專利名稱：可省略拉絲前的熱處理的拉絲加工性優(yōu)良的熱軋線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱軋線材，能夠省略拉絲前的熱處理，以熱軋?jiān)瓲钊耘f具有優(yōu)良的拉絲加工性。本發(fā)明的熱軋線材，由于不僅適當(dāng)控制線材整體的抗拉強(qiáng)度的平均值，而且抗拉強(qiáng)度的偏差小，并且斷裂縮頸的平均值也高，斷裂縮頸的偏差也小，因此非常適合用作制造鋼索、輪胎鋼絲、PC鋼絲、鋼絲繩等高強(qiáng)度鋼絲的原材料。
另外，本發(fā)明中作為對(duì)象的是線徑5.0mm以上的熱軋線材，這是針對(duì)將5.5～5.0mm線徑的高碳鋼線材(JIS規(guī)格產(chǎn)品)拉絲到1.0mm左右的最終熱處理絲徑的工序，要求最苛刻的拉絲加工性的實(shí)情而設(shè)定的。即，本發(fā)明提供一種能夠更加提高與以往同一線徑的熱軋線材的拉絲加工性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，鋼索或輪胎鋼絲等，通常，在熱軋?zhí)己?.7％～0.8％左右的高碳鋼[相當(dāng)于JISG 3502(SWRS72A、SWRS82A)]后，通過控制冷卻條件，形成直徑5.0～6.4mm左右的鋼線材，接著，在實(shí)施了一次拉絲加工、鉛浴淬火處理、二次拉絲加工、(在制作鋼索時(shí)進(jìn)行再次鉛浴淬火)、Cu-Zn二相浸鍍、發(fā)藍(lán)處理后，最終進(jìn)行濕式拉絲加工(精拉絲)，拉到規(guī)定的絲徑，如此進(jìn)行制造。其中，鉛浴淬火處理(退火處理)是為得到適合拉絲加工性的微細(xì)的珠光體組織而進(jìn)行的，但以提高生產(chǎn)性或節(jié)能對(duì)策，進(jìn)而降低成本為目的，進(jìn)行可省略鉛浴淬火處理等熱處理的熱軋線材(直接鉛浴淬火線材)的開發(fā)。
例如，在專利文獻(xiàn)1(特公平3-60900號(hào)公報(bào))中，作為拉絲模壽命優(yōu)良的、并且斷絲次數(shù)也少的鋼線材，提出了規(guī)定高碳鋼線材的C當(dāng)量和抗拉強(qiáng)度、粗珠光體占有率的關(guān)系的線材(保護(hù)范圍，第1欄第19行～第2欄第6行、第5欄第7～33行)。在上述文獻(xiàn)中，發(fā)明者們的研究結(jié)果表明，主要基于“在直接鉛浴淬火線材中存在最佳的抗拉強(qiáng)度，無論抗拉強(qiáng)度低，還是高，斷絲率都升高”的見解，按與C當(dāng)量的關(guān)系控制抗拉強(qiáng)度的平均值，但盡管如此，有時(shí)還是不能充分阻止拉絲中的斷絲發(fā)生。軋制線材的機(jī)械特性，因線材的長(zhǎng)度(部位)而異，一般混合存在抗拉強(qiáng)度或收縮值高的部分和低的部分。因此，如上述文獻(xiàn)所述，如果只單一地規(guī)定抗拉強(qiáng)度的平均值，不能充分控制局部強(qiáng)度高的部分或延性低的部分，這成為拉絲中的斷絲發(fā)生的起點(diǎn)，結(jié)果導(dǎo)致斷絲。
此外，雖不是有意提供直接鉛浴淬火線材，但在專利文獻(xiàn)2(特開2001-179325號(hào)公報(bào))中，作為可通過緩冷熱軋后的線圈進(jìn)行直接軟質(zhì)化的方法，公開了控制熱軋后的冷卻傳送帶上的線圈的冷卻速度，控制鋼材的成分、緩冷開始時(shí)的奧氏體粒徑、線徑、環(huán)間距、緩冷罩的溫度的方法(段落 、 、 ～ 、圖1)。但是，同上述文獻(xiàn)一樣，如本發(fā)明所述，由于無“為提供拉絲加工性極優(yōu)良的熱軋線材，形成上述的機(jī)械特性的偏差小的線材是不可缺的”的想法，因此與所述專利文獻(xiàn)1同樣，對(duì)局部強(qiáng)度極低的部分或延性低的部分的控制還不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的事實(shí)而提出的，其目的在于提供一種熱軋線材，即使省略鉛浴淬火處理等熱處理，以熱軋?jiān)瓲罾z加工性仍舊極為優(yōu)良，與以往的線材相比，顯著降低斷線次數(shù)。
能夠解決上述問題的、本發(fā)明的可省略拉絲前的熱處理的、拉絲加工性優(yōu)良的熱軋線材，是一種絲徑5.0mm以上的熱軋線材，含有C0.6～1.0％(表示質(zhì)量％，下同)、Si0.1～1.5％、Mn0.3～1.0％，P抑制在0.02％以下、S抑制在0.02％以下，90面積％以上是珠光體組織，其特征在于4m長(zhǎng)的線材的機(jī)械特性滿足以下(1)～(4)要求。
(1)TS*-30≤抗拉強(qiáng)度的平均值(TSAV:MPa)≤TS*+30
此處，TS*＝400×{[C]+([Mn]+[Si])/5}+670，式中，[]表示各元素的含量(％)。
(2)抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(TSσ)≤30MPa(3)斷裂縮頸的平均值(RAAV)＞35％(4)斷裂縮頸的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RAσ)≤4％


