(57)【要約】  この平鋼線は、長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形であり、断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下であり、短辺に対する長辺の比が４超８以下であり、引張強度が１９００ＭＰａ以上であり、捻回値が１２回以上である。
2014178303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形である平鋼線であって、
前記断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、
前記断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、
前記短辺に対する前記長辺の比が４超８以下であり、
引張試験で得られる降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下、引張強度が１９００ＭＰａ以上、破断伸びが２％以上であり、
チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で得られる捻回値が１２回以上である
ことを特徴とする平鋼線。
【請求項２】
前記断面で見た場合に、前記断面の輪郭線から前記断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域を前記平鋼線の表層部としたとき、
前記表層部で、前記長手方向における圧縮残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の平鋼線。
【請求項３】
前記平鋼線の化学成分が、質量％で、
Ｃ  ：０．８５％以上１．００％以下、
Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、
Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、
Ｐ  ：０．０１７％以下、
Ｓ  ：０．０１０％以下、
Ｃｕ：０．２０％以下、
Ａｌ：０％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、
Ｂ  ：０％以上０．００４０％以下、
Ｎ  ：０％以上０．００６０％以下、
Ｃｒ：０％以上０．５％以下、
Ｖ  ：０％以上０．５０％以下
を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなる
ことを特徴とする請求項１又２に記載の平鋼線。
【請求項４】
前記平鋼線の前記化学成分が、質量％で、
Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０．００３％以上０．０５％以下、
Ｂ  ：０．０００５％以上０．００４０％以下、
Ｎ  ：０．００１５％以上０．００６０％以下
のうちの少なくとも１つを含有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項５】
前記平鋼線の前記化学成分が、質量％で、
Ｃｒ：０．１％以上０．５％以下、
Ｖ  ：０．００５％以上０．５０％以下
のうちの少なくとも１つを含有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項６】
前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上６ｍｍ以下、
前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４８ｍｍ以下、
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項７】
前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、
前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４０ｍｍ以下、
であることを特徴とする請求項６に記載の平鋼線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力・通信線、パイプ・ホースなどの耐圧性及び張力を向上させるために使用される二次加工性に優れた高強度平鋼線に関する。
本願は、２０１３年４月３０日に、日本に出願された特願２０１３−０９５７７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
高強度平鋼線に関しては、例えば、特許文献１に、０．９０質量％以上の炭素を含有する高強度平鋼線が開示されている。この平鋼線は、長手方向の引張強度が２００ｋｇｆ／ｍｍ２程度となる高強度平鋼線である。しかし、一般に、平鋼線の強度が高まるほど、平鋼線の二次加工性が低下する。従来の平鋼線では、強度が優れていたとしても、既に加工限界に達しており、曲げ加工及び捻回加工などの二次加工に供することが困難なことが多い。【０００３】
一般に、平鋼線は、フレキシブルパイプの補強用などに用いられることが多い。例えば、深海油田から原油を引き上げる際に使用されるフレキシブルパイプには、高い耐圧性及び張力が要求される。そのため、平鋼線には、高強度であることが要求される。一方、平鋼線は、フレキシブルパイプに対してスパイラル状に変形させて使用される。そのため、平鋼線には、捻回加工などに対する二次加工性にも優れることが要求される。二次加工性に乏しい平鋼線では、スパイラル状に変形させる際に、外周から割れが入り、縦割れ状に裂けてしまう場合がある。すなわち、平鋼線が強度と二次加工性とに優れる場合、高い耐圧性及び張力を有するフレキシブルパイプの実現が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第３２９８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、二次加工性に優れた高強度平鋼線を提供することを目的とする。なお、強度とは、引張降伏強度、引張試験での０．２％耐力、引張最大強度などを意味し、二次加工性とは、捻回特性、引張破断伸びなどを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の要旨は、以下のとおりである。【０００７】
