JP3572993B2 - 鋼線材、鋼線及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼線材、鋼線及びその製造方法に関する。より詳しくは、例えば、自動車のラジアルタイヤや、各種産業用ベルトやホースの補強材として用いられるスチールコード、更には、ソーイングワイヤなどの用途に好適な鋼線材と、前記の鋼線材を素材とする鋼線及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のラジアルタイヤや、各種のベルト、ホースの補強材として用いられるスチールコード用鋼線、あるいは、ソーイングワイヤ用の鋼線は、一般に、熱間圧延後調整冷却した線径（直径）が５〜６ｍｍの鋼線材（以下、「鋼線材」を単に「線材」という）を、１次伸線加工して直径を３〜４ｍｍにし、次いで、パテンティング処理を行い、更に２次伸線加工して１〜２ｍｍの直径にする。この後、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して直径０．１５〜０．４０ｍｍにする。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製造される。
【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、伸線加工時や撚り加工時に断線しないことが強く要求される。
【０００４】
更に、スチールコードの製造の場合、熱間圧延した直径５〜６ｍｍの線材を直径が１〜２ｍｍの鋼線にするのに多くの中間処理工程を要し、製造コストの上昇を招いている。したがって、最終製品の性能を低下させることなく、製造工程を簡略化したいとする産業界からの要望が大きくなっている。このため、Ｃ含有量が０．７％未満の比較的強度の低い炭素鋼線材などでは、中間処理を省略して、例えば直径５．５ｍｍから１．７ｍｍまで直接に伸線する技術が開発されている。なお、前記伸線における真歪量は２．３５である。ここで、真歪（ε）は線材の直径（ｄ０ ）と伸線後の鋼線の直径（ｄ）を用いて下記の（ｉ）式で表されるものである。
【０００５】
ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）・・・（ｉ）
一方では、近年、種々の目的からスチールコードなどを軽量化する動きが高まってきた。このため、前記の各種製品に対して高強度が要求されるようになり、上記のＣ含有量が０．７％未満の炭素鋼線材などでは、所望の高強度が得られなくなっている。このため、Ｃ含有量が高くて鋼線に高い強度を確保させることができ、しかも前記の中間処理を省略できるような伸線加工性に優れた線材に対する要求が極めて大きくなっている。
【０００６】
上記した近年の産業界からの要望に対して、偏析やミクロ組織を制御して線材の伸線加工性を高める技術が提案されている。
【０００７】
例えば、特公平７−１１０６０号公報には、線材のＭｎの偏析を制御する「伸線加工性のすぐれた高強度鋼線材」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術は、線材におけるＭｎの偏析ピーク幅を小さくするために、（１）鋳片サイズを大きくとって圧減比を高める、（２）中心偏析を改善するために鋳造時の溶鋼過熱度を低めとする、（３）鋳型内電磁攪拌を行う、（４）凝固末期に鋳片に圧下をかける、（５）鋳片を均熱炉中で加熱し偏析元素を拡散させる、などの特殊な処理を必要とする。このため、線材の製造工程や製造設備が異なる場合には、必ずしも適用できないものであるし、たとえ適用できたとしても製造コストが嵩むものであった。更に、Ｍｎの偏析を制御しても、熱間圧延した線材の絞りの向上には寄与するが、前記した中間処理としてのパテンティングを省略するには不十分であった。
【０００８】
特開平６−１４５８９５号公報には、特定の化学組成を有する鋼材からなり、初析セメンタイトの含有平均面積率、更には、非金属介在物組成をも規定した「高強度高靱性鋼線材、該鋼線材を用いた極細鋼線およびその製法並びに撚り鋼線」が開示されている。しかし、鋼の製造、特に工業的規模での鋼の製造においては、製鋼原料が変わることによる非金属介在物組成の大きな変化を避け難い。このため、非金属介在物の組成を一定範囲内に制御するのは容易なことではない。なお、たとえ非金属介在物の組成制御が行えたとしてもコストが嵩むし、更に、必ずしも前記した中間処理の工程を省略できるというものでもない。
【０００９】
前記の特公平７−１１０６０号公報や特開平６−１４５８９５号公報で提案された技術によれば、一応は伸線加工性に優れた線材を得ることができる。しかし、既に述べたように、設備コストや製造コストが嵩むし、必ずしも前記した中間処理の工程を省略できるというものでもないという問題があった。
【００１０】
【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、スチールコードやソーイングワイヤなどの用途に好適な伸線加工性などの冷間加工性に優れた線材を得るとともに、前記の線材を素材とする鋼線を高い生産性の下に歩留り良く廉価に提供することである。なお、前記の鋼線としては、特に、素材である線材に真歪量で２．３５以上の冷間加工を施したものが対象である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）〜（３）に示す線材、（４）に示す鋼線及び（５）に示す鋼線の製造方法にある。
【００１２】
（１）重量％で、Ｃ：０．７５〜０．９２％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜１．０％、Ｃｏ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、ＲＥＭ（希土類元素）：０〜０．０３％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｍｇ：０〜０．００３％、Ｂ：０〜０．００５％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物から成り、不純物中のＡｌは０．００２０％以下、ｉｎｓｏｌ．Ａｌは０．００１２％以下、Ｔｉは０．００２０％以下、Ｎは０．００５％以下、Ｐは０．０１２％以下、Ｓは０．０１％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、更に、下記（１）式で表されるｆｎ１の値が６×１０-6以下、且つ、下記（２）式で表されるｆｎ２の値が０．００３５％以下を満足する鋼線材。
【００１３】
ｆｎ１＝Ｔｉ（％）×Ｎ（％）・・・・・（１）
ｆｎ２＝Ｎ（％）−１．３Ｂ（％）−０．３Ｔｉ（％）・・・・・（２）
（２）重量％で、不純物として更に、Ｓｎが０．００５％以下、Ａｓが０．００３％以下、Ｓｂが０．００３％以下である上記（１）に記載の線材。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載の化学組成を有し、直径が４〜６ｍｍで、引張強さが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである線材。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）に記載の線材を２．３５以上の真歪で冷間加工した鋼線。
【００１６】
（５）上記（１）〜（３）に記載の線材を冷間加工後に、最終熱処理、メッキ処理、湿式伸線加工をこの順に施す鋼線の製造方法。
【００１７】
ここで、「ｉｎｓｏｌ．Ａｌ」とは、所謂「酸不溶Ａｌ」で、本発明においてはＡｌ２Ｏ３としてのＡｌを指す。
【００１８】
又、「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「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を含む。
【００２０】
真歪（ε）は加工前の線材や鋼線の直径（ｄ０ ）と加工後の鋼線の直径（ｄ）を用いて下記の（ｉ）式で表されるものである。
【００２１】
ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）・・・（ｉ）
「最終熱処理」とは、最終のパテンティング処理を指す。又、「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。
【００２２】
