JPS6311625A - 線材の連続熱処理方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オーステナイト鋼からなる線材をその軸方向
に搬送しつつ、熱間圧延ヲ行い、圧延後、直線状態のま
ま連続的に固溶化熱処理を流す線材の連続熱処理方法に
関する。

［従来の技術］ オーステナイト鋼、待にオーステナイト系ステンレス鋼
からなる線材では、熱間圧延により線材を形成した後コ
イル状に巻いて常温まで放冷し、さらに放冷後、固溶化
熱処理のために９５０〜１１５０℃に再加熱し所定時間
保持した後、急冷することにしている。

この固溶化熱処理は、熱間圧延後の冷却過程において５
５０〜８５０℃の温度域でオーステナイト粒界に析出し
たクロム炭化物を固溶化させると共に、線材の加工歪を
除去するためになされるものである。この固溶化熱処理
は従来、バッチ炉を用い、コイル状に巻かれた線材をバ
ッチ炉にて９５０〜１１５０”Ｃの温度に加熱し、所定
時間保持した後、コイル状に巻かれた線材をバッチ炉よ
り・取出し、線材に冷却水を噴霧するなどして急速冷却
して行なっている。

［Ｒ明が解決しようとする問題点］ 従来のように、線材を熱間圧延後、コイル状に巻き取り
放冷し、さらに線材を再加熱、急冷するといった固溶化
前処］！Ｊを−施すという方法では、固溶化熱処理に際
して、一旦放冷した線材を９５０〜１１５０℃に再加熱
する必要がある。この場合、コイル状に巻いた線材を、
固溶化熱処理のために加熱、冷ｉｆ］すると、線材に大
きな曲りが発生し、後工程での線材の矯正に大きな矯正
力を要する問題点があった。

さらに大きな力で矯正することにより線材に大きな残留
応力が生じ、その結果スプリングバッグにより線材に曲
りが発生するという問題点があった。

本発明は上記問題点を改善すべくなされたものである。

［問題点を解決するための手段］ 線材を熱間圧延した後放冷することなく、直ちに線材の
固溶化熱処理を可能とするため、本発明者は種々研究し
た。その結果、本発明者は、圧延仕上温度が８００℃未
満ではオーステナイト中に炭素固溶限以上固溶している
炭素がクロムと結合し、クロム炭化物がオーステナイト
の粒界に析出しやすくなること、圧延後の二次加熱の開
始湿度が７５０℃未満では線材表面にスケールが発生し
、第２の加熱工程においてスク°−ルによりスパークが
発生しやす（なること、さらに、線材をローラ型電極で
連続熱処理するに際しての最適加熱温度および保持時間
を見い出し、オンラインで固溶化熱処理を可能とするた
めには、線材の急速加熱が必須であり、線材に直接電流
を流しジュール熱で線材を加熱する方法が最適であるこ
とを見出し、線材の熱間圧延後直線状態のまま連続的に
固溶化熱処理を施すことを目的として、本発明にががる
線材のｊＷ続熟熱処理方法開発したものである。

即ち、第１の発明にかかる線材の；■続前処即方法は、
オーステナイト鋼からなる線材を軸方向に搬送しつつ、
所定温度に加熱し、熱間圧延を行い、ついで直線状態の
まま連続的に固溶化熱処理を施す線材の連続熱処理方法
であって、 前記線材を一定間隔をへだてた少なくとも２肩１のロー
ラ型電極で挟持し、ジュール熱で９５０〜１１５０℃に
加熱する第１の加熱工程と、前記温度に加熱された線材
を所定寸法に圧延し、かつ仕上圧延温度を８００℃以上
として圧延を行う圧延工程と、ついで該線材の温度が７
５０℃以上で、一定間隔をへだでた少なくとも２組のロ
ーラ型電極で挟持し、該線材をジュール熱で１０００℃
以上に３秒以上加熱する第２の加熱工程と、前記加熱さ
れた線材に冷却水を噴霧し、５５０℃以下に急速冷Ｕ＋
　する冷却工程と、からなることを特徴とするものであ
る。

