JP2004137597A

JP2004137597A - 伸線前の熱処理が省略可能な伸線加工性に優れた熱間圧延線材

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Publication number: JP2004137597A
Application number: JP2003282947A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nagao; 長尾　護; Takeshi Kuroda; 黒田　武司; Takaaki Minamida; 南田　高明
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: ES2397832T3; TWI228542B; KR20050057267A; EP1577410A1; US20060048864A1; EP1577410A4; JP4088220B2; US7850793B2; CN1685072A; EP1577410B1; WO2004029315A1; CN1685072B; CA2500108A1; KR100636958B1; CA2500108C; TW200417612A

Abstract

【課題】　パテンティング処理等の熱処理を省略したとしても熱間圧延のままで伸線加工性に極めて優れており、従来材に比べて断線回数の著しく軽減された熱間圧延線材を提供する。
【解決手段】　Ｃ　：０．６〜１．０％（質量％の意味、以下同じ）、
　Ｓｉ：０．１〜１．５％、
　Ｍｎ：０．３〜１．０％を含有し、
　Ｐ：０．０２％以下，
　Ｓ：０．０２％以下に抑制されており、
　９０面積％以上がパーライト組織である線径５．０ｍｍ以上の熱間圧延線材であって、
　４ｍ長さの線材における機械的特性が下記(1)〜(4)を満足する熱間圧延線材である。
　(1)TS*-30≦引張強さの平均値（TS_AV：MPa）≦TS*+30
　　　　ここで、TS*＝400×{[C]＋([Mn]+ [Si])/5}+670であり、
　　　　式中、[　]は、各元素の含有量（％）を意味する。
　(2)引張強さの標準偏差（TS_σ）≦３０MPa
　(3)破断絞りの平均値　（RA_AV）＞３５％
　(4)破断絞りの標準偏差（RA_σ）≦４％
【選択図】　　　なし

Description

　本発明は、伸線前の熱処理が省略可能であり、熱間圧延ままで優れた伸線加工性を有する熱間圧延線材に関するものである。本発明の熱間圧延線材は、線材全体における引張強さの平均値が適切に制御されているのみならず、引張強さのバラツキも少なく、且つ、破断絞りの平均値も高く、破断絞りのバラツキも少ない為、スチールコード、ビードワイヤ、ＰＣ鋼線、ワイヤロープ等の高強度鋼線を製造する素材として非常に有用である。

　尚、本発明で対象としているのは線径が５．０ｍｍ以上の熱間圧延線材であるが、これは、従来材では、５．５〜５．０ｍｍ線径の高炭素鋼線材（ＪＩＳ規格品）を１．０ｍｍ前後の最終熱処理線径まで伸線する工程が、最も厳しい伸線加工性が要求されるという実情に鑑み設定したものである。即ち、本発明は、従来材と同一線径の熱間圧延線材における伸線加工性を、一層高める為の技術を提供するものである。

　従来、スチールコードやビードワイヤ等は、通常、炭素含有量が０．７〜０．８％程度の高炭素鋼［ＪＩＳＧ　３５０２（ＳＷＲＳ７２Ａ，ＳＷＲＳ８２Ａ）相当］を熱間圧延した後、冷却条件を制御することにより直径５．０〜６．４ｍｍ程度の鋼線材とし、次いで、一次伸線加工、パテンティング処理、二次伸線加工、（スチールコードの場合は再度のパテンティング処理）、Ｃｕ−Ｚｎ二相めっき、ブルーイング処理を施した後、最終的に湿式伸線加工（仕上げ伸線）を行って所定の線径とすることにより製造されている。このうちパテンティング処理（焼鈍処理）は、伸線加工性に適した微細なパーライト組織を得るために行われるが、生産性の向上や省エネルギー対策、ひいてはコストの低減化を目的として、パテンティング処理等の熱処理の省略が可能な熱間圧延線材（ダイレクトパテンティング材）の開発が進められている。

　例えば特許文献１には、伸線ダイス寿命に優れ、かつ断線回数も少ない鋼線材として、高炭素鋼線材のＣ当量と引張強さ、粗パーライト占有率の関係を規定した線材が提案されている。上記文献では、特に「ダイレクトパテンティング線材には最適な引張強さが存在し、引張強さが低くても高くても断線率が上昇する」という知見に基づき、引張強さの平均値をＣ当量との関係で制御しているが、それでもなお、伸線中の断線発生を充分に阻止できない場合があることが、本発明者らの検討結果により明らかになった。圧延線材の機械的特性は、線材の長さ（部位）によって異なり、引張強さや絞りが高い値を示す部分と、低い部分が混在しているのが一般的である。従って、上記文献の如く、単純に、引張強さの平均値を規定するだけでは、局所的に強度の高い部分や延性の低い部分に対する制御が不充分であり、これが伸線中の断線発生起点となって断線を招くことになる。

