JPH11172332A

JPH11172332A - 高炭素鋼線材

Info

Publication number: JPH11172332A
Application number: JP34506197A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Neishi; 豊根石; Koichi Kuroda; 浩一黒田; Makoto Okubo; 真大久保; Satoru Kakizaki; 哲柿崎
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】熱間圧延後のコイル結束時のハンドリングやコ
イル搬送の際には剥離せず、伸線前の機械的な処理によ
るデスケーリング時には容易に剥離する、密着性と剥離
性とに優れた酸化スケールを有する高炭素鋼線材を提供
する。【解決手段】重量％で０．５〜１．１％のＣを含有し、
表面にＦｅＯの比率が８０体積％以下で、厚さが１０〜
１５μｍの酸化スケールを有する高炭素鋼線材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炭素鋼線材に関
し、より詳しくは、熱間圧延した鋼線材のコイル結束時
のハンドリングやコイル搬送の際の振動などによる微小
な変形歪では剥離せず、鋼線材を伸線する前の機械的な
処理によるデスケーリング時には容易に剥離する、密着
性と剥離性とに優れた酸化スケールを有する高炭素鋼線
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、硬鋼線、ピアノ線、ビードワイ
ヤやスチールタイヤコードなど高強度が要求される高炭
素鋼線は、重量％で０．５〜１．１％のＣを含有する高
炭素鋼線材を熱間で圧延した後、これに伸線や表面処理
などの２次加工を施して製造される。

【０００３】しかし、熱間圧延で製造されたままの鋼線
材（以下、単に線材という）の表面には、圧延時に生成
された酸化スケール（以下、単にスケールという）が付
着している。このため、上記２次加工の前にスケールを
除去する処理が行われるが、スケール除去が不十分で線
材表面にスケールが残存している場合には、次の伸線工
程で伸線材の表面に疵が生成して断線したり、伸線ダイ
スの寿命が大幅に低下してしまう。

【０００４】従来、スケール除去には酸洗による方法が
用いられていた。しかし、近年、酸洗によるデスケーリ
ングは廃酸処理や作業環境の面で問題視されることが多
くなり、機械的な処理によるスケール除去（以下、「メ
カニカルデスケーリング」ともいう）が多用されつつあ
る。このため、熱間圧延された線材のスケールは、伸線
前に行われるスケール除去工程、なかでもメカニカルデ
スケーリングで容易に剥離するものであることが求めら
れる。

【０００５】一方、剥離性が良好なスケールは、熱間圧
延後の線材をコイル結束する際のハンドリングやこれを
搬送する際の振動などによって、微小な変形歪が生ずる
と容易に剥離してしまうことがある。この場合、上記の
スケール除去工程を経た後に残存するスケールを極めて
少なくすることはできるものの、線材コイルを保管もし
くは長期輸送する際に、スケールが剥離した部分に錆が
発生し易くなる。そして、錆が発生するとスケールが残
存する場合と同様に、伸線の際の断線原因になるし、伸
線後の製品外観が劣化して製品の価値を低下させてしま
うことにもなる。

【０００６】このため、コイル結束する際のハンドリン
グやコイル搬送時の振動などに基づく微小な変形歪によ
る剥離は極めて少なく、しかも、伸線前に行われるメカ
ニカルデスケーリング時には容易に剥離するスケールを
有する線材、つまり、密着性と剥離性とに優れたスケー
ルを有する線材が要求されている。

【０００７】特開平９−７６００８号公報には、０．３
５重量％以下のＣを含有する線材であって、（イ）厚さ
が７μｍ以下で、ＦｅＯ比率が３０体積％以下からなる
スケールが線材の全表面の５０％以上の面積率を占める
線材、あるいは、スケール中に直径が１００μｍ以下の
気孔を１５体積％以下有する線材、更に、（ロ）深さと
表面の幅の比が２以上のくさび状のスケールが線材の横
断面で１０個以上存在し、且つ前記（イ）のスケール性
状を有する線材、が開示されている。この公報で提案さ
れた技術は、剥離し難い密着性スケールを有するＣ含有
量が０．３５重量％以下の線材に関するものであり、事
前にスケールを除去することなく伸線などの２次加工を
行うことができるものである。しかし、本発明が対象と
するような高炭素鋼線材の場合にはスケールを付けたま
ま伸線すると、前記した断線やダイス寿命の大幅な低下
が生ずる。したがって、必ずデスケール処理を行う必要
があるので上記公報に記載の技術をそのまま適用するこ
とはできない。

