JP3428502B2 - 鋼線材、極細鋼線及び撚鋼線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼線材、極細鋼線
及び撚鋼線に関する。より詳しくは、例えば、ワイヤロ
ープ、ばね、ＰＣ鋼線、ビードワイヤー、スチールコー
ドなどの用途に好適な伸線加工性や冷間圧延加工性に優
れた鋼線材と前記の鋼線材を素材とする極細鋼線、及び
前記の極細鋼線を撚り加工した撚鋼線に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤロープ、ばね、ＰＣ鋼線は、一般
に、熱間圧延して得た鋼線材（以下、「鋼線材」を単に
「線材」という）に伸線加工や冷間圧延加工といった冷
間加工を施し、更に、焼入れ焼戻しの調質処理、あるい
はブルーイング処理を施して製造される。また、自動車
のラジアルタイアの補強材として用いられるスチールコ
ード用極細鋼線は、熱間圧延後調整冷却した線径が約
５．５ｍｍの線材に、１次伸線加工、パテンティング処
理、２次伸線加工、最終パテンティング処理を行い、次
いで、ブラスメッキを施し、更に最終湿式伸線加工を施
すことによって製造されている。このようにして得られ
た極細鋼線を、更に撚り加工で複数本撚り合わせて撚鋼
線とすることでスチールコードが成形される。

【０００３】一般に、線材を鋼線に加工する際や鋼線を
撚り加工する際に断線が生ずると、生産性と歩留りが大
きく低下してしまう。したがって、上記技術分野に属す
る線材や鋼線は、伸線加工時や冷間圧延加工時、特にス
チールコードを製造する場合は強度の冷間加工が行われ
る湿式伸線加工時、更には、湿式伸線加工におけるより
も一層強い捻り応力と引張り曲げ応力が加わる撚鋼線へ
の撚り加工時に、断線しないことが強く要求される。

【０００４】近年、コスト合理化や地球環境問題などを
背景に前記したワイヤロープ、ばね、ＰＣ鋼線やスチー
ルコードなど各種製品の軽量化に対する要望がますます
高まっており、高強度化の取り組みが活発に行われてい
る。しかし、一般に鋼材はその強度が高くなるほど延性
と靱性が低下し、伸線加工性、冷間圧延加工性及び撚り
加工性が劣化するので、前記した各種製品の素材として
用いられる線材に対しては、特にその内部性状の優れた
ものが要求されるようになっている。

【０００５】線材の内部性状の改善に関しては、伸線加
工性、冷間圧延加工性や鋼線を撚り加工する際の加工性
を向上させることを主眼に、多くの研究が行われてお
り、例えば、伸線加工性を劣化させるセメンタイトや非
金属介在物（以下、単に「介在物」ともいう）を制御し
た技術が提案されている。

【０００６】特開平８−２９５９３３号公報には、セメ
ンタイトの形状とその分布状況を制御することで伸線加
工性を高める技術が開示されている。しかし、中心偏析
が存在する場合には、熱間圧延のままで偏析部にマルテ
ンサイトが生成し易いので、セメンタイト起因の断線を
防止できたとしても、マルテンサイト起因の断線を防止
することは困難であった。

【０００７】特公平６−７４４８４号公報には、圧延鋼
材のＬ断面（長手方向縦断面）における酸化物系介在物
の組成とサイズに着目し、酸化物系介在物を軟質で短尺
なものとすることによって伸線加工性を高める技術が開
示されている。しかし、この公報で提案された技術にお
いては、断線原因となる介在物は酸化物系介在物に限定
されてしまう。したがって、伸線加工性の改善には限界
があり、更に一層の伸線加工性の改善を図りたいとする
産業界の要求に必ずしも応えられるものではなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、その目的は、ワイヤロープ、ば
ね、ＰＣ鋼線、ビードワイヤー、スチールコードなどの
用途に好適な伸線加工性や冷間圧延加工性に優れた線材
を得て、それによって前記の線材を素材とする極細鋼
線、及び前記の極細鋼線を撚り加工した撚鋼線を高い生
産性の下に歩留り良く提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）及び（２）に示す伸線加工性に優れた線材、
（３）に示す極細鋼線、並びに（４）に示す撚鋼線にあ
る。

【００１０】（１）重量％で、Ｓ：０．０００５〜０．
０２０％、Ｃ：０．５０〜１．１％、Ｓｉ：０．１〜
２．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５
％、Ｎｉ：０〜１．５％、Ｃｒ：０〜１．５％、Ｍｏ：
０〜０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｃｏ：０〜２．０
％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｂ：
０〜０．１％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物から
なり、不純物中のＰは０．０２０％以下、Ａｌは０．０
０１〜０．００５％、Ｎは０．００５％以下、Ｏ（酸
素）は０．００２５％以下の化学組成で、組織中に初析
セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合の和が
５％以下で、且つ、長手方向縦断面において、下記式
で表される幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在物の全非金属
介在物に対する個数比率が５０〜９０％であり、更に、
下記式で表される幅Ｗ₂ μｍ以上の非金属介在物の全
非金属介在物に対する個数比率が１０％以下である線
材。

【００１１】Ｗ₁ ＝０．３６４×ｄ・・・・・、 Ｗ₂ ＝４×ｄ・・・・・、 ここで、Ｗ₁ は硫化物系介在物の幅（μｍ）、Ｗ₂ は非
金属介在物の幅（μｍ）、ｄは鋼線材の直径（ｍｍ）で
ある。

