JPS5839738A - 高張力線材の製造方法 - Google Patents

高張力線材の製造方法

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JPS5839738A
JPS5839738A JP13918781A JP13918781A JPS5839738A JP S5839738 A JPS5839738 A JP S5839738A JP 13918781 A JP13918781 A JP 13918781A JP 13918781 A JP13918781 A JP 13918781A JP S5839738 A JPS5839738 A JP S5839738A
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wire
wire rod
rod
rolling
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相田 彰
Takashi Fukuda
隆 福田
Kenji Aihara
相原 賢治
Takuo Mizoguchi
溝口 卓夫
Shoji Nishimura
彰二 西村
Tetsu Ono
大野 鉄
Katsuyoshi Kajiyama
梶山 勝津芳
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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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高張力棒鋼または鋼線(以下、総称して線
材と云う)の製造方法に関する。
たとえばJISG−3109の5BPRIIO/135
や5BPD130/145級の高強度PC鋼棒の製造は
一般に以下のような手順で行なわれる。すなわち、熱間
圧延した線材を、酸洗または機械的にデスケール処理し
、その後石灰塗布或いは化成皮膜処理を施して潤滑性を
もたせて伸線加工を行ない、しかるのち必要に応じ異形
加工を施し、最後に焼入れ一焼もどしの熱処理を別ライ
ンにて実施する、以上の工程を経る。
この方法の最大の問題点は、熱延−デスケール−伸線(
=異形加工)と焼入れ一焼もどしの熱処理とが、別々の
ラインで実施されるところにある。
熱処理に長時間を要するため、連続した1つのラインで
の実施が不可能なだめであるが、このようなラインの分
離が生産性の低下につながるのは云う迄もない。更に今
一つ、デスケール処理工程にも問題がある。デスケール
処理は、線材の品質確保と伸線時のダイス損傷防止の面
から、省くことのできない工程で、一般に酸洗処理か、
或いはロールベンダー等による機械的デスケールにより
行なわれるが、酸洗処理は廃液処理の問題を抱え、一方
機械的処理も設備面で犬・きな不利は否定できない。
本発明は、伸線に先立つデスケール処理工程と伸線後の
焼入れ工程を省略して、一つの連続したラインで能率よ
くしかも低コストで良質の高張力線材を製造できる方法
の提供を目的とするものである。ここに、高張力線材と
は、主にPC鋼棒などとして用いられるもので、異形加
工を施したもの、同じく施していないものの何れをも含
むものとする。
前記の如く通常の熱延線材のスケールは、これを除かな
いと、その後の伸線工程で障害となるが、熱間圧延工程
にて生成するスケールを、伸線において支障とならない
もの、すなわち薄くて圧延性に富むものにしてやれば、
デスケール工程の省略が可能となる。また、熱処理工程
を簡略化する一つの手段として、熱延後の保有熱を利用
して融材を予めマルテンサイト化してやり、通常伸線加
工後において行なわれる焼入れ工程を不要にすることが
考えられる。
このような観点から本発明者らは、熱延スケールの生成
を可及的に抑制するとともに熱延後の冷却過程でマルテ
ンサイトを得る方法について、種々実験、研究の結果、
素材鋼の焼入性を改善した」二で、熱間圧延時中間圧延
機を出たところで一旦変態点以上の所定温度に冷却し仕
上げ圧延後急冷によって適冷オーステナイト化しそこか
ら調整冷却を行うことにより、熱延スケールの生成が効
果的に抑制され、同時に完全なマルテンサイトが確保さ
れることを見出した。
すなわち本発明は、C0110〜0.40%、Si0.
05〜1.50%、Mn 0.70〜2.50 %、C
r O,10〜1.50 %、B O,0002〜0.
