JP2004034102A

JP2004034102A - Steel wire manufacturing method, steel cord for reinforcement of rubber, and steel wire

Info

Publication number: JP2004034102A
Application number: JP2002195752A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Narumoto; 成元　敏幸
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: JP4152681B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel wire manufacturing method that can effectively suppress the deterioration of torsional characteristics and age hardening by effectively using double dies. <P>SOLUTION: In drawing steel wire 12 using a plurality of drawing dies D<SB>1</SB>, D<SB>2</SB>and D<SB>3</SB>, those used in the first half among the drawing dies are single dies, and those used in the second half in the part where the tension strength of the steel wire reaches 2,500 MPa or above, that is, in the last step, one step before and two steps before the last are double dies D<SB>n</SB>, D<SB>n-1</SB>, D<SB>n-2</SB>respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼線の製造方法に関するもので、特に、ダブルダイスを使用して鋼線を伸線加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用スチールラジアルタイヤや高圧ホースなどのゴム物品の補強に用いられる鋼線は、通常、０．７〜０．９重量％程度の炭素を含有する高炭素鋼材を所定の中間線径まで伸線して熱処理と黄銅メッキ処理とを施して高炭素鋼線材とし、更に、この高炭素鋼線材を引抜加工し、所望の最終線径まで伸線することにより製造されている。
上記伸線処理に用いられる湿式スリップ型伸線製造装置としては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような、２軸あるいは４軸の伸線製造装置１０，１０Ａ，１０Ｂなどがある。例えば、伸線製造装置１０は、潤滑剤１１ａが収納された潤滑液槽１１内に伸線処理されるワイヤ１２を案内するためのプーリＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，‥‥を設置するとともに、プーリＣ_１−プーリＣ_２，プーリＣ_２−プーリＣ_３，‥‥間にそれぞれ引抜ダイスＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，‥‥を配設して、上記ワイヤ１２を複数段にわたって引抜加工するもので、上記のような高炭素鋼線材を引抜く引抜ダイスＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，‥‥としては、一般に、硬質の炭化物または窒化物の粉末を焼結して成る焼結超硬合金やダイヤモンド等を用いて形成した引抜ダイスが用いられる。
上記伸線製造装置１０，１０Ａ，１０Ｂなどを用いて伸線処理されたワイヤをゴム物品の補強に用いる場合には、単線、あるいは、撚り合わせてスチールコード・スチールワイヤを形成したものを未加硫のゴム中に埋設し、これを加熱してゴムの加硫及び鋼線とゴムとの接着が行われる。
【０００３】
近年、省エネ、省資源に対する要求の高まりを背景として、より高強度な鋼線の発現が望まれているが、上記のような製造方法により高強度な鋼線を製造するためには、鋼線に施す伸線加工量を増加させる必要がある。ところが、伸線加工量を増加させると鋼線の延性が低下し、製造中の破断、あるいは、使用時の耐久性の低下等の問題が生じ易くなる。そして、伸線加工量、すなわち、達成可能な強度に対しては、特に、表層部の延性低下が支配的となる場合がある。
【０００４】
そこで、上記のような問題点を解決するため、スキンパスやダブルダイスを用いて、鋼線の捻回特性低下や時効硬化を抑制する手法が複数報告されている。具体的には、複数のダイスが配列されたスリップ式極細伸線機を用いた極細鋼線の製造方法において、最終段ダイスの摩擦係数を０．０３〜０．１５、ダイスアプローチ角を６〜１２°、ダイス減面率を２〜１１％としてスキンパス伸線を行う方法（例えば、特開平８−２４９３８号公報など）や、炭素量が０．８０〜０．８９重量％の炭素鋼線材から作られた、引張強さＹ≧−２００ｄ＋４００を満足し、しかも、一方捻り後逆方向捻りを与える捻回−トルク試験結果でのトルク低下率が７％以内の範囲にある素線を使用するとともに、最終段のダイスとして、前段にノーマルダイス、後段にスキンパス用ダイスを配置したダブルダイスを用いて伸線する方法（例えば、特開平８−２２６０８５号公報、特開平８−２１８２８２号公報など）などが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記最終段ダイスにてスキンパス伸線を行う方法では延性の確保が十分ではなく、また、実施例の捻回特性が１方向の粘性試験のみであるので、試験片である鋼線に縦割れの亀裂が生じると、破断までの回数が増加してみかけの捻回特性が良好であるという結果が得られてしまうことから、実際に鋼線の捻回特性が改善されているかどうか疑問である。
また、上記最終段のダイスにダブルダイスを用いた例では、引張強さなどの、ダブルダイスで引抜く鋼線の特性については何も規定していない。すなわち、上記のように、ダブルダイスを単に最終段に用いただけでは、鋼線の捻回特性低下や時効硬化を十分に抑制することは困難である。また、上記例においても、捻回特性の評価方法に問題があり、実際に鋼線の捻回特性が改善されているかどうか疑問である。すなわち、一方向に所定の回数捻りを与え、次いで逆方向に回転させて破断させる方法や、その過程における捻回トルクを測定し、トルク低下率を抑制する方法では、鋼線の表面から中心に向かって、かなりの厚さにわたって鋼線に塑性変形が生じるため、その厚さ方向の亀裂開始点が複数発生する。このため、上記のような評価方法では、上記複数の亀裂開始点をまとめて評価している可能性があり、鋼線表層部の亀裂開始点を正確に評価できない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ダブルダイスを有効に活用して捻回特性低下や時効硬化を効果的に抑制することのできる鋼線の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、伸線工程において、ダブルダイスの適用箇所は、一連の複数のダイスの何処でもよいわけではなく、伸線工程の後半、すなわち、引張強さが上昇し、延性の低下や破断のリスクが高まる領域に用いることが有効であること、また、ダブルダイスは、単に最終段に適用すればよいというものではなく、延性の低下や破断のリスクが高まる領域への導入部として、鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる領域に適用することで、捻回特性を効果的に向上させることが可能であることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、少なくとも１個のダブルダイスを含む複数のダイスを用いて鋼線を伸線加工する鋼線の製造方法であって、引抜かれた鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる段以降の段に配設される引抜ダイスにダブルダイスを用いたことを特徴とするものである。これにより、繰返し捻り試験値ＲＴを大幅に向上させることができるので、捻回特性低下や時効硬化を効果的に抑制することが可能となる。
なお、上記繰返し捻り試験値ＲＴは、軸線が直線になるように保持した鋼線に、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する量の捻りを加えてから元の状態に捻り戻すことを繰返したときに、上記鋼線にクラックが発生するまでに加えた捻り及び捻り戻しの総量を長さ１００Ｄ当たりの捻り回数で表わした値で、単位は回／１００Ｄである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼線の製造方法において、最終段のダイスと最終段から所定の段だけ上流側の段までのダイスとを全てダブルダイスとしたことを特徴とする。これにより、表面優先となる加工が累積されるので、表面引張強さを確実に向上させる
ことが可能となる。なお、上記ダブルダイスはスキンパス用とすることが好ましい。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の鋼線の製造方法において、鋼線の目標表層引張強さに応じて、上記ダブルダイスを使用する段数を変化させるようにしたことを特徴とする。
なお、上記表層引張強さは、鋼線を酸、または、電解研磨装置にて、その断面径が１０％の線径となるまで溶解または研磨し、溶解または研磨前後引張強さから、以下の式により算出する。