　また、ダイレクトパテンティング材の提供を意図したものではないが、特許文献２には、熱間圧延後のコイルを徐冷することによって直接軟質化を可能にする方法として、熱間圧延後の冷却コンベア上のコイルの冷却速度を、鋼材の成分、徐冷開始時のオーステナイト粒径、線径、リングピッチ、徐冷カバーの温度を制御する方法が開示されている。しかしながら、上記文献にはもともと、本発明の如く、「伸線加工性に極めて優れた熱間圧延線材を提供する為には、上述した機械的特性のバラツキが少ない線材とすることが不可欠である」という発想はない為、前記特許文献１と同様、局所的に強度の極端に低い部分や延性の低い部分に対する制御が未だ不充分である。
特公平３−６０９００号公報（特許請求の範囲、第１欄第１９行〜第２欄第６行、第５欄第７〜３３行）特開２００１−１７９３２５号公報（[０００１]、[０００４]、[００２０]〜[００２６]、図１）

　本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的は、パテンティング処理等の熱処理を省略したとしても熱間圧延のままで伸線加工性に極めて優れており、従来材に比べて断線回数の著しく軽減された熱間圧延線材を提供することにある。

　上記課題を解決し得た本発明に係る伸線前の熱処理が省略可能な伸線加工性に優れた熱間圧延線材は、
　Ｃ　：０．６〜１．０％（質量％の意味、以下同じ）、
　Ｓｉ：０．１〜１．５％、
　Ｍｎ：０．３〜１．０％を含有し、
　Ｐ：０．０２％以下，
　Ｓ：０．０２％以下に抑制されており、
　９０面積％以上がパーライト組織である線径５．０ｍｍ以上の熱間圧延線材であって、
　４ｍ長さの線材における機械的特性が下記(1)〜(4)を満足するものであるところに要旨を有するものである。

　(1)TS*-30≦引張強さの平均値（TS_AV：MPa）≦TS*+30
　　　　ここで、TS*＝400×{[C]＋([Mn]+ [Si])/5}+670であり、
　　　　式中、[　]は、各元素の含有量（％）を意味する。

　(2)引張強さの標準偏差（TS_σ）≦３０MPa
　(3)破断絞りの平均値　（RA_AV）＞３５％
　(4)破断絞りの標準偏差（RA_σ）≦４％
　ここで、前記パーライト組織中の平均ノジュール径が１０μｍ以下であるもの；
　上記鋼において、１）Ｃｒ：０．３％以下（０％を含まない），及び／又はＮｉ：０．３％以下（０％を含まない）を含有するもの；２）Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｈｆ，及びＺｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を合計で０．１％以下（０％を含まない）含有するもの；３）Ｎ：０．０１％以下に抑制されたもの；４）Ａｌ：０．０５％以下，Ｍｇ：０．０１％以下に抑制されたもの；５）Ｂ：０．００１〜０．００５％を含有するものは、いずれも本件発明の好ましい態様である。

　本発明によれば、パテンティング処理等の熱処理を省略したとしても熱間圧延のままで伸線加工性に極めて優れており、従来材に比べて断線回数を著しく軽減し得る熱間圧延線材を提供することができる。

　本発明者らは、従来材に比べ、熱延ままで、伸線加工性が一層高められた熱間圧延線材を提供すべく鋭意検討してきた。その結果、良好な伸線加工性を確保する為には、前述した従来公報に教示されている通り、熱間圧延終了後に調整冷却を行う等して引張強さ（ＴＳ）の平均値（TS_AV）を所定範囲に制御することが必要であるが、これだけでは不充分であり、更に、延性の指標である破断絞り（ＲＡ）の平均値（RA_AV）をも高くする必要があることが分かった。しかしながら、ＴＳを下げるとＲＡのバラツキが大きくなって所望のRA_AV値が得られず、局所的な延性劣化部に基づく断線発生を防止できないことが判明した。即ち、従来材に比べて、断線回数を著しく軽減することができる「伸線加工性に極めて優れた熱間圧延線材」を提供する為には、単純にTS_AV値を低く制御するだけでは不充分であり、RA_AV及び破断絞りの標準偏差（RA_σ）をも制御することが必要であり、更には、引張強さの標準偏差（TS_σ）も小さく制御して、機械的特性のバラツキが少ない熱間圧延線材とすることが不可欠であることが明らかになった。この様な熱間圧延線材を得る為には、従来の如く、熱間圧延条件を制御したり巻取後の冷却速度を調整するだけでは不充分であり、圧延後コンベアに搬送される線材の積載密度［ｄ／Ｌ（ｄ＝線材の線径、Ｌ＝リングピッチ）］を、従来法に比べて小さく制御することによって始めて得られることを見出し、本発明を完成した。

　以下、本発明線材について説明する。

　上述した通り、本発明に係る「伸線前の熱処理が省略可能な伸線加工性に優れた熱間圧延線材」は、Ｃ：０．６〜１．０％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜１．０％を含有する線径５．０ｍｍ以上の熱間圧延線材であって、組織は、９０面積％以上がパーライト組織であり、４ｍ長さの線材における機械的特性が上記(1)〜(4)を満足するものであるところに特徴がある。

　［組織］
　本発明の熱間圧延線材は、圧延線材中の組織の９０面積％以上がパーライト組織である。パーライト組織以外の組織（粒界フェライト、ベイナイト、マルテンサイト）が増加し、パーライト面積率が９０面積％未満になると、延性が劣化する為である。優れた伸線加工性を確保する為には、パーライト組織は多ければ多い程、好ましく、パーライト組織の面積率として好ましいのは９５面積％以上、最も好ましくは１００面積％（完全パーライト組織）である。

