JP5107520B2 - 伸線方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炭素を含有する硬鋼線を直径０．１〜０．４ｍｍ程度まで連続湿式伸線機により伸線する伸線方法に関する。

スチールコード用素線やワイヤソー用線等の細物硬鋼線の伸線は、一般に連続湿式伸線機により行う。この種の伸線機には駆動キャプスタンと従動キャプスタンとの間に設けたダイスホルダーにダイスをセットした、一般に「コーン式」と呼称される伸線機が一般的である。そして、この伸線機はダイスを含む部分は潤滑液で全没するか、または潤滑液のシャワーにより潤滑および冷却を行うようにしている。

近年、より強度の高い硬鋼線が要求されるようになったが、その要求に対し伸線加工のトータル加工度を上げて対応している。しかし、トータル加工度を上げると、設備の関係からダイス１枚当たりの加工度を増やす必要が生じるが、ダイス１枚当たりの加工度を増やすと延性が低下（脆化）するといった問題があった。

これに対し、ダイスホルダーの１段に２個のダイス（ダブルダイス）をセットして伸線加工する方法が提案されている。この方法によればダイス１枚の加工度を２枚のダイスに分割することでダイス１枚当たりの負荷を低減でき、伸線加工の仕上がり側にこのダブルダイス使用する伸線方法が各種提案されているが、その例として、延性の低下やそれに起因する破断のリスクが高まる領域への導入部として鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる領域、すなわち、引き抜かれた鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる段以降にダブルダイス方式を適用することで、延性の低下を抑制させるというものがある（特許文献１）。
特開２００４−３４１０２号公報

しかし、上記特許文献１に記載された鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる段以降にダブルダイスを用いても、トータル加工度が９５％を超え、ダイス１枚当たりの加工度が１５％超えるような強加工伸線においてはワイヤの脆化を完全に防ぐことはできないことが判明した。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、強加工度伸線においてもワイヤの脆化が抑制できる硬鋼線の伸線方法を提供することを目的とする。

本発明は、従来技術においてワイヤの脆化が完全に抑制できない原因がワイヤ温度に起因することを見出し本発明に至ったのである。
すなわち、本発明は、駆動キャプスタンと従動キャプスタンとの間にダイスホルダーを具備した細物硬鋼線用の連続湿式伸線装置において、伸線機入り口側から連続した２段以上、全段数の半分までをダブルダイスにしたことを特徴とし、前記ダブルダイスの減面率がトータルで１５％以上、シングルダイスの減面率が１５．５２％以上であり、全減面率が９５％以上であることを特徴とする。

連続湿式伸線装置ではダイスを含む部分は潤滑液で全没するか、または潤滑液のシャワーで潤滑および冷却を行うようにしているが、この冷却作用はダイスの冷却が主であってワイヤの冷却は伸線加工速度が高速であるがために不完全である。よってワイヤ温度は伸線の仕上がり側に向かって徐々に蓄積されていって伸線装置出口部ではワイヤ温度は高温に達している。従来技術のように鋼線の引張強さが２５００ＭＰａ以上となる段以降にダブルダイスを採用してもワイヤ温度は脆化を誘発する温度にまで達しており、これによって脆化が完全に抑制できないということを見出し、本発明を成すに至った。

本発明の伸線方法によれば、ダブルダイスによってダイス１枚当たりの加工度を下げながら強加工が可能となる。しかも伸線加工初期段階のワイヤがまだ軟らかいうちに強加工するから、仕上がりでの発熱を従来技術による場合より小さく抑えることができる。よって、伸線加工の仕上がり側に向かってのワイヤ温度の蓄積（上昇）をより小さく抑えることが可能となって脆化を抑制することができる。

さらに、ダブルダイスであるからワイヤとダイスとの接触面積が通常のシングルダイスの２倍となるので次のダイスへ導かれるワイヤには従来よりも大きな逆張力が作用する。逆張力は伸線加工（減面作用）を補助するので、逆張力が高い程ダイスへの負担が軽減できて、これによっても発熱を抑えることができる。さらに、ダイス１枚当たりの加工度を高くすると、ワイヤの表層部と内部との加工歪の差に起因する、一般的に言われるカッピー断線が発生し易くなるが、本発明の伸線方法によれば、逆張力が伸線加工を補助するのでワイヤの表層部と内部との加工歪差を小さくすることができ、カッピー断線も防止することができる。ただし、ダブルダイスとする段数は、伸線機入り口側から全段数の半分まで（全２０段として１０段目まで）とするのが好ましい。というのは、ダブルダイスとする段数を全段数の半分以上とするとワイヤにかかる逆張力が多くなりすぎて、ワイヤを引っ張る駆動キャプスタンへの巻きつけ回数を増やさなければならなくなり、これによって線踏み（ワイヤのからみ）が発生して断線し易くなるからである。
なお、ダブルダイスを伸線機入り口側から連続した２段以上としたのは、１段のみでは少なすぎて仕上がりでの発熱を抑えることができないからである。

