JPH02209425A - 高強度鋼線の製造法 - 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） 本発明はタイヤその他の製品に用いられるコードワイヤ
ー用の鋼線の製造法に関する。さらに詳しくは本発明は
従来のコードワイヤーに比較して高強度であり、かつ絞
り・捻回値等の延性に優れたコードワイヤーの素線とな
る高強度鋼線の製造法に関する。

（従来の技術） 一般的にタイヤ用のスチールコードとして使用される鋼
線は直径が０．２鶴程度の高炭素鋼製フィラメントを一
本の線に撚ったものがほとんどであり、現状ではフィラ
メントの強度が最大３２０　ｋｇｆ／ｍ１２程度である
ものが多い。

ところで近年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。す
なわちコードワイヤーの強度を高めることによりスチー
ルコードの使用量の低減を図りタイヤの軽量化を図ろう
とする考え方によるものである。

そこで従来よりコードワイヤーの素材であるフィラメン
トの強度を高める方法が種々提案されている。たとえば
次に示すものがある。

（ｉ）中炭素鋼または高炭素鋼からなる鋼線を溶融金属
または水蒸気によって冷却し、鋼線の組織を焼き入れの
一操作のみで強靭な微細パーライト組織（ソルバイト組
織）に変化させる熱浴焼き入れ法、いわゆるパテンティ
ング法である。

（ｉｉ）ｒ組成および介在物の粒径・成分を特定した極
細伸線用線」が特公昭５４−３１７３３号公報に開示さ
れている。この発明は介在物の粒径・成分を特定するこ
とが有効であることを利用して、鋼線の断線を防ぎ、疲
労特性を向上させる方法である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれらの方法では３２０　ｋｇｆ／ｍｍ２
超の強度を有するフィラメントを製造することは難しい
。なぜならばこれまでのコードワイヤーのフィラメント
は中炭素鋼または高炭素鋼からなる鋼線を伸線して得ら
れていたために伸線加工により鋼線の延性が劣化した場
合に線材に破断が生じるため、伸線加工には限界があっ
て充分な強度の向上が図れなかった。すなわち、具体的
には前記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、一般に到達強度という）は３２０　
ｋｇｆ／ｆ１２程度が限界であったのである。

第３図