（１）本発明の一態様に係る平鋼線は、長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形である平鋼線であって、前記断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、前記断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、前記短辺に対する前記長辺の比が４超８以下であり、引張試験で得られる降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下、引張強度が１９００ＭＰａ以上、破断伸びが２％以上であり、チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で得られる捻回値が１２回以上である。【０００８】
（２）上記（１）に記載の平鋼線では、前記断面で見た場合に、前記断面の輪郭線から前記断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域を前記平鋼線の表層部としたとき、前記表層部で、前記長手方向における圧縮残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下であってもよい。【０００９】
（３）上記（１）又は（２）に記載の平鋼線では、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．８５％以上１．００％以下、Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、Ｐ：０．０１７％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．２０％以下、Ａｌ：０％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、Ｂ：０％以上０．００４０％以下、Ｎ：０％以上０．００６０％以下、Ｃｒ：０％以上０．５％以下、Ｖ：０％以上０．５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなってもよい。【００１０】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の平鋼線では、前記化学成分が、質量％で、Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０．００３％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００４０％以下、Ｎ：０．００１５％以上０．００６０％以下のうちの少なくとも１つを含有してもよい。【００１１】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の平鋼線では、前記化学成分が、質量％で、Ｃｒ：０．１％以上０．５％以下、Ｖ：０．００５％以上０．５０％以下のうちの少なくとも１つを含有してもよい。【００１２】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の平鋼線では、前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上６ｍｍ以下、前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４８ｍｍ以下であってもよい。【００１３】
（７）上記（６）に記載の平鋼線では、前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４０ｍｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の上記態様によれば、平鋼線の形状などが好ましく制御されるので、例えば捻回加工時に、平鋼線の外周面からの割れの発生と、その進展による平鋼線の縦割れなどが抑制される。その結果、従来の高強度平鋼線と比較して、高い二次加工性を有する高強度平鋼線を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る平鋼線を長手方向に垂直な断面で見た場合の模式図である。
【図２】同実施形態に係る平鋼線の捻回加工後の外観写真である。
【図３】平鋼線の表層部の残留応力の平均値と捻回試験での捻回値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、下記する数値限定範囲には、下限値及び上限値がその範囲に含まれる。ただ、下限値に「超」と示す数値限定範囲には下限値が含まれず、上限値に「未満」と示す数値限定範囲には上限値が含まれない。
【００１７】
本発明者らは、長手方向に垂直な断面で見た場合に、断面の形状を角丸矩形とし、断面の短辺に対する断面の長辺の比（長辺÷短辺）を４超８以下に制限することにより、平鋼線の捻回特性の向上が得られることを見出した。平鋼線の外周面、特に角部からの割れが抑制されること、また不均一変形が抑制されることによって、捻回特性が向上すると考えられる。
【００１８】
また、平鋼線の表層部の残留応力を圧縮応力状態に制御することにより、平鋼線の捻回特性が好ましく向上することを見出した。平鋼線の表層部の残留応力が引張応力状態である領域は破壊の起点となりやすいため、表層部で引張残留応力となる領域を低減することによって、捻回特性が好ましく向上すると考えられる。
【００１９】
また、平鋼線の化学成分として、Ｃ含有量を質量％で１．００％以下に制限すること、またはＮを固定する合金化元素を含有することにより、平鋼線の捻回特性がさらに好ましく向上することを見出した。Ｃ含有量を制御することで工業的に適用可能な熱処理条件でも均一微細なパーライト組織が形成されるため、捻回特性がさらに好ましく向上すると考えられる。また、鋼中でＮを固定することで平鋼線の時効硬化が抑制されるため、平鋼線内の局所的な硬化と、それに伴う不均一変形とが抑制されて、捻回特性がさらに好ましく向上すると考えられる。
