JP2007118067A - Method and apparatus for manufacturing wire material for steel cord - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、タイヤ補強用スチールコードに使われる線材(以下、単に「線材」という)の製造方法及びその製造装置に関するものであり、疲労強度を確保するために線材の引張残留応力を低減することができる製造方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a wire used for a tire reinforcing steel cord (hereinafter simply referred to as “wire”) and a manufacturing apparatus thereof, and to reduce tensile residual stress of the wire in order to ensure fatigue strength. The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof.
補強用スチールコードの線材はダイスによる冷間引抜加工(以下、「伸線加工」という)で、直径0.5mm以下の細線に成形されたものである。線材はダイス面との摩擦力に抗して引き抜かれるので、その表面部分と中心部分とでは伸び率に違いがあり、そのために線材の表面部分に引張残留応力が生じることが知られており、この引張残留応力が大きいほど線材の疲労強度が低下することもよく知られた技術的事項である。 The wire rod of the steel cord for reinforcement is formed into a thin wire having a diameter of 0.5 mm or less by cold drawing with a die (hereinafter referred to as “drawing”). Since the wire is pulled out against the frictional force with the die surface, there is a difference in the elongation rate between the surface portion and the center portion, and it is known that tensile residual stress occurs in the surface portion of the wire, It is a well-known technical matter that the fatigue strength of the wire decreases as the tensile residual stress increases.
そして、引抜加工によって伸線された線材の引張残留応力を低減する方法として、次の2つの方法が知られている。
(1)最終ダイスのダイス角度を小さくする方法。
(2)伸線加工された線材に矯正ローラにより繰り返し曲げ加工する方法。
And the following two methods are known as a method of reducing the tensile residual stress of the wire drawn by drawing.
(1) A method of reducing the die angle of the final die.
(2) A method of repeatedly bending a drawn wire with a straightening roller.
上記(1)の方法は発生する引張残留応力を小さくする方法であり、(2)の方法は、線材表層を大きく歪ませて塑性変形させ、これによって、既に生じた引張残留応力を低減する方法である。そして、上記(2)の方法の一例が特開平5−104181号公報に記載されている。 The method (1) is a method for reducing the generated tensile residual stress, and the method (2) is a method for reducing the tensile residual stress that has already occurred by deforming the surface layer of the wire material by plastic deformation. It is. An example of the method (2) is described in JP-A-5-104181.
上記方法(1)の場合は、生産性が低い(ダイス寿命低下)とともに線材の他の物性にも悪影響を与える可能性がある。
また、上記(2)による方法がもっとも一般的であるが、伸線加工の伸線速度を高速(1000m/分以上)にすると、矯正ローラの摩耗、ベアリングの摩耗のため耐久性が悪く、高速運転はできないので、生産性が上げられないという問題がある。
In the case of the above method (1), productivity is low (dies life is reduced) and other physical properties of the wire may be adversely affected.
The method according to the above (2) is the most general. However, when the drawing speed of the drawing process is high (1000 m / min or more), the durability is low due to wear of the straightening roller and wear of the bearing. Since operation is not possible, there is a problem that productivity cannot be increased.
そこで、この発明は、タイヤ補強用スチールコードに使われる線材を伸線加工するについて、生産性を低下させることなく確実に上記線材の引張残留応力を低減できる方法及びその製造装置を提供することを課題とするものである。 Accordingly, the present invention provides a method and a manufacturing apparatus thereof that can reliably reduce the tensile residual stress of the above-mentioned wire rod without reducing the productivity for wire drawing of the wire rod used for the tire reinforcing steel cord. It is to be an issue.
この発明は、硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材の製造方法において、最終伸線加工後の線材に当該線材の破断荷重の40乃至90%の張力を掛けることを特徴とする。 The present invention is a method for producing a high-strength wire used for a steel cord such as a hard steel wire or a piano wire, wherein a tension of 40 to 90% of the breaking load of the wire is applied to the wire after the final wire drawing. And
上記発明において、線材に掛ける張力は、当該線材の破断荷重の40乃至90%であることが好ましく、さらに破断荷重の70乃至90%であることが好ましい。 In the above invention, the tension applied to the wire is preferably 40 to 90% of the breaking load of the wire, and more preferably 70 to 90% of the breaking load.