このように、本発明の伸線方法によれば、伸線加工の仕上がり側に向かってのワイヤ温度の蓄積・上昇をより小さく抑えることが可能となって脆化を抑制することができる。また、ダブルダイスで次のダイスへ導かれるワイヤには従来よりも大きな逆張力が作用するから、逆張力が伸線加工（減面作用）を補助してダイスへの負担が軽減され、これによっても発熱を抑えることができ脆化を抑制できるとともにワイヤの表層部と内部との加工歪差を小さくすることができ、カッピー断線も防止することができる。

本発明の製造方法は通常の加工度における伸線加工においても効果を奏するが、トータル加工度が９５％以上、あるいはダブルダイスのトータル減面率が１５％以上の強加工伸線において特に効果が顕著となる。
ダブルダイスのトータル減面率とは１枚のダイスで伸線したとしたときの加工度と同じで、ダブルダイスへ入るワイヤとダブルダイスを出たときのワイヤとの断面積の変化率を意味する。

本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の伸線方法を説明するための４軸の連続湿式伸線装置１の概要を示す概略図で、２つの段付フリーキャプスタン２ａ、２ｂと、２つの段付駆動キャプスタン３ａ、３ｂとが、段付フリーキャプスタンと段付駆動キャプスタンとが対になるように配置され、段付フリーキャプスタンと段付駆動キャプスタン間（２ａ−３ａ間、２ｂ−３ｂ間）にダイス４を装着するダイスホルダー４ａ、４ｂを配置してなる。段付フリーキャプスタン２ａ、２ｂと段付駆動キャプスタン３ａ、３ｂの段数はそれぞれ１０段前後であり（図１では各６段）である。図１において図面左側がワイヤＷの伸線機への入り口側Ａで右側が出口側Ｂであって、矢印はワイヤＷの進行方向を示す。本発明においては、ワイヤＷの入り口側Ａから２段以上、全段数の半分まで（図１では４箇所）をダブルダイス５とし、前記ダブルダイスの減面率をトータルで１５％以上、シングルダイスの減面率を１５．５２％以上とし、全減面率を９５％以上とする。

ＳＷＲＨ８０相当の５．５ｍｍ線材を、パテンチング処理後、線径１．６５ｍｍまで冷間乾式伸線加工したものに熱処理および真鍮メッキを施し、さらに図１に示す伸線装置にて線径０．２５ｍｍまで連続湿式伸線（最終伸線）を行った。最終伸線のダイススケジュールは表１に示すとおりである。トータル加工度は９７．６％である。

表１に示すとおり、本発明の実施例では入り口側から４段（ダイスＮｏ．１〜４）までをダブルダイスとし、他をシングルダイスとした。また、従来例１は全てをシングルダイスとしたもので、従来例２は出口側の３段をダブルダイスとし、他はシングルダイスとした。

次に、表１の実施例と従来例１、２に示すダイススケジュールで、伸線速度１０００ｍ／分で、それぞれ量産テストを実施し、断線回数、捻回値を比較した。その結果を表２に示す。

上記表２において、断線回数は断線回数／総伸線量（ｔｏｎ）を示す。
また捻回値は、ワイヤの脆化を示すもので、加工後のワイヤ（０．２５ｍｍ）を、線径の１００倍（２５ｍｍ）離して両端固定し、片端をワイヤの軸芯まわりに回転させて、ワイヤが捻れ切れするまでの回数である。この値は各５０本の平均値であり、大きい方が脆化が小さいことを意味する。

表２から明らかなように、本発明の伸線方法で伸線したワイヤは高加工であるにもかかわらず断線がなく、しかも従来の伸線方法で伸線したワイヤに比べ捻回値が大きく脆化が抑制されていることがわかる。

本発明の伸線方法を説明するための伸線装置の概略図である。

符号の説明

１ 伸線装置
２ａ、２ｂ 段付フリーキャプスタン
３ａ、３ｂ 段付駆動キャプスタン
４ ダイス
４ａ、４ｂ ダイスホルダー
５ ダブルダイス
Ｗ ワイヤ
Ａ 伸線装置入り口側
Ｂ 伸線装置出口側

Claims (1)

1. 駆動キャプスタンと従動キャプスタンとの間にダイスホルダーを具備した、細物硬鋼線用の連続湿式伸線装置にて伸線加工する伸線方法において、伸線機入り口側から連続した２段以上、全段数の半分までにダブルダイスを用いたことを特徴とし、前記ダブルダイスの減面率がトータルで１５％以上、シングルダイスの減面率が１５．５２％以上であり、全減面率が９５％以上である細物硬鋼線の伸線方法。