(57)【要約】  本発明に係る線材は、所定の成分組成を有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、線材軸方向に垂直な断面におけるパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ以下であり、前記線材軸方向に垂直な前記断面において、４０μｍ以上の前記粒径を有する前記パーライトブロックの個数密度が０〜２０個／ｍｍ２である。
2014175345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．６０〜１．２０％、
Ｓｉ：０．３０〜１．３０％、
Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、
Ｐ  ：０．０２０％以下、
Ｓ  ：０．０２０％以下、
Ｎ  ：０．００２５〜０．００６０％、
Ｃｒ：０〜１．００％、および
Ｖ  ：０〜０．８００％を含有し、
更に、
Ａｌ：０．００５〜０．１００％、
Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、
Ｂ  ：０．０００５〜０．００４０％
のうち１種又は２種以上を含有し、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
線材軸方向に垂直な断面におけるパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ以下であり、
前記線材軸方向に垂直な前記断面において、４０μｍ以上の前記粒径を有する前記パーライトブロックの個数密度が０〜２０個／ｍｍ２である
ことを特徴とする線材。
【請求項２】
前記成分組成が、質量％で、
Ｃｒ：０．１０〜１．００％、および
Ｖ  ：０．００５〜０．８００％
のうち１種又は２種を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の線材。
【請求項３】
前記成分組成が、質量％で
Ｃ  ：０．７０〜０．９０％、
Ｓｉ：０．８０〜１．３０％、
Ｍｎ：０．６０〜０．９０％、および
Ｖ  ：０〜０．５００％
を含有することを特徴とする請求項１に記載の線材。
【請求項４】
前記成分組成が、質量％で
Ｃｒ：０．５０〜１．００％、および
Ｖ  ：０．３００〜０．５００％
のうち１種又は２種を含有する
ことを特徴とする請求項３に記載の線材。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の前記成分組成を有する鋼片を９５０〜１０４０℃の粗圧延温度に加熱して粗圧延を行う工程と、
７５０〜９００℃の仕上圧延温度で線材仕上圧延を行う工程と、
次いで、７３０〜８４０℃の巻取温度で巻取を行う工程と、
その後、１５℃／秒以上の冷却速度で常温まで衝風冷却を行う工程と、
を備え、
前記線材仕上圧延における前記仕上圧延温度と歪み速度とが下記式Ａを満たす
ことを特徴とする線材の製造方法。
１３．７≦ｌｏｇ１０｛（ｄε／ｄｔ）×ｅｘｐ（６３８００／（１．９８×（Ｔ＋２７３．１５））｝≦１６．５  （式Ａ）
ただし、ｄε／ｄｔは前記線材仕上圧延の際の前記歪み速度を単位ｓ−１で示し、Ｔは前記仕上圧延温度を単位℃で示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、エネルギー関連施設のＬＮＧ（液化天然ガス）タンクに用いるＰＣ構造補強用のＰＣ鋼撚り線の材料である、低温延性および低温靱性に優れた線材に関する。
本願は、２０１３年４月２５日に日本にて出願された特願２０１３−０９２７８２号、および２０１３年４月２５日に日本にて出願された特願２０１３−０９２７７５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】
ＬＮＧタンクは、地上式および地下式に分類される。本発明は、地上式ＬＮＧ用の線材及びその製造方法に関する。地上式ＬＮＧタンクの従来技術としては、特許文献１などで提唱されている、金属製の内槽及び外槽を備える、いわゆる、金属二重殻式のＬＮＧタンクがある。【０００３】
金属二重殻式のＬＮＧタンクでは通常、内槽及び外槽の間の隙間部に保冷剤を充満させて、ＬＮＧタンク内の温度上昇と、それに伴うＬＮＧの気化とを抑制している。但し、この構造は、内槽および外槽に同時に欠陥が生じた場合に、大量のＬＮＧが流出するなどの被害が生じる可能性を有する。このため、近年では、更に安全性を高めるために、ＰＣ構造（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を具備したＰＣ防液堤をＬＮＧタンクの外側に配置し、このＰＣ防液堤の内側を、従来の金属二重殻式のＬＮＧタンクと一体化させる技術が登場してきた。【０００４】
この技術におけるＰＣ防液堤は、ＬＮＧタンクを囲む円状の堤を形成するコンクリートと、このコンクリートの内部に埋設されたＰＣ鋼撚り線とを備える。ＰＣ鋼撚り線を用いてコンクリートを円周方向に沿って緊張することにより、ＰＣ防液堤にプレストレスを与える。ＬＮＧがＰＣ防液堤の内部のＬＮＧタンクから流出した場合、流出したＬＮＧの液圧によって、ＰＣ防液堤にはその円周方向に引張応力が加えられるが、ＰＣ防液堤にプレストレスが与えられていれば、この引張応力が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００６−２３４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＰＣ防液堤は、ＬＮＧタンク内部のＬＮＧに熱を奪われることにより、常に低温状態である。さらに、上述のようなＬＮＧの漏出が生じた場合は、−１６２℃以下の温度であるＬＮＧとコンクリートとが接触することにより、コンクリートの内部でＰＣ防液堤を補強しているＰＣ鋼撚り線の周囲の温度が大きく低下し得る。ＰＣ鋼撚り線の低温延性および低温靱性が十分に高くない場合、ＰＣ鋼撚り線が破断し、ＰＣ防液堤が破損する恐れがある。このため、従来のＰＣ鋼撚り線用の線材よりも低温延性および低温靱性に優れた線材が求められるようになった。本発明は、このような市場の要求に応えるために、低温延性および低温靱性が従来のＰＣ鋼撚り線用の線材よりも優れた線材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、ＰＣ式ＬＮＧタンク（ＰＣ防液堤を備えるＬＮＧタンク）を構成しているＰＣ防液堤における緊張付与効果を高めるために、ＰＣ防液堤の使用環境の実態調査を行った。その結果、実際の使用環境においては、ＬＮＧタンク内部のＬＮＧへの伝熱により、線材は−４０℃前後の雰囲気温度に曝される可能性があることが判った。【０００８】
そこで、従来のＰＣ鋼撚り線よりも高い低温延性および低温靱性を有する線材を得るための方法について、種々検討を行った。具体的には、まず低温延性について検討するために、図３に示される特殊形状を有する引張試験片を線材から作製して、この引張試験片にて引張試験を実施した。さらに、低温靱性について検討するために、ＪＩＳＺ２２０２に規定された５ｍｍサブサイズシャルピー衝撃試験片を線材から作製し、この試験片に２ｍｍＵノッチ試験を行ない、この試験により得られた破面形態の特徴とシャルピー吸収エネルギーとの関係を調査した。これら試験の結果から、線材のパーライトブロック粒径の平均値と、粗大なパーライトブロックの個数密度とが−４０℃での低温延性及び破面単位に影響を与えることを見いだし、このことが低温延性および低温靱性の改善につながることを確認した。【０００９】