【００２０】
本実施形態に係る平鋼線は、引張降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上で、引張最大強度（引張強度）が１９００ＭＰａ以上という高強度を有すると同時に、引張破断伸びが２％以上で、捻回試験での捻回値が１２回以上という優れた二次加工性も有する。
【００２１】
一般に、構造用鋼では引張強度が１０００ＭＰａ以上の場合、高強度鋼とみなされる。また、一般に、丸鋼線では捻回値が１２回以上の場合、捻回特性に優れるとみなされる。すなわち、本実施形態に係る平鋼線は、強度と二次加工性という相反する２つの特性を、同時に満足していると言える。例えば、本実施形態に係る平鋼線を用いることで、高い耐圧性及び張力を有するフレキシブルパイプの実現が可能となる。
【００２２】
以下、本実施形態に係る平鋼線の形状について詳述する。
【００２３】
本実施形態に係る平鋼線は、長手方向に垂直な断面で見た場合に、形状が角丸矩形であり、断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下であり、上記短辺に対する上記長辺の比が４超８以下である。
【００２４】
なお、一般に、平鋼線では、平鋼線の長手方向に垂直な断面で見た場合に、寸法の短い方（短辺）を「厚み」、長い方（長辺）を「幅」と称する。本実施形態に係る平鋼線では、角丸矩形である上記断面の短い方の辺を、短辺（厚み）と定義する。そして、この短辺の長さは、上記断面の角部が丸みを有さない略直角であると仮定した場合の角部から角部までの長さと定義する。同様に、本実施形態に係る平鋼線では、角丸矩形である上記断面の長い方の辺を、長辺（幅）と定義する。そして、この長辺の長さは、上記断面の角部が丸みを有さない略直角であると仮定した場合の角部から角部までの長さと定義する。図１に、本実施形態に係る平鋼線１の上記断面での短辺（厚み）及び長辺（幅）を模式的に示す。
【００２５】
本実施形態に係る平鋼線１は、長手方向に垂直な断面で見た場合に、矩形状をなすとともに、各角部が円弧状をなす。すなわち、断面形状が、角部に丸みを有する角丸矩形となる。断面形状が角丸矩形であることによって、二次加工時に角部を起点とする破壊が抑制される。また、断面形状が角丸矩形であることによって、平鋼線１をパイプに対してスパイラル状に変形させたときに、隣り合う平鋼線１の角部どうしによる干渉が抑制される。
【００２６】
本実施形態に係る平鋼線１では、製造時の圧延ロールの表面安定性や圧延時の反力を考慮すると、また平鋼線１の強度の制御を考慮すると、平鋼線１の厚みは７ｍｍが上限である。また、捻回加工を安定的に行うためには、平鋼線１の厚みは、２ｍｍ以上が必要である。即ち、本実施形態に係る平鋼線１の厚みは２ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
【００２７】
また、本発明者らは、１２回以上の捻回値を確保するための検討を行った結果、幅／厚み比（短辺に対する長辺の比）を４超８以下にする必要があることを見出した。短辺に対する長辺の比が８以下のとき、不均一変形が抑制されるため、捻回特性が向上すると考えられる。また、短辺に対する長辺の比が４以下であると、強度確保のために炭素及び合金元素を必要以上に含有させる必要が生じ、その結果、平鋼線１の延性及び二次加工性を低下させる。
【００２８】
上記した平鋼線１の厚み（短辺）と、幅／厚み比（短辺に対する長辺の比）とに基づいて、本実施形態に係る平鋼線１の幅（長辺）は、８ｍｍ超５６ｍｍ以下とすればよい。
【００２９】
また、本実施形態に係る平鋼線１は、長手方向に垂直な断面で見た場合に、断面の短辺が２ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、断面の長辺が８ｍｍ超４８ｍｍ以下であることが好ましく、断面の短辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、断面の長辺が８ｍｍ超４０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、本実施形態に係る平鋼線１は、幅／厚み比の下限が５以上であることが好ましく、幅／厚み比の上限が７以下であることが好ましい。
【００３０】
以下、本実施形態に係る平鋼線１の強度と捻回特性とについて詳述する。
【００３１】
本実施形態に係る平鋼線１は、１９００ＭＰａ以上の引張強度を有する。この引張強度の上限は、特に限定されないが、２４００ＭＰａとしてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る平鋼線１では、延性を確保するため、破断伸びを２％以上とする。この破断伸びの上限は、特に限定されないが、５％としてもよい。さらに、本実施形態に係る平鋼線１では、降伏後の延びを確保するため、降伏強度又は０．２％耐力を１６００ＭＰａ以上とする。この降伏強度又は０．２％耐力の上限は、特に限定されないが、２０００ＭＰａとしてもよい。また、降伏強度又は０．２％耐力は、引張強度よりも低い値であることが好ましい。具体的には、引張強度に対する降伏強度又は０．２％耐力の比（降伏強度又は０．２％耐力÷引張強度）が、０．８以上０．９５以下であることが好ましい。
【００３３】
上記した機械的特性は、圧延条件などの製造条件によって、制御すればよい。例えば、圧延前の鋼線材の線径と、圧延時の圧延温度や圧下率とを制御することで、上記した機械的特性を制御すればよい。また、必要に応じて、平鋼線１の化学成分を制御することで、上記した機械的特性を制御してもよい。
【００３４】
また、本実施形態に係る平鋼線１は、平鋼線１の形状などが好ましく制御されるので、優れた二次加工性を有する。具体的には、チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で、１２回以上の捻回加工が可能である。このように本実施形態に係る平鋼線１では、強度と二次加工性とが同時に優れる。図２に、捻回加工後の本実施形態に係る平鋼線１を示す。図２に示すように、本実施形態に係る平鋼線１では、高強度であるにもかかわらず、優れた捻回特性を有することが確認される。捻回値の上限は、特に限定されないが、２５回としてもよい。
