(57)【要約】      （修正有）【課題】パテンティング処理を施すことなく、十分な加工量で伸線加工を行うことで安定に製造でき、高湿度の環境で良好な疲労寿命を有するスチールコードが製造できる伸線加工用熱間圧延線材を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０１〜０．２９％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、を含有すると共に残部がＦｅ及び不純物から成り、不純物中のＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、及びＳがそれぞれ、Ａｌ：０．０４０％以下、Ｔｉ：０．００３％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下であり、フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率が９０％以上、パーライト組織の体積率が４０％以下である金属組織を有し、線材長さ方向と垂直な任意の断面上の測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が２０μｍ以下であり、引張り試験の絞りの最小値が５０％以上である、伸線加工用熱間圧延線材を採用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．２９％、
Ｓｉ：０．１０〜２．００％、
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、
を含有すると共に残部がＦｅ及び不純物から成り、かつ不純物中のＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、及びＳがそれぞれ、
Ａｌ：０．０４０％以下、
Ｔｉ：０．００３％以下
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下
であり、
フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率が９０％以上、且つパーライト組織の体積率が４０％以下である金属組織を有し、
線材長さ方向と垂直な任意の断面上の測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が２０μｍ以下であり、
引張り試験の絞りの最小値が５０％以上である、
伸線加工用熱間圧延線材。
【請求項２】
更に、質量％で、
Ａｌ：０．００３〜０．０３０％、
を含有する、請求項１に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
【請求項３】
更に、質量％で、
Ｃｒ：０．０３〜０．７０％、
Ｍｏ：０．０２〜０．２０％、
Ｖ：０．０２〜０．２０％
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％
の１種又は２種以上を含有する、請求項１または請求項２に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
【請求項４】
直径が３．６〜５．６ｍｍである、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸線加工用熱間圧延線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコードは、自動車のラジアルタイヤや各種のベルト、ホースの補強材などに用いられている。スチールコードの素材として用いられる細径の高強度鋼線は、一般に、以下に示す工程を経て製造されている。熱間圧延した後に調整冷却して、線径（直径）が５〜６ｍｍの熱間圧延線材を得る。次に、熱間圧延線材に一次伸線加工を行い、線径が３〜４ｍｍの線材とする。続いて、線材に１次パテンティング処理を施してから二次伸線加工を行い、線径を１〜２ｍｍとする。更に、線材に２次パテンティング処理とブラスメッキとを施してから最終湿式伸線加工を行い、線径０．１〜０．４ｍｍの細径の高強度鋼線（極細鋼線）とする。このようにして製造された細径の高強度鋼線は、例えば撚り加工により複数本が撚り合わされて“撚り鋼線”とされ、スチールコードとなる。
【０００３】
細径の高強度鋼線の製造工程において行うパテンティング処理とは、良く知られているように、以下に示す処理である。線材をオーステナイト温度領域に加熱して、線材の組織全体をオーステナイト組織とした後、Ａ１変態点以下の温度に保持された鉛浴、流動層などの中に浸漬して、パーライト組織が主体となる温度域まで急冷し、その温度域で所定の時間、保定する処理である。
【０００４】
従来、製造コストの低減およびＣＯ２削減の観点から、細径の高強度鋼線の製造工程において、パテンティング処理の回数を減らすことが要望されている。既に、従来２回行われていたパテンティング処理を１回に減らす技術が広く実施されている。近年、このパテンティング処理を０回にする要望が産業界から出されている。
【０００５】
しかしながら、線径５〜６ｍｍの熱間圧延線材を、パテンティング処理を行うことなく、線径０．１〜０．４ｍｍにまで伸線すると、伸線加工中に断線が頻発する。
そのため、パテンティング処理を行うことなく安定して伸線加工を行うことにより、スチールコードの素材として好適な鋼線を製造できる伸線加工用熱間圧延線材が強く望まれている。
