(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．３〜０．５％，
Ｓｉ：０．１〜１．０％，
Ｍｎ：０．３〜１．０％，
Ｃｒ：０．２５〜０．７０％，
を含有すると共に残部がＦｅ及び不可避不純物から成り、かつ不純物中のＡｌ，Ｔｉ,Ｎ，Ｐ，Ｓ及びＯがそれぞれ
Ａｌ：０．００２％以下，
Ｔｉ：０．００２％以下，
Ｎ：０．００５％以下，
Ｐ：０．０２％以下，
Ｓ：０．０１％以下，
Ｏ：０．００３％以下
からなり、
Ｍｎ％＋２×Ｃｒ％：０．９０〜１．８％であり、
また金属組織として、体積率で７０％以上がパーライト組織から成り、式（１）から求まる前記パーライト組織中の平均セメンタイト厚さｔが１５〜４０ｎｍであり、さらに測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が１５μｍ未満であることを特徴とする直径４．０〜６．０ｍｍの伸線加工用熱間圧延線材。
ｔ＝平均パーライトラメラ間隔（ｎｍ）×｛１００／（１００−初析フェライトの体積率（％））｝×Ｃ含有量（％）×０．１５３    ・・・式（１）
【請求項２】
更に、質量％で、
Ｍｏ：０．０２〜０．２０％、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％のいずれか一方または両方を含有することを特徴とする、請求項１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、熱間圧延線材を素材として、強度、延性に優れた極細鋼線を製造する際に、パテンティング処理を施すこと無しに製造できる用途に好適な伸線加工用熱間圧延線材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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用いられるスチールコードあるいはソーイングワイヤ等として用いられる細径高強度鋼線は、一般に、熱間圧延後に調整冷却した線径（直径）が５〜６ｍｍの鋼線材（以降「鋼線材」を単に「線材」と称する）を一次伸線加工して線径を３〜４ｍｍとなし、続いて、１次パテンティング処理を施してから二次伸線加工により線径を１〜２ｍｍとし、更に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によって線径を０．１〜０．４ｍｍとする工程を経て製造されている。そして、このようにして製造された細径高強度鋼線（極細鋼線）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、スチールコード等となる。
【０００３】
なおここで、パテンティング処理とは、良く知られているように、オーステナイト温度領域に加熱して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することによって、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】
製造コストの低減、およびＣＯ２削減の観点から、このパテンティング処理の回数を減らす要望が強く、従来２回行われていたパテンティング処理を１回に減らす技術は、既に広く実施されている。
【０００５】
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。しかしながら、直径５〜６ｍｍの鋼線材を途中に熱処理を行うことなしに、直径０．１〜０．４ｍｍまで伸線すると、途中で断線が頻発したり、たとえ伸線できたとしても、延性不足のために、その後の撚り線時に断線が頻発する場合が多い。
【０００６】
そのため、熱間圧延線材にパテンティング処理を含めた熱処理を施すことなく、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に記載の技術が提案されている。
【０００８】
特許文献１には、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｂ：０．０００３〜０．０１％、などを含み、パーライト面積率、初析フェライト量、ラメラセメンタイトの形態を特徴とする高強度鋼線用線材が開示されている。しかしながら、ラメラセメンタイトの厚さについて配慮していないために、伸線時や撚り線時の断線を、安定して抑制する手段としては満足できるものではなかった。
【０００９】
また特許文献２には、Ｃ：０．３５〜０．９％、などを含み、初析フェライトの面積率、および伸線後の引張強さを特徴とするゴム補強用鋼線の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献２の実施例をみると、伸線途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ため、伸線後に所定の強度を得にくく、延性も劣化するという問題があった。
