TW201814062A - 鋼線及被覆鋼線 - Google Patents

Abstract

本發明之鋼線，其化學組成以質量%計，含有：C：0.40~1.10%、Si：0.005~0.350%、Mn：0.05~0.90%、Cr：0~0.70%、Al：0~0.070%、Ti：0~0.050%、V：0~0.10%、Nb：0~0.050%、Mo：0~0.20%、B：0~0.0030%，剩餘部分係由Fe及雜質所構成；截面內之金屬組織包含80面積%以上之具層狀雪明碳鐵的波來鐵組織；前述層狀雪明碳鐵彼此之間隔，即平均層狀間隔係28~80nm；前述層狀雪明碳鐵之平均長度係22.0μm以下；前述波來鐵組織中，具有相對於前述鋼線長度方向傾斜為15°以內的前述層狀雪明碳鐵之波來鐵組織係40面積%以上；相對於前述長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度係2.0~8.0之範圍；具1.4mm以上之直徑。

Description

鋼線及被覆鋼線

本發明係有關於一種鋼線及被覆鋼線。 本發明特別有關於適用於輸電線之導電性及強度優異的鋼線及於該鋼線表面形成有被覆層之被覆鋼線。

以往，輸出電力之輸電線係使用經鋁線絞合由鋼線所構成之芯部(鋼芯)周圍的鋼芯鋁絞線(Aluminum Conductor Steel-Reinforced cable，以下「ACSR」)。該ACSR之芯部所使用的鋼線主要作為鋁線之拉力構件作用。成為鋼芯鋁絞線芯部之鋼線使用有於拉線後之波來鐵鋼施行鍍鋅後的鍍鋅鋼線、或拉線為提升線料之耐蝕性而施行以鋁作為表層的鋁包線材後作成的鋁包鋼線。

作為輸電線所使用之ACSR被要求具有強度、及高輸電效率。相對於如此要求，針對提升ACSR之輸電效率，正檢討有增加經輕量化之芯部份量的鋁截面積，與減少成為芯部之鋼線本身的電阻等。 例如，專利文獻1中揭示了一種以芯部之輕量化為目的，使用碳纖維與鋁或鋁合金之複合線材取代鋼線作為芯部，藉此輕量化輸電線比重的方法。又，專利文獻2中揭示了一種以降低鋼線本身電阻為目的，限制鋼線中之C、Si、及Mn含量為必需最小值的方法。

然而，專利文獻1所揭示之技術因使用單價較鋼高之碳纖維，故成本高。又，專利文獻2所揭示之技術因降低合金元素含量，故不易確保鋼線作為拉力構件之強度。

又，非專利文獻1中報告了先將0.92%之高碳含量的5.5mm直徑線材拉線至1.75mm直徑，再進行韌化後藉由大幅地冷拉線加工作成0.26mm直徑之極細，以真應變為1.5左右之條件作為峰值，提升導電性。

然而，加工成如此極細之鋼線後，更於極細之鋼線(芯部)周圍施行鋅等鍍敷、或以鋁線絞合如此極細之鋼線周圍來製造輸電線係極為困難，且成本大幅上升。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2001-176333號公報 專利文獻2：日本專利特開2003-226938號公報 非專利文獻

非專利文獻1：Materials Science & Engineering A 644 (2015) 105-113, A. Lamontagne et al., “Comparative study and quantification of cementite decomposition in heavily drawn pearlitic steel wires”

發明概要 發明欲解決之課題 本發明係著眼於前述情事而作成。本發明之課題係提供具適合輸電線用途之線徑，且導電性及抗拉強度優異之鋼線、及具該鋼線與被覆鋼線之被覆層的被覆鋼線。 用以解決課題之手段

本發明人等針對鋼材之化學成分及組織形態與導電性的關係進行檢討。結果，發現藉由控制化學成分與雪明碳鐵之形態，將提升成為鋼線素材之線材的導電性。本發明人等著眼於肥粒鐵及雪明碳鐵之形態，更加反覆檢討之結果，發現藉由賦予線材應變，使肥粒鐵及雪明碳鐵之配向改變，導電性將更加提升。此外，本發明人等發現藉由著眼於軋延後之冷卻步驟及拉線步驟之條件，可得到優異之導電性及抗拉強度，並具適合輸電線用途之線徑的鋼線。 換言之，本發明人等發現對熱軋延後以特定條件進行冷卻步驟，並控制化學成分與組織提高有導電性之線材，藉以特定條件進行拉線加工，可得具適合輸電線用途之線徑、導電性優異，且抗拉強度高之鋼線。 本發明係有鑑於前述觀察所得知識而作成者，其要旨係如下述。

