JPS6045248B2 - 脱炭抑制に優れた線材用鋼材の製造方法 - Google Patents

脱炭抑制に優れた線材用鋼材の製造方法

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JPS6045248B2
JPS6045248B2 JP4196081A JP4196081A JPS6045248B2 JP S6045248 B2 JPS6045248 B2 JP S6045248B2 JP 4196081 A JP4196081 A JP 4196081A JP 4196081 A JP4196081 A JP 4196081A JP S6045248 B2 JPS6045248 B2 JP S6045248B2
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coating
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雅昭 村上
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加熱時の脱炭抑制に優れた線材用鋼材の製
造方法に関するものである。
鋼材を加熱して圧延し、線材、棒鋼等(以下、これらを
線材と言う)を製造するとき、加熱過程における鋼材の
脱炭を抑制することは、線材の脱炭(全脱炭、フェライ
ト脱炭とも)を抑制するうえで極めて重要なことである
例えは、脱炭が抑制できないと、鋼材の表面特性を著し
く劣化させ、所定の硬度が得られなかつり、疲労限界値
が低く、疲労破壊の原因の一つにもなつたりする。
このため、ピアノ線、バネ鋼等は極力脱炭の少ないもの
が要求(JIS)脱炭層深さの許容値、参照)されてお
り、一部ユーザーは表面の脱炭層を研削除去している。
従来、鋼材の加熱時における脱炭を抑制するものとして
、鋼材の表面に脱炭防止用塗布剤をコーティングする方
法が知られている。
これは市販の脱炭防止剤、滲炭剤、煉瓦粉末を塗布する
ものであるが、本発明者等の試験によると、在炉時間3
〜リ廿、加熱温度1000〜1150℃の条件では、脱
炭抑制効果が認められなかつた。本発明者等は、斯かる
現状に鑑み、脱炭の基本から検討した結果、圧延温度に
加熱する線材用鋼材の表面に、木炭またはコークス粉末
60〜80%と炭酸バリウム40〜20%の混合物から
なる滲炭剤(以下、滲炭剤はこの混合物とする)を内在
するほう砂の低融点溶剤の被覆層を設け、且つ該被覆層
の上面に酸化防止剤の被覆層を設けた線材用鋼材とする
ことにより、被加熱時の脱炭抑制を大幅に改善できるこ
とを見出した。
これは、滲炭剤を内在するほう砂は融点が740℃と低
く、半溶融状態で浸炭剤を覆い、概ね、ほう砂のみが上
層に存する酸化防止剤との境界面をっくり、鋼材(地金
)からCoの脱炭を防ぐので、脱炭抑制効果が著しい。
このため、本発明者・等は、別途、上記線材用鋼材を提
案した。本発明は上記線材用鋼材を安定して製造する方
法を提供することを目的とするものである。すなわち本
発明は、(a)被加熱鋼材の表面を清浄し、(b)該鋼
材を予熱し、(c)該鋼材の表面に滲炭剤とほう砂やほ
う酸等の低融点溶剤を水ガラスや水溶性樹脂でとかした
脱炭抑制剤の被覆層を形成し、(d)該脱炭抑制剤の被
覆層を乾燥し、(e)該被覆層の上面にコロイダルシリ
カ、N粉、シヤモツト粉、SiC,SlO2等を水と水
溶性樹脂でとかした酸化防止剤の被覆層を形成し、(f
)該酸化防止剤の被覆層を乾燥する、これら(a)〜(
f)の諸工程からなることを特徴とする、脱炭抑制に優
れた線材用鋼材の製造法である。
上記本発明において特定する。
(a),(b)工程は、鋼材表面に脱炭抑制剤の被覆層
を安定して形成するうえで必要で、清浄とは、例えば油
、塵埃、錆、スケール等の除去を指す。また予熱とは6
0〜90℃に鋼材表面が達することを指す。上記(c)
工程は、本発明の脱炭抑制効果を達成するうえで必要な
条件で、前述のとおり、ほう砂が半溶状態となつて滲炭
剤を内在するように覆い、ほう砂のみが上層の酸化防止
剤と接し、鋼材(地金)からCO脱炭を防ぐ役目を果す
また(d)工程は、上記(C)工程の被覆層を迅速に形
成せるうえで必要である。さらに上記(e)工程の酸化
防止剤は、本出願人が先に堤案(特公昭55−4857
1号公報)している酸化防止剤てあつて、酸化防止剤と
して有効なものである。
(f)工程は、この酸化防止剤を下層の脱炭抑制剤の被
覆層へ迅速に付着させるために必要である。このように
鋼材の表面と酸化防止剤の層の間に、滲炭剤を内在する
ほう砂の層を設けて二層とした線材用鋼材は、被加熱時
における脱炭抑制に極めて有効であり、以下のとおり製
造される。
先ず鋼材の油、塵埃、スケール、錆等を除去す.る。次
に鋼材を60〜800Cに予熱する。
これは塗布剤の乾燥を早めるために行なうものである。
この鋼材に滲炭剤(粒度10μ〜20μ以下)や市販の
脱炭防止剤とほう砂、ガラス粉末、メタリンー酸亜鉛、
焼物用うわ薬等(各々粒度は10μ以下)の低融点(溶
融温度700〜800℃以下)溶剤を1:1〜1:0.