【００３５】
以下、本実施形態に係る平鋼線１の残留応力状態について詳述する。なお、残留応力は、その値が正であるとき引張残留応力であること、その値が負であるとき圧縮残留応力であることを意味する。
【００３６】
本実施形態に係る平鋼線１では、平鋼線１の表層部２の残留応力の平均値を圧縮応力状態に制御することにより、平鋼線１の捻回特性が好ましく向上する。具体的には、長手方向に垂直な断面で見た場合に、断面の輪郭線から断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域を平鋼線１の表層部２としたとき、この表層部２で、長手方向における残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下であってもよい。表層部２の残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下であるとき、平鋼線１の捻回特性が好ましく向上する。なお、残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下とは、例えば、残留応力の平均値が−２２０ＭＰａであったり、−２５０ＭＰａであったりすることを意味する。また、残留応力の平均値の下限は、特に限定されないが、−１２００ＭＰａとしてもよい。すなわち、残留応力の平均値が、−１２００ＭＰａ以上−２００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、平鋼線１の表層部２の局所領域で残留応力が引張応力状態であったとしても、平鋼線１の表層部２の残留応力が、平均として、圧縮応力状態であり、その値が−２００ＭＰａ以下であれば、上記効果を好ましく得ることができる。
【００３７】
図１に、長手方向に垂直な断面で見た場合の表層部２を模式的に示す。また、図３に、表層部２の残留応力の平均値と、捻回試験での捻回値との関係を示す。この図３には、表層部２の圧縮残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下であるときに、平鋼線１の捻回特性が臨界的に向上することが示される。
【００３８】
平鋼線１の表層部２の残留応力が引張応力状態である領域は破壊の起点となりやすいため、表層部２を平均値が−２００ＭＰａ以下の圧縮残留応力に制御することが好ましい。平鋼線１の表層部２の残留応力を圧縮応力状態に制御するには、ショットブラストなどを施すことが好ましい。また、表層部２での圧縮残留応力の平均値は、−３００ＭＰａ以下または−４００ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。また、平鋼線１の表層部２は、上記重心に向かって深さが、２μｍ以内または３μｍ以内となる領域であることがさらに好ましい。
【００３９】
以下、本実施形態に係る平鋼線１の好ましい化学成分について詳述する。なお、以下の説明において、各元素の含有量の「％」は、「質量％」を意味する。
【００４０】
本実施形態に係る平鋼線１の化学成分は、質量％で、Ｃ：０．８５％以上１．００％以下、Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、Ｐ：０．０１７％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．２０％以下、Ａｌ：０％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、Ｂ：０％以上０．００４０％以下、Ｎ：０％以上０．００６０％以下、Ｃｒ：０％以上０．５％以下、Ｖ：０％以上０．５０％以下であり、残部がＦｅ及び不純物からなることが好ましい。
【００４１】
本実施形態に係る平鋼線１の上記化学成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎが基本元素である。
【００４２】
Ｃ：０．８５％以上１．００％以下
Ｃ（炭素）は、パーライト鋼のセメンタイト分率を上げることで、パーライト鋼の強度を向上させる元素である。一般に、パテンティングなどの製造条件を最適化してパーライトのラメラ間隔を制御することによって、または加工硬化によって、パーライト鋼の強度を向上させることが可能である。ただ、Ｃ含有量が０．８５％以上のとき、延性を確保しながら、引張強度を１９００ＭＰａ以上にすることができるので好ましい。したがって、Ｃ含有量の下限を０．８５％としてもよい。また、Ｃ含有量が１．００％以下のとき、局所的な偏析に起因する加工時の割れを抑制できるので好ましい。したがって、Ｃ含有量の上限を１．００％としてもよい。
【００４３】
Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下
Ｓｉ（シリコン）は、鋼の精錬時の脱酸元素であり、フェライトを固溶強化させる元素である。これらの効果を得るために、Ｓｉ含有量の下限を０．８０％としてもよい。また、Ｓｉ含有量が１．３０％以下のとき、熱処理時の恒温変態のノーズ温度を好ましく制御できる。したがって、Ｓｉ含有量の上限を１．３０％としてもよい。
【００４４】
Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下
Ｍｎ（マンガン）は、固溶強化元素であり、靭性を向上させるとともに、焼入れ性を向上させる元素である。これらの効果を得るために、Ｍｎ含有量の下限を０．３０％としてもよい。また、Ｍｎ含有量が０．９０％以下のとき、平鋼線１の中心部の変態遅れを抑制できるので好ましい。したがって、Ｍｎ含有量の上限を０．９０％としてもよい。
【００４５】
本実施形態に係る平鋼線１は、化学成分として、不純物を含有する。なお、「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から混入するものを指す。これら不純物のなかで、Ｐ、Ｓ、Ｃｕは、上記効果を十分に発揮させるために、以下のように制限することが好ましい。また、不純物の含有量は少ないことが好ましいので、下限値を制限する必要がなく、不純物の下限値が０％でもよい。
【００４６】
Ｐ：０．０１７％以下