0050%およびTi O,0050−0,050% 
トAj!0.007〜0.050 %の一方または双方
を含み、残りはFeおよび不可避的不純物からなる鋼線
材を熱間圧延し、この際中間圧延機群と仕上げ圧延機群
との間にて750〜900°Cに冷却し、仕上げ圧延後
700°C以下の温度に急冷して適冷オーステナイトの
状態にし、更に調整冷却によってマルテンサイト化し、
しかるのち脱スケールを行うことなく、ローラダイスに
て伸線することを特徴とする高張力線材の製造方法を要
旨とする。
マルテンサイト化には、云う迄もなく臨界冷却速度以下
での冷却が必要とされる。通常、ステルモア方式でコン
ベア上に展開したルーズコイルを衝風冷却する場合、冷
却開始温度が高すぎて、未変態オーステナイトが残留し
たままコンベアを通過し、集束装置でコイル状となるた
め、冷却4atが臨界冷却速度以下となり、ベイナイト
組織などが生じる結果となる。
他方、一般に高温で生成するスケールは、材料の初期温
度と冷却速度に左右され、高い温度から緩かな速度で冷
却される程、スケール量は増加する。デスケールをせず
に伸線を行うには、薄くて圧延性に富んだFeO主体の
スケールを生成させる必要があるが、このような爾後そ
の壕ま伸線可能なスケールを得るためには、低い冷却開
始温度から速やかに冷却を行なわなければならない。先
述のステルモア方式では一般に、高温度から衝風冷却に
よってゆつくシとした速度で冷却されるため、多量のス
ケール生成が避けられない。
しかるに本発明者らが実験、研究の末、■素材鋼に焼入
性向上に有効なりとそのBの効果を十分に引出すための
Ti5Nをそれぞれ添加し、■熱間圧延時中間圧延機群
を出たところでまず750間50°Cに冷却を行ない、
■仕上げ圧延後700“C以下(700〜500℃の範
囲が好ましい)に急冷して適冷オーステナイトとなしそ
こから調整冷却を行えば、先述の一般のステルモア方式
の設備による比較的緩やかな衝風冷却ででも集束までに
確実にマルテンサイトが得られ、かつ安定した機械的性
質が確保できると同時にスケールもきわめて薄く伸線可
能なものの生成に止められることが判明した。
本発明方法の実施により得られる線材は、異形加工を施
したもの、同じく施していないものの何れでも、表面が
美麗で高い商品価値を有するものである。
本発明における、鋼成分並びに製造条件限定の理由につ
いて以下に説明する。
鋼成分について、 C:鋼に必要な強度と焼入性を付与する成分であり、o
、ios未満では、所要強度の確保が困難で、また0、
40%を越えるとPC鋼棒として必要な延性とスポット
溶接性が得られない。
Si:焼入性の向上および強度改善に有効である。
0.051未満ではこのような効果が期待できず、一方
1.50%をこえると延性が著しく劣化する。
Mn:焼入性向上に寄与する成分であり、0.70%以
上必要であるが、2.50%をこえて含有しても効果の
向上はみられない。
Cr:焼入性向上に有効で、含有量としては、0.10
〜1.50−が適当である。
B:少量の添加が焼入性向上にきわめて有効な成分であ
り、含有量は0.0002〜0.0050%が適当であ
る。
の焼入性向上の効果を最大限引出すだめの成分であり、
1種または2種添加される。とくにTiはそれ自体、焼
入性向上に寄与するものでもある。T1は0.0050
%以上、またNは0.Oe 7チ以上ないと、NからB
を十分に保護し得す、他方通常のN含有htでは、ri
o、oso%、AN 0.050%をこえて添加する必
要がない。
次に、製造条件については、熱間圧延工程で中間圧延機
群と仕上圧延機群との間で一度冷却を施すのは、鋼片の
加熱温度のばらつきによる仕上圧延温度のばらつきをな
くすること、および仕上圧延温度を低く抑制し次の調整
冷却時のオーステナイト粒を小さくしかつばらつきをな
くしマルテンサイト変態後の延性を改善するとともに機
械的性質のバラツキを小さくすることを目的とする。
この冷却は、熱間圧延機の入側温度または初期の圧延温
度に応じて冷却水を制御して、仕上圧延前の温度が75
6〜900°Cの範囲に入るように行なわれる。冷却温
度は、750°Cを下廻る温度では、線材の表面温度が
変態点以下になる危険があシ、また900“Cをこえる
と、圧延後のオーステナイト粒が再結晶、粒成長して不
均一となり、マルテンサイト変態後の延性が劣下、及び
機械的性質のバラツキが大きくなる。
仕上圧延後に700°C以下に・急冷を行うが、これは
、次の調整冷却の冷却速度゛とじて臨界冷却速度以上を
確保してステルモアコンベアー上にてマルテンサイト変
態を完全に完了させること、およびスケールの生成を抑
制して、スケールをローラダイスによる伸線の障害とな
らないものにするために必須とされる。
調整冷却によってマルテンサイト化した線材は、デスケ
ール工程を経ることなく、ローラダイスで伸線を行う。
伸線にローラダイスを使用するのは、ローラダイスの使
用によってはじめてデスケール工程を不要ならしめるこ
とが可能となるからである。ローラダイスは、一般の圧
延と同様の原理で、V−Hのロール群の組合せによって
線材に圧力を加えて伸線するものである。因みに、線材
の伸線用として、ローラーダイス自体はすでに公知であ
るが、このダイスを用いても通常工程で製造された熱延
線材では、デスケールせずに伸線して良質な線材を得る
ことは不可能であるのは云う迄もない。
ローラダイスによって、所定の径まで伸線された線材は
、焼入れを経ずに直接焼もどし工程に送られるか、また
は異形゛加工を施された後に焼もどしを受ける。高強M
PC鋼棒の場合は一般に、焼入れ一焼もどしの熱処理を
必須とするが、本発明方法では、すでに直接調整冷却に
よって線材はマルテンサイト化しているので、伸線或い
は異形加工後の熱処理としては、焼もどしだけでよい1