【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の鋼線の製造方法において、上記ダブルダイスのダイスアプローチ角を７〜１４°、ダイス減面率を２〜１０％としたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鋼線の製造方法において、上記鋼線を０．７〜０．９重量％の炭素を含有する高炭素鋼線材に熱処理と伸線加工を施して得られる、直径が０．１０〜０．４０ｍｍ、引張強さＴＳが以下の式で表わされる鋼線としたものである。
ＴＳ（ＭＰａ）≧２２５０−１４５０ｌｏｇ_１０Ｄ　（Ｄ；線径（ｍｍ））
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、スチールラジアルタイヤや高圧ホースなどのゴム物品の補強に用いられるゴム補強用スチールコード・スチールワイヤであって、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の鋼線の製造方法により製造されたスチールワイヤを単線、または、複数本撚り合わせたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
本例では、０．７〜０．９重量％の炭素を含有する高炭素鋼線材に熱処理と伸線加工を施して得られる、直径が０．１０〜０．４０ｍｍ、引張強さＴＳ（ＭＰａ）が以下の式で表わされる、引張強さが１３００ＭＰａの鋼線を、引張強さが３５００ＭＰａになるまで引抜加工する場合について説明する。
ＴＳ（ＭＰａ）≧２２５０−１４５０ｌｏｇ_１０Ｄ
Ｄ；鋼線の直径（ｍｍ）
図１は本実施の形態に係る湿式スリップ型伸線製造装置（４軸）の概要を示す模式図で、基本的な構成は上記図７（ａ）の伸線製造装置１０と同様であるので、図を簡略化するため、ワイヤ１２を案内するためのプーリＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，‥‥と、引抜ダイスＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，‥‥のみを図示した。
【００１２】
本例では、上記引抜ダイスＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，‥‥のうち、前半に用いる引抜ダイスを、図２（ａ）に示すようになシングルダイス１とし、伸線加工後半の、鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる箇所、具体的には、最終段の引抜ダイスＤ_ｎとその前段及び前々段の引抜ダイスＤ_ｎ−１，Ｄ_ｎ−２を、図２（ｂ）に示すようにな、２個のシングルダイス２ａ，２ｂを隣接して配置した、ダイスアプローチ角αが７〜１４°、ダイス減面率が２〜１０％であるスキンパス用のダブルダイス２とした。
ダブルダイスは、ダイスを用いる引抜加工において、従来なら巻取ブロックと巻取ブロック間は１個のダイス（シングルダイス）で引抜きを行うものを、２分割して、２個のダイスで巻取ブロックを介さずに連続して引抜加工を行う方法であり、トータルで同じ加工量を確保できるとともに、ダイス１個当たりの加工量は低減されるので、１個のダイス当たりの発熱が軽減される。したがって、潤滑膜の破壊や時効硬化、脆化などを抑制することができ、鋼線表層の延性を向上させることができる。また、最終伸線工程、及び、撚り線工程での破断抑制にも効果を発揮する。
したがって、湿式スリップ型伸線製造装置に上記のようなダブルダイス２を用いることにより、捻回特性低下や時効硬化を効果的に抑制することができるので、高強度でありながら延性にも優れた鋼線を得ることができる。
また、このような鋼線をタイヤ用スチールコードの素線としてゴム製品の補強に用いることにより、優れた補強効果を発揮することができる。
なお、本例では、捻回特性の評価方法として、以下に示すような繰返し捻り試験値ＲＴを用いた。
【００１３】
繰返し捻り試験は、軸線が直線になるように保持した鋼線に、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する量の捻りを繰返し与え、上記鋼線にクラックが発生させる試験で、試験中の鋼線の軸線を直線になるように保持するため、鋼線の軸方向に軽く張力をかけておく。そして、鋼線をまず、所定回数Ｎ_０回捻り、この時点から逆方向に同量だけ捻り戻すことにより、元の状態に戻す。これを１サイクルとして繰返し、鋼線にクラックを発生させる。ここで、所定回数Ｎ_０回とは、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する捻り回数であり、捻りに供せられる鋼線の長さをＬ（ｍｍ）、鋼線の直径をＤ（ｍｍ）とすれば、Ｎ_０＝３×（Ｌ／１００Ｄ）で表わされる値である。
また、繰返し捻り試験値ＲＴは、上記繰返し捻り試験において鋼線にクラックが発生するまでに加えた捻り及び捻り戻しの総量を長さ１００Ｄ当たりの捻り回数で表した値で、以下のようにして求める。すなわち、Ｎ_０回の捻り及び捻り戻しサイクルをｎ回繰返した次のサイクルで、Ｎ_ｆ１回（Ｎ_ｆ１≦Ｎ_０）捻った時点でクラックが発生したとすると、繰返し捻り試験値ＲＴ（回／１００Ｄ）は、以下の式で表わせる。
ＲＴ＝（２ｎＮ_０＋Ｎ_ｆ１）／（Ｌ／１００Ｄ）
また、Ｎ_０回の捻り及び捻り戻しサイクルをｎ回繰返した次のサイクルはＮ_０回の捻りで、ここからＮ_ｆ２回（Ｎ_ｆ２≦Ｎ_０）捻り戻した時点でクラックが発生したとすると、繰返し捻り試験値ＲＴ（回／１００Ｄ）は、以下の式で表わせる。
ＲＴ＝｛（２ｎ＋１）Ｎ_０＋Ｎ_ｆ１｝／（Ｌ／１００Ｄ）
上記繰返し捻り試験の好適条件は以下の通りである。