(1)本發明之一態樣之鋼線，其化學組成以質量%計，含有：C：0.40~1.10%、Si：0.005~0.350%、Mn：0.05~0.90%、Cr：0~0.70%、Al：0~0.070%、Ti：0~0.050%、V：0~0.10%、Nb：0~0.050%、Mo：0~0.20%、B：0~0.0030%，剩餘部分係由Fe及雜質所構成；截面內之金屬組織包含80面積%以上之具層狀雪明碳鐵的波來鐵組織；前述層狀雪明碳鐵彼此之間隔，即平均層狀間隔係28~80nm；前述層狀雪明碳鐵之平均長度係22.0mm以下；前述波來鐵組織中，具有相對於前述鋼線長度方向傾斜為15°以內的前述層狀雪明碳鐵之波來鐵組織係40面積%以上；藉由X射線繞射法所得之相對於前述長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度係2.0~8.0之範圍；具1.4mm以上之直徑。 (2)如前述(1)記載之鋼線，其化學組成以質量%計亦可含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上：Cr：0.01~0.70%、Al：0.001~0.070%、Ti：0.002~0.050%、V：0.002~0.10%、Nb：0.002~0.050%、Mo：0.02~0.20%、B：0.0003~0.0030%。 (3)本發明之其他態樣之被覆鋼線具有如前述(1)或(2)記載的鋼線、及被覆前述鋼線之金屬被覆層。 (4)如前述(3)記載之被覆鋼線，其中前述金屬被覆層亦可包含：鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎳或鎳合金中之任1種以上。 發明效果

依據本發明之前述態樣，可提供具適合輸電線用途之線徑，且導電性及抗拉強度優異之鋼線、及具該鋼線與被覆鋼線之被覆層的被覆鋼線。 本發明之前述態樣之鋼線及被覆鋼線因作為芯材之鋼線線徑粗，導電性及抗拉強度優異，故適用於輸電線用途。

用以實施發明之形態 以下說明本發明之一實施形態之鋼線(本實施形態之鋼線)及本發明之一實施形態之被覆鋼線(本實施形態之被覆鋼線)。

本實施形態之鋼線具有以下說明之鋼成分(化學組成)，且金屬組織中包含具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織(以下，僅稱作「波來鐵組織」。)。又，本實施形態之鋼線中波來鐵組織中所含的層狀雪明碳鐵之平均層狀間隔係28~80nm，層狀雪明碳鐵之平均長度係22.0μm以下，波來鐵組織中具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織係40面積%以上，藉由X射線繞射法所得之相對於長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度為2.0~8.0之範圍。此外，本實施形態之鋼線具有1.4mm以上的直徑。

首先，說明本實施形態之鋼線的化學組成。以下，若未特別說明，則各元素含量之單位係質量%。

(C：0.40~1.10%) C具有使鋼中之波來鐵分率增加，並使波來鐵組織中之層狀間隔微細化的效果。層狀間隔微細化時，強度提升。C含量小於0.40%時，將不易確保波來鐵組織為80面積%以上。此時，將未能充分地確保鋼線強度。因此，將C含量設為0.40%以上。C含量以0.60%以上為佳。另一方面，C含量大於1.10%時鋼線之導電性下降，且初析雪明碳鐵量增加，造成延性下降。因此，將C含量設為1.10%以下。C含量以1.05%以下為佳，以1.00%以下較佳，以0.95%以下更佳。

(Si：0.005~0.350%) Si係有助於藉由固溶強化來提高鋼之強度的成分，亦為脫氧劑所必需之成分。Si含量小於0.005%時因未能充分地得到該等效果，故將Si含量設為0.005%以上。為更加提高淬火性、輕易地進行熱處理，以將Si含量設為0.010%以上為佳，以設為0.020%以上較佳。另一方面，Si係分散於波來鐵組織中之肥粒鐵中時使電阻率增加的元素。Si含量大於0.350%時因電阻率將顯著地增加，故將Si含量設為0.350%以下。為得較低之電阻率(即高導電性)，以將Si含量設為0.250%以下為佳，以設為0.150%以下較佳。 又，於鋼線形成鍍鋅或鍍鋅合金時，Si含量少時將幫助鍍敷時之合金層成長，鋼線之疲勞特性下降。因此，於鋼線進行鍍鋅或鋅合金後使用的前提下，以將Si含量設為0.050%以上為佳。

(Mn：0.05~0.90%) Mn係脫氧元素，亦係具有將鋼中之S固定成MnS來防止熱脆性之作用的元素。又，Mn係有助於提升淬火性，於韌化時降低肥粒鐵組織分率，並提升強度的元素。然而，Mn含量小於0.05%時未能充分地得到前述效果。因此，將Mn含量設為0.05%以上。另一方面，Mn含量過剩時，鋼之導電性下降。因此，將Mn含量設為0.90%以下。為更加提高導電性，Mn含量以0.75%以下為佳，較佳者為0.60%以下。

本實施形態之鋼線以包含前述元素，且剩餘部分係由Fe及雜質所構成作為基本。本實施形態之鋼線中，雜質特別以如下述地限制N、P、S含量為佳。雜質之含量以少為佳，故亦可為0%。雜質係自原料等、或鋼之製造步驟不可避免地混入的元素。