　本発明で規定する鋼中成分（後記する）を満足するものは概ね、圧延線材中のパーライト面積率が９０％以上となるが、当該パーライト面積率をより高める為には、特に圧延終了後の冷却速度を適切に制御することが推奨される。

　更に本発明の作用を一層高める目的で、パーライト組織中の平均ノジュール径を１０μｍ以下とすることが推奨される。これにより、更に伸線性が向上し、伸線速度を上昇させたときでも、伸線後の断線を抑制できる様になる（後記する実施例３を参照）。かかる観点からすれば、上記の平均ノジュール径は、小さい程好ましく、より好ましくは８μｍ以下、更により好ましくは６μｍ以下である。

　ここでノジュールとは、パーライト組織中のフェライトの結晶方位が同一方位を示す領域を意味し、パーライト組織中の平均ノジュール径は、以下の方法によって測定される。

　まず、圧延材の板厚方向断面Ｄ／４（Ｄは線径）中、２００μｍ×２００μｍの視野を、ＳＥＭ／ＥＢＳＰ（Electron Back Scatter Diffraction Pattern）を用いて０．５μｍピッチでフェライトの方位解析をする。各測定点間の方位差が１５度以上となる境界をノジュールサイズの粒界として表示させ、総長８００μｍ中のノジュール粒界数（Ｎ）を、切片法を用いて測定し、８００／Ｎの値を、「パーライト組織中の平均ノジュール径」とする。

　［機械的特性］
　本発明では、連続した４ｍ長さの線材をサンプリングし、その機械的特性を、「伸線加工性の非常に優れた熱間圧延線材」を得る為の指標として定めている。ここで、サンプリング長さを４ｍ（概ね線材コイル一周の長さに相当する）に設定した理由は、線材コイル全体の機械的特性値を推定する為には、４ｍ長さが最小限必要であるという実験結果に基づくものであり、これよりも短いと誤差が生じ易く、これよりも長いと実用的でない観点から定めた。

　具体的には、線材コイル全体のうち、任意に連続した４ｍ長さをサンプリングし、ＪＩＳ９Ｂ号試験片を連続して１６本（ｎ＝１６）採取したときの各機械的特性値を測定すればよい。

　まず、本発明線材を特徴付ける上記(1)〜(4)の機械的特性について説明する。

　(1)TS*-30≦引張強さの平均値（TS _AV ：MPa）≦TS*+30
　　　　ここで、TS*＝400×{[C]＋([Mn]+ [Si])/5}+670であり、
　　　　式中、[　]は、各元素の含有量（％）を意味する。

　本発明の如く高炭素鋼線材における伸線加工性を確保する為には、TS_AVを適切に制御することが必要である。TS_AVが高過ぎると断線率が上昇してしまい、一方、TS_AVが低過ぎると、伸線加工性向上に有用な組織が得られない。本発明では、TS_AVを、TS*［強度向上に寄与する化学成分（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ）の関係式で表される値］との関係で所定範囲に制御しており、その範囲を、TS*-30からTS*+30と定めた。好ましくはTS*-20以上、TS*+20以下である。

　(2)引張強さの標準偏差（TS _σ ）≦３０MPa
　本発明では、従来の如くTS_AVを制御するのみならず、更にTS_σを３０MPa以下に制御し、ＴＳのバラツキを小さくすることが必要である。これにより、従来材に比べ、断線発生頻度をより低減することができるからである。TS_σは小さければ小さい程好ましく、２８MPa以下、より好ましくは２６MPa以下とすることが推奨される。

　(3)破断絞りの平均値（RA _AV ）＞３５％
　熱間圧延線材の破断絞りは、伸線加工後初期の伸線加工性を支配しており、本発明では、工業的な伸線加工性を決定する主な因子はRA_AV及び後記するRA_σであるという観点に基づき、RA_AVを３５％超と定めた。RA_AVが３５％以下になると、伸線初期に断線する頻度が高くなる。RA_AVは大きい程好ましく、４０％以上、より好ましくは４５％以上とすることが推奨される。

　(4)破断絞りの標準偏差（RA _σ ）≦４％
　前述した通り、RA_AVが所定値を満足していても、破断絞りが極端に低い部位が存在すると、その部位が局所的な延性劣化部となり、断線の起点となる。そこで本発明では、RA_σを４％以下と定め、ＲＡのバラツキを少なくした。RA_σは小さい程好ましく、３％以下、より好ましくは２％以下とすることが推奨される。

　［鋼中成分］
　次に本発明線材を構成する化学成分について説明する。

　Ｃ：０．６〜１．０％
　Ｃは、線材の必要強度を確保するために必須の元素であり、その為に、０．６％以上添加する。好ましくは０．６５％以上、より好ましくは０．７％以上である。一方、１．０％を超えると、熱間圧延後の冷却過程において、断線の起点となる初析セメンタイトを抑制することが困難である。好ましくは０．９５％以下である。

　Ｓｉ：０．１〜１．５％
　Ｓｉは、パーライト中のフェライト強度を増加させ、強度調整に寄与する元素であり、脱酸剤としても有用である。この様な作用を有効に発揮させる為には、０．１％以上の添加が必要であり、好ましくは０．１２％以上である。但し、過剰に添加すると、鋼中フェライトの延性を劣化させ、断線し易くなる為、その上限を１．５％に定めた。好ましくは１．３％以下である。