【００１２】（２）重量％で、更に不純物中のＳｎが
０．００５％以下、Ａｓが０．００５％以下、Ｓｂが
０．００５％以下である上記（１）に記載の線材。

【００１３】（３）上記（１）又は（２）に記載の線材
を素材とする極細鋼線であって、冷間加工後に、最終熱
処理、めっき処理及び湿式伸線を受けた極細鋼線。

【００１４】（４）上記（３）に記載の極細鋼線を撚り
加工した撚鋼線。

【００１５】なお、本発明でいう線材の「長手方向縦断
面」（以下「Ｌ断面」という）とは、線材の圧延方向に
平行に、その中心線を通って切断した面をいう。また、
介在物の「幅」とは、Ｌ断面における個々の介在物の幅
方向の最大長さのことをいう。介在物形態が粒形であっ
た場合も、同一定義とする。

【００１６】本発明でいう「硫化物系介在物」とは硫化
物だけではなく、硫化物を含む複合介在物を指す。「全
非金属介在物」とは、少なくとも最長部位が前記式の
０．３６４×ｄμｍ以上であるものをいい、サイズ的に
極めて小さいものは除外することとする。

【００１７】「初析セメンタイト」とは、旧オーステナ
イト粒界に沿って析出したセメンタイトを指す。

【００１８】「線材」とは、棒状に熱間圧延された鋼
で、コイル状に巻かれた鋼材を指し、所謂「バーインコ
イル」を含むものである。

【００１９】線材を極細鋼線に加工するための「冷間加
工」には、通常の穴ダイスを用いた伸線加工だけでな
く、ローラダイスを用いた伸線加工、所謂「３ロール圧
延機」や「４ロール圧延機」を用いた冷間圧延加工を含
む。

【００２０】「最終熱処理」とは、最終のパテンティン
グ処理を指す。また、「メッキ処理」は、ブラスメッ
キ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなどのように、次の湿式伸
線の過程における引き抜き抵抗の低減や、スチールコー
ド用途の場合におけるようなゴムとの密着性を高めるこ
となどを目的に施されるものをいう。

【００２１】以下、上記の（１）〜（４）に記載のもの
をそれぞれ（１）〜（４）の発明という。

【００２２】本発明者らは、伸線加工性や冷間圧延加工
性に優れ、ワイヤロープ、ばね、ＰＣ鋼線、ビードワイ
ヤー、スチールコードなどの用途に好適な線材を得て、
それによって前記の線材を素材とする極細鋼線、及び前
記の極細鋼線を撚り加工した撚鋼線を高い生産性の下に
歩留り良く製造するために、線材の化学組成と非金属介
在物との関係で調査・研究を重ねた。その結果、下記の
知見を得た。

【００２３】（ａ）線材の組織中に初析セメンタイトと
マルテンサイトが占める面積割合の和を５％以下にした
場合、伸線加工と撚り加工での断線指数（つまり、被加
工材の単位重量当たりの断線回数）が小さくなる。この
ため生産性と歩留りを大きく高めることができる。一例
として、図１にＪＩＳのＳＷＲＳ９２Ａ（重量％で、
０．９２％Ｃ−０．２３％Ｓｉ−０．４２％Ｍｎ−０．
００８％Ｐ−０．００５％Ｓ−０．０１％Ｃｕ）を用い
て熱間圧延条件や圧延後の冷却条件を種々変えて線材の
組織中に初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面
積割合の和を変化させて、通常の方法で線材を伸線加工
し、伸線加工して得た鋼線を撚り加工した場合の断線指
数を示す。なお、図１における断線指数は、被加工材１
トン当たりの断線回数（回／トン）を示す。

【００２４】（ｂ）凝固過程における介在物の晶出は、
初めに高融点の酸化物系介在物又は窒化物系介在物が晶
出し、次いで、低融点の硫化物系介在物が晶出する。こ
の場合、先に晶出した酸化物系介在物又は窒化物系介在
物を包含する形態で硫化物系介在物が成長していけば、
線材の伸線加工性（以下、単に「伸線加工性」ともい
う）及び鋼線の撚り加工性（以下、単に「撚り加工性」
ともいう）が良好になる。

【００２５】（ｃ）鋼の清浄度を高めるだけでなく、線
材のＬ断面において、前記式を満たす幅Ｗ₁ μｍ以上
の硫化物系介在物の全非金属介在物に対する個数比率を
適正化すれば、伸線加工と撚り加工での断線指数が小さ
くなる。つまり、伸線加工性と撚り加工性を高めること
ができる。

【００２６】（ｄ）Ｓの含有量が、重量％で０．０００
５〜０．０２０％の場合に、上記（ｃ）の幅Ｗ₁ μｍ以
上の硫化物系介在物の全非金属介在物に対する個数比率
が満たされ、伸線加工と撚り加工での断線指数が小さく
なる。

【００２７】（ｅ）鋼中の介在物に関し、上記（ｃ）に
加えて、線材のＬ断面において前記式で表される幅Ｗ
₂ μｍ以上の非金属介在物を全非金属介在物に対し個数
比率で１０％以下にすることで、安定して伸線加工と撚
り加工での断線指数を小さくできる。なお、前記式で
表される幅Ｗ₂ μｍ以上の非金属介在物には硫化物系介
在物も含まれる。以下において、前記幅Ｗ₂ μｍ以上の
非金属介在物を「大型介在物」ということもある。

【００２８】（ｆ）不純物中のＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含
有量を厳しく制限すれば、伸線加工性が極めて高くな
る。