圖1是圖解表示采用冷卻方法B的No.8～14的d/L和RAσ的關(guān)系的圖。
圖2是圖解表示采用冷卻方法B的No.8～14的d/L和拉絲加工性(到拉絲直徑1.2mm的斷絲頻率)的關(guān)系的圖。
圖3是圖解表示采用冷卻方法C的No.15～21的d/L和RAσ的關(guān)系的圖。
圖4是圖解表示采用冷卻方法C的No.15～21的d/L和拉絲加工性(到拉絲直徑1.2mm的斷絲頻率)的關(guān)系的圖。
圖5是圖解表示采用冷卻方法A的No.1～6的d/L和RAσ的關(guān)系的圖。
圖6是圖解表示采用冷卻方法A的No.1～6的d/L和拉絲加工性的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者們，為提供一種與以往相比，以熱軋?jiān)瓲钸M(jìn)一步提高拉絲加工性的熱軋線材，進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明，為確保良好的拉絲加工性，如在上述以往的公報(bào)中所指出，需要在熱軋結(jié)束后進(jìn)行冷卻調(diào)節(jié)等，將抗拉強(qiáng)度(TS)的平均值(TSAV)控制在規(guī)定范圍，但只此還不充分，還需要更加提高延性的指標(biāo)即斷裂縮頸(RA)的平均值(RAAV)。但是，如果降低TS，RA的偏差就會(huì)增大，不能得到所希望的RAAV值，判明不能防止基于局部延性劣化部的斷絲發(fā)生。即，為了提供一種與以往線材相比，能夠顯著降低斷絲次數(shù)的“拉絲加工性極為優(yōu)良的熱軋線材”，只單一地將TSAV值控制在低水平，還不夠，還需要控制RAAV及斷裂縮頸的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RAσ)，另外，也將抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(TSσ)控制在低水平，形成機(jī)械特性的偏差小的熱軋線材，都是不可缺的。為得到如此的熱軋線材，發(fā)現(xiàn)，如以往，只控制熱軋條件，或只調(diào)節(jié)卷取后的冷卻速度還不夠，通過將軋制后傳送到傳送帶上的線材的裝載密度[d/L(d＝線材的線徑、L＝環(huán)間距)]，控制在比以往的方法小的范圍，能夠得到所述熱軋線材，如此完成本發(fā)明。
以下，說明本發(fā)明的線材。
如上所述，本發(fā)明的“可省略拉絲前的熱處理的、拉絲加工性優(yōu)良的熱軋線材”，是含有C0.6％～1.0％、Si0.1％～1.5％、Mn.0.3％～1.0％的絲徑5.0mm以上的熱軋線材，其特征在于，組織90面積％以上是珠光體組織，4m長(zhǎng)的線材的機(jī)械特性滿足上述(1)～(4)。
本發(fā)明的熱軋線材，軋制線材中的組織的90面積％以上是珠光體組織。珠光體組織以外的組織(晶界鐵素體、貝氏體、馬氏體)增加，如果珠光體面積率低于90面積％，因?yàn)檠有粤踊?。為了確保優(yōu)良的拉絲加工性，優(yōu)選珠光體組織越多越好，作為珠光體組織的面積率，優(yōu)選在95面積％以上，最優(yōu)選是100面積％(完全是珠光體組織)。
滿足本發(fā)明規(guī)定的鋼中成分(后述)的，一般軋制線材中的珠光體面積率達(dá)到90％以上，但為更加提高該珠光體面積率，推薦適當(dāng)控制軋制結(jié)束后的冷卻速度。
另外，以進(jìn)一步提高本發(fā)明的作用的目的，推薦將珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑設(shè)定在10μm以下。由此，更加提高拉絲性，即使提高拉絲速度，也能夠抑制拉絲后的斷絲(參照后述的實(shí)施例3)?；谏鲜鲇^點(diǎn)，上述的平均球團(tuán)直徑優(yōu)選越小越好，更優(yōu)選在8μm以下，最優(yōu)選6μm以下。
此處，所謂的球團(tuán)，指的是珠光體組織中的鐵素體的結(jié)晶方位表示同一方位的區(qū)域，珠光體組織的平均球團(tuán)直徑，利用以下的方法測(cè)定。
首先，在軋制材的板厚方向斷面D/4(D線徑)中，沿200μm×200μm的視野，采用SEM/EBSP(Electron Back Scatter Diffraction Pattern)，按0.5μm的間距，進(jìn)行鐵素體的方位分析。作為球團(tuán)尺寸的晶界，表示各測(cè)定點(diǎn)間的方位差達(dá)到15度以上的邊界，采用切片法測(cè)定總長(zhǎng)800μm中的球團(tuán)晶界數(shù)(N)，將800/N的值作為“珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑”。
