(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で
Ｓｉ：０．１０  〜０．４０％
Ｓ：０．００２〜０．０１％
を含有する鋼成分からなり、光学顕微鏡による断面の観察により鋼材表面に付着したスケール中に１μｍ以上３μｍ以下の空孔が面積率で１％以上５％以下存在することを特徴とする、所定以下の応力負荷時にはスケール密着性が良く、且つ、それ以上の応力負荷時にはスケールの剥離性がよい鋼線用線材。
ただし、線材は、線材のベースとなる鋼材の表面にスケールが付着したものである。
【請求項２】
鋼成分が、重量％で
Ｃ：０．７０  〜１．１  ％
Ｓｉ：０．１０  〜０．４０％
Ｍｎ：０．２０  〜０．９０％
Ｐ：０．００３〜０．０２％
Ｓ：０．００２〜０．０１％
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１記載の鋼線用線材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材運搬時にはスケール密着性が良く、且つ、メカニカルデスケーリング時には、スケール剥離性がよい鋼線用線材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼線の製造は、鋼片から圧延によって得られた線材を伸線加工することによって行われる。鋼材から線材への圧延直後の熱処理により、その後の伸線性に大きく影響する鋼材の冶金学的組織が形成される。線材の表面には酸化鉄を主成分とするスケールが付着する。伸線加工時にはスケールは疵の原因となるために除去することが必要であり、鋼材に応力を負荷してスケールを除去する方法（メカニカルデスケーリング）において容易に剥離することが望ましい。メカニカルデスケーリングによってスケールが剥離しない場合には、希塩酸等による酸洗により除去するため、酸処理設備を要し、工程が複雑になる。従来のスケールの制御は、スケールの剥離性に重点をおき、Ｓ等の元素を添加し成分を調整することにより行なわれてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スケール剥離性をよくすることにより、線材製造工程から伸線加工にいたる運搬・搬送過程でスケールが剥離し、表面に地鉄を露出してしまい、錆が生じてしまうことが問題となっていた。従って、工程の移動の間には剥離しにくく地鉄表面を露出せず錆の防止に利用でき、伸線加工の直前のメカニカルデスケーリングで容易に剥離するスケールが求められてきた。そこで、工程間の搬送中に生じる応力下では密着性がよく、しかも一定以上の応力を負荷するメカニカルデスケーリングなどで、容易に剥離するスケールが研究されてきた。
【０００４】
本発明は上記の問題点を有利に解決するもので、最適な密着性および剥離性をもつスケールを表面に有する鋼線用線材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の主旨は、
重量％で
Ｓｉ：０．１０〜０．４０％
Ｓ：０．００２〜０．０１％
を含有する鋼成分か、あるいは、
Ｃ：０．７０  〜１．１  ％
Ｓｉ：０．１０  〜０．４０％
Ｍｎ：０．２０  〜０．９０％
Ｐ：０．００３〜０．０２％
Ｓ：０．００２〜０．０１％
を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、
光学顕微鏡による断面の観察により鋼材表面に付着したスケール中に１μｍ以上３μｍ以下の空孔が面積率で１％以上５％以下存在することを特徴とする鋼線用線材である。
ただし、線材は、線材のベースとなる鋼材の表面にスケールが付着したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の成分限定理由を述べる。
Ｓｉはフェライト中に固溶することにより素地の強度を上げるとともに、析出炭化物の微細化を促進し、さらに結晶粒の微細化にも有効である。このような理由により、Ｓｉの範囲を０．１％以上としたが、０．４％を越えると鋼材とスケール界面に脆性が高いＦｅとＳｉの複合酸化物が多く発生し、運搬時のスケール剥離が大きくなるので、その範囲を０．１０〜０．４０％とした。
【０００７】
Ｓはスケールと地鉄界面を脆化し易くする働きがあり、応力負荷によるスケール除去（メカニカルデスケーリング）でのスケール剥離性を高めるため０．００２％以上としたが、０．０１％を越えるとスケール評点が著しく低下するために、その範囲を０．０１％以下とした。
【０００８】
ここで、本発明の目的のスケールを得るには、第１発明の構成を満足すれば良いが、軟線では伸線時におけるスケールの悪影響がそう顕著ではなく、本発明の適用により効果が特に顕著にあらわれるのが硬鋼線材であり、その場合の必要構成成分が第２発明である。以下、その成分系の限定理由について説明する。
【０００９】