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、スチールコードやソーイングワイヤ等の製造素材として好適で、且つこれらを製造する際にパテンティング処理を施すこと無しに製造できる用途に好適で、引張強さが例えば３０００ＭＰａ以上の高強度を有しかつ延性に優れ、しかも安定して製造し得る伸線加工用熱間圧延線材を提供することを課題としている。
【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、まず鋼線の化学組成、ミクロ組織、介在物が、伸線加工時の断線、および伸線加工後の引張強さと延性に及ぼす影響について調査・研究を重ね、その結果を仔細に解析して検討したところ、次のような知見を得ることができた。
【００１３】
ａ）伸線加工後の延性を向上させるためには、Ｃ量を低減し、Ｃｒを添加することが有効である。
ｂ）熱間圧延線材段階でのパーライト組織中のセメンタイトが厚いと、伸線加工中に断線しやすく、また伸線加工後の延性が低下する。パーライト組織中のセメンタイトが薄すぎると、結果的にパーライトラメラ間隔が小さくなり過ぎて、引張強さが過度に上昇するため、伸線加工中に断線しやすくなる。
ｃ）熱間圧延線材で、安定して適切なセメンタイト厚さのパーライト組織を得るためには、仕上げ圧延後の相変態が狙いの温度域で安定して生じる必要があり、そのためにはＭｎ量とＣｒ量を適切に含有する必要があり、Ｃｒの影響度合いはＭｎの２倍程度あること。
ｄ）不可避不純物としてのＡｌ量を適切に管理した場合、断線時の起点となる介在物はＴｉＮであること。そのため、ＴｉＮの最大粒径を小さくすれば、断線を防止できること。
【００１４】
これらのａ）〜ｄ）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、パーライトを主体とする金属組織の条件、とりわけ、パーライト中のセメンタイトの平均厚さ、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、伸線後の引張強さが例えば３０００ＭＰａ以上の高強度を有しかつ延性に優れた、しかもそのような優れた性能を確保しながら量産工程でも安定して製造し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１５】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．３〜０．５％，
Ｓｉ：０．１〜１．０％，
Ｍｎ：０．３〜１．０％，
Ｃｒ：０．２５〜０．７０％，
を含有すると共に残部がＦｅ及び不可避不純物から成り、かつ不純物中のＡｌ，Ｔｉ,Ｎ，Ｐ，Ｓ及びＯがそれぞれ
Ａｌ：０．００２％以下，
Ｔｉ：０．００２％以下，
Ｎ：０．００５％以下，
Ｐ：０．０２％以下，
Ｓ：０．０１％以下，
Ｏ：０．００３％以下
からなり、
Ｍｎ％＋２×Ｃｒ％：０．９０〜１．８％であり、
また金属組織として、体積率で７０％以上がパーライト組織から成り、式（１）から求まる前記パーライト組織中の平均セメンタイト厚さｔが１５〜４０ｎｍであり、さらに測定面積１２５ｍｍ２中でのＴｉＮの最大粒径が１５μｍ未満であることを特徴とする直径４．０〜６．０ｍｍの伸線加工用熱間圧延線材。
ｔ＝平均パーライトラメラ間隔（ｎｍ）×｛１００／（１００−初析フェライトの体積率（％））｝×Ｃ含有量（％）×０．１５３    ・・・式（１）
（２）  更に、質量％で、
Ｍｏ：０．０２〜０．２０％、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％のいずれか一方または両方を含有することを特徴とする、（１）に記載の伸線加工用熱間圧延線材。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パテンティング処理を施すこと無しに、引張強さが例えば３０００ＭＰａ以上の高強度を有しかつ延性に優れたスチールコード用やソーイングワイヤ用等を、高い生産性の下で安定して製造することも可能になるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による伸線加工用熱間圧延線材の化学成分組成及び金属組織の条件についてより詳細に説明する。
【００１８】
＜成分組成＞
Ｃ：  Ｃは鋼材の引張強度を高めるために有効な成分である。しかし、その含有量が０．３％未満の場合には、例えば引張強さで３０００ＭＰａといった高い強度を安定して最終製品に付与させることが困難である。さらに、高強度の最終製品を安定して得るためにはＣ含有量を高めることが有効であり、３２００ＭＰａ以上を得るためにはＣ含有量を０．３５％以上にすることが望ましい。一方、Ｃ含有量が多すぎれば、鋼材が硬質化して伸線時の断線や延性の低下を招く。特に、Ｃ含有量が０．５％を超えれば、その影響が顕著になり、安定した量産が工業的に困難になる。そこで、Ｃ含有量は０．３〜０．５％の範囲内と定めた。望ましくは、０．３５％以上、０．４５％以下とする。