以下、上記の（１）〜（５）に記載のものをそれぞれ（１）〜（５）の発明という。
【００２３】
本発明者らは、線材の化学組成と機械的性質が伸線加工性や冷間圧延加工性といった冷間加工性（以下、簡単のために単に「伸線加工性」という）に及ぼす影響について調査・研究を重ね、その結果、下記の知見を得た。
【００２４】
（ａ）引張強さ（以下、ＴＳという）を高めるためには、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒなどの合金元素の含有量を増やせばよいが、これら合金元素の含有量の増加は伸線加工性の低下、つまり、伸線加工時の限界加工度の低下を招く。
【００２５】
（ｂ）伸線加工時の限界加工度を高めるためには、不純物元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓ、Ｏ（酸素）の含有量を厳しく制限すればよい。
【００２６】
（ｃ）不純物元素のなかのＴｉとＮの含有量について、前記（１）式で表されるｆｎ１が特定の値以下の場合、ＴｉＮの析出する温度が低くなってＴｉＮが微細化するので、伸線加工性が低下することはない。
【００２７】
（ｄ）不純物元素としてのＮを、同じ不純物元素であるＴｉと結合させて微細なＴｉＮとして固定することに加えて、Ｂを添加してＢＮを形成させてＮを固定すれば、鋼中の固溶Ｎ（所謂「フリーＮ」）量が大きく減少するので、伸線加工性が大きく向上する。
【００２８】
（ｅ）Ｏ（酸素）の含有量を低くして酸化物系介在物の総量を減らすことに加えて、硬質の酸化物系介在物であるＡｌ２Ｏ３の生成量、換言すればｉｎｓｏｌ．Ａｌの量を低減すれば、伸線加工性が大きく向上する。
【００２９】
（ｆ）不純物元素としての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。
【００３０】
（ｇ）線材のＴＳをＣ含有量に応じた特定の範囲にすれば、極めて良好な伸線加工性が得られる。
【００３１】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３２】
【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。
【００３３】
（Ａ）化学組成
Ｃ：０．７５〜０．９２％
Ｃは、線材の強度を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．７５％未満の場合には、例えばＴＳで３２００ＭＰａといった高い強度を安定して最終製品に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伸線加工性の低下を招く。特に、Ｃ含有量が０．９２％を超えると、初析セメンタイト（つまり、旧オーステナイト粒界に沿うセメンタイト）の生成を防止するために熱間圧延後の冷却速度を速くする必要があるが、前記の冷却速度を速くすることによって熱間圧延された線材の強度が大幅に上昇するため伸線加工性が大きく低下し、後述の不純物元素を規定の含有量まで低減しても、真歪で２．０以上となる加工度で伸線加工を行うと、断線が頻発する。したがって、Ｃの含有量を０．７５〜０．９２％とした。
【００３４】
Ｓｉ：０．１〜１．０％
Ｓｉは、強度を高めるのに有効な元素である。更に、脱酸剤として必要な元素でもある。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、１．０％を超えると伸線加工での限界加工度が低下する。したがって、Ｓｉの含有量を０．１〜１．０％とした。
【００３５】
Ｍｎ：０．１〜１．０％
Ｍｎは、強度を高める作用に加えて、鋼中のＳをＭｎＳとして固定して熱間脆性を防止する作用を有する。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の効果が得難い。一方、Ｍｎは偏析しやすい元素であり、１．０％を超えると特に線材の中心部に偏析し、その偏析部にはマルテンサイトやベイナイトが生成するので、伸線加工性が低下してしまう。したがって、Ｍｎの含有量を０．１〜１．０％とした。
【００３６】
Ｃｒ：０〜１．０％
Ｃｒは添加しなくてもよい。添加すれば、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。又、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。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。しかし、その含有量が１．０％を超えると、パーライト変態が終了するまでの時間が長くなり、熱間圧延後の線材の中心部にマルテンサイトやベイナイトが生成するため、伸線加工中の断線頻度が増加する。したがって、Ｃｒの含有量を０〜１．０％とした。
【００３７】
Ｃｕ：０〜０．５％
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０．０５％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０．５％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の含有量を０〜０．５％とした。
【００３８】
Ｎｉ：０〜１．０％
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０．１％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１．０％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の含有量を０〜１．０％とした。
【００３９】
Ｃｏ：０〜２．０％
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、Ｃｏは０．２％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の含有量を０〜２．０％とした。
【００４０】
Ｍｏ：０〜０．５％
Ｍｏは添加しなくてもよい。添加すれば、セメンタイト、フェライト中に固溶し、強度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、Ｍｏは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。一方、０．５％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、Ｍｏの含有量を０〜０．５％とした。
【００４１】
Ｗ：０〜０．５％
Ｗは添加しなくてもよい。添加すれば、セメンタイト、フェライト中に固溶し、強度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、Ｗは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。一方、０．５％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、Ｗの含有量を０〜０．５％とした。
【００４２】
Ｖ：０〜０．２％
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、０．２％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の含有量を０〜０．２％とした。
【００４３】
Ｎｂ：０〜０．１％
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の含有量を０〜０．１％とした。
【００４４】
ＲＥＭ（希土類元素）：０〜０．０３％
ＲＥＭは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、ＲＥＭは０．００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、ＲＥＭを０．０３％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、ＲＥＭの含有量を０〜０．０３％とした。なお、本発明でいう「ＲＥＭの含有量」は、「ＲＥＭの合計の含有量」を指す。
【００４５】
Ｃａ：０〜０．００３％