、マルテンサイト化しただけでは、引張強さはPC鋼棒
所定の値を満足するが、降伏点が不足する。焼もどし処
理は、この降伏点の値を向上せしめるために行なわれる
。焼もどし加熱は、高周波誘導加熱によるのが望ましい
。
焼もどし後は、必要に応じ温間矯正を実施するOPC鋼
棒には、直線性と耐しラクセーション(特に約180°
Cでの温間レラクヤーション)性が要求されることが多
い。これらの特性をもたせるのに、温間矯正は有効であ
る。温間矯正は、本発明方法では、焼もどし時の保有熱
を利用してその冷却過程で行なうことができるから、省
エネルギ上有利である。
次に、本発明の実施例について説明する。ここでは異形
PC鋼棒の製造を例にとる。
第1表に示す組成の5種の鋼を熱間圧延の仕上圧延前に
冷却を行ない仕上入口の材料温度を830°Cとし、仕
上圧延で7.5fiφの線材となし、しかるのちこれを
強制水冷によって650’Cに急冷した。
これをレーイングコーンでリング状となしコンベア上に
展開して、0.4 m/sccの速度で移送しつつ、約
10°C/ sccの冷却能をもつ衝風によって調整冷
却した。コンベア長さは40m1冷却時間は100’C
/sccである。
比較のため、前記5鋼種のうち4鋼種(A、aD、E)
について、圧延途中での冷却を行なわず、圧延後の調整
冷却開始温度を850°Cと650°Cとした点以外は
全て前記と同じ条件にて冷却した。上記処理後の線材の
機械的性質とスケール厚さを第2表に示した。
第     1     表 本発明に基いて、圧延途中で水冷を施すとともに圧延後
急冷して調整冷却を行なった本発明f11(添字1のも
の)は、引張強さ、絞りともにノくう′ンキが小さく、
スケール厚さもきわめて薄くなっているが、比較例では
、圧延途中での水冷を実施しなかったため、機械的性質
のノくラツキが本発明f91Jより大きくなっており、
また圧延後の冷却温度カニ本発明範囲を上廻るもの(添
字3のもの)は、特に引張強度が低くしかもスケール厚
が本発明例の4310倍にも達しているO 次に、これらの線材をスケール付きのままローラダイス
(2セツト・タンデム)を用い、加工速度90 my分
分詞潤滑7.5圏φから7.2811111φに冷間伸
本発明例および比較例の添字2のもの(圧延後の冷却温
度が本発明範囲のもの)は何れも、スケール付のままで
のローラダイスによる伸線が良好にできた。
上記良好に伸線できたものに、冷間で異形(小判形)加
工を施し、高周波(250KW、3KH2)による焼戻
しく450’C)を行なった。高周波コイルの出側約5
mの位置にスピンナー型矯正機を置き、線材の曲りが6
11に/1.5 m以内となるように矯正加工を行った
。矯正機の入口温度は440°Cであった。ローラダイ
ス伸線から温間矯正まで一つの連続したラインで処理し
たが、そのライン速度は90m/f+であった◎温間矯
正後の線材の機械的性質、その他を第4表に示す。
第       4       表 ※ (1)4時間で180°Cまで昇温し3時間保持、
16時間で徐冷。
(2)  335 Cの焼入れ、焼もどし材のレラクセ
ーション値は16.0%である。
上表において、本発明に基く熱間圧延の仕上圧延前の冷
却が、組織の微細化を通してマルテンサイト化後の材料
の緒特性を向上しかつ安定してマルテンサイトを得る上
で有効なことが分る。また、本発明法に従って製造した
線材に、焼もどしとI/lA間矯正全矯正ことにより、
良好な機械的性質とすぐれたレラクセーション特性が確
保されることが明らかである。
以上の説明から明らかなように本発明の方法は、高張力
線材の製造工程におけるデスケール工程と焼入れ工程が
不要となるから、その省略を通して製造工程の大巾な簡
略化が実現できるとともに、全工程を一つの連続ライン
にのせることが可能であり、したがって本発明はPC鋼
棒などとして用いられる高張力線材の製造能率向上並び
にコストの低減に著しい効を奏するものである。
第1頁の続き 0発 明 者 溝口卓夫 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 0発 明 者 西村彰二 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 0発 明 者 大野鉄 大阪市東区北浜5丁目15番地住 友金属工業株式会社内 0発 明 者 梶山勝津芳 大阪市東区北浜5丁目15番地住 友金属工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  G O,10〜0640%、Si 0.05
    〜1.50%、Mrlo、70〜2.50 %、Cr 
    0.10〜1.50 %、86.0002〜0.005
    0%およびTi O,0050〜0.050%とAg 
    0.007〜0.050%の一方または双方を含み、残
    りはFeおよび不可避的不純物からなる鋼線材を熱間圧
    延し、この際中間圧延機群と仕上げ圧延機群との間にて
    750〜900°Cに冷却し、仕上げ圧延後700℃以
    下の温度に急冷して適冷1−ステナイトの状態にし、更
    に調整冷却によってマルテンサイト化し、しかるのち脱
    スケールを行うことなく、ローラーダイスにて伸線する
    ことを特徴とする高張力線材の製造方法0
  2. (2)伸線後に異形力R工を行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の高張力線材の製造方法。
  3. (3)伸線後または異形加工後に焼もどしと温間矯正と
    を行うことを特徴とする第(1)項または第(2)項記
    載の高張力線材の製造方法。
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