延
材Ａ₁ は、前記第１スタンド１Ｈのオーバル孔型で断面
が楕円形状に圧延され、その後、直ちに第２スタンド２
Ｖの丸孔型で断面を円形状に圧延され、最終的には第２
スタンド２Ｖより線径がＤ（被圧延材Ａ₁ よりも細径）
の線材Ａ₂ となって導出される。

【００１２】このように、オーバル孔型を有する第１ス
タンドと丸孔型を有する第２スタンドとからなる対スタ
ンドＳ₁ により所望の減面率が確保される。ここで、前
記対スタンドＳ₁ において、第１スタンド１Ｈと第２ス
タンド２Ｖとの中心間の距離をＬ、線材Ａ₂ の線径をＤ
としたとき、これらの関係Ｌ／Ｄの値を２５より大きく
とるとスタンド間において被圧延材のたおれが生じるの
で、Ｌ／Ｄの値は２５以下に設定する。

【００１３】尚、第１スタンド１Ｈと第２スタンド２Ｖ
とを近接させることにより、これらスタンド間にローラ
ーガイドは設けなくてもよい。第１スタンド１Ｈと第２
スタンド２Ｖとの中心間距離Ｌの最低値は、ロールの外
径ｄ以下の寸法であるので、対スタンドＳ₁ におけるス
タンド中心間距離Ｌは、ロールの外径ｄ以下の寸法まで
近接させることが好ましい。

【００１４】また、前記対スタンドＳ₁ で圧延すること
により得られた線材Ａ₂ を更に細径の線材Ａ₃ に加工す
る場合、図１に示すように、対スタンドＳ₁ の後段に、
対スタンドＳ₁ と同様な構成で、各孔型の径が対スタン
ドＳ₁ のものよりも小さい対スタンドＳ₂ を設置し、被
圧延材Ａ₁ を多段階に圧延することが好ましい。尚、前
記対スタンドは所望する線材の寸法や、減面率の組合せ
により対スタンドを圧延方向に複数段設置して構わな
い。更に、対スタンド内における水平，垂直スタンドの
組合せも任意に選択して構わない。

【００１５】ついで、本発明では、前記被圧延材として
マルテンサイト系ステンレス鋼を用いる。前記被圧延材
は難加工性鋼種であるため、圧延前に加熱処理を施し、
被圧延材の加工性を向上させ、圧延を容易にすることが
行われる。このときの加熱処理は被圧延材が第１スタン
ドに導入される直前に行われる。被圧延材の加熱方法と
しては、例えば、被圧延材への直接通電による通電加熱
が好ましい。

【００１６】尚、前記加熱処理は、圧延前に前記被圧延
材を均一に加熱できる方法であれば格別限定されるもの
ではなく、例えば、第１スタンド１Ｈの直前の部分に連
続式加熱炉を設置し、被圧延材が前記加熱炉内を通過し
てから第１スタンド１Ｈに導入される構造にしても構わ
ない。前記加熱方法により加熱した被圧延材の温度が８
００℃より低い場合は、充分な加工性が得られないの
で、圧延加工が困難となり、被圧延材組織中に存在する
炭化物に割れが生じてミクロボイドが発生し、靱延性の
劣化や焼入れ硬さの低下を招く。逆に被圧延材の温度が
１２００℃より高い場合は、被圧延材の組織中に存在す
る炭化物が粗大化して得られる線材の強度低下を招く。
そのため、第１スタンド１Ｈに導入する直前の被圧延材
の温度は８００〜１２００℃に設定する必要がある。

【００１７】次いで、前記対スタンドへ被圧延材を導入
し、圧延加工を施す際、一つの対スタンドでの減面率が
１０％より低い場合は、加工効率が低くなり、生産性が
向上しない。逆に減面率が３５％より高い場合は、断線
が発生したり、表面にきずが生じるようになり、良好な
線材が得られなくなる。そのため、減面率は、１０〜３
５％に設定する必要がある。

【００１８】本発明で製造する線材は、線径が5.５ｍｍ
よりも小さいものとする。しかしながら、熱間圧延で外
形寸法が1.５ｍｍ以下の線材を製造すると座屈や折損を
起こしやすくなり良好な線材を得ることが難しくなるの
で、本発明方法により製造する線材の外径寸法は1.５〜
5.５ｍｍとする。

【００１９】

【作用】本発明によるマルテンサイト系ステンレス鋼線
材の製造方法は、スタンド中心間距離Ｌと圧延後の線材
の外形寸法Ｄとの関係Ｌ／Ｄを２５以下とし、対スタン
ドを形成する２つのスタンドを近接させているので、被
圧延材は、たおれが発生する前に次の孔型に導入され
る。つまり、近接したスタンドがローラーガイドの役目
も果たし、たおれの発生を抑制している。

【００２０】また、圧延加工直前の線材の温度を８００
〜１２００℃の範囲に保持しているため、被圧延材の加
工性が向上し、被圧延材の組織中の炭化物の割れを少な
く抑えることができ、欠陥の少ない良好な線材を製造す
ることができる。更に、孔型にオーバル−丸孔型方式を
採用しているので１０〜３５％の高減面率の加工が可能
となっている。