Ｃａは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃａは０．０００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｃａを０．００３％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、Ｃａの含有量を０〜０．００３％とした。
【００４６】
Ｍｇ：０〜０．００３％
Ｍｇは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｍｇは０．０００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｍｇを０．００３％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、Ｍｇの含有量を０〜０．００３％とした。
【００４７】
Ｂ：０〜０．００５％
Ｂは添加しなくてもよい。添加すれば、鋼中に固溶したＮと結合してＢＮを形成し、固溶Ｎを低減して、伸線加工性を向上させ、更に最終伸線後の捻回試験での縦割れ発生を抑制する効果がある。この効果を確実に得るには、後述するように不純物元素としてのＮ、Ｔｉの含有量にもよるが、０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｂを０．００５％を超えて含有させると、粗大なＢＮが生成して、伸線加工性が低下する。したがって、Ｂの含有量を０〜０．００５％とした。
【００４８】
更に、（１）の発明においては、不純物元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏの含有量を下記のとおりに制限する。
【００４９】
Ａｌ：０．００２０％以下
ＡｌはＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させてしまう。特にその含有量が０．００２０％を超えると、前記酸化物系介在物が粗大化して、伸線加工中に断線が多発し、伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ａｌの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５０】
ｉｎｓｏｌ．Ａｌ：０．００１２％以下
既に述べたように、「ｉｎｓｏｌ．Ａｌ」とは所謂「酸不溶Ａｌ」で、本発明においてはＡｌ２Ｏ３としてのＡｌを指す。トータルのＡｌ含有量を前記の０．００２０％以下に制限した上で、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ量を０．００１２％以下に制限すれば、断線の頻度が低下して工業的な規模で十分な生産性を確保することができる。したがって、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ量を０．００１２％以下とした。
【００５１】
Ｔｉ：０．００２０％以下
ＴｉはＮと結合してＴｉＮを形成する。このＴｉＮが粗大な場合、伸線加工中の断線起点となるので伸線加工性が低下してしまうが、後述のように、ＴｉとＮの含有量について前記（１）式で表されるｆｎ１が６×１０-6以下の場合には、ＴｉＮの析出する温度が低くなってＴｉＮが微細化するので、伸線加工性が低下することはない。しかし、ｆｎ１の値を６×１０-6以下にするために、Ｎの含有量を０．００３％程度を下回って低くすることは製鋼コストが嵩んで経済性に欠ける。このため、Ｔｉの含有量を低く制限するのがよいので、Ｔｉの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５２】
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは冷間での伸線加工中に転位に固着して鋼線の強度を上昇させる反面で、伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．００５％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｎの含有量を０．００５％以下とした。
【００５３】
Ｐ：０．０１２％以下
Ｐは粒界に偏析して伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１２％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｐの含有量を０．０１２％以下とした。
【００５４】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｓの含有量を０．０１％以下とした。
【００５５】
Ｏ（酸素）：０．００２０％以下
Ｏは酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させてしまう。特に、Ｏの含有量が０．００２０％を超えると、酸化物系介在物が粗大化するので伸線加工性の低下が著しくなって、伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ｏの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５６】
ｆｎ１：６×１０-6以下
ＴｉはＮと結合してＴｉＮを形成する。このＴｉＮが粗大な場合、伸線加工中の断線起点となるので伸線加工性が低下してしまう。上記ＴｉＮのサイズは鋼中での析出温度と密接な関係を有し、高温で析出するほど粗大になる。ＴｉＮの析出温度は前記した（１）式で表されるｆｎ１で決定され、この値が６×１０-6を超えると、ＴｉＮの析出する温度が高くなってＴｉＮが粗大化し、伸線加工性が低下する。このためｆｎ１の値を６×１０-6以下とした。
【００５７】
ｆｎ２：０．００３５％以下
鋼材の素地（マトリックス）中に固溶したＮは、冷間での伸線加工中に転位に固着して鋼線の強度を上昇させる反面で、伸線加工性を低下させてしまう。Ｎは、Ｔｉ、Ｂと結合してＴｉＮ、ＢＮを形成する傾向が強いため、上記の固溶Ｎ量は前記した（２）式で表されるｆｎ２で見積もることができ、この値が０．００３５％を超えると伸線加工性の低下が大きい。したがって、ｆｎ２の値を０．００３５％以下とした。
【００５８】
不純物元素としてのＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を制限すれば、伸線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、不純物元素であるＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を下記のとおりに制限する。
【００５９】
Ｓｎ：０．００５％以下
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。
【００６０】
Ａｓ：０．００３％以下
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０．００３％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の量を０．００３％以下とした。
【００６１】
Ｓｂ：０．００３％以下
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０．００３％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０．００３％以下とした。
【００６２】
（Ｂ）線材の直径とＴＳ
前記（Ａ）項の化学組成に加えて、（３）の発明の線材ではその直径とＴＳも規定する。
【００６３】
スチールコード用鋼線やソーイングワイヤ用の鋼線を製造する際、中間処理の工程を省略してコストを低減するためには、冷間加工を施される線材の直径はできるだけ小さくすることがよく、特に、６ｍｍ以下とするのがよい。一方、線材の直径を小さくすれば生産性が低下するし、熱間圧延中に断線したり疵の発生が多発するので、直径の下限は４ｍｍにするのが良い。
【００６４】
線材のＴＳをＣ含有量に応じた特定の範囲にすれば、つまり、後述の実施例の表３、表４で示す結果を用いて、（２）の発明の化学組成を満たす鋼に関して、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって整理した図１から分かるように、ＴＳを１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａにすれば極めて良好な伸線加工性が得られる。
【００６５】
