JP4750975B2

JP4750975B2 - マルチダイス及びこれを使用した金属線の伸線方法

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Publication number: JP4750975B2
Application number: JP2001235403A
Authority: JP
Inventors: 世紀西田; 操加藤; 勝佐々木; 政利緒方; 竜治緒方; 寿晴菅原
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP2003048014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤコード、ベルトコード、ホースワイヤ、ソーワイヤなどの極細鋼線の製造に用いられる伸線加工に用いられるダイスおよび伸線加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スチールコードなど高炭素鋼極細線は、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、最終パテンテイング処理を行い、その後、ブラスメッキ処理を経て、最終湿式伸線加工すること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。従って、これらの高炭素極細鋼線は、（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）高速撚り線性が優れていている、などの特性を具備しなければならない。
【０００３】
このため、従来からこれらの要望に応じた高品質の鋼材が開発されている。たとえば、特開昭６０−２０４８６５号公報には、Ｍｎ含有量を０．３％未満に規制して、鉛パテンテイング後の過冷組織の発生を抑え、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ等の含有量を規制することによって、撚り線時の断線が少なく、高強度及び高靱性を備えた極細線及びスチールコード用高炭素鋼線材が開示されている。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イング材の引っ張り強さを高くし、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】
さらに、捻回特性を改善する伸線方法として、特開平１１−３１９９３３号公報には、トリプルダイス伸線方法が開示されているが、入り側の減面率を大きく採っているため、発熱の影響が大きく、伸線速度を上げた場合には、十分な改善効果が得られないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋼組成を特に変更することなく、より高強度で捻回特性の優れた製造を可能とするダイス並びに伸線方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【０００７】
（１）引き抜きにより金属線を伸線するためのダイスであって、ダイスボックス内に、ダイスを３枚収納すると共に、各ダイスの間に金属線を冷却するための冷却媒体を供給する構造を備え、前記各ダイスの減面率は５％以下とし、且つ、各ダイス間の減面率の変動が２０％以内で、当該ダイスボックス１パスの減面率は１２％以上としたことを特徴とするマルチダイス。
【０００９】
（２）（１）に記載のマルチダイスを、連続伸線工程のいずれかの伸線工程のダイスとして使用し、金属線を伸線することを特徴とする金属線の伸線方法。
【００１０】
（１）に記載のマルチダイスを、仕上げダイスとして使用し、且つ、伸線速度を３００ｍ／ｍｉｎ以上として金属線を伸線することを特徴とする金属線の伸線方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
伸線ワイヤの強度を向上させるには、伸線加工量を増加するのがもっとも簡便な方法である。しかし、一般的に強度が上がると延性が低下すると言われており、特に、高炭素鋼を伸線加工する場合には、伸線加工速度をあげるほど延性が低下しやすいとされている。本発明者らは、高強度のワイヤを製造する際、伸線速度を上げると、伸線後のワイヤの温度が上昇することに着目した。ワイヤの温度が上昇するとデラミネーションが発生しやすくなる。伸線加工発熱を抑える方法としては、仕上ダイスを出た後に水冷するなどの方法が知られている。しかし、極細線の連続伸線の場合には、仕上げ速度が、早いものでは、３００ｍ／ｍｉｎ以上と非常に早いことや、冷却後の乾燥の問題があり、仕上げダイスを出た後に冷却する方法は採り難いのが現状である。
【００１２】
本発明者らは、ダイス内で加工熱を十分除去する方法を検討した結果、従来、１枚のダイスによって減面加工されていた工程に対して、このダイスによる減面率に相当する減面率を、３個以上の複数のダイスにより、分割して確保し、かつ、各ダイス間において液体の潤滑剤によって鋼線を冷却する技術を開発した。すなわち、3枚以上のダイスをダイスボックスの収納し、かつ各ダイス間に、冷却媒体を供給して線材を冷却するようにした構造を備えたマルチダイスとするものである。
【００１３】
図１に、本発明のマルチダイスの構造の概略断面図を示す。図１（ａ）は、
正面図、（ｂ）は断面図を示す。
【００１４】
本発明のマルチダイスは、ダイス２と中間押え４とを収納するダイスボックス３と、これに収納されたダイス２ａ，２ｂ，２ｃと、中間押え４ａ，４ｂとから基本的に構成される。ダイスボックス３は、鋼線入側においてダイスを固定する入側ダイス押え５、鋼線の出側においてダイスを固定する出側ダイス押え６、上記のダイスを収納するダイス筒７とからなり、ダイス筒７の外周部には、冷却用潤滑剤供給孔８，８、冷却用潤滑剤排出出孔１０，１０が、中間押え４ａ，４ｂが配置される位置にほぼ対応して設けられている。冷却用潤滑剤供給孔には、冷却用潤滑剤供給管９が、溶接あるいは螺旋により、取り付けられている。
【００１５】
また、入側ダイス押え５，出側ダイス押え６の中心には、ダイス筒の軸方向中心と同心に金属線通過孔１１’、１１’’が設けられている。出側ダイス押え６は、ダイス筒７の出側に、通常、溶接あるいは螺旋により固定され、入側ダイス押え５は、ダイス筒の入側に螺旋により着脱可能に固定される。