在本發(fā)明中，取樣連續(xù)的4m長(zhǎng)線材，作為得到“拉絲加工性非常優(yōu)良的熱軋線材”的指標(biāo)，確定其機(jī)械特性。此處，取樣長(zhǎng)度設(shè)在4m(一般相當(dāng)于線圈一圈的長(zhǎng)度)的理由，是基于對(duì)于推斷線圈整體的機(jī)械特性值，4m長(zhǎng)是所需最小限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如果短于該尺寸容易產(chǎn)生誤差，如果長(zhǎng)于該尺寸不實(shí)用，基于如此的觀點(diǎn)確定。
具體是，在線圈整體中，任意取樣連續(xù)的4m長(zhǎng)線材，測(cè)定連續(xù)采取16根(n＝16)JIS9B號(hào)試驗(yàn)片時(shí)的各機(jī)械特性值。
首先，說明附加本發(fā)明線材特征的上述(1)～(4)的機(jī)械特性。
(1)TS*-30≤抗拉強(qiáng)度的平均值(TSAV:MPa)≤TS*+30此處，TS*＝400×{[C]+([Mn]+[Si])/5}+670式中，[]表示各元素的含量(％)。
如本發(fā)明，為確保高碳鋼線材的拉絲加工性，需要適當(dāng)控制TSAV。如果TSAV過高，斷絲率上升，另一方面，得不到對(duì)于提高拉絲加工性有用的組織。在本發(fā)明中，按與TS*“以有助于提高強(qiáng)度的化學(xué)成分(C、Si、Mn)的關(guān)系式表示的值”的關(guān)系，將TSAV控制在規(guī)定范圍，將該范圍確定在從TS*-30到TS*+30。優(yōu)選是TS*-20以上，TS*+20以下。
(2)抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(TSσ)≤30MPa在本發(fā)明中，不僅需要像以往一樣控制TSAV，另外還需要將TSσ控制在30MPa以下，減小TS的偏差。從而，與以往的線材相比，能夠更加降低斷絲發(fā)生頻率。推薦TSσ越小越好，優(yōu)選設(shè)定在28MPa以下，更優(yōu)選設(shè)定在26MPa以下。
(3)斷裂縮頸的平均值(RAAV)＞35％熱軋線材的斷裂縮頸，支配拉絲加工后初期的拉絲加工性，在本發(fā)明中，基于決定工業(yè)化的拉絲加工性的主要因子是RAV及后述的RAσ的觀點(diǎn)，將RAAV確定大于35％。如果RAAV在35％以下，在拉絲初期斷絲的頻率就會(huì)增高。推薦RAAV越大越好，優(yōu)選設(shè)定在40％以上，更優(yōu)選設(shè)定在45％以上。
(4)斷裂縮頸的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RAσ)≤4％如上所述，即使RAAV滿足規(guī)定值，如果存在斷裂縮頸極低的部位，該部位成為局部延性劣化部，成為斷絲的起點(diǎn)。因此在本發(fā)明中，通過將RAσ確定在4％以下，減小了RA的偏差。推薦RAσ越小越好，優(yōu)選設(shè)定在3％以下，更優(yōu)選設(shè)定在2％以下。
以下，說明構(gòu)成本發(fā)明線材的化學(xué)成分。
C6％～1.0％C，是確保線材的所需強(qiáng)度所必需的元素，因此，添加0.6％以上。優(yōu)選0.65％以上，更優(yōu)選0.7％以上。另一方面，如果超過1.0％，在熱軋后的冷卻過程中，難于控制成為斷絲起點(diǎn)的先共析滲碳體。優(yōu)選0.95％以下。
Si0.1％～1.5％Si，是增加珠光體中的鐵素體強(qiáng)度，有助于強(qiáng)度調(diào)節(jié)的元素，也可以用作脫氧劑。為有效發(fā)揮如此的作用，需要添加0.1％以上，優(yōu)選添加0.12％以上。但是，如果過量添加，由于使鋼中鐵素體的延性劣化，容易斷絲，所以其上限設(shè)定在1.5％。優(yōu)選1.3％以下。
Mn0.3％～1.0％Mn，是確保鋼的淬火性，有助于提高強(qiáng)度的元素。為有效發(fā)揮如此的作用，需要添加0.3％以上(優(yōu)選0.35％以上)。但是，如果過量添加，由于在熱軋后的冷卻過程中引起偏析，容易產(chǎn)生對(duì)拉絲加工性有害的馬氏體等過冷組織，所以其上限設(shè)定在1.0％。優(yōu)選0.8％以下。
P0.02％以下P是使鋼的韌性·延性劣化的元素，為防止拉絲或其后的絞絲工序中的斷絲，所以其上限定在0.02％。優(yōu)選0.10％以下，更優(yōu)選0.005％以下。
S0.02％以下S與P同樣，是使鋼的韌性·延性劣化的元素，為防止拉絲或其后的絞絲工序中的斷絲，所以其上限定在0.02％。優(yōu)選0.01％以下，更優(yōu)選0.005％以下。
本發(fā)明線材含有上述成分，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)，但以進(jìn)一步提高本發(fā)明的作用的目的，推薦再添加下述元素。