【０００６】
また自動車のラジアルタイヤや各種のベルト、ホースの補強材としてスチールコードを用いた際、ゴムなどを通して、気体状態で水分が侵入して高湿度の環境になるため、低湿度環境に較べて疲労寿命が低下することが問題になる場合が多い。そのため、高湿度の環境でも良好な疲労寿命を有するスチールコードが製造できる伸線加工用熱間圧延線材が強く望まれるようになった。
【０００７】
上記要望に応えるべく、例えば以下に示す特許文献１、２、３に記載の技術が提案されている。
特許文献１には、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｂ：０．０００３〜０．０１％を含み、パーライト組織の面積率、初析フェライト量、アスペクト比が１０以上であるラメラセメンタイトの数の割合が所定の範囲である高強度鋼線用線材が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の高強度鋼線用線材では、引張り試験での絞りの最小値やＴｉＮの最大粒径に配慮していない。このため、特許文献１に記載の技術は、伸線加工時の断線を安定して抑制する手段として満足できるものではなかった。またパーライト組織の面積率が６０％以上であるため、高湿度の環境での疲労寿命が不十分であった。
【０００８】
特許文献２には、Ｃ：０．３５〜０．９％を含み、初析フェライトの面積率および伸線後の引張強さを所定の範囲としたゴム補強用鋼線の製造方法が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、実施例に記載されているように、伸線加工中にブルーイングと呼ばれる熱処理を行っており、伸線されて形成された伸長ラメラ組織が分断される。このため、伸線加工後に所定の強度を有する鋼線が得られにくく、鋼線の延性も劣化するという問題があった。また初析フェライトの面積率が２０％以下のため、高湿度の環境での疲労寿命が不十分であった。
【０００９】
特許文献３には、０．０５％≦Ｃ＜０．４％を含み、組織、および引張強度などを規定した鋼線が記載されており、疲労および腐蝕に対して感受性の低い金属補強材を提供している。しかしながら、特許文献３に技術は、パテンティングを省略するための技術が記載されていない。またＴｉＮの最大粒径に配慮していないため、高湿度の環境で安定して良好な疲労寿命が得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−５５３１６号公報
【特許文献２】特開平９−４９０１８号公報
【特許文献３】特表２０１６−５３８４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、スチールコードの素材として好適な鋼線を、パテンティング処理を施すことなく、十分な加工量で伸線加工を行うことにより、安定して製造することができ、且つ高湿度の環境でも良好な疲労寿命を有するスチールコードが製造できる伸線加工用熱間圧延線材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、線材の成分組成、ミクロ組織（金属組織）、引張試験での機械的性質、及びＴｉＮの最大粒径が、伸線加工中の断線および伸線加工後に得られる鋼線の疲労寿命に及ぼす影響について、調査・研究を重ねた。その結果を仔細に解析して検討し、次の（ａ）〜（ｃ）の知見を得た。
【００１３】
（ａ）伸線加工中の線材の断線抑制および伸線加工後に得られる鋼線の高強度化には、フェライトとパーライトとの混合組織を有する熱間圧延線材を用いることが有効である。但し、パーライト組織の割合が多いと、高湿度環境での疲労寿命が低下する。
（ｂ）伸線加工中の線材の断線を抑制するには、熱間圧延線材の引張り試験での絞りを高めるのがよい。特に、熱間圧延線材の絞りの最小値を高めると、伸線加工中の線材の断線を安定して抑制できる。
（ｃ）伸線での断線時の起点となる介在物は主にＴｉＮである。そのため、ＴｉＮの最大粒径を小さくすれば、断線を防止できる。また粗大なＴｉＮは疲労試験で破壊起点になるので、ＴｉＮの最大粒径を小さくすれば、疲労寿命も向上できる。
【００１４】
本発明者らは、これらの（ａ）〜（ｃ）の知見に基づいて、さらに詳細な実験・研究を重ねた結果、鋼の合金元素及び不純物元素の量を適切に調整もしくは規制すると同時に、フェライトとパーライトを主体とする金属組織の条件、とりわけ、パーライトの割合、引張り試験での絞りの最小値、及びＴｉＮの最大粒径を、それぞれ適切な範囲内に調整することによって、前記課題を解決して、パテンティング処理を施すこと無しに、十分な加工量で伸線加工を行うことにより、安定して製造できること、および高湿度環境で良好な疲労寿命が得られることを確認し、本発明を想到した。
本発明は以下の通りである。
【００１５】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．２９％、
Ｓｉ：０．１０〜２．００％、
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、
を含有すると共に残部がＦｅ及び不純物から成り、かつ不純物中のＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、及びＳがそれぞれ、
Ａｌ：０．０４０％以下、