【００２９】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各要件について詳
しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は
「重量％」を意味する。 （Ａ）鋼の化学成分 Ｓ： Ｓは硫化物系介在物を形成して伸線加工性を高める作用
を有する。しかし、その含有量が０．０００５％未満で
は、線材のＬ断面において、前記式で表される幅Ｗ₁
μｍ以上の硫化物系介在物の全非金属介在物に対する個
数比率が５０％を下回り、後述するように、先に晶出し
た酸化物系介在物又は窒化物系介在物は、後で晶出する
硫化物系介在物に包含されることなく成長、粗大化して
しまう。そして、この成長・粗大化した介在物のために
伸線加工性や撚り加工性は低くなってしまう。一方、Ｓ
の含有量が０．０２０％を超えると前記サイズの硫化物
系介在物の全非金属介在物に対する個数比率が９０％を
上回るようになって硫化物系介在物が巨大に成長し、伸
線加工性や撚り加工性の低下をきたす。したがって、Ｓ
の含有量を０．０００５〜０．０２０％とした。

【００３１】Ｃ： Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。しかし、
その含有量が０．５０％未満の場合にはワイヤロープ、
ばね、ＰＣ鋼線、ビードワイヤー、スチールコードなど
の最終製品に安定して高い強度を付与させることが困難
である。一方、Ｃの含有量が多すぎると鋼材が硬質化し
て冷間加工性が劣化し、伸線加工性、冷間圧延加工性や
撚り加工性の低下を招く。特に、Ｃ含有量が１．１％を
超えると、鋼材が硬質化するばかりでなく、組織中に初
析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合の和
が５％を超えるようになって、冷間加工性の低下が著し
く、伸線加工、冷間圧延加工や撚り加工での断線指数が
極めて大きくなる。したがって、Ｃの含有量は０．５０
〜１．１％とした。

【００３２】Ｓｉ： Ｓｉは、脱酸に有効な元素である。しかし、その含有量
が０．１％未満では添加効果に乏しく、一方、２．５％
を超えると部分的に脱炭層が生成してワイヤロープ、ば
ね、ＰＣ鋼線、ビードワイヤー、スチールコードなどの
最終製品の耐疲労特性が低下するようになる。したがっ
て、Ｓｉ含有量は０．１〜２．５％とした。

【００３３】Ｍｎ： Ｍｎは、脱酸作用に加えて、鋼中のＳを硫化物系介在物
であるＭｎＳとして固定して伸線加工性を高める作用を
有する。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の
効果が得難く、一方、１．０％を超えると硫化物系介在
物の全非金属介在物に対する個数比率が９０％を上回る
ようになるので伸線加工時や撚り加工時に断線が生ず
る。更に、Ｍｎは偏析しやすい元素で、その偏析部には
マルテンサイトが発生し易く、所謂「カッピー破断」の
原因にもなる。したがって、Ｍｎの含有量は０．１〜
１．０％とした。

【００３４】Ｃｕ： Ｃｕは添加しなくてもよい。添加すれば耐食性を高める
作用がある。この効果を確実に得るには、Ｃｕは０．１
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含
有量が０．５％を超えると結晶粒界に偏析して鋼塊の分
塊圧延や線材の熱間圧延など熱間加工時における割れや
疵の発生が顕著になる。したがって、Ｃｕの含有量は０
〜０．５％とした。

【００３５】Ｎｉ： Ｎｉは添加しなくてもよい。添加すれば、フェライト中
に固溶してフェライトの靱性を向上させる効果を発揮す
る。この効果を確実に得るには、Ｎｉは０．０５％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が
１．５％を超えると、焼入れ性が高くなり過ぎてマルテ
ンサイトが生成し易くなり伸線加工性が劣化する。した
がって、Ｎｉの含有量は０〜１．５％とした。

【００３６】Ｃｒ： Ｃｒは添加しなくてもよい。Ｃｒはパーライトのラメラ
間隔を小さくして圧延後及びパテンティング後の強度を
高める作用を有する。また、伸線加工を初めとする冷間
加工時の加工硬化率を高める働きがあるので、Ｃｒの添
加によって比較的低い加工率でも高強度を得ることがで
きる。こうした効果を確実に得るには、Ｃｒは０．１％
以上の含有量とすることが好ましい。一方、Ｃｒを過剰
に添加するとパーライト変態に対する焼入れ性が高くな
り過ぎてパテンティング処理が困難になる。特に、その
含有量が１．５％を超えるとパテンティング処理が極め
て困難になる。更に、２次スケールが緻密になり過ぎ
て、機械的な処理や酸洗処理によるデスケーリング性が
劣化する。したがって、Ｃｒの含有量は０〜１．５％と
した。

【００３７】Ｍｏ： Ｍｏは添加しなくてもよい。添加すれば、熱処理で微細
な炭化物として析出し強度と疲労特性を高める作用があ
る。この効果を確実に得るには、Ｍｏは０．１％以上の
含有量とすることが好ましい。一方、０．５％を超えて
含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかり
である。したがって、Ｍｏの含有量は０〜０．５％とし
た。

【００３８】Ｗ： Ｗは添加しなくてもよい。添加すれば、Ｃｒと同様に冷
間加工時の加工硬化率を顕著に向上させる効果を有す
る。この効果を確実に得るには、Ｗは０．１％以上の含
有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．
５％を超えると鋼の焼入れ性が高くなり過ぎて、パテン
ティング処理が困難になる。したがって、Ｗの含有量は
０〜０．５％とした。

【００３９】Ｃｏ： Ｃｏは添加しなくても良い。添加すれば、初析セメンタ
イトの析出を防止し、更にパーライトを微細化して強度
を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃ
ｏは０．１％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、２．０％を超えて含有させても前記の効果は飽和
し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｃｏの含
有量は０〜２．０％とした。

【００４０】Ｂ： Ｂは添加しなくてもよい。添加すれば、パーライト中の
セメンタイトの成長を促進させて線材の延性を高める作
用を有する。この効果を確実に得るには、Ｂは０．００
０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、そ
の含有量が０．００５％を超えると、熱間や温間での加
工時に割れが生じ易くなる。したがって、Ｂの含有量は
０〜０．００５％とした。