1程度の範囲で混合塗布する。
この際媒体として、水、水ガラス、水溶性樹脂等を使用
する。これを第1液と云う。
使用する溶剤の粒度は細い程良く、粒径5μ以下が好ま
しい。塗布量は100〜400y/イ以上あればよい。
第1液が鋼材表面に固着した後は、その上に本出願人が
開発した、Cr2O35部、シヤモツト100部、Si
O2l(1)部、コロイダルシリカ20m1ポリアクリ
ル酸ソーダ5部に水75部(いずれも重量部)を混合し
た高温酸化防止剤(特公昭55−48571”号)を塗
布する。
塗布量は100〜150y/Wt以上であれば良い。こ
の塗布剤を第2液と呼ぶ。
第2液が乾燥後に鋼材を運搬、加熱炉に装入する。
この方法により製造された鋼材の脱炭が少ないのは、次
の理由による。
すなわち鋼材に直接塗布されている第1液中の低融点溶
剤が脱炭が発し始める70(代)近傍で溶融し、滲炭剤
や脱炭防止剤を包み込んだ形で鋼材表面をお)う。この
際、低融点溶剤と滲炭剤との混合比が1:1〜1:0.
1の範囲で、かつ第1液の外側が固着した第2液でおお
われているので、低融点溶剤は流出することなく鋼材表
面をおおつていることになる。これによつて、鋼材中の
Cの逸脱を防止する。また滲炭剤中のCは、周囲の酸化
物や空気と反応し、COあるいはCO2ガスを発生する
。鋼材表面が第1液と第2液でおわれているので、CO
あるいは、CO2ガスの離脱は少なく、鋼材表面近傍の
雰囲気は還元性雰囲気、すなわち炭素ポテンシャルの高
い雰囲気が醸成され、脱炭が防止されることによる。一
方、最外層に塗布されている第2液は高温で半溶融状態
て鋼材をお)い外気を遮断し、鋼材中のCと外気のOと
の反応を防止し、脱炭を抑制する。最外層に塗布される
第2液は固着性が優れ、鋼材運搬中の塗布剤の剥落はほ
とんど見受けられない。
第1液、第2液の塗布方法はガンによる吹付、ハけによ
るはけ塗り、槽内浸漬のいずれでも良いが、作業効率を
考えるとガンによる吹付塗布が最も優れている。
以下本発明を図面に基づきさらに詳細に説明する。
第1図は本発明方法を実施する脱炭抑制剤塗布ラインの
一例を示す全体図である。
鋼材1(この例では120T!0R口×18rn,のビ
ット)は、ロールガング2上に置かれ、ガイドロール3
によつてロールガングの中央部に導かれる。
さらに鋼材1は矢印の方向に進行し、鋼材予熱炉4に入
る。この予熱炉は第2図で詳述するが、該炉を進行中に
鋼材1の表面温度が70〜9CyCに予熱される。次い
で鋼材1は第1コーティング装置5にに導かれ、こ)で
前述した滲炭剤と低融点溶剤の混合した溶剤(第1液)
を吹付コーティングされる。
該装置5は第3図でくわしく述べる。次いで鋼材1は第
1温風乾燥器6に進入し、溶剤〔第1液)は強制乾燥せ
られる。
該乾燥器6は第4図で詳説する。次に鋼材1は第2コー
ティング装置7へ進行し、こ)で前述したA1粉、シヤ
モツト粉等の混入した溶剤(第2液)を吹付塗布される
該コーティング装置7の構造は前記第1コーティング装
置5と同じである。鋼材1は、その後、第2温風乾燥器
8に進行し、こ)で溶剤を乾燥凝固せられる。
該乾燥器8の構造は前記第1温風乾燥器6と同じである
。溶剤が乾燥凝固すると表面に固着し、ロールガングや
ガイドロールに接触しても剥離しないので第2温風乾燥
器8を通過した鋼材1は加熱炉装入ラインへ搬送される
。鋼材の進行速度は溶剤か乾燥器中て凝固するまでとS
゛まる時間とするが、鋼材はすでに予熱炉4で十分子熱