(N：0.0100%以下) N係藉由冷加工時之應變時效使延性下降，並使導電性下降的元素。特別是，N含量大於0.0100%時因延性、導電性顯著地下降，故以將N含量限制為0.0100%以下為佳。N含量之較佳者為0.0080%以下，更佳者係0.0050%以下。

(P：0.030%以下) P雖有助於肥粒鐵之固溶強化，但係使延性大幅下降的元素。特別是，P含量大於0.030%時，自線材拉線加工成鋼線時之拉線加工性將顯著地下降。因此，以將P含量限制為0.030%以下為佳。P含量之較佳者為0.020%以下，更佳者係0.012%以下。

(S：0.030%以下) S係引起紅熱脆性並使延性下降之元素。S含量大於0.030%時延性之下降將變得顯著。因此，以將S含量限制為0.030%以下為佳。S含量之較佳者為0.020%以下，更佳者係0.010%以下。

如上述，本實施形態之鋼線以包含前述元素且剩餘部分係由Fe及雜質所構成作為基本。然而，除了以前述元素取代Fe之一部分以外，亦可含有如後述範圍之選自於由Cr、Al、Ti、V、Nb、Mo、及B所構成群組中之1種或2種以上的元素。但，因該等元素並非必要含有，故下限為0%。又，即使含有小於後述範圍之該等任意元素，因並未阻礙鋼線特性，故可允許。

(Cr：0.01~0.70%) Cr係使鋼之淬火性提升之元素，並係縮小波來鐵組織中之層狀雪明碳鐵的層狀間隔以提高抗拉強度之元素。為得該效果，Cr含量以設為0.01%以上為佳。較佳者為0.02%以上。另一方面，Cr含量大於0.70%時，依據韌化條件導電性將下降。因此，即使含有Cr時，仍以將Cr含量之上限設為0.70%為佳。

(Al：0.001~0.070%) Al係脫氧元素，亦係將氮固定成氮化物，有助於沃斯田鐵粒徑之微細化的元素。因Al含量小於0.001%時不易得到前述效果，故欲得到效果時以將Al含量設為0.001%以上為佳。另一方面，Al係於肥粒鐵中不作為氮化物所固定而作為自由Al存在時，將使導電性下降的元素。因此，於含有時亦以將Al含量之上限設為0.070%為佳。較佳之上限係0.050%。

(Ti：0.002~0.050%) Ti係脫氧元素，亦係形成碳氮化物而有助於沃斯田鐵粒徑之微細化的元素。欲得該效果，以將Ti含量設為0.002%以上為佳。另一方面，Ti含量大於0.050%時，有於製鋼階段形成粗大氮化物的可能性，且韌化處理中碳化物析出，延性下降。因此，於含有時亦以將Ti含量之上限設為0.050%為佳。較佳之Ti含量係小於0.030%。

(V：0.002~0.10%) V係使鋼之淬火性提升之元素，並係作為碳氮化物析出，有助於提升鋼之強度的元素。為得該效果，以將V含量設為0.002%以上為佳。另一方面，V含量過剩時，至韌化時之變態結束的時間變長，且因析出粗大之碳氮化物導致延性下降。因此，於含有時亦以將V含量之上限設為0.10%為佳。較佳之上限係0.08%。

(Nb：0.002~0.050%) Nb係使鋼之淬火性提升之元素，並係作為碳氮化物析出，有助於沃斯田鐵粒徑之微細化的元素。欲得該效果，以將Nb含量設為0.002%以上為佳。另一方面，Nb含量大於0.050%時，至韌化時之變態結束的時間變長。因此，於含有時亦以將Nb含量設為0.050%以下為佳。較佳者為0.020%以下。

(Mo：0.02~0.20%) Mo係提升鋼之淬火性，使組織中之肥粒鐵面積率減少的元素。欲得該效果，以將Mo含量設為0.02%以上為佳。但Mo含量過剩時，至韌化時之變態結束的時間變長。因此，於含有時亦以將Mo含量設為0.20%以下為佳。較佳者為0.10%以下。

(B：0.0003~0.0030%) B係使鋼之淬火性提升之元素，並係抑制肥粒鐵之生成使波來鐵面積率增加的元素。欲得該效果，以將B含量設為0.0003%以上為佳。另一方面，B含量大於0.0030%時，韌化步驟中過冷沃斯田鐵狀態下於沃斯田鐵晶界上析出M₂₃ (C,B)₆ ，延性下降。因此，於含有時亦以將B含量設為0.0030%以下為佳。較佳者為0.0020%以下。

接著，說明本實施形態之鋼線的金屬組織。 考量到適用於構成輸電線之ACSR的鋼芯，本實施形態之鋼線的抗拉強度以1500MPa以上為目標，並以1600MPa以上為佳，較佳者為2000MPa以上。為實現如此之抗拉強度，且提高導電性，本實施形態之鋼線需具有如下說明之金屬組織。若未特別說明，截面係指與鋼線之長度方向平行，且通過鋼線之長度方向中心軸的所謂L截面。