この発明のスチールコード用線材の製造装置は、
(ィ)硬鋼線やピアノ線等のスチールコードに用いられる高抗張力線材を引き抜いて線径0.25乃至0.5mmに伸線する伸線機の最終ダイスと巻取リールとの間に、少なくとも、キャプスタン、ダンサローラ及びターンローラによる引張残留応力低減装置を設け、
(ロ)上記ダンサローラの可動ローラが所定の付勢力で付勢され、
(ハ)上記キャプスタンとダンサローラとの間で、上記付勢力によってその破断荷重の40乃至90%で張力を線材に掛けるようになっており、
(ニ)上記キャプスタンによって所定速度で最終ダイスから線材を引き抜き、巻取リールに巻取るようにしたこと。
The steel cord wire manufacturing apparatus of the present invention comprises:
(I) Between the final die of a wire drawing machine that draws a high tensile strength wire used for steel cords such as hard steel wires and piano wires and draws them to a wire diameter of 0.25 to 0.5 mm, and the take-up reel, At least a tensile residual stress reduction device with a capstan, dancer roller and turn roller is provided,
(B) The movable roller of the dancer roller is biased with a predetermined biasing force,
(C) Between the capstan and the dancer roller, tension is applied to the wire at 40 to 90% of the breaking load by the biasing force,
(D) The wire rod is drawn from the final die at a predetermined speed by the capstan and wound on a take-up reel.
上記線材に掛かる上記張力が当該線材の破断荷重の70乃至90%である上記スチールコード用線材の製造装置。 The steel cord wire manufacturing apparatus, wherein the tension applied to the wire is 70 to 90% of the breaking load of the wire.
この発明の製造方法及び製造装置によれば、線材表層部の引張残留応力を低減することができる。
線材に掛ける張力は破断荷重の20%以上でも効果があるが、40%以上の方が引張残留応力低減効果が顕著であり、この割合が高いほど残留応力低減効果は高い。そして実用的には70乃至90%にするのが望ましい。上記張力の上限が90%であるのは、線材が破断するのを回避するためである。
According to the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the present invention, the tensile residual stress of the surface portion of the wire can be reduced.
The tension applied to the wire is effective even if it is 20% or more of the breaking load, but the effect of reducing the residual stress is higher as the ratio is higher when the ratio is higher than 40%. And practically, it is desirable to make it 70 to 90%. The upper limit of the tension is 90% in order to avoid breakage of the wire.
さらに伸線加工された線材は時効硬化する。すなわち、伸線加工後、時間の経過に伴って線材の強度がある限度まで上昇する。この発明は時効硬化が進まない間に行う方が引張残留応力を低減させるのに効果が高い。よって伸線加工における最終ダイスから巻取リールに巻き取られまでの間で張力を掛けるのが最も好ましい。 Further, the drawn wire is age-hardened. That is, after wire drawing, the strength of the wire increases to a certain limit with the passage of time. The present invention is more effective in reducing the tensile residual stress when the age hardening is not progressed. Therefore, it is most preferable to apply tension between the final die in the wire drawing process and the winding up to the take-up reel.
この発明の製造方法によれば、生産性を低下させることなく確実に上記線材の引張残留応力を低減できる。 According to the manufacturing method of this invention, the tensile residual stress of the said wire can be reduced reliably, without reducing productivity.
この発明の製造装置によれば、線材はキャプスタンに巻き付けられており、キャプスタンの駆動力によって引っ張られて伸線機の最終ダイスから引き抜かれる。最終ダイスから引き抜かれた後、線材は一旦キャプスタンに巻き込まれ、ダンサローラの固定ローラへ繰り出される。その後、ターンローラを経て巻取リールに巻き取られる。
ダンサローラの可動ローラは下方へ所定の力で付勢されて、キャプスタンとダンサローラの固定ローラとの間で線材に張力が掛けられ、線材はこの張力で引っ張られる。
線材は上記張力で単純に引っ張られるのであるから、その全断面で均等に伸長される。
そして、その張力の大きさは上記可動ローラの付勢力で確実に設定されるので、線材の引張残留応力はその全断面で均等にかつ確実に低減される。
According to the manufacturing apparatus of the present invention, the wire is wound around the capstan, pulled by the driving force of the capstan, and pulled out from the final die of the wire drawing machine. After being pulled out from the final die, the wire is once wound into the capstan and fed out to the fixed roller of the dancer roller. Then, it is wound up on a take-up reel through a turn roller.