されているので溶剤の乾燥凝固は早く、進行速度は毎分
数m程度である。
次に前記各装置について詳細に述べる。
第2図は鋼材予熱炉4の縦断面を示したものである。
鋼材1は矢印のように進行しガイド9、ガイドロール3
を経て予熱炉4内に入る。
予熱炉の中にはヒーター11が設置され、温度調節器1
2と変圧器13で制御される。予熱炉の温度は鋼材が毎
分数mの速度で進行する間にその表面温度が70〜90
℃になる温度とする。
本発明者等の実験では、ヒーターの長さが700717
7!の場合、炉温を900〜1000′Cに保持すると
、120m!n?の鋼材では2m/分の進行速度で、そ
の表面温度が70℃になつた。なお熱源は電気以外のも
のでもかまわない。
第3図は第1、第2コーティング装置5,7の横断面を
示したものである。鋼材(この例では、わかり易くする
ために角材を拡大して図示している)1の各面に対応し
て吹付ガン14が設置される。
15は吹付ガン14の周囲に設けられた保護カバーで、
衛生上の観点から塗布剤が周辺に飛散することを防止し
ている。
吹付ガン14のノズルは高圧ホース16により電磁弁1
7を介して圧送タンク18と接続される。圧送タンク1
8には高圧空気源19が接続され、該圧送タンク18に
は前述の塗布溶剤が封入されており、該塗布溶剤は電磁
弁17を開放することにより高圧ホース16を通じ、高
圧空気により吹付ガン14から鋼材1へ吹付けられる。
この際ガン14のノズル径、や鋼材とガンの距離を鋼材
の進行速度によつて変え、塗布量が100〜400f/
イ程度になるように調整する。これは塗布量がこの範囲
の時、固着性や脱炭抑制効果が大きいからである。本実
施例の場合、4つのガンにより鋼材の4面にほぼ同時に
溶剤が吹付けられることになる。第4図は第1、第2温
風乾燥器6,8の横断面を示したものである。
表面に溶剤を塗布された鋼材1はノズル20から温風を
吹付けられる。
該温風の圧力は塗布溶剤が飛散しない程度とする。ノズ
ル20は鋼材4面に各々対応した位置に設置され、該ノ
ズル20には高圧ホース16が接続され、該高圧ホース
16の他端はヒーター11に接続され、該ヒーター11
には電磁弁21を介して高圧空気源19が接続されてい
る。又ヒーター11には電源22が接続され定温に保持
されている。ヒーター11は電源によりノズル20から
吹き付けられる温風の温度が70〜90′Cになる程度
の温度に保持される。鋼材1がヒーター11に近ずくと
電磁弁21を開放し、ノズル20から温風を放出する。
該温風は、塗布した溶剤が温風乾燥器を通過中に鋼材よ
り飛散することなく、乾燥固着するように、温・度、圧
力を調整されている。次に上述の本発明方法て得た線材
用鋼材の脱炭抑制効果確認実験の結果を説明する。
この実験に用いた線材用鋼材は、断面が120順×12
0Tfr!Fll長さ500TW1で、最も脱炭の大き
いバネ鋼(鋼種SUP6)を用いた。
成分は第1表に示すとおりである。尚、この鋼材と同じ
もので、被覆剤層を全く設けないものを比較材として用
いた。
これらの鋼材を、第5図に示す加熱パターン(在炉時間
3.5Hr″、抽出温度1150C)で加熱してから、
脱炭深さを調査した。
尚、加熱炉は、電気炉で大気中加熱である。
加熱後の代表的な顕微鏡組織写真を第6図イ,口の写真
に示す。同図イは本発明法による鋼材、すなわち木炭ま
たはコークス粉末60〜80%と炭酸バリウム40〜2
0%の混合物からなる滲炭剤とほう砂を1:0.5の割
