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JPH0672258B2 - 均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法 - Google Patents

均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法

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JPH0672258B2
JPH0672258B2 JP60192260A JP19226085A JPH0672258B2 JP H0672258 B2 JPH0672258 B2 JP H0672258B2 JP 60192260 A JP60192260 A JP 60192260A JP 19226085 A JP19226085 A JP 19226085A JP H0672258 B2 JPH0672258 B2 JP H0672258B2
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JP
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less
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steel bar
rolling
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JP60192260A
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毅彦 大城
治朗 小新井
裕治 澤田
一真 茱萸
満 森高
幸夫 和田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法に関し、
詳しくは、圧延後の焼きならし処理を要せずして、熱間
圧延ままにて断面にわたつて均質微細なフエライト・パ
ーライト組織を有し、焼きならし処理を施したと同等又
はそれ以上にすぐれた機械的性質を有する圧延棒鋼の製
造方法に関する。
(従来の技術) 低中炭素棒鋼及び低中炭素低合金棒鋼は、機械構造用鋼
として軸類、ボルト、ナツト類等の製造に広く用いられ
ている。これらの棒鋼は、従来、熱間圧延した後、焼き
ならし処理を施し、その組織を均一微細にして、切削、
切断、引抜等の加工に供されるが、近年、省エネルギー
や省工程を目的として、熱間圧延後の焼きならし処理を
省略するために、圧延を低温で行なつて、圧延ままで微
細な均一組織を有する棒鋼を製造する方法が開発されて
いる。例えば、特公昭58−9816号公報には、中炭素鋼及
び中炭素低合金鋼を850〜1050℃の温度で圧延を行なう
と共に、仕上圧延を850〜950℃の温度で行なつて、非調
質圧延棒鋼を製造する方法が開示されている。このよう
な低温圧延によれば、鋼片を1100〜1200℃の温度に加熱
し、900〜1100℃の温度で圧延して得られる従来の通常
の圧延棒鋼に比較すれば、幾分改善されているとはい
え、尚、中心部における結晶粒は粗く、この中心部と表
層部における組織の均質性に劣る。
(発明の目的) 本発明者らは、上記したような従来の非調質圧延棒鋼の
製造における問題を解決するために鋭意研究した結果、
仕上圧延前に所定の温度から所定の温度まで冷却すると
共に、仕上圧延終了温度を所定の温度とすることによつ
て、焼きならし処理を要せずして、断面にわたつて均一
微細なフエライト・パーライト組織を有する均質な棒鋼
を得ることができることを見出して、本発明に至つたも
のである。従つて、本発明は、焼きならし処理を要せず
して、断面にわたつて均一微細なフエライト・パーライ
ト組織を有する均質な棒鋼を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
(発明の構成) 本発明による均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法は、
重量%で C 0.10〜0.60%、 Si 0.10〜0.35%、 Mn 0.30〜1.80%、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
に際して、仕上圧延前に850〜1000℃の温度から、850℃
以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
て、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以上の均一微
細なフエライト・パーライト組織とすることを特徴とす
る。
先ず、本発明において用いる鋼における化学成分につい
て説明する。
Cは、得られる棒鋼に所要の強度、例えば、35kgf/mm2
以上の引張強度を付与すると共に、フエライト・パーラ
イト組織を形成させるために、少なくとも0.10%を添加
することが必要である。しかし、過多に添加するとき
は、鋼の靭性を低下させ、圧延ままでの使用を不可能と
するので、添加量の上限は0.60%とする。特に好ましい
C添加料は0.30〜0.60%の範囲である。
Siは、脱酸剤として0.10%以上を添加することが必要で
あるが、0.35%を越えて多量に添加しても、脱酸効果が
飽和するのみならず、経済的にも不利であるので、添加
量は0.10〜0.35%の範囲とする。
Mnは、不純物としてのSによる有害な作用を抑制して、
鋼の強度及び靭性を向上させる効果を有する。圧延まま
にて高靭性を有する圧延棒鋼を製造する本発明において
は重要な元素であつて、上記効果を有効に得るために
は、少なくとも0.30%を添加することが必要である。し
かし、1.80%を越えて過多に添加するときは、脆い金属
組織を形成して、鋼が脆化するので、添加量の上限は1.