したがって、（３）の発明においては、前記（Ａ）項の化学組成を有する線材の直径を４〜６ｍｍ、ＴＳを１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ 〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ ＭＰａとした。なお、実施例に示したように、引張試験における絞りの値も伸線加工性と関連を有し、絞りが３５％以上になれば伸線加工性が向上するので、線材は前記範囲のＴＳに加えて、３５％以上の絞りを有するものであることが一層好ましい。
【００６６】
前記（Ａ）項に記した化学組成を有する線材、又は、前記（Ａ）項に記した化学組成及び（Ｂ）項に記した直径とＴＳを有する線材に、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て鋼線が加工される。この冷間における加工量を真歪で２．３５とすれば、スチールコード用鋼線やソーイングワイヤ用鋼線の素材として現在常用されている直径５．５ｍｍの線材を１．７ｍｍの鋼線に加工することができるので、多くの場合、既に述べた中間処理工程の省略が可能となる。したがって、（４）の発明においては鋼線の冷間加工量の下限を真歪で２．３５とした。更に、冷間加工量が真歪で３．０であれば、常用される直径５．５ｍｍの線材を直接１．２ｍｍの鋼線に加工することができるので、真歪は３．０以上とするのがよい。
【００６７】
スチールコード用やソーイングワイヤ用の極細鋼線は、（５）の発明の方法で製造される。つまり、前記（Ａ）項に記した化学組成を有する線材、又は、前記（Ａ）項に記した化学組成及び（Ｂ）項に記した直径とＴＳを有する線材に、通常の冷間加工を施した後、通常の方法で、最終熱処理（パテンティング処理）及び、ブラスメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、次の湿式伸線の過程における引き抜き抵抗の低減や、ゴムとの密着性の向上などを目的とするメッキ処理を施し、更に湿式伸線を行うことで極細鋼線が製造される。
【００６８】
こうして得られた極細鋼線は、この後所定の最終製品へと加工される。例えば、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。
【００６９】
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
【００７０】
【実施例】
表１、表２に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｚ及び鋼Ａ１〜Ｆ１を１５０ｋｇ真空溶解炉を用いて溶製した。表１における鋼Ｂ〜Ｄ、鋼Ｆ〜Ｏ及び表２における鋼Ａ１〜Ｆ１は化学組成が本発明で規定する含有量の範囲内にある本発明例である。一方、表１における鋼Ａ、鋼Ｅ及び表２における鋼Ｐ〜Ｚは成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。
【００７１】
【表１】
【００７２】
【表２】
【００７３】
次いで、これらの鋼を通常の方法で熱間鍛造して直径８０ｍｍの丸棒とした後、１１５０℃に加熱してから圧延仕上げ温度８８０℃で直径５．５ｍｍの線材に熱間圧延し、その後４種類の条件で冷却した。すなわち、熱間圧延終了後、放冷、弱風冷、中風冷及び強風冷の４条件で冷却した。上記の各冷却条件における８００〜６００℃の平均冷却速度は、順に５℃／秒、１２℃／秒、１８℃／秒、２５℃／秒であった。
【００７４】
常温まで冷却した各線材について引張特性と組織を調査した。なお、走査型電子顕微鏡で観察した組織は、すべての線材についてパーライトを主とするものであった。
【００７５】
次に、上記のようにして得た線材を通常の方法で酸洗してデスケーリングし、潤滑処理としてリン酸亜鉛被膜処理を行った後、各ダイスでの減面率が平均で２０％となるパススケジュールで、直径１．０ｍｍまで乾式伸線を行った。この際、直径１．７ｍｍ以下まで伸線加工を行っても断線しない場合に、伸線加工性が良好であると評価した。ちなみに、直径５．５ｍｍから直径１．７ｍｍまで伸線した場合の真歪は２．３５である。
【００７６】
表３及び表４に、直径５．５ｍｍに熱間圧延した線材の冷却条件と前記の各調査結果をまとめて示す。なお、表３及び表４において、線材の冷却条件は条件ａからｄの順に放冷、弱風冷、中風冷、強風冷であることを示す。又、図１に（２）の発明の化学組成を満たす鋼に関して、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって伸線加工性に及ぼす影響を整理して示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
【表４】
【００７９】
表３、表４及び図１から明らかなように、比較例の鋼Ａ、鋼Ｅ及び鋼Ｐ〜Ｚを用いた試験番号の場合、つまり、Ｃ含有量は０．７３％と低いがＡｌとｉｎｓｏｌ．Ａｌの含有量がそれぞれ０．００２０％、０．００１２％を超える試験番号１、Ｃ含有量が０．９２％を超える試験番号１４〜１７、Ｂ含有量が０．００５％を上回る試験番号３７、Ｐ含有量が０．０１２％を上回る試験番号３８、Ａｌ含有量が０．００２０％を超える試験番号３９、ｉｎｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．００１２％を上回る試験番号４０、Ｎ含有量が０．００５％を上回る試験番号４１、前記（１）式で表されるｆｎ１の値が６．０×１０-6を超える試験番号４２〜４４、前記（２）式で表されるｆｎ２の値が０．００３５％を上回る試験番号４５、４６、Ｏ含有量が０．００２０％を超える試験番号４７は伸線加工性が低く、直径１．７ｍｍより太い線径で断線した。
【００８０】
上記の比較例に対して、本発明例の鋼を用いた試験番号、つまり、試験番号２〜１３、１８〜３６及び４８〜５３の場合には、伸線加工性が良好であり、直径５．５ｍｍから１．７ｍｍまで伸線しても断線を生じなかった。
【００８１】
上記の本発明例の鋼を用いた試験番号のうちでも、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０．００５％以下、０．００３％以下、０．００３％以下であるか、あるいは、線材のＴＳが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである場合（試験番号２、６、１０、２１、２４、２５、４９、５１及び５３）には、直径５．５ｍｍから１．５ｍｍまで伸線しても断線を生じず、一層伸線加工性に優れていた。更に、鋼中不純物元素としてのＳｎ、Ａｓ、Ｓｂの含有量がそれぞれ０．００５％以下、０．００３％以下、０．００３％以下で、しかも、線材のＴＳが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである場合（試験番号３〜５、７〜９、１１〜１３、１８〜２０、２２、２３、３０〜３６、４８、５０及び５２）には、直径５．５ｍｍから１．２ｍｍまで伸線しても断線を生じず、伸線加工性が極めて優れていた。
【００８２】
【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スチールコードやソーイングワイヤ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】実施例で用いた鋼の一部について、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって伸線加工性に及ぼす影響を整理した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼線材、鋼線及びその製造方法に関する。より詳しくは、例えば、自動車のラジアルタイヤや、各種産業用ベルトやホースの補強材として用いられるスチールコード、更には、ソーイングワイヤなどの用途に好適な鋼線材と、前記の鋼線材を素材とする鋼線及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のラジアルタイヤや、各種のベルト、ホースの補強材として用いられるスチールコード用鋼線、あるいは、ソーイングワイヤ用の鋼線は、一般に、熱間圧延後調整冷却した線径（直径）が５〜６ｍｍの鋼線材（以下、「鋼線材」を単に「線材」という）を、１次伸線加工して直径を３〜４ｍｍにし、次いで、パテンティング処理を行い、更に２次伸線加工して１〜２ｍｍの直径にする。この後、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して直径０．１５〜０．４０ｍｍにする。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製造される。