ＡＥ波は、固体が変形または破壊する際の歪エネルギーの開放によって発生する弾性波で、これをＡＥセンサを用いて電気信号として検出することにより、試験片が破断する以前の微小なクッラク発生をも正確に検出することができるので、繰返し捻り試験による鋼線のクラック発生を精度良く評価することができる。
【００１４】
なお、引張強さが１３００ＭＰａの鋼線を、引張強さが３５００ＭＰａになるまで引抜加工する際に、シングルダイスのみを用いた場合には、平均１６．５％の減面率で２０段（２０回）の引抜加工が必要となり、引張強さが２５００ＭＰａを超えるのは後半の７段分である。したがって、この７段分を全部ダブルダイスとすることが好ましいが、最終段だけでもよいし、本例のように、最終段から３段分であっても十分である。なお、加工に関して最も厳しいのは、潤滑剤中で引抜きが実施されない最終段であるため、この部分の時効硬化や脆化の進行が顕著になるので、最終段は最優先でダブルダイス化する必要がある。
【００１５】
また、ダブルダイスを最終段より上流に向かって適用する場合、適用段数が多くなるにしたがい、表層引張強さは増大するが、これは、２〜１０％と比較的低めの減面率による表層優先となる加工の累積によるものである。
表層引張強さが増大すると繰返し曲げ等に対する疲労耐久性も向上する。一般に、繰返し曲げ疲労等の疲労特性は、引張強さが増加すればその増加に見合った分の疲労特性が確保される。繰返し曲げなどの入力は表層への入力が最も著しく、表層から中心に向かって入力度合は低くなっていく。したがって、疲労耐久特性確保の支配的要素は表層引張強さであり、その表層引張強さを増大させ得る本発明は、疲労耐久性をも向上させるといえる。
したがって、２５００ＭＰａを超える段全てにダブルダイスを使用しない場合には、鋼線の目標とする表層引張強さに応じて、ダブルダイスを使用する段数を変化させるようにすれば、適正な段数で必要な表層引張強さを有する鋼線を得ることができる。
なお、ダブルダイスを用いた場合、ダイス１個当たりの加工量が低減されることでの表層への加工歪集中による延性低下が危惧されるが、本発明の場合、延性の低下は認められなかった。これは、表層への加工歪集中による延性低下対比、発熱低減による時効硬化抑制、または、脆化抑制効果が勝っているためと考えられる。
【００１６】
＜実施例＞
複数のダイスが配列された湿式スリップ型連続伸線装置において、以下の表１に示すダイスを用い、図３に示すような従来の製造方法によるシングルダイス法（比較例）と、図４〜図６に示すような、本発明によるダブルダイスを適用した製造方法（実施例１〜３）により、それぞれ、仕上り直径が０．３ｍｍのスチールワイヤを作製した。
なお、図３〜図６において、用いられた引抜ダイスを示す符号１はシングルダイスを、符号２はダブルダイスを示す。
【表１】