Ｐ（燐）は、不純物である。Ｐ含有量が０．０１７％以下のとき、鋼の脆化を抑制し、平鋼線１の加工時の割れを抑制できるので好ましい。したがって、Ｐ含有量を０．０１７％以下に制限してもよい。
【００４７】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓ（硫黄）は、不純物である。Ｓは、鋼中のＭｎと結合しＭｎＳを形成する。またＳは、鋼の精錬−凝固過程で鋼片の中心部に偏析し、この中心部で多くのＭｎＳを形成し、鋼を脆化させる。Ｓ含有量が０．０１０％以下のとき、平鋼線１の中心部を起点とした破断を抑制できるので好ましい。したがって、Ｓ含有量を０．０１０％以下に制限してもよい。
【００４８】
Ｃｕ：０．２０％以下
Ｃｕ（銅）は、主にスクラップなどから混入する不純物である。Ｃｕは、固溶強化によって鋼を硬化させる作用も有する。しかし、Ｃｕ含有量が０．２０％以下のとき、平鋼線１の加工性の著しく低下を抑制できるので好ましい。したがって、Ｃｕ含有量を０．２０％以下に制限してもよい。
【００４９】
上述のように、本実施形態に係る平鋼線１の化学成分は、基本元素と、残部としてＦｅ及び不純物を含有する。しかし、本実施形態に係る平鋼線１は、残部であるＦｅの一部に代えて、選択元素として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎ、Ｃｒ、Ｖを含有してもよい。これらの選択元素は、その目的に応じて含有させればよい。よって、これらの選択元素の下限値を制限する必要がなく、下限値が０％でもよい。また、これらの選択元素が不純物として含有されても、上記効果は損なわれない。
【００５０】
Ａｌ：０％以上０．１０％以下
Ａｌ（アルミニウム）は、鋼の精錬時の脱酸元素であり、鋼中のＮと結合して化合物を形成する元素である。Ａｌが鋼中のＮを固定することで、平鋼線１の時効硬化が抑制される。また、ＡｌとＢとを同時に含有する場合、Ａｌが鋼中のＮを固定することで、鋼中の固溶Ｂ量を増加させる。したがって、必要に応じて、Ａｌ含有量を０％以上０．１０％以下としてもよい。好ましいＡｌ含有量の下限は０．００５％である。また、Ａｌ含有量が０．１０％以下のとき、Ａｌ２Ｏ３がクラスターを形成することに起因する加工時の割れを抑制できるので好ましい。
【００５１】
なお、ＴｉもＡｌと同様の効果を有するので、Ｔｉ含有量に応じてＡｌ含有量を低減することができる。この場合も、上記と同様の効果が得られる。
【００５２】
Ｔｉ：０％以上０．０５％以下
Ｔｉ（チタニウム）は、Ａｌと同様に、鋼の精錬時の脱酸元素であり、鋼中のＮと結合して化合物を形成する元素である。Ｔｉが鋼中のＮを固定することで、平鋼線１の時効硬化が抑制される。また、ＴｉとＢとを同時に含有する場合、Ｔｉが鋼中のＮを固定することで、鋼中の固溶Ｂ量を増加させる。したがって、必要に応じて、Ｔｉ含有量を０％以上０．０５％以下としてもよい。好ましいＴｉ含有量の下限は０．００３％である。また、Ｔｉ含有量が０．０５％以下のとき、ＴｉＣが増加することに起因する加工時の割れを抑制できるので好ましい。
【００５３】
Ｂ：０％以上０．００４０％以下
Ｂ（ホウ素）は、オーステナイト中に固溶し、焼入れ性を向上させる元素である。したがって、必要に応じて、Ｂ含有量を０％以上０．００４０％以下としてもよい。好ましいＢ含有量の下限は０．０００５％である。また、Ｂ含有量が０．００４０％以下のとき、Ｆｅ２３（Ｃ、Ｂ）６などの析出物に起因する加工時の割れを抑制できるので好ましい。
【００５４】
Ｎ：０％以上０．００６０％以下
Ｎ（窒素）は、鋼中のＡｌ、Ｔｉ、Ｂと結合して窒化物を形成し、加熱時にオーステナイト粒径の粗大化を抑制する元素である。したがって、必要に応じて、Ｎ含有量を０％以上０．００６０％以下としてもよい。好ましいＮ含有量の下限は０．００１５％である。また、Ｎ含有量が０．００６０％以下のとき、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂと結合しない過剰なフリーＮに起因する時効硬化が抑制され、その結果、平鋼線１の延性低下が抑制されるので好ましい。
【００５５】
Ｃｒ：０％以上０．５％以下
Ｃｒ（クロミウム）は、パーライトのラメラ間隔を小さくして、パーライト鋼の強度を向上させる元素である。また、Ｃｒは、伸線加工時の強度上昇に寄与する元素である。したがって、必要に応じて、Ｃｒ含有量を０％以上０．５％以下としてもよい。好ましいＣｒ含有量の下限は０．１％である。また、Ｃｒ含有量が０．５％以下のとき、パーライト変態終了時間が長くなることに起因する生産性の低下を抑制できるので好ましい。
【００５６】
Ｖ：０％以上０．５０％以下
Ｖ（バナジウム）は、鋼中のＣと結合してフェライト中に炭化物を析出させる元素である。この析出物がフェライトを硬化させる。したがって、必要に応じて、Ｖ含有量を０％以上０．５％以下としてもよい。好ましいＶ含有量の下限は０．００５％である。また、Ｖ含有量が０．５０％以下のとき、粗大な炭化物の生成に起因する加工時の割れを抑制できるので好ましい。
【００５７】
本実施形態に係る平鋼線１は、めっき層や被覆層を表面に有してもよい。以下、好ましいめっき層や被覆層について詳述する。
【００５８】
本実施形態に係る平鋼線１は、厚みが１０μｍ以下であるＺｎ又はＮｉ含有めっき層を表面に有してもよい。このめっき層によって、平鋼線１の腐食を抑制できるので好ましく、また腐食による水素侵入や環境からの水素侵入などに起因する遅れ破壊を抑制できるので好ましい。また、めっき層の厚みが１０μｍ以下のとき、二次加工時のめっき層の剥離を抑制できるので好ましい。
【００５９】
また、本実施形態に係る平鋼線１は、防食効果を有する樹脂等の被覆層を表面に有してもよい。この被覆層によって、めっき層と同様の効果が得られる。
【００６０】
以下、本実施形態に係る平鋼線１にとって重要な、引張特性、捻回特性、残留応力の測定方法について詳述する。
【００６１】
本実施形態に係る平鋼線１の引張特性は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２０１１、またはＩＳＯ  ６８９２−１：２００９に準拠した引張試験によって求めればよい。引張試験結果から、降伏強度又は０．２％耐力、引張最大強度（引張強度）、及び破断伸びを求める。