又、第２の発明にかかる線材の連続熱処理方法は、オー
ステナイト鋼からなる線材を軸方向に搬送しつつ、所定
温度に加熱し、熱間圧延を行い、ついで直線状態のまま
連続的に固溶化熱処理を施す線材の連続前処１！！方法
であって、前記線材の表面に付着するスケールを乾式デ
ィスケーラにより除去する除去工程と、前記線材を一定
間隔をへだてた少なくとも２１１のＯ−ラ型電極で挟持
し、ジュール熱で９．５０〜１１５０℃に加熱する第１
の加熱工程と、前記湿度に加熱された線材を所定寸法に
圧延し、かつ仕上圧延温度を８００℃以上として圧延を
行う圧延工程と、ついで該線材の温度が７５０℃以上で
、一定間隔をへだてた少なくとも２組のローラ型？Ｔｊ
極で挟持し、該線材をジュール熱で１０００℃以上に３
秒以上加熱する第２の加熱工程と、前記加熱された線材
に冷却水を噴霧し、５５０℃以下に急速冷却する冷却工
程と、冷却後、該線材の温度が２５０〜４５０℃の温度
域において温間ロール矯正を行う矯正工程と、からなる
ことを特徴とするものである。

なお、本発明にかかる線材の連続熱処理方法では、線材
の搬送速度は、線材の加熱温度、線材の断面積、線材の
組成、ローラ型電極による直接通電加熱能力などによっ
て適宜設定するが、通常、０．３〜１．０ｍ／ｓｅａと
することができる。

ここで、第１の加熱工程における加熱温度を９５０〜１
１５０℃としたのは、９５０℃未満では圧延時における
線材の変形抵抗が大きく圧延が困難となるためであり、
かつ、１１５０’Ｃを越えると圧延後の再結晶によって
オーステナイト結晶粒が粗大化するためである。

圧延工程において仕上圧延温度を８００℃以上としたの
は、８００℃未満ではオーステナイトの粒界にクロム炭
化物が析出しはじめ、後工程でクロム炭化物を固溶化さ
せる固溶化熱Ｉｌａ理に要する時間が長くなるためであ
る。

第２の加熱工程における加熱開始温度を７５０℃以上と
したのは、７５０℃未満では線材表面にスケールが生成
しやすくなり、そのため加熱工程でローラ型電極により
直接通電加熱するに際してスパークが発生し線材やロー
ラ型電極に疵が生じるため、これを防ぐためである。

第２の加熱工程における加熱温度および保持時間を１０
００℃以上でかつ３秒間以上としたの４よ、１０００℃
未満ではクロム炭化物をオーステナイト中に固溶化させ
る固溶化熱処理の時間が長くなり、かつ３秒未満ではク
ロム炭化物を充分に固溶化させることが困難であるため
である。

さらに、冷却工程における冷却温度を５００℃以下とし
たのは、５００℃を越えるとクロム炭化物が析出するた
めである。

第２の発明にかかる線材の連続熱処理方法では、第１の
加熱工程の前工程として、線材のスケールを除去する除
去工程を行ない、かつ固溶化熱処理後の冷却工程の後工
程として、温間ロール矯正する矯正工程を行なうことを
特色とする。除去工程を行なうのは、スケールを除去し
て線材の表面とローラ型電極との接触を良好にしスパー
クの発生を防止し、ジュール熱による線材の加熱を良好
にするためである。

矯正工程において、温間矯正温度を２５０〜４００℃と
したのは、２５０℃未満では矯正により生じる残留応力
が大きくなり、スプリングバッグにより線材に曲りが生
じるためであり、一方４００℃を越えると矯正により線
状が変形し真円度が損われるためである。

更に本発明に係る線材の連続熱処理方法で使用する装置
について説明を加える。第１の加熱工程、第２の加熱工
程では、通常、２個１対のローラを複数対、線材の軸方
向つまり搬送方向に直列状態に配設し、そのうちの少な
くとも２組のローラをローラ型電極とする。線材に通電
するにあたっては、２つの電極を必要とするため、ロー
ラ型電極は少なくとも２組必要とする。ローラ型電極は
少なくとも外周部に電極部をもてば足りるが、ローラ全
体が電極部であってもよい。ローラ型電極の電Ｖｙ部は
導電率、熱伝導率がよく、かつ耐摩耗性に優れているこ
とが好ましい。従ってローラ型電極は銅、銀などから形
成することができる。