また、上記作製された仕上り線の引張強さ、繰返し捻り試験値、表層１０％引張強さ、及び、疲労特性を以下の表２に示す。
【表２】

また、引張強さ、繰返し捻り試験値、表層１０％引張強さ、及び、疲労特性の評価方法は次の通りである。
（１）鋼線の引張強さ測定
市販の測定器にて、破断強力（Ｎ）を測定し、事前にマイクロメータにて測定しておいた線径にて、引張強さ（ＭＰａ）に換算した。
（２）繰返し捻り試験値
市販の捻回試験機にて、鋼線が直線となるように保持し、鋼線の直径の１００倍の長さ当たり３回に相当する量の捻りを加えてから元の状態に戻すことを繰返したときに、鋼線にクラックが発生するまで加えた捻り及び捻り戻しの総量。
（３）表層１０％引張強さ
鋼線を酸、または、電解研磨装置にて、その断面径が１０％の線径となるまで溶解または研磨し、溶解または研磨前後引張り強さから、以下の式により算出する。

（４）疲労限
湿度３９％大気中でのハンター疲労試験での１０^６回での疲労限をもって実施。
上記表２から明らかなように、本発明の実施例１〜３は、従来のもの（比較例）に対して、繰返し捻り試験値が１５０％以上向上しており、表層１０％引張強さの上昇も確認できた。
また、比較例と実施例３のみの比較になるが、疲労限は本発明が僅差ではあるが高い値を示しており、本発明によるダブルダイスを適用した製造方法を用いることにより、捻回特性低下や時効硬化を効果的に抑制することができることが確認された。
また、実施例１〜３を比較すると、ダブルダイスの段数が多いほど繰返し捻り特性や表層１０％引張強さが向上していることが分かる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも１個のダブルダイスを含む複数のダイスを用いて鋼線を伸線加工する際に、引抜かれた鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる段以降の段に配設される引抜ダイスにダブルダイスを用いるようにしたので、繰返し捻り試験値ＲＴを大幅に向上させることができ、捻回特性低下や時効硬化を効果的に抑制することができる。したがって、高強度でありながら鋼線延性にも優れ、更には、高疲労特性を併せ持つを鋼線を得ることができる。
また、このような鋼線をタイヤ用スチールコードの素線としてゴム製品の補強に用いることにより、優れた補強効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る湿式スリップ型伸線製造装置の概要を示す模式図である。
【図２】引抜ダイスの一構成例を示す図である。
【図３】従来のシングルダイス法を示す図である。
【図４】本発明による鋼線の製造法を示す図である。
【図５】本発明による鋼線の製造法を示す図である。
【図６】本発明による鋼線の製造法を示す図である。
【図７】従来の湿式スリップ型伸線製造装置を示す図である。
【符号の説明】
１　シングルダイス、２　ダブルダイス、１０　伸線製造装置、
１１　潤滑液槽、１１ａ　潤滑剤、１２　ワイヤ、
Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，‥‥　プーリ、Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，‥‥　引抜ダイス。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a steel wire, and more particularly to a method of drawing a steel wire using a double die.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, steel wires used to reinforce rubber articles such as steel radial tires for vehicles and high-pressure hoses usually include high-carbon steel materials containing about 0.7 to 0.9% by weight of carbon to a predetermined intermediate wire diameter. It is manufactured by drawing, heat-treating and brass plating to obtain a high-carbon steel wire, drawing the high-carbon steel wire, and drawing to a desired final wire diameter.
Examples of the wet slip type wire drawing manufacturing apparatus used for the wire drawing process include two-axis or four-axis drawing apparatuses 10, 10A, and 10B as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). For example, the wire drawing manufacturing apparatus 10 installs pulleys C ₁ , C ₂ , C ₃ ,... For guiding a wire 12 to be drawn into a lubricating liquid tank 11 containing a lubricant 11a. , Pulling dies D ₁ , D ₂ , D ₃ ,... Are respectively arranged between the pulley C ₁ -pulley C ₂ , pulley C ₂ -pulley C ₃ ,. In general, the drawing dies D ₁ , D ₂ , D ₃ ,... For drawing the high-carbon steel wire as described above generally use a sintered superconductor formed by sintering a hard carbide or nitride powder. A drawing die formed using a hard alloy, diamond, or the like is used.
When a wire drawn using the wire drawing apparatus 10, 10A, 10B or the like is used for reinforcing a rubber article, a single wire or a wire formed by twisting to form a steel cord / steel wire is not added. The rubber is buried in the vulcanized rubber and heated to effect vulcanization of the rubber and bonding between the steel wire and the rubber.
[0003]
In recent years, with the background of increasing demand for energy saving and resource saving, it has been desired to develop a higher strength steel wire, but in order to manufacture a high strength steel wire by the above-described manufacturing method, a steel wire is required. It is necessary to increase the amount of wire drawing to be performed. However, when the amount of wire drawing is increased, the ductility of the steel wire is reduced, and problems such as breakage during manufacturing or reduced durability during use are likely to occur. And, with respect to the amount of wire drawing, that is, the achievable strength, in particular, the decrease in ductility of the surface layer portion may be dominant.
[0004]
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, there have been reported a plurality of methods of using a skin pass or a double die to suppress the deterioration of the twisting characteristics and age hardening of a steel wire. Specifically, in a method for manufacturing a fine steel wire using a slip-type fine wire drawing machine in which a plurality of dies are arranged, the friction coefficient of the final stage die is 0.03 to 0.15, and the die approach angle is 6 to A method in which skin pass wire drawing is performed at a die angle of 12 ° and a die reduction rate of 2 to 11% (for example, JP-A-8-24938), or a carbon steel wire rod having a carbon content of 0.80 to 0.89% by weight. Use a wire that has a tensile strength Y ≧ −200d + 400 and that has a torque reduction rate of 7% or less in the result of a twist-torque test that gives reverse twist after one twist. Wire drawing using a normal die as a final die and a double die having a skin pass die at the subsequent stage (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H8-226085 and H8-218282) And the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of performing skin-pass wire drawing with the last-stage die does not sufficiently secure ductility, and the twisting characteristic of the example is only a one-way viscosity test. When cracks occur, the number of times until fracture increases and the apparent torsion characteristics are good.As a result, it is questionable whether the torsion characteristics of the steel wire are actually improved. is there.
