JP3340232B2 - 高張力鋼線の製造方法 - Google Patents

高張力鋼線の製造方法

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JP3340232B2 JP05731894A JP5731894A JP3340232B2 JP 3340232 B2 JP3340232 B2 JP 3340232B2 JP 05731894 A JP05731894 A JP 05731894A JP 5731894 A JP5731894 A JP 5731894A JP 3340232 B2 JP3340232 B2 JP 3340232B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタイヤ、ベルトコードな
どのゴムおよび有機材料の補強用に使用されているスチ
ールコードなどの高強度で高延性の極細鋼線に関するも
のである。これらの鋼線は、長尺ゴムベルト、スチール
タイヤ用コード、ホースワイヤなどに使用される。
【0002】
【従来の技術】一般にスチールコードなど伸線された高
炭素鋼極細線は、通常必要に応じて熱間圧延した後に調
整冷却した直径4.0〜5.5mmの線材を一次伸線加工
後、最終パテンティング処理を行ない、その後ブラスメ
ッキ処理をへて最終湿式伸線加工により製造されてい
る。このような極細鋼線の多くは、2本撚り、5本撚り
などの撚り線加工を施した状態でスチールコードとして
使用されている。これらのスチールコードにおいては 1)より高強度であること 2)高速伸線性が優れていること、 3)疲労特性が優れていること、 4)高速撚り線性が優れること、等の特性を具備しなけ
ればならない。
【0003】このため、従来から要望に応じた高品質の
鋼材が開発されている。例えば、特開昭60−2048
65号公報には、Mn含有量を0.3%未満に規制して
鉛パテンティング後の過冷組織の発生を抑え、C,S
i,Mn等の元素量を規制することによって、撚り線時
の断線が少なく高強度および高靱延性の極細線およびス
チールコード用高炭素鋼線材が開示されており、また、
特開昭63−24046号公報には、Si含有量を1.
00%以上とすることによって鉛パテンティング材の引
張強さを高くして伸線加工率を小さくした高靱性高延性
極細線用線材が開示されている。
【0004】しかしながら、軽化、長寿命化の観点から
一層、高強度でかつ疲労特性の優れた材料が求められる
ようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の鋼線
では達成し得なかった高強度でかつ高延性の鋼線をより
低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するもので、その要旨は以下のとおりである。 (1)引き抜き加工において製造される鋼線の製造方法
において、質量%で C :0.7〜1.1% Si:0.4%以下 Mn:0.5%以下 P :0.020%以下 S :0.020%以下 Cr:0〜0.3%(無添加の場合を含む) Ni:0〜1.0%(無添加の場合を含む) Cu:0〜0.8%(無添加の場合を含む) 残部Fe及び不可避不純物からなる鋼成分で、ワイヤ径
を1.1mmφ以上2.7mmφ以下の線径に加工されたワ
イヤを パテンティング処理において、引張強さをC
量(C%)との関係で {(530+980×C%)±5
0}MPaに調整し、 湿式伸線加工において、真歪み
で(−1.53×log 10 D+2.89)± 0.2の加
工を行い、 使用するダイスのベアリング長をBL、
線径をD、全てBL/D=0.5のダイスを使用して引
き抜き加工した場合の最終ワイヤの引張強さをTS0.5
とした時、任意のベアリング長を使用した場合のワイヤ
の引張強さTSを TS={TS0.5+290ΣΔ(BL/D)}MPa(ここで、Δ(BL/D)=BL/D−0.5、ΣΔ
(BL/D)≦1.3) として調整して、円相当直径
0.15〜0.4mmφ、引張強さ3500MPa以上のワ
イヤとなすことを特徴とする高張力鋼線の製造方法。
【0007】
【0008】()上記(1)に記載の高張力鋼線の
造方法においてパテンティング処理後、めっき処理と
してブラスメッキ、Cuめっき、Niめっき、のい
かを施すことを特徴とする高張力鋼線の製造方法。 (上記(1)または(2)に記載の高張力鋼線の製
造方法において、伸線加工の途中あるいは伸線加工後
に、ワイヤの表層の残留応力を中心軸方向にコントロー
ルすることを行うことを特徴とする高張力鋼線の製造方
法。
【0009】
【作用】以下本発明を詳細に説明する。なお、以下に示
す%は質量%である。本発明の鋼組成の限定理由は下記
の通りである。Cは経済的かつ有効な強化元素である
が、この初析フェライトの析出量低下にも有効な元素で
ある。従って、引張強さ3500MPa以上の極細線とし
延性を高めるためにはCは少なくとも0.7%以上と
することが必要であるが、高すぎると延性が低下し伸線
性が劣化するのでその上限は1.1%とする。
【0010】Siは鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、従ってその含有量があまりに少ないとき、脱酸効果
が不十分になる。また、Siは熱処理後に形成されるパ
ーライト中のフェライト相に固溶しパテンティング後の