そして、上記知見に基づけば、従来のＰＣ鋼撚り線用線材よりも低温延性および低温靱性が優れた線材を提供することが可能であることが解った。【００１０】
即ち、上記課題を解決することを目的とする本発明の要旨は、以下のとおりである。【００１１】
（１）本発明の一形態に係る線材は、成分組成が、質量％で、Ｃ：０．６０〜１．２０％、Ｓｉ：０．３０〜１．３０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００２５〜０．００６０％、Ｃｒ：０〜１．００％、およびＶ：０〜０．８００％を含有し、更に、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００４０％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、線材軸方向に垂直な断面におけるパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ以下であり、前記線材軸方向に垂直な前記断面において、４０μｍ以上の前記粒径を有する前記パーライトブロックの個数密度が０〜２０個／ｍｍ２である。【００１２】
（２）上記（１）に記載の線材は、前記成分組成が、質量％で、Ｃｒ：０．１０〜１．００％、およびＶ：０．００５〜０．８００％のうち１種又は２種を含有してもよい。【００１３】
（３）上記（１）に記載の線材は、前記成分組成が、質量％でＣ：０．７０〜０．９０％、Ｓｉ：０．８０〜１．３０％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０％、およびＶ：０〜０．５００％を含有してもよい。【００１４】
（４）上記（３）に記載の線材は、前記成分組成が、質量％でＣｒ：０．５０〜１．００％、およびＶ：０．３００〜０．５００％のうち１種又は２種を含有してもよい。【００１５】
（５）本発明の別の形態に係る線材の製造方法は、上記（３）または（４）に記載の前記成分組成を有する鋼片を９５０〜１０４０℃の粗圧延温度に加熱して粗圧延を行う工程と、７５０〜９００℃の仕上圧延温度で線材仕上圧延を行う工程と、次いで、７３０〜８４０℃の巻取温度で巻取を行う工程と、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で常温まで衝風冷却を行う工程と、を備え、前記線材仕上圧延における前記仕上圧延温度と歪み速度とが下記式Ａを満たす。
１３．７≦ｌｏｇ１０｛（ｄε／ｄｔ）×ｅｘｐ（６３８００／（１．９８×（Ｔ＋２７３．１５））｝≦１６．５  （式Ａ）
ただし、ｄε／ｄｔは前記線材仕上圧延の際の前記歪み速度を単位ｓ−１で示し、Ｔは前記仕上圧延温度を単位℃で示す。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の上記態様によれば、パーライトブロック粒径の小型化、および粗大パーライトブロックの個数密度の制限により、ＰＣ式ＬＮＧタンクのＰＣ防液堤の緊張材として用いるために好適なＰＣ鋼撚り線用線材であって、−４０℃近傍における延性および靱性が従来材よりも良好な線材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】線材の平均パーライトブロック粒径と線材の絞り値との関係を示すグラフである。
【図２】線材の製造工程におけるＺ値と線材のパーライトブロック粒径との関係を示すグラフである。
【図３】低温引張試験片の形状を示す図である。
【図４】ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に規定された５ｍｍサブサイズシャルピー衝撃試験片の採取位置を示す図である。
【図５Ａ】ステルモア法によって製造された発明例のパーライトブロック粒径を示す図である。
【図５Ｂ】比較例のパーライトブロック粒径を示す図である。
【図６】発明例（Ｎｏ６）および比較例（Ｎｏ１７）の−４０℃における延性を示す図である。
【図７Ａ】ＤＬＰ法によって製造された発明例のパーライトブロック粒径を示す図である。
【図７Ｂ】比較例のパーライトブロック粒径を示す図である。
【図８】パーライトブロック粒径（μｍ）と吸収エネルギー（シャルピー衝撃値）（Ｊ）の関係を示す図である。
【図９Ａ】本発明例の衝撃試験片の破面をＳＥＭで観察した結果を示す写真である。
【図９Ｂ】比較例の衝撃試験片の破面をＳＥＭで観察した結果を示す写真である。
【図１０】ステルモア法による線材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態に係る低温延性および低温靱性に優れたＰＣ鋼撚り線用線材（以下「本実施形態に係る線材」ということがある）は、成分組成が、質量％で、Ｃ：０．６０〜１．２０％、Ｓｉ：０．３０〜１．３０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００２５〜０．００６０％、Ｃｒ：０〜１．００％、およびＶ：０〜０．８００％を含有し、更に、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００４０％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、線材軸方向に垂直な断面におけるパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ以下であり、前記線材軸方向に垂直な前記断面において、４０μｍ以上の前記粒径を有する前記パーライトブロックの個数密度が０〜２０個／ｍｍ２である。
【００１９】
まず、本実施形態に係る線材の成分組成の限定理由について説明する。以下、％は質量％を意味する。
【００２０】
（Ｃ：０．６０〜１．２０％）
Ｃは、線材中のセメンタイト分率を上げ、これにより線材の強度を上げる作用を有する元素である。パテンティング条件を調整することによってパーライトのラメラ間隔を制御し、且つ加工によって線材の強度を上げることが可能である。しかし、Ｃ含有量が０．６０％を下回ると、たとえ上述のパテンティング条件の調整を行ったとしても、ＰＣ式ＬＮＧタンクのＰＣ防液堤を、十分に緊張させ得る強度が得られなくなる。
【００２１】
線材のＣ含有量が１．２０％を超えると、線材の金属組織中に網目状のセメンタイトが生じる。この網目状のセメンタイトにより、伸線加工中に断線が多発し、線材の生産活動に支障をきたす場合がある。
本実施形態に係る線材の製造方法として、後述するように、ＤＬＰ（Ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎ−Ｌｉｎｅ  Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ）法およびステルモア法のいずれをも採用することができるが、ステルモア法を用いて線材を製造する場合、Ｃ含有量を０．７０〜０．９０％とすることが好ましい。ステルモア法を用いて線材を製造する場合、線材の冷却速度がＤＬＰ法による製造時よりも遅くなり、線材の延性および靱性が比較的低くなる。この強度低下を補うために、Ｃ含有量の下限値を０．７０％とすることが好ましい。また、Ｃ含有量が過剰に増大すると、線材が過共析鋼（パーライトとセメンタイトとが共存する組織を有する鋼）となるので、線材を冷却する工程において旧オーステナイト粒径に初析セメンタイトが網目状に生成する。この網目状の初析セメンタイトは、線材の伸線加工性を著しく低下させる。網目状の初析セメンタイトの析出を避けるためには、Ｃ含有量の上限値を０．９０％とすることが好ましい。Ｃ含有量は、さらに好ましくは０．８０〜０．９０％である。