Further, in the example in which the double die is used as the last-stage die, nothing is specified about the characteristics of the steel wire drawn by the double die, such as the tensile strength. That is, as described above, it is difficult to sufficiently suppress the deterioration of the twisting characteristics and the age hardening of the steel wire only by using the double die for the final stage. Also in the above example, there is a problem in the method of evaluating the torsion characteristics, and it is doubtful whether the torsion characteristics of the steel wire are actually improved. That is, in the method of applying a predetermined number of twists in one direction and then rotating in the opposite direction to break, or measuring the torsion torque in the process and suppressing the torque reduction rate, the steel wire from the surface to the center As the steel wire undergoes plastic deformation over a considerable thickness, a plurality of crack initiation points in the thickness direction occur. For this reason, in the above-described evaluation method, there is a possibility that the plurality of crack start points are collectively evaluated, and the crack start point of the steel wire surface layer cannot be accurately evaluated.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a method of manufacturing a steel wire capable of effectively suppressing a decrease in twisting characteristics and age hardening by effectively utilizing a double die. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has found that, in the drawing process, the application location of the double die is not limited to any of a plurality of dies in a series, and the latter half of the drawing process, that is, the tensile strength increases. However, it is effective to use it in the area where the risk of reduction in ductility and fracture increases.In addition, the area where the risk of reduction in ductility and the risk of fracture increases is not simply that the double die should be applied to the final stage. As an introduction part to the steel wire, it was found that by applying the steel wire to a region where the tensile strength is 2500 MPa or more, it is possible to effectively improve the torsion characteristics, and the present invention has been achieved. is there.
That is, the invention according to claim 1 is a method for producing a steel wire by drawing a steel wire using a plurality of dies including at least one double die, and the tensile strength of the drawn steel wire. Is a draw die arranged in a stage subsequent to the stage where is not less than 2500 MPa, and a double die is used. As a result, the repetitive torsion test value RT can be greatly improved, so that it is possible to effectively suppress the deterioration of the torsion characteristics and age hardening.
The repetitive torsion test value RT is obtained by adding a twist equivalent to three times per 100 times the diameter of the steel wire to the steel wire held so that the axis is straight, and then returning to the original state. The total amount of torsion and untwisting applied before the occurrence of cracks in the steel wire when the untwisting is repeated is a value represented by the number of twists per 100D in length, and the unit is times / 100D.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a steel wire according to the first aspect, all the dies at the last stage and the dies from the last stage to a stage upstream by a predetermined stage are all double dies. Features. As a result, the processing giving priority to the surface is accumulated, so that the surface tensile strength can be reliably improved. Preferably, the double die is for a skin pass.
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a steel wire according to the second aspect, the number of steps using the double die is changed according to a target surface tensile strength of the steel wire. And
The above-mentioned surface tensile strength is obtained by dissolving or polishing a steel wire with an acid or an electrolytic polishing device until the cross-sectional diameter becomes a wire diameter of 10%. It is calculated by the formula.

