JP2005164627A

JP2005164627A - 楽器弦用鋼線およびその製造方法

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Publication number: JP2005164627A
Application number: JP2003399534A
Authority: JP
Inventors: Norito Yamao; 憲人山尾; Tatsuji Nagai; 達二永井; Tetsuo Nao; 鉄雄名生
Original assignee: Yamaha Corp; Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Current assignee: Yamaha Corp; Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: US7560628B2; CN101702311A; KR100590126B1; TW200528211A; EP1538225A3; TWI328478B; JP4788861B2; CN1624757A; EP1538225A2; US20050132867A1; KR20050052360A; CN101702311B

Abstract

【課題】より優れた音質を有する楽器弦用鋼線とその製造方法を提供する。
【解決手段】鋼線中のリンの含有量を質量％で0.015〜0.050％としたり、JIS G 0558に示された顕微鏡法による脱炭深さ測定で規定される全脱炭層深さを2μm以下とする。リン以外の化学成分としては、JIS G 3502に規定のピアノ線材の化学成分が好適である。これら化学成分の限定と脱炭層深さの制御の少なくとも一方を行うことで、弦楽器に用いた際に、その音質を改善することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ピアノをはじめとする楽器用の弦に使用する鋼線およびその製造方法に関するものである。

ピアノをはじめとする弦楽器に使用される鋼線（ミュージックワイヤー）には、JIS G 3502に規定されているピアノ線材（圧延線材）を用いて作製されるJIS G 3522に規定のピアノ線や、これと同等の鋼線が用いられている。

特許文献1中に記載があるように、このミュージックワイヤーは用いられる弦楽器の音質に重要な影響をおよぼすため、高い引張り強さと大きさ弾性を具えることが必要である。その他にも、非常に均質でかつ断面が真円であり、錆びにくい等の総合的特性を有していることが要求される。

しかし、これらの性能を満たしても従来のミュージックワイヤーの音質は、まだまだ完全なものといえず、各種の改良が行われている。

例えば、特許文献2に示されるようにダイス引き抜き後に伸直ロールにより矯直加工を行う技術がある。また、特許文献3に示されるように主に防錆の効果を狙って鋼線表面にメッキを行う技術もある。さらに、鋼線自体の性能は従来のままで音質を改良する方法として特許文献1に記載のようにハンマーが打弦する部分の断面積を他の部分と変えたり、特許文献4に記載の芯線（ミュージックワイヤー）に巻き付けられる巻付け線の巻回数密度を部分的に変える技術も知られている。

特開昭53-95616号公報特開昭63-2524号公報特開平10-105155号公報特開昭53-95613号公報

このように、ミュージックワイヤーについては種々の改良が行われているが、より優れた音質を求める需要は強く、この需要に対応できるミュージックワイヤーが求められている。

従って、本発明の主目的は、より優れた音質を有する楽器弦用鋼線とその製造方法を提供することにある。

本発明は、鋼線における化学成分の特定と脱炭層の制御の少なくとも一方を適用することで上記の目的を達成する。

すなわち、本発明楽器弦用鋼線の第一の特徴は、鋼線中のリンの含有量を質量％で0.015〜0.050％としたことである。リンは一般的には鋼線中で優先的に結晶粒界に存在することが知られている。この結晶粒界のリンは、材料の靭性を低下させ、伸線等の加工性を低下させると考えられている。そのため、ピアノ線材に関するJIS G 3502では、リンについては0.025質量％以下とするように規定されている。また、実際に市販されているピアノ線材では、リンの量について極力低減するよう努力がなされ、その含有量は前述のJIS規格上限値0.025％より相当低い0.015％程度以下となっている。

しかし、本発明者らはこの粒界に存在するリンが鋼線中を伝播する音波の減衰特性に影響を及ぼすと考え、各種実験を行った。その結果、リン量を0.015〜0.050質量％、より望ましくは0.015〜0.025質量％とすることで従来の鋼線より優れた音質を有する鋼線が得られることを見出した。