　Ｍｎ：０．３〜１．０％
　Ｍｎは鋼の焼入性を確保し、強度を高めるのに有用な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには、０．３％以上（好ましくは０．３５％以上）添加する。但し、過剰に添加すると、熱延圧延後の冷却過程で偏析を起こし、伸線加工性に有害なマルテンサイト等の過冷組織が発生し易くなる為、その上限を１．０％に定めた。好ましくは０．８％以下である。

　Ｐ：０．０２％以下
　Ｐは鋼の靭性・延性を劣化させる元素であり、伸線やその後の撚り工程における断線を防止する為に、その上限を０．０２％と定めた。好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下である。

　Ｓ：０．０２％以下
　ＳもＰと同様、鋼の靭性・延性を劣化させる元素であり、伸線やその後の撚り工程における断線を防止する為に、その上限を０．０２％と定めた。好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下である。

　本発明線材は上記成分を含有し、残部：実質的に鉄であるが、本発明の作用を一層高める目的で、更に下記元素を添加することが推奨される。

　Ｃｒ：０．３％以下（０％を含まない），及び／又はＮｉ：０．３％以下（０％を含まない）
　Ｃｒ及びＮｉはいずれも、焼入性を高めて強度向上に寄与する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｃｒを０．１％以上、Ｎｉを０．１％以上添加することが推奨される。但し、過剰に添加するとマルテンサイトが発生し易くなる為、その上限をＣｒ：０．３％（より好ましくは０．２５％），Ｎｉ：０．３％（より好ましくは０．２５％）に、夫々定めた。これらの元素は単独で添加しても良いし、併用しても構わない。

　Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｈｆ，及びＺｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を合計で０．１％以下含有（０％を含まない）
　これらの元素は、微細な炭窒化物を析出して高強度化に寄与する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｈｆ，及びＺｒを夫々、０．００３％以上、添加することが推奨される。但し、過剰に添加すると延性が劣化する為、その上限を、合計で０．１％（より好ましくは０．０８％）に定めた。これらの元素は単独で添加しても良いし、併用しても構わない。

　Ｎ：０．０１％以下
　Ｎは線材の靭性、延性を劣化させる元素であり、断線を防止して伸線加工性を高める為には少ない程良いという観点に基づき、本発明では、Ｎ：０．０１％以下（より好ましくは０．００８％以下）に定めた。

　Ａｌ：０．０５％以下、Ｍｇ：０．０１％以下
　これらの元素はいずれも脱酸剤として有用であるが、過剰に添加すると、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物系介在物が多く発生し、当該介在物を起因とする断線が多発することから、その上限を夫々、Ａｌ：０．０５％、Ｍｇ：０．０１％とする。より好ましくはＡｌ：０．０１％以下、Ｍｇ：０．００５％以下である。

　Ｂ：０．００１〜０．００５％
　Ｂは、鋼中に固溶するフリーＢとして存在することにより、第２相フェライトの生成を抑制することが知られており、特に縦割れの抑制が必要な高強度線材を製造するにはＢの添加が有効である。所定のフリーＢを確保する為には、Ｂを０．００１％以上（より好ましくは０．００２％以上）添加することが推奨される。但し、０．００５％を超えて添加しても、Ｂが化合物として析出し、延性を劣化させる為、その上限を０．００５％と定めた。より好ましくは０．００４％以下である。

　更に上記成分以外にも、本発明の作用を損なわない範囲で、許容し得る他の成分を添加しても良く、不純物も含まれる。

　次に、本発明に係る線材を製造する方法について説明する。

　本発明で目的とする所定の機械的特性値を得る為には、上記成分を満足する鋼片を加熱し、所定の線径（５．５ｍｍまたは５．０ｍｍ）まで熱間圧延した後、コンベアに搬送された線材を調整冷却すると共に、当該線材の積載密度［ｄ／Ｌ；ｄ＝線材の線径、Ｌ＝リングピッチ（線材と線材の間の距離）］を０．２０以下に制御することが必要である。特に本発明では、圧延後コンベアに積載される線材の本数がｄ／Ｌ≦０．２０となる様に、圧延速度とコンベアの搬送速度を制御しつつ調整したところに特徴がある。従来材では、熱間圧延後、コンベアに搬送された線材を、衝風量を調節する等してTS_AVを所定範囲に制御しているが、それだけではTS_σを制御することはできず、更に所望のRA_AV及びRA_σを確保することも困難だからである。

　以下、各工程について説明する。

　まず、上記成分を満足する鋼片を加熱するが、加熱条件は特に限定されず、熱延まま線材を製造するのに通常実施される条件（例えば９００〜１２５０℃）を採用することができる。

　次に、所定の線径まで熱間圧延するが、熱間圧延条件も特に限定されず、所望の機械的特性が得られる様、適宜、適切な条件を実施することができる。例えば仕上圧延温度を８００〜１１５０℃、巻取温度（床面にループ状に載置して冷却し始める温度）を９８０〜７５０℃に制御すること等が推奨される。

　上記の様にして熱間圧延及び巻取を行った後、圧延後の線材をコンベア（例えばステルモアコンベア）に搬送するが、ここでは、コンベア上で線材の冷却速度を制御すると共に、当該線材の積載密度（ｄ／Ｌ）を適切に調節することが必要である。