Ｃは熱処理により硬鋼線として十分な強度を得るために、パーライト組織とすることが望ましく、０．７％以上必要であるが、１．１％を越えると黒鉛化の傾向が増大し、靭性の低下が著しくなるために、その範囲を０．７〜１．１％とした。
【００１０】
Ｍｎは焼入れ性を高め、強度を得るための元素であり、０．２％以上必要であるが、０．９％を越えて含有させると靭性を阻害するため、その範囲を０．２〜０．９％とした。
【００１１】
Ｐは鋼材の強度の向上に寄与するため０．００３％以上としたが、添加により脆化をもたらし、０．０２％を越えると伸線加工に供することができないため、０．０２％以下とした。
【００１２】
Ｓはスケールと地鉄界面を脆化し易くする働きがあり、応力負荷によるスケール除去（メカニカルデスケーリング）でのスケール剥離性を高めるため０．００２％以上としたが、０．０１％を越えるとスケール評点が著しく低下するために、その範囲を０．０１％以下とした。
【００１３】
以上が本発明の鋼の基本成分である。
さらに本発明では、スケール中の空孔率を制御することにより、スケール密着性を上げ、安定したスケールを生成させると同時に、剥離性も改善するスケール制御手段を採用する。通常、スケールの厚みは５〜２０μｍであり、圧延後の鋼材の冷却速度と雰囲気を制御することにより、スケール中に１μｍ以上の空孔が形成される。スケール中の空孔は線材の断面を研磨し、スケール部分を光学顕微鏡により観察する事ができる。本来スケール中の空孔の内部は、ＣＯ等のガス成分が存在するが、断面では単なる空孔として観察される。スケール中の空孔の大きさが、３μｍを超した場合、空孔を起点としてスケールに亀裂が入りやすくなり、密着性が著しく悪化する。一方、スケール中の１μｍ未満の空孔は亀裂の伝播に寄与せず、応力負荷時の剥離性に関与しないことが明らかになった。
【００１４】
以上の調査の結果、スケール中の１μｍ以上３μｍ以下の空孔を面積率で５％以下とすることによって、スケールと地鉄の界面に存在する空孔率も低減し、スケールの密着性が向上する。また、スケール中の空孔面積率を５％以下にした場合、搬送中の応力による、亀裂の伝播が空孔を介して行われなくなる事が判明した。一方、スケール中の空孔面積率を１％以上とすることにより、メカニカルデスケーリングにおける応力が加わったときに界面での亀裂が伝播しやすくなり、界面から容易に剥離することが判明した。
【００１５】
この製造に際しては、通常の製鋼、造塊あるいは連続鋳造、分塊圧延、更に棒鋼圧延または線材圧延の工程を経て、線材を得ることができる。その後、デスケーリング工程を含む伸線加工工程を経て、所定の線径を有する最終製品となる。次に、本発明の効果を実施例により具体的に述べる。
【００１６】
【実施例】
表１は供試鋼の化学成分を示したものである。表１において、Ａ１〜Ａ６は本発明鋼、Ｂ１〜Ｂ６は比較材である。通常の転炉精錬、連続鋳造によって得られたブルーム（断面３００mm×５００mm）を分塊圧延、線材圧延を経て線材（断面７mmφ）に圧延した。得られた線材について通常の方法にて評価した。表２は供試鋼の空孔率、スケール評点、残留スケール評点を示したものである。
【００１７】
空孔率は、供試鋼を圧延後の線材について、圧延方向と垂直な断面についての光学顕微鏡による観察を行い、空孔面積率を測定を１０断面について行なった平均値である。本発明鋼では全て所定の面積率の範囲内となっている。
【００１８】
スケール評点は、鋼材の全表面に対するスケールが剥離した面積の比を指数化したもので、数字が高いものほどスケール剥離が大きい。スケール評点が１．５以下であれば、防錆剤の塗布等を必要としない。本発明によりスケール評点が小さくなり、スケールが安定して付着していることがわかる。
【００１９】
残留スケール量とは、鋼材に応力を負荷してスケールを除去する方法（メカニカルデスケーリング）を行なった後に鋼材表面に残るスケールのことである。通常、メカニカルデスケーリング後に、希塩酸による酸洗を行い、酸洗前後の重量差を残留スケール量とする。通常残留スケール指標は、残留スケールの鋼材の重量に対する比を指数化した値で示され、大きいほど悪い。残留スケール指標が０．２以下であれば、酸洗を必要としない。本発明により、残留スケールが著しく改善されていることがわかる。
【００２０】
【表１】
0003544804.tif 000002
【００２１】
【表２】
0003544804.tif 000003
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、工程間における搬送などの時にはスケール密着性が良くなるために、防錆剤塗布の省略が可能となり、省力化が図られた。また、防錆剤の塗布及び剥離に必要となる化学物質による環境汚染が防止できる。さらに、スケール除去工程をメカニカルデスケーリングとすることにより、酸洗工程省略による省力化と、酸処理設備の除却が図れる。産業上のメリットのみならず、環境にも配慮した優れた発明である。