この鋼線のリン以外の化学成分としては、JIS G 3502に規定のピアノ線材の化学成分が好適である。すなわち、C：0.6〜0.95、Si：0.12〜0.32、Mn：0.30〜0.90、S：0.025以下、Cu：0.20以下（全て質量％）を含む鋼種を用いることが好ましい。これらの成分に上述したリン（P）を含有させ、残部がFeと不可避的不純物とからなる化学成分が好適である。より好ましくは同規定におけるSWRS82A、SWRS83Aの鋼種が望ましい。

また、このような鋼線は、通常、圧延→パテンティング→伸線により製造される。伸線とパテンティングは適宜繰り返し行っても良い。この製造工程において、伸線は伸線直後の線温を150℃以下に制御して行うことが好ましい。リンが増加することにより鋼線の加工性は低下する。そのため、伸線時に加工発熱により上昇する線温、具体的には伸線ダイスを通過直後の線表面温度を制御することで、伸線性等の加工性やピアノ等での使用時に必要な靭性を確保できる。この線温制御は、例えば伸線中の線を直接水冷する等により行えば良い。

本発明楽器弦用鋼線の第二の特徴は、JIS G 0558に示された顕微鏡法による脱炭深さ測定で規定される全脱炭層深さを2μm以下としたことである。より好ましくは、脱炭層が認められない鋼線とする。

本発明者は、線表面に従来から不可避的に存在する脱炭層に注目し、この厚みを制御することで音質を向上できることを見出した。すなわち、ミュージックワイヤーは、JIS G 3502等で規定された圧延線材を用い、伸線とパテンティングと呼ばれる熱処理を繰り返すことで所定の強度と線径を得ている。この圧延は、通常1000℃程度の熱間で大気中にて行われるため、圧延線材の表面に炭素濃度が低い脱炭層と呼ばれる部分が約50〜100μm程度の厚さで不可避的に生成する。この脱炭層は途中のパテンティングや伸線工程で消滅することがなく、最終製品でも線表面部に約5μm程度の深さで残存する。一方、鋼線中で炭素の大半は、パーライトと呼ばれる層状組織（炭素をほとんど含まないフェライトと呼ばれる部分と炭素と鉄の化合物であるセメンタイト（Fe₃C）が交互に層状に存在する金属組織）のセメンタイト部分に存在する。本発明者は、この脱炭層はセメンタイトの量が少なく音波の減衰特性が同一断面内の脱炭のない部分と異なるため、これが音質に悪影響を与えることを見出した。全脱炭層深さが2μmを越えると、音質改善効果が少ない。

この鋼線の製造方法は、圧延線材に伸線およびパテンティングを施す工程と、圧延線材の表面部に存在する脱炭層を除去する工程とを有することを特徴とする。この鋼線も圧延→パテンティング→伸線の工程により製造される。この圧延工程後のいずれかの段階において脱炭層の除去を行えば良い。伸線とパテンティングは適宜繰り返し行っても良い。脱炭層の除去手段は特に限定されないが、皮剥により行うことが好ましい。皮剥は皮剥ぎダイスを用いて容易に行うことができる。

上述したリンの含有量の限定と脱炭層の除去とは、いずれか単独でも音質改善に効果があるが、両方を組み合わせることで一層の音質向上が実現できる。

以上説明したように、本発明楽器弦用鋼線によれば、(1)リンの含有量を特定すること、(2)全脱炭層深さを限定することの少なくとも一方により、弦楽器に用いた際に優れた音質を得ることができる。また、本発明楽器弦用鋼線の製造方法によれば、比較的簡便な手段により高音質の楽器弦用鋼線を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
供試材として表1の化学成分(いずれも質量％)を有する圧延線材を用いた。比較鋼1はJIS G 3520に規定されるピアノ線材SWRS82Aである。実施鋼1および実施鋼2は、リンの含有量をJIS規格内であるものの0.017質量％および0.022質量％まで高めたものである。実施鋼3はリン量の含有量がJIS規格を上回る0.046質量％まで高めたものである。さらに比較鋼2はリンの含有量を0.058質量％まで高めたものである。リン以外の成分についてはSWRS82Aの規格に準じた含有量であり、何れの供試材も概ね同程度含有されている。

