JPH0219444A - コードワイヤー用鋼線材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はタイヤその他に用いられるコードワイヤ用の
鋼線材に関し、特に、従来のものに比較して著しく強度
の高いコードワイヤを製造するための素線となる鋼線材
とその製造方法に関する。

（従来の技術） −ｇにタイヤ用のコードとして使用されているのは、０
．２ａ＋ａ＋φ前後の高炭素鋼製フィラメントをストラ
ンドに撚ったものが殆どで、現状では、フィラメントの
強度が３２０ｋｇＦ／＋ｕｌ”前後のものが多い、最近
、自動車の軽量化の一環として、タイヤ用スチールコー
ドの高強度化に対する要求が高まっているが、３２０　
ｋｇｆ／ｗｇｍ”を超える強度のフィラメントを得るこ
とは難しい。

フィラメントの強度は、素材である高炭素鋼線材を伸線
して細くしていく過程で徐々に高められていくのである
が、従来のフィラメントの強度（最終の冷間伸線工程後
に得られる引張強さ、般に到達強度という）が３２０ｋ
ｇｆ／−一を前後までに止まっていた理由は、伸線加工
による延性の低下のため伸線加工に限界があって、十分
な強度の向上が計れなかったことによる。

第１図は、第１表の組成をもつ従来の高炭素鋼（素線径
１．２１１ｍ）を伸線したときの加工度曲線である。同
図から明らかな様に、加工度ε−３，３を超えると、絞
りが急激に低下するため、引張強さ（ＴＳ）　＝　３２
０ｋｇｆ／ｅ＋−冨が、得られる強度の限界となってい
た。なお、ε−ｊ！ｎ（Ａ・／＾、）で、Ａ、は母線の
断面積、＾、は各パスの伸線後の断面積である。

第１表（組成　−ｔ％、　残部Ｆｅ） 第２図に加工度による捻回特性の変化を示すが、絞りと
同様、加工度εが３．３を超えると捻回値が急激に低下
する。

更に、第３図に１８０°屈曲試験による破壊確率の変化
を示すが、ここでも加工度εが３．３を越えると破壊確
率が急激に上昇する。

加工度君、を高める程、強度は高くなるが、従来の鋼線
材では上記のように絞り、捻回、曲げの延性劣化のため
、加工度を高めるのに限界があって、到達強度が３２０
ｋｇｆ／ｍｓ＋”で限界になっていた。

（発明が解決しようとする課題） フィラメントの強度を高くすればスチールコードを細く
することができ、例えば、自動車用タイヤの軽量化がで
きる。このようにスチールコードのフィラメントの強度
は、より高いものが要求される傾向にあるが、上記のと
おり、伸線による脆化のため、現状では、略ε−３，２
程度までしか加工度を上げることができず、従って、フ
ィラメントの到達強度も３２０ｋｇｆ／ａｓ”程度が限
界である。

本発明は、上記の限界を超えた強度をもち、しかも、ス
チールコードへ加工するのに充分な捻り、曲げ等の延性
も備えたフィラメントの製造を可能にすることを課題と
し、その素材となる高炭素鋼線材とその製造方法を提供
することを目的とする。

更に具体的には、特に、自動車用タイヤ軽量化の要求に
応えうる高強度コードワイヤー、即ち、３４０ｋｇｆ／
翔−８以上の強度と、２０回（ゲージレングスＧＬ・７
００Ｘｄ　、　ｄは試験片の径））以上の捻回値と、１
８０°屈曲破壊確率５％以下の延性、限界加工度４．５
以上の加工性を有するスチールフィラメントを製造する
素材となる高炭素鋼線材とその製造方法を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、 ０重量％で、Ｃ：０．７０〜０．９０％、Ｓｔ　：　０
．１５〜１．２０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｍ
ｏ　：　０．０１〜０．０５％、残部Ｆｅおよび不純物
から成り、不純物中のＰが０．０１％以下である鋼線材
であって、パーライトラメラ間隔が０゜１３〜０．１７
μ諷である高強度コードワイヤー用鋼線材、および ■上記の組成の素線を、加工度７０〜８５％の冷間伸線
加工の後、パテンティング処理することを特徴とする高
強度コードワイヤー用鋼線材の製造方法、を要旨とする
。