　まず、冷却速度の制御は、特に所定のTS_AVを確保する為に必要であり、具体的には、９００〜６７０℃までの平均冷却速度を８〜２０℃／s（より好ましくは１０〜１５℃／s）と急冷し、６７０〜５００℃までの平均冷却速度を１〜５℃／s（より好ましくは１〜３℃／s）で徐冷するという、二段冷却を採用することが推奨される。一段冷却では、強度を下げようとすると延性も比例的に低下してしまい、要求される伸線加工性が得られないからである。具体的には、ステルモア冷却設備を用い、衝風量を調節する等して上記の如く調整冷却すればよい。

　次に本発明法の特徴部分である線材の積載密度（ｄ／Ｌ）について説明する。前述した通り、所望の機械的特性を備えた線材（特にバラツキの少ない線材）を得る為には、ｄ／Ｌを０．２０以下に制御することが必要であり、これにより、従来材に比べ、断線回数も著しく軽減可能な熱延まま線材を得ることができる。例えば前述した特許文献１を始めとする従来の方法では、コンベアに搬送された線材の積載密度はあまり考慮しておらず、衝風量を調節する等して冷却速度を調整するに止まっていた為、積載密度が大きい部分（即ち、線材が密に存在する部分）は充分冷却されず、積載密度が小さい部分（即ち、線材が疎に存在する部分）は急冷されるといった様に冷却速度にムラが生じており、特に冷却速度の遅い部分が主な原因となって、ＴＳやＲＡのバラツキとなって現われていたと考えられる。そこで本発明では、冷却速度のみならず、積載密度をも制御しており、これにより、いずれの線材部分においても一定の冷却速度（具体的には、疎部・密度の冷却速度を５℃／ｓ以内）とすることができ、バラツキの少ない線材が得られる結果、伸線加工性を著しく高めることが可能になった。ｄ／Ｌは小さければ小さい程良く、好ましくは０．１８以下、より好ましくは０．１６以下である。尚、その下限は特に限定されないが、生産性等を考慮すると０．１０以上、より好ましくは０．１５以上に制御することが推奨される。

　尚、前述した特許文献２では、熱間圧延後の冷却コンベア上のコイルの冷却速度を徐冷するに当たり、軟質化のために最も影響がある温度域（７５０〜６５０℃）の間の平均冷却速度を、コイル密部およびコイル疎部に分けて、ｄやＬ等との関係で制御する方法が開示されているが、その実態は、図１に示す通り、当該温度域を０．０５〜２．０℃に徐冷するというものであり、本発明の如く、ｄ／Ｌを０．２０以下に制御することにより、それ以上の平均冷却速度で冷却する方法とは実質的に相違する。実際のところ、上記特許文献２に示す表３において、ｄ／Ｌを計算すると、いずれも本発明で規定する値（０．２０以下）を超えるものしか開示されておらず（表３の計算値は全て０．３３以上である）、これでは、本発明で目的とする特性は得られないことを、後記する実施例で確認している。

　上記ｄ／Ｌは、線材の圧延速度とステルモアコンベアの搬送速度を調整する等して制御することができる。このうちｄは、特に線材の圧延速度によって主に決定され、Ｌは、コンベアの搬送速度によって主に決定される。

　尚、パーライト組織中の平均ノジュール径を１０μｍ以下とする為には、特に仕上圧延温度及び巻取温度を同じ温度範囲内に制御し、且つ、巻取り後の冷却工程を厳しく制御することが推奨される。具体的には、仕上圧延温度を７５０〜９００℃とし、巻取温度も７５０〜９００℃の範囲に制御して巻取った後、巻取後１０秒以内に、６００〜６３０℃まで冷却し、冷却後１５秒以内（巻取後から起算すると２５秒以内）に一旦６５０〜６８０℃まで昇温させてから、冷却する。

　ここで、仕上圧延温度を７５０℃以上（好ましくは８００℃以上）９００℃以下（好ましくは８５０℃以下）とするのは、パーライト変態核生成サイトであるγ粒界の単位体積当たりの面積を大きくする為であり、これにより、パーライトの平均ノジュール径を１０μｍ以下に小さくすることが可能となる。特に７５０℃未満では、未再結晶圧延となり、γ粒内からのパーライト変態が誘発され、圧延材の組織が不均質になって伸線加工性が劣化してしまう。尚、仕上圧延温度の下限は、ノジュール径を１０μｍ以下に制御しない場合（この場合の仕上圧延温度の好ましい下限は８００℃）に比べ、７５０℃と低く設定できるが、その理由は、ノジュール径を１０μｍ以下に制御するときは、巻取後の冷却工程を細かく制御しているからであり、その結果、仕上圧延温度が７５０℃と低くても、バラツキの少ない線材を得ることができる。

　また、巻取温度を７５０℃以上（好ましくは７８０℃以上）９００℃以下（好ましくは８８０℃以下）とするのは、９００℃を超えると前記仕上圧延温度の場合と同様、所定のγ粒界面積を確保できなくなる為であり、一方、７５０℃未満では、ループ巻取が困難となるからである。

　更に巻取後１０秒以内（好ましくは８秒以内）に６００〜６３０℃まで冷却するのは、この温度範囲でパーライト変態を開始させて、所定の強度を確保する為である。巻取後の時間が１０秒を超えて、上記温度範囲に冷却すると、変態温度が６３０℃よりも高温側になり、強度は低下するものの、平均ノジュール径が１０μｍを超える様になる。