Ｔｉ：０．００３％以下
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下
であり、
フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率が９０％以上、且つパーライト組織の体積率が４０％以下である金属組織を有し、
線材長さ方向と垂直な任意の断面上の測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が２０μｍ以下であり、
引張り試験の絞りの最小値が５０％以上である、
伸線加工用熱間圧延線材。
（２）  更に、質量％で、
Ａｌ：０．００３〜０．０３０％、
を含有する、（１）に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
（３）  更に、質量％で、
Ｃｒ：０．０３〜０．７０％、
Ｍｏ：０．０２〜０．２０％、
Ｖ：０．０２〜０．２０％
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％
の１種又は２種以上を含有する、（１）または（２）に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
（４）  直径が３．６〜５．６ｍｍである、（１）乃至（３）の何れか一項に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の伸線加工用熱間圧延線材によれば、スチールコードの素材として好適な鋼線を、パテンティング処理を施すことなく、十分な加工量で伸線加工を行うことにより、安定して製造でき、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の伸線加工用熱間圧延線材について説明する。
「伸線加工用熱間圧延線材」
本実施形態の伸線加工用熱間圧延線材（以下「熱間圧延線材」と略記する場合がある。）は、パテンティング処理を行うことなく、十分な加工量で伸線加工を行うことにより、スチールコードの素材として好適な鋼線が得られる伸線加工用の熱間圧延線材である。伸線加工は、例えば、真歪みで５．３以上の加工量で行うことができる。
【００１８】
スチールコードの素材として用いられる鋼線は、引張強さが１６００ＭＰａ以上であることが好ましく、２０００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２４００ＭＰａ以上であるとさらに好ましい。また、スチールコードの素材に用いられる鋼線は、引張り試験の絞りが３０％以上であることが好ましい。また、スチールコードの素材に用いられる鋼線は、直径が０．１５〜０．４０ｍｍであることが好ましい。本発明の熱間圧延線材は、このような特性を有する鋼線を、パテンティング処理を行うことなく製造可能である。
【００１９】
本実施形態の熱間圧延線材の成分組成、金属組織、Ｍｎ偏析、引張り強さと絞り、直径について詳細に説明する。なお、各元素の含有量の「％」は「質量％」を意味する。
【００２０】
＜成分組成＞
Ｃ：０．０１〜０．２９％
Ｃは、鋼材の引張強度を高めるために有効な成分である。熱間圧延線材のＣ含有量が０．０１％未満であると、熱間圧延線材を伸線加工することにより得られる鋼線に、例えば引張強さで１６００ＭＰａ以上の高い強度を安定して付与することが困難となる。２０００ＭＰａ以上の引張強さの鋼線を得るためには、熱間圧延線材のＣ含有量を０．１０％以上にすることが望ましい。一方、熱間圧延線材のＣ含有量が多すぎると、パーライト組織の体積分率が多くなり、高湿度環境での疲労寿命が低下する。熱間圧延線材のＣ含有量が０．２９％を超えると、目標とする高湿度環境での疲労寿命が得られない。したがって、熱間圧延線材のＣ含有量は０．０１〜０．２９％の範囲内と定めた。熱間圧延線材のＣ含有量は、望ましくは０．１０〜０．２９％である。
【００２１】
Ｓｉ：０．１０〜２．００％
Ｓｉは、鋼材の強度を高めるのに有効な成分である。また、Ｓｉは、脱酸剤としても必要な成分である。しかし、熱間圧延線材のＳｉ含有量が０．１０％未満では、Ｓｉを含有することによる効果が十分に得られない。一方、熱間圧延線材のＳｉ含有量が２．００％を超えると、伸線加工中に断線しやすくなってしまう。そこで、熱間圧延線材のＳｉ含有量は、０．１０〜２．００％の範囲内と定めた。また、Ｓｉは鋼材の焼入れ性にも影響する元素である。このことから、安定して所望のミクロ組織を有する線材を得るために、熱間圧延線材のＳｉ含有量を０．２０〜１．６０％の範囲内に調整することがより望ましい。
【００２２】
Ｍｎ：０．３０〜１．５０％
Ｍｎは、オーステナイトからの相変態時間に影響し、安定したパーライト組織を有する熱間圧延線材を得るために有効な成分である。しかし、熱間圧延線材のＭｎ含有量が０．３０％未満であると、Ｍｎを含有することによる効果が十分に得られない。一方、Ｍｎは偏析しやすい元素であり、熱間圧延線材のＭｎ含有量が１．５０％を超えると、特に中心部にＭｎの濃化が顕著になり、伸線加工中に断線しやすくなってしまう。そこで、熱間圧延線材のＭｎ含有量は０．３０〜１．５０％の範囲内と定めた。熱間圧延線材のＭｎ含有量は、０．４０〜１．００％であることがより望ましい。
【００２３】