なお第１の加熱工程および第２の加熱工程では、ローラ
型電極と線材との接触を良好にかつ安定化させる必要が
ある。従って、ローラ型電極を付勢部材、例えばバネ部
材などで付勢し、ローラ型電極を線材の外周部に密接さ
せ、これによりローラ型電極と線材との間の接触抵抗値
の変動を抑えることにしてもよい。

ｆＥｌの加熱工程、第２の加熱工程では、ローラ型１極
の他に温度センサを設け、温度センサで線材の温度を検
出し、この検出信号をυＪ　１１ｎ　ｆｉ　ｆｆｌに送
り、制ａｌｌ装置でローラ型電極へ流れる電流量を制御
することが望ましい。この場合、温度センサとしては、
高熱状態の線材から放射される赤外線の量を検出して線
材の温度を測定するパイロセンサなどの非接触型温度セ
ンサを用いることができる。

また除去工程で使用する乾式ディスケーラとしては、例
えば、ワイヤーブラシやベーパーで研掃したり０］磨し
たりする装置、鋼球や砂粒などを噴射するブラスト装置
などを用いることができる。

矯正工程で用いる矯正機としては、垂直方向の矯正ロー
ラと水平方向の矯正ローラとを交互に配設したＶＨ矯正
機を、線材の軸方向つまり搬送方向へ直列状態に配設し
たものを用いることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明にかかる線材の熱処理方法で
は、オーステナイト鋼からなる線材を軸方向に搬送させ
つつ、所定温度に加熱して熱間圧延を行ない、次いで直
線状態のまま連続的に固溶化熱処理を施す。従って、本
発明にかかる線材の連続熱処理方法によれば、熱間圧延
した後コイル状に巻取り一旦常温まで放冷し、その後線
材を固溶化熱処理のために再加熱する従来とは異なり、
クロム炭化物の析出が少ないため、固溶化熱処理におい
てその処］、！！！峙間が大巾に短縮できる。線材に大
きな曲りが発生することがない。そのため後工程での矯
正に大きな矯正力（押え込み力）多大の人工を要するこ
ともない。

したがって、従来と箕なり矯正に大きな力を必要としな
いので、矯正により大きな残ａ１応力が生じることもな
く、従って従来と異なりスプリングバッグにより線材に
大きな曲りが発生するという問題を改善をすることがで
きる。

又、第２の発明にかかる線材の熱処理方法によれば、上
記した効果に加えて、ローラ型電極による直接通電加熱
の際に、スパークが発生することを抑制することができ
、従って線材やローラ電極に疵が発生するという問題を
改善することができる。さらに、温間で矯正するため、
矯正力が小さく、したがって残留応力の発生も小さく、
矯正後の線材に大きな曲りが発生することがよい。

［実施例］ 本発明にかかる線材の連続熱処理方法の第１実施例を第
１図及び第２図に示す。

まず、説明の便宜上、本実施例にかかる線材の連続熱処
理方法で使用する装置について説明する。

この装置は、冷間矯正機１と、第１通電加熱装置２と、
熱間圧延装置３と、第２通電加熱装置４と、冷却装置５
とを、それぞれ線材８の搬送方向に直列状態に配設した
構成である。

ここで、冷間矯正機１は、２個１対の水平方向の矯正ロ
ーラ１０と２１１１１対の垂直方向の矯正ローラ１１と
を交互に線材８の搬送方向に直列に配設して構成されて
いる。

第１通電加熱１ｖ１２は、対をなすローラ型電極２０ａ
およびローラ２０ｂと、対をなすローラ型電極２１ａお
よびローラ２１ｂとを、線材８の搬送方向へ直列に配設
して構成されている。このローラ型電極２０ａおよびロ
ーラ型電極２１ａの電極部は、可変抵抗器２２を介して
電源に電気接続されている。ここで、ローラ型電極２１
ａの熱間圧延装置３側には、図示はしないが、線材８の
温度を検出する温度センサ、湿度センサからの検出信号
を受けるυｊ御装置が設けられており、そして、制御装
置からの制御信号により可変抵抗器２２の抵抗値を調整
することにしている。

