JP2000265247A - スチールコード素線用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伸線加工において強加工を加えても断線が発
生し難く、その後の撚線加工において縦割れの発生し難
いスチールコード素線用材料を提供する。 【解決手段】 炭素含有量が０．８〜１．１重量％の高
炭素鋼線材から成り、線径が０．６〜２．５ｍｍである
最終パテンティング処理後のスチールコード素線用材料
において、引張り試験破断箇所での、軸芯部の金属組織
の配向度Ｒ＝（半径方向の炭化物密度／軸方向の炭化物
密度）が２．７〜５．０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ、コンベヤ
ベルト等のゴム製品の補強材として使用されるスチール
コード素線用材料に関し、さらに詳しくは、線径が０．
１０〜０．４０ｍｍで、かつ引張り強さが３５００ＭＰ
ａ以上であるスチールコード用素線を製造するに際し
て、伸線加工性および撚線加工性に優れたスチールコー
ド素線用材料（以下、単に「材料」ともいう）に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の材料は、一般に高炭素鋼線材を
用いて、通常は途中数回のパテンティング処理と冷間伸
線加工を経て、所要の寸法に仕上げた後、最終パテンテ
ィング処理を行なうことにより得ることができる。そし
て、この材料は、その表面に伸線加工性およびゴム接着
性を付与するメッキ処理を施した後、減面率９６〜９８
％の湿式伸線加工により最終仕上り線径まで伸線して、
スチールコード用素線を製造し、このスチールコード用
素線の複数本を撚り合わせて、スチールコードと成した
後に、タイヤ、コンベヤベルト等のゴム製品のゴム中に
埋め込んで使用するものである。

【０００３】ところで、近年、高速大量輸送の傾向がと
みに強まり、タイヤ、コンベヤベルト等のゴム製品に使
用されるスチールコード用素線にも過酷な使用条件に耐
えるものが要求されている。すなわち、これらゴム製品
を補強するスチールコード用素線に要求される性質は、
過酷な使用条件に耐え得るに十分な強度を有すること、
細径であること、軽量であることおよび靱性をも備えて
いることである。そして、これらの要求を満たすため、
鋼線材の組成における炭素量を高くしたり、鋼線材中の
添加元素の配合を工夫したり、伸線加工における減面率
を大きくしたりして、スチールコード用素線の高強度化
が図られてきた。

【０００４】ところが、上述のようにして高強度化する
場合、伸線加工中におけるカッピー断線および撚線加工
中における縦割れが大きな問題となっている。すなわ
ち、伸線時に成分偏析または熱処理不良に起因するワイ
ヤ中心部の変形不良（塑性加工不良）が発生し、これを
起点とするカッピー断線が起きたり、また、撚線時にワ
イヤに捻り応力がかかった場合に、ワイヤ長手方向に縦
割れ（いわゆるデラミネーション）が発生しやすくな
る、という問題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、本発明者が
上述のカッピー断線や縦割れをなくすために、スチール
コード用素線の母材であるスチールコード素線用材料の
金属組織や熱処理条件が伸線加工性や撚線加工性に及ぼ
す影響について研究した結果なしえたものであり、その
課題とするところは、伸線加工において高減面率加工を
加えても断線が発生し難く、その後の撚線加工において
も縦割れの発生し難い材料を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスチールコード素線用材料は、炭素含有量
が０．８〜１．１重量％の高炭素鋼線材から成り、線径
が０．６〜２．５ｍｍである最終パテンティング処理後
のスチールコード素線用材料であって、引張り試験破断
箇所での、軸芯部の金属組織の配向度Ｒ（ただし、Ｒ＝
半径方向の炭化物密度／軸方向の炭化物密度）が２．７
〜５．０であることを特徴とする。

【０００７】本発明でいう配向度Ｒとは、最終パテンテ
ィング上がりの材料を引張り試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４
１に準ずる金属材料引張り試験方法）により破断した軸
芯を含む平面（軸芯部）における半径方向の炭化物密度
を軸方向の炭化物密度で除した値であり、軸方向の炭化
物密度とは、上記平面において軸芯方向に引いた一定長
の仮想直線が横切った炭化物の数であり、半径方向の炭
化物密度とは、上記仮想直線の中点で直交する同一長の
仮想直線が横切った炭化物の数である。なお、上記炭化
物とは、具体的には層状パーライト組織のうちのセメン
タイトのことである。ところで、この配向度Ｒを２．７
以上にしたのは、２．７未満であるとワイヤ中心部の塑
性変形性が可及的に劣るようになり、伸線加工不良によ
る変形異常が発生し、断線や縦割れの原因となるからで
ある。この配向度が大きいほど塑性加工性が高くなる
が、この理由は軸方向にセメンタイトが層状に並ぶ率が
大きくなるためと推定される。また、炭素含有量が０．
８０〜１．１０重量％の範囲においては、配向度Ｒは、
５．０未満が好適である。