【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、伸線加工時や撚り加工時に断線しないことが強く要求される。
【０００４】
更に、スチールコードの製造の場合、熱間圧延した直径５〜６ｍｍの線材を直径が１〜２ｍｍの鋼線にするのに多くの中間処理工程を要し、製造コストの上昇を招いている。したがって、最終製品の性能を低下させることなく、製造工程を簡略化したいとする産業界からの要望が大きくなっている。このため、Ｃ含有量が０．７％未満の比較的強度の低い炭素鋼線材などでは、中間処理を省略して、例えば直径５．５ｍｍから１．７ｍｍまで直接に伸線する技術が開発されている。なお、前記伸線における真歪量は２．３５である。ここで、真歪（ε）は線材の直径（ｄ０ ）と伸線後の鋼線の直径（ｄ）を用いて下記の（ｉ）式で表されるものである。
【０００５】
ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）・・・（ｉ）
一方では、近年、種々の目的からスチールコードなどを軽量化する動きが高まってきた。このため、前記の各種製品に対して高強度が要求されるようになり、上記のＣ含有量が０．７％未満の炭素鋼線材などでは、所望の高強度が得られなくなっている。このため、Ｃ含有量が高くて鋼線に高い強度を確保させることができ、しかも前記の中間処理を省略できるような伸線加工性に優れた線材に対する要求が極めて大きくなっている。
【０００６】
上記した近年の産業界からの要望に対して、偏析やミクロ組織を制御して線材の伸線加工性を高める技術が提案されている。
【０００７】
例えば、特公平７−１１０６０号公報には、線材のＭｎの偏析を制御する「伸線加工性のすぐれた高強度鋼線材」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術は、線材におけるＭｎの偏析ピーク幅を小さくするために、（１）鋳片サイズを大きくとって圧減比を高める、（２）中心偏析を改善するために鋳造時の溶鋼過熱度を低めとする、（３）鋳型内電磁攪拌を行う、（４）凝固末期に鋳片に圧下をかける、（５）鋳片を均熱炉中で加熱し偏析元素を拡散させる、などの特殊な処理を必要とする。このため、線材の製造工程や製造設備が異なる場合には、必ずしも適用できないものであるし、たとえ適用できたとしても製造コストが嵩むものであった。更に、Ｍｎの偏析を制御しても、熱間圧延した線材の絞りの向上には寄与するが、前記した中間処理としてのパテンティングを省略するには不十分であった。
【０００８】
特開平６−１４５８９５号公報には、特定の化学組成を有する鋼材からなり、初析セメンタイトの含有平均面積率、更には、非金属介在物組成をも規定した「高強度高靱性鋼線材、該鋼線材を用いた極細鋼線およびその製法並びに撚り鋼線」が開示されている。しかし、鋼の製造、特に工業的規模での鋼の製造においては、製鋼原料が変わることによる非金属介在物組成の大きな変化を避け難い。このため、非金属介在物の組成を一定範囲内に制御するのは容易なことではない。なお、たとえ非金属介在物の組成制御が行えたとしてもコストが嵩むし、更に、必ずしも前記した中間処理の工程を省略できるというものでもない。
【０００９】
前記の特公平７−１１０６０号公報や特開平６−１４５８９５号公報で提案された技術によれば、一応は伸線加工性に優れた線材を得ることができる。しかし、既に述べたように、設備コストや製造コストが嵩むし、必ずしも前記した中間処理の工程を省略できるというものでもないという問題があった。
【００１０】
【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、スチールコードやソーイングワイヤなどの用途に好適な伸線加工性などの冷間加工性に優れた線材を得るとともに、前記の線材を素材とする鋼線を高い生産性の下に歩留り良く廉価に提供することである。なお、前記の鋼線としては、特に、素材である線材に真歪量で２．３５以上の冷間加工を施したものが対象である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）〜（３）に示す線材、（４）に示す鋼線及び（５）に示す鋼線の製造方法にある。
【００１２】
（１）重量％で、Ｃ：０．７５〜０．９２％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜１．０％、Ｃｏ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、ＲＥＭ（希土類元素）：０〜０．０３％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｍｇ：０〜０．００３％、Ｂ：０〜０．００５％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物から成り、不純物中のＡｌは０．００２０％以下、ｉｎｓｏｌ．Ａｌは０．００１２％以下、Ｔｉは０．００２０％以下、Ｎは０．００５％以下、Ｐは０．０１２％以下、Ｓは０．０１％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、更に、下記（１）式で表されるｆｎ１の値が６×１０-6以下、且つ、下記（２）式で表されるｆｎ２の値が０．００３５％以下を満足する鋼線材。
【００１３】
ｆｎ１＝Ｔｉ（％）×Ｎ（％）・・・・・（１）
ｆｎ２＝Ｎ（％）−１．３Ｂ（％）−０．３Ｔｉ（％）・・・・・（２）
（２）重量％で、不純物として更に、Ｓｎが０．００５％以下、Ａｓが０．００３％以下、Ｓｂが０．００３％以下である上記（１）に記載の線材。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載の化学組成を有し、直径が４〜６ｍｍで、引張強さが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである線材。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）に記載の線材を２．３５以上の真歪で冷間加工した鋼線。
【００１６】
（５）上記（１）〜（３）に記載の線材を冷間加工後に、最終熱処理、メッキ処理、湿式伸線加工をこの順に施す鋼線の製造方法。
【００１７】
ここで、「ｉｎｓｏｌ．Ａｌ」とは、所謂「酸不溶Ａｌ」で、本発明においてはＡｌ２Ｏ３としてのＡｌを指す。
【００１８】
又、「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「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を含む。
【００２０】
真歪（ε）は加工前の線材や鋼線の直径（ｄ０ ）と加工後の鋼線の直径（ｄ）を用いて下記の（ｉ）式で表されるものである。
【００２１】
ε＝２ｌｏｇｅ（ｄ０／ｄ）・・・（ｉ）
「最終熱処理」とは、最終のパテンティング処理を指す。又、「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。
【００２２】
以下、上記の（１）〜（５）に記載のものをそれぞれ（１）〜（５）の発明という。
【００２３】
本発明者らは、線材の化学組成と機械的性質が伸線加工性や冷間圧延加工性といった冷間加工性（以下、簡単のために単に「伸線加工性」という）に及ぼす影響について調査・研究を重ね、その結果、下記の知見を得た。
【００２４】
（ａ）引張強さ（以下、ＴＳという）を高めるためには、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒなどの合金元素の含有量を増やせばよいが、これら合金元素の含有量の増加は伸線加工性の低下、つまり、伸線加工時の限界加工度の低下を招く。
【００２５】
（ｂ）伸線加工時の限界加工度を高めるためには、不純物元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓ、Ｏ（酸素）の含有量を厳しく制限すればよい。
【００２６】
（ｃ）不純物元素のなかのＴｉとＮの含有量について、前記（１）式で表されるｆｎ１が特定の値以下の場合、ＴｉＮの析出する温度が低くなってＴｉＮが微細化するので、伸線加工性が低下することはない。