熱間圧延装置３は、２個１対の水平方向の圧延ロール３
ｏと２卦１１対の垂直方向の圧延ロール３１とを交互に
線材８の搬送方向に直列に配設して構成されている。

第２通電加熱装置４は、第１通電加熱装置２と同様に、
対をなすローラ型Ｍ極４０ａおよびローラ４０ｂと、対
をなすローラ型電極４１　ａおよびローラ４１ｂとを、
線材８の搬送方向へ直列状態に配設して構成されている
。このローラ型？ｔｉ極４０ａおよびローラ型電極４１
ａの電極部は、可変抵抗器４２を介して電源に電気接続
されている。

そして、ローラ型電１４４　ｌ　ｂの冷却装Ｖ！２４側
には、線材８の温度を検出する温度センサ、温度センサ
からの検出信号を受ける制御装置が設けられており、こ
の制御装置からの制御信号により可変抵抗器４２の抵抗
器を調整するようにしている。

冷却装置５は、水源に接続された通水部をもつ本体と、
本体の通水部に設けられた噴出ノズルとをもつ。

次に本実施例にかかる線材の連続熱処理方法について説
明する。

まず、コイル状に巻回した、線材８を保持した線材保持
体８０を冷間矯正機１の眞方にセットする。本実施例で
は、線材８はＡ゛−ステナイト系ステンレスｍ　（ＳＵ
Ｓ３０４）から形成されており、その直径は１４ｍｍで
ある。

そして、線材保持体８０に保持された線材８を冷間矯正
機１、第１通電加熱装置２、熱間圧延装置３、第２通電
加熱装置４、冷却装置５を順に経るように、搬送速度０
．３〜１．０ｍ／５ｅｃＦ線材８を引張りつつ搬送する
。

すると１冷間矯正機１によって線材８は冷間矯正され、
これにより線材８の真直度が向上する。

次に、第１の加熱工程では、第１通電加熱装置２のロー
ラ型電極２０ａおよびローラ型′ｉｆｉ［１２１ａの間
で線材８に８０００Ａの高電流（４０Ｖ）が流れる。よ
って、線材８は加熱速度３００℃／秒でジュール熱によ
り１１００”Ｃ程度に加熱される。

第１の加熱工程では、線材８の送り速度は０゜３ｍ／秒
であり、電極間距離は１．２ｍである。

つぎに、圧延工程では、熱間圧延装置３の圧延ロール３
０によって線材８は仕上圧延温度８５０℃で熱間圧延さ
れ、線材８の径は、１Ｑｍｎ＋となる。

熱間圧延されると、圧延ロール３ｏに接触するなどの関
係上、線材８は、降温される。

次の工程である第２の加熱工程では、第２通電加熱装置
４のローラ型電極４０ａとローラ型￥ｉ極４１ａとの間
で線材８に１７００Ａの高電流（電圧４５Ｖ）が流れ、
よって線材８は加熱速度９゜℃／秒で高熱状態に加熱さ
れる。即ち、約１０５０℃程度で４秒間再加熱される。

第２の加熱工程における線材の送り速度は０．６ｍ／秒
であり、電極間距離は２．５ｍであり、第２の加熱開始
温度は８００℃である。

次の工程である冷却工程では、搬送される線材８に向け
て冷却袋＠５からスプレー状の冷却水が噴霧される。よ
って線材８は搬送されつつ、３５０℃に急速冷却される
。冷ｕｊ工稈が終了した直後の線材８は、約３５０℃と
１２間状態である。