【００４１】Ｖ： Ｖは添加しなくてもよい。添加すれば、オーステナイト
結晶粒を微細化させ、延性及び靱性を高める作用を有す
る。この効果を確実に得るには、Ｖは０．０５％以上の
含有量とすることが好ましい。しかし、０．５％を超え
て含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばか
りである。したがって、Ｖの含有量は０〜０．５％とし
た。

【００４２】Ｎｂ： Ｎｂは添加しなくてもよい。添加すれば、オーステナイ
ト結晶粒を微細化させ、延性及び靱性を高める作用を有
する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．０１％以
上の含有量とすることが好ましい。しかし、０．１％を
超えて含有させても前記の効果は飽和し、コストが嵩む
ばかりである。したがって、Ｎｂの含有量は０〜０．１
％とした。

【００４３】不純物元素としてのＰ、Ａｌ、Ｎ及びＯは
その含有量を下記のとおりに制限する。

【００４４】Ｐ： Ｐは伸線加工性や撚り加工性を低下させてしまう。特に
その含有量が０．０２０％を超えると伸線加工性や撚り
加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は
０．０２０％以下とした。

【００４５】Ａｌ： Ａｌは、酸化物系介在物の生成主体となる元素で、伸線
加工性や撚り加工性を低下させ、特に、その含有量が
０．００５％を超えると酸化物系介在物の個数比率が増
して伸線加工性や撚り加工性の低下が著しくなるので、
Ａｌの含有量は０．００１〜０．００５％とした。な
お、Ａｌの含有量は０．００１〜０．００２％とするこ
とが好ましい。

【００４６】Ｎ： Ｎは、窒化物系介在物となることに加えて歪時効によっ
て延性及び靱性に悪影響を及ぼし、伸線加工性や撚り加
工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．００
５％を超えると伸線加工性や撚り加工性の低下が著しく
なる。したがって、Ｎの含有量は０．００５％以下とし
た。なお、Ｎの含有量は０．００３５％以下とすること
が好ましい。

【００４７】Ｏ（酸素）： Ｏ含有量が多くなると、酸化物系介在物が増加し、相対
的に硫化物系介在物が減少し、伸線加工性や撚り加工性
が低下してしまう。特に、Ｏ含有量が０．００２５％を
超えると伸線加工性や撚り加工性の低下が著しくなる。
したがって、Ｏの含有量は０．００２５％以下とした。
なお、Ｏの含有量は０．００２０％以下とすることが好
ましい。

【００４８】なお、ばね用には、（１）の発明のなかで
も、化学組成が、重量％で、Ｓ：０．０００５〜０．０
２０％、Ｃ：０．５０〜０．７０％、Ｓｉ：０．１〜
２．５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５
％、Ｎｉ：０〜１．５％、Ｃｒ：０〜１．５％、Ｍｏ：
０〜０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｃｏ：０〜１．０
％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｂ：
０〜０．１％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物から
なり、不純物中のＰは０．０２０％以下、Ａｌは０．０
０１〜０．００５％、Ｎは０．００５％以下、Ｏ（酸
素）は０．００２５％以下である鋼を用いるのが良い。
上記化学組成を有するばねの場合には、その製品強度
（引張強度）として１６００ＭＰａ以上の高強度が容易
に得られる。なお、ばね用の線材の対象寸法（直径ｄ）
は５．５〜１６ｍｍ程度である。

【００４９】自動車のラジアルタイヤの補強材として用
いられるスチールコード用には、（１）の発明のなかで
も、化学組成が、重量％で、Ｓ：０．０００５〜０．０
２０％、Ｃ：０．７０〜１．１０％、Ｓｉ：０．１〜
１．０％、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０〜０．５
％、Ｎｉ：０〜１．５％、Ｃｒ：０〜１．５％、Ｍｏ：
０〜０．２％、Ｗ：０〜０．５％、Ｃｏ：０〜２．０
％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｂ：
０〜０．１％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物から
なり、不純物中のＰは０．０２０％以下、Ａｌは０．０
０１〜０．００５％、Ｎは０．００５％以下、Ｏ（酸
素）は０．００２５％以下である鋼を用いるのが良い。
上記化学組成を有し、０．１５〜０．３５ｍｍまで湿式
伸線されたスチールコードの場合には、引張強度で３０
００ＭＰａ以上の高強度が容易に得られる。なお、スチ
ールコード用の線材の対象寸法（直径ｄ）は４．５〜
５．５ｍｍ程度である。

【００５０】不純物中のＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を
制限すれば、伸線加工性や撚り加工性を一層高めること
ができる。このため、極めて優れた伸線加工性や撚り加
工性が要求される場合には、前記した各種元素に加えて
Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を厳しく制限するのがよ
い。したがって、（２）の発明においては、不純物中の
Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を下記のとおりに制限す
る。

【００５１】Ｓｎ： Ｓｎは、特に製鋼原料にスクラップを用いる場合に不純
物元素として混入するが、その含有量を０．００５％以
下に制限すると極めて良好な伸線加工性が得られる。し
たがって、Ｓｎの含有量を０．００５％以下とした。な
お、Ｓｎの含有量を０．００２％以下とすれば一層良
い。

【００５２】Ａｓ： Ａｓは、特に製鋼原料にスクラップを用いる場合に不純
物元素として混入するが、その含有量を０．００５％以
下に制限すると極めて良好な伸線加工性が得られる。し
たがって、Ａｓの含有量を０．００５％以下とした。な
お、Ａｓの含有量を０．００３％以下とすれば一層良
い。

