(57)【要約】【課題】均一に軟化した線材が得られる、固溶化熱処理方法の提供。【解決手段】この固溶化熱処理方法は、（１）線材がキャリア１０に巻き取られる工程、（２）この線材が、このキャリア１０とともに炉６に投入されて、加熱される工程及び（３）この線材がこのキャリア１０とともに急冷される工程を含む。好ましくは、この固溶化熱処理方法では、上記キャリア１０は、リング状のフレーム１４と、このフレーム１４から上方に起立する第一バー１８と、この第一バー１８の外側に位置しておりこのフレーム１４から上方に起立する第二バー２４とを備えている。この第一バー１８は、ホルダー４０を備えている。この第二バー２４は、フック５０を備えている。このフック５０は、このホルダー４０に組み合わされるように構成されている。この第一バー１８は、このフレーム１４に固定されている。この第二バー２４は、脱着式である。【選択図】図３
2008274372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材がキャリアに巻き取られる工程、
この線材が、このキャリアとともに炉に投入されて、加熱される工程
及び
この線材がこのキャリアとともに急冷される工程
を含んでいる、線材の固溶化熱処理方法。
【請求項２】
上記キャリアが、リング状のフレームと、このフレームから上方に起立する第一バーと、この第一バーの外側に位置しておりこのフレームから上方に起立する第二バーとを備えており、
この第一バーが、ホルダーを備えており、
この第二バーが、フックを備えており、
このフックが、このホルダーに組み合わされるように構成されており、
この第一バーが、このフレームに固定されており、
この第二バーが、脱着式である請求項１に記載の固溶化熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材の固溶化熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼種がオーステナイト系高合金鋼である線材の製造方法として、熱間圧延と伸線加工とが組み合わされたものが広く知られている。この製造方法では、まず鋼片が所定温度に加熱され、この鋼片に圧延が施される。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による多段圧延が施される。この多段圧延によって鋼片は徐々に細径化し且つ長尺化して、母材が得られる。この母材は、ブロックミル圧延に供されて、さらに細径化されて線材となる。ブロックミル圧延は、線材の寸法精度向上にも寄与する。このようにして得られた線材は伸線機へと搬送され、伸線加工に供せられる。この線材には、固溶化熱処理が施される。この固溶化熱処理において、伸線で硬化したした線材が軟化される。このような製造方法は、特開２００５−１４４５０８公報に開示されている。
【０００３】
この固溶化熱処理方法は、線材が炉に投入されて加熱される工程及びこの線材が急冷される工程を含んでいる。
【特許文献１】特開２００５−１４４５０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伸線加工に供された線材は、巻き取り機の巻軸に巻き取られる。この線材は、この巻軸の長さ方向に沿って螺旋巻きされつつ、この巻軸の径方向に積み重ねられる。換言すれば、この線材の巻き取りによりコイルが形成される。なお、この長さ方向がこのコイルの幅方向であり、この径方向がこのコイルの厚み方向である。
【０００５】
この固溶化熱処理方法では、コイルが番線で結束されて炉に投入される。この結束は、コイルの幅を狭めて、このコイルの幅方向中央に膨らみを形成する。このコイルは、丸束状に結束される。このコイルの幅方向には、大きな厚みを有する部分と、小さな厚みを有する部分とが形成される。
【０００６】