本発明者は、従来の共析成分を有する鋼線材を１〜２鵬
鴎φ程度の線径から、パテンティング後、伸線しても、
絞り、捻回値、屈曲性、等の延性劣化のため、ε−３，
２前後の加工度しか得られず、３２０ｋｇｆ／ｍｓ”程
度の強度しか得られない原因について詳細に究明した。

その結果、不純物であるＰ含有量を低減し、Ｍｏを微量
添加した共析成分の線材を特定の加工度で予め冷間伸線
した後、パテンティング処理により、一定範囲のラメラ
間隔の組織にすることによって、高強度化の障害となっ
ている伸線過程での延性の劣化が効果的に除去されるこ
とを見出した。

以下、本発明において各構成要件を前記のように特定し
た理由をその作用効果とともに説明する。

（作用） まず、本発明の鋼線材の成分を特定した理由を述べる。

Ｃは、鋼線の強度を確保するのに必要な元素であり、０
．７０％未満では、最終製品たるスチールコード用フィ
ラメントにおいて本発明の目的である３４０ｋｇｆ／ｗ
＋ｍ”以上の強度を実現するのは難しい、また、０．９
０％を超えると初析セメンタイトの影響が伸線性に現れ
、かえって強度が下がる。

Ｓｉはフェライトを固溶強化し、同じパーライト組織（
ラメラ間隔）でも強度を上げるが、０．１５％未満では
その効果が不十分なため０．１５％以上とした、また１
、２０％を超えると結晶粒が粗大化し延性が下がるので
上限を１．２０％とした。

Ｍｎは、Ｃと同様に鋼線の強度を確保するのに必要な元
素であるが、０．３０％未満では、本発明の目的である
３４０ｋｇｆ／ａｍ”以上の強度を実現するのは難しい
ので０．３０％以上とした。また０、９０％を超えると
、延性が下がる傾向を示し、本発明の目的を達成するた
めに必要なε＝４．１以上の伸線が困難になるため０．
９０％までとした。

Ｐは、フェライト中に固溶し、しかも拡散速度が小さい
ため、偏析しやすく、鋼を脆化させる元素として知られ
ている０本発明者は、コードワイヤークラスの線径の伸
線（２，ｌ→０．２　ａｍφ）に於いて、Ｐの含有量が
０．０１％を境にして限界加工度に臨界的に影響するこ
とを見出した。しかも、この効果はＭｏ添加の条件下で
のみ有効であること・も発見した。

第４図は、Ｃ：　０．８１％、Ｓｉ　：　０．４１％、
Ｍｎ　：　０．４４％のＭｏ無添加ＩＩ（但し、−〇は
不純物としてｏ、ｏｏｔ％含有）と、これにＭｏ　：　
０．０１％を含有させた鋼について、Ｐの含有量と限界
加工度との関係を示したものである。

なお、限界加工度は（１）式で定義される。

第４図から明らかなように、Ｐが０．０１％以下で、し
かも、ＭＯを０．０１％添加した場合、限界加工度が臨
界的に向上する。この知見に基づき、Ｐの含有量を０．
０１％以下とした。

Ｍｏは、鋼の焼き入れ性を向上させる元素として知られ
る。しかし、本発明では、上記の知見に基づき高炭素鋼
の冷間伸線過程に於けるＰによる脆化を抑制するために
添加する。

第５図は、ラメラ間隔（λ）０．１５μｍになるように
パテンティングした線材を伸線して、絞り３０％以上の
限界加工度を求め、これがＭＯ含有量によって変化する
様子を示したものである。

第５図に明らかなように、Ｍｏが０．０１％以上、０゜
０５％以下で、限界加工度が臨界的に高い値を示してい
る。Ｐは、偏析により局所的に濃化されるため、平均的
濃度を下げてもそれだけでは、伸線における脆化を抑制
できない、　Ｍｏの添加は、この偏析の影響を軽減し、
脆化を抑制するものと考えられる。第５図かられかると
おり、このＭｏの効果は０．０１％未満では不十分なた
め、Ｍｏの含有量の下限値を０．０１％とした。また０
、０５％を越えて含有量させると、特殊炭化物の影響で
かえって限界加工度が低下する。

本発明の鋼線材は、上記の成分のはかＦｅと不可避の不
純物からなる。そして、下記のようにそのパーライトラ
メラ間隔が調整され、はじめて目的の特性を備えるよう
になる。