【００２１】

【実施例】

実施例１〜４、比較例１〜５ マルテンサイト系ステンレス鋼４４０Ｃ（Ｃ：1.０重量
％，Ｃｒ：１7.０重量％，残部がＦｅと不可避的不純
物，ＪＩＳ規格のＳＵＳ４４０Ｃ相当）を予め熱間圧延
により外径寸法Ｄ₀ が5.５ｍｍの被圧延材Ａ₁ に加工し
た。

【００２２】次いで、前記被圧延材Ａ₁ を直接通電によ
り加熱し、図１に示すような、オーバル孔型を有する第
１スタンド１Ｈ（水平スタンド）と丸孔型を有する第２
スタンド２Ｖ（垂直スタンド）とからなる第１の対スタ
ンドＳ₁ と、オーバル孔型を有する第３スタンド３Ｈ
（水平スタンド）と丸孔型を有する第４スタンド４Ｖ
（垂直スタンド）とからなる第２の対スタンドＳ₂ とを
設置した圧延機に、第１スタンド側より導入し、対スタ
ンドＳ₁ と対スタンドＳ₂ とにより２段階で熱間圧延を
行った。前記圧延機のロールの寸法は、外径ｄが４０ｍ
ｍ，厚さｔが１５ｍｍである。各スタンドの中心間距離
は、１Ｈ−２Ｖ間（Ｌ）を４０ｍｍ、２Ｖ−３Ｈ間（Ｌ
₁ ）を８０ｍｍ、３Ｈ−４Ｖ間（Ｌ₂ ）を４０ｍｍとし
た。尚、各スタンド間には、ローラーガイドは設けてい
ない。

【００２３】また、被圧延材の走行速度は3.４ｍ／ｓｅ
ｃとした。熱間圧延条件としては、第１スタンド１Ｈに
導入する直前の被圧延材Ａ₁ の温度をＴ、第１スタンド
１Ｈへ導入される被圧延材Ａ₁ の外径寸法をＤ₀ 、第２
スタンド２Ｖから導出され第３スタンド３Ｈへ導入され
る線材Ａ₂ の外形寸法をＤ、対スタンドＳ₁ における減
面率をＲ₁ 、対スタンドＳ₁ におけるスタンド中心間距
離Ｌと第２スタンド２Ｖから導出される線材Ａ₂ の外径
寸法Ｄとの関係Ｌ／Ｄを（Ｌ／Ｄ）₁ 、第４スタンド４
Ｖから導出される線材Ａ₃ の外形寸法をＤｆ、対スタン
ドＳ₂ における減面率をＲ₂ 、対スタンドＳ₂ における
スタンド中心間距離Ｌ₂ と第４スタンド４Ｖから導出さ
れる線材Ａ₃ の外形寸法Ｄｆとの関係Ｌ₂ ／Ｄｆを（Ｌ
／Ｄ）₂ としてそれぞれの値を表１に示した。

【００２４】尚、外径寸法Ｄ₀ が5.５ｍｍ以下のものは
本発明方法により一度圧延したものを使用している。例
えば、外径寸法が3.７ｍｍの線材は、外径寸法が5.５ｍ
ｍの線材を本発明方法により外径寸法を3.７ｍｍに圧延
したものを再度使用した。得られた線材Ａ₃ に対し、断
面の垂直方向Ｄｖと水平方向Ｄｈの寸法を測定し、偏径
差Ｄｓを求めた。

【００２５】偏径差Ｄｓは、同一断面での最大寸法と最
小寸法を測定し、その差とした。更に、得られた線材Ａ
₃ の先端および後端において、それぞれ２０ｍｍ間隔で
１２ヶ所の部分の断面の垂直方向と水平方向の寸法を測
定し、先端部の外径寸法の平均値Ｄｔおよび後端部の外
径寸法の平均値Ｄｅを求めた。これらの外径寸法より、
先端部と後端部の外径寸法の平均値がともに所定の線材
外径寸法に対して±0.２０ｍｍ以内のものを寸法安定性
良好とし、先端部もしくは後端部の一方またはその両方
の寸法が前記範囲外のものを寸法安定性不良として寸法
安定性を評価した。

【００２６】次いで、圧延中の線材のたおれおよび線材
の割れの有無を目視により観察し、たおれと割れがとも
に無いものを圧延性良好とし、たおれもしくは割れの一
方またはその両方が確認されたものを圧延性不良として
圧延性の評価をした。また、圧延中の線材の座屈および
巻取り時の折損の有無を目視により観察し、座屈と折損
がともに無いものを通線性良好とし、座屈もしくは折損
の一方またはその両方が確認されたものを通線性不良と
して通線性の評価をした。

【００２７】以上の測定値および評価の結果を表１にあ
わせて示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果から明らかなように、本発明に
よる実施例では、偏径差Ｄｓは0.２０ｍｍ以下と良好で
あり、寸法も安定していた。また、圧延中のたおれは無
く、外観的にも割れやきずは認められなかったので圧延
性は良好であった。更に、圧延中の線材の座屈および巻
取り時の折損は認められなかったので通線性も良好であ
った。このように、本発明による実施例では、難加工性
鋼種であるマルテンサイト系ステンレス鋼を外径寸法5.
５ｍｍ以下の線材に、精度良く圧延加工することができ
た。