【００２２】
（Ｓｉ：０．３０〜１．３０％）
Ｓｉは、精錬時に脱酸元素として作用する元素である。０．３０％以上のＳｉが含有された場合に、この脱酸効果が十分に発現する。従って、本実施形態に係る線材のＳｉ含有量の下限値は０．３０％である。Ｓｉは線材の強度を向上させる効果も有するが、０．８０％以上のＳｉが含有された場合に、この強度向上効果が発現する。従って、本実施形態に係る線材のＳｉ含有量の下限値を０．８０％としてもよい。また、Ｓｉは、フェライトの固溶強化を行うが、熱処理時の恒温変態のノーズを上げる作用があるので、過剰な量のＳｉは、熱処理のコストを増大させる。従って、製造設備の能力を考慮して、Ｓｉ含有量の上限を１．３０％とする。
本実施形態に係る線材の製造方法として、ＤＬＰ法およびステルモア法のいずれを採用してもよいが、ステルモア法を用いて線材を製造する場合、Ｓｉ含有量を０．８０〜１．３０％とすることが好ましい。ステルモア法を用いて線材を製造する場合、線材の冷却速度がＤＬＰ法による製造時よりも遅くなり、線材の延性および靱性が比較的低くなる。この強度低下を補うために、Ｓｉ含有量の下限値を０．８０％とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は、さらに好ましくは０．９０〜１．２５％である。
【００２３】
（Ｍｎ：０．３０〜０．９０％）
Ｍｎは、固溶強化元素であり、線材の延性および靭性を向上させる効果と、焼入れ性を向上させる効果とを有する。線材の延性および靱性を確保するために、０．３０％以上のＭｎを含有させる必要がある。また、線材の延性をさらに高めるために、Ｍｎ含有量の下限値を０．６０％としてもよい。一方、Ｍｎ含有量が０．９０％を超えると、線材の製造の際に、線材の中心部において変態遅れが生じ、これにより未変態オーステナイト部にミクロマルテンサイトが生成する。この線材中心部のミクロマルテンサイトは、線材の伸線加工時に断線を発生させる。したがって、Ｍｎ含有量の上限値を０．９０％とする必要がある。
本実施形態に係る線材の製造方法として、ＤＬＰ法およびステルモア法のいずれをも採用することができるが、ステルモア法を用いて線材を製造する場合、Ｍｎ含有量を０．６０〜０．９０％とすることが好ましい。ステルモア法を用いて線材を製造する場合、線材の冷却速度がＤＬＰ法による製造時よりも遅くなり、線材の延性および靱性が比較的低くなる。この強度低下を補うために、Ｍｎ含有量の下限値を０．６０％とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、さらに好ましくは０．７０〜０．９０％である。
【００２４】
（Ｐ：０．０２０％以下）
（Ｓ：０．０２０％以下）
Ｐは、鋼を脆化させる作用を有する。従って、Ｐ含有量の上限値を０．０２０％とする必要がある。なお、線材の低温脆化の防止をさらに確実に行う場合には、Ｐ含有量の上限値を０．０１０％、０．００５％、または０．００１％としてもよい。
Ｓは、線材中のＭｎと結合してＭｎＳを形成する元素である。Ｓは、鋼を精錬および凝固させる過程で、鋼の中心部に偏析するので、鋼の中心部にＭｎＳが集積するが、このＭｎＳは鋼の低温延性を低下させる。Ｓ含有量が０．０２０％を超えた場合に、この低温延性の低下が顕著となるので、Ｓ含有量は０．０２０％以下とする。なお、線材の低温脆化の防止をさらに確実に行う場合には、Ｓ含有量の上限値を０．０１０％、０．００５％、または０．００１％としてもよい。
本実施形態に係る線材において、ＰおよびＳの含有量は、低い方が好ましい。従って、ＰおよびＳそれぞれの含有量の下限値は０％である。
【００２５】
（Ｎ：０．００２５〜０．００６０％）
Ｎは、Ａｌ、Ｔｉ、およびＢと結びついて窒化物を形成する元素である。これら窒化物はオーステナイトの析出核となるので、これら窒化物の個数を制御することにより、鋼の加熱時にオーステナイト粒径を制御することができる。窒化物の量が増加すると、結晶粒が微細化する。Ｎ含有量が０．００２５％未満であると、窒化物を十分に形成せず、粒径の微細化効果が十分に得られない。一方、Ｎ含有量が０．００６０％を超えると、Ａｌ、Ｔｉ、およびＢと結合しないフリーＮが過剰となる。この過剰なフリーＮによって、時効硬化が起きて、線材の延性および靱性が低下する。したがって、Ｎ含有量は、０．００２５〜０．００６０％とする必要がある。好ましくは、Ｎ含有量は０．００２５〜０．００４０％である。
【００２６】
本実施形態に係る線材は、上記元素の他に、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００４０％のうち１種又は２種以上をさらに含有する。
【００２７】
（Ａｌ：０．００５〜０．１００％）
Ａｌは、鋼の精錬時に脱酸材として作用する。更にＡｌは、鋼中のＮと化合物を形成し、Ｎを固定する作用を有する。Ｎを固定することで、鋼の時効硬化を防止することができる。さらに、Ｂを同時に含有する場合には、Ｎを固定することで、固溶Ｂ量を増加させることができる。
【００２８】
しかし、Ａｌ含有量が０．００５％未満であると、ＡｌによるＮ固定の効果が十分に得られない。一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えると、鋼中の酸素と結合して生成するＡｌ２Ｏ３がクラスターを形成する。このクラスターは、伸線加工時に割れの起点となる。したがって、Ａｌ含有量を、０．００５〜０．１００％としてもよい。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０２０〜０．０５０％である。
【００２９】
（Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％）
Ｔｉは、Ａｌと同様に、鋼の脱酸材として作用する。更に、Ｔｉは鋼中のＮと化合物を形成し、Ｎを固定する作用を有する。Ｎを固定することで、鋼の時効硬化を防止することができる。さらに、Ｂを同時に含有する場合には、Ｎを固定することで、固溶Ｂ量を増加させることができる。
【００３０】
しかし、Ｔｉ含有量が０．００３％未満であると、ＴｉによるＮ固定の効果が十分に得られない。一方、Ｔｉ含有量が０．０５０％を超えると、鋼中の炭素と結合して生成するＴｉＣが増加する。このＴｉＣは、伸線加工時に割れの起点となる。したがって、Ｔｉ含有量を、０．００３〜０．０５０％としてもよい。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．０２０〜０．０４０％である。
なお、上述のようにＡｌとＴｉは同様の効果を有する。従って、Ｔｉの添加によってＡｌの添加量を低減することができ、この場合も同様の効果が得られる。
【００３１】
（Ｂ：０．０００５〜０．００４０％）
Ｂは、オーステナイト中に固溶Ｂとして存在した場合、線材の焼入れ性を向上させる作用を有する。Ｂ含有量が０．０００５％未満であると、焼入れ性向上の効果が十分に得られない。一方、Ｂ含有量が０．００４０％を超えると、ＢがＦｅおよびＣと化合物を形成し、Ｆｅ２３（Ｃ、Ｂ）６などの析出物を形成する。この析出物は、伸線加工時の割れの起点となる。したがって、Ｂ含有量を、０．０００５〜０．００４０％としてもよい。好ましくは、Ｂ含有量は０．０００９〜０．００３０％である。