なお冷却された線材８は適宜の長さに切断機で切断され
、保持装置９に保持しておく。

以上説明したように本実施例にかかる線材の連続熱処理
方法では、線材８を軸方向にほぼ一直線上に搬送させつ
つ、その搬送途中で、線材８の熱間圧延を行ない、熱間
圧延後直線状態のまま連続的に固溶化熱処理を行うもの
である。このように本実施例では、線材８の固溶化熱処
理を直線状態のまま連続的に行うことができる。したが
って、本実施例にかかる線材の連続的熱処理方法によれ
ば、熱間圧延した後コイル状に巻き取り一旦常温まで放
冷し、その後コイル状の線材を固溶化熱処理すべく再加
熱、冷却するために線材に大きな曲りが発生する従来と
は異なり、線材８に大ぎな曲りが発生するすることがな
い。そのため、後工程での線材８の矯正に大きな矯正力
（押え込みカ）を要することもない。したがって、従来
と異なり矯正に大きな力を必要としないので、矯正によ
り線材８に大きな残留応力が生じることもなく、従って
従来と異なりスプリングバッグにより線材に大きな曲り
が発生するという問題を改善することができる。

又本実施例に係る連続熱処理方法を実施した線材８の内
部組織には、顕微鏡観察したところ、オーステナイト粒
界にクロム炭化物がほとんど析出していなかった。

次に本発明にかかる線材の連続熱ｌｌ！を埋方法の第２
実茄例を第３図及び第４図に示す。まず、説明の便宜上
、第２実施例にかかる線材の連続熱処理方法で使用する
装置について説明する。この装置は、基本的には、第１
実施例にかかる装置と同じである。ただし、冷間矯正機
１と熱間圧延装置３との間に乾式ディスケーリング６が
配設され、冷却装置４の後方に温間矯正機７が配設され
ている点が異なる。

乾式ディスケーラ６は、ワイヤーブラシで研掃機を形成
した２個１対の研帰体６０からなる。

温間矯正機７は、冷間矯正機１と同様に、２個１対の水
平方向の矯正ロー５７０と２個１対の垂直方向の矯正ロ
ーラ７１とを線材８の搬送方向に直列状態に配設して構
成されている。

次に第２実施例にかかる線材の連続熱５１！Ｌ　１１方
法について説明する。

まず、第１実施例と同様に、コイル状に巻回した、線材
８を保持した線材保持体８０を冷間矯正！！！１の前方
にセットする。本実施例では、線材８はオーステナイト
系ステンレスｌ　（ＳｔＪＳ３０４）から形成されてお
り、その直径は１２ｍｌ１ｌである。

そして、線材保持体８０に保持された線材８を冷間矯正
ｎ１、乾式ディスケーラ６、第１通電加熱装置２、熱間
圧延装′ａ３、第２通電加熱装置４１、冷却装置５、温
間矯正機７を順に経るように、搬送速度０．３〜１．０
ｍ／５ｅｃｒ線材８を引張りつつ搬送する。

Ｊると、第１実施例と同様に、冷間矯正機１によって線
材８は冷間矯正され、これにより線材８の真直度が向上
する。

次に除去工程では、乾式ディスケーラ６によってｌＵ８
の外周面に付着していたスケールは除去される。

次に、第１の加熱工程では、第１通電加熱装置２のロー
ラ型Ｎ極２０ａおよびローラ型電極２１ａの間で線材８
に６８００Ａの高電流（４０Ｖ）が流れる。よって、線
材８は加熱速度３００°０／秒でジュール熱で１１００
℃程度に加熱される。

第１の加熱工程では、線材８の送り速度は０゜４ｍ／秒
であり、電極間距離は１．５ｍである。

つぎに、圧延工程では、熱間圧延装置３の圧延ロール３
０によって線材８は仕上圧延温度８８０℃で熱間圧延さ
れる。従って、線材８の径は、８゜−５■となる。熱間
圧延されると、圧延ロール３０に接触するなどの関係上
、線材８は、降温される。

次の工程である第２の加熱工程でＧよ、第２通電加熱装
置４のローラ型電極４０ａとローラ型電極４１ａとの間
で線材８に１７５０Ａの高電流（電圧４５ｖ）が流れ、
にって線材８は加熱速度１１０℃／秒で高熱状態に加熱
される。即ら、約１１００”Ｃ程度で３秒間再加熱され
る１、第２の加熱工程における線材の送り速度は０．８
ｍ／秒であり、第２の加熱開始温度は８３０℃である。