＜包含80面積%以上之具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織＞ 本實施形態之鋼線於截面內之金屬組織中，包含80面積%以上之具層狀雪明碳鐵的波來鐵組織。波來鐵組織小於80面積%時未能得到充分之抗拉強度。具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織以95面積%以上為佳，以97面積%以上較佳，亦可為100%。本實施形態中，具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織係來自存在於拉線加工前之線材的波來鐵或偽波來鐵之組織，係雪明碳鐵相(層狀雪明碳鐵)與肥粒鐵相層狀地交互反覆重疊的組織。換言之，本實施形態之具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織係包含直線狀、曲線狀、或片斷地存在之雪明碳鐵，與存在於雪明碳鐵間之肥粒鐵相的組織。 本實施形態之鋼線除了波來鐵組織以外亦可含有肥粒鐵組織。然而，肥粒鐵組織大於20面積%時，因波來鐵組織之面積率下降，抗拉強度下降，故需限制肥粒鐵組織為20面積%以下。此處所稱之肥粒鐵組織並非波來鐵組織中所含之肥粒鐵相。 又，本實施形態之鋼線除了前述波來鐵組織、肥粒鐵組織以外，亦有包含少量之變韌鐵組織或麻田散鐵組織的情形。然而，無擴散變態型組織之變韌鐵或麻田散鐵因係阻礙固溶元素之擴散的組織，故該等組織之組織分率增加時鋼線的導電性下降。因此，變韌鐵組織及麻田散鐵組織以合計小於3面積%為佳。 鋼線中之組織分率可藉由以下得到：對後述鋼線之切截面之平均層狀間隔的觀察處，以2000倍之倍率拍攝金屬組織照片，劃分出各組織之區域，再藉由影像解析算出各組織之面積率的平均值。

＜平均層狀間隔係28~80nm＞ 波來鐵組織中相鄰之層狀雪明碳鐵彼此的間隔，即平均層狀間隔係28~80nm之範圍。平均層狀間隔小於28nm時，鋼線之導電性下降。另一方面，平均層狀間隔大於80nm時，未能充分地提高導電性及抗拉強度。

平均層狀間隔係藉由以下方法測量。換言之，將鋼線之L截面填入樹脂並研磨成鏡面後，以苦味酸蝕劑進行腐蝕，再使用FE-SEM以5000~10000倍拍攝10視野份之含有5處以上之波來鐵塊體之任意區域的數位影像。使用影像解析裝置測量拍攝之各照片中的平均層狀間隔。層狀間隔係自層狀雪明碳鐵中心至最接近層狀雪明碳鐵中心的距離。

＜層狀雪明碳鐵之平均長度係22.0μm以下＞ 波來鐵組織中之層狀雪明碳鐵的平均長度係22.0μm以下。層狀雪明碳鐵之平均長度大於22.0μm時鋼線之導電性下降。由提升導電性之觀點來看，層狀雪明碳鐵之平均長度以12.0μm以下為佳，以10.0μm以下較佳。另一方面，由抗拉強度之觀點來看，層狀雪明碳鐵之平均長度以1.0μm以上為佳，以2.0μm以上較佳，以5.0μm以上更佳。

波來鐵組織中層狀雪明碳鐵之平均長度係藉由以下方法測量。換言之，對鋼線長度方向(拉線方向)之切截面(L截面)進行鏡面研磨後藉由苦味酸蝕劑施行蝕刻，以FE-SEM進行組織觀察，解析組織觀察之結果後求得。具體而言，如圖1所示，於鋼線截面中，設定鋼線之軸方向中心位置(D/2)至D/4位置的區域(D係鋼線直徑)。設定之區域係各邊長度為D/2的矩形區域。更將該矩形區域分割成9等分之網格，將分割後之各網格的頂點(16處)作為觀察位置。於各觀察位置以10000倍之倍率並使拉線方向與影像呈水平方向地設定拍攝區域，以FE-SEM拍攝截面之表面。影像解析拍攝區域之影像後二值化雪明碳鐵部分與其他部分(肥粒鐵部分)，求出長邊之雪明碳鐵長度。並且，平均所得之雪明碳鐵長度後，算出雪明碳鐵的平均長度。

＜波來鐵組織中，具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織係40面積%以上＞ 波來鐵組織中，具有相對於鋼線長度方向傾斜(角度差)為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織以面積率計係40%以上。前述具有傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵之波來鐵組織的面積率小於40面積%時，導電性下降。由導電性之觀點來看，具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵(以下，僅稱作「傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵」)的波來鐵組織之面積率，以55面積%以上為佳，以60面積%以上較佳。 因相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的比例越高，由導電性之觀點來看越佳，故具有傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵之波來鐵組織的面積率上限係100面積%。