【００３２】
また、本実施形態に係る線材は、上記元素の他に、更に、質量％で、Ｃｒ：０〜１．００％、Ｖ：０〜０．８００％を含有してもよい。
【００３３】
（Ｃｒ：０〜１．００％）
本実施形態に係る線材において、Ｃｒの含有は必須ではない。従って、Ｃｒ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｃｒは、パーライトのラメラ間隔を小さくして、線材の強度を上げる作用を有する。この作用によって、伸線加工時の線材の強度上昇が大きくなる。この効果は、Ｃｒ含有量が０．１０％以上である場合に得られるので、Ｃｒ含有量を０．１０％以上とすることが好ましい。また、強度をさらに向上させる場合、０．５０％以上のＣｒを含有させることが好ましい。Ｃｒ含有量が１．００％を超えると、パーライト変態の終了時間が長くなり、線材の冷却の過程で過冷組織が生成し、線材の延性が劣化する。従って、Ｃｒ含有量の上限を１．００％とすることが好ましい。
本実施形態に係る線材の製造方法として、ＤＬＰ法およびステルモア法のいずれをも採用することができるが、ステルモア法を用いて製造する場合、Ｃｒ含有量を０．５０〜１．００％とすることがさらに好ましい。ステルモア法を用いて製造する場合、線材の冷却速度がＤＬＰ法による製造時よりも遅くなり、線材の延性および靱性が比較的低くなる。この強度低下を補うために、Ｃｒ含有量の下限値を０．５％とすることがさらに好ましい。Ｃｒ含有量は、より一層好ましくは０．５０〜０．９０％である。
【００３４】
（Ｖ：０〜０．８００％）
本実施形態に係る線材において、Ｖの含有は必須ではない。従って、Ｖ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｖは、Ｃと結合して、フェライト中に炭化物として析出する元素である。この炭化物の析出によって、フェライトが硬化し、線材を高強度化することができる。この作用は、Ｖを０．００５％以上含有した場合に得られる。しかし、Ｖ含有量が０．８００％を超えると、粗大な炭化物が析出する。この粗大な炭化物は、線材の加工の際に割れの起点になる。したがって、Ｖ含有量は、０．００５％以上０．８００％以下とすることが好ましい。
本実施形態に係る線材の製造方法として、ＤＬＰ法およびステルモア法のいずれをも採用することができるが、ステルモア法を用いて製造する場合、Ｖ含有量を０．３００〜０．５００％とすることがさらに好ましい。ステルモア法を用いて製造する場合、線材の冷却速度がＤＬＰ法による製造時よりも遅くなり、線材の延性および靱性が比較的低くなる。この強度低下を補うために、Ｖ含有量の下限値を０．３００％とすることがさらに好ましい。また、加工歪を受けた場合にＶＣ析出物の地鉄界面部にマイクロクラックボイドが形成されるため、Ｖ含有量の上限値を０．５００％とすることがさらに好ましい。Ｖ含有量は、より一層好ましくは０．３００〜０．４００％である。
【００３５】
（残部：Ｆｅ及び不純物）
本実施形態に係る線材の成分組成の残部は、Ｆｅおよび不純物からなる。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係る線材の特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３６】
（線材軸方向に垂直な断面におけるパーライトブロック粒径の平均値：２３μｍ以下）
本実施形態では、パーライトブロック粒界は、方位差が９度以上である隣り合う２つのパーライトの境界であると定義され、パーライトブロックは、パーライトブロック粒界によって囲まれた領域であると定義され、ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）は、パーライトブロックの円相当径であると定義される。本実施形態に係る線材においては、上述のように成分組成が規定されることに加えて、線材軸方向に垂直な断面における平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）が２３μｍ以下とされる。
【００３７】
平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）が２３μｍを超える場合、線材の絞り値が低下する。本実施形態に係る線材は、３０％以上の絞り値を有する必要がある。過去の製造実績に鑑みて、線材の伸線加工において伸線中の断線などを防止するためには、３０％以上の絞り値が必要であることが判明している。本発明者らが検討した結果、平均パーライトブロック粒径と絞り値と間には、図１のグラフによって示される関係があることがわかった。図１から、平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）が２３μｍ以下である場合に、３０％以上の絞り値が得られることがわかる。さらに、平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）が２３μｍを超える場合、亀裂先端の分岐頻度が低下する。亀裂先端の分岐は、亀裂伝播を抑制する効果を有するので、亀裂先端の分岐頻度が低下することにより破面単位が大きくなり、低温延性および低温靱性が低下する。それ故、平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）を２３μｍ以下とする。好ましくは、平均パーライトブロック粒径は１８μｍ以下である。
【００３８】
ＥＢＳＤ装置を用いれば、線材の軸方向に垂直な断面の任意の箇所における、任意の大きさの視野角内の、パーライトブロックの円相当径の平均値を得ることができる。本実施形態における線材の軸方向に垂直な断面における平均ＰＢＳは、以下の手順によって求められる。まず、線材の軸方向に垂直な断面の（１）表層部（線材表面から３０μｍの深さの領域）、（２）１／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの１／４の深さの領域）、（３）中心部、（４）３／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの３／４の深さの領域。即ち、線材中心部に関して（２）の反対側の領域）、および（５）反対側の表層部（即ち、線材中心部に関して（１）の反対側の領域）からなる５つの箇所それぞれにおいて、３００μｍ×１８０μｍの視野角内のパーライトブロックの円相当径の平均値（一次平均値）を、ＥＢＳＤ装置を用いて測定する。次に、各一次平均値の平均値（二次平均値）を算出する。この二次平均値が、本実施形態における線材の軸方向に垂直な断面における平均ＰＢＳである。
【００３９】
（線材軸方向に垂直な断面において、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度が０〜２０個／ｍｍ２）
本実施形態に係る線材においては、上述のように成分組成およびパーライトブロック粒径の平均値が規定されることに加えて、線材軸方向に垂直な断面において、パーライトブロック粒径が４０μｍ以上であるパーライトブロックの個数密度を０〜２０個／ｍｍ２とする。
【００４０】