強度を上げるが、反面フェライトの延性を低下させ伸線
後の極細線の延性を低下させるため0.4%以下とす
る。
【0011】Mnは鋼の焼き入れ性を確保するために小
量のMnを添加することが望ましい。しかし、多量のM
nの添加は偏析を引き起こしパテンティングの際にベイ
ナイト、マルテンサイトという過冷組織が発生しその後
の伸線性を害するため0.5%以下とする。本発明のよ
うな過共析鋼の場合、パテンティング後の組織において
セメンタイトのネットワークが発生しやすくセメンタイ
トの厚みのあるものが析出しやすい。この鋼において高
強度高延性を実現するためには、パーライトを微細に
し、かつ先に述べたようなセメンタイトネットワークや
厚いセメンタイトを無くす必要がある。Crはこのよう
なセメンタイトの異常部の出現を抑制しさらに、パーラ
イトを微細にする効果を持っている。しかし、多量の添
加は熱処理後のフェライト中の転移密度を上昇させるた
め、引き抜き加工後の極細線の延性を著しく害すること
になる。従って、Crを添加する場合、その添加量はそ
の効果が期待できる0.1%以上としフェライト中の転
移密度を増加させ延性を害することの無い0.3%以下
とする。
【0012】NiもCrと同じ効果があるため、必要に
よりその効果を発揮する0.1%以上添加する。Niも
添加量が多くなり過ぎるとフェライト相の延性を低下さ
せるので上限を1.0%とする。Cuは線材の腐食疲労
特性を向上させる元素であるので、必要によりその効果
を発揮する0.1%以上添加することが望ましい。Cu
も添加量が多くなり過ぎるとフェライト相の延性を低下
させるので上限を0.8%とする。
【0013】従来の極細鋼線と同様に、延性を確保する
ためSの含有量を0.020%以下とし、PもSと同様
に線材の延性を害するのでその含有量を0.020%以
下とするのが望ましい。以下、製造方法の限定理由につ
いて述べる。先の鋼組成と含有する介在物が前記範囲内
にある鋼を熱間圧延により、4.0mmφ以上7.0mmφ
以下の線材とする。この時の線径は円相当直径で、実際
の断面形状は、円、楕円、三角などの多角形のいれで
も良い。4.0mmφ未満の線径とする場合には生産性が
著しく低下する。また、7.0mmφを越えた場合には、
調整冷却において充分な冷却速度が得られないため、
7.0mmφ以下とする。
【0014】また線材圧延後の調整冷却において、初析
セメンタイトが出現すると伸線性が著しく低下するた
め、実質、初析セメンタイトの出現しない組織とする必
要がある。これらの熱間圧延線材を伸線加工により線径
を1.1から2.7mmφのワイヤとする。線径を1.
mmφ未満にすると伸線ワイヤ中にクラックが入、その
後の加工に影響を与えるため1.1mmφ以上とする。ま
た、2.7mmφを越えるワイヤとすると最終製品線径
を0.4mmφ以下とする場合に良好な結果を得ることが
できないので最終パテンティング処理前の線径を2.
7mmφ以下とする。この時、伸線加工は引き抜き加工で
もローラーダイスのどちらを用いても良い。
【0015】パテンティング処理により、引張強さが
量(C%)との関係で(530+980×C%)MPaに
調整された時、3.4以上4.2以下の加工における強
度延性バランスが最も優れている。{(530+980
×C%)−50}MPa未満となった場合、伸線加工後の
引張強さを充分に得ることができない。{(530+9
80×C%)+50}MPaを越えた場合には、強度は高
いがパーライト組織中にベイナイト組織が多く出現して
いるので、伸線加工中の加工硬化率が低下し、同一減面
率での到達強度が低下し、延性も低下する。従って、パ
テンティング処理における引張強さを{(530+98
0×C%)±50}MPaに調整する必要がある。
【0016】これらのワイヤは、乾式伸線、湿式伸線の
れかあるいは組み合わせで製造されているが、伸線
の過程においてダイスの磨耗を出来るだけ起こしにくく
するため表面にめっきを施すことが望ましい。これらの
めっきはブラスメッキ、Cuめっき、Niめっきなどが
経済的に望ましいがこれ以外のめっきでも良い。湿式
伸線加工において真歪みで(−1.53×log 10
+2.89)+0.2を越える加工では、強度が上がり
過ぎるため疲労特性が低下する。また、(−1.53×
log 10 D+2.89)−0.2未満の加工では、35
00MPa以上の強度を得ることができない。
【0017】伸線加工においては、最終熱処理後のワイ
ヤ径からの最終までの総減面率を一定にしてダイスのベ
アリング長を変化させた場合の強度変化と絞りの変化を
図1に示す。図1は横軸に基準となるダイスベアリ
ング長(BL/D=0.5)からの各ダイスにおけるダ
イスベアリング長の変化の和、即ち、Σ(BL/D−
0.5)(=ΣΔ(BL/D)) を取り、縦軸に
の時の引張強さを取っている。この図に示されるよう
に、C量0.80〜1.02%の範囲において、ベア
リング長の影響を次式で表すことができる。ただし、図
1に示すところから、Σ(BL/D−0.5)≦1.3
とする。
【0018】 TS={TS0.5+290ΣΔ(BL/D)}MPa また、ダイスベアリング長のコントロールを使用して、
より高強度のワイヤを製造する場合には曲げ加工、ス
キンパス伸線、ダブルダイス伸線などの残留応力をコン
トロールできる加工技術と組み合わせることにより、ワ
イヤ表層の残留応力を中心軸方向にコントロールし、よ