The movable roller of the dancer roller is urged downward with a predetermined force, tension is applied to the wire between the capstan and the fixed roller of the dancer roller, and the wire is pulled with this tension.
Since the wire is simply pulled by the above tension, it is uniformly stretched over its entire cross section.
And since the magnitude | size of the tension | tensile_strength is reliably set with the urging | biasing force of the said movable roller, the tensile residual stress of a wire is reduced uniformly and reliably in the whole cross section.
他方、上記キャプスタン、ダンサローラ及びターンローラによる引張残留応力低減装置は、伸線機(引抜加工装置)の最終ダイスの下流側に配置されるものであるから、その配置によって伸線装置を大型化、複雑化することはなく、また、既設の伸線機に付加して設けることもでき、そのコストは極めて低廉である。 On the other hand, the tensile residual stress reduction device using the capstan, dancer roller, and turn roller is disposed downstream of the final die of the wire drawing machine (drawing device), so that the wire drawing device is enlarged by the arrangement. It is not complicated and can be added to the existing wire drawing machine, and its cost is extremely low.
この発明の解決手段は次のとおりである。 The solving means of the present invention is as follows.
この発明に係る張力は図1に示す残留応力低減装置10によって掛けることができる。この残留応力低減装置10は、キャプスタン11、ダンサローラ12及びターンローラ13によるものであり、伸線機1の最終ダイス1aから引き抜かれた線材fはキャプスタン11、ダンサローラ12、ターンローラ13を経て、巻取リールRに巻き取られる。
The tension according to the present invention can be applied by the residual
ダンサローラ12は固定ローラ12aと可動ローラ12bとに線材fを巻き掛けて構成したものであり、可動ローラ12bは錘wによる付勢力Fによって下方に引っ張られており、これによって、キャプスタン11と固定ローラ12aとの間において線材fに張力Tが掛けられる。
この装置10におけるキャプスタン11の径は240mmであり、線材fが6回巻き付けられている。ダンサローラ12の固定ローラ12aと可動ローラ12bは同径であり、両ローラの間に線材fが2回巻き掛けられている。可動ローラ12bは、ガイド(図示略)によって、200mmのストロークで上下動可能に支持・案内されており、そして、このものの軸に錘wが取り付けられている。したがって、錘wによって可動ローラ12bが下方に付勢されており、キャプスタン11と固定ローラ12aとの間において、線材に張力Tが掛けられる。この張力Tは線材fの破断荷重の40乃至90%、さらに好ましくは破断荷重の70乃至90%である。
The
The diameter of the
ダンサローラ12の可動ローラ12bに対する下方への付勢手段は、錘wに限るものではなくコイルバネや空気バネ等でもよいが、可動ローラ12bの上下方向位置の如何に関わらず、正確に一定の付勢力が与えられることが要件である。
The downward biasing means of the
上記装置によって線材fに張力を掛けることができるが、上記装置では線材fに掛けた張力Tを有したまま巻取リールRに巻き取られることになり、巻取リールRに対する負荷が大きくなって、巻取リールRの使用寿命が低下する。これを回避するために、図2に示すようにダンサローラ12の後方(巻取リールR側)でターンローラ13の前方に、もう1組のキャプスタン14とダンサローラ15を設けてもよい。このようにすれば、線材fの張力Tをキャプスタン14でゼロにすることができ、ダンサローラ15(錘w2、付勢力F2)で巻取リールに対して適度な張力T´を掛けて巻き取ることができる。
Although tension can be applied to the wire f by the above-described device, the above-mentioned device is wound on the take-up reel R with the tension T applied to the wire f, and the load on the take-up reel R increases. The service life of the take-up reel R is reduced. In order to avoid this, another set of
さらに、図1又は図2に示す残留応力低減装置10又は10´においてダンサローラ12(以下、図3においてはダンサローラ12´とする)の可動ローラをブレーキ機構(図示略)を有し自由回転するブレーキローラ16としてもよい(図3)。ただしこのブレーキローラ16は上下動しないローラである。線材は図1に示す機構における巻取リールRの巻取力、あるいは図2に示す機構のキャプスタン14の引取力によってブレーキローラ16を回転させるが、ブレーキローラ16はブレーキ機構を有しているので、これによって線材fに張力Tを掛けられる。
このダンサローラ12´の上方の固定ローラ12aとブレーキローラ16には複数の溝(図示略)を設け、線材fを複数回巻き掛けるようにして、線材fがローラに接触する長さを増すのが好ましい。さらに8の字状に巻き掛ければ接触長さをさらに増すことができる。
Further, in the residual
A plurality of grooves (not shown) are provided in the fixed
上記図2に示す引張残留応力低減装置を用いた実施例を以下に説明する。 An embodiment using the tensile residual stress reducing apparatus shown in FIG. 2 will be described below.