４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックは、破壊の起点となるので、たとえその個数が少数であったとしても、線材の延性および靱性を低下させる。本実施形態に係る線材においては、上述のようにパーライトブロック粒径の平均値を制御することに加えて、粗大パーライトブロックの生成を抑制することも必要となる。このような理由により、粗大パーライトブロックの個数密度を制限する。以下、「４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロック」を「粗大パーライトブロック」、または「粗大ＰＢ」と称する場合がある。
線材軸方向に垂直な前記断面において、粗大パーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となった場合、線材の延性および靱性が要求水準を満たさなくなる。従って、線材軸方向に垂直な断面における粗大パーライトブロックの個数密度を２０個／ｍｍ２以下に制限する必要がある。好ましくは、線材軸方向に垂直な断面における粗大パーライトブロックの個数密度の上限値は１８個／ｍｍ２である。粗大パーライトブロックは、少ない方が好ましいので、線材軸方向に垂直な断面における粗大パーライトブロックの個数密度の下限値は０個／ｍｍ２である。
【００４１】
ＥＢＳＤ装置を用いれば、線材の軸方向に垂直な断面の任意の箇所における、任意の大きさの視野角内の、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度を得ることができる。本実施形態における、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロック粒径が４０μｍ以上であるパーライトブロックの個数密度は、以下の手順によって求められる。まず、線材の軸方向に垂直な断面の（１）表層部（線材表面から３０μｍの深さの領域）、（２）１／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの１／４の深さの領域）、（３）中心部、（４）３／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの３／４の深さの領域、即ち、線材中心部に関して（２）の反対側の領域）、および（５）反対側の表層部（即ち、線材中心部に関して（１）の反対側の領域）からなる５つの箇所それぞれにおいて、３００μｍ×１８０μｍの視野角内の４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度を、ＥＢＳＤ装置を用いて測定する。次に、各箇所の個数密度の平均値を算出する。この平均値が、本実施形態における線材の軸方向に垂直な断面において、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度である。
【００４２】
次に、本実施形態に係る線材の製造方法について説明する。
【００４３】
本実施形態に係る線材の製造方法としては、ＤＬＰ（Ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎ−Ｌｉｎｅ  Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ）法およびステルモア法がある。
【００４４】
ステルモア法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、図１０に示されるように、（１）質量％で、Ｃ：０．７０〜０．９０％、Ｓｉ：０．８０〜１．３０％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００２５〜０．００６０％、Ｃｒ：０〜１．００％、およびＶ：０〜０．５００％を含有し、更に、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００４０％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる成分組成を有する鋼片を、９５０〜１０４０℃の粗圧延温度に加熱してから粗圧延を行い、（２）７５０〜９００℃の仕上圧延温度で線材仕上圧延を行い、（３）７３０〜８４０℃の巻取温度で巻取を行い、（４）１５℃／秒以上の冷却速度で常温まで衝風冷却を行う。この際に、仕上圧延温度と、歪み速度とが、下記式１の関係を満たす必要がある。
１３．７≦ｌｏｇ１０｛（ｄε／ｄｔ）×ｅｘｐ（６３８００／（１．９８×（Ｔ＋２７３．１５）））｝≦１６．５  （式１）
ただし、ｄε／ｄｔは線材仕上圧延の際の歪み速度を単位ｓ−１で示し、Ｔは仕上圧延温度を単位℃で示す。
なお、ステルモア法による製造を行う場合、鋼片が、質量％で、Ｃｒ：０．５０〜１．００％、およびＶ：０．３００〜０．５００％のうち１種または２種をさらに含有してもよい。
【００４５】
（粗圧延に供する鋼片の成分組成：上述の規定範囲内）
ステルモア法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、粗圧延に供する鋼片の成分組成は、上述の規定範囲内とする必要がある。この規定範囲は、本実施形態に係る線材の成分組成として上述された規定範囲よりも狭い。ステルモア法は、巻取後に衝風冷却を行う製造方法であり、衝風冷却による冷却速度は、後述するＤＬＰ法における溶融塩による直接熱処理の冷却速度よりも遅い。冷却速度が遅い場合、最終的に得られる線材の延性および靱性が比較的低くなる。従って、ステルモア法によって本実施形態に係る線材を製造する場合は、ＤＬＰ法における溶融塩による直接熱処理を行う場合よりも、延性および靱性の向上のための合金元素であるＣ、Ｍｎ、およびＳｉを比較的多く含有させる必要がある。また、ステルモア法によって本実施形態に係る線材を製造する際に、ＣｒおよびＶを含有させることにより線材の特性を向上させる場合には、ＣｒおよびＶも、ＤＬＰ法における溶融塩による直接熱処理を行う場合よりも比較的多く含有させることが好ましい。
【００４６】
（粗圧延に供する前の鋼片の加熱温度：９５０〜１０４０℃）
ステルモア法による、本実施形態に係る線材の製造方法では、粗圧延に供する前の鋼片の加熱温度（粗圧延温度）を９５０〜１０４０℃とする。粗圧延前の鋼片の加熱温度が９５０℃未満である場合、線材圧延時のロール反力が急激に増加して、ロール割損などの設備トラブルが発生する場合がある。従って、粗圧延前の鋼片の加熱温度を９５０℃以上とする。一方、粗圧延前の鋼片の加熱温度が１０４０℃を超えると、鋼片中に析出している窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の溶体化が過剰に進行する。ＡｌＮは上述のようにオーステナイトの析出核となり、オーステナイトの結晶粒径に微細化に寄与する。製造段階の線材のオーステナイトの粒径を微細化することにより、最終的に得られる線材のパーライトの粒径を微細化することができる。しかし、ＡｌＮの溶体化が過剰に進行すると、オーステナイト結晶粒径の粗大化が進む。この場合、後に線材を製造した段階で、線材のＰＢＳが粗大化する。この場合、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ超となり、および／または、４０μｍ以上の前記粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。このような現象を回避するために、粗圧延前の鋼片の加熱温度を１０４０℃以下とする。
【００４７】
（線材仕上圧延の温度：７５０〜９００℃）