8%とする。
本発明においては、鋼には上記した元素に加えて、Nb、
V、Ti、Al及びNよりなる群から選ばれる少なくとも1
種の元素を添加してもよい。これらの元素は、いずれも
微細な炭窒化物を形成して、組織を微細化させるのに有
効であり、特に、Nb、V、Ti及びAlから選ばれる少なく
とも1種をNと共に添加するとき、組織の微細化が安定
して達成されるので好ましい。
かかる効果を有効に得るためには、 Nb 0.10%以下、 V 0.20%以下、 Ti 0.10%以下、 Al 0.10%以下、 N 0.015%以下 の範囲で添加される。この範囲を越えて過多に添加して
も、効果が飽和するのみならず、靭性に有害な影響を与
える介在物が増加するので好ましくない。
更に、本発明においては上記した組織微細化元素と共
に、又はこれらとは別に、鋼にCr及び/又はMoを添加す
ることができる。Cr及びMoは、共に焼入れ性調整元素で
あつて、焼入れ焼戻しによつて高強度靭性を得る場合に
添加される。しかし、過多量の添加は、圧延後に硬くて
脆いベイナイトやマルテンサイト組織を生成させる結
果、圧延ままでは使用し難くなるので、かかる弊害を避
けつつ、上記効果を有効に得るために、Crについては1.
50%以下、また、Moについては0.30%以下の範囲で添加
される。尚、Cr及び/又はMoを添加する場合は、C量は
0.10〜0.45%の範囲が好ましい。
本発明による均質性にすぐれた棒鋼の製造方法は、上記
したような化学成分を有する鋼片を熱間圧延するに際し
て、仕上圧延前に850〜1000℃の範囲の温度から、850℃
以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
て、表層部及び内部共に均一微細なフエライト・パーラ
イト組織とするものである。
鋼片の加熱温度は、通常の加熱温度であつて、850〜120
0℃の範囲であり、粗列及び中間列圧延機にて、好まし
くは80%以上の全圧下率にて圧延した後、本発明の方法
においては、仕上圧延前に、冷却開始温度を850〜1000
℃の範囲の温度とし、冷却停止温度を850℃以下であつ
て、且つ、Ms点より高い範囲の温度として、圧延材を所
謂中間水冷する。この中間水冷においては、通常、圧延
が可能である限界温度として、上記冷却開始温度の下限
が850℃と規定され、他方、この中間水冷によつて、圧
延材の表層部と内部とが共に850℃以下の温度となるよ
うに、冷却開始温度の上限が1000℃と規定される。ま
た、冷却停止温度の上限は、仕上圧延によつて微細な組
織を得るための限界温度として規定され、他方、冷却停
止温度がMs点以下であるときは、組織がマルテンサイト
組織となつて、仕上圧延が不可能となるので、冷却停止
の下限温度はMs点より高い温度に規定される。
次いで、本発明の方法においては、このように中間水冷
した圧延材を700〜900℃の範囲の温度にて、仕上圧延に
おける圧下率を通常20%以上として、仕上圧延を終了
し、均一微細なフエライト・パーライト組織を得る。仕
上圧延終了温度が900℃を越える場合は、粗大なフエラ
イト・パーライト組織が形成され、他方、仕上圧延終了
温度が700℃よりも低い場合は、針状のフエライトやベ
イナイトが生成し、このように、いずれの場合も、均一
微細なフエライト・パーライト組織を得ることが困難で
ある。特に、本発明の方法においては、仕上圧延終了温
度が高い場合は、仕上圧延終了温度から600℃までを5
℃/秒以上の速度にて冷却することによつて、圧延後の
放冷による再結晶に基づく組織の粗大化を防止すること
ができ、このようにして、安定して均一微細なフエライ
ト・パーライト組織を得ることができる。
(発明の効果) 以上のようにして、本発明の方法によれば、仕上圧延前
に中間水冷を行ない、所定の低温にて仕上圧延するの
で、鋼片加熱温度や粗列圧延加熱温度を下げたり、或い
は圧延速度を下げる必要がなく、従つて、生産性高く圧
延棒鋼を製造することができる。しかも、かかる本発明
の方法によつて得られる棒鋼は、表層部及び内部共に断
面にわたつて、結晶粒度番号7番以上の均質微細なフエ
ライト・パーライト組織を有し、その機械的性質も焼き
ならし処理を施した圧延鋼材と同等又はそれ以上であ
る。
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は、
これら実施例によつて何ら限定されるものではない。
実施例1 第1表鋼番号1に示す化学組成を有する155mm角鋼片を
図面に示す条件にて40mm径棒鋼に圧延した。これら棒鋼
の表層部、D/4部(Dは棒鋼直径)及びD/2部の結晶粒度
を図面に示す。また、これらの棒鋼のD/4部からJIS 4
号試験片を採取し、その機械的性質を測定した。結果を
第2表に示す。
また、比較のために、上記と同じ鋼片を図示した条件に
て圧延して、同様にその断面における結晶粒度とD/4部
の機械的性質を測定した。結果を図面及び第2表に示
す。
本発明の方法による棒鋼A〜Cが表層部及び内部共に結
晶粒度番号7番以上の均一微細なフエライト・パーライ
ト組織を有し、また、機械的性質もすぐれているのに対
して、比較例による棒鋼D〜Gは、仕上圧延前の温度が
850℃を越えており、仕上圧延温度が900℃を越えている
ため、目的とする均質微細な組織を有する棒鋼を得るこ
とができない。特に、比較鋼D、E及びFでは、表層部
に比較して内部の組織が粗い。従来鋼は焼ならし処理品
であり、本発明棒鋼は焼ならし処理品とほぼ同等の機械
的性質を有する。
実施例2 第1表鋼番号2に示す化学成分を有する155mm角鋼片を8
70℃に加熱し、仕上圧延前に860℃から740℃まで中間水
冷し、仕上圧延を770℃で終了して、径25mm棒鋼に圧延
して、本発明棒鋼Iを得た。
比較のために、同じ鋼片を960℃に加熱し、中間水冷な
しにて、仕上圧延を980℃で終了して、径25mm棒鋼に圧
延して、比較例棒鋼Jを得た。
このようにして得られたそれぞれの棒鋼について、断面