【００１６】
このダイスボックス３のダイス筒７内には、複数のダイス、この例では、３つのダイス、２ａ，２ｂおよび２ｃと、これらのダイスの間にあって、ダイス同士の間隔を保持する中間押え４ａ，中間押え４ｂがそれぞれ収納される。
【００１７】
この中間押え４、（４ａ，４ｂも同様）は、上記ダイスボックスの冷却用潤滑剤の供給孔と関連して本発明のマルチダイスにおける金属線の冷却手段を構成する。
【００１８】
図２は中間押え４（４ａ，４ｂも同様）の正面図である。中間押えは、ダイスの外径とほぼ同外径の短円柱状部材であり、その軸方向中心には金属線が通過するための金属線通過孔１１が設けられている。また、中間押えの円柱状部の外周側面には、環状の溝１２が設けられ、この環状溝１２の底部には、前記金属線通過孔１１に連通する連通孔１３が複数箇所設けられている。
【００１９】
これらの連通孔は、冷却用潤滑剤の循環を効率的にするために設けられている。ダイスボックス、中間押え等は、通常の伸線工程において使用されうる強度、耐食性を有する材料、例えば、鋼、ステンレスなど、が使用される。
【００２０】
ダイスボックスのダイス筒内に、中間押え４ａ，４ｂがダイスと隣り合うように、ダイス２ａ，２ｂ，２ｃと中間押え４ａ，４ｂを挿入した後、入側ダイス押えをダイス筒に螺旋により閉めることによってマルチダイス１とする。なお、前記中間押えの金属線通過孔１１、ダイスボックスの入側および出側ダイス押え５、６の金属線通過孔孔１１’、１１’’は、前記ダイスの孔とほぼ同心に配列される。
【００２１】
伸線過程において、鋼線は、図１（ｂ）の右方（矢印の方向）から、マルチダイスに導入され、ダイス２ａ，中間押え４ａ、ダイス２ｂ，中間押え４ｂ，ダイス２ｃの順に通過し、各ダイスにより減面加工される。このとき、冷却用潤滑剤供給管９から、冷却用潤滑剤供給孔８経由してダイススボックス内に冷却用潤滑剤が供給される。この冷却用潤滑剤は、中間押え４に設けた環状溝１２を経由し、連通孔１３をとおって、金属線通過孔１１内に供給される。ダイスで加工され発熱した鋼線は、金属線通過孔内において直ちに冷却され、温度上昇が防止される。冷却用潤滑剤は金属線を冷却後、ダイスボックスの冷却用潤滑剤１０、１０をとおって排出される。
【００２２】
次に、このような形でダイスを組み立てたマルチダイスを使用し、伸線速度を変えて伸線加工した時のダイス出側での鋼線温度を図3に示す。
【００２３】
なお、図3では、伸線工程において、従来、１枚のダイスで伸線する場合の減面率をベースとしており、これを「分割なし」と記している。
【００２４】
これを、本発明のダイスボックスにおいて、従来の減面率を２枚のダイスにより得る場合を「２分割」、３枚のダイスによって得る場合を「３分割」と記している。
【００２５】
図3から判るように、従来１枚のダイスによって得ていた所要の減面率を、複数に分割したダイスによって得るようにすることにより、鋼線温度が下がり、伸線速度を上げても鋼線温度の上昇を抑制する効果を得ることができる。
【００２６】
この効果は、ダイスを２枚以上に分割すれば、すなわち、従来１枚のダイスの代わりに、その減面率を分割し、2枚以上のダイスで構成したダイスボックスを使用すれば、得られるが、ダイスボックス内の１枚のダイスの減面率が大きくなると，発熱量が大きくなるので、１枚のダイスの減面率は５％以下とするのが好ましい。
【００２７】
一方、従来、上記のように分割せず、１枚のダイスにより１パスで伸線する場合の減面率は、そのダイスの減面率は１２％以上とすることが好ましい。
【００２８】
これは、減面率が小さいと、鋼線の中心部まで加工が届かず、カッピー断線が発生し得るからである。このことは、本発明のマルチダイスにあっても同様にいえることであり、マルチダイス１パスの減面率は１２％以上とするのが好ましい。
【００２９】
このようなことから、本発明のマルチダイスを構成するダイスの枚数は、３枚以上とするものである。
【００３０】
また、マルチダイスを構成する各ダイスの枚数は、伸線工程で所要の減面率をベースとし、これを３枚以上のダイスに分割して、すなわち、一枚のダイスの減面率が５％以下となるように、決めればよいが、本発明のマルチダイスにおいては、各ダイスの減面率を実質的に等しくすることが好ましい。これは、マルチダイスを構成する各ダイスの減面率に大きな差があると、各ダイス出側ごとに発熱状況が変わり、発熱鋼線温度、冷却状況が変動するため、材質上好ましくないからである。マルチダイスを構成する各ダイス間の減面率の変動は、２０％以内、より好ましくは１０％以内である。
【００３１】
本発明のマルチダイスは、どの伸線段階においても使用することができるが、仕上げダイスの段階で使用するのが最も効果的である。
【００３２】
鋼線温度の上昇を最小限に押えて、高い加工率を付与できるためであり、より強度の高いワイヤを得ようとする場合には、仕上げダイスを本発明のマルチダイスとして伸線することが効果的である。
【００３３】
さらに、図２から判るように、本発明のマルチダイスを用いることによってダイスを伸線速度を３００ｍ／ｍｉｎとした場合でも、鋼線温度の上昇を低く押えることができ、より高強度の鋼線を、高い生産効率で好適に製造できる。すなわち、従来の方法では、伸線速度を３００ｍ／ｍｉｎ以上では、発熱が大きく脆化してデラミネーションが発生してしまうものである。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の効果について実施例に基づいて説明する。
【００３５】
表１に示した組成を有する９２Ａｃｒの５．５ｍｍワイヤを、伸線加工と、中間パテンテイングにより１．８５ｍｍのワイヤとした。このワイヤにパテンテイング処理として、９５０℃に加熱した後、５７５℃の鉛浴に浸漬して、パーライトの鋼線とした。このときの機械的性質を表２に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
つぎに、このワイヤにブラスめっき処理を行い、水溶性の潤滑剤で全没式（ダイスボックスごと潤滑剤に浸漬する方式）の連続伸線機を用いて、ダイスの条件を種々に変えて、０．３ｍｍのワイヤに600ｍ/ｍｉｎの仕上げ速度で伸線加工した。その条件を第3表に示す。また、伸線後のワイヤについて機械的性質等を調査し、その結果を表4に示す。
【００３９】
【表３】