【００６２】
本実施形態に係る平鋼線１の捻回特性は、平刃チャックで両端をチャッキング後、片側を回転させる捻回試験によって求めればよい。その際、チャック間距離を５００ｍｍとし、捻回速度を１０ｒｐｍとし、試験温度を室温とする条件で平鋼線１を捻回させる。そして、断線分離するまでの捻回回数を捻回値と定義する。
【００６３】
本実施形態に係る平鋼線１の表層部２の残留応力は、Ｘ線回折によって求めればよい。平鋼線１の長手方向に平行な面を測定面としてＸ線回折を行い、このＸ線回折結果を解析することによって、平鋼線１の表層部２の長手方向における残留応力を求めることができる。なお、複数箇所で表層部２の残留応力を測定し、これらの測定結果から残留応力の平均値を算出すればよい。具体的には、平鋼線１の長辺（幅）を４等分し、その等分点のうち両サイドを除いた３箇所を測定点とし、および短辺（厚み）を３等分し、その等分点のうち両サイドを除いた２箇所を測定点とすることが好ましい。そして、各測定点を各対辺側についても同じ方法で測定点を決定し、合計１０点の測定点とすることが好ましい。この１０点の測定点で、切断面に垂直な長手方向の残留応力を測定し、その平均値を平鋼線１の長手方向における残留応力とすることが好ましい。なお、平鋼線１の表層部２は、上記断面の輪郭線からこの断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域と定義する。ターゲットはＣｒを用いて回折角を求める。試料面法線と結晶面法線とがなす角度φと、Ｘ線回折角度θとの関係をプロットして、その近似直線の傾きから残留応力を求める。
【００６４】
以下、本実施形態に係る平鋼線１の製造方法について説明する。
【００６５】
本実施形態に係る平鋼線１の製造方法は、特に限定されない。例えば、本実施形態に係る平鋼線１は、製鋼工程、鋳造工程、線材圧延工程、恒温変態工程、伸線工程などによって製造すればよい。また、必要に応じて、伸線工程後に、ショットブラスト工程や表面処理工程を有してもよい。
【００６６】
製鋼工程として、上記した基本元素、選択元素、及び不純物からなる溶鋼を得るために、製鋼することが好ましい。製鋼方法は特に限定されないが、原料として鉱石等を用いる高炉法、原料としてスクラップ等を用いる電炉法によって、溶鋼を製造すればよい。例えば、製鋼条件は、ΔＴ（過熱度）を１５〜２０℃とすればよい。上記条件によって、平鋼線１の中心偏析を好ましく制御できる。
【００６７】
鋳造工程として、鋳片を得るために、製鋼工程後の溶鋼を鋳造することが好ましい。鋳造方法は特に限定されないが、真空鋳造法や連続鋳造法等を用いればよい。例えば、クレーターエンドの適正な圧下により凝固収縮時の濃厚偏析した溶鋼吸引を抑制することで、平鋼線１の中心偏析を好ましく制御できる。また、必要に応じて、鋳造工程後で線材圧延工程前の鋳片に、均熱拡散処理や熱間粗圧延（分塊圧延）等を施してもよい。
【００６８】
線材圧延工程として、線材を得るために、鋳造工程後の鋳片を線材圧延することが好ましい。線材圧延条件は特に限定されないが、例えば、線材圧延開始温度を１０５０℃以上１１５０℃以下の温度範囲内とし、線材圧延終了温度を９００℃以上１０５０℃以下の温度範囲内とし、線材圧延での累積圧下率を９８．７％以上９９．８℃％の範囲内とすればよい。上記条件によって、平鋼線１の中心偏析を好ましく制御できる。また、必要に応じて、線材圧延工程後で恒温変態工程前の線材を巻き取ってもよい。
【００６９】
恒温変態（パテンティング）工程として、線材圧延工程後の線材を恒温変態温度に保持し、恒温変態処理後に線材を室温まで冷却することが好ましい。この際、線材圧延工程後の線材を室温まで冷却することなく恒温変態処理を直接行ってもよいし、または線材圧延工程後の線材を室温まで冷却した後に再加熱して恒温変態処理を行ってもよい。恒温変態条件は特に限定されないが、例えば、５３０℃以上５５０℃以下の温度範囲に保持された溶融ソルトに、６０秒以上９０秒以下の時間、線材を浸漬すればよい。上記条件によって、平鋼線１のパーライト組織を好ましく制御できる。本実施形態に係る平鋼線１は、金属組織として、パーライト組織を主に含む。なお、恒温変態処理中、線材の温度を完全に一定温度に制御する必要がなく、線材の温度が上記温度範囲内で変動してもよい。また、線材圧延工程後に恒温変態処理を直接行う場合、必要に応じて、線材圧延終了温度から恒温変態温度までの温度を、冷却速度１２℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度となるように、線材を冷却してもよい。
【００７０】
伸線工程として、平鋼線１を得るために、恒温変態後の線材を伸線加工する。この際、平鋼線１を長手方向に垂直な断面で見た場合に、この断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、この断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、短辺に対する前記長辺の比が４超８以下となるように、恒温変態後の線材を平鋼線１へ伸線加工する。伸線加工方法は、特に限定されないが、例えば、伸線ダイスによる伸線加工と平圧延とを組み合わせてもよい。具体的には、恒温変態後の線材を通常の伸線ダイスで伸線した後に、丸断面ダイス又は長方形断面ダイスによる伸線加工と、平圧延とを、必要に応じて組み合わせてもよい。
【００７１】
本実施形態に係る平鋼線１は、伸線工程での加工量が大きいほど強度が上昇する。しかし、強度と二次加工性とを同時に満足するために、伸線工程での断面減少率を５０％以上９０％以下とすることが好ましい。ここで、伸線工程での断面減少率は、長手方向に垂直な断面を基準として、断面減少率＝１００−（伸線加工後の断面積）／（恒温変態処理後の断面積）×１００と定義する。
【００７２】
必要に応じて、ショットブラスト工程として、伸線工程後の平鋼線１にショットブラストを施してもよい。ショットブラスト条件は特に限定されないが、例えば、ショットブラスト粒として無機系研磨材を用い、ショットブラスト粒径を３４０μｍ以上４００μｍ以下とし、ショットブラスト圧を１ｋｇ／ｃｍ２以上３ｋｇ／ｃｍ２以下とし、ショットブラスト時間を１０秒以上２０秒以下とすればよい。具体的には、ショットブラスト粒径を３７０μｍとし、ショットブラスト圧を２ｋｇ／ｃｍ２とし、ショットブラスト時間を１５秒とすればよい。上記条件によって、平鋼線１の表層部２の長手方向における圧縮残留応力の平均値を−２００ＭＰａ以下に制御できるので好ましい。