り高強度の高張力鋼線を製造することが可能となる。
【0019】従って本発明を用いると、総減面率を変え
ずに引張強さの高いワイヤを製造することが可能とな
る。
【0020】
【実施例】以下に本発明に基づいてスチールコードを試
作した場合について説明する。熱間圧延後、ステルモア
冷却によって製造された表1および表2の化学成分の
5.5mmφの線材を使用した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】この5.5mmφの線材を表3および表4に
示す工程に従って加熱温度900〜1100℃でオース
テナイト化した後、550〜600℃で恒温変態を行う
パテンティングを行いながら最終LPする線径のワイヤ
を作成した。このワイヤに、加熱温度900〜1100
℃でオーステナイト化後570〜610℃で恒温変態を
行うパテンティングを行うことで表3および表4に示
す引張強さのワイヤに調整した。なお、表3において、
最終LP材はブラスメッキ前のLP材である。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】この後、最終伸線を湿式伸線で行い、発明
法は表に示すBL/Dのダイスを表に示す個数を使用
し、それ以外のダイスはBL/Dが0.5のダイスを使
用した。比較法は、全てBL/Dが0.5のダイスを使
用した。比較法1〜15は、仕上部のダイスにL/D
が0.5のダイスを使用する以外は、本発明法1〜15
と同じ水準である。また、本発明法の2、3、5、1
1、13、14、15には表に示す残留応力をコントロ
ールする方法を適用した。
【0027】これらのワイヤの機械的特性を引張試験、
捻回試験により評価した。この結果を表に示す。これ
により、本発明を用いることで従来法と比較して100
〜350MPa強度の高いワイヤを延性をあまり低下さ
せることなく得ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明を用いることで、従来に比べ10
0〜300MPa 強度の高いワイヤを容易に得ることがで
き、ダイスの変更で強度の異なるワイヤを製造すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダイスベアリング長と伸線ワイヤのT.S.と
の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/00 301 C22C 38/00 301Y 38/04 38/04 38/18 38/18 38/20 38/20 C23C 30/00 C23C 30/00 B (56)参考文献 特開 昭58−173018(JP,A) 特開 平4−280944(JP,A) 特開 平5−156370(JP,A) 特開 昭53−103966(JP,A) 特開 昭60−204865(JP,A) 特開 昭63−24046(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 1/00 - 19/00 C22C 38/00 - 38/20 C21D 9/52 103 C23C 30/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引き抜き加工において製造される鋼線の
    製造方法において、質量 %で C :0.7〜1.1% Si:0.4%以下 Mn:0.5%以下 P :0.020%以下 S :0.020%以下 Cr:0〜0.3%(無添加の場合を含む) Ni:0〜1.0%(無添加の場合を含む) Cu:0〜0.8%(無添加の場合を含む) 残部Fe及び不可避不純物からなる鋼成分で、ワイヤ径
    を1.1mmφ以上2.7mmφ以下の線径に加工されたワ
    イヤを パテンティング処理において引張強さを
    量(C%)との関係で{(530+980×C%)±5
    0}MPaに調整し、 湿式伸線加工において真歪みで(−1.53×
    og 10 D+2.89)±0.2の加工を行い、 使用するダイスのベアリング長をBL、線径をD、
    全てBL/D=0.5のダイスを使用して引き抜き加工
    した場合の最終ワイヤの引張強さをTS0.5とした時、
    任意のベアリング長を使用した場合のワイヤの引張強さ
    TSを TS={TS0.5+290ΣΔ(BL/D)}MPa(ここで、Δ(BL/D)=BL/D−0.5、ΣΔ
    (BL/D)≦1.3) として調整して、円相当直径
    0.15〜0.4mmφ、引張強さ3500MPa以上のワ
    イヤとなすことを特徴とする高張力鋼線の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の高張力鋼線の製造方法
    においてパテンティング処理後、めっき処理としてブ
    ラスメッキ、Cuめっき、Niめっき、のいれかを施
    すことを特徴とする高張力鋼線の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の高張力鋼線の
    製造方法において、伸線加工の途中あるいは伸線加工後
    に、ワイヤの表層の残留応力を中心軸方向にコントロー
    ルすることを行うことを特徴とする高張力鋼線の製造方
    法。
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