【００５３】Ｓｂ： Ｓｂも、特に製鋼原料にスクラップを用いる場合に不純
物元素として混入するが、その含有量を０．００５％以
下に制限すると極めて良好な伸線加工性が得られる。し
たがって、Ｓｂの含有量を０．００５％以下とした。な
お、Ｓｂの含有量を０．００３％以下とすれば一層良
い。 （Ｂ）組織中の初析セメンタイトとマルテンサイト 線材の組織中に初析セメンタイトとマルテンサイトが占
める面積割合の和が大きくなると冷間加工性が低下して
伸線加工、冷間圧延加工や撚り加工での断線指数が大き
くなる。特に、初析セメンタイトとマルテンサイトが占
める面積割合の和が５％を超えると、図１に示したよう
に、熱間圧延したままの線材の場合、冷間加工性の低下
が著しく、伸線加工や撚り加工での断線指数が極めて大
きくなる。したがって、組織中に初析セメンタイトとマ
ルテンサイトが占める面積割合の和を５％以下とした。
なお、「初析セメンタイト」が旧オーステナイト粒界に
沿って析出したセメンタイトを指すことは既に述べたと
おりである。「マルテンサイト」は、圧延後の冷却速度
が大きいために生じたものや焼入れ性の大きな偏析部に
沿って生成したものだけでなく、搬送時に生じた疵部に
見られる加工誘起マルテンサイトを含むものである。

【００５４】組織中の初析セメンタイトとマルテンサイ
トは、例えば光学顕微鏡観察して測定すればよい。

【００５５】なお、初析セメンタイトとマルテンサイト
に関する上記の規定を満足させるためには、例えば、予
め各種の化学組成を有する線材に関し、加熱温度、圧延
温度及び圧延後の冷却速度を変えて試作したデータを集
積しておき、このデータに基づいて製造条件を適宜決定
すれば良い。 （Ｃ）Ｌ断面における硫化物系介在物と大型介在物 硫化物系介在物のうち前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ未
満の小型のものは伸線加工性や撚り加工性にほとんど影
響を及ぼさない。しかし、その幅が前記式で表される
Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在物は伸線加工性と撚り加工
性に大きな影響を及ぼす。

【００５６】凝固過程における介在物の晶出は、初めに
高融点の酸化物系介在物又は窒化物系介在物が晶出し、
次いで、低融点の硫化物系介在物が晶出する。この場
合、先に晶出した酸化物系介在物又は窒化物系介在物を
包含する形態で硫化物系介在物が成長していくと、伸線
加工性と撚り加工性が良好になる。

【００５７】線材のＬ断面において、前記式で表され
る幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在物の全非金属介在物に
対する個数比率が５０％を下回る場合には、先に晶出し
た酸化物系介在物又は窒化物系介在物は、後で晶出する
硫化物系介在物に包含されることなく成長、粗大化して
しまう。そして、この成長・粗大化した介在物のために
伸線加工性や撚り加工性は低くなってしまう。

【００５８】一方、線材のＬ断面において、前記式で
表される幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在物の全非金属介
在物に対する個数比率が９０％を上回る場合には、後で
晶出した硫化物系介在物が単独で巨大に成長してしま
う。硫化物系介在物は延性を有する介在物ではあるが、
これが巨大に成長すると素地との強度差の大きい部位が
増大し、このために伸線加工や撚り加工を行うと前記部
位を起点とした破断が生じてしまう。

【００５９】つまり、酸化物系介在物又は窒化物系介在
物を包含する形態で硫化物系介在物が成長していくため
には、線材のＬ断面における前記の幅Ｗ₁ μｍ以上の硫
化物系介在物の全非金属介在物に対する個数比率を５０
〜９０％とすることが重要である。線材のＬ断面におい
て、前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在
物の全非金属介在物に対する個数比率が５０〜９０％で
ある場合、硫化物系介在物が酸化物系介在物又は窒化物
系介在物の周辺部を包含する形態で成長し、しかも巨大
に成長することはない。このため、酸化物系介在物又は
窒化物系介在物を包含した硫化物系介在物は、線材から
極細鋼線や撚鋼線への加工工程で紡錘形へと伸展し、介
在物と素地の境界部への応力集中が緩和される。したが
って、この場合には伸線加工及び撚り加工での断線は極
めて少なくなる。

【００６０】上記の理由から、本発明では、Ｌ断面にお
いて、前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介
在物の全非金属介在物に対する個数比率を５０〜９０％
と規定して、硫化物系介在物が酸化物系介在物又は窒化
物系介在物を包含して成長し、伸線加工性と撚り加工性
を高めることが可能なようにした。

【００６１】なお、Ｌ断面における硫化物系介在物の幅
は、下記式で表されるＷ₃ μｍ以下とすることが好ま
しい。

【００６２】Ｗ₃ ＝３．６４×ｄ・・・・・、 ここで、ｄは式、式におけると同様、線材の直径
（ｍｍ）である。

【００６３】前記式で表される幅Ｗ₂ μｍ未満の介在
物は、伸線加工性と撚り加工性に影響を及ぼさない。し
かし、前記式で表される幅Ｗ₂ μｍ以上の大型介在物
は伸線加工性と撚り加工性に影響を及ぼす。したがっ
て、優れた伸線加工性と撚り加工性とを確保するために
は、上記した硫化物系介在物だけではなく、大型介在物
の幅とその全非金属介在物に対する個数比率を適正化す
る必要がある。

【００６４】前記式で表される幅Ｗ₂ μｍ以上の大型
介在物の全非金属介在物に対する個数比率が１０％を超
えると、冷間加工性が低下して、伸線加工や撚り加工で
の断線指数が大きくなる場合がある。したがって、Ｌ断
面における幅Ｗ₂ μｍ以上の大型介在物の全非金属介在
物に対する個数比率を１０％以下とした。なお、上記大
型介在物の全非金属介在物に対する個数比率は５％以下
とすることが好ましい。なお、硫化物系介在物を除いた
大型介在物の幅は、下記式で表されるＷ₄ μｍ以下と
することが好ましい。