[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing a steel wire according to any one of the first to third aspects, a die approach angle of the double die is 7 to 14 °, and a die reduction ratio is two. -10%.
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for producing a steel wire according to any one of the first to fourth aspects, the steel wire is a high-carbon steel containing 0.7 to 0.9% by weight of carbon. This is a steel wire having a diameter of 0.10 to 0.40 mm and a tensile strength TS represented by the following formula, which is obtained by subjecting a wire to heat treatment and wire drawing.
TS (MPa) ≧ 2250-1450 log ₁₀ D (D; wire diameter (mm))
[0010]
The invention according to claim 6 is a steel cord / steel wire for rubber reinforcement used for reinforcing rubber articles such as steel radial tires and high-pressure hoses. A single wire or a plurality of twisted steel wires manufactured by the method for manufacturing a steel wire described above.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present example, a diameter of 0.10 to 0.40 mm and a tensile strength TS (MPa) obtained by subjecting a high-carbon steel wire containing 0.7 to 0.9% by weight of carbon to heat treatment and wire drawing. ) Is represented by the following formula, and the case where a steel wire having a tensile strength of 1300 MPa is drawn until the tensile strength becomes 3500 MPa will be described.
TS (MPa) ≧ 2250-1450 log ₁₀ D
D: diameter of steel wire (mm)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a wet-type slip-drawing apparatus (4 axes) according to the present embodiment, and the basic configuration is the same as that of the above-described drawing apparatus 10 in FIG. In order to simplify the drawing, only the pulleys C ₁ , C ₂ , C ₃ , ‥‥ for guiding the wire 12 and the drawing dies D ₁ , D ₂ , D ₃ , ‥‥ are shown.
[0012]
In this example, among the above-mentioned drawing dies D ₁ , D ₂ , D ₃ , Ｄ, the drawing die used in the first half is a single die 1 as shown in FIG. locations tensile strength of the line is greater than or equal to 2500 MPa, in particular, the drawing die _D _{n-1, D n-2} of the drawing die _{D n} and the preceding stage and the stage before the previous stage of the final stage, and FIG. 2 (b) As shown in FIG. 2, two single dies 2a and 2b are arranged adjacent to each other to obtain a double die 2 for a skin pass having a die approach angle α of 7 to 14 ° and a die reduction area of 2 to 10%. .
In the double die, in the drawing process using a die, the former block that is conventionally drawn with one die (single die) between the take-up block and the take-up block is divided into two, and the take-up block is made up of two dice. In this method, the same amount of processing can be secured in total, and the amount of processing per die is reduced, so that heat generation per die is reduced. Therefore, the destruction, age hardening, embrittlement, and the like of the lubricating film can be suppressed, and the ductility of the surface layer of the steel wire can be improved. Further, it is also effective in suppressing breakage in the final wire drawing step and the stranded wire step.
Therefore, by using the double die 2 as described above in the wet slip type wire drawing manufacturing apparatus, it is possible to effectively suppress the deterioration of the torsion characteristics and the age hardening, so that the ductility is high and the ductility is excellent. Steel wire can be obtained.
Further, by using such a steel wire as a strand of a steel cord for a tire for reinforcing a rubber product, an excellent reinforcing effect can be exhibited.
In this example, the following twisting test value RT was used as a method for evaluating the twisting characteristics.
[0013]
The repetitive torsion test is a test in which a steel wire held so that its axis is straight is repeatedly twisted in an amount equivalent to three times per 100 times the diameter of the steel wire, and cracks are generated in the steel wire. In order to keep the axis of the steel wire under test straight, a slight tension is applied in the axial direction of the steel wire. Then, the steel wire is first twisted N ₀ times a predetermined number of times, and from this point onward, the steel wire is twisted back by the same amount in the reverse direction to return to the original state. This is repeated as one cycle to generate cracks in the steel wire. Here, the predetermined number of times N ₀ is the number of twists corresponding to three times per 100 times the diameter of the steel wire, and the length of the steel wire subjected to the twist is L (mm), Is a value represented by N ₀ = 3 × (L / 100D), where D is the diameter of D (mm).
Further, the repeated torsion test value RT is a value obtained by expressing the total amount of torsion and untwisting applied until a crack occurs in the steel wire in the above-described repeated torsion test by the number of twists per 100 D of length, and is as follows. Ask. That is, assuming that a crack occurs when N _f1 times (N _f1 ≦ N ₀ ) is twisted in the next cycle in which N ₀ times of twisting and untwisting cycles are repeated n times, the repeated twisting test value RT (times / 100D) can be represented by the following equation.
RT = (2nN ₀ + N _f1 ) / (L / 100D)
Further, in the next cycle of the N ₀ times twist and twist return cycle was repeated n times N ₀ times twisting, when the crack is generated at the time where the N _f2 times (N _f2 ≦ N ₀₎ back twist , The repeated twist test value RT (times / 100D) can be expressed by the following equation.
RT = {(2n + 1) N ₀ + N _f1 } / (L / 100D)
The preferred conditions for the above repeated torsion test are as follows.