合で混合した第1液を鋼材表面に塗布した。なお混合媒
体としては、水ガラスを用いた。滲炭剤とほう砂の粒度
は5μ以下とした。
塗布量は300y/dとした。この第1液が鋼材表面て
固着した後、酸化防止剤をその上に塗布した。
酸化防止剤の組成は、シヤモツト100部、SlO2l
(1)部、Cr2O35部、コロイダルシリカ加部、ポ
リアクリル酸ソーダ5部(いずれも重量部)に水75部
を添加して混合したものである。塗布量は2kg/dで
ある。同図口は比較材である。これから明らかなように
無塗布材である比較材.にはフェライト脱炭、全脱炭共
認められるが、本発明法による鋼材はフェライト脱炭が
皆無、全脱炭は約113に抑制されていることがわかる
このように本発明方法により製造された線材用ビレツト
は、加熱時の脱炭抑制効果が顕著であるから、線材の脱
炭(全脱炭、フェライト脱炭とも)を抑制する上で極め
て有益である。なお、上記実験では、SUP6のみを試
みたが、本発明方法は脱炭が生ずる鋼種全てに適用でき
る。
以上のように、被加熱時における脱炭抑制に優れた線材
用鋼材を安定して製造できる本発明は、圧延操業上極め
て有益なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する脱炭抑制の塗布ラインの
一例を示す全体図である。 第2図は第1図の鋼材予熱炉の詳細縦断面図である。第
3図は第1図のコーティング装置の詳細横断面図である
。第4図は第1図の温風乾燥器の詳細横断面図である。
第5図は本発明方法による鋼材ど比較材との比較実験に
おける鋼材加熱パターンを示すグラフである。第6図イ
は本発明方法により得た鋼材金属組織の顕微鏡写真(倍
率×100)、第6図口は比較材の鋼材金属組織の顕微
鏡写真(倍率×100)である。図中、1・・・・・・
鋼材、2・・・・・・ロールガング、3・・・・・・ガ
イドロール、4・・・・・・鋼材予熱炉、5・・・・・
・第1コーティング装置、6・・・・・・第1温風乾燥
器、7・・・・・・第2コーティング装置、8・・・・
・・第2温風乾燥器、9・・・・・・ガイド、11・・
・・・・ヒーター、12・・温度調節器、13・・・・
・・変圧器、14・・・・吹付ガン、15・・・・・・
保護カバー、16・・・・・高圧ホース、17・・・・
・・電磁弁、18・・・・・・圧送タンク、19・・高
圧空気源、20・・・・・・ノズル、21・・・・・電
磁弁、22・・・・・・電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1(a)被加熱鋼材の表面を清浄し、 (b)該鋼材を予熱し、 (c)該鋼材の表面に木炭またはコークス粉末60〜8
    0%と炭酸バリウム40〜20%の混合物からなる滲炭
    剤とほう砂やほう酸等の低融点溶剤を水ガラスや水溶性
    樹脂でとかした脱炭抑制剤の被覆層を形成し、(d)該
    脱炭抑制剤の被覆層を乾燥し、 (e)該被覆層の上面にコロイダルシリカ、Al粉、シ
    ヤモツト粉、SiC、SiO_2を水と水溶性樹脂でと
    かした酸化防止剤の被覆層を形成し、(f)該酸化防止
    剤の被覆層を乾燥する、上記(a)〜(f)の諸工程か
    らなることを特徴とする、脱炭抑制に優れた線材用鋼材
    の製造方法。
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