【００２７】
（ｄ）不純物元素としてのＮを、同じ不純物元素であるＴｉと結合させて微細なＴｉＮとして固定することに加えて、Ｂを添加してＢＮを形成させてＮを固定すれば、鋼中の固溶Ｎ（所謂「フリーＮ」）量が大きく減少するので、伸線加工性が大きく向上する。
【００２８】
（ｅ）Ｏ（酸素）の含有量を低くして酸化物系介在物の総量を減らすことに加えて、硬質の酸化物系介在物であるＡｌ２Ｏ３の生成量、換言すればｉｎｓｏｌ．Ａｌの量を低減すれば、伸線加工性が大きく向上する。
【００２９】
（ｆ）不純物元素としての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。
【００３０】
（ｇ）線材のＴＳをＣ含有量に応じた特定の範囲にすれば、極めて良好な伸線加工性が得られる。
【００３１】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３２】
【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。
【００３３】
（Ａ）化学組成
Ｃ：０．７５〜０．９２％
Ｃは、線材の強度を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．７５％未満の場合には、例えばＴＳで３２００ＭＰａといった高い強度を安定して最終製品に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伸線加工性の低下を招く。特に、Ｃ含有量が０．９２％を超えると、初析セメンタイト（つまり、旧オーステナイト粒界に沿うセメンタイト）の生成を防止するために熱間圧延後の冷却速度を速くする必要があるが、前記の冷却速度を速くすることによって熱間圧延された線材の強度が大幅に上昇するため伸線加工性が大きく低下し、後述の不純物元素を規定の含有量まで低減しても、真歪で２．０以上となる加工度で伸線加工を行うと、断線が頻発する。したがって、Ｃの含有量を０．７５〜０．９２％とした。
【００３４】
Ｓｉ：０．１〜１．０％
Ｓｉは、強度を高めるのに有効な元素である。更に、脱酸剤として必要な元素でもある。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、１．０％を超えると伸線加工での限界加工度が低下する。したがって、Ｓｉの含有量を０．１〜１．０％とした。
【００３５】
Ｍｎ：０．１〜１．０％
Ｍｎは、強度を高める作用に加えて、鋼中のＳをＭｎＳとして固定して熱間脆性を防止する作用を有する。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の効果が得難い。一方、Ｍｎは偏析しやすい元素であり、１．０％を超えると特に線材の中心部に偏析し、その偏析部にはマルテンサイトやベイナイトが生成するので、伸線加工性が低下してしまう。したがって、Ｍｎの含有量を０．１〜１．０％とした。
【００３６】
Ｃｒ：０〜１．０％
Ｃｒは添加しなくてもよい。添加すれば、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。又、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。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。しかし、その含有量が１．０％を超えると、パーライト変態が終了するまでの時間が長くなり、熱間圧延後の線材の中心部にマルテンサイトやベイナイトが生成するため、伸線加工中の断線頻度が増加する。したがって、Ｃｒの含有量を０〜１．０％とした。
【００３７】
Ｃｕ：０〜０．５％
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０．０５％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０．５％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の含有量を０〜０．５％とした。
【００３８】
Ｎｉ：０〜１．０％
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０．１％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１．０％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の含有量を０〜１．０％とした。
【００３９】
Ｃｏ：０〜２．０％
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、Ｃｏは０．２％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の含有量を０〜２．０％とした。
【００４０】
Ｍｏ：０〜０．５％
Ｍｏは添加しなくてもよい。添加すれば、セメンタイト、フェライト中に固溶し、強度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、Ｍｏは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。一方、０．５％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、Ｍｏの含有量を０〜０．５％とした。
【００４１】
Ｗ：０〜０．５％
Ｗは添加しなくてもよい。添加すれば、セメンタイト、フェライト中に固溶し、強度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、Ｗは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。一方、０．５％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、Ｗの含有量を０〜０．５％とした。
【００４２】
Ｖ：０〜０．２％
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、０．２％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の含有量を０〜０．２％とした。
【００４３】
Ｎｂ：０〜０．１％
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の含有量を０〜０．１％とした。
【００４４】
ＲＥＭ（希土類元素）：０〜０．０３％
ＲＥＭは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、ＲＥＭは０．００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、ＲＥＭを０．０３％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、ＲＥＭの含有量を０〜０．０３％とした。なお、本発明でいう「ＲＥＭの含有量」は、「ＲＥＭの合計の含有量」を指す。
【００４５】
Ｃａ：０〜０．００３％
Ｃａは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃａは０．０００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｃａを０．００３％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、Ｃａの含有量を０〜０．００３％とした。
【００４６】
Ｍｇ：０〜０．００３％
Ｍｇは添加しなくてもよい。添加すれば、熱間加工性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｍｇは０．０００１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｍｇを０．００３％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、Ｍｇの含有量を０〜０．００３％とした。
【００４７】
Ｂ：０〜０．００５％