【００３０】それに対し比較例の線材では、圧延機へ導
入する直前の被圧延材の温度が本発明方法の温度範囲よ
り高い比較例１は、変形抵抗が極端に低下したため、た
おれおよび座屈を発生してしまい、圧延性及び通線性は
不良であった。逆に圧延時の温度が本発明方法の温度範
囲より低い比較例２では、加工性が低く、割れおよび巻
取り時の折損が発生してしまい、圧延性及び通線性は不
良であった。また、減面率を４０％以上で加工した比較
例３では、割れが発生してしまい良好な線材は得られな
かった。更に、Ｌ／Ｄを２５以上とした比較例４では、
たおれが発生してしまい正確に圧延することができず、
良好な線材が得られなかった。

【００３１】次いで、実施例２の線材の組織を顕微鏡観
察した。その時の組織写真を代用図面として図２に示
す。この写真より炭化物などの割れによるミクロボイド
の面積を測定し、写真の所定範囲の面積とミクロボイド
の面積との比からミクロボイドの面積率を測定した。そ
の結果、実施例２におけるミクロボイドの面積率は1.３
％であった。

【００３２】また、比較例５として、外径寸法が5.５ｍ
ｍの前記４４０Ｃからなる素材に対して室温域で伸線を
施し外径寸法3.０ｍｍの線材に加工した。得られた線材
の組織に対して顕微鏡観察を行った。その時の組織写真
を代用図面として図３に示す。実施例２と同様に、この
写真よりミクロボイドの面積率を測定した。その結果、
比較例５におけるミクロボイドの面積率は５％であっ
た。

【００３３】これらの結果より、室温域で伸線を施した
比較例５に対して、高温で圧延加工を施した実施例２
は、加工にともなって発生する組織内のミクロボイドを
低位に抑えることができた。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
マルテンサイト系ステンレス鋼線材の製造方法は、難加
工性鋼種であるマルテンサイト系ステンレス鋼を、外径
寸法が5.５ｍｍ以下の線材に加工する際にも１０〜３５
％といった高減面率で、かつ正確に熱間圧延を行うこと
ができる。

【００３５】また、従来、線径の細い線材の製造では圧
延法と伸線法とを組み合わせて行っていたが、本発明方
法により伸線−焼なましの工程を省略することができる
ので、製造コスト低減が実現される。更に、本発明方法
は、線材の組織中のミクロボイドの発生を低位に抑えら
れるので、靱延性劣化の抑制、焼入れ硬さの向上が図
れ、良好な線材が得られる。

【００３６】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼線
材の製造方法は、上記のような効果を奏するものであ
り、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた圧延機の概略構成図である。

【図２】実施例２の組織写真である。（×４００）

【図３】比較例５の組織写真である。（×４００）

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ロール ２ａ，（２ｂ） ロール Ａ₁ 被圧延材 Ａ₂ 第１の対スタンドＳ₁ により圧延
された線材 Ａ₃ 第２の対スタンドＳ₂ により圧延
された線材 ｄ ロールの外径 Ｄ₀ 被圧延材の外径寸法 Ｄ 第２スタンドから導出された線材
の外径寸法 Ｄｆ 第４スタンドから導出された線材
の外径寸法 Ｌ スタンド中心間距離（１Ｈ−２Ｖ
間） Ｌ₁ スタンド中心間距離（２Ｖ−３Ｈ
間） Ｌ₂ スタンド中心間距離（３Ｈ−４Ｖ
間） １Ｈ 第１スタンド ２Ｖ 第２スタンド ３Ｈ 第３スタンド ４Ｖ 第４スタンド Ｓ₁ 第１の対スタンド（１Ｈ−２Ｖ） Ｓ₂ 第２の対スタンド（３Ｈ−４Ｖ） ｔ ロールの厚さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 8/06 Ｂ 8821−4Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延面がオーバル形状を形成する第１の
   対ロールと、圧延面が円形状を形成する第２の対ロール
   とを、前記第１の対ロールが被圧延材の導入側となり、
   前記第２の対ロールが導出側となるように圧延方向に沿
   ってそれぞれ複数配置し、前記第１の対ロールにマルテ
   ンサイト系ステンレス鋼からなる被圧延材を導入して圧
   延するマルテンサイト系ステンレス鋼線材の製造方法に
   おいて、前記第１の対ロールと前記第２の対ロールとの
   中心間距離をＬ、前記第２の対ロールから導出された線
   材の線径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄを２５以下に設定
   し、最初の前記第１の対ロールに導入するときの前記マ
   ルテンサイト系ステンレス鋼からなる被圧延材の温度を
   ８００〜１２００℃に設定し、前記マルテンサイト系ス
   テンレス鋼からなる被圧延材をそれぞれのロールについ
   て減面率１０〜３５％で線径1.５〜5.５ｍｍにまで圧延
   することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼線
   材の製造方法。