以上の各元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ）に対する残部は、不純物およびＦｅである。本実施形態の熱間圧延線材においては、不純物として含まれるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、Ｓの含有量を、下記の通りに規制する。
【００２４】
Ｔｉ：０．００３％以下
Ｔｉは、熱間圧延線材中にＮとともに含まれていると、ＴｉＮを形成しやすい。ＴｉＮは、非常に硬質であり、熱間圧延や伸線加工で変形しない。このため、伸線加工中に断線の起点となりやすい。製造方法に配慮しても、熱間圧延線材のＴｉ含有量が０．００３％を超えると、伸線加工中に断線しやすくなる。また高湿度環境での疲労寿命が低下する。そこで、Ｔｉ含有量は０．００３％以下に規制する。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．００２％以下である。
【００２５】
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、熱間圧延線材中にＴｉとともに含まれていると、ＴｉＮを形成しやすい。ＴｉＮは、非常に硬質であり、熱間圧延や伸線加工で変形しない。このため、伸線加工中に断線の起点となりやすい。製造方法に配慮しても、熱間圧延線材のＮ含有量が０．０１００％を超えると、伸線加工中に断線しやすくなる。また高湿度環境での疲労寿命が低下する。そこで、Ｎ含有量は０．０１００％以下に規制する。Ｎ含有量は、好ましくは０．００７０％以下である。
【００２６】
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、粒界に偏析して伸線加工性を低下させてしまう元素である。特に、熱間圧延線材のＰ含有量が０．０３０％を超えると、伸線加工性の低下が著しくなる。そこで、Ｐ含有量は０．０３０％以下に規制する。Ｐ含有量は、好ましくは０．０２０％以下である。
【００２７】
Ｓ：０．０２０％以下
Ｓは、伸線加工性を低下させてしまう元素である。熱間圧延線材のＳ含有量が、０．０２０％を超えると、伸線加工性の低下が著しくなる、このことから、Ｓ含有量は０．０２０％以下に規制する。Ｓ含有量は、好ましくは０．０１０％以下である。
【００２８】
更に、本発明においては、Ａｌ：０．０４０％以下を含有させてもよい。
【００２９】
Ａｌ：０．０４０％以下
Ａｌは、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物を形成して、脱酸剤としての効果を有する。この効果を得るには、熱間圧延線材のＡｌ含有量を０．００３％以上にすることが好ましい。しかし、Ａｌ含有量が０．０４０％を超えると、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする粗大な酸化物系介在物を形成して、熱間圧延線材の伸線加工性を低下が著しくなる。そこで、Ａｌ含有量は０．０４０％以下に規制する。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０３０％以下である。
【００３０】
更に、本発明においては、上記で説明した成分に加え、Ｃｒ：０．０３〜０．７０％、Ｍｏ：０．０２〜０．２０％、Ｖ：０．０２〜０．２０％、またはＢ：０．０００３〜０．００３０％の１種又は２種以上を含有させてもよい。
【００３１】
Ｃｒ：０．０３〜０．７０％
Ｃｒの添加は任意である。Ｃｒは、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める効果を発揮する。この効果を得るには、熱間圧延線材のＣｒ含有量を０．０３％以上にすることが好ましい。しかし、Ｃｒ含有量が０．７０％を超えると、マルテンサイト組織が生成しやすくなり、伸線加工性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒを熱間圧延線材中に積極的に添加する場合のＣｒ含有量は、０．０３〜０．７０％の範囲内が好ましい。より好ましいＣｒ含有量は０．５０％以下である。一方、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さと延性をより高める観点から、熱間圧延線材のＣｒ含有量を０．１０％以上とすることがより好ましい。
【００３２】
Ｍｏ：０．０２〜０．２０％
Ｍｏの添加は任意である。Ｍｏは、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める効果を発揮する。この効果を得るには、熱間圧延線材のＭｏ含有量を０．０２％以上にすることが好ましい。しかし、Ｍｏ含有量が０．２０％を超えると、マルテンサイト組織が生成しやすくなり、伸線加工性が低下する場合がある。したがって、Ｍｏを熱間圧延線材中に積極的に添加する場合のＭｏ含有量は、０．０２〜０．２０％の範囲内が好ましい。より好ましいＭｏ含有量は０．１０％以下である。一方、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める観点から、熱間圧延線材のＭｏ含有量を０．０４％以上とすることがより好ましい。
【００３３】
Ｖ：０．０２〜０．２０％