【０００８】特開平２−２１３４４８号公報には、特定
の化学組成からなる鋼より成形され、その表面粗度Ｒａ
が１．５μｍ以下である、「熱間圧延後の２次スケール
の密着性と伸線加工前のメカニカルデスケーリング性を
兼ね備えた高炭素鋼線材」が開示されている。しかし、
この公報に記載の技術を用いても、スケール剥離性が劣
るため伸線時に断線を生じたり、ダイス寿命が低下する
場合がある。更に、微小な変形歪でスケールが剥離して
スケール密着性を確保できないこともある。

【０００９】これは、スケールの密着性は、スケール厚
及びスケール組成が大きく影響するため、線材の表面粗
度Ｒａを１．５μｍ以下とした場合でも、Ｆｅとの結合
力が強いＦｅ₃Ｏ₄が主体のスケールが生成すると、伸線
前のメカニカルデスケーリング性が劣化し、断線やダイ
ス寿命が劣化するからである。又、高温、あるいはスケ
ール生成領域に長時間保持された場合に生成するスケー
ルは厚みが大きいので、線材の表面粗度Ｒａを１．５μ
ｍ以下とした場合でも、微小な変形歪で容易に剥離して
しまい、スケール密着性を確保することができないから
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、熱間圧延した線材のコイル結束時
のハンドリングやコイル搬送の際の振動などによる微小
な変形歪では剥離せず、線材を伸線する前の機械的な処
理によるデスケーリング（メカニカルデスケーリング）
時には容易に剥離する、密着性と剥離性とに優れた酸化
スケールを有する高炭素鋼線材を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記に
示す高炭素鋼線材にある。

【００１２】すなわち、「重量％で０．５〜１．１％の
Ｃを含有し、表面にＦｅＯの比率が８０体積％以下で、
厚さが１０〜１５μｍの酸化スケールを有する高炭素鋼
線材」である。

【００１３】ここで、鋼線材（線材）とは、棒状に熱間
圧延された鋼で、コイル状に巻かれた鋼材のことを指
し、所謂「バーインコイル」を含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは、重量％で０．５〜
１．１％のＣを含有する高炭素鋼線材の表面に生成する
スケールの剥離性とスケール性状に関して詳細に検討し
た。その結果、下記の事項を知見した。

【００１５】微小変形歪によるスケールの剥離は、例
えば図１に示すように、スケールの厚さが１０〜１５μ
ｍの範囲で抑制される。なお、図１は重量％で、０．８
％Ｃ−０．１７％Ｓｉ−０．６５％Ｍｎ−０．００６％
Ｐ−０．００６％Ｓの組成のＳＡＥ１０８０の鋼片を加
熱条件、圧延条件、冷却条件を変えて熱間線材圧延し、
その後、熱処理条件を種々変えてスケールの厚さを変化
させた線材（ＦｅＯの比率はほぼ５５〜７７体積％）を
スパン３００ｍｍで３点曲げ試験し、１％の微小変形歪
及びメカニカルデスケーリング相当の６％の変形歪を加
えた場合のスケール厚さとスケール剥離性との関係を示
すものである。なお、スケール剥離性はスケールが剥離
した面積率で求め、これを「スケール剥離率」として表
した。

【００１６】スケール厚さが等しければ、微小変形歪
によるスケール剥離挙動は同じになる。このため、例え
ば図２に示すように、ＳｉやＣｒといったスケール生成
に影響を及ぼす元素を添加しても、微小変形歪によるス
ケール剥離挙動には影響がない。なお、図２は上記の
ＳＡＥ１０８０の鋼片と、その組成を基本組成とし、Ｃ
ｒ、Ｓｉ、Ｓの含有量を単独でそれぞれ０．０８％、
０．２５％、０．２０％に変えた鋼片とを加熱条件、圧
延条件、冷却条件を変えて熱間線材圧延し、その後、熱
処理条件を種々変えてスケールの厚さを変化させた線材
（ＦｅＯの比率はほぼ５５〜７７体積％をスパン３００
ｍｍで３点曲げ試験し、１％の微小変形歪を加えた場合
のスケール厚さとスケール剥離性との関係を示すもので
ある。