具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織之面積率係藉由以下方法測量。換言之，使用層狀雪明碳鐵平均長度之測量中所拍攝的各影像，於影像中心部之層狀雪明碳鐵的配向相等之拉線波來鐵組織區域(波來鐵集團)中，以線段連結一個層狀雪明碳鐵之兩末端，測量起自水平方向的角度差，確認是否於15°以下之範圍內。若為15°以內的話，即判斷該區域係具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織。拉線波來鐵組織中層狀雪明碳鐵之配向呈不規則或不明確時，則判定為傾斜非15°以內之層狀雪明碳鐵，該區域不包含於「相對於鋼線長度方向之層狀雪明碳鐵的傾斜為15°以內之波來鐵組織」。 相對於全拍攝張數之拍攝視野中之波來鐵組織的合計面積，相對於鋼線長度方向之層狀雪明碳鐵的傾斜為15°以內之波來鐵組織的合計面積係40面積%以上時，判斷具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織以面積率計，存在40%以上。圖2A係顯示中心部之層狀雪明碳鐵的配向相等之拉線波來鐵組織區域中，傾斜為15°以下範圍內之波來鐵組織影像之一例，圖2B係顯示傾斜非15°以下之波來鐵組織影像之一例。

＜相對於長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度係2.0~8.0之範圍＞ 鋼線之相對於長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度係2.0~8.0之範圍。肥粒鐵之{110}面的集積度小於2.0時、或大於8.0時，因鋼線之導電性下降故不佳。再者，由導電性及抗拉強度之觀點來看，肥粒鐵之{110}面的集積度以2.2~5.5為佳，以3.0~4.5較佳。

肥粒鐵之集積度係藉由以下方法測量。換言之，於圖3B所示之鋼線長度方向(拉線方向)切截面的半徑方向上，中心部至D/4(D係鋼線直徑)之區域中，藉由X射線繞射法作成{110}極點圖，將RD方向(鋼線之長度方向)上所觀察之點的極密度(與隨機方位之比)之最大值作為肥粒鐵之{110}面的集積度。 此處，藉由X射線繞射所得之肥粒鐵之{110}面的集積度係指由波來鐵組織中所含之肥粒鐵相，與波來鐵組織以外之肥粒鐵組織兩者所得之情報算出的集積度。 再者，本實施形態之X射線繞射的測量條件係如以下所述。 X射線繞射裝置：Rigaku社製 商品名：RINT2200(管)(RINT2000/PC系列)　 X射線源：MoKα 發散狹縫：1/4°(0.43mm)

＜線徑(直徑)：1.4mm以上＞ 本實施形態之鋼線具有1.4mm以上之線徑。只要線徑為1.4mm以上，自線材之拉線加工、及於鋼線周圍形成有鋁、鋅等金屬被覆層之被覆鋼線的製造係為容易。因此，本實施形態之鋼線不僅導電性及抗拉強度，於加工容易性及製造成本之點來看亦優異。本實施形態之鋼線直徑以1.5mm以上為佳，以1.6mm以上較佳。 但，鋼線直徑過粗時，因不易縮短層狀雪明碳鐵之長度，故本實施形態之鋼線直徑以4.2mm以下為佳，以4.0mm以下較佳。

＜電阻率及抗拉強度＞ 本實施形態之鋼線的導電性與抗拉強度兩者均優異。 本實施形態之鋼線中作為導電性指標的電阻率以小於19.0μΩ×cm為佳，較佳者為小於18.0μΩ×cm，更佳者是小於17.0μΩ×cm。 又，本實施形態之鋼線的抗拉強度以1500MPa以上為佳，較佳者為1600MPa以上，更佳者是2000MPa以上。 於後述一部分之實施例發現可實現電阻率小於18.0μΩ×cm，且抗拉強度為2000MPa以上，甚至是電阻率小於17.0μΩ×cm，且抗拉強度為2000MPa以上之鋼線。

本實施形態之被覆鋼線具有上述之本實施形態之鋼線，與被覆該鋼線之金屬被覆層。換言之，本實施形態之被覆鋼線係金屬被覆鋼線。 金屬被覆層包含例如：鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎳或鎳合金中任1種以上。金屬被覆層可為鍍敷層亦可為包覆層。鍍敷層可為電鍍層，亦可為熔融鍍敷層。熔融鍍敷所形成之金屬被覆層有於鋼線與金屬被覆層之界面形成合金層的情形。合金層可舉ZnFe合金層、AlFe合金層、NiFe合金層、CuFe合金層為例。藉由具有金屬被覆層，可提高被覆鋼線全體之導電性。

接著，說明本實施形態之鋼線、及本實施形態之被覆鋼線的較佳製造方法。以下說明之製造方法僅為一例，只要可得滿足本發明範圍之鋼線或被覆鋼線的話，本實施形態之鋼線、及本實施形態之被覆鋼線的製造方法並未受限於下述製造條件。