Ｂは添加しなくてもよい。添加すれば、鋼中に固溶したＮと結合してＢＮを形成し、固溶Ｎを低減して、伸線加工性を向上させ、更に最終伸線後の捻回試験での縦割れ発生を抑制する効果がある。この効果を確実に得るには、後述するように不純物元素としてのＮ、Ｔｉの含有量にもよるが、０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｂを０．００５％を超えて含有させると、粗大なＢＮが生成して、伸線加工性が低下する。したがって、Ｂの含有量を０〜０．００５％とした。
【００４８】
更に、（１）の発明においては、不純物元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏの含有量を下記のとおりに制限する。
【００４９】
Ａｌ：０．００２０％以下
ＡｌはＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させてしまう。特にその含有量が０．００２０％を超えると、前記酸化物系介在物が粗大化して、伸線加工中に断線が多発し、伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ａｌの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５０】
ｉｎｓｏｌ．Ａｌ：０．００１２％以下
既に述べたように、「ｉｎｓｏｌ．Ａｌ」とは所謂「酸不溶Ａｌ」で、本発明においてはＡｌ２Ｏ３としてのＡｌを指す。トータルのＡｌ含有量を前記の０．００２０％以下に制限した上で、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ量を０．００１２％以下に制限すれば、断線の頻度が低下して工業的な規模で十分な生産性を確保することができる。したがって、ｉｎｓｏｌ．Ａｌ量を０．００１２％以下とした。
【００５１】
Ｔｉ：０．００２０％以下
ＴｉはＮと結合してＴｉＮを形成する。このＴｉＮが粗大な場合、伸線加工中の断線起点となるので伸線加工性が低下してしまうが、後述のように、ＴｉとＮの含有量について前記（１）式で表されるｆｎ１が６×１０-6以下の場合には、ＴｉＮの析出する温度が低くなってＴｉＮが微細化するので、伸線加工性が低下することはない。しかし、ｆｎ１の値を６×１０-6以下にするために、Ｎの含有量を０．００３％程度を下回って低くすることは製鋼コストが嵩んで経済性に欠ける。このため、Ｔｉの含有量を低く制限するのがよいので、Ｔｉの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５２】
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは冷間での伸線加工中に転位に固着して鋼線の強度を上昇させる反面で、伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．００５％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｎの含有量を０．００５％以下とした。
【００５３】
Ｐ：０．０１２％以下
Ｐは粒界に偏析して伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１２％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｐの含有量を０．０１２％以下とした。
【００５４】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは伸線加工性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％を超えると伸線加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｓの含有量を０．０１％以下とした。
【００５５】
Ｏ（酸素）：０．００２０％以下
Ｏは酸化物系介在物を形成して伸線加工性を低下させてしまう。特に、Ｏの含有量が０．００２０％を超えると、酸化物系介在物が粗大化するので伸線加工性の低下が著しくなって、伸線加工中に断線が多発する。したがって、Ｏの含有量を０．００２０％以下とした。
【００５６】
ｆｎ１：６×１０-6以下
ＴｉはＮと結合してＴｉＮを形成する。このＴｉＮが粗大な場合、伸線加工中の断線起点となるので伸線加工性が低下してしまう。上記ＴｉＮのサイズは鋼中での析出温度と密接な関係を有し、高温で析出するほど粗大になる。ＴｉＮの析出温度は前記した（１）式で表されるｆｎ１で決定され、この値が６×１０-6を超えると、ＴｉＮの析出する温度が高くなってＴｉＮが粗大化し、伸線加工性が低下する。このためｆｎ１の値を６×１０-6以下とした。
【００５７】
ｆｎ２：０．００３５％以下
鋼材の素地（マトリックス）中に固溶したＮは、冷間での伸線加工中に転位に固着して鋼線の強度を上昇させる反面で、伸線加工性を低下させてしまう。Ｎは、Ｔｉ、Ｂと結合してＴｉＮ、ＢＮを形成する傾向が強いため、上記の固溶Ｎ量は前記した（２）式で表されるｆｎ２で見積もることができ、この値が０．００３５％を超えると伸線加工性の低下が大きい。したがって、ｆｎ２の値を０．００３５％以下とした。
【００５８】
不純物元素としてのＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を制限すれば、伸線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、不純物元素であるＳｎ、Ａｓ及びＳｂの含有量を下記のとおりに制限する。
【００５９】
Ｓｎ：０．００５％以下
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。
【００６０】
Ａｓ：０．００３％以下
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０．００３％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の量を０．００３％以下とした。
【００６１】
Ｓｂ：０．００３％以下
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０．００３％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０．００３％以下とした。
【００６２】
（Ｂ）線材の直径とＴＳ
前記（Ａ）項の化学組成に加えて、（３）の発明の線材ではその直径とＴＳも規定する。
【００６３】
スチールコード用鋼線やソーイングワイヤ用の鋼線を製造する際、中間処理の工程を省略してコストを低減するためには、冷間加工を施される線材の直径はできるだけ小さくすることがよく、特に、６ｍｍ以下とするのがよい。一方、線材の直径を小さくすれば生産性が低下するし、熱間圧延中に断線したり疵の発生が多発するので、直径の下限は４ｍｍにするのが良い。
【００６４】
線材のＴＳをＣ含有量に応じた特定の範囲にすれば、つまり、後述の実施例の表３、表４で示す結果を用いて、（２）の発明の化学組成を満たす鋼に関して、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって整理した図１から分かるように、ＴＳを１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａにすれば極めて良好な伸線加工性が得られる。
【００６５】
したがって、（３）の発明においては、前記（Ａ）項の化学組成を有する線材の直径を４〜６ｍｍ、ＴＳを１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ 〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ ＭＰａとした。なお、実施例に示したように、引張試験における絞りの値も伸線加工性と関連を有し、絞りが３５％以上になれば伸線加工性が向上するので、線材は前記範囲のＴＳに加えて、３５％以上の絞りを有するものであることが一層好ましい。
【００６６】
前記（Ａ）項に記した化学組成を有する線材、又は、前記（Ａ）項に記した化学組成及び（Ｂ）項に記した直径とＴＳを有する線材に、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て鋼線が加工される。この冷間における加工量を真歪で２．３５とすれば、スチールコード用鋼線やソーイングワイヤ用鋼線の素材として現在常用されている直径５．５ｍｍの線材を１．７ｍｍの鋼線に加工することができるので、多くの場合、既に述べた中間処理工程の省略が可能となる。したがって、（４）の発明においては鋼線の冷間加工量の下限を真歪で２．３５とした。更に、冷間加工量が真歪で３．０であれば、常用される直径５．５ｍｍの線材を直接１．２ｍｍの鋼線に加工することができるので、真歪は３．０以上とするのがよい。