【００１７】微小変形歪によるスケール剥離を抑制す
るためには、例えば図３に示すように、ＦｅＯの比率が
８０体積％以下になるようにスケール組成を調整すれば
良い。なお、図３は上記のＳＡＥ１０８０の鋼片を加
熱条件、圧延条件、冷却条件を変えて熱間線材圧延し、
その後、熱処理条件を種々変えてスケールの組成と厚さ
を変化させた線材をスパン３００ｍｍで３点曲げ試験
し、１％の微小変形歪を加えた場合のスケール厚さとス
ケール剥離性との関係を示すものである。

【００１８】スケールの厚みが８μｍ以上の場合に
は、前記の図１に示すように、例えばメカニカルデスケ
ーリングに相当する６％といった変形歪でのスケール剥
離性は良好である。

【００１９】本発明が対象とする線材の化学組成につい
ては、Ｃ以外特別な限定を加える必要がなく、この線材
を素材として製造された製品に必要とされる特性（例え
ば、強度や耐食性）を確保できるような成分組成であり
さえすれば良い。

【００２０】具体的には、例えば、Ｃ以外の元素として
重量％で、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．０１
〜２．０％、Ｃｒ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜０．６
％、Ｃｕ：０〜２．０％、Ｎｉ：０〜４．０％、Ｔｉ：
０〜０．１０％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｎ：
０〜０．０３％、Ｖ：０〜０．４０％、Ｎｂ：０〜０．
１５％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｓ：０〜０．１０％、
Ｐｂ：０〜０．３５％、Ｃａ：０〜０．０１％を含有
し、残部がＦｅと不可避不純物からなり、不純物として
のＰが０．０５％以下のものであれば良い。

【００２１】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものである。

【００２２】以下に本発明の各要件について詳しく説明
する。

【００２３】（Ａ）線材の化学組成Ｃ：０．５〜１．１重量％Ｃは、線材を素材として製造された製品に必要とされる
強度を確保させるのに少なくとも０．５重量％含有させ
る必要がある。しかし、１．１重量％を超えて含有させ
ると延性の劣化をきたして伸線時に断線が多発するよう
になる。したがって、Ｃの含有量を０．５〜１．１重量
％とした。

【００２４】（Ｂ）スケールの組成と厚さ図３に示したように、微小変形歪を加えた場合のスケー
ル剥離率は、スケール中のＦｅＯの比率が８０体積％以
下の場合に小さい。したがって、コイル結束時のハンド
リングやコイル搬送の際の振動などによる微小な変形歪
でスケールが剥離しないようにするために、つまり、ス
ケールの密着性を高めるために、スケール中のＦｅＯの
比率を８０体積％以下とした。なお、ＦｅＯの比率が小
さくなりすぎると、メカニカルデスケーリング性が低下
してしまうのでその下限は５０体積％とすることが好ま
しい。

【００２５】又、図１、図２に示したように、微小変形
歪を加えた場合のスケール剥離率は、スケール厚さが５
μｍを超えるとその厚さが大きくなるにつれて増加して
行き、８μｍ程度で最大となる。そして、スケール厚さ
が更に増加して行くと、スケール剥離率は減少して厚さ
が１０〜１５μｍで最小となる。スケール厚さが１５μ
ｍを超えると、スケール剥離率はスケール厚さの増加と
ともに再び増加して行く。したがって、コイル結束時の
ハンドリングやコイル搬送の際の振動などによる微小な
変形歪でスケールが剥離しないようにするためには、換
言すれば、スケールの密着性を高めるためには、スケー
ルの厚さを５μｍ以下あるいは１０〜１５μｍとする必
要がある。一方、図１に示したように、メカニカルデス
ケーリングに相当する６％の変形歪を加えた場合のスケ
ール剥離率は、スケール厚さとともに増加して行き、８
μｍ以上ではスケール厚さによらずほぼ１００％の剥離
率となる。したがって、線材を伸線する前のメカニカル
デスケーリング時にスケールを容易に剥離させるために
は、スケールの厚さを８μｍ以上とする必要がある。上
記のことから本発明では、密着性と剥離性とに優れたス
ケールとするためにスケールの厚さを１０〜１５μｍと
した。