＜熔製步驟、鑄造步驟、熱軋延步驟＞ 熔製具前述記載成分之鋼後，藉由連續鑄造等製造鋼片(小鋼胚)，進行熱軋延。鑄造後亦可進行分塊軋延。於熱軋延鋼片時，以進行將鋼片中心部加熱至1000~1100℃，並以900~1000℃作為完成溫度之熱軋延後得到的線材為佳。

＜冷卻步驟＞ 對熱軋延步驟後之線材進行水冷卻、空氣冷卻、爐內冷卻、及/或藉由浸漬於熔融浴進行冷卻。此時，以對應C含量設定冷卻圖案為佳。 C含量為0.40~0.70%時，最終軋延後以20℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至800~920℃之溫度範圍(第1冷卻)，接著以平均冷卻速度5~20℃/s冷卻至800~600℃(第2冷卻)，然後以平均冷卻速度5℃/s以下冷卻至600~500℃(第3冷卻)。 第1冷卻之冷卻速度小於20℃/s時，將容易生成初析肥粒鐵，波來鐵組織分率下降。又，第1冷卻之停止溫度小於800℃時，沃斯田鐵粒徑將微細化未能得到充分之淬火性。另一方面，第1冷卻之停止溫度大於920℃時，於之後的冷卻過程中容易生成初析肥粒鐵，波來鐵組織分率下降。 又，第2冷卻之冷卻速度小於5℃/s時因生成初析肥粒鐵，波來鐵組織分率將變得容易下降。另一方面，第2冷卻之冷卻速度大於20℃/s時，第2~第3冷卻中的波來鐵變態與合金元素之分配將變得不充分。又，第3冷卻之冷卻速度大於5℃/s時，因變得不易產生合金元素之分配，故導電性下降。 但，前述冷卻中，600~500℃之滯留時間長如33秒以上(以平均冷卻速度換算約3.0℃/s以下)時，因充分地進行合金元素之分配，故至800~600℃之平均冷卻速度亦可為20℃/s以上。又，亦可例如，使用鉛浴或鹽浴、流體化床爐結束變態後，再加熱至600~400℃之溫度域。 又，C含量大於0.70~1.10%時，最終軋延後藉由以20℃/s以上之平均冷卻速度冷卻至800~920℃，並浸漬於500~600℃之熔融鹽30秒以上，使波來鐵變態。

本實施形態中，軋延之完成溫度係指剛結束最終軋延後線材之表面溫度，最終軋延後之冷卻步驟中的平均冷卻速度係指線材中心部之冷卻速度。

經前述製造步驟所得之線材係例如，截面內之金屬組織的80%以上係波來鐵組織，且波來鐵組織之平均層狀間隔係50~170nm，波來鐵組織中之層狀雪明碳鐵的平均長度係1.5μm以下。再者，由利用以下拉線步驟得到本實施形態之鋼線的觀點來看，前述製造步驟中製造之線材線徑以3.0~14.0mm為佳。

＜拉線步驟＞ 接著，對前述線材施行拉線加工後得到鋼線。拉線加工以對線材賦予1.5~2.4之真應變的拉線加工為佳。真應變以1.7~2.1為佳。以上述條件進行拉線時，相對於拉線前之線材，拉線後之鋼線電阻率下降1.0~1.5μΩ×cm左右(即導電性提升)。再者，即使因鋼種(例如，後述實施例中使用之鋼種K)不同，真應變小於1.5或大於2.4時，仍可得電阻率低，且抗拉強度高之鋼線。但，即使為如此之鋼種，藉由賦予1.5~2.4之真應變，仍可輕易地得到具高抗拉強度且電阻率更為降低之鋼線。 隨著線材拉線加工時之斷面縮減率變高，應變增加，平均層狀間隔變小，層狀雪明碳鐵之平均長度變大，對層狀雪明碳鐵長度方向之傾斜變小，具角度差為15°以內之雪明碳鐵的波來鐵組織比例增加，肥粒鐵之{110}面的集積度變高。以真應變小於1.5之條件進行拉線加工時，角度差為15°以內之雪明碳鐵的比例不足，導電性下降。另一方面，以真應變大於2.4之條件進行拉線加工時，因肥粒鐵中之固溶C量增加，導電性下降。

依據包含上述步驟之製造方法，可製造本實施形態之鋼線。

＜被覆步驟＞ 接著，於所得之鋼線形成金屬被覆層。金屬被覆層之形成方法可為電鍍法、熔融鍍敷法、包覆法之任一者。此時之金屬被覆層的厚度以相對於線材或鋼線之直徑為0.7%~20%左右的厚度為佳。 藉此，製造本實施形態之被覆鋼線。 該被覆步驟亦可於冷卻步驟與拉線步驟之間進行。換言之，於線材形成金屬被覆層後，即使進行拉線加工亦可得到本實施形態之被覆鋼線。 實施例