この固溶化熱処理方法では、炉内でコイルは加熱される。炉内の熱エネルギーが、このコイルの外部から内部に供給される。前述したように、このコイルの幅方向には、大きな厚みを有する部分と、小さな厚みを有する部分とが存在する。大きな厚みを有する部分に存在する線材の断面の数は、小さな厚みを有する部分に存在する線材の断面の数よりも多い。したがって、このコイルの大きな厚みを有する部分では、その厚み方向中央に位置する、線材の一部分の温度が上がりにくい。この線材の一部分の温度が所定温度に到達するために、長い時間がかかる。この長い時間は、生産コストに影響を与える。生産コストの観点から、この時間が削減されると、この線材の一部分の温度が所定温度に到達しない場合がある。この場合、この線材の一部分に供給される熱エネルギーが充分でないので、この線材の一部分では固溶化熱処理が充分に施されない。その一部に固溶化熱処理が不充分である部分を含んだ線材には、その軟化が充分である部分とその軟化が不充分である部分とが含まれる。このような線材は、品質に劣る。
【０００７】
この固溶化熱処理方法では、炉で加熱されたコイルは急冷される。コイルは水中に投入されて、コイルの熱エネルギーが外部に放出される。前述したように、このコイルの幅方向には、大きな厚みを有する部分と、小さな厚みを有する部分とが存在する。このコイルの大きな厚みを有する部分においては、その厚み方向中央に位置する、線材の一部分の温度が下がりにくい。したがって、この線材の一部分が急冷されない場合がある。この場合、この線材の一部分から熱エネルギーが充分に放出されないので、この線材の一部分では固溶化熱処理が充分に施されない。その一部に固溶化熱処理が不充分である部分を含んだ線材には、その軟化が充分である部分とその軟化が不充分である部分とが含まれる。このような線材は、品質に劣る。
【０００８】
本発明の目的は、均一に軟化した線材が得られる、固溶化熱処理方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る線材の固溶化熱処理方法は、
（１）線材がキャリアに巻き取られる工程、
（２）この線材が、このキャリアとともに炉に投入されて、加熱される工程
及び
（３）この線材がこのキャリアとともに急冷される工程
を含む。
【００１０】
好ましくは、この固溶化熱処理方法では、上記キャリアは、リング状のフレームと、このフレームから上方に起立する第一バーと、この第一バーの外側に位置しておりこのフレームから上方に起立する第二バーとを備えている。この第一バーは、ホルダーを備えている。この第二バーは、フックを備えている。このフックは、このホルダーに組み合わされるように構成されている。この第一バーは、このフレームに固定されている。この第二バーは、脱着式である。
【発明の効果】
【００１１】
この線材の固溶化熱処理方法では、均一に軟化した線材が得られうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る、線材の固溶化熱処理方法のためのフローチャートである。図２は、図１の固溶化熱処理方法のための設備２が示された概念図である。この設備２は、巻き取り機４と、炉６と、冷却水槽８とを備えている。図示されていないが、この熱処理方法では、この巻き取り機４の上流側に伸線機が配置されている。この巻き取り機４には、ブロックミル圧延の後、この伸線機で伸線された線材が供給される。この巻き取り機４は、この線材が巻かれるキャリアを備える。この固溶化熱処理方法では、線材はこのキャリアに巻き取られた状態で、炉６及び冷却水槽８に投入される。
【００１４】
図３は、線材が巻き取られるキャリア１０が示された側面図である。図４は、図３で示されたキャリア１０の平面図である。この図３において、左右方向はこのキャリア１０の径方向であり、上下方向はこのキャリア１０の高さ方向を表している。この図４において、この紙面に対して垂直方向がこのキャリア１０の高さ方向を表している。矢印線Ａは、巻き取り機４に取り付けられたキャリア１０の回転方向を表している。点Ｐは、この回転の中心を表している。このキャリア１０に線材が巻き取られるとき、このキャリア１０は矢印線Ａで示された方向に、この点Ｐを中心にして回転する。線材は、このキャリア１０の高さ方向に沿って螺旋巻きされつつ、このキャリア１０の径方向に積み重ねられる。換言すれば、この線材の巻き取りによりコイル１２が形成される。二点鎖線Ｃは、この線材の巻き取りによって形成されたコイル１２の輪郭を表している。両矢印線ＴＡは、このコイル１２の厚みを表している。なお、この高さ方向がこのコイル１２の幅方向であり、この径方向がこのコイル１２の厚み方向である。