【００６７】
スチールコード用やソーイングワイヤ用の極細鋼線は、（５）の発明の方法で製造される。つまり、前記（Ａ）項に記した化学組成を有する線材、又は、前記（Ａ）項に記した化学組成及び（Ｂ）項に記した直径とＴＳを有する線材に、通常の冷間加工を施した後、通常の方法で、最終熱処理（パテンティング処理）及び、ブラスメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、次の湿式伸線の過程における引き抜き抵抗の低減や、ゴムとの密着性の向上などを目的とするメッキ処理を施し、更に湿式伸線を行うことで極細鋼線が製造される。
【００６８】
こうして得られた極細鋼線は、この後所定の最終製品へと加工される。例えば、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。
【００６９】
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
【００７０】
【実施例】
表１、表２に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｚ及び鋼Ａ１〜Ｆ１を１５０ｋｇ真空溶解炉を用いて溶製した。表１における鋼Ｂ〜Ｄ、鋼Ｆ〜Ｏ及び表２における鋼Ａ１〜Ｆ１は化学組成が本発明で規定する含有量の範囲内にある本発明例である。一方、表１における鋼Ａ、鋼Ｅ及び表２における鋼Ｐ〜Ｚは成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。
【００７１】
【表１】
【表２】
次いで、これらの鋼を通常の方法で熱間鍛造して直径８０ｍｍの丸棒とした後、１１５０℃に加熱してから圧延仕上げ温度８８０℃で直径５．５ｍｍの線材に熱間圧延し、その後４種類の条件で冷却した。すなわち、熱間圧延終了後、放冷、弱風冷、中風冷及び強風冷の４条件で冷却した。上記の各冷却条件における８００〜６００℃の平均冷却速度は、順に５℃／秒、１２℃／秒、１８℃／秒、２５℃／秒であった。
【００７４】
常温まで冷却した各線材について引張特性と組織を調査した。なお、走査型電子顕微鏡で観察した組織は、すべての線材についてパーライトを主とするものであった。
【００７５】
次に、上記のようにして得た線材を通常の方法で酸洗してデスケーリングし、潤滑処理としてリン酸亜鉛被膜処理を行った後、各ダイスでの減面率が平均で２０％となるパススケジュールで、直径１．０ｍｍまで乾式伸線を行った。この際、直径１．７ｍｍ以下まで伸線加工を行っても断線しない場合に、伸線加工性が良好であると評価した。ちなみに、直径５．５ｍｍから直径１．７ｍｍまで伸線した場合の真歪は２．３５である。
【００７６】
表３及び表４に、直径５．５ｍｍに熱間圧延した線材の冷却条件と前記の各調査結果をまとめて示す。なお、表３及び表４において、線材の冷却条件は条件ａからｄの順に放冷、弱風冷、中風冷、強風冷であることを示す。又、図１に（２）の発明の化学組成を満たす鋼に関して、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって伸線加工性に及ぼす影響を整理して示す。
【００７７】
【表３】
【表４】
表３、表４及び図１から明らかなように、比較例の鋼Ａ、鋼Ｅ及び鋼Ｐ〜Ｚを用いた試験番号の場合、つまり、Ｃ含有量は０．７３％と低いがＡｌとｉｎｓｏｌ．Ａｌの含有量がそれぞれ０．００２０％、０．００１２％を超える試験番号１、Ｃ含有量が０．９２％を超える試験番号１４〜１７、Ｂ含有量が０．００５％を上回る試験番号３７、Ｐ含有量が０．０１２％を上回る試験番号３８、Ａｌ含有量が０．００２０％を超える試験番号３９、ｉｎｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．００１２％を上回る試験番号４０、Ｎ含有量が０．００５％を上回る試験番号４１、前記（１）式で表されるｆｎ１の値が６．０×１０-6を超える試験番号４２〜４４、前記（２）式で表されるｆｎ２の値が０．００３５％を上回る試験番号４５、４６、Ｏ含有量が０．００２０％を超える試験番号４７は伸線加工性が低く、直径１．７ｍｍより太い線径で断線した。
【００８０】
上記の比較例に対して、本発明例の鋼を用いた試験番号、つまり、試験番号２〜１３、１８〜３６及び４８〜５３の場合には、伸線加工性が良好であり、直径５．５ｍｍから１．７ｍｍまで伸線しても断線を生じなかった。
【００８１】
上記の本発明例の鋼を用いた試験番号のうちでも、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０．００５％以下、０．００３％以下、０．００３％以下であるか、あるいは、線材のＴＳが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである場合（試験番号２、６、１０、２１、２４、２５、４９、５１及び５３）には、直径５．５ｍｍから１．５ｍｍまで伸線しても断線を生じず、一層伸線加工性に優れていた。更に、鋼中不純物元素としてのＳｎ、Ａｓ、Ｓｂの含有量がそれぞれ０．００５％以下、０．００３％以下、０．００３％以下で、しかも、線材のＴＳが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝１／２〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝１／２ＭＰａである場合（試験番号３〜５、７〜９、１１〜１３、１８〜２０、２２、２３、３０〜３６、４８、５０及び５２）には、直径５．５ｍｍから１．２ｍｍまで伸線しても断線を生じず、伸線加工性が極めて優れていた。
【００８２】
【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スチールコードやソーイングワイヤ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】実施例で用いた鋼の一部について、縦軸にＴＳ（ＭＰａ）、横軸にＣ含有量をとって伸線加工性に及ぼす影響を整理した図である。
Claims (5)
- 重量％で、Ｃ：０．７５〜０．９２％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０〜１．０％、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜１．０％、Ｃｏ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｗ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、ＲＥＭ（希土類元素）：０〜０．０３％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｍｇ：０〜０．００３％、Ｂ：０〜０．００５％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物から成り、不純物中のＡｌは０．００２０％以下、ｉｎｓｏｌ．Ａｌは０．００１２％以下、Ｔｉは０．００２０％以下、Ｎは０．００５％以下、Ｐは０．０１２％以下、Ｓは０．０１％以下、Ｏ（酸素）は０．００２０％以下で、更に、下記（１）式で表されるｆｎ１の値が６×１０-6以下、且つ、下記（２）式で表されるｆｎ２の値が０．００３５％以下を満足する鋼線材。
ｆｎ１＝Ｔｉ（％）×Ｎ（％）・・・・・（１）
ｆｎ２＝Ｎ（％）−１．３Ｂ（％）−０．３Ｔｉ（％）・・・・・（２） - 重量％で、不純物として更に、Ｓｎが０．００５％以下、Ａｓが０．００３％以下、Ｓｂが０．００３％以下である請求項１に記載の鋼線材。
- 請求項１又は２に記載の化学組成を有し、直径が４〜６ｍｍで、引張強さが１１２０｛Ｃ（％）／０．９｝1/2〜１３００｛Ｃ（％）／０．９｝1/2ＭＰａである鋼線材。
- 請求項１〜３に記載の鋼線材を２．３５以上の真歪で冷間加工した鋼線。
- 請求項１〜３に記載の鋼線材を冷間加工後に、最終熱処理、メッキ処理、湿式伸線加工をこの順に施す鋼線の製造方法。
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