Cr0.3％以下(不包括0)，及/或Ni0.3％以下(不包括0)Cr及Ni都是提高淬火性、有助于提高強(qiáng)度的元素。為有效地發(fā)揮如此的作用，推薦添加0.1％以上Cr，0.1％以上Ni。但是，如果過量添加，由于容易產(chǎn)生馬氏體，因此將其上限分別確定在Cr0.3％(更優(yōu)選0.25％)，Ni0.3％(更優(yōu)選0.25％)。這些元素可以單獨(dú)添加，也可以并用。
合計(jì)0.1％以下(不包括0％)含有從由Nb、V、Ti、Hf及Zr組成的組中選擇的至少一種元素這些元素，是析出微細(xì)的氮化物，有助于高強(qiáng)度化的元素。為有效地發(fā)揮如此的作用，推薦分別0.003％以上添加Nb、V、Ti、Hf及Zr。但是，如果過量添加，由于延性劣化，因此將其上限合計(jì)定在0.1％(更優(yōu)選0.08％)。這些元素可以單獨(dú)添加，也可以并用。
N0.01％以下N是使線材的韌性·延性劣化的元素，基于為防止斷絲、提高拉絲加工性，其含量越少越好的觀點(diǎn)，在本發(fā)明中，設(shè)定在N0.01％以下(更優(yōu)選0.008％以下)。
Al0.05％以下、Mg0.01％以下這些元素都可用作脫氧劑，但如果過量添加，由于大量產(chǎn)生Al2O3、MgO-Al2O3等氧化物夾雜物，多發(fā)生起因于該夾雜物的斷絲，因此將它們的上限設(shè)定在Al0.05％、Mg0.01％。更優(yōu)選Al0.01％以下、Mg0.05％以下。
B0.001％～0.005％B，以固溶的自由B存在鋼中，已知能夠抑制第2相鐵素體的生成，特別是在制造需要抑制縱裂紋的高強(qiáng)度線材時(shí)，添加B是有效的。為確保規(guī)定的自由B，推薦0.01％以上(更優(yōu)選0.002％以上)添加B。但是，即使超過0.005％地添加，B作為化合物析出，由于劣化延性，因此將其上限定在0.005％。更優(yōu)選0.004％以下。
此外，除上述成分以外，也可以在不損失本發(fā)明的作用的范圍內(nèi)，添加容許的其它成分，也可以含有雜質(zhì)。
下面，說明制造本發(fā)明的線材的方法。
為得到作為本發(fā)明目的的規(guī)定的機(jī)械特性值，需要加熱滿足上述成分的鋼坯，在熱軋到規(guī)定的線徑(5.5mm或5.0mm)后，調(diào)節(jié)冷卻傳送到傳送帶上的線材，同時(shí)將該線材的裝載密度[d/L，d＝線材的線徑、L＝環(huán)間距(線材和線材間的距離)]控制在0.20以下。特別是在本發(fā)明中，其特征在于，以熱軋后放到傳送帶上的線材的根數(shù)達(dá)到d/L≤0.20的方式，控制、調(diào)節(jié)軋制速度和傳送帶的傳送速度。在以往線材中，對(duì)熱軋后傳送到傳送帶上的線材，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量等，將TSAV控制規(guī)定范圍，如果只如此，就不能控制TSσ，也就更難確保所要求的TSAV及RAσ。
以下，說明各工序。
首先，加熱滿足上述成分的鋼坯，但不限定加熱條件，能夠采用制造熱軋?jiān)瓲罹€材時(shí)通常實(shí)施的條件(例如900～1250℃)。
然后，熱軋到規(guī)定的絲徑，但也不特別限定熱軋條件，能夠以得到所要求的機(jī)械特性的方式，實(shí)施適宜、適當(dāng)?shù)臈l件。例如，推薦將精軋溫度控制在800～1150℃、將卷取溫度(圈狀放置在地面上開始冷卻的溫度)控制在980～750℃等。
在按上述進(jìn)行了熱軋及卷取后，將熱軋的線材傳送到傳送帶(例如絲帶路瑪雅傳送帶(ステルモア))，但此處，需要在傳送帶上控制線材的冷卻速度，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)該線材的裝載密度(d/L)。
首先，冷卻速度的控制，特別是確保規(guī)定的TSAV所必需的，具體是，推薦采用以平均冷卻速度8～20℃/s(更優(yōu)選10～15℃/s)急冷至900～670℃，然后以1～5℃/s(更優(yōu)選1～3℃/s)平均冷卻速度減緩至670～500℃的二段冷卻。在一段冷卻中，由于如果要降低強(qiáng)度，也按比例地降低延性，因此得不到所要求的拉絲加工性。具體是，只要采用絲帶路瑪雅冷卻裝置，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量等，按如上所述調(diào)節(jié)冷卻就可以。
下面，說明本發(fā)明的特征部分即線材的裝載密度(d/L)。如上所述，為得到具有所要求的機(jī)械特性的線材(特別是偏差小的線材)，需要將d/L控制在0.20以下，從而，與以往相比，能夠得到可顯著降低斷絲次數(shù)的熱軋?jiān)瓲畹木€材。例如，在以上述專利文獻(xiàn)1為代表的以往方法中，由于不太考慮傳送到傳送帶上的線材的裝載密度，只停留在通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量等調(diào)節(jié)冷卻速度，因此產(chǎn)生不能充分冷卻裝載密度大的部分(即，線材密集存在的部分)，急冷裝載密度小的部分(線材疏散地存在的部分)的冷卻速度不均，特別是冷卻速度慢的部分成為主要原因，結(jié)果TS或RA出現(xiàn)偏差。為此，在本發(fā)明中，不僅控制冷卻速度，而且也控制裝載密度，從而在任何線材部分都能夠設(shè)定成一定的冷卻速度(具體是，將疏散部·密集部的冷卻速度設(shè)在5℃/s以內(nèi))，得到偏差小的線材，結(jié)果能夠顯著提高拉絲加工性。d/L越小越好，優(yōu)選0.18以下，更優(yōu)選0.16以下。另外，其下限不特別限定，但如果考慮到生產(chǎn)性，推薦優(yōu)選控制在0.10以上，更優(yōu)選控制在0.15以上。