Ｖの添加は任意である。Ｖは、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める効果を発揮する。この効果を得るには、熱間圧延線材のＶ含有量を０．０２％以上にすることが好ましい。しかし、Ｖ含有量が０．２０％を超えると、粗大なＶ炭窒化物が生成しやすくなり、伸線加工性が低下する場合がある。したがって、Ｖを熱間圧延線材中に積極的に添加する場合のＶ含有量は、０．０２〜０．２０％の範囲内が好ましい。より好ましいＶ含有量は０．１０％以下である。一方、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める観点から、熱間圧延線材のＶ含有量を０．０４％以上とすることがより好ましい。
【００３４】
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％
Ｂの添加は任意である。Ｂは、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める効果を発揮する。この効果を得るには、熱間圧延線材のＢ含有量を０．０００３％以上にすることが好ましい。しかし、Ｂ含有量が０．００３０％を超えると、粗大なＢＮが生成しやすくなり、伸線加工性が低下する場合がある。したがって、Ｂを熱間圧延線材中に積極的に添加する場合のＢ含有量は、０．０００３〜０．００３０％の範囲内が好ましい。より好ましいＢ含有量は、０．００２０％以下である。一方、伸線加工後に得られる鋼線の引張強さをより高める観点から、熱間圧延線材のＢ含有量を０．０００５％以上とすることがより好ましい。
【００３５】
＜フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率＞
熱間圧延線材は、フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率が９０％以上、且つパーライト組織の体積分率が４０％以下である金属組織を有する必要がある。このような金属組織を有する熱間圧延線材であることにより、線材にパテンティング処理を行うことなく、例えば、真歪みで５．３以上の加工量で伸線加工を行うことにより、１６００ＭＰａ以上の高い引張強さと優れた高湿度環境での疲労寿命を有する鋼線が得られる。
【００３６】
熱間圧延線材のフェライト組織とパーライト組織との合計の体積率が９０％未満であると、マルテンサイト組織やベイナイト組織の体積分率が増えるため、伸線加工中に断線しやすくなる。フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率は９５％以上であることが好ましい。またパーライト組織の体積分率が４０％を超えると高湿度環境での疲労寿命の低下が顕著になる。より好ましくは、パーライト組織の体積分率が３０％以下である。熱間圧延線材の金属組織おいて、フェライト組織およびパーライト組織を除く残部の組織は、ベイナイト組織とマルテンサイト組織のいずれか１種又は２種以上である。残部の体積分率は、１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。残部は０％であってもよい。
【００３７】
＜ＴｉＮの最大粒径＞
伸線中の断線の起点、および高湿度環境での疲労試験での破壊起点に介在物が存在した場合、多くの場合はＴｉＮであった。そして測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が２０μｍを超える場合には、他の要件を満たしていても、伸線中に断線が発生した。また高湿度環境での疲労寿命が目標に達しなかった。そこで、任意断面上の測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が２０μｍ以下とした。なお任意断面上の測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径は、好ましくは、１５μｍ以下、より好ましくは１２μｍ以下とする。なお、ＴｉＮの最大粒径は、熱間圧延線材から圧延方向に垂直な断面を切り出し、圧延方向に垂直な断面における２．５ｍｍ×２．５ｍｍの範囲内を光学顕微鏡で観察し、ＴｉＮの粒径を求める。そして、この測定を２０視野ずつ実施し、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮの粒径を求める。光学顕微鏡による観察では、ＴｉＮは金色を呈するため、他の介在物と容易に区別できる。
【００３８】
＜引張り試験の絞り＞
熱間圧延線材の引張り試験の絞りの最小値が５０％未満であると、本発明の他の要件を満たしていても、伸線加工中の断線を十分に防止できない。このため、直径が３．６〜５．６ｍｍである熱間圧延線材を本発明の目標である直径０．４０ｍｍ以下まで安定して伸線できない。よって、引張り試験の絞りの最小値は５０％以上とし、好ましくは５５％以上、さらに好ましくは６０％以上とする。引張り試験の絞りの上限については特に規定しないが、７５％以上にするには製造コストがかさむため、７５％未満が好ましい。
【００３９】
本実施形態における「熱間圧延線材の引張り試験の絞りの最小値」とは、熱間圧延線材の２５箇所の位置から、それぞれ試験材を切り出して引張り試験を行い、得られた２５箇所の絞りの最小値を意味する。
【００４０】
＜熱間圧延線材の直径＞