接著，說明本發明之實施例。實施例中之條件係用以確認本發明之可實施性及效果所使用的一條件例，本發明並未受該一條件例所限定。只要不脫離本發明之要旨而可達成本發明目的，可使用各種條件得到本發明。

將依據表1所示之化學成分(但，剩餘部分係Fe及雜質)熔製之熔鋼於50kg真空熔解爐中鑄造成鑄錠。將該各鑄錠以1250℃加熱1小時後，以完成溫度為950℃以上地熱鍛成直徑15mm之棒線材後，自然冷卻至室溫。利用切削加工將該熱鍛材作成直徑10mm，再利用切斷切成長度1500mm。將該切削加工材於氮環境氣體中以1050℃加熱15分鐘後，熱軋延至完成溫度為900℃以上，得到直徑7mm的軋延材。

之後，一部分之軋延材於最終軋延後在大氣中藉由電風扇氣冷至900℃，之後於10秒內封入至經低溫加熱之加熱爐內，以平均冷卻速度6℃/s爐內冷卻至600℃，並以平均冷卻速度1℃/s爐內冷卻至400℃，更於冷卻至400℃後取出自然冷卻至室溫後，得到鋼線材(表2之冷卻步驟的條件編號5)。 又，其他軋延材於最終軋延後在大氣中藉由電風扇氣冷至850℃或900℃，之後於10秒內依據表2所示之冷卻步驟的條件編號2~4浸漬於鉛浴後取出，自然冷卻至室溫，得到鋼線材。各溫度域中之平均冷卻速度係如表2。 此外，其他之軋延材於熱軋延至直徑7mm後，在大氣中藉由電風扇氣冷至室溫冷卻(表2冷卻步驟之條件編號6)。各溫度域中之平均冷卻速度係如表2。 甚至，一部分之軋延材於最終軋延後浸漬於640℃之鉛浴後，立刻以100℃/s進行冷卻，使其為400℃以下(表2之冷卻步驟的條件編號1)。各溫度域中之平均冷卻速度係如表2。

所得之線材中，藉由對試驗編號1~31施行熔融鍍鋅法或鋁包法形成金屬被覆層。

之後，對包含於線材中之鋼部，賦予如表3所示之真應變地進行拉線，得到鋼部之直徑為2.0mm~3.5mm的鋼線或被覆鋼線。

之後，藉由對拉線前未形成被覆層之試驗編號32之鋼線施行熔融鍍鋅法，形成由鋅所構成的金屬被覆層。

利用鹽酸或氫氧化鈉等自以前述要領所得之被覆鋼線去除金屬被覆層後取出鋼線，評價該等鋼線之抗拉強度及導電性。 ＜抗拉強度＞ 自鋼線擷取3條長度350mm之呈線料狀態的抗拉試驗片。對該抗拉試驗片以夾頭間距離200mm、10mm/min之抗拉速度於常溫下進行抗拉試驗，測量抗拉強度(TS)，將其平均值作為該試驗材之抗拉強度。

＜導電性＞ 自鋼線切出長度60mm之導電性測量用的試驗片，於溫度20℃藉由4端子法測量電阻率。

又，對所得之鋼線測量各組織分率、層狀雪明碳鐵之平均層狀間隔、層狀雪明碳鐵之平均長度、具有相對於鋼線長度方向傾斜(角度差)為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織之面積率、肥粒鐵之{110}面的集積度。 ＜平均層狀間隔＞ 對各鋼線將L截面埋入樹脂並研磨成鏡面後，以苦味酸蝕劑進行腐蝕，再使用FE-SEM以5000~10000倍拍攝10視野份之含有5處以上之波來鐵塊體之任意區域的數位影像。使用影像解析裝置測量各照片中的平均層狀間隔。 ＜各組織之面積率＞ 對各鋼線切截面之平均層狀間隔的觀察處以2000倍之倍率拍攝金屬組織照片，劃分各組織區域，並藉由影像解析算出各組織面積率的平均值。再者，雖於表3顯示波來鐵組織與肥粒鐵組織之面積率，但於該等組織之合計非100%的鋼線中，則觀察到作為其他組織的變韌鐵組織及/或麻田散鐵組織。

＜層狀雪明碳鐵之平均長度＞ 波來鐵組織中之層狀雪明碳鐵的平均長度係使用供以測量平均層狀間隔之試樣，以FE-SEM進行組織觀察，解析組織觀察之結果後求出。如圖1所示，於鋼線之L截面中，設定鋼線之軸方向中心位置(D/2)至D/4位置的區域(D係鋼線直徑)。設定之區域係各邊長度為D/2的矩形區域。更將該矩形區域分割成9等分之網格，將分割後之各網格的頂點作為觀察位置。於各觀察位置以10000倍之倍率並使拉線方向與影像呈水平方向地設定拍攝區域，以FE-SEM拍攝截面之表面。影像解析拍攝區域之影像後二值化雪明碳鐵部分與其他部分(肥粒鐵部分)，求出長邊之雪明碳鐵長度。並且，平均所得之雪明碳鐵長度後，算出雪明碳鐵的平均長度。