另外，在上述的專利文獻(xiàn)2中，公開了在使緩冷熱軋后的冷卻傳送帶上的線圈的冷卻速度時(shí)，為了軟質(zhì)化，將影響最大的溫度區(qū)(750～650℃)間的平均冷卻速度，分為線圈密集部和線圈疏散部，根據(jù)與d或L等的關(guān)系進(jìn)行控制的方法，但其實(shí)情，如圖1所示，是將該溫度區(qū)緩冷到0.05～2.0℃，與按本發(fā)明，通過將d/L控制在0.20以下，按其以上的平均冷卻速度冷卻的方法，有實(shí)質(zhì)上的不同。實(shí)際是，在上述專利文獻(xiàn)2所示的表3中，只公開如果計(jì)算d/L，都超過按本發(fā)明規(guī)定的值(0.20以下)的部分(表3的計(jì)算值全部在0.33以上)，從而在后述的實(shí)施例中確認(rèn)得不到本發(fā)明中作為目標(biāo)的特性。
上述d/L，能夠通過調(diào)節(jié)線材的軋制速度和絲帶路瑪雅傳送帶的傳送速度等進(jìn)行控制。其中d，主要由線材的壓延速度決定，L，主要由傳送帶的傳送速度決定。
另外，為使珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑達(dá)到10μm以下，特別推薦將精軋溫度及卷取溫度控制在同一溫度范圍內(nèi)，并且嚴(yán)格控制卷取后的冷卻工序。具體是，在將精軋溫度設(shè)在750～900℃，將卷取溫度也控制在750～900℃的范圍內(nèi)卷取后，在卷取后10秒以內(nèi)，冷卻到600～630℃，在冷卻后15秒以內(nèi)(如果從卷取后算起25秒以內(nèi))，在一度升溫到650～680℃后，冷卻。
此處，將精軋溫度設(shè)定在750℃以上(優(yōu)選800℃以上)900℃以下(優(yōu)選850℃以下)，是因?yàn)槟軌蛟黾又楣怏w變核生成部位即γ相晶界的每單位體積的面積，從而，能夠?qū)⒅楣怏w的平均球團(tuán)直徑減小到10μm以下。特別是，如果低于750℃，形成未再結(jié)晶的軋制，引發(fā)來自γ晶粒內(nèi)的珠光體相變，軋制材的組織不均質(zhì)，劣化拉絲加工性。另外，精軋溫度的下限，與不將球團(tuán)直徑控制在10μm以下時(shí)(此時(shí)的精軋溫度的優(yōu)選下限為800℃)相比，能夠設(shè)定低于750℃，其理由是因?yàn)樵谇驁F(tuán)直徑控制在10μm以下時(shí)，能細(xì)微控制卷取后的冷卻工序，結(jié)果，即使精軋溫度低于750℃，也能夠得到偏差小的線材。
此外，將卷取溫度設(shè)定在750℃以上(優(yōu)選780℃以上)900℃以下(優(yōu)選880℃以下)，是因?yàn)槿绻^900℃，與所述精軋溫度時(shí)一樣，不能確保規(guī)定的γ晶界面積，另一方面，如果低于750℃，因?yàn)榄h(huán)狀卷取困難。
另外，在卷取后10秒以內(nèi)(優(yōu)選8秒以內(nèi))冷卻到600～630℃，是因?yàn)樵谠摐囟确秶_始珠光體相變，能夠確保規(guī)定的強(qiáng)度。如果卷取后的時(shí)間超過10秒，在上述溫度范圍冷卻，相變溫度就達(dá)到高于630℃的高溫側(cè)，雖然強(qiáng)度降低，但是平均球團(tuán)直徑超過10μm。
在冷卻后15秒以內(nèi)(優(yōu)選13秒以內(nèi))，即，如果從卷取后算起，在25秒以內(nèi)，一度升溫到650～680℃，是因?yàn)槟軌驅(qū)⑺龅?1)～(4)的機(jī)械特性(TSAV、TSσ、RAAV、RAσ)控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如果升溫速度低于650℃，平均強(qiáng)度(TSAV)就超過本發(fā)明的范圍，不能充分得到利用本發(fā)明的拉絲加工性提高效果，特別是模具壽命的提高效果。另一方面，如果升溫超過680℃，平均球團(tuán)直徑就會(huì)超過10μm。同樣，如果升溫時(shí)間超過15秒，就會(huì)導(dǎo)致形成超過10μm的球團(tuán)直徑。另外，作為升溫操作，也可以積極地實(shí)施加熱手段，但也可以利用珠光體相變的換熱。
關(guān)于升溫后的冷卻，不特別限定，但為得到所要求的球團(tuán)直徑，優(yōu)選冷卻速度盡量加快，例如推薦設(shè)在5℃/s以上。