ステルモア法による、本実施形態に係る線材の製造方法では、線材仕上圧延を、７５０〜９００℃の温度域で行う。線材仕上圧延の温度（仕上圧延温度）が７５０℃未満である場合、圧延時のロール反力の増加によって、ロール割損などの設備トラブルが発生する場合があるので、線材仕上圧延の温度を７５０℃以上とする。一方、線材仕上圧延の温度が９００℃を超えると、オーステナイト結晶粒径が粗大化する。この場合、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ超となり、および／または、４０μｍ以上の前記粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。パーライトブロックの粗大化により、線材の延性が劣化する。このような現象を回避するために、線材仕上圧延の温度を９００℃以下とする。
【００４８】
（線材仕上圧延の際の仕上圧延温度と歪み速度との関係：１３．７≦ｌｏｇ１０Ｚ≦１６．５）
ステルモア法による本実施形態に係る線材の製造方法では、さらに、線材仕上圧延の際の仕上圧延温度と歪み速度との間の関係を規定する必要がある。具体的には、線材仕上圧延の際の線材の歪み速度ｄε／ｄｔ、線材の塑性変形の活性化エネルギーＱ、および線材仕上圧延の際の仕上圧延温度Ｔを、以下の式２によって示されるＺｅｎｅｒ−Ｈｏｌｌｏｍｏｎの式に代入して得られるＺ値（Ｚｅｎｅｒ−Ｈｏｌｌｏｍｏｎ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の常用対数（ｌｏｇ１０Ｚ）が１３．７〜１６．５である必要がある。
Ｚ＝（ｄε／ｄｔ）×ｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）  （式２）
「ｄε／ｄｔ」は、歪み速度を単位ｓ−１で示すものである。「Ｒ」は、気体定数であり、その値は１．９８ｃａｌ／ｍｏｌ・ｄｅｇである。「Ｔ」は、仕上圧延温度を単位Ｋで示すものである。仕上圧延温度の単位を℃とする場合、式２における「Ｔ」を「（Ｔ＋２７３．１５）」とする必要がある。「Ｑ」は、線材の塑性変形の活性化エネルギーを示す。上述された化学組成を有する本実施形態に係る線材の塑性変形の活性化エネルギーは、６３８００ｃａｌ／ｍｏｌであるとみなされる。
本実施形態に係る製造方法においては、線材仕上圧延の際の線材の歪み速度ｄε／ｄｔを以下の式によって求めることができる。
ｄε／ｄｔ＝ε×２×π×（Ｎ／６０）×Ｌｄ  （式３）
ε＝ｌｎ（ｈ２／ｈ１）  （式４）
Ｌｄ＝（ｒ／Δｈ）１／２  （式５）
Δｈ＝ｈ１−ｈ２  （式６）
「ε」は、線材仕上圧延の際の歪み量であり、無次元数である。「ｈ１」は、線材仕上圧延前の線材の径を単位ｍｍで示すものであり、「ｈ２」は、線材仕上圧延後の線材の径を単位ｍｍで示すものである。「Ｎ」は線材仕上圧延を行うロールの回転数を単位ｒｐｍで示すものである。「Ｌｄ」は線材仕上圧延の際の投影接触長さを単位ｍｍで示すものである。投影接触長さとは、圧延の際にロールと被圧延材（線材）とが接触している領域の、圧延方向に沿った長さである。ｒは線材仕上圧延の際のロール半径を単位ｍｍで示すものである。Δｈは線材仕上圧延の際の圧下量を単位ｍｍで示すものである。式３〜式６からわかるように、歪み速度とは、圧延速度および圧下率の両方に関係する圧延条件である。
本発明者らが検討した結果、線材仕上圧延の際のＺ値と、最終的に得られる線材の平均パーライトブロック粒径との間には、図２に示される相関関係があることがわかった。図２からわかるように、線材軸方向に垂直な断面における平均パーライトブロック粒径を２３μｍ以下にするためには、ｌｏｇ１０Ｚを１３．７以上にする必要がある。また、４０μｍ以上の粒径を有する粗大なパーライトブロックの個数密度を０〜２０個／ｍｍ２に抑制するためにも、同様にｌｏｇ１０Ｚを１３．７以上にする必要がある。一方、ｌｏｇ１０Ｚを１６．５超にすることは、設備能力を考慮すると困難である。Ｚｅｎｅｒ−Ｈｏｌｌｏｍｏｎの式を見ればわかるように、Ｚ値を大きくするためには、圧延温度を下げることと歪み速度を大きくすることとが必要とされるからである。従って、ステルモア法を用いた本実施形態に係る線材の製造方法では、ｌｏｇ１０Ｚの上限値を１６．５とした。ｌｏｇ１０Ｚは、好ましくは１４．０〜１６．０である。ｌｏｇ１０Ｚが上述の範囲を下回った場合、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ超となり、および／または、４０μｍ以上の前記粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。
【００４９】
線材仕上圧延の速度（仕上圧延速度）は、ｌｏｇ１０Ｚが１３．７〜１６．５の範囲内である限り、特に限定されない。好ましい線材仕上圧延の速度は、例えば線径が１２ｍｍの線材を製造する場合、１５．５〜２５．２ｍ／秒である。線材仕上圧延の速度が１５．５ｍ／秒未満であると、歪み速度が低下する。この場合、ＰＢＳを十分に小さくすることができない場合がある。従って、線材仕上圧延の速度は１５．５ｍ／秒以上とすることが好ましい。一方、線材仕上圧延の速度が２５．２ｍ／秒を超えると、加工時の発熱が大きくなり、オーステナイト結晶粒径が粗大化する場合がある。この場合も、ＰＢＳを微細化することができない。上述の式３〜６からわかるように、線径が１２ｍｍではない線材を製造する場合には、ｌｏｇ１０Ｚが１３．７〜１６．５の範囲内となるように、線材仕上圧延速度を上述の範囲から適宜変更する必要がある。
【００５０】
（巻取温度：７３０〜８４０℃）
（巻取後の衝風冷却速度：１５℃／秒以上）
ステルモア法による本実施形態に係る線材の製造方法では、線材仕上圧延に次いで、線材を７３０〜８４０℃で巻き取り、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で衝風冷却を行う。巻取温度が７３０℃未満であると、スケール生成量が少なくなり、メカニカルデスケーリング性が劣化するので、巻取温度を７３０℃以上とする。巻取温度が８４０℃を超えると、オーステナイト粒径が大きくなる。この場合、最終的に得られる線材のパーライトブロック粒径を２３μｍ以下に調整できなくなり、および／または、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。従って、巻取温度を８４０℃以下とする。巻取温度は、好ましくは７５０〜８２０℃である。
【００５１】
巻取後の線材を、衝風冷却によって常温まで冷却する。常温とは、基本的に、ＪＩＳ  Ｚ  ８７０３に既定されているように、５〜３５℃の温度域を示す。その際、冷却速度が１５℃／秒未満（即ち、緩冷却）であると、オーステナイト粒径が大きくなり、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ超となり、および／または、４０μｍ以上の前記粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。これにより、最終的に得られる線材の延性が劣化する。従って、衝風冷却の際の冷却速度を１５℃／秒以上とする。衝風冷却の際の冷却速度は、好ましくは２５℃／秒以上である。衝風冷却の際の冷却速度の上限値を規定する必要はないが、設備能力を考慮すると、その上限値は約５０℃／秒である。
【００５２】
ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、（１）成分組成が、質量％で、Ｃ：０．６０〜１．２０％、Ｓｉ：０．３０〜１．３０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００２５〜０．００６０％、Ｃｒ：０〜１．００％、およびＶ：０〜０．８００％を含有し、更に、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００４０％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる成分組成を有する鋼片を９５０〜１０４０℃に加熱してから線材圧延を行い、（２）７５０〜８００℃の温度域で巻取を行い、（３）巻取終了後直ちに５００〜６００℃の溶融塩にて直接熱処理を施す。
なお、ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、原材料である鋼片が、質量％で、Ｃｒ：０．１０〜１．００％、およびＶ：０．００５〜０．８００％のうち１種または２種をさらに含有してもよい。
【００５３】
（線材圧延に供する鋼片の成分組成：上述の規定範囲内）
ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、線材圧延に供する鋼片の成分組成は、上述の規定範囲内とする必要がある。この規定範囲は、本実施形態に係る線材の成分組成として上述された規定範囲と同一である。ＤＬＰ法による製造方法は、延性および靱性の向上のための合金元素が比較的少ない鋼片から、延性および靱性に優れた線材が得られるという利点がある。ただし、ＤＬＰ法による製造方法では溶融塩による直接熱処理が必須であるので、この製造方法の実施のためには、ステルモア法による製造方法よりも多くの設備が必要とされる。
【００５４】
（線材圧延の加熱温度：９５０〜１０４０℃）
ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、鋼片の線材圧延前の加熱温度を９５０〜１０４０℃とする。加熱温度を９５０℃未満とした場合、線材圧延時のロール反力が著しく増加して、ロール割損などの設備トラブルが発生するおそれがあるので、線材圧延前の加熱温度を９５０℃以上とする。一方、線材圧延前の加熱温度が１０４０℃を超えると、鋼片中に析出している窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の溶体化が進んで、オーステナイト結晶粒径の粗大化が進み、最終的に得られる線材のパーライトブロック粒径（ＰＢＳ）が粗大化する。この場合、線材軸方向に垂直な断面においてパーライトブロックの粒径の平均値が２３μｍ超となり、および／または、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度が２０個／ｍｍ２超となる。このような現象を回避するために、線材圧延前の加熱温度を１０４０℃以下とする。線材圧延前の加熱温度は、好ましくは９８０〜１０３０℃である。なお、線材圧延における仕上温度は特に制限されず、合理的な温度を適宜選択することができる。
【００５５】
（巻取温度：７５０〜８００℃）
ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、線材圧延後の巻取温度を７５０〜８００℃とする。巻取温度が７５０℃未満であると、後の恒温変態処理工程における恒温変態後に、線材の長手方向の引張強度のばらつきが大きくなる。従って、巻取温度を７５０℃以上とする。巻取温度が８００℃を超えると、オーステナイト粒径が大きくなる。この場合、最終的に得られる線材のパーライトブロック粒径を２３μｍ以下に調整することも、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度を２０個／ｍｍ２以下に調整することもできなくなるので、巻取温度を８００℃以下とする。
【００５６】
（恒温変態処理方法：直接熱処理）
（恒温変態処理温度：５００〜６００℃）
ＤＬＰ法によって本実施形態に係る線材を製造する場合、線材を巻き取った後、直ちに、５００〜６００℃の溶融塩に浸漬して恒温変態処理を行う。恒温変態処理温度が５００℃未満であると、線材の表層部に非パーライト組織が多く生成する。この場合、線材の内部に生成しているパーライト組織と、線材の表層部の非パーライト組織との界面において、加工歪の不均一が生じ、この不均一は伸線加工段階で断線を生じさせる場合がある。従って、恒温変態処理の温度は５００℃以上とする。恒温変態処理温度が６００℃を超えると、設備の熱変形が大きくなる等の操業上の問題が生じるので、恒温変態処理温度は６００℃以下とする。また、この恒温変態処理は直接熱処理（オンライン熱処理）によって行われる必要がある。もし直接熱処理が行われなかった場合（すなわち、オフライン熱処理によって恒温変態処理が行われた場合）、オフライン熱処理が含む再加熱工程によってγ粒の成長が生じる。この現象は、線材のＰＢＳの粒径を２３μｍ以下に制御することを妨げる。
【実施例】
【００５７】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例を作成した際の諸条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用された条件例であり、本発明は、この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において、種々の条件を採用し得るものである。【００５８】
（実施例）
以下、ステルモア法を用いた製造方法による実施例について説明する。【００５９】
まず表１−１に示す成分組成の溶鋼を連続鋳造して、３００ｍｍ×５００ｍｍの鋳片とし、次いで分塊圧延によって、この鋳片を１２２ｍｍ角の鋼片に圧延した。その後、表１−２に示す加熱温度で鋼片を加熱し、さらに表１−２に示す条件で鋼片を圧延することにより、１２ｍｍφの線材を得た。線材仕上圧延の際のロールの半径は７５．５ｍｍであった。Ｎｏ．Ｓ１〜Ｓ１６は、本発明の条件を満たす発明例であり、Ｎｏ．Ｓ１７〜Ｓ４１は、本発明の条件を満たさない比較例である。【００６０】
圧延した線材から、図３に示す引張試験片を製造した。この引張試験片に、−４０℃の低温雰囲気において、ドライアイスおよびアルコールで温度調節しながら引張試験を行なうことによって、線材の−４０℃での引張強度と延性とを測定した。
さらに、上記線材から、ＪＩＳＺ２２０２で規定されたシャルピー衝撃試験片を、図４に示す採取方法で採取することにより、５ｍｍサブサイズの２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片を作製した。これらのシャルピー衝撃試験片に−４０℃でのシャルピー衝撃試験を行うことにより、ＬＮＧタンクのＰＣ防液堤の実使用環境温度に近い−４０℃の温度での線材の衝撃値を求めた。【００６１】
線材の平均ＰＢＳ（パーライトブロック粒径）は、以下の手順によって求められた。まず、線材の軸方向に垂直な断面の（１）表層部（線材表面から３０μｍの深さの領域）、（２）１／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの１／４の深さの領域）、（３）中心部、（４）３／４Ｄ部（線材表面から線材の直径Ｄの３／４の深さの領域、即ち、線材中心部に関して（２）の反対側の領域）、および（５）反対側の表層部（即ち、線材中心部に関して（１）の反対側の領域）からなる５つの箇所それぞれにおいて、３００μｍ×１８０μｍの視野角内のパーライトブロックの円相当径の平均値（一次平均値）を、ＥＢＳＤ装置を用いて測定した。次に、各一次平均値の平均値（二次平均値）を算出した。この二次平均値を、線材の軸方向に垂直な断面における平均ＰＢＳとした。なお、ＥＢＳＤ装置での測定の際には、方位差が９度以上である隣り合う２つのパーライトの境界を、パーライトブロック粒界であると判断した。【００６２】