【００６５】Ｗ₄ ＝３．５×ｄ・・・・・、 ここで、ｄは線材の直径（ｍｍ）である。

【００６６】非金属介在物は、例えば、線材から採取し
た試験片を鏡面研磨し、その研磨面を被検面として倍率
４００倍以上で光学顕微鏡観察すれば、色と形状から容
易に識別できる。例えば、硫化物系介在物であるＭｎＳ
は灰色でＪＩＳのＡ系介在物に相当する紡錘形として認
められる。更に、例えば、酸化物系介在物であるＡｌ₂
Ｏ₃はピンク色をした粒状形、窒化物系介在物であるＴ
ｉＮは桃色〜橙色の角張った形状として認められる。こ
れらの非金属介在物の詳細判定は、前記の被検面をＥＤ
Ｘ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）などの分析機能を
備えた電子顕微鏡で観察することによって行うこともで
きる。

【００６７】介在物の幅は、例えば、JIS G 0555に規定
された「鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法」に準じた
方法で、格子点を占める非金属介在物の測定に代えて、
例えば、光学顕微鏡の倍率を５００倍とし、６０視野に
おける介在物の幅を測定して決定すれば良い。

【００６８】前記（Ａ）項で述べた鋼の化学組成に関す
る規定、（Ｂ）項で述べた初析セメンタイトとマルテン
サイトに関する規定、及び本（Ｃ）項における非金属介
在物に関する規定を同時に満足できれば、良好な伸線加
工性と撚り加工性とが安定して得られる。

【００６９】なお、非金属介在物に関する前記の規定を
満足させるためには、例えば、転炉、２次精錬、連続鋳
造からなる製鋼工程を採る場合、転炉出鋼時にＳｉとＭ
ｎのいずれか又は双方で脱酸し、次いで２次精錬で清浄
化した後、連続鋳造して鋳片を製造すれば良い。なお、
脱酸は２次精錬の際に行っても良い。

【００７０】（３）の発明は、（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）項で述べた鋼の化学組成、組織と介在物の規定を
満たす線材を素材とする極細鋼線である。この極細鋼線
は、前記線材に穴ダイスを用いた伸線加工、ローラダイ
スを用いた伸線加工、所謂「２ロール圧延機」、「３ロ
ール圧延機」や「４ロール圧延機」を用いた冷間圧延加
工など通常の冷間加工を施した後、更に、通常の方法
で、最終熱処理、めっき処理及び湿式伸線を施して製造
される。

【００７１】（３）の発明の極細鋼線を通常の方法で撚
り加工すれば（４）の発明に係る撚鋼線が得られる。

【００７２】以下、実施例により本発明を詳しく説明す
る。

【００７３】

【実施例】（実施例１） 表１に示す化学組成を有する鋼を試験炉で溶製し、通常
の方法で炉外精錬した後、連続鋳造を行った。

【００７４】

【表１】

【００７５】次いで、これらの鋼を通常の方法で分塊圧
延してビレットとし、更に、直径５．５ｍｍの線材に、
圧延温度及び冷却速度を調整しつつ熱間圧延した。

【００７５】上記のようにして得られた線材の組織を、
表面から中心まで２０視野以上走査電子顕微鏡により観
察撮影した写真を用いて画像解析処理し、組織中に初析
セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合を測定
した。

【００７６】また、上記の直径５．５ｍｍの各線材を通
常の方法で一次伸線加工（仕上がり直径：２．８ｍｍ、
減面率：７４％）し、この伸線加工における断線指数を
調査した。但し、この断線指数は表面疵に起因する断線
は除いたものである。

【００７７】表２に、各線材の組織中に初析セメンタイ
トとマルテンサイトが占める面積割合及び上記の一次伸
線加工における断線指数を示す。なお、表２における断
線指数は、加工重量１ｋｇ当たりの断線回数（回／ｋ
ｇ）とした。

【００７８】

【表２】

【００７５】表２から、組織中に初析セメンタイトとマ
ルテンサイトが占める面積割合が５％以下である試験番
号１〜３、６、８及び１０の本発明例は、初析セメンタ
イトとマルテンサイトが占める面積割合が５％を超える
試験番号４、５、７、９及び１１の比較例に比べて、一
次伸線加工時における断線指数が格段に小さく、伸線加
工性に優れたものであることが明らかである。 （実施例２） 表３に示す化学組成を有する鋼を試験炉で溶製し、２次
精錬してから連続鋳造した。なお、試験炉からの出鋼時
にＳｉ、Ｍｎで脱酸した。

【００７９】

【表３】

【００７５】次いで、これらの鋼を通常の方法で分塊圧
延してビレットとし、更に、直径５．５ｍｍの線材に、
圧延温度及び冷却速度を調整しつつ熱間圧延した。

【００８０】上記のようにして得られた線材の組織を、
実施例１に記載したのと同様に、表面から中心まで２０
視野以上走査電子顕微鏡により観察撮影した写真を用い
て画像解析処理し、組織中に初析セメンタイトとマルテ
ンサイトが占める面積割合を測定した。更に、JIS G 05
55に規定された「鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法」
に準じた方法で、光学顕微鏡の倍率を５００倍として、
Ｌ断面における幅２．００μｍ以上の硫化物系介在物を
他の介在物と区分しながら６０視野観察し、各種介在物
の幅とその個数を測定した。