根據(jù)本發(fā)明，用熱軋?jiān)瓲畹木€材，也能夠得到優(yōu)良的拉絲加工性，但是，即使是在對(duì)此線材，通過添加酸(鹽酸、硫酸等)，或付與機(jī)械應(yīng)變等除去氧化鐵皮后，作為潤(rùn)滑劑采用磷酸鋅皮膜、磷酸鈣皮膜、石灰、金屬皂等，實(shí)施拉絲、冷軋等處理的鋼絲，由于也能夠得到同樣優(yōu)良的拉絲加工性，因此如此處理的鋼絲也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
以下，基于的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。但是，下列實(shí)施例并不限定本發(fā)明，在不脫離前后所述的宗旨的范圍內(nèi)實(shí)施變更，也都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例1(制造條件的研究)在本實(shí)施例中，研究了在變化多種軋制后的冷卻速度或裝載密度(d/L)時(shí)對(duì)機(jī)械特性的影響。
具體是，用1150℃加熱由0.82％C-0.21％Si-0.51％Mn的組成構(gòu)成鋼坯，然后熱軋(精軋溫度800～900℃)，得到直徑5.5mm或5.0mm的線材。將卷取的線材放到絲帶路瑪雅冷卻設(shè)備上，按以下冷卻方法A～C中的任何一種調(diào)節(jié)在絲帶路瑪雅傳送帶上的平均冷卻速度，同時(shí)調(diào)節(jié)軋制速度和絲帶路瑪雅傳送帶的傳送速度，調(diào)節(jié)到裝載密度達(dá)到0.13～0.22的范圍，一個(gè)軋制2t線圈。
冷卻方法A(本發(fā)明法)將到670℃的平均冷卻速度控制在10℃/s、將到670～500℃的平均冷卻速度控制在5℃/s。
冷卻方法B(本發(fā)明以外的方法)將到670℃～500的平均冷卻速度全部控制在5℃/s。
冷卻方法C(本發(fā)明以外的方法)將到670～500℃的平均冷卻速度全部控制在2℃/s。
就如此得到的線圈，從軋制前端部切斷20m長(zhǎng)，采用其中4m，制成16根JIS9B號(hào)試驗(yàn)片，通過實(shí)施拉伸試驗(yàn)，分別測(cè)定抗拉強(qiáng)度的平均值(TSAV)、抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(TSσ)、斷裂縮頸的平均值(RAAV)及斷裂縮頸的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RAσ)。
此外，上述線圈的組織(珠光體面積率)，利用掃描電子顯微鏡觀察(倍率3000倍)測(cè)定。
另外對(duì)這些線圈，測(cè)定拉絲實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行到拉絲直徑1.2mm或0.90mm時(shí)的斷絲發(fā)生率(每個(gè)1t)。上述拉絲實(shí)驗(yàn)，采用7模連續(xù)拉絲機(jī)，進(jìn)行折反拉絲，模角設(shè)定在12°，拉絲速度設(shè)定在300m/分鐘。
上述結(jié)果一并列入表1，同時(shí)從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果中抽取一部分，圖表化示于圖1～6。其中，圖1及圖2，圖解表示采用冷卻方法B的No.8～14的結(jié)果，圖1是表示d/L和RAσ的關(guān)系，圖2表示d/L和拉絲加工性(拉到直徑1.2mm時(shí)的斷絲頻率)的關(guān)系。圖3及圖4，圖解表示采用冷卻方法C的No.15～21的結(jié)果，圖3是表示d/L和RAσ的關(guān)系，圖4表示d/L和拉絲加工性(拉到直徑1.2mm時(shí)的斷絲頻率)的關(guān)系。圖5及圖6，圖解表示采用冷卻方法A的No.1～6的結(jié)果，圖5是表示d/L和RAσ的關(guān)系，圖6表示d/L和拉絲加工性(拉到直徑1.2mm時(shí)的斷絲頻率)的關(guān)系。
另外，關(guān)于在本實(shí)施例1中制造的線圈的組織，珠光體組織全部都在90％以上(表中未示出)。
表1

注*＝到拉絲直徑1.2mm的斷絲發(fā)生頻率(每1t)**＝到拉絲直徑0.90mm的斷絲發(fā)生頻率(每1t)-＝表示拉絲中止。
首先，No.8～14，是采用冷卻方法B，并且，通過調(diào)節(jié)軋制速度及傳送帶的傳送速度，使裝載密度d/L在0.13～0.25的范圍內(nèi)變化的例子。這些試樣，由于都是將冷卻速度減慢到5℃/s制造的，因此雖然將RAAV控制在規(guī)定范圍，但是TSAV增高，此種情況，例如，如No.8～11，即使將d/L調(diào)節(jié)到本發(fā)明的范圍內(nèi)，將TSσ和RAσ控制在低水平，也降低拉絲加工性(參照?qǐng)D1及圖2)。