【０００８】最終パテンティング処理後のスチーコード
素線用材料の線径を０．６〜２．５ｍｍにしたのは、こ
の範囲で適宜選定することにより、最終伸線後の線径が
０．１０〜０．４０ｍｍで、引張り強さが３５００ＭＰ
ａ以上であるスチールコード用素線が得られるからであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の金属組織の配向度を有す
るスチールコード素線用材料は、最終パテンティング条
件を管理することによりに得ることができる。その主な
管理項目は、加熱温度、加熱時間、焼入れ温度、焼入れ
時間である。この種の高炭素鋼線材においては、線径、
鋼種の化学成分を考慮しながら、加熱温度９００〜１０
００℃、焼入れ温度４２０〜５７０℃の範囲で各温度を
選定し、また加熱時間および焼入れ時間を選定すればよ
い。なお、配向度は、材料の炭素含有量が増えるほど低
下する傾向にあるため、上記管理項目をより厳正に制御
することが必要となる。

【００１０】

【実施例】供試材として表１に示す化学成分の４種の高
炭素鋼線材を選んだ。

【００１１】

【表１】

【００１２】そして、表１の４種の高炭素鋼線材を、表
２に示す工程で製造した。なお、この実験における加熱
炉長は７．５ｍ、焼入れ炉長は２．５ｍである。また、
鋼種Ａ，Ｂ，Ｃの最終パテンティング時の加熱温度は９
８０℃、焼入れ温度は５５０℃に設定した。また、鋼種
Ｄの加熱温度は９８０℃、焼入れ温度は５２０℃に設定
した。

【００１３】

【表２】

【００１４】また、上記の４鋼種において、２次パテン
ティング時の線速をそれぞれ５段階または４段階に分
け、表３に示すように都合１９通りの実験を行なった
（実験Ｎｏ１〜１９）。そして各実験において、配向
度、最終伸線後の引張り強さ、伸線加工性、撚線加工性
について計測または評価した。伸線加工性は、ダイス寿
命および断線頻度から判断し、良好な場合を○、やや問
題がある場合を△、かなり問題がある場合を×とした。
また、撚線加工性は、縦割れの発生頻度から判断し、伸
線加工性と同様に３段階評価をした。

【００１５】

【表３】

【００１６】ここで、配向度の具体的な計測方法を説明
する。最終パテンティング処理後の線材を引張り試験機
にかけ、その破断部を含む試験片を樹脂に横向きに埋め
込み、線材の軸芯を含む面が出るまで研摩する。次に、
ピラクール液で腐食後に金蒸着した後、破断部の軸芯部
（すなわち材料の破断部直近でかつ材料の中心軸近傍）
の金属組織を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により倍率１０００
０倍で写真撮影する。このとき、写真の縦方向が材料の
軸方向で、横方向が材料の半径方向になるように撮影す
る。この写真は、層状パーライトのコロニーが多数集ま
った形態を呈している。次に、上記写真上において、写
真の横方向（すなわち材料の半径方向）と写真の縦方向
（すなわち材料の軸方向）とに、直交する、同一長さの
直線をボールペン等の筆記具で書き入れる。そして、各
直線が横切る炭化物（セメンタイト）の数を計数し、半
径方向の炭化物数を軸方向の炭化物数で除した値を求め
て配向度とした。なお、数値的信頼度を高めるため、炭
化物計数は３２回行ない、その平均値をとった。

【００１７】表３から明らかなように、配向度が２．７
に満たない比較例の材料の場合は、伸線加工性や撚線加
工性に問題があり、伸線時の断線（カッピー断線）や撚
線時の縦割れ（デラミネーション）のうち少なくとも一
方が発生し、スチールコード用として不適応であること
が判明した。

【００１８】

【発明の効果】本発明のスチールコード素線用材料によ
れば、伸線時のワイヤ中心部の塑性加工不良が可及的に
解消できるから、高減面率加工を加えて伸線加工しても
断線（カッピー断線）が発生し難くなり、撚線加工中の
縦割れ（デラミネーション）の発生も顕著に減少するこ
とができ、生産性が向上し、製造コストを大幅に低減す
ることができる。また、この材料を用いて３５００ＭＰ
ａ以上の高強度のスチールコード用素線が製造できるか
ら、撚線加工後にスチールコードとしてタイヤやコンベ
ヤベルト等のゴム製品に埋め込んだ場合、過酷な使用条
件に耐えることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素含有量が０．８〜１．１重量％の高
   炭素鋼線材から成り、線径が０．６〜２．５ｍｍである
   最終パテンティング処理後のスチールコード素線用材料
   であって、軸芯部の金属組織の配向度Ｒ（ただし、Ｒ＝
   半径方向の炭化物密度／軸方向の炭化物密度）が２．７
   〜５．０であることを特徴とするスチールコード素線用
   材料。