熱間圧延線材の直径が５．６ｍｍを超えると、本発明の他の要件を満たしていても、本発明の目標である直径０．４０ｍｍ以下まで伸線できなかったり、本発明の目標とする延性（鋼線の引張り試験の絞り）が得られなかったりする場合がある。一方、熱間圧延線材の直径を３．６ｍｍ未満にすると、熱間圧延で安定して製造することが困難になる場合がある。そこで、熱間圧延線材の直径は３．６〜５．６ｍｍの範囲内とすることが好ましく、より好ましくは４．０〜５．６ｍｍの範囲内、さらに好ましくは４．５〜５．６ｍｍの範囲とする。
【００４１】
「製造方法」
次に、本発明の熱間圧延線材を製造する方法の一例について説明する。なお、本発明の熱間圧延線材を製造する方法は、次に説明する方法に限られないことはもちろんである。
本発明の熱間圧延線材を製造する場合、成分組成、フェライト組織とパーライト組織の体積率、引張り試験での絞りの最小値、ＴｉＮの最大粒径の条件を確実に満たし得るように、各製造工程における条件を設定する。
【００４２】
本実施形態では、熱間圧延線材の製造方法の一例として、Ｃ：０．０１〜０．２９％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物としてＡｌ：０．０４０％以下、Ｔｉ：０．００３％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下を含有する鋼を用いた場合について説明する。
【００４３】
上記の成分組成を有する鋼を鋳造する方法としては、以下に示す方法が挙げられる。以下に示す条件から外れると、本実施形態の熱間圧延線材が得られなくなる。
【００４４】
鋼が５０ｋｇ以下であれば、原料を溶解後に２０分以上真空排気すること、材質が鋳鉄で内部の平均断面積が１２０ｃｍ２以下の鋳型で鋳造すること、鋳造後のインゴットの両端から体積で１５％の部分は使用しないこと、とする。
【００４５】
また連続鋳造の場合には、溶鋼の電磁攪拌を十分に行い、凝固開始から凝固終了までの平均冷却速度を５℃／分以上とし、さらに凝固途中で圧下を行うとよい。
【００４６】
以上の方法で鋳造した小型インゴットの場合は１２００〜１２５０℃に加熱後に熱間鍛造で、鋼片を得る。また、連続鋳造で製造した鋳片の場合は１２００〜１２５０℃に加熱後の分塊圧延によって、鋼片を得る。
【００４７】
以上の方法で製造した鋼片を１０５０〜１１５０℃になるように加熱し、仕上げ温度を８２０〜９５０℃としてφ３．６〜５．６ｍｍに熱間圧延する。仕上げ圧延後は水冷、及び大気による風冷を組み合わせて平均冷却速度を４０℃／秒以上で６８０〜７３０℃の温度範囲に入るまで冷却し、その後、大気による風冷によって平均冷却速度を７〜１５℃／秒で６３０〜５９０℃の温度範囲に入るまで冷却した後、５００℃以下になるまで放冷する。
【００４８】
なお、本明細書における鋼片の加熱温度とは鋼片の表面温度を指し、圧延仕上げ温度とは仕上げ圧延直後の線材の表面温度を指し、仕上げ圧延後の温度は線材の表面温度を指し、平均冷却速度は線材の表面の平均冷却速度を指す。
以上の工程を行うことにより、本実施形態の熱間圧延線材が得られる。
【００４９】
本実施形態の熱間圧延線材は、所定の成分組成を有し、フェライト組織とパーライト組織の合計の体積率が９０％以上、且つパーライト組織の体積分率が４０％以下である金属組織を有し、引張り試験の絞りの最小値が５０％以上であり、測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が２０μｍ以下である。
このため、本実施形態の熱間圧延線材では、パテンティング処理を施すことなく、十分な加工量で伸線加工を行うことにより、鋼線を安定して製造できる。具体的には、例えば、パテンティング処理を施すことなく、真歪みで５．３以上の加工量で直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまで２０ｋｇの熱間圧延線材に湿式伸線加工を行っても、十分に断線を防止できる。また、本実施形態の熱間圧延線材を用いることで、直径が０．１５〜０．４０ｍｍで、引張強さが１６００ＭＰａ以上、高湿度環境での良好な疲労寿命であるスチールコードの素材として好適な鋼線が得られる。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００５１】
まず、表１に示す化学組成の鋼Ａ〜Ｚを５０ｋｇ、または１５０ｋｇのインゴットに鋳造した。この際の鋳造条件も表１に示した。表１の条件で製造したインゴットの場合は１２３０℃に加熱後、熱間鍛造によって、直径８０ｍｍの鋼片にした後に室温まで放冷した。
【００５２】
また表２に示す化学組成の鋼Ｗ〜Ｙを転炉によって溶製した後、連続鋳造した。鋳造の際、溶鋼の電磁攪拌を十分に行い、凝固開始から凝固終了までの平均冷却速度を６℃／分とし、さらに凝固途中で圧下を行った。表２に示す成分の鋳片は、７００℃以下まで放冷した後、１２５０℃に加熱後、分塊圧延によって、１２２ｍｍ角の鋼片を得た。
以上の方法で製造した鋼片を表３の条件で熱間圧延した。
【００５３】
このようにして得た熱間圧延線材について、以下に示す方法で、フェライト組織とパーライト組織の体積率、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径、引張り試験での絞りの最小値を測定した。
【００５４】