【００１５】
このキャリア１０は、フレーム１４と、ステージ１６と、４の第一バー１８と、４の支持バー２０と、８のサブプレート２２と、４の第二バー２４とを備えている。
【００１６】
フレーム１４は、リング状である。図示されているように、このフレーム１４は４の部材２６からなる。この部材２６は、円弧状であり、水平方向に並列された２本の丸棒材から構成されている。なお、このフレーム１４が、その形状がリング状とされた一の部材２６で構成されてもよい。このフレーム１４の構成は、このキャリア１０の仕様等が考慮されて適宜決められる。
【００１７】
ステージ１６は、フレーム１４の上面に固定されている。このステージ１６に、コイル１２が載せられる。このステージ１６は、８の第一ブロック２８と、８の第二ブロック３０とから構成されている。この第一ブロック２８は、矩形である。この第一ブロック２８は、フレーム１４を構成する部材２６の端部に位置している。この第二ブロック３０は、矩形である。この第二ブロック３０の大きさは、第一ブロック２８の大きさに比して小さい。図３に示されているように、この第二ブロック３０とこの第一ブロック２８とは、同じ厚みを有している。このキャリア１０では、２の第二ブロック３０が、部材２６の両端に設けられている第一ブロック２８の間に位置している。なお、このステージ１６の構成は、このキャリア１０の仕様が考慮されて適宜決められる。
【００１８】
第一バー１８は、フレーム１４から上方に起立している。この第一バー１８の下部３２は、フレーム１４を構成する一の部材２６ａと他の部材２６ｂとの間に挟まれている。この下部３２は、このフレーム１４に固定されている。この第一バー１８の上部３４は、径方向内側に向かって延在する第一部材３６と、この第一部材３６から径方向外側に向かって延在する第二部材３８とからなる。この第一部材３６の延在方向と、この第二部材３８の延在方向とは、垂直に交わる。このキャリア１０ーでは、この第一部材３６及び第二部材３８は、この第一バー１８に折り曲げ加工が施されて形成される。
【００１９】
第一バー１８は、ホルダー４０を備えている、このホルダー４０は、第一バー１８の上部３４を構成する第一部材３６に設けられている。このホルダー４０は２枚のプレート４２からなる。これらのプレート４２は、その下側においてこの第一部材３６に溶接で固定されており、この第一部材３６から上方に向かって起立している。両プレート４２の間には、隙間４４が形成されている。
【００２０】
このキャリア１０では、４の第一バー１８が、フレーム１４の周方向に沿って等間隔で配置されている。図示されているように、この第一バー１８の第一部材３６は、この第一バー１８の右側に位置する別の第一バー１８の第二部材３８に沿っている。この第一部材３６は、この右側に位置する別の第二部材３８と溶接で固定されている。第一バー１８の第二部材３８は、この第一バー１８の左側に位置する別の第一バー１８の第一部材３６に沿っている。この第二部材３８は、この左側に位置する別の第一部材３６と溶接で固定されている。
【００２１】
支持バー２０は、一の第一バー１８と、この一の第一バー１８に隣接する他の第一バー１８との間に位置している。この支持バー２０の一端は、この一の第一バー１８の下側に溶接で固定されている。この支持バー２０の他端は、この他の第一バー１８の下側に溶接で固定されている。この支持バー２０は、キャリア１０を補強する。
【００２２】
サブプレート２２は、支持バー２０の端部に位置している。このサブプレート２２は、この支持バー２０から上方に起立している。このサブプレート２２の下面は、支持バー２０に溶接で固定されている。このサブプレート２２の側面が、この第一バー１８に溶接で固定されている。このサブプレート２２は、キャリア１０を補強する。
【００２３】
第二バー２４は、半径方向において第一バー１８の外側に位置している。この第二バー２４の下部４６は、フレーム１４の上面に位置している。この下部４６は、このフレーム１４を構成する一の部材２６ａの右側の端部に設けられる第一ブロック２８ａと、この一の部材２６ａに隣接する他の部材２６ｂの左側の端部に設けられる別の第一ブロック２８ｂとの間に位置している。この第二バー２４の上部４８は、折り曲げられて径方向内側に向かって延在している。