これら圧延線材を用い、以下に示す工程で線径1.0mmの鋼線を作製した。
圧延線材（8.0mmφ）→伸線（ダイス1枚、伸線後線径7.2mmφ）→（皮剥）→パテンティング（加熱温度900℃、恒温変態温度550℃）→伸線（ダイス7枚、伸線後線径3.3mmφ）→パテンティング（加熱温度900℃、恒温変態温度550℃）→伸線（ダイス10枚、伸線後線径1.0mm）

伸線は、いずれの場合も線材を直接水冷することで、伸線直後の線温を150℃以下に制御して行った。皮剥については皮剥ダイスを用い、表2に示すように、一部のサンプルについてのみ行った。皮剥量（皮剥により除去する表面部分の深さ）は片側70μmまたは100μm（すなわち直径で140μm又は200μm）とした。また、得られた12サンプルについてJIS G 0558に示された顕微鏡法で全脱炭層深さも測定した。皮剥の有無、皮剥量、全脱炭層深さを表2に示す。

上記により得られた12サンプルを実際にピアノ内に設置し、聴衆50名に比較例1とそれぞれのサンプルを比較して聞いてもらい、比較例1よりも音色が良いと感じた人数と悪いと感じた人数を評価指数とした。その結果を表3に示す。

表３に示すように、何れの実施例も比較例1と比べて音質が良いと判断した人が悪いと判断した人を10人以上上回っており、音色が改善されていることが分かる。

リンの含有量については、例えば比較例1、2と実施例3、6、9を比べると分かるように、リンの含有量を0.015〜0.050質量％としたサンプルが音質改善に効果のあることがわかる。とりわけ、リンの含有量が0.015〜0.025質量％の範囲にあるサンプルは、比較材1より音質が良いと判断した人数が20名を超えており、音色改善効果が大きいことが分かる。

また、脱炭層についても、例えば同じ供試圧延線材を用いた比較例1、実施例1、2間、あるいは実施例3、4、5間で比較すると、皮剥を行っていないサンプルと比べ70μmの皮剥を行い全脱炭層深さを2μm以下としたものの方が、音質が良いと感じる人は多い。特に、100μmの皮剥を行い脱炭層が認められなかったサンプルではより多くの人が、音質が良いと感じている。

さらに、リンの含有量のコントロールと全脱炭層深さのコントロールの両方を行った実施例4、5、7、8、10は、何れも40人以上が音質が良いと判断しており、両方の対策を行うことがより効果的に音質を向上できることを示している。特に、リンの含有量を0.015〜0.025質量％にし、かつ脱炭層が認められなかった実施例5、8では50名全てが音質が良いと判断しており、この範囲のリンの含有量限定と脱炭層の制御とを組み合わせることが最も音質改善に効果的であることを示している。

本発明鋼線は、ピアノなどの楽器弦に用いることが好適である。

Claims

リンを質量％で0.015〜0.050％含有することを特徴とする楽器弦用鋼線。
JIS G 0558に示された顕微鏡法による脱炭深さ測定で規定される全脱炭層深さが2μm以下であることを特徴とする楽器弦用鋼線。
JIS G 0558に示された顕微鏡法による脱炭深さ測定で規定される脱炭層が認められないことを特徴とする楽器弦用鋼線。
リンを質量％で0.015〜0.050％含有することを特徴とする請求項2または3に記載の楽器弦用鋼線。
圧延線材に伸線およびパテンティングを施す工程と、
圧延線材の表面部に存在する脱炭層を除去する工程とを有することを特徴とする楽器弦用鋼線の製造方法。
前記圧延線材はリンを質量％で0.015〜0.050％含有することを特徴とする請求項5に記載の楽器弦用鋼線の製造方法。