【００１９】
Ｓｉ：  Ｓｉも鋼材の強度を高めるのに有効な成分であり、また脱酸剤としても必要な成分である。しかし、Ｓｉの含有量が０．１％未満ではＳｉの添加効果が十分でなく、一方、１．０％を超えて含有させれば伸線後の延性が低下する。そこで、Ｓｉの含有量は０．１〜１．０％の範囲内と定めた。Ｓｉは鋼材の焼入れ性や初析セメンタイトの生成にも影響する元素であることから、鋼線材に安定して所望のミクロ組織を確保するとの観点から、Ｓｉ含有量は０．２〜０．５％の範囲内に調整することがより望ましい。
【００２０】
Ｍｎ：  Ｍｎは、オーステナイトからの相変態時間に影響し、熱間圧延線材で安定したパーライト組織を得るために有効な成分である。しかし、Ｍｎ含有量が０．３％未満では前記作用による効果が十分でない。一方、Ｍｎは偏析しやすい元素であり、１．０％を超えて含有させれば、線材の特に中心部にＭｎが偏析し、その偏析部にマルテンサイトが生成されて、伸線時に断線しやすくなってしまう。そこで、Ｍｎ含有量は０．３〜１．０％の範囲内と定めた。
【００２１】
Ｃｒ：  Ｃｒはオーステナイトからの相変態時間に大きく影響し、熱間圧延線材で安定したパーライト組織を得るために有効であると同時に、パーライトのラメラ間隔を小さくして最終製品の強度と延性を高める作用がある。そして、最終製品の引張強さで３０００ＭＰａ以上で優れた延性を安定して得るためには、０．２５％以上のＣｒ含有量が必要である。しかし、Ｃｒ含有量が０．７０％を超えて含有させれば、線材の特に中心部にＣｒが偏析し、その偏析部にマルテンサイトが生成されて、伸線時に断線しやすくなってしまう。そこで、Ｃｒ含有量は０．２５〜０．７０％の範囲内と定めた。望ましくは、Ｃｒ含有量は０．５０％以下とする。
【００２２】
Ｍｎ＋２Ｃｒ：上述したように、ＭｎとＣｒはオーステナイトからの相変態時間に大きく影響し、熱間圧延線材で安定したパーライト組織を得るために有効なため、パーライト組織中のセメンタイト厚さを制御することにも有効である。またＣｒの効果はＭｎの２倍程度ある。Ｍｎ＋２Ｃｒが０.９０％を下回ると、熱間圧延線材でのパーライト組織中のセメンタイトが厚くなり、本発明で規定する範囲に安定して量産することができない。より安定して量産するためには、１．００％以上が好ましい。一方、上述したように、Ｍｎ，Ｃｒともに線材の特に中心部に偏析しやすく、その偏析部にマルテンサイトが生成されて、伸線時に断線しやすくなってしまう。そこで、Ｍｎ＋２Ｃｒは０．９０〜１．８％の範囲内と定めた。望ましくは、１．００％以上であり、より望ましくは１．１０％以上である。
【００２３】
以上の各元素に対する残部は、基本的には不可避的不純物及びＦｅとすればよいが、本発明においては、更に、不純物であるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏの含有量を下記の通りに規制する。
【００２４】
Ａｌ：  ＡｌはＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させる元素である。特に、Ａｌ含有量が０．００２％を超えれば、前記酸化物系介在物が粗大化して伸線加工中に断線が多発し、伸線加工性の低下が著しくなる。そこで、Ａｌ含有量は０．００２％以下に規制することとした。
【００２５】
Ｔｉ：  Ｔｉは、Ｎを含有しているとＴｉＮを形成しやすく、ＴｉＮは非常に硬質で、熱間圧延や伸線加工で変形しないため、伸線加工中の断線起点となりやすい。製造方法に配慮しても、Ｔｉ含有量が０．００２％を超えれば、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が１５μｍ未満にすることが難しく、伸線加工中に断線しやすくなる。そこで、Ｔｉ含有量は０．００２％以下に規制することとした。好ましくは、０．００１％以下である。
【００２６】
Ｎ：  Ｎは、Ｔｉを含有しているとＴｉＮを形成しやすく、ＴｉＮは非常に硬質で、熱間圧延や伸線加工で変形しないため、伸線加工中の断線起点となりやすい。製造方法に配慮しても、Ｎ含有量が０．００５％を超えれば、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が１５μｍ未満にすることが難しく、伸線加工中に断線しやすくなる。そこで、Ｎ含有量は０．００５％以下に規制することとした。好ましくは、０．００４％以下である。
【００２７】
Ｐ：  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、Ｐ含有量が０．０２％を超えれば伸線加工性の低下が著しくなる。そこで、Ｐ含有量は０．０２％以下に規制することとした。
【００２８】
Ｓ：  Ｓも伸線加工性を低下させてしまう元素である。そして、Ｓ含有量が特に０．０１％を超えれば伸線加工性の低下が著しくなることから、Ｓ含有量は０．０１％以下に規制することとした。
【００２９】
