(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系ステンレス鋼線材の製造方法であって、
ビレットに圧延を施して線状母材を得る圧延工程と、
この線状母材に、酸素濃度が９容量％以上の雰囲気下で固溶化処理を行う固溶化工程と、
この線状母材の表面寄り部分を除去代直径が０．１５ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下となるように除去する除去工程と
を含むことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーステナイト系ステンレス鋼からなる線材の製造方法として、熱間圧延による方法が広く知られている（例えば特開平１０−１３７８０４号公報等参照）。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て得られたビレットが、加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに、多段の圧延機によって熱間圧延が施される。熱間圧延によってビレットは細径化し且つ長尺化して、線状母材が得られる。
【０００３】
ビレットには熱間圧延工程では解消されない程度の表面疵があることもあり、これに起因して圧延後の線状母材に表面疵が残存することもある。また、線状母材が熱間圧延工程に起因する表面疵を持つ場合もある。ビレットの表面疵を低減する努力や圧延条件を最適に制御する努力も行われているが、線状母材の表面疵を完全に解消することは困難である。
【０００４】
表面性状が良好な線材が要求される場合は、線状母材の表面疵を低減する目的で、線状母材の表面寄り部分が切削除去される。この切削除去は、「皮剥ぎ」又は「シェービング」とも称されている。この皮剥ぎによって、高品質な線材が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
皮剥ぎは、通常ダイス等の工具によって行われる。この皮剥ぎにより、かえって線材に微小欠陥が生じることがある。具体的には、工具に起因するツールマークが発生することがある。また、工具と線状母材との摺動によって発生するビビリによってリングマークが生じ、ウネリが見られることがある。さらに、線状母材が難切削材である場合は、切削面が微細ムシレ状態となって光沢のない肌となることもある。
【０００６】
これらの微小欠陥（ツールマーク、ウネリ及びムシレ）は、線材が通常の用途に用いられる場合はほとんど問題とならない。しかしながら、線材が冷間加工度の高い部品（例えば精密製品用の小ネジ）の材料として用いられる場合は、冷間加工時に微小欠陥が起点となって割れ等が生じてしまうという問題がある。また、電解研磨、機械研磨等によって鏡面状態とされる用途に線材が用いられる場合も、研磨後に微小欠陥が残存し、最終製品の品質を低下させてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、オーステナイト系ステンレス鋼からなる線材の微小欠陥を抑制しうる製造方法の提供をその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためになされた発明は、以下の（１）及び（２）の工程を含むオーステナイト系ステンレス鋼線材の製造方法でる。
（１）ビレットに圧延を施して線状母材を得る圧延工程。
（２）この線状母材の表面寄り部分を除去代直径が０．１５ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下となるように除去する除去工程。
【０００９】
この製造方法では、０．１５ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下の除去代直径で線状母材の表面寄り部分が除去されるので、線状母材が有する表面疵がほぼ完全に除去され、しかも除去工程における微小欠陥が抑制される。従って、表面性状に優れた線材が得られる。
【００１０】
好ましくは、この製造方法は、圧延工程と除去工程との間に固溶化工程を含む。この固溶化工程では、酸素濃度が９容量％以上の雰囲気下で線状母材が固溶化処理に供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる製造方法が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経てビレットが準備される（ＳＴＰ１）。このビレットは、オーステナイト系ステンレス鋼用のものである。
【００１３】