線径2.5mmのスチール線材(JISG3506)を線径0.5mmの線材に伸線加工した。伸線速度は1000m/分である。ダンサローラ12の可動ローラ12bに取り付けた錘の重量140Kgである。この錘によってキャプスタン11と固定ローラ12aとの間において、線径0.5mmの線材に340Nの張力が掛かる。この張力は線材の破断荷重(520N)の65%に相当する。
A steel wire rod (JIS G3506) having a wire diameter of 2.5 mm was drawn into a wire rod having a wire diameter of 0.5 mm. The drawing speed is 1000 m / min. The weight of the weight attached to the
線径2.5mmのスチール線材を、線径0.20mm、0.30mm、0.50mmの線材に伸線しこれに対する上記張力Tを種々に違えて試験片を作り、各試験片について疲労試験を行った。その試験結果は表1のとおりである。
なお、この疲労試験は、いわゆる回転曲げ疲労試験(JISZ2272)によって行ったものである。
A steel wire with a wire diameter of 2.5 mm is drawn into a wire with a wire diameter of 0.20 mm, 0.30 mm, and 0.50 mm, and test pieces are made with various tensions T applied thereto. Went. The test results are shown in Table 1.
This fatigue test was conducted by a so-called rotational bending fatigue test (JISZ2272).
上記表1における「BL」は線材の破断荷重であり、「T」は錘wによる付勢力Fで線材fに掛けられる張力である。
各試験片の疲労強度は、引張残留応力を除去していないものを「従来例」としてその耐久性を100とし、これに対する指数で表している。
この試験結果から、T/BL×100が21で疲労強度が約10%程度が向上し、90%近傍で最も疲労強度が向上することがわかる。また、0.20mmの線材については92%で断線し、0.30mmの線材では93%で断線し、0.50mmでは92%で断線したことが示されている。
In Table 1 above, “BL” is the breaking load of the wire, and “T” is the tension applied to the wire f by the urging force F by the weight w.
The fatigue strength of each test piece is expressed as an index corresponding to a “conventional example” in which the tensile residual stress is not removed, with a durability of 100.
From this test result, it can be seen that when T / BL × 100 is 21, the fatigue strength is improved by about 10%, and the fatigue strength is most improved near 90%. Further, it is shown that the 0.20 mm wire was disconnected at 92%, the 0.30 mm wire was disconnected at 93%, and the 0.50 mm wire was disconnected at 92%.
1 伸線機
1a 最終ダイス
10,10´ 残留応力低減装置
11,14 キャプスタン
12,12´,15 ダンサローラ
12a,12a´ 固定ローラ
12b 可動ローラ
13 ターンローラ
16 ブレーキローラ
R 巻取リール
f 線材
T,T´ 張力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire drawing machine 1a
Claims (4)
上記ダンサローラの可動ローラが所定の付勢力で付勢されており、
上記キャプスタンとダンサローラとの間で、上記付勢力によって張力を線材に掛けるようにし、当該張力が線材の破断荷重の40乃至90%であり、
上記キャプスタンによって所定速度で最終ダイスから線材を引き抜き、巻取リールに巻取るようにしたスチールコード用線材の製造装置。 Tensile residual stress due to at least the capstan, dancer roller and turn roller between the final die of the wire drawing machine that draws and draws high tensile strength wire used for steel cords such as hard steel wire and piano wire A reduction device,
The movable roller of the dancer roller is biased with a predetermined biasing force,
Between the capstan and the dancer roller, tension is applied to the wire by the urging force, and the tension is 40 to 90% of the breaking load of the wire,
An apparatus for producing a wire material for a steel cord, wherein a wire rod is drawn from a final die at a predetermined speed by the capstan and wound on a take-up reel.
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