従来、パテンティング処理における組織調整は素線の強
度を高（する目的で比較的細いラメラ間隔になるように
実施されていた９例えば、ラメラ間隔約０．１２μｍ　
テ強度（ＴＳ）　’−１２０ｋｇｆ／ｓｎ”（７）ｋう
なものが多い、しかし、伸線により得られるワイヤーの
強度（到達強度）は伸線前の素線の強度だけでなく、加
工度によっても決まる。この点に注目して、伸線性も含
めた素線のパーライトラメラ間隔と到達強度の関係につ
いて調べたところ、第６図の知見が得られた。即ち、素
線のパーライトラメラ間隔が０．１３〜０．１７μ鶴、
好ましくは０．１４〜０゜１６μ−の範囲で到達強度が
臨界的に向上することが判った。この知見をもとに、本
発明では伸線前のパーライトラメラ間隔を０．１３μｍ
から０．１７μ請までの範囲とした。

パーライトラメラ間隔を上記の０．１３〜０．１７μ鴨
の範囲にすることは、パテンティングのときの鉛浴温度
の調整などによって比較的容易にできる。

以上、Ｐを低減し微量のＭＯを含有させた素材鋼の組成
と、パテンティング処理後の素線の一定範囲のパーライ
トラメラ間隔との総合的な作用効果によって、本発明の
鋼線材はコードワイヤ用などのフィラメントに伸線され
た時に、極めて高い強度をもつに到る。

次に、本発明の鋼線材の製造方法について述べる。

通常、コードワイヤ等の素線となる線材は、ビレットか
ら熱間圧延によっておよそ５．５ｍｍφに圧延され、パ
テンティング処理が施される。本発明の製造方法は、こ
のパテンティング処理を行う前に７０〜８５％の冷間伸
線加工を実施することを大きな特徴とする。

パテンティングの前に行う伸線（予伸線）は従来から行
われているが、これは主としてサイズダウンのために実
施されており、加工度もその目的を満足するように程度
で７０％に満たない。本発明において行うパテンティン
グ処理の前の伸線は、上記の予伸線とは異なる目的で、
加工度も従来の予伸線よりも高い範囲にとる。これによ
って曲げ、捻回等の延性値が大きく向上するのである。

第７図および第８図は、Ｃ：　０．８１％、Ｓｉ　：　
０．４１％、Ｍｎ　：　０．４４％、ＭＯ：　０．０１
％、Ｐ：０．００９％の鋼線材をパテンティングしてラ
メラ間隔０．１５μｍに調整した素線をε＝４．５の加
工度まで伸線して得られたワイヤーのパテンティング前
の加工度と破壊確率および捻回値との関係をしらべた結
果である。これらの図に示すように、予伸線の加工度（
以後、予加工度という）を従来より相対的に高い７０〜
８５％にすることにより、曲げの破壊確率が低下し、ま
た捻回値が高くなる。第７図、第８図から、予加工度は
７０％以上８５％以下にするのが適切であることがわか
る。

第９．７０．１１図は、これまでに述べた本発明の特徴
とする組成、パーライトラメラ間隔、予加工度を満たす
場合の鋼線材の特性を示した図である。

いずれも、鋼の組成は先の第７図、第８図の場合と同じ
で、予加工度８２％、パーライトラメラ間隔（λ）０．
１５μｍの素線（２，１＋ｕ＋φ）について調べたもの
である。先の第１図〜第３図と対比すれば、限界加工度
ε＝　ｉｎ（Ａｏ／　Ａ−）の上限が広がり、高い到達
強度と延性を得る条件が整っていることがわかる。

以下、本発明の鋼線材の優れた特性を、実施例によって
説明する。

〔実施例１〕 まず、素材鋼の成分の影響をみるため、第２表に示す阻
１〜２１の化学組成の鋼を１５０ｋｇ真空解炉で溶製し
、熱間圧延により５．０ｍｍφに圧延し、更に冷間伸線
で２．１ｓ＋ｇφに予伸線した。冷間伸線の加工度は８
２．３％である０次いでこれを鉛パテンテイングして、
ラメラ間隔を０．１５に調整して素線とし、限界加工度
まで伸線し、特性を比較した。

１１Ｎａｌ〜５でＣ量の効果を、６〜９でＳｉ量の効果
を、ｌＯ〜１３でＭｎ量の効果を、更に１４〜１７でＰ
含有量の影響および１８〜２１でＭａｉｌの影響をそれ
ぞれ明らかにした。