【００２４】
第二バー２４は、フック５０を備えている。このフック５０は、第二バー２４の上部４８に位置している。このフック５０は、この上部４８から下方に向かって延在している。このフック５０は、一枚のプレートからなる。このフック５０は、この上部４８に溶接で固定されている。このフック５０は、第一バー１８のホルダー４０に組み合わされる。
【００２５】
このキャリア１０では、４の第二バー２４が、フレーム１４の周方向に沿って等間隔で配置されている。前述したように、この第二バー２４は、第一バー１８の径方向外側に位置している。したがって、このキャリア１０に線材が巻き取られたとき、この線材はこれらの第二バー２４の半径方向外側に位置する面の外側に位置する。このキャリア１０では、４の第二バー２４により線材が巻かれる巻取部５２が構成されている。
【００２６】
図５は、図３のキャリア１０の第二バー２４が外された状態が示された側面図である。この第二バー２４は、このキャリア１０に固定されない。このキャリア１０では、この第二バー２４は脱着式である。
【００２７】
このキャリア１０に第二バー２４が装着されるとき、この第二バー２４の下部４６は一の部材２６ａの右側の端部に設けられる第一ブロック２８ａと、この一の部材２６ａに隣接する他の部材２６ｂの左側の端部に設けられる別の第一ブロック２８ｂとの間に差し込まれて、フレーム１４の上面に載せられる。この第二バー２４のフック５０が、第一バー１８のホルダー４０に組み合わされる。このため、このキャリア１０に装着された第二バー２４が左右方向に動くことはない。この第二バー２４の径方向内側に第一バー１８が位置しているので、この第二バー２４が、径方向内側に向かって動くこともない。このキャリア１０には、線材が安定に巻かれる。
【００２８】
このキャリア１０では、第二バー２４を上方に持ち上げることにより、この第二バー２４がこのキャリア１０から外される。この第二バー２４の取り外しは、容易である。
【００２９】
この固溶化熱処理方法では、まず、線材が準備される（ＳＴＥＰ１）。この線材は、次のようにして得られる。溶解、造塊、分塊圧延、疵除去、脱炭除去等の工程を経て準備された鋼片が、装入機を通じて第一炉へと搬送され、所定温度まで加熱される。通常、加熱は、一次予熱処理、二次予熱処理、加熱処理及び均熱処理の４段階からなる。この鋼片に、粗列圧延機による圧延、中間列圧延機による圧延及び仕上列圧延機による圧延が施される。粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機により、いわゆる多段圧延がなされる。この多段圧延により鋼片が段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化する。こうして、母材が得られる。この母材に、ブロックミルによる圧延が施される。このブロックミル圧延により、母材はさらに細径化しかつ長尺化して、線材が得られる。ブロックミル圧延は、線材の寸法精度向上にも寄与する。このようにして得られた線材は伸線機へと搬送され、伸線加工に供せられる。この伸線加工が施された線材が、キャリア１０が設けられた巻き取り機４に搬送される。この伸線加工により、線材は硬化する。
【００３０】
次に、線材が巻き取り機４のキャリア１０に巻き取られる（ＳＴＥＰ２）。この固溶化熱処理方法では、伸線機で伸線加工が施された線材が、直接このキャリア１０に巻き取られる。前述したように、キャリア１０が回転軸Ｐを中心にして回転しつつこのキャリア１０の巻取部５２に線材が巻き取られて、コイル１２が形成される。巻取部５２に巻かれる線材のピッチが一様となるように、この巻き取り機４が制御される。このため、このキャリア１０に形成されるコイル１２の厚みＴＡは、このコイル１２の幅方向において一様である。この厚みＴＡは、従来の固溶化熱処理方法のように丸束状に結束されたコイルの厚みに比して薄い。このコイル１２には、大きな厚みを有する部分と、小さな厚みを有する部分とが形成されることはない。所定量の線材が巻き取られた時点で、この線材が巻かれたキャリア１０がこの巻き取り機４から外される。この固溶化熱処理方法では、このキャリア１０に巻かれる線材の質量は５００ｋｇから２０００ｋｇである。