【００４０】
【表４】

【００４１】
仕上げダイス1枚に相当するパスに、本発明のマルチダイスを適用し、マルチダイスを構成する各ダイスの減面率を５％以下に調整した本発明法−1、−２においては、６００ｍ／ｍｉｎの高速伸線にもかかわらず、伸線後のワイヤの捻り試験では、デラミネーションは発生しなかった。
【００４２】
一方、仕上げダイス1枚に相当するパスに、本発明の3枚以上のダイスからなるマルチダイスを適用したが、マルチダイスの1パス目のダイスの減面率が５％を超えていた比較例−１では、伸線後のワイヤの捻り試験でデラミネーションが発生した。
【００４３】
また、仕上げダイス1枚に相当するパスに、２枚以上のダイスからなるマルチダイスを適用し、マルチダイスの1パス目のダイスの減面率が５％を超えていた比較例−２では、ダイス分割数が少なく、1枚のダイスの減面率が５％を超えて大きかったために、伸線後のワイヤの捻り試験でデラミネーションが発生した。
【００４４】
本発明のマルチダイスでは、これを構成する各ダイスの減面率が適切に設定されかつ、ダイス間の冷却が良好であるため、高速伸線であるにもかかわらず、良好な機械的性質を有するワイヤを得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
高強度で、かつ延性の優れたワイヤを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチダイスの構成を示す概略図であり、図1（ａ）は正面図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明のマルチダイスの中間押えの形状を示す正面図である。
【図３】本発明におけるダイスの分割状況とダイス出側での鋼線温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…マルチダイス
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…ダイス
３…ダイスボックス
４、４ａ、４ｂ…中間押え
５…入側ダイス押え
６…出側ダイス押え
７…ダイス筒
８…冷却用潤滑剤供給孔
９…冷却用潤滑剤供給管
１０…冷却用潤滑剤排出孔
１１、１１’、１１” …鋼線通過孔
１２…環状溝
１３…連通孔

Claims

引き抜きにより金属線を伸線するためのダイスであって、ダイスボックス内に、ダイスを３枚収納すると共に、各ダイスの間に金属線を冷却するための冷却媒体を供給する構造を備え、前記各ダイスの減面率は５％以下とし、且つ、各ダイス間の減面率の変動が２０％以内で、当該ダイスボックス１パスの減面率は１２％以上としたことを特徴とするマルチダイス。
請求項１に記載のマルチダイスを、連続伸線工程のいずれかの伸線工程のダイスとして使用し、金属線を伸線することを特徴とする金属線の伸線方法。
請求項１に記載のマルチダイスを、仕上げダイスとして使用し、且つ、伸線速度を３００ｍ／ｍｉｎ以上として金属線を伸線することを特徴とする金属線の伸線方法。