【００７３】
必要に応じて、表面処理工程として、伸線工程後またはショットブラスト工程後の平鋼線１に表面処理を施してもよい。表面処理によって、平鋼線１にめっき層や被覆層を付与することが好ましい。表面処理条件は特に限定されなく、一般のめっき処理や表面被覆処理を施せばよい。
【実施例１】
【００７４】
実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明するが、実施例での条件は、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り、本発明は、この一条件例に限定されない。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、種々の条件を採用し得る。【００７５】
（実施例）
表１〜４に示す発明例Ｎｏ．１〜１８及び比較例Ｎｏ．１９〜３０の平鋼線を作製した。平鋼線の金属組織は、線材圧延工程後の恒温変態工程で、微細なパーライト組織に調整した。また、強度を高めるため、伸線工程で、通常の伸線ダイスで途中まで伸線した後、丸断面ダイス又は長方形断面ダイスによる伸線加工と平圧延との少なくとも１つ行って成形加工した。また、必要に応じて、ショットブラスト工程として、平鋼線にショットブラストを施した。ショットブラスト粒として無機系研磨材を用い、ショットブラスト粒径を３４０μｍ以上４００μｍ以下とし、ショットブラスト圧を１ｋｇ／ｃｍ２以上３ｋｇ／ｃｍ２以下とし、ショットブラスト時間を１０秒以上２０秒以下の条件で、平鋼線にショットブラストを施した。【００７６】
そして、発明例及び比較例について、引張特性、捻回特性、残留応力の測定を行った。【００７７】
引張特性は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２０１１、またはＩＳＯ  ６８９２−１：２００９に準拠した引張試験を行って測定した。引張試験結果から、降伏強度又は０．２％耐力、引張最大強度（引張強度）、及び破断伸びを求めた。【００７８】
捻回特性は、平刃チャックで両端をチャッキング後、片側を回転させる捻回試験を行って測定した。その際、チャック間距離を５００ｍｍとし、捻回速度を１０ｒｐｍとし、試験温度を室温とする条件で平鋼線を捻回させた。そして、断線分離するまでの捻回回数を捻回値とした。【００７９】
残留応力は、平鋼線の表層部について、Ｘ線回折結果を解析することによって求めた。具体的には、平鋼線の長辺（幅）を４等分し、その等分点のうち両サイドを除いた３箇所を測定点とし、および短辺（厚み）を３等分し、その等分点のうち両サイドを除いた２箇所を測定点とした。各測定点を各対辺側についても同じ方法で測定点を決定し、合計１０点の測定点でＸ線回折を行った。これらのＸ線回折結果を解析することによって、切断面に垂直な長手方向の残留応力の平均値を求めた。ターゲットとしてＣｒを用い、試料面法線と結晶面法線とがなす角度φと、Ｘ線回折角度θとの関係をプロットして、その近似直線の傾きから残留応力を求めた。【００８０】
これらの測定結果を、表１〜４に併せて示す。なお、表中、下線で示す数値は、本発明の範囲外であることを示す。また表中、化学成分に関して「―」は、意図的に添加していないか、または検出限界以下の値であることを示す。実施例１〜１８は、長手方向に垂直な断面で見た場合の長辺（幅）、短辺（厚み）、及び幅／厚み比（短辺に対する長辺の比）が本発明の範囲を満足し、引張特性及び捻回特性も本発明の範囲を満足した。【００８１】
一方、比較例１９〜３０は、長辺（幅）、短辺（厚み）、幅／厚み比（短辺に対する長辺の比）、捻回特性のいずれかが不十分となっていた。【００８２】
【表１】
2014178303.tif 000003
【００８３】
【表２】
2014178303.tif 000004
【００８４】
【表３】
2014178303.tif 000005
【００８５】
【表４】
2014178303.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の上記態様によれば、平鋼線の形状などが好ましく制御されるので、例えば捻回加工時に、平鋼線の外周面からの割れの発生と、その進展による平鋼線の縦割れなどが抑制される。その結果、従来の高強度平鋼線と比較して、高い二次加工性を有する高強度平鋼線を得ることが可能である。よって、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００８７】
１  平鋼線
２  表層部
【図１】
2014178303.tif 000007
【図３】
2014178303.tif 000008
【図２】
2014178303.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月8日(2016.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分として、質量％で、
Ｃ  ：０．８５％以上１．００％以下、
Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、
Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、
Ｐ  ：０．０１７％以下、
Ｓ  ：０．０１０％以下、
Ｃｕ：０．２０％以下、
Ａｌ：０％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、
Ｂ  ：０％以上０．００４０％以下、
Ｎ  ：０％以上０．００６０％以下、
Ｃｒ：０％以上０．５％以下、
Ｖ  ：０％以上０．５０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形である平鋼線であって、
前記断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、