【００３１】
次に、線材が、このキャリア１０とともに炉６に投入されて、加熱される（ＳＴＥＰ３）。この工程において、炉６の内部の熱エネルギーがこのコイル１２の外部からこのコイル１２の内部に供給される。この炉６の内部で、所定温度で所定時間加熱された後、この線材は、炉６から排出されて、工業用水で満たされた冷却水槽８に搬送される。次に、この冷却水槽８に投入されて、この線材がこのキャリア１０とともに急冷される（ＳＴＥＰ４）。この工程において、コイル１２の熱エネルギーが外部に放出される。次に、この線材が、このキャリア１０から取り外される（ＳＴＥＰ５）。この線材は、所定の工程を経て出荷される。
【００３２】
この固溶化熱処理方法では、線材はキャリア１０とともに炉６に投入される。このため、この線材は、幅方向においてその厚みＴＡが一様でありしかも、従来の固溶化熱処理方法のように丸束状に結束されたコイルの厚みに比して薄い、コイル１２の状態で加熱される。炉６の内部の熱エネルギーがコイル１２に一様に供給されるので、このコイル１２に、この供給が充分である部分と、この供給が不充分である部分とが形成されることはない。このコイル１２を構成する線材の全長が、一様に加熱される。この線材の全長が充分に加熱されるので、この線材は高品質である。この線材の温度が所定温度に到達する時間が短いので、この固溶化熱処理方法は生産コストに寄与しうる。
【００３３】
この固溶化熱処理方法では、線材はキャリア１０とともに冷却水槽８に投入される。このため、この線材は、幅方向においてその厚みＴＡが一様でありしかも、従来の固溶化熱処理方法のように丸束状に結束されたコイルの厚みに比して薄い、コイル１２の状態で急冷される。熱エネルギーがこのコイル１２から一様に放出されるので、このコイル１２に、この放出が充分である部分と、この放出が不充分である部分とが形成されることはない。コイル１２を構成する線材の全長が、一様に急冷される。この線材の全長が確実に急冷されるので、この線材は均一に軟化しうる。この線材は、高品質である。この固溶化熱処理方法では、均一に軟化した線材が得られうる。
【００３４】
図４に示されているように、この線材で構成されるコイル１２の内側５４は第二バー２４に接触している。この固溶化熱処理方法で加熱及び急冷された線材は、収縮する。この収縮により、このコイル１２の内径が縮まる。
【００３５】
図６は、図５のIV−IV線に沿った断面図である。この図６には、キャリア１０から第二バー２４が取り外されている状況が示されている。図示されているように、第一バー１８と、コイル１２の内側５４との間に、隙間が形成される。このため、このコイル１２はこのキャリア１０から容易に取り外されうる。この固溶化熱処理方法では、加熱及び急冷された線材の収縮が、線材のキャリア１０からの取り外しに影響を与えることはない。
【００３６】
この固溶化熱処理方法は、その材質がオーステナイト系高合金鋼である線材に適用されうる。このオーステナイト系高合金鋼としては、ＳＵＨ３５、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６が例示される。このＳＵＨ３５の化学成分には、０．４８質量％以上０．５８質量％以下のＣ、０．３５質量％以下のＳｉ、８．００質量％以上１０．００質量％以下のＭｎ、３．２５質量％以上４．５０質量％以下のＮｉ及び２０．００質量％以上２２．００質量％以下のＣｒが含まれる。このＳＵＳ３０４の化学成分には、０．０８質量％以下のＣ、１．００質量％以下のＳｉ、２．００質量％以下のＭｎ、８．００質量％以上１０．５０質量％以下のＮｉ及び１８．００質量％以上２０．００質量％以下のＣｒが含まれる。このＳＵＳ３１６の化学成分には、０．０８質量％以下のＣ、１．００質量％以下のＳｉ、２．００質量％以下のＭｎ、１０．００質量％以上１４．００質量％以下のＮｉ、１６．００質量％以上１８．００質量％以下のＣｒ及び２．００質量％以上３．００質量％以下のＭｏが含まれる。
【００３７】