＜具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織之面積率＞ 接著，使用測量層狀雪明碳鐵之平均長度時拍攝的各影像，於影像中心部之層狀雪明碳鐵的配向相等之拉線波來鐵組織區域中，以線段連結一個層狀雪明碳鐵之兩末端測量起自水平方向的角度差，確認是否於15°以下之範圍內。若相對於全拍攝張數之波來鐵組織的合計面積，相對於鋼線長度方向之層狀雪明碳鐵之傾斜為15°以內的波來鐵組織之合計為40面積%以上時，判斷具有相對於鋼線長度方向傾斜為15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織以面積率計存在40%以上。

＜肥粒鐵之{110}面的集積度＞ 接著，肥粒鐵之{110}面的集積度係如圖3A~3B所示，相對於鋼線之拉線方向(RD方向)的切截面，於半徑方向上中心部至D/4(D係鋼線直徑)之區域中，藉由X射線繞射法作成{110}極點圖，將RD方向上所觀察之點的極密度(與隨機方位之比)之最大值作為肥粒鐵之{110}面的集積度。X射線繞射之測量條件係如前述。

於表1~表3顯示結果。

[表1]

[表2]

[表3]

由表3可知，超出本發明規定之條件外的試驗編號19~22、28~30的情況中，前述至少1種特性並未達到目標值(抗拉強度：1500MPa以上、電阻率：小於19.0μΩ×cm、直徑：1.4mm以上)。相對於此，完全滿足本發明規定之條件的試驗編號3~18、23、26、27、31、32前述所有之特性均達到目標值。再者，試驗編號11~14、26、27、32均使用鋼種K，但拉線加工時之真應變為1.5~2.4的試驗編號11~14、32中仍特別降低了電阻率。 產業上之可利用性

依據本發明，可提供具適合輸電線用途之線徑，且導電性及抗拉強度優異的鋼線、及具有該鋼線與被覆鋼線之被覆層的被覆鋼線。 本發明之鋼線及被覆鋼線因線徑粗、導電性及抗拉強度優異，故可較佳地使用於輸電線用途。

D‧‧‧鋼線直徑

RD‧‧‧鋼線之長度方向

TD‧‧‧方向

圖1係顯示與鋼線長度方向平行之截面(L截面)的圖，係說明具層狀雪明碳鐵之波來鐵組織中層狀雪明碳鐵之平均長度之測量方法的模式圖。 圖2A係說明具有相對於鋼線長度方向傾斜(角度差)15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織之面積率之測量方法的圖，係顯示傾斜15°以內之層狀雪明碳鐵之一例的照片。 圖2B係說明具有相對於鋼線長度方向傾斜(角度差)15°以內之層狀雪明碳鐵的波來鐵組織之面積率之測量方法的圖，係顯示傾斜非15°以內之層狀雪明碳鐵之一例的照片。 圖3A係顯示鋼線之L截面之圖，係顯示TD方向、RD方向的模式圖。 圖3B係顯示鋼線之L截面之圖，係用以說明肥粒鐵之集積度之測量方法的模式圖。

Claims (4)

1. 一種鋼線，其特徵在於其化學組成以質量%計，含有： C：0.40~1.10%、 Si：0.005~0.350%、 Mn：0.05~0.90%、 Cr：0~0.70%、 Al：0~0.070%、 Ti：0~0.050%、 V：0~0.10%、 Nb：0~0.050%、 Mo：0~0.20%、 B：0~0.0030%， 剩餘部分係由Fe及雜質所構成； 截面內之金屬組織包含80面積%以上之具層狀雪明碳鐵的波來鐵組織； 前述層狀雪明碳鐵彼此之間隔，即平均層狀間隔係28~80nm； 前述層狀雪明碳鐵之平均長度係22.0mm以下； 前述波來鐵組織中，具有相對於前述鋼線長度方向傾斜為15°以內的前述層狀雪明碳鐵之波來鐵組織係40面積%以上； 藉由X射線繞射法所得之相對於前述長度方向之肥粒鐵之{110}面的集積度係2.0~8.0之範圍； 具1.4mm以上之直徑。
2. 如請求項1之鋼線，其化學組成以質量%計含有選自於由下述所構成群組中之1種或2種以上： Cr：0.01~0.70%、 Al：0.001~0.070%、 Ti：0.002~0.050%、 V：0.002~0.10%、 Nb：0.002~0.050%、 Mo：0.02~0.20%、 B：0.0003~0.0030%。
3. 一種被覆鋼線，其特徵在於具有： 如請求項1或2之鋼線；及 被覆前述鋼線之金屬被覆層。
4. 如請求項3之被覆鋼線，其中前述金屬被覆層包含：鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎳或鎳合金中之任1種以上。