　冷却後１５秒以内（好ましくは１３秒以内）、即ち、巻取後から起算すると２５秒以内に、一旦６５０〜６８０℃まで昇温するのは、前述した(1)〜(4)の機械的特性（TS_AV、TS_σ、RA_AV、RA_σ）を本発明の範囲に制御する為である。昇温温度が６５０℃未満では、平均強度（TS_AV）が本発明の範囲を超えてしまい、本発明による伸線加工性向上効果、特にダイス寿命向上効果が充分得られない。一方、６８０℃を超えて昇温すると、平均ノジュール径が１０μｍを超える様になる。同様に、昇温の為に１５秒超の時間を費やすことは、１０μｍ超のノジュール径形成を招いてしまう。尚、昇温操作としては、加熱手段を積極的に施しても良いが、パーライト変態の復熱を利用することも可能である。

　昇温後の冷却に関しては、特に限定されないが、所望のノジュール径を得る為には、冷却速度はできるだけ速くすることが好ましく、例えば５℃／ｓ以上とすることが推奨される。

　本発明によれば熱間圧延ままの線材でも優れた伸線加工性が得られるが、この線材に、更に酸（塩酸、硫酸等）を添加したり機械的に歪みを付与する等してスケールを除去した後、燐酸亜鉛皮膜、燐酸カルシウム皮膜、石灰、金属石鹸などを潤滑剤として用いて伸線，冷間圧延などの処理を施した鋼線であっても、同様の優れた伸線加工性が得られることから、この様な処理済鋼線も本発明の範囲内に包含される。

　以下実施例に基づいて本発明を詳述する。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術範囲に包含される。

　実施例１（製造条件の検討）
　本実施例では、圧延後の冷却速度や積載密度（ｄ／Ｌ）を種々変化させた場合における機械的特性に及ぼす影響について調べた。

　具体的には、０．８２％Ｃ−０．２１％Ｓｉ−０．５１％Ｍｎの組成からなる鋼片を、１１５０℃で加熱し、熱間圧延（仕上圧延温度８００〜９００℃）して直径５．５ｍｍまたは５．０ｍｍの線材を得た。巻取った線材をステルモア冷却設備にかけ、ステルモアコンベア上での平均冷却速度を下記冷却方法Ａ〜Ｃのいずれかに調整すると共に、圧延速度とステルモアコンベアの搬送速度を調整して積載密度が０．１３〜０．２２の範囲となる様に調節して２ｔコイルを１個圧延した。

　　冷却方法Ａ（本発明法）
　　　　６７０℃までを平均冷却速度１０℃／ｓ、
　　　　６７０〜５００℃までの平均冷却速度を５℃／ｓに制御する。

　　冷却方法Ｂ（本発明を外れる方法）
　　　　６７０〜５００℃までの平均冷却速度を全て５℃／ｓに制御する。

　　冷却方法Ｃ（本発明を外れる方法）
　　　　６７０〜５００℃までの平均冷却速度を全て２℃／ｓに制御する。

　この様にして得られた線材コイルについて、圧延先端部から長さ２０ｍを切断し、そのうち４ｍを採取してＪＩＳ９Ｂ号試験片を１６本調製し、引張試験を実施することにより引張強さの平均値（TS_AV）、引張強さの標準偏差（TS_σ）、破断絞りの平均値（RA_AV）、及び破断絞りの標準偏差（RA_σ）を夫々測定した。

　また、上記線材コイルの組織（パーライト面積率）は、走査型電子顕微鏡観察（倍率３，０００倍）により測定した。

　更にこれらの線材コイルについて、伸線径１．２ｍｍ若しくは０．９０ｍｍまで伸線実験を行ったときの断線発生頻度（１ｔ当たり）を測定した。上記伸線実験は、７ダイスの連続伸線機を用い、折り返し伸線を行なうものであり、ダイス角を１２°、伸線速度を３００ｍ／分とした。

　これらの結果を表１に併記すると共に、その実験結果を一部抜粋し、図１〜６にグラフ化して示す。このうち図１及び２は、冷却方法Ｂを採用したＮo.８〜１４の結果をグラフ化したものであり、図１は、ｄ／ＬとRA_σの関係を；図２は、ｄ／Ｌと伸線加工性（伸線径１．２ｍｍまでの断線頻度）の関係を夫々、示す。図３及び４は、冷却方法Ｃを採用したＮo.１５〜２１の結果をグラフ化したものであり、図３は、ｄ／ＬとRA_σの関係を；図４は、ｄ／Ｌと伸線加工性（伸線径１．２ｍｍまでの断線頻度）の関係を夫々、示す。図５及び６は、冷却方法Ａを採用したＮo.１〜６の結果をグラフ化したものであり、図５は、ｄ／Ｌと、RA_σの関係を；図６は、ｄ／Ｌと伸線加工性（伸線径１．２ｍｍまでの断線頻度）の関係を夫々、示す。