Ｏ：  Ｏは酸化物を形成しやすい元素であり、Ａｌが存在とすると、硬質なＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させる元素である。特に、Ｏ含有量が０．００３％を超えれば、Ａｌ含有量を本発明の範囲内にしても前記酸化物系介在物が粗大化して伸線加工中に断線が多発し、伸線加工性の低下が著しくなる。そこで、Ｏ含有量は０．００３％以下に規制することとした。
【００３０】
更に、本発明においては、上記で説明した成分に加え、Ｍｏ：０．０２〜０．２０％またはＢ：０．０００３〜０．００３０％のいずれか一方または両方を含有させてもよい。
【００３１】
Ｍｏ：  Ｍｏの添加は任意であるが、Ｍｏを添加すれば、伸線後の引張強さと延性のバランスを高める効果を、より安定して発揮することができる。この効果を得るには、Ｍｏの含有量を０．０２％以上にすることが好ましい。しかし、Ｍｏの含有量が０．２０％を超えれば、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。より好ましくはＭｏ含有量は０．１０％以下であり、一方伸線材の引張強さと延性のバランスを得る観点からは、Ｍｏ含有量を０．０４％以上とすることがより好ましい。
【００３２】
Ｂ：  Ｂの添加は任意であるが、Ｂを添加すれば、伸線後の引張強さと延性のバランスを高める効果を、より安定して発揮することができる。この効果を得るには、Ｂの含有量を０．０００３％以上にすることが好ましい。しかし、Ｂの含有量が０．００３０％を超えれば、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。より好ましくはＢ含有量は０．００２０％以下であり、一方伸線材の引張強さと延性のバランスを得る観点からは、Ｂ含有量を０．０００５％以上とすることがより好ましい。
【００３３】
＜パーライト組織の体積率＞
パテンティング処理を行うことなく、最終製品の引張強さで３０００ＭＰａ以上の高強度、および優れた延性を安定して確保するためには、熱間圧延線材のパーライト組織の体積率を７０％以上にする必要がある。残部の組織は初析フェライト、ベイナイトのいずれか１種、又は２種以上である。パーライト組織の体積率は８０％以上にすることがより好ましい。
【００３４】
＜パーライト組織中のセメンタイトの平均厚さ＞
パテンティング処理を行うことなく、最終製品の引張強さで３０００ＭＰａ以上の高強度を安定して確保し、しかも優れた延性を得て、さらに伸線中の断線を防止するためには、熱間圧延線材のパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さを４０ｎｍ以下にする必要がある。一方、パーライト組織中のセメンタイトの平均厚さが１５ｎｍ未満になれば、伸線加工後の強度が高くなり過ぎるために、延性が低下し、また伸線中の断線が生じやすくなる。そこで、パーライト組織中のセメンタイトの平均厚さを１５〜４０ｎｍの範囲内とした。なおパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さは、好ましくは１５〜３５ｎｍの範囲内、さらに好ましくは２０〜３５ｎｍの範囲とする。
【００３５】
＜ＴｉＮの最大粒径＞
Ａｌが０．００２％以下、Ｏが０．００３％以下の場合には、断線の起点にＴｉＮ以外の介在物、すなわち硫化物や酸化物は観察されなかった。そして測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が１５μｍ以上の場合には、他の要件を満たしていても、伸線中に断線が発生した。そこで、測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径が１５μｍ未満とした。なお測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径は、好ましくは、１２μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とする。
【００３６】
＜伸線加工用熱間圧延線材の直径＞
伸線加工用熱間圧延線材の直径が６．０ｍｍ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０．３２ｍｍまで伸線できないか、あるいは伸線できた場合でも本発明の目標の延性が得られない。一方、熱間圧延線材の直径を４．０ｍｍ未満にすると、熱間圧延での生産効率が大きく低下し、コストがかさむことで、パテンティング処理をなくすメリットがなくなってしまう。そこで、伸線加工用熱間圧延線材の直径を４．０〜６．０ｍｍの範囲内とした。好ましくは４．５〜６．０ｍｍの範囲内、さらに好ましくは４．５〜５．５ｍｍの範囲とする。
【００３７】
＜金属組織条件測定方法＞
次に本発明において規定している金属組織の各条件についての測定方法を説明する。
【００３８】