The AE wave is an elastic wave generated by releasing strain energy when a solid is deformed or broken. By detecting this as an electric signal using an AE sensor, a minute crack before a test piece is broken can be generated. Can also be detected accurately, so that the occurrence of cracks in the steel wire by the repeated torsion test can be accurately evaluated.
[0014]
In addition, when a steel wire having a tensile strength of 1300 MPa is drawn until the tensile strength becomes 3500 MPa, when only a single die is used, 20 steps (20%) with an average area reduction of 16.5% are used. Times) and the tensile strength exceeds 2500 MPa in the latter seven stages. Therefore, it is preferable that all of the seven stages be double dies. However, only the last stage may be used, or three stages from the last stage may be sufficient as in this example. The most severe processing is the final stage where the drawing is not performed in the lubricant, so the age hardening and embrittlement of this part will be remarkable. There is.
[0015]
When a double die is applied upstream from the final stage, the surface tensile strength increases as the number of stages increases, but this is due to a relatively low surface reduction rate of 2 to 10%. This is due to the accumulation of priority processing.
When the surface tensile strength increases, the fatigue durability against repeated bending and the like also improves. Generally, as for the fatigue characteristics such as repeated bending fatigue, if the tensile strength increases, the fatigue characteristics corresponding to the increase are secured. The input such as repeated bending is most remarkably input to the surface layer, and the input degree decreases from the surface layer toward the center. Therefore, the dominant factor in ensuring the fatigue durability characteristics is the surface tensile strength, and it can be said that the present invention, which can increase the surface tensile strength, also improves the fatigue durability.
Therefore, when the double dies are not used for all the steps exceeding 2500 MPa, if the number of the steps using the double dies is changed according to the target surface tensile strength of the steel wire, the appropriate number of the steps is required. A steel wire having a proper surface tensile strength can be obtained.
In the case of using a double die, there is a concern that ductility may be reduced due to concentration of processing strain on the surface layer due to reduction in the amount of processing per die, but in the case of the present invention, a decrease in ductility was not observed. . It is considered that this is because the effect of suppressing the age hardening or the effect of suppressing the embrittlement by reducing the heat generation is superior to the decrease in ductility due to the concentration of the processing strain on the surface layer.
[0016]
<Example>
In a wet slip type continuous wire drawing apparatus in which a plurality of dies are arranged, the dies shown in Table 1 below are used, and a single die method (comparative example) according to a conventional manufacturing method as shown in FIG. 3 and FIGS. 6, steel wires each having a finished diameter of 0.3 mm were manufactured by the manufacturing method (Examples 1 to 3) to which the double die according to the present invention was applied as shown in FIG.
3 to 6, reference numeral 1 indicating a drawing die used indicates a single die, and reference numeral 2 indicates a double die.
[Table 1]