次の工程である冷却工程では、搬送される線材８に向け
て冷却装置４からスプレー状の冷却水が噴霧される。よ
って線材８Ｇ、ｔｌｌ！２送されつつ、３５０℃に急速
冷却される。冷却工程が終了した直後の線材８は、約３
５０℃と温間状態である。

次の工程である矯正工程では、線材８は温間矯正機７で
約３２０℃において温間矯正される。

なお温間矯正された線材８は適宜の長さに切断機で切断
され、保持装置９に保持しておく。

以上説明したにうに第２実施例にかかる線材の連続熱処
理方法では、第１実施例と同様に、線材８の固溶化熱処
理を直線状態のまま連続的に行なうことができると同時
に、固溶化熱処理後に直ちに線材８の温間矯正をなし得
る。そのため、線材８に加わる残留応力は、線材８を冷
間矯正する場合に比べて少ない。従って矯正後の線材８
のスプリングバッグを少なくし得る。更に第２実施例に
おいては、線材８は乾式ディスケーリング２で研掃され
るため、ローラ型電極２０ａ、２１ａでの通電加熱の際
にスパークが発生することを抑制できる。勿論、第１実
施例と同様に連続前処理侵の線材８にはオーステティ１
−粒界にクロム炭化物９よほとんど析出していなかった
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例をしめし、第１
図は第１実施例にかかる線材の熱処理方法に用いる装置
を示す概略側面図であり、第２図は各工程における温度
層歴を示すね図である。第３図及び第４図は本発明の第
２実施例をしめし、第３図は第２実施例にかかる線材の
熱処理方法に用いる装置を示す概略側面図であり、第４
図は各工程における温度履歴を示す縮図である。 図中、１は冷間矯正機、２は第１通電加熱装置、３は熱
間圧延装置、４は第２通電加熱装置、５は冷７Ｊ］装置
、６は乾式ディスケーラ、７は温間矯正機をそれぞれ示
す。 特許出願人　　　愛知製鋼株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーステナイト鋼からなる線材を軸方向に搬送し
   つつ、所定温度に加熱し、熱間圧延を行い、ついで直線
   状態のまま連続的に固溶化熱処理を施す線材の連続熱処
   理方法であって、 前記線材を一定間隔をへだてた少なくとも２組のローラ
   型電極で挟持し、ジュール熱で９５０〜１１５０℃に加
   熱する第１の加熱工程と、前記温度に加熱された線材を
   所定寸法に圧延し、かつ仕上圧延温度を８００℃以上と
   して圧延を行う圧延工程と、ついで該線材の温度が７５
   ０℃以上で、一定間隔をへだてた少なくとも２組のロー
   ラ型電極で挟持し、該線材をジュール熱で１０００℃以
   上に３秒以上加熱する第２の加熱工程と、前記加熱され
   た線材に冷却水を噴霧し、５５０℃以下に急速冷却する
   冷却工程と、からなることを特徴とする線材の連続熱処
   理方法。
2. （２）オーステナイト鋼からなる線材を軸方向に搬送し
   つつ、所定温度に加熱し、熱間圧延を行い、ついで直線
   状態のまま連続的に固溶化熱処理を施す線材の連続熱処
   理方法であって、 前記線材の表面に付着するスケールを乾式デイスケーラ
   により除去する除去工程と、前記線材を一定間隔をへだ
   てた少なくとも２組のローラ型電極で挟持し、ジュール
   熱で９５０〜１１５０℃に加熱する第１の加熱工程と、
   前記温度に加熱された線材を所定寸法に圧延し、かつ仕
   上圧延温度を８００℃以上として圧延を行う圧延工程と
   、ついで該線材の温度が７５０℃以上で、一定間隔をへ
   だてた少なくとも２組のローラ型電極で挟持し、該線材
   をジュール熱で１０００℃以上に３秒以上加熱する第２
   の加熱工程と、前記加熱された線材に冷却水を噴霧し、
   ５５０℃以下に急速冷却する冷却工程と、冷却後、該線
   材の温度が２５０〜４５０℃の温度域において温間ロー
   ル矯正を行う矯正工程と、からなることを特徴とする線
   材の連続熱処理方法。