【００２６】本発明の高炭素鋼線材は、例えば、前記し
た化学組成を有する鋼を通常の方法で溶製した後、通常
の方法で鋼片とし、その鋼片を９００〜１２５０℃に加
熱して通常の方法で仕上げ温度１１５０〜７５０℃で線
材に熱間圧延し、１０００〜７００℃から５００℃まで
を３〜１２℃／秒の冷却速度で冷却してから捲き取るこ
とによって容易に得られる。

【００２７】以下、本発明を実施例によって更に詳しく
説明する。

【００２８】

【実施例】表１に示す化学組成の鋼を通常の方法で溶
製、分塊圧延して１トンビレットにした。

【００２９】

【表１】

【００３０】次いで、上記のビレットを直径が５．５ｍ
ｍの線材に熱間圧延した。なお、熱間圧延の加熱温度を
９００〜１２５０℃、仕上げ温度を１０００〜７５０℃
とし、１１００〜７００℃から５００℃までを３〜２０
℃／秒の冷却速度で冷却してから捲き取ることによって
スケールの組成と厚さを変化させた。

【００３１】上記のようにして得た各線材について、ス
ケール厚さ、スケール中のＦｅＯの比率（体積％）とス
ケール剥離性について調査した。

【００３２】スケール厚さの測定は、線材を圧延方向に
直角に切断して鏡面研磨した後、倍率５００倍の光学顕
微鏡観察することで行った。

【００３３】スケール中のＦｅＯ比率は、線材に応力を
加えて完全にスケールを剥離させ、この剥離させたスケ
ールをＸ線回折して、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄のピ
ーク強度比から求めた。

【００３４】スケール剥離性は、線材を５００ｍｍ長さ
に切断し、スパン３００ｍｍで３点曲げ試験し、変形歪
が１％及び６％になった時点でのスケールが剥離した面
積率（スケール剥離率）で評価した。

【００３５】表２に各種の調査結果を示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２からＦｅＯ比率と厚さが本発明で規定
する範囲にあるスケールを有する高炭素鋼線材の場合に
は、変形歪が微小な時にはスケールが密着しており、メ
カニカルデスケーリングに相当する変形歪が加わった場
合にはスケールがほぼ完全に剥離することが明らかであ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明の高炭素鋼線材は、熱間圧延後の
コイル結束時のハンドリングやコイル搬送の際にスケー
ルが剥離しないので線材に錆が生じることがなく、伸線
する前のメカニカルデスケーリング時にはスケールが容
易に剥離する。このため、錆やスケール残存に基づく伸
線時の断線を防止できるし、伸線ダイスの寿命を大幅に
高めることもできる。更に、伸線後の製品外観が劣化し
て製品の価値が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＡＥ１０８０の鋼片を加熱条件、圧延条件、
冷却条件、熱処理条件を変えて製造した線材を３点曲げ
試験し、１％の微小変形歪及びメカニカルデスケーリン
グ相当の６％の変形歪を加えた場合のスケール厚さとス
ケール剥離率との関係を示す図である。

【図２】ＳＡＥ１０８０の鋼片と、その組成を基本組成
とし、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓの含有量をそれぞれ単独で変えた
鋼片とを加熱条件、圧延条件、冷却条件、熱処理条件を
変えて製造した線材（ＦｅＯの比率は５５〜７７体積
％）を３点曲げ試験し、１％の微小変形歪を加えた場合
のスケール厚さとスケール剥離性との関係を示す図であ
る。

【図３】ＳＡＥ１０８０の鋼片を加熱条件、圧延条件、
冷却条件、熱処理条件を変えて製造した線材を３点曲げ
試験し、１％の微小変形歪を加えた場合のスケール厚さ
とスケール剥離性との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柿崎哲福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友金属工業株式会社小倉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で０．５〜１．１％のＣを含有し、
表面にＦｅＯの比率が８０体積％以下で、厚さが１０〜
１５μｍの酸化スケールを有する高炭素鋼線材。