第２表の備考欄に比較鋼と記したものは、ＣからＭｏま
での含有量のどれかが、本発明で定める範囲をはずれて
いる鋼である。これらは、伸線材（フィラメント）のＴ
、Ｓ（到達強度）が本発明の目標値に達せず、また捻回
、屈曲の特性でも劣るものが多い、これに対して、発明
鋼と記したものでは、限界加工度が全て４．５以上で、
伸線材の到達強度は３４０ｋｇｆ／■鴎２を超えている
。更に、コードワイヤ用のフィラメントとして充分な延
性も備えてい〔実施例２〕 第２表のｋｌｌの綱を用い、製造条件を変化させてその
影響を調べた。即ち、ｗ４Ｎα１１を１５０ｋｇ真空溶
解炉で溶製し、？、Ｏｙｘ−φに熱間圧延し、予伸線加
工、パテンティング処理、酸洗、プラスメツキ（メツキ
厚３〜４μ−）、伸線の各工程を経て伸線材（フィラメ
ント）を得た。予加工度は２．１ｍｍ０線径が得られる
様、予加工前の線径を調整し、これをパテンティング後
、伸線加工に供して変化させた。第３表に予伸線の加工
度、パテンティング後の線径、引張強さ（Ｔ、Ｓ）　、
およびラメラ間隔（λ）と、限界加工度、ならびに伸線
材の性質を示す。

第３表の試験Ｎ［Ｌｌは、予伸線の加工度が小さく、ま
た漱５は大きすぎて、いずれも延性が劣る。即ち、ｌｋ
２〜４に比較して捻回値が低く、また屈曲破壊確率が高
くなっている。試験殖６．９．７０は、パテンティング
組織におけるラメラ間隔が本発明の規定範囲をはずれて
いるため、伸線材の強度が目標値に達していない。

実施例１と実施例２の結果から、素材鋼の組成と、パテ
ンティング前の冷間伸線の加工度、およびパーライトラ
メラ間隔の全てが、本発明で定める範囲にあるとき、３
４０　ｋｇｆ／ａｍ”以上を超える強度と優れた延性を
もつコードワイヤ用フィラメントの素綿となる鋼線材が
得られることが明らかである。

（発明の効果） 本発明は、伸線過程における脆化のため伸線加工度を上
げることができず、到達強度の向上ができなかった従来
のコードワイヤ用鋼線材について、画期的な改良を加え
たものである０本発明によって得られる鋼線材は、３４
０ｋｇｆ／ＩＩ＋１２を超える強度と優れた延性をもつ
コードワイヤ用フィラメントの素線として、特に、自動
車用スチールコードタイヤの軽量化の要求に応えうる高
強度コードワイヤー用に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、従来の鋼線材の特性を示すもので、第１
図は加工度曲線、第２図は加工度と捻回値の関係、第３
図は加工度と破壊確率を示す図である。 第４図はＰの含有量による限界加工度の変化を示す図、 第５図はＭｏの含有量による量限界加工度の変化を示す
図、 第６図は素線のパーライトラメラ間隔による到達強度の
変化を示す図、 第７．８図は、それぞれパテンティング前の予加工によ
る１８０゛屈曲破壊確率と捻回値の変化を示す図、 第９．７０．１１は、それぞれ本発明鋼線材の加工度曲
線、伸線加工による捻回値の変化、１８０゛屈曲破壊確
率の変化を示す図、 である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．７０〜０．９０％、Ｓｉ：０
   ．１５〜１．２０％、Ｍｎ０．３０〜０．９０％、Ｍｏ
   ：０．０１〜０．０５％、残部Ｆｅおよび不純物から成
   り、不純物中のＰが０．０１％以下で、かつパーライト
   ラメラ間隔が０．１３〜０．１７μｍであることを特徴
   とする高強度コードワイヤー用鋼線材。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．７０〜０．９０％、Ｓｉ：０
   ．１５〜１．２０％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｍ
   ｏ：０．０１〜０．０５％、残部Ｆｅおよび不純物から
   成り、不純物中のＰが０．０１％以下である素線を、加
   工度７０〜８５％の冷間伸線加工の後、パテンティング
   処理することを特徴とする高強度コードワイヤー用鋼線
   材の製造方法。