熱間圧延線材のフェライト組織およびパーライト組織の体積率は、次の方法によって測定する。まず、熱間圧延線材の横断面（長さ方向に直角な切断面）を鏡面研磨する。その後、切断面をピクラールで腐食し、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて、倍率３０００倍で観察し、切断面の中心で１箇所、中心から半径の１／３の距離の位置で４箇所、中心から半径の２／３の距離の位置で４箇所の写真を撮影する。なお、１視野あたりの面積は、５．０×１０−４ｍｍ２（縦２０μｍ、横２５μｍ）とする。次いで、撮影した各写真について、通常の画像解析によりフェライト組織およびパーライト組織の面積率を求め、その平均値を算出する。各組織の面積率は、各組織の体積率と同じである。
【００５５】
また測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮの粒径は、熱間圧延線材から圧延方向に垂直な断面を切り出し、圧延方向に垂直な断面を鏡面研磨し、光学顕微鏡を用いて介在物の測定を行った。なお、上記の光学顕微鏡による観察は、２．５ｍｍ×２．５ｍｍの範囲毎に行い、この範囲内での最大のＴｉＮについて長径と短径を測定した。各試料についてこの測定を２０視野ずつ実施し、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮの粒径を求めた。なお粒径は以下の式から算出した。
【００５６】
粒径＝（長径＋短径）／２
【００５７】
また、光学顕微鏡による観察では、ＴｉＮは金色を呈するため、他の介在物と区別できた。
【００５８】
また引張り試験の絞りの最小値は次の方法によって求めた。熱間圧延線材の１ｍ間隔で離間している２５箇所の位置から、それぞれ長さ２００ｍｍの試験材を切り出す。次いで、チャック間距離を１００ｍｍとして、各試験材の引張り試験を行い、一般的な方法で絞りを測定する。その後、得られた２５箇所の絞りの最小値を、引張り試験の絞りの最小値とする。引張り試験方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じた。
【００５９】
熱間圧延線材について表面スケールの除去、ブラスめっき、伸線を行って、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍの鋼線を得た。なお直径２．０ｍｍまでの伸線は、通常の方法で潤滑剤を付けた線材に、各ダイスの減面率が平均で１８％となるパススケジュールで行った。引き続き、直径２．０ｍｍまで伸線加工を行った線材に、各ダイスでの減面率が平均で１５％となるパススケジュールで、直径０．３２ｍｍ、または０．２５ｍｍまで湿式伸線加工（最終伸線加工）を行った。そしてこの湿式伸線加工（最終伸線加工）においては、伸線加工性を評価し、その結果を表４Ａ、表４Ｂ中に示した。すなわち最終伸線加工を、各試験番号毎に２０ｋｇ行い、その際の断線回数を記録した。また断線回数が２回になった時点で、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまでの伸線、およびそれ以降の評価を中止した。なお、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまで２０ｋｇ湿式伸線した際の断線回数が０回以内の場合に、伸線加工性が良好と評価し、断線回数が１回以上の場合には、伸線加工性が悪いと評価した。
【００６０】
但し、試験番号１は、一般的なスチールコード用の鋼線を想定したものであり、熱間圧延線材について表面スケールの除去した後、通常の方法で潤滑剤を付けて、各ダイスの減面率が平均で１８％となるパススケジュールで直径１．８ｍｍまで伸線加工を行った後、通常の条件でパテンティング処理、表面スケールの除去、ブラスめっきを行い、それを各ダイスでの減面率が平均で１５％となるパススケジュールで、直径０．３２ｍｍまで湿式伸線加工を行った。
【００６１】
湿式伸線材の引張り強さを次のようにして調べた。すなわち、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまで伸線できた鋼線について、各３本ずつ引張試験を行い、引張強さを測定して、各３本の平均値を表３中に示した。１６００ＭＰａ以上を合格とした。
【００６２】
また湿式伸線材の高湿度環境での疲労寿命は次のように調べた。すなわち、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまで伸線できた鋼線について、温度２４〜２６℃、湿度７５〜８５％の環境でハンター式の回転曲げ疲労試験を行った。なお回転速度は１０００ｒｐｍ、繰り返し応力は５００ＭＰａとし、１×１０７回を上限として、破断するまで試験を行った。試験数は各３本とし、３本の破断回数の平均値を疲労寿命とした。スチールコード用の鋼線として一般的な高炭素鋼（実施例の試験番号１）を用いた場合の疲労寿命を１００として規格化した場合に５００以上の場合、高湿度環境での非常寿命が良好とした。
【００６３】
なお本発明の伸線加工用熱間圧延線材における目標性能は、直径３．６〜５．６ｍｍの熱間圧延線材を直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍまで２０ｋｇ湿式伸線した際の断線回数が０回であること、直径０．３２ｍｍ、又は０．２５ｍｍの伸線後の鋼線の引張強さが１６００ＭＰａ以上、好ましくは２０００ＭＰａ以上、より好ましくは２４００ＭＰａ以上であること、及び熱間圧延線材の引張試験での絞りが３０％以上であることである。
【００６４】