　尚、本実施例１で製造した線材コイルの組織はいずれも、パーライト面積率が９０％以上であった（表には示さず）。

　まず、Ｎo.８〜１４は、冷却方法Ｂを採用し、且つ、圧延速度及びコンベアの搬送速度に調節して積載密度ｄ／Ｌを０．１３〜０．２５の範囲内に変えた例である。これらはいずれも、冷却速度を５℃／ｓと遅くして製造している為、RA_AVは所定範囲に制御されるもののTS_AVが高くなっており、この様な場合は、たとえＮo.８〜１１の如くｄ／Ｌを本発明の範囲内に調整してTS_σ及びRA_σを小さく制御したとしても、伸線加工性が低下する（図１及び２を参照）。

　また、Ｎｏ.１５〜２１は、冷却方法Ｃを採用し、且つ、圧延速度及びコンベアの搬送速度を調節して積載密度ｄ／Ｌを０．１３〜０．２５の範囲内に変えた例である。これらはいずれも、上述したＮo.８〜１４の場合に比べ、更に冷却速度を２℃／ｓと非常に遅くして製造している為、TS_AV及びRA_AVが低くなっており、この様な場合は、たとえＮo.１５〜１８の如くｄ／Ｌを本発明の範囲内に調整してTS_σを小さく制御したとしてもRA_σを小さくすることはできず、伸線加工性が低下する（図３及び４を参照）。

　一方、Ｎo.１〜８はいずれも、冷却方法Ａを採用し、且つ、圧延速度及びコンベアの搬送速度を調節して積載密度ｄ／Ｌを０．１３〜０．２５の範囲内に変えた例である。

　このうちＮo.１〜４は、製造条件が適切に制御されている為、ｄ／Ｌが本発明の範囲を満足する本発明例であり、TS_AV、TS_σ、RA_AV及びRA_σはいずれも本発明の範囲内に調整されており、伸線加工性に極めて優れている。特にＮo.４は、０．９０ｍｍまで伸線しても全く断線しなかった。

　これに対し、Ｎo.５及び６は、冷却速度が適切に制御されているのでTS_AV及びRA_AVは本発明の範囲を満足するものの、ｄ／Ｌが本発明の範囲を超える為、TS_σ及びRA_σが本発明の範囲を超えて大きくなっており（バラツキが大きい）、伸線加工性に劣っている（図５及び６を参照）。

　また、Ｎo.７は、ｄ／Ｌが本発明の範囲を外れている為、RA_σも高くなり、伸線加工性が低下する。

　以上の結果より、TS_AV、RA_AV、TS_σ及びRA_σの特性を全て、本発明の範囲内に制御することによって始めて、従来材に比べて伸線加工性が極めて優れた熱間圧延線材を提供できることが分かった。

　実施例２（化学成分の検討）
　本実施例では、製造条件を一定とし、鋼中成分を種々変化させた場合における機械的特性に及ぼす影響について調べた。

　具体的には表３に記載の成分組成からなる鋼片を、実施例１と同じ条件で熱間圧延して直径５．０ｍｍの線材を得た後、この線材をステルモア冷却設備にかけ、前述した冷却方法Ａによりコンベア上での平均冷却速度を調整すると共に、圧延速度及びコンベアの搬送速度を調節して積載密度が０．１３の範囲となる様に制御して線材コイルを得た。得られた線材コイルの機械的特性及び伸線加工性を、実施例１と同様の方法で測定した。これらの結果を表３に記載する。尚、本実施例２で製造した線材コイルの組織はいずれも、パーライト面積率が９０％以上であった（表には示さず）。

　表３より以下の様に考察することができる。

　まず、Ｎo.１〜５はいずれも、本発明で規定する成分組成を満足する鋼を用いた例であり、TS_AV、TS_σ、RA_AV及びRA_σも本発明で特定する範囲内に調整されている為、１．２ｍｍまで伸線加工しても全く断線せず、更に０．９０ｍｍまで伸線加工しても断線頻度は５個以内に抑制されており、伸線加工性に極めて優れている。

　これに対し、Ｎo.６はＣ量が多すぎる例、Ｎo.７はＳｉ量が多すぎる例、Ｎo.８はＭｎ量が多すぎる例、Ｎo.９はＰ及びＳの量が多すぎる例であり、いずれも１．２ｍｍまで伸線すると断線頻度が１０〜１５回と非常に高くなり、０．９０ｍｍまで伸線加工しようとしても伸線できず、中止を余儀なくされた。

　また、Ｎo.１０はＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ及びＳの量は適切に制御されている為、１．２ｍｍまでの断線発生頻度は５個以下と良好であるが、Ｃｒ及びＮｉの量が多すぎる為、０．９０ｍｍまで伸線加工すると断線頻度が１５個と上昇した。

　Ｎo.１１はＭｇ及びＡｌの量が多すぎる例であり、酸化物系介在物が多く発生する為、０．９０ｍｍまで伸線加工すると断線頻度が１０個と上昇した。

　Ｎo.１２はＮ量が多すぎる例であり、延性が劣化する為、０．９０ｍｍまで伸線加工すると断線頻度が１０個と上昇した。

　Ｎo.１３はＢ量が多すぎる例であり、延性が劣化する為、０．９０ｍｍまで伸線加工すると断線頻度が１５個と上昇した。

　実施例３（パーライト組織中の平均ノジュール径の検討）
　０．８２％Ｃ−０．１８％Ｓｉ−０．５％Ｍｎの組成からなる鋼片を、１１５０℃で加熱し、表４に記載の条件で熱間圧延・巻取して直径５．５ｍｍまたは５．０ｍｍの線材を得た。巻取った線材をステルモア冷却設備にかけ、ステルモアコンベア上で表４に記載の冷却条件および積載密度の調整を行い、２ｔコイルを得た。