パーライト組織の体積率は次の方法によって測定したものである。まず、熱間圧延線材の横断面（すなわち長さ方向に直角な切断面）を鏡面研磨した後、ピクラールで腐食し、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて任意な位置において倍率３０００倍で１０箇所を写真撮影する。なお１視野あたりの面積は、５．０×１０−４ｍｍ２（縦２０μｍ、横２５μｍ）である。次いで、その写真を用いて通常の画像解析によりパーライト組織以外の組織の面積率を求める。この面積率は体積率と同じであるため、１００からパーライト組織以外の面積率を除いた値をパーライト組織の体積率とする。またこの際、初析フェライト組織の体積率も同様の方法によって求めた。
【００３９】
またパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さは、次の方法によって算出したものである。まず熱間圧延線材の横断面を鏡面研磨した後、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５０００倍で任意の箇所を１０視野撮影した。なお１視野あたりの面積は１．８×１０−４ｍｍ２（縦１２μｍ、横１５μｍ）である。次に、各視野の写真内のパーライトラメラの向きが揃っている範囲において、ラメラ５間隔分が測定可能で、かつ最もラメラ間隔が小さい場所及び２番目にラメラ間隔が小さい場所について、ラメラが伸びる方向に対して垂直に直線を引いてラメラ５間隔分の長さを求め、それを５で割ることによって各箇所のパーライトラメラ間隔を求めた。このように求めた１０視野分（合計２０箇所）のラメラ間隔の平均値をその熱間圧延線材の平均パーライトラメラ間隔とした。
上記した方法で求め平均パーライトラメラ間隔と初析フェライトの体積率を用いて、下式によってパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さｔを算出した。
【００４０】
ｔ（ｎｍ）＝平均パーライトラメラ間隔（ｎｍ）×｛１００／（１００−初析フェライトの体積率（％））｝×Ｃ含有量（％）×０．１５３    ・・・式（１）
【００４１】
ここで定数０．１５３は、Ｃ含有量が１．００％の鋼材において、このＣがすべてセメンタイトになった時の体積分率が０．１５３であることから用いた。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。
【００４２】
粒径＝（長径２＋短径２）１／２
【００４３】
また、光学顕微鏡による観察では、ＴｉＮは金色を呈するため、他の介在物と容易に区別することができる。
【００４４】
＜製造方法＞
次に本発明の伸線加工用熱間圧延線材を製造する方法の一例について説明する。但し、本発明の伸線加工用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。
【００４５】
本発明の伸線加工用熱間圧延線材を製造する場合、パーライトの体積率、パーライト組織中のセメンタイトの平均厚さ、及びＴｉＮの最大粒径が、既に述べた各条件を確実に満たし得るように、鋼成分組成や目標性能、線径等に応じて、工程及び各プロセス条件を設定すれば良いが、ここでは、０．３〜０．５％のＣ、０．１〜１．０％のＳｉ、０．３〜１．０％のＭｎ、０．２５％〜０．７０％のＣｒ、及び０．９０〜１．８％のＭｎ＋２Ｃｒ、不可避不純物としてＡｌ：０．００２％以下、Ｔｉ：０．００２％以下、Ｎ：０．００５％以下を含有する鋼を用いた場合の製造方法の一例について示す。
【００４６】
少量実験のための溶解の場合、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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９００〜１０００℃としてφ４．０〜６．０ｍｍ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５０℃／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１０〜２０℃／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。
【００５０】
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、仕上げ圧延直後の鋼線材の表面温度を指し、更に、仕上げ圧延後の冷却速度も、鋼線材の表面冷却速度を指す。
【００５１】
次に本発明の実施例について説明するが、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り、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。
【実施例】
【００５２】
まず、表１に示す化学組成の鋼Ａ〜Ｕ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。
【００５３】
また表２に示す化学組成の鋼Ｖ〜Ｘ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。