此外，No.15～21，是采用冷卻方法C，并且，通過調(diào)節(jié)軋制速度及傳送帶的傳送速度，使裝載密度d/L在0.13～0.25的范圍內(nèi)變化的例子。這些試樣，由于與上述的No.8～14相比，全部是將冷卻速度再減慢到2℃/s制造的，因此TSAV及RAAV降低，此種情況，例如，如No.15～18，即使將d/L調(diào)節(jié)到本發(fā)明的范圍內(nèi)，將TSσ控制在低水平，也不能減小RAσ，所以降低拉絲加工性(參照?qǐng)D3及圖4)。
另一方面，No.1～8，是采用冷卻方法A，并且，通過調(diào)節(jié)軋制速度及傳送帶的傳送速度，使裝載密度d/L在0.13～0.25的范圍內(nèi)變化的例子。
其中，No.1～4，通過適當(dāng)控制制造條件，d/L滿足本發(fā)明的范圍的例子，TSAV、TSσ、RAAV及RAσ都調(diào)節(jié)到本發(fā)明的范圍內(nèi)，拉絲加工性非常優(yōu)良。特別是No.4，即使拉絲到0.9mm也完全不斷絲。
相反，No.5及6，盡管通過適當(dāng)控制冷卻速度，TSAV、RAAV滿足本發(fā)明的范圍，但由于d/L超過本發(fā)明的范圍，TSσ及RAσ超過本發(fā)明的范圍，增大(偏差大)，拉絲加工性劣化(參照?qǐng)D5及圖6)。
此外，No.7，由于d/L超出本發(fā)明的范圍，因此RAσ也增大，拉絲加工性下降。
以上結(jié)果表明，首先通過將TSAV、TSσ、RAAV及RAσ的特性全部控制在本發(fā)明的范圍，能夠提供與以往的線材相比拉絲加工性極為優(yōu)良的熱軋線材。
實(shí)施例2(化學(xué)成分的研究)在本實(shí)施例中，研究了固定制造條件，變化多種鋼中成分對(duì)機(jī)械特性的影響。
具體是，按與實(shí)施例1相同的條件，熱軋由表3記載的成分組成構(gòu)成的鋼坯，在得到5.0mm的線材后，將該線材放到絲帶路瑪雅冷卻設(shè)備上，按以下冷卻方法A方法調(diào)節(jié)在絲帶路瑪雅傳送帶上的平均冷卻速度，裝載密度調(diào)到0.13的范圍，如此進(jìn)行控制，得到線圈。按與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定得到的線圈的機(jī)械特性積拉絲加工性。其結(jié)果示于表2。另外，按本實(shí)施例2中制造的線圈的組織，其珠光體面積率都在90％以上(表中未示出)。
表2

表3

注*＝到拉絲直徑1.2mm的斷絲發(fā)生頻率(每1t)**＝到拉絲直徑0.90mm的斷絲發(fā)生頻率(每1t)
能夠根據(jù)表3進(jìn)行以下考察。
首先，No.1～5，都是采用按本發(fā)明規(guī)定的成分組成的鋼的例子，由于TSAV、TSσ、RAAV及RAσ都調(diào)節(jié)到本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)，因此即使拉絲加工到1.2mm也不斷絲，并且即使拉絲加工到0.90mm，也能夠?qū)嘟z頻率控制在5個(gè)以內(nèi)，拉絲加工性極為優(yōu)良。
相反，No.6是C量過高的例子，No.7是Si量過高的例子，No.8是Mn量過高的例子，No.9是P及S量過高的例子，所有如果拉絲到1.2mm，斷絲頻率高達(dá)10～15次，即使想拉絲加工到0.90mm也不能拉絲，不得不中止。
此外，No.10，由于適當(dāng)控制C、Si、Mn、P及S的量，因此拉絲到1.2mm的斷絲頻率好到5個(gè)以下，但由于Cr及Ni的量過多，因此如果要拉絲加工到0.90mm，斷絲頻率上升到15個(gè)。
No.11，是Mg及Al的量過多的例子，由于多發(fā)生氧化物夾雜物，因此如果要拉絲加工到0.90mm，斷絲頻率上升到10個(gè)。
No.12，是N量過多的例子，由于延性劣化，因此如果要拉絲加工到0.90mm，斷絲頻率上升到10個(gè)。
No.13，是B量過多的例子，由于延性劣化，因此如果要拉絲加工到0.90mm，斷絲頻率上升到15個(gè)。
實(shí)施例3(珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑的研究)用1150℃加熱由0.82％C-0.18％Si-0.5％Mn的組成構(gòu)成鋼坯，然后按表4所述的條件熱軋·卷取，得到直徑5.5mm或5.0mm的線材。將卷取的線材放到絲帶路瑪雅冷卻設(shè)備上，在絲帶路瑪雅傳送帶上進(jìn)行表4所述冷卻條件及裝載密度的調(diào)節(jié)，得到2t線圈。
按與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定如此得到的線圈的機(jī)械特性及組織，同時(shí)也利用上述的方法，測(cè)定珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑。此外，拉絲加工性，除按拉絲速度300m/分鐘及500m/分鐘的兩種條件進(jìn)行外，按與實(shí)施例1相同的條件，測(cè)定拉絲實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到拉絲直徑1.2mm時(shí)的斷絲發(fā)生頻率(每1t)。