In addition, Table 2 below shows the tensile strength, the repeated torsion test value, the surface layer 10% tensile strength, and the fatigue properties of the finished wire prepared above.
[Table 2]

The evaluation methods of the tensile strength, the repeated torsion test value, the surface layer 10% tensile strength, and the fatigue properties are as follows.
(1) Measurement of tensile strength of steel wire The breaking strength (N) is measured with a commercially available measuring instrument, and converted to the tensile strength (MPa) using the wire diameter measured in advance with a micrometer. did.
(2) Repeated torsion test value A commercially available torsion tester is used to hold a steel wire so that it is straight, and to apply a twist equivalent to three times per 100 times the diameter of the steel wire. The total amount of twist and untwist applied until cracks occur in the steel wire when repeated returning to the original state.
(3) The surface layer 10% tensile strength steel wire is melted or polished with an acid or electrolytic polishing device until the cross-sectional diameter becomes 10% of the wire diameter. It is calculated by the formula.

(4) carried with a fatigue limit at 10 ^six Hunter fatigue test at the fatigue limit humidity 39% atmosphere.
As is clear from Table 2 above, in Examples 1 to 3 of the present invention, the repeated torsion test value is improved by 150% or more compared to the conventional example (Comparative Example), and the surface layer has a 10% tensile strength. The rise was also confirmed.
In addition, although only the comparative example and the example 3 are compared, the fatigue limit of the present invention shows a high value although it is a small difference. By using the manufacturing method to which the double die according to the present invention is applied, the twisting characteristic is improved. It was confirmed that reduction and age hardening can be effectively suppressed.
Further, comparing Examples 1 to 3, it can be seen that as the number of stages of the double die increases, the repeated twisting characteristics and the surface layer 10% tensile strength are improved.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a steel wire is drawn using a plurality of dies including at least one double die, the tensile strength of the drawn steel wire is 2500 MPa or more. Since the double dies are used for the drawing dies arranged in the steps subsequent to the step, the repetitive twist test value RT can be greatly improved, and it is possible to effectively suppress the deterioration of the twisting characteristics and the age hardening. it can. Accordingly, it is possible to obtain a steel wire having high strength, excellent ductility of the steel wire, and high fatigue properties.
Further, by using such a steel wire as a strand of a steel cord for a tire for reinforcing a rubber product, an excellent reinforcing effect can be exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an outline of a wet slip type wire drawing manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing one configuration example of a drawing die.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional single dice method.
FIG. 4 is a view showing a method of manufacturing a steel wire according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a method of manufacturing a steel wire according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a steel wire according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing a conventional wet slip type drawing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 single die, 2 double dies, 10 wire drawing equipment,
11 lubricant tank, 11a lubricant, 12 wires,
C ₁ , C ₂ , C ₃ , ‥‥ pulley, D ₁ , D ₂ , D ₃ , ‥‥ drawing die.

Claims

In a method of manufacturing a steel wire in which a steel wire is drawn using a plurality of dies including at least one double die, the steel wire is disposed at a stage after a stage where the tensile strength of the drawn steel wire is 2500 MPa or more. A method for producing a steel wire, wherein a double die is used as a drawing die.

The method for producing a steel wire according to claim 1, wherein all the dies at the last stage and the dies from the last stage to a stage upstream by a predetermined stage are double dies.

The method for producing a steel wire according to claim 2, wherein the number of stages using the double die is changed according to a target surface tensile strength of the steel wire.

The method for producing a steel wire according to any one of claims 1 to 3, wherein a die approach angle of the double die is 7 to 14 ° and a die reduction ratio is 2 to 10%.

The above-mentioned steel wire is obtained by subjecting a high-carbon steel wire containing 0.7 to 0.9% by weight of carbon to heat treatment and wire drawing, and has a diameter of 0.10 to 0.40 mm and a tensile strength TS. The method for producing a steel wire according to any one of claims 1 to 4, wherein the steel wire is represented by the following formula.
TS (MPa) ≧ 2250-1450 log ₁₀ D (D; wire diameter (mm))

A steel cord / steel wire for rubber reinforcement, wherein a single wire or a plurality of steel wires produced by the method for producing a steel wire according to any one of claims 1 to 5 are twisted.