前記断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、
前記短辺に対する前記長辺の比が４超８以下であり、
引張試験で得られる降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下、引張強度が１９００ＭＰａ以上、破断伸びが２％以上であり、
チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で得られる捻回値が１２回以上である
ことを特徴とする平鋼線。
【請求項２】
化学成分として、さらに、質量％で、
Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０．００３％以上０．０５％以下、
Ｂ  ：０．０００５％以上０．００４０％以下、
Ｎ  ：０．００１５％以上０．００６０％以下
のうちの少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項１に記載の平鋼線。
【請求項３】
化学成分として、さらに、質量％で、
Ｃｒ：０．１％以上０．５％以下、
Ｖ  ：０．００５％以上０．５０％以下
のうちの少なくとも１つを含有する
ことを特徴とする請求項１、請求項２のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項４】
前記断面で見た場合に、前記断面の輪郭線から前記断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域を前記平鋼線の表層部としたとき、
前記表層部で、前記長手方向における圧縮残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項５】
前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上６ｍｍ以下、
前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４８ｍｍ以下、
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平鋼線。
【請求項６】
前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、
前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４０ｍｍ以下、
であることを特徴とする請求項５に記載の平鋼線。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る平鋼線は、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．８５％以上１．００％以下、Ｓｉ：０．８０％以上１．３０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上０．９０％以下、Ｐ：０．０１７％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．２０％以下、Ａｌ：０％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０％以上０．０５％以下、Ｂ：０％以上０．００４０％以下、Ｎ：０％以上０．００６０％以下、Ｃｒ：０％以上０．５％以下、Ｖ：０％以上０．５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、長手方向に垂直な断面で見た場合に角丸矩形である平鋼線であって、前記断面の短辺が２ｍｍ以上７ｍｍ以下、前記断面の長辺が８ｍｍ超５６ｍｍ以下、前記短辺に対する前記長辺の比が４超８以下であり、引張試験で得られる降伏強度又は０．２％耐力が１６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下、引張強度が１９００ＭＰａ以上、破断伸びが２％以上であり、チャック間距離を５００ｍｍとする条件での捻回試験で得られる捻回値が１２回以上である。
（２）上記（１）に記載の平鋼線では、前記化学成分が、質量％で、Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０．００３％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００４０％以下、Ｎ：０．００１５％以上０．００６０％以下のうちの少なくとも１つを含有してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の平鋼線では、前記化学成分が、質量％で、Ｃｒ：０．１％以上０．５％以下、Ｖ：０．００５％以上０．５０％以下のうちの少なくとも１つを含有してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の平鋼線では、前記断面で見た場合に、前記断面の輪郭線から前記断面の重心に向って深さが１μｍ以内となる領域を前記平鋼線の表層部としたとき、前記表層部で、前記長手方向における圧縮残留応力の平均値が−２００ＭＰａ以下であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の平鋼線では、前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上６ｍｍ以下、前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４８ｍｍ以下であってもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（６）上記（５）に記載の平鋼線では、前記断面の前記短辺が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、前記断面の前記長辺が８ｍｍ超４０ｍｍ以下であってもよい。
【国際調査報告】
2014178303.tif 000010
2014178303.tif 000011
2014178303.tif 000012
2014178303.tif 000013