表４Ａ、表４Ｂから、本発明で規定する条件から外れた試験番号では、前記した少なくとも１つの特性が目標とする値に達していないことが明らかである。
それに対し、本発明で規定する条件をすべて満たす試験番号は、前記したすべての特性が目標とする値に達していることが明らかである。
【００６５】
以下、本発明で規定する条件から外れた試験番号について説明する。
試験番号１及び１０は、Ｃ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、パーライトの体積分率が発明範囲を超えて、高湿度環境の疲労寿命が不十分になった。
試験番号２は、Ｃ含有量が本発明の範囲の下限未満であった。そのため、鋼線の引張強さが不十分となった。
試験番号９は、Ｓ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、伸線加工性の低下が著しくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号１１は、Ａｌ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、粗大な酸化物系介在物が形成し、熱間圧延線材の伸線加工性を低下が著しくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号１２は、Ｔｉ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、粗大なＴｉＮが形成し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号１３は、Ｎ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、粗大なＴｉＮが形成し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。また、高湿度環境の疲労寿命が不十分になった。
【００６６】
試験番号１４は、真空排気時間が１０分と短かった。そのため、粗大なＴｉＮが生成し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。また、高湿度環境の疲労寿命が不十分になった。
試験番号１５は、鋳造時の真空排気時間は２５分であったが、インゴット重量が５０ｋｇを超えていた。このため、真空排気時間が足りず、粗大なＴｉＮが生成し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号１６は、鋳造時に材質がシリカの鋳型を用いたため、粗大なＴｉＮが生成し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号１７は、インゴットの平均断面積が好ましくないため、試験番号１８は、インゴットの両端の切断体積分率が５％であったため、いずれの試験番号もＴｉＮの最大粒径が本発明の範囲外となった。そのため、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。また、高湿度環境の疲労寿命が不十分になった。
【００６７】
試験番号２３は、圧延仕上げ温度が低く、絞り最小値が小さくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号２４は、７００℃までの冷却速度が低く、絞り最小値が小さくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号２８及び３５は、７００〜５９０℃の間の冷却速度が大きく、フェライトとパーライトの合計体積分率が低下するとともにパーライトの体積分率が増大し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。また、試験番号３５は高湿度環境の疲労寿命が不十分になった。
試験番号２９は、鋼片加熱温度及び圧延仕上げ温度が高く、パーライトの体積分率が増大し、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号３４は、７００〜５９０℃の間の冷却速度が小さく、絞り最小値が小さくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
試験番号３８は、Ｍｎ含有量が本発明の範囲の上限を超えていた。そのため、フェライトとパーライトの合計体積分率が低下し、且つ絞り最小値が小さくなり、湿式伸線加工時に鋼線が断線した。
【００６８】
【表１】
2018197375.tif 000002
【００６９】
【表２】
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【００７０】
【表３】
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【００７１】
【表４Ａ】
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【００７２】
【表４Ｂ】
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【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、特許請求の範囲の記載によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。