次に、切削加工、研削加工、ショットブラスト等の手段でビレットの表面状態が調整される（ＳＴＰ２）。これによりビレットの表面疵がほぼ除去され、また表面粗度が調節される。
【００１４】
次に、ビレットがビレット装入機から製造設備内に投入される。ビレットは、加熱炉へと搬送されて所定温度に加熱される（ＳＴＰ３）。そして、このビレットに対して、粗列圧延機による圧延（ＳＴＰ４）、中間列圧延機による圧延（ＳＴＰ５）、仕上列圧延機による圧延（ＳＴＰ６）及び線材圧延（ＳＴＰ７）が順次施される。この多段の熱間圧延によりビレットが段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化する。こうして、線状母材が得られる。なお、仕上列圧延の後に、寸法精度向上、表面性状向上等の目的で、線状母材にさらに高精度な圧延が施されてもよい。
【００１５】
次に、線状母材が固溶化炉に投入される。この固溶化炉にて、線状母材に固溶化処理が施される（ＳＴＰ８）。この固溶化処理によって金属組織の粒界に析出しているクロム炭化物が母相に固溶され、同時に線状母材が適度に軟化する。固溶化処理により、固溶化炉中の酸素と線状母材とが化学反応を起こし、線状母材の表面に酸化スケールが生成する。なお、用途によっては、この固溶化処理が省略される場合もある。
【００１６】
次に、この線状母材がダイスに通され、線状母材のうち表面寄り部分が切削除去される（ＳＴＰ９）。この除去工程により、線状母材の表面疵が除去される。こうして、線材が完成する。線材には必要に応じてさらに仕上処理が施されることがあり、また最終検査が実施される。
【００１７】
図２は、図１の製造方法によって得られた線材１が示された斜視図である。この図において仮想線（二点鎖線）で示されているのは、除去工程（ＳＴＰ９）において表面寄り部分２が切削除去される前の線状母材３である。除去工程前の線状母材３の直径が図２において両矢印で示されているようにＤとされ、除去工程後の線材１の直径が図２において両矢印で示されているようにｄとされたとき、除去代直径Ｃは下記数式Ｉによって算出される。
Ｃ＝Ｄ−ｄ      −−−（Ｉ）
【００１８】
除去代直径Ｃは、０．１５ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下とされる必要がある。除去代直径Ｃが０．１５ｍｍ未満であると、除去工程（ＳＴＰ９）において線状母材３の外周面全体に均一にダイスの負荷を掛けることが困難となり、部分的に表面疵が除去されないことがある。また、除去代直径Ｃが０．１５ｍｍ未満であると、線材１の真円度が不十分となることがある。これらの観点から、除去代直径Ｃは０．１７ｍｍ以上が特に好ましい。除去代直径Ｃが０．２３ｍｍを超えると、ダイスへの負荷が大きくなり、線材１にツールマーク、ウネリ及びムシレが生じやすくなる。この観点から、除去代直径Ｃは０．２０ｍｍ以下が特に好ましい。
【００１９】
固溶化処理（ＳＴＰ８）における固溶化炉内の雰囲気は、酸素を９容量％以上含むものが好ましい。酸素濃度が９容量％以上である雰囲気中で生成した酸化スケールは、除去工程（ＳＴＰ９）においてダイス負荷の軽減に寄与する。これによりダイス寿命が長くなり、しかも線材１へのツールマーク、ウネリ及びムシレの発生がより抑制される。この観点から、雰囲気における酸素濃度は１０容量％以上がより好ましい。この製造方法では、粒界に析出したクロム炭化物の固溶と、除去工程（ＳＴＰ９）に好適な酸化スケールの生成とが、固溶化処理（ＳＴＰ８）によって同時に達成される。雰囲気の酸素濃度は、通常は２０容量％以下とされる。
【００２０】
固溶化処理（ＳＴＰ８）の処理温度は、線状母材３の材質にもよるが、通常は１０００℃から１１００℃程度に設定される。また、処理時間は、通常は３０分から１２０分程度とされる。
【００２１】
固溶化処理（ＳＴＰ８）と除去工程（ＳＴＰ９）との間に、線状母材３に軽度の伸線加工が施されてもよい。この伸線加工は、最終製品である線材１の寸法調整の目的で行われる。伸線加工が施される場合は、伸線加工後の線状母材の直径が、図２に示されるＤとされる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づい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。
【００２３】
［実施例１］
ビレットに多段の熱間圧延を施して、鋼種がＳＵＳ３０４であり直径が５．５ｍｍである線状母材を得た。次に、この線状母材を温度が１０４０℃であり酸素濃度が１０．２容量％である雰囲気中で３０分間保持し、固溶化処理を施した。次に、この線状母材に１０％の延伸加工を施した。そして、この線状母材をダイスに通し、皮剥ぎを行った。除去代直径が０．１７ｍｍとなるように皮剥ぎの条件を調整し、線材を得た。