この固溶化熱処理方法では、その材質がＳＵＨ３５である線材に固溶化熱処理が施されるとき、この線材がキャリアとともに炉に投入されて、１０３０℃で１２０分間加熱された後、１０９０℃で３０分間更に加熱される。次に、この線材がこのキャリアとともに冷却水槽に投入されて急冷される。その材質がＳＵＳ３０４である線材に固溶化熱処理が施されるとき、この線材がキャリアとともに炉に投入されて、１０３０℃で９０分間加熱された後、この線材がこのキャリアとともに冷却水槽に投入されて急冷される。その材質がＳＵＳ３１６である線材に固溶化熱処理が施されるとき、この線材がキャリアとともに炉に投入されて、１０３０℃で９０分間加熱された後、この線材がこのキャリアとともに冷却水槽に投入されて急冷される。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３９】
［実施例］
図３に示された構成のキャリアに、オーステナイト系高合金鋼（ＳＵＨ３５）からなる線材が巻き取られた。この線材の線径は、６．０ｍｍである。このキャリアに巻かれてる線材の質量は、１０００ｋｇである。次に、この線材がこのキャリアとともに炉に投入されて、１０３０℃で１２０分間加熱された後、１０９０℃で３０分間更に加熱された。次に、この線材がこのキャリアとともに冷却水槽に投入されて急冷された。このようにして、線材に固溶化熱処理が施された。
【００４０】
［比較例］
キャリアに巻き取られた線材を、このキャリアから取り外し、番線で束ねられた状態で、加熱及び急冷された他は、実施例と同様にして線材に固溶化熱処理が施された。この線材は、丸束状に結束されている。
【００４１】
［評価］
固溶化熱処理が施された線材のロックウェル硬さをＪＩＳ−Ｚ２２４５に準拠して計測した。コイルをその幅方向に３分割し、それぞれの部分（上部、中央部、下部）において、厚み方向中央に位置する線材の計測試料とされた。この線材の硬さが基準値よりも低い場合が合格であり、この場合をＡとして示している。この線材の硬さが基準値よりも高い場合が不合格であり、この場合をＢとして示している。これらの結果が、下記表１に示されている。
【００４２】
【表１】
2008274372.tif 000003
【００４３】
表１に示されるように、実施例の固溶化熱処理方法では、均一に軟化した線材が得られた。この線材は、比較例の固溶化熱処理方法で得られた線材に比べて高品質である。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、種々の線材の熱処理に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る、線材の固溶化熱処理方法のためのフローチャートである。
【図２】図２は、図１の固溶化熱処理方法のための設備が示された概念図である。
【図３】図３は、線材が巻き取られるキャリアが示された側面図である。
【図４】図４は、図３で示されたキャリアの平面図である。
【図５】図５は、図３のキャリアの第二バーが外された状態が示された側面図である。
【図６】図６は、図５のIV−IV線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
２・・・設備
４・・・巻き取り機
６・・・炉
８・・・冷却水槽
１０・・・キャリア
１２・・・コイル
１４・・・フレーム
１６・・・ステージ
１８・・・第一バー
２０・・・支持バー
２２・・・サブプレート
２４・・・第二バー
２６、２６ａ、２６ｂ・・・部材
２８、２８ａ、２８ｂ・・・第一ブロック
３０・・・第二ブロック
３２、４６・・・下部
３４、４８・・・上部
３６・・・第一部材
３８・・・第二部材
４０・・・ホルダー
４２・・・プレート
４４・・・隙間
５０・・・フック
５２・・・巻取部
５４・・・内側
【図１】
2008274372.tif 000004
【図２】
2008274372.tif 000005
【図３】
2008274372.tif 000006
【図４】
2008274372.tif 000007
【図５】
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【図６】
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