　この様にして得られた線材コイルの機械的特性及び組織を、実施例１と同様の方法で測定すると共に、前述した方法により、パーライト組織中の平均ノジュール径も測定した。また、伸線加工性は、伸線径１．２ｍｍまで伸線実験を行なったときの断線発生頻度（１ｔ当たり）を、伸線速度３００ｍ／分及び５００ｍ／分の二通りの条件で行ったこと以外は、実施例１と同じ条件で測定した。

　これらの結果を表５に示す。

　表５より、以下の様に考察することができる。

　まず、Ｎo.１〜１２は、圧延条件、巻取条件及び巻取後の冷却条件を適切に制御して、パーライト組織中の平均ノジュール径を１０μｍ以下と微細化した例であり、これらは、実施例１及び２に比べて、より過酷な条件で伸線加工した（１．２ｍｍまで伸線加工したときの伸線速度を３００ｍ／分から５００ｍ／分に高めた）ときでも、断線は全く認められず、伸線加工性に極めて優れていることが分かる。

　これに対し、Ｎo.１３〜１８は、圧延条件、巻取後の冷却条件のいずれかが適切に制御されていない為、平均ノジュール径が１０μｍを超えた例である。詳細には、Ｎo.１３は仕上圧延温度が高く、巻取から２５秒後の昇温温度が低い例；Ｎo.１４は仕上圧延温度、及び巻取から１０秒後の冷却温度が高く、且つ、巻取から２５秒後の昇温温度が低い例；Ｎo.１５は、巻取から１０秒後の冷却温度が高く、巻取から２５秒後の昇温温度が低い例；Ｎo.１６は、巻取から１０秒後の冷却温度、及び巻取から２５秒後の昇温温度が共に低い例；Ｎo.１７は、巻取から２５秒後の昇温温度が低い例；Ｎo.１８は、仕上圧延温度、及び巻取から１０秒後の冷却温度が共に高い例であり、伸線速度３００ｍ／分における断線頻度は４個／以下と良好であるが、伸線速度５００ｍ／分における伸線加工性は、平均ノジュール径が１０μｍ以下に制御されている前記Ｎo.１〜１２に比べて、著しく低下しており、断線頻度が４．５〜５．５個認められた（Ｎo.１４、及び１８）か、伸線中止を余儀なくされた（Ｎo.１３、１５〜１７）。

冷却方法Ｂを採用したＮo.８〜１４について、ｄ／ＬとRA_σの関係をグラフ化したものである。冷却方法Ｂを採用したＮo.８〜１４について、ｄ／Ｌと伸線加工性（伸線径１．２ｍｍまでの断線頻度）の関係をグラフ化したものである。冷却方法Ｃを採用したＮo.１５〜２１について、ｄ／ＬとRA_σの関係をグラフ化したものである。冷却方法Ｃを採用したＮo.１５〜２１について、ｄ／Ｌと伸線加工性（伸線径１．２ｍｍまでの断線頻度）の関係をグラフ化したものである。冷却方法Ａを採用したＮo.１〜６について、ｄ／Ｌと、RA_σの関係をグラフ化したものである。冷却方法Ａを採用したＮo.１〜６について、ｄ／Ｌと伸線加工性の関係をグラフ化したものである。

Claims

　Ｃ　：０．６〜１．０％（質量％の意味、以下同じ）、
　Ｓｉ：０．１〜１．５％、
　Ｍｎ：０．３〜１．０％を含有し、
　Ｐ：０．０２％以下，
　Ｓ：０．０２％以下に抑制されており、
　９０面積％以上がパーライト組織である線径５．０ｍｍ以上の熱間圧延線材であって、
　４ｍ長さの線材における機械的特性が下記(1)〜(4)を満足するものであることを特徴とする伸線前の熱処理が省略可能な伸線加工性に優れた熱間圧延線材。
　(1)TS*-30≦引張強さの平均値（TS_AV：MPa）≦TS*+30
　　　　ここで、TS*＝400×{[C]＋([Mn]+ [Si])/5}+670であり、
　　　　式中、[　]は、各元素の含有量（％）を意味する。
　(2)引張強さの標準偏差（TS_σ）≦３０MPa
　(3)破断絞りの平均値　（RA_AV）＞３５％
　(4)破断絞りの標準偏差（RA_σ）≦４％
前記パーライト組織中の平均ノジュール径は１０μｍ以下である請求項１に記載の熱間圧延線材。
更に、
　Ｃｒ：０．３％以下（０％を含まない），及び／又は
　Ｎｉ：０．３％以下（０％を含まない）
を含有するものである請求項１または２に記載の熱間圧延線材。
更に、
　Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｈｆ，及びＺｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を合計で０．１％以下（０％を含まない）含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の熱間圧延線材。
更に、
　Ｎ：０．０１％以下
に抑制されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の熱間圧延線材。
更に、
　Ａｌ：０．０５％以下，
　Ｍｇ：０．０１％以下
に抑制されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱間圧延線材。
更に、
　Ｂ：０．００１〜０．００５％
を含有するものである請求項１〜６のいずれかに記載の熱間圧延線材。