【００２４】
［実施例２］
固溶化処理を省略し、また、除去代直径Ｃを０．２０ｍｍとした他は実施例１と同様にして線材を得た。
【００２５】
［比較例１］
除去代直径Ｃを０．２８ｍｍとし、固溶化処理時の酸素濃度を４．７容量％とした他は実施例１と同様にして線材を得た。
【００２６】
［実施例３］
ビレットに多段の熱間圧延を施して、鋼種がＳＵＳ３０３であり直径が７．５ｍｍである線状母材を得た。次に、この線状母材を温度が１０３０℃であり酸素濃度が１１．６容量％である雰囲気中で３０分間保持し、固溶化処理を施した。次に、この線状母材に４％の延伸加工を施した。そして、この線状母材をダイスに通し、皮剥ぎを行った。除去代直径が０．１５ｍｍとなるように皮剥ぎの条件を調整し、線材を得た。
【００２７】
［実施例４］
固溶化処理を省略し、除去代直径Ｃを０．１８ｍｍとした他は実施例３と同様にして、線材を得た。
【００２８】
［比較例２］
伸線加工を省略し、固溶化処理時の酸素濃度を５．３容量％とし、除去代直径Ｃを０．３３ｍｍとした他は実施例３と同様にして、線材を得た。
【００２９】
［実施例５］
ビレットに多段の熱間圧延を施して、鋼種がＳＵＳＸＭ７であり直径が６．５ｍｍである線状母材を得た。次に、この線状母材を温度が１０５０℃であり酸素濃度が１３．３容量％である雰囲気中で４０分間保持し、固溶化処理を施した。次に、この線状母材に４％の延伸加工を施した。そして、この線状母材をダイスに通し、皮剥ぎを行った。除去代直径が０．２０ｍｍとなるように皮剥ぎの条件を調整し、線材を得た。
【００３０】
［実施例６］
固溶化処理を省略し、除去代直径Ｃを０．１７ｍｍとした他は実施例５と同様にして、線材を得た。
【００３１】
［比較例３］
固溶化処理時の酸素濃度を４．９容量％とし、除去代直径Ｃを０．２９ｍｍとした他は実施例５と同様にして、線材を得た。
【００３２】
［実施例７］
ビレットに多段の熱間圧延を施して、鋼種がＳＵＳ３１６であり直径が６．０ｍｍである線状母材を得た。次に、この線状母材を温度が１０４０℃であり酸素濃度が９．２容量％である雰囲気中で３０分間保持し、固溶化処理を施した。次に、この線状母材に４％の延伸加工を施した。そして、この線状母材をダイスに通し、皮剥ぎを行った。除去代直径が０．２３ｍｍとなるように皮剥ぎの条件を調整し、線材を得た。
【００３３】
［実施例８］
固溶化処理を省略し、除去代直径Ｃを０．１７ｍｍとした他は実施例７と同様にして、線材を得た。
【００３４】
［比較例４］
線状母材の直径が５．１５ｍｍとなるように圧延条件を調整し、伸線加工を省略し、固溶化処理時の酸素濃度を４．４容量％とし、除去代直径Ｃを０．３４ｍｍとした他は実施例７と同様にして、線材を得た。
【００３５】
［線材の検査］
各実施例及び各比較例の製造方法で得られた線材の表面状態を、目視によって観察した。そして、リングマークによるウネリ、ムシレ（光沢）及び線状疵（ツールマーク等）の程度を、「Ａ」から「Ｃ」の三段階で評価した。欠陥の見られないものを「Ａ」、欠陥が若干見られるが程度が小さいものを「Ｂ」、そして程度の大きな欠陥が見られるものを「Ｃ」とした。この評価結果が、下記の表１及び表２に示されている。
【００３６】
【表１】
0004145515.tif 000002
【００３７】
【表２】
0004145515.tif 000003
【００３８】
表１及び表２に示されるように、各比較例の製造方法で得られた線材は、何らかの微小欠陥を有している。これに対し、各実施例の製造方法で得られた線材は、微小欠陥が見られない。この評価結果より、本発明の優位性は明らかである。
【００３９】
以上説明された製造方法はあくまで一例であり、例えば製造設備の配置、製造条件、線材の材質等は用途等に応じて適宜変更可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明の製造方法によれば、オーステナイト系ステンレス鋼からなる線材の微小欠陥が低減される。この製造方法により、線材の品質が向上し、また線材製造工場における歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる製造方法が示されたフローチャートである。
【図２】図２は、図１の製造方法によって得られた線材が示された斜視図である。
【符号の説明】
１・・・線材
２・・・表面寄り部分
３・・・線状母材
【図１】
0004145515.tif 000004
【図２】
0004145515.tif 000005