【００５４】
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、パーライト組織の体積率、初析フェライトの体積率、パーライト組織中のセメンタイトの平均厚さ、および測定面積１２５ｍｍ２中での最大のＴｉＮ粒径を測定した。
【００５５】
パーライト組織の体積率は、熱間圧延線材の横断面（すなわち長さ方向に直角な切断面）を鏡面研磨した後、ピクラールで腐食し、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて任意な位置において倍率３０００倍で１０箇所を写真撮影する。なお１視野あたりの面積は、５．０×１０−４ｍｍ２（縦２０μｍ、横２５μｍ）である。次いで、その写真を用いて通常の画像解析によりパーライト組織以外の組織の面積率を求める。この面積率は体積率と同じであるため、１００からパーライト組織以外の面積率を除いた値をパーライト組織の体積率とする。またこの際、初析フェライト組織の体積率も同様の方法によって求めた。
【００５６】
次にパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さは、次の方法によって算出したものである。まず熱間圧延線材の横断面を鏡面研磨した後、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５０００倍で任意の箇所を１０視野撮影した。なお１視野あたりの面積は１．８×１０−４ｍｍ２（縦１２μｍ、横１５μｍ）である。次に、各視野の写真内のパーライトラメラの向きが揃っている範囲において、ラメラ５間隔分が測定可能で、かつ最もラメラ間隔が小さい場所及び２番目にラメラ間隔が小さい場所について、ラメラが伸びる方向に対して垂直に直線を引いてラメラ５間隔分の長さを求め、それを５で割ることによって各箇所のパーライトラメラ間隔を求めた。このように求めた１０視野分（合計２０箇所）のラメラ間隔の平均値をその熱間圧延線材の平均パーライトラメラ間隔とした。
【００５７】
上記した方法で求め平均パーライトラメラ間隔と初析フェライトの体積率を用いて、下式（１）によってパーライト組織中のセメンタイトの平均厚さｔを算出した。
【００５８】
ｔ（ｎｍ）＝平均パーライトラメラ間隔（ｎｍ）×｛１００／（１００−初析フェライトの体積率（％））｝×Ｃ含有量（％）×０．１５３    ・・・式（１）
【００５９】
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。
【００６０】
粒径＝（長径２＋短径２）１／２
【００６１】
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。
【００６２】
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１８％となるパル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％となるパルススケジュールで、直径０．３２ｍｍ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４中に示した。すなわち最終伸線加工を、各鋼線毎に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。
【００６３】
さらに、強度と延性をつぎのようにして調べた。すなわち、直径０．３２ｍｍ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、引張強さと絞りを測定して、各３本の平均値を表３中に示した。なお撚り線時の断線の頻度は、引張試験での絞りと相関があり、絞りが３０％以上であれば、撚り線時の断線がほとんど生じないため、絞りが３０％以上であれば、延性が良好とした。
【００６４】
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４．０〜６．０ｍｍの熱間圧延線材を直径０．３２ｍｍ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の引張強さが３０００ＭＰａ以上、好ましくは３２００ＭＰａ以上、より好ましくは３４００ＭＰａ以上であること、及び引張試験での絞りが３０％以上であることである。
【００６５】
表４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。
【００６６】
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。
【００６７】
【表１】
0006648516.tif 000002
【００６８】
【表２】
0006648516.tif 000003
【００６９】
【表３】
0006648516.tif 000004
【００７０】
【表４】
0006648516.tif 000005