【００８１】また、上記の直径５．５ｍｍの各線材を通
常の方法で一次伸線加工（仕上がり直径：３．０ｍｍ、
減面率：７０％）した後、通常の方法で鉛パテンティン
グ処理、二次伸線加工（仕上がり直径：１．２ｍｍ、減
面率：８４％）、鉛パテンティング処理をこの順に行
い、更に、通常の方法でブラスメッキを施した後、最終
伸線加工を行って直径０．２ｍｍの極細鋼線を製造し
（減面率：９７％）、この後更に、通常の方法で撚り線
加工（JIS G 3510による撚り構造：３＋５×７×０．２
＋０．２）を行った。上記の一次伸線加工、二次伸線加
工、最終伸線加工及び撚り加工における断線指数を調査
した。但し、この断線指数は実施例１の場合と同様に、
表面疵に起因する断線は除いたものである。

【００８２】表４に直径５．５ｍｍの線材の組織中に初
析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合、Ｌ
断面において、前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ（本実施
例の場合、Ｗ₁ ＝２．００）以上の硫化物系介在物の全
非金属介在物に対する個数比率、前記式で表される幅
Ｗ₂ μｍ（本実施例においてはＷ₂ ＝２２）以上の非金
属介在物の全非金属介在物に対する個数比率、及び上記
の一次伸線加工〜最終伸線加工及び撚り加工における断
線指数を示す。表４における断線指数も、加工重量１ｋ
ｇ当たりの断線回数（回／ｋｇ）とした。

【００８３】なお、硫化物系介在物の幅は、前記式で
表されるＷ₃ μｍ（本実施例においてはＷ₃ ＝２０．０
２）以下であり、硫化物系介在物を除いた大型介在物の
幅は前記式で表されるＷ₄ μｍ（本実施例においては
Ｗ₄ ＝１９．２５）以下であることを確認した。

【００８４】

【表４】

【００７５】表４から、組織中に初析セメンタイトとマ
ルテンサイトが占める面積割合が５％以下で、且つ、Ｌ
断面において、２．００μｍ以上の硫化物系介在物の全
非金属介在物に対する個数比率が５０〜９０％で、更
に、幅２２μｍ以上の非金属介在物が全非金属介在物に
対し個数比率で１０％以下である場合に、断線指数は極
めて小さく、伸線加工性と撚り加工性に優れていること
が明らかである。 （実施例３） 表５に示す化学組成を有する鋼を試験炉で溶製し、次い
で２次精錬してから連続鋳造した。なお、試験炉からの
出鋼時にＳｉ、Ｍｎで脱酸した。

【００８５】

【表５】

【００７５】次いで、これらの鋼を通常の方法で分塊圧
延してビレットとし、更に、予備実験データに基づいて
組織中に初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面
積割合が５％以下となるように、圧延温度及び冷却速度
を調整して、直径５．５ｍｍの線材に熱間圧延した。

【００８６】上記のようにして得られた線材の組織中に
初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合を
実施例２に記載の方法で測定した。更に、実施例２に記
載した方法で、各種介在物の幅とその個数を測定した。

【００８７】また、上記の直径５．５ｍｍの各線材を通
常の方法で一次伸線加工（仕上がり直径：３．０ｍｍ、
減面率：７０％）した後、通常の方法で鉛パテンティン
グ処理、二次伸線加工（仕上がり直径：１．２ｍｍ、減
面率：８４％）、鉛パテンティング処理をこの順に行
い、更に、通常の方法でブラスメッキを施した後、最終
伸線加工を行って直径０．２ｍｍの極細鋼線を製造し
（減面率：９７％）、この後更に、通常の方法で撚り線
加工（JIS G 3510による撚り構造：３＋５×７×０．２
＋０．２）を行った。上記の一次伸線加工、二次伸線加
工、最終伸線加工及び撚り加工における断線指数を調査
した。但し、この断線指数も実施例１の場合と同様に、
表面疵に起因する断線は除いたものである。

【００８８】表６に、直径５．５ｍｍの線材の組織中に
初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合、
Ｌ断面において、前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ（本実
施例の場合もＷ₁ ＝２．００）以上の硫化物系介在物の
全非金属介在物に対する個数比率、前記式で表される
幅Ｗ₂ μｍ（本実施例においてもＷ₂ ＝２２）以上の非
金属介在物の全非金属介在物に対する個数比率、及び上
記の一次伸線加工〜最終伸線加工及び撚り加工における
断線指数を示す。表６における断線指数も、加工重量１
ｋｇ当たりの断線回数（回／ｋｇ）とした。

【００８９】なお、本実施例においても、硫化物系介在
物の幅は、前記式で表されるＷ₃μｍ（本実施例にお
いてはＷ₃ ＝２０．０２）以下であり、硫化物系介在物
を除いた大型介在物の幅は前記式で表されるＷ₄ μｍ
（本実施例においてはＷ₄ ＝１９．２５）以下であるこ
とを確認した。

【００９０】

【表６】

【００７５】表６から、種々の成分系の場合にも、前記
実施例２で示したと同様に、組織中に初析セメンタイト
とマルテンサイトが占める面積割合が５％以下で、且
つ、Ｌ断面において、２．００μｍ以上の硫化物系介在
物の全非金属介在物に対する個数比率が５０〜９０％
で、更に、幅２２μｍ以上の非金属介在物が全非金属介
在物に対し個数比率で１０％以下である場合に、断線指
数は極めて小さく、伸線加工性と撚り加工性に優れてい
ることが明らかである。 （実施例４） 表７に示す化学組成を有する鋼を試験炉で溶製し、次い
で２次精錬してから連続鋳造した。なお、試験炉からの
出鋼時にＳｉ、Ｍｎで脱酸した。