這些結(jié)果示于表5。
表4

表5

注*＝到拉絲直徑1.2mm的斷絲發(fā)生頻率(每1t)
能夠根據(jù)表5進(jìn)行以下考察。
首先，No.1～12，是適當(dāng)控制軋制條件、卷取條件及卷取后的冷卻條件，珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑微細(xì)化到10μm以下的例子，它們與實(shí)施例1及2相比，即使按更嚴(yán)格的條件拉絲加工(將拉絲加工到1.2mm時(shí)的拉絲速度從300m/分鐘提高到500m/分鐘)，也全未發(fā)現(xiàn)斷絲，拉絲加工性極為優(yōu)良。
相反，No.13～18，是因未適當(dāng)控制軋制條件、卷取后的冷卻條件中的任何一項(xiàng)，而使平均球團(tuán)直徑超過10μm的例子。具體是，No.13是精軋溫度高、卷取開始25秒后的升溫溫度低的例子，No.14是精軋溫度及卷取開始10秒后的冷卻溫度高、并且卷取開始25秒后的升溫溫度低的例子，No.15是卷取開始10秒后的冷卻溫度高、卷取開始25秒后的升溫溫度低的例子，No.16是卷取開始10秒后的冷卻溫度及卷取開始25秒后的升溫溫度都低的例子，No.17是卷取開始25秒后的升溫溫度低的例子，No.18是精軋溫度及卷取開始10秒后的冷卻溫度都高的例子，拉絲速度300m/分鐘時(shí)的斷絲頻率好到4個(gè)/以下，但拉絲速度500m/分鐘時(shí)的拉絲加工性，與平均球團(tuán)直徑控制在10μm以下的上述No.1～12相比顯著降低，確認(rèn)斷絲頻率為4.5～5.5個(gè)(No.14及18)，不得不中止拉絲(No.13、15～17)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種熱軋線材，即使省略鉛浴淬火處理等熱處理，以熱軋?jiān)瓲罾z加工性也極為優(yōu)良，與以往的線材相比能夠大大降低斷線次數(shù)。
需要說明的是本發(fā)明中的“以上、以下”都包括端點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種可省略拉絲前的熱處理的拉絲加工性優(yōu)良的熱軋線材，其特征在于，是絲徑5.0mm以上的熱軋線材，含有C0.6％～1.0％(質(zhì)量％，下同)、Si0.1％～1.5％、Mn0.3％～1.0％，P抑制在0.02％以下、S抑制在0.02％以下，90面積％以上是珠光體組織，4m長(zhǎng)的線材的機(jī)械特性滿足以下(1)～(4)要求。(1)TS*-30≤抗拉強(qiáng)度的平均值(TSAVMPa)≤TS*+30此處，TS*＝400×{[C]+([Mn]+[Si])/5}+670，式中，[]表示各元素的含量(％)，(2)抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(TSσ)≤30MPa(3)斷裂縮頸的平均值 (RAAV)＞35％(4)斷裂縮頸的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RAσ)≤4％。
2.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，所述珠光體組織中的平均球團(tuán)直徑在10μm以下。
3.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，進(jìn)而含有，Cr0.3％以下(不包括0％)，及/或Ni0.3％以下(不包括0％)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，進(jìn)而含有，合計(jì)0.1％以下(不包括0％)選自由Nb、V、Ti、Hf及Zr組成的組中的至少一種元素。
5.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，進(jìn)而，Ni抑制在0.01％以下。
6.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，進(jìn)而，Al抑制在0.05％以下、Mg抑制在0.01％以下。
7.如權(quán)利要求1所述的熱軋線材，進(jìn)而含有，B0.001％～0.005％。
全文摘要
一種絲徑5.0mm以上的熱軋線材，含有C 0.6％～1.0％(質(zhì)量％，下同)、Si0.1％～1.5％、Mn0.3％～1.0％，將P抑制在0.02％以下、S抑制在0.02％以下，90面積％以上是珠光體組織，是4m長(zhǎng)線材的機(jī)械特性滿足以下(1)～(4)的熱軋線材。(1)TS
文檔編號(hào)B21B3/00GK1685072SQ0382260
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者長(zhǎng)尾護(hù), 黑田武司, 南田高明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所