にわたる結晶粒度と機械的性質を第3表に示す。本発明
による棒鋼は、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以
上の均一微細なフエライト・パーライト組織を有する。
また、機械的性質がすぐれていることが明らかである。
実施例3 第1表鋼番号3に示す化学組成を有する150mm角鋼片を8
75℃に加熱し、仕上圧延前に880℃から725℃まで冷却
し、仕上圧延を808℃として、本発明圧延棒鋼Kを得
た。断面の結晶粒度と機械的性質を第3表に示す。
実施例4 第1表鋼番号4に示す化学組成を有する150mm角鋼片を9
83℃に加熱し、仕上圧延前に853℃から759℃まで冷却
し、仕上圧延を781℃として、本発明圧延棒鋼Lを得
た。断面の結晶粒度と機械的性質を第3表に示す。
実施例5 第1表鋼番号5に示す化学組成を有する150mm角鋼片を9
80℃に加熱し、仕上圧延前に950℃から825℃まで冷却
し、仕上圧延を805℃として、本発明圧延棒鋼Mを得
た。断面の結晶粒度と機械的性質を第3表に示す。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の方法及び比較例としての方法における圧
延条件、及び得られた棒鋼における表層部と内部の結晶
粒度を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森高 満 兵庫県神戸市東灘区深江本町3丁目9番1 ―190 (72)発明者 和田 幸夫 兵庫県神戸市須磨区神の谷5−7―7 (56)参考文献 特開 昭54−143716(JP,A) 特開 昭60−245722(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で C 0.10〜0.60%、 Si 0.10〜0.35%、 Mn 0.30〜1.80%、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
    に際して、仕上圧延前に850〜1000℃の温度から、850℃
    以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
    すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
    て、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以上の均一微
    細なフエライト・パーライト組織とすることを特徴とす
    る均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.10〜0.35%、 Mn 0.30〜1.80%を含有すると共に、 (b)Nb 0.10%以下、 V 0.20%以下、 Ti 0.10%以下、 Al 0.10%以下、及び N 0.015%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
    に際して、仕上圧延前に850〜1000℃の温度から、850℃
    以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
    すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
    て、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以上の均一微
    細なフエライト・パーライト組織とすることを特徴とす
    る均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.10〜0.35%、 Mn 0.30〜1.80%を含有すると共に、 (b)Cr 1.50%以下、及び Mo 0.30%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
    に際して、仕上圧延前に850〜1000℃の温度から、850℃
    以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
    すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
    て、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以上の均一微
    細なフエライト・パーライト組織とすることを特徴とす
    る均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】重量%で (a)C 0.10〜0.60%、 Si 0.10〜0.35%、 Mn 0.30〜1.80%を含有し、更に、 (b)Nb 0.10%以下、 V 0.20%以下、 Ti 0.10%以下、 Al 0.10%以下、及び N 0.015%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Cr 1.50%以下、及び Mo 0.30%以下 よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とを含有
    し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延する
    に際して、仕上圧延前に850〜1000℃の温度から、850℃
    以下であつて、且つ、Ms点より高い範囲の温度まで冷却
    すると共に、仕上圧延終了温度を700〜900℃の温度とし
    て、表層部及び内部共に結晶粒度番号7番以上の均一微
    細なフエライト・パーライト組織とすることを特徴とす
    る均質性にすぐれた圧延棒鋼の製造方法。
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