【００９１】

【表７】

【００７５】次いで、これらの鋼を通常の方法で分塊圧
延してビレットとし、更に、予備実験データに基づいて
組織中に初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面
積割合が５％以下となるように、圧延温度及び冷却速度
を調整して、直径５．５ｍｍの線材に熱間圧延した。

【００９２】上記のようにして得られた線材の組織中に
初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合を
実施例２に記載の方法で測定した。更に、実施例２に記
載した方法で、各種介在物の幅とその個数を測定した。

【００９３】また、上記の直径５．５ｍｍの各線材を通
常の方法で一次伸線加工（仕上がり直径：３．０ｍｍ、
減面率：７０％）した後、通常の方法で鉛パテンティン
グ処理、二次伸線加工（仕上がり直径：１．２ｍｍ、減
面率：８４％）、鉛パテンティング処理をこの順に行
い、更に、通常の方法でブラスメッキを施した後、最終
伸線加工を行って直径０．２ｍｍの極細鋼線を製造し
（減面率：９７％）、この後更に、通常の方法で撚り線
加工（JIS G 3510による撚り構造：３＋５×７×０．２
＋０．２）を行った。上記の一次伸線加工、二次伸線加
工、最終伸線加工及び撚り加工における断線指数を調査
した。但し、この断線指数も実施例１の場合と同様に、
表面疵に起因する断線は除いたものである。

【００９４】表８に、直径５．５ｍｍの線材の組織中に
初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合、
Ｌ断面において、前記式で表される幅Ｗ₁ μｍ（本実
施例の場合もＷ₁ ＝２．００）以上の硫化物系介在物の
全非金属介在物に対する個数比率、前記式で表される
幅Ｗ₂ μｍ（本実施例においてもＷ₂ ＝２２）以上の非
金属介在物の全非金属介在物に対する個数比率、及び上
記の一次伸線加工〜最終伸線加工及び撚り加工における
断線指数を示す。表８における断線指数も、加工重量１
ｋｇ当たりの断線回数（回／ｋｇ）とした。

【００９５】なお、本実施例においても、硫化物系介在
物の幅は、前記式で表されるＷ₃μｍ（本実施例にお
いてはＷ₃ ＝２０．０２）以下であり、硫化物系介在物
を除いた大型介在物の幅は前記式で表されるＷ₄ μｍ
（本実施例においてはＷ₄ ＝１９．２５）以下であるこ
とを確認した。

【００９６】

【表８】

【００７５】表８から、組織中に初析セメンタイトとマ
ルテンサイトが占める面積割合が５％以下で、且つ、Ｌ
断面において、２．００μｍ以上の硫化物系介在物の全
非金属介在物に対する個数比率が５０〜９０％で、更
に、幅２２μｍ以上の非金属介在物が全非金属介在物に
対し個数比率で１０％以下であり、しかも、鋼中不純物
元素としてのＳｎ、Ａｓ、Ｓｂの含有量が低く、それぞ
れが０．００５％以下、０．００５％以下、０．００５
％以下である場合の断線指数は極めて低く、伸線加工性
と撚り加工性が極めて良好であることが明らかである。

【００９７】

【発明の効果】本発明の線材は伸線加工性に優れるの
で、この線材を素材としてワイヤロープ、ばね、ＰＣ鋼
線、ビードワイヤー、スチールコードなどを高い生産性
の下に歩留り良く提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＪＩＳのＳＷＲＳ９２Ａ（重量％で、０．９２
％Ｃ−０．２３％Ｓｉ−０．４２％Ｍｎ−０．００８％
Ｐ−０．００５％Ｓ−０．０１％Ｃｕ）線材の組織中に
初析セメンタイトとマルテンサイトが占める面積割合の
和と、通常の方法で伸線加工、撚り加工を行った場合の
断線指数との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 彰二 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住 友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 石坂 行雄 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住 友金属工業株式会社小倉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平９−59744（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｓ：０．０００５〜０．０２０
   ％、Ｃ：０．５０〜１．１％、Ｓｉ：０．１〜２．５
   ％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｎ
   ｉ：０〜１．５％、Ｃｒ：０〜１．５％、Ｍｏ：０〜
   ０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｃｏ：０〜２．０％、
   Ｂ：０〜０．００５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜
   ０．１％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物からな
   り、不純物中のＰは０．０２０％以下、Ａｌは０．００
   １〜０．００５％、Ｎは０．００５％以下、Ｏ（酸素）
   は０．００２５％以下の化学組成で、組織中に初析セメ
   ンタイトとマルテンサイトが占める面積割合の和が５％
   以下で、且つ、長手方向縦断面において、下記式で表
   される幅Ｗ₁ μｍ以上の硫化物系介在物の全非金属介在
   物に対する個数比率が５０〜９０％であり、更に、下記
   式で表される幅Ｗ₂ μｍ以上の非金属介在物の全非金
   属介在物に対する個数比率が１０％以下である鋼線材。 Ｗ₁ ＝０．３６４×ｄ・・・・・ Ｗ₂ ＝４×ｄ・・・・・ ここで、Ｗ₁ は硫化物系介在物の幅（μｍ）、Ｗ₂ は非
   金属介在物の幅（μｍ）、ｄは鋼線材の直径（ｍｍ）で
   ある。
2. 【請求項２】重量％で、更に不純物中のＳｎが０．００
   ５％以下、Ａｓが０．００５％以下、Ｓｂが０．００５
   ％以下である請求項１に記載の鋼線材。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の鋼線材を素材とす
   る極細鋼線であって、冷間加工後に、最終熱処理、めっ
   き処理及び湿式伸線を受けた極細鋼線。
4. 【請求項４】請求項３に記載の極細鋼線を撚り加工した
   撚鋼線。