線材の、粗大パーライトブロックの個数密度は、以下の手順によって求められた。まず、線材の軸方向に垂直な断面の（１）表層部（線材表面から３０μｍの深さの領域）、（２）１／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの１／４の深さの領域）、（３）中心部、（４）３／４Ｄ部（線材表面から、線材の直径Ｄの３／４の深さの領域。即ち、線材中心部に関して（２）の反対側の領域）、および（５）反対側の表層部（即ち、線材中心部に関して（１）の反対側の領域）からなる５つの箇所それぞれにおいて、３００μｍ×１８０μｍの視野角内の４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度を、ＥＢＳＤ装置を用いて測定した。次に、各箇所の個数密度の平均値を算出した。この平均値を、線材の軸方向に垂直な断面において、４０μｍ以上の粒径を有するパーライトブロックの個数密度とした。【００６３】
【表１−１】
2014175345.tif 000003
【００６４】
【表１−２】
2014175345.tif 000004
【００６５】
【表２】
2014175345.tif 000005
【００６６】
発明例の加熱温度、仕上温度、及び、巻取温度は、適切な温度範囲内にある。これにより、発明例のパーライトブロックが細粒化され、発明例の平均ＰＢＳおよび粗大ＰＢの個数密度が適切な水準に制御された。一方、加熱温度、仕上温度、及び、巻取温度が適切な温度範囲よりも高い比較例の平均ＰＢＳおよび粗大ＰＢの個数密度は本発明の規定範囲外となった。発明例は、低温強度、低温靱性、および室温靱性に関し、比較例よりも良好な特性を示した。比較例Ｓ３６は、仕上圧延温度が適切な温度範囲を下回ったので、ミル負荷が増大し、圧延が行えなかった。【００６７】
図５Ａおよび図５Ｂに、発明例のパーライトブロックのＳＥＭ写真と、比較例のパーライトブロックのＳＥＭ写真とを示す。発明例のパーライトブロック粒径が、比較例のパーライトブロック粒径より小さいことが、これらＳＥＭ写真から判別できた。【００６８】
図６に、発明例（Ｎｏ．Ｓ６）と比較例（Ｎｏ．Ｓ１７）の−４０℃における引張試験の結果を示す。−４０℃の低温環境下において、発明例の延性は、比較例の延性より高く、良好であることが判別できた。また、表２からも、発明例の延性が比較例の延性よりも高い傾向にあることが判別できた。延性の差異は、図５Ａおよび図５Ｂに示すパーライトブロック粒径の差異によって生じたと推測される。【００６９】
次に、ＤＬＰ法を用いた製造方法による実施例について以下に説明する。【００７０】
まず表３に示す成分組成の溶鋼を連続鋳造して、３００ｍｍ×５００ｍｍの鋳片とした後、１２２ｍｍ角の鋼片に圧延した。その後、表３に示す加熱温度で鋼片を加熱し、さらに表３に示す条件で、鋼片に圧延と、巻取と、溶融塩を用いた熱処理とを行うことにより、１２ｍｍφの線材を得た。Ｎｏ．Ｄ１〜Ｄ１６およびＮｏ．Ｄ３０〜Ｄ３６は、巻取の後に再加熱されることなく溶融塩に浸漬される熱処理（直接熱処理）によって製造された。Ｎｏ．Ｄ１７〜Ｄ２９には、表３に示す条件で巻取が行われ、その後、９５０℃に再加熱して鉛パテンティング処理を行う熱処理（オフライン熱処理）が行われた。【００７１】
上記線材の、−４０℃での引張強度、−４０℃での延性、および−４０℃での衝撃値を求めた。これら値を求めるための試験方法は、上述したＮｏ．Ｓ１〜Ｎｏ．Ｓ４１に対して行われた各試験の方法と同じである。また、上記線材に対して、室温でのシャルピー衝撃試験を行い、室温での線材の衝撃値を求めた。室温でのシャルピー衝撃試験の実施方法は、試験温度以外は、上述した−４０でのシャルピー衝撃試験の実施方法と同じであった。上記線材の平均ＰＢＳおよび粗大パーライトブロックの個数密度は、上述したＮｏ．Ｓ１〜Ｎｏ．Ｓ１６に適用された測定方法によって測定された。【００７２】
【表３】
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【００７３】
【表４】
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【００７４】
表３のＮｏ．Ｄ１〜Ｄ１６は、本発明の条件を満たす発明例である。一方、表４のＮｏ．Ｄ１７〜Ｄ３８は、本発明の条件を満たさない比較例である。発明例のパーライトブロック粒径および粗大ＰＢの個数密度は適切な水準に制御されたが、一方比較例のパーライトブロック粒径および粗大ＰＢの個数密度は本発明の規定範囲外となった。発明例は、低温強度、低温靱性、および室温靱性に関し、比較例よりも良好な特性を示した。【００７５】
図７Ａおよび図７Ｂに、発明例のパーライトブロックのＳＥＭ写真と比較例のパーライトブロックのＳＥＭ写真を示す。発明例および比較例のパーライトブロック粒径（ＰＢＳ）が明確に相違することが、ＳＥＭ写真から判別できた。【００７６】
図８に、表及び表４に示す衝撃値に基づいて、パーライトブロック粒径（μｍ）と衝撃値との関係を示す。図８から、本発明例の衝撃値（ＰＢＳ：１５〜２３μｍ）は、室温においても−４０℃においても、比較例（ＰＢＳ：３０〜４５μｍ）の衝撃値よりも高いことが判別できた。【００７７】
図９Ａ及び図９Ｂに、発明例および比較例のシャルピー衝撃試験片の破面をＳＥＭで観察した結果を示す。図９Ａに、発明例の破面単位を示し、図９Ｂに比較例の破面単位を示す。発明例の破面単位は、比較例の破面単位よりも細かくなっていた。このことは、靱性に関し発明例の方が優れていることを示している。この点においても、ＰＢＳ微細化の効果を確認することができた。【００７８】
以上のことから、発明例の靭性は、室温においても、実際にＬＮＧタンクの補強ＰＣとして線材が使用される際に曝される−４０℃の環境下においても、比較例の靱性に比べて高いことが判別できた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、パーライトブロック粒径の小型化により、ＰＣ式ＬＮＧのＰＣ防液堤の緊張材用に用いるＰＣ鋼撚り線用線材の−４０℃近傍における延性が、従来材よりも良好な線材を提供することが可能となった。したがって、本発明は、近年、益々需要が高くなったＬＮＧタンク関連設備を構成する一部材であるＰＣ鋼撚り線の低温使用環境下における信頼性向上に寄与するものであり、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００８０】
１  線材
２  ２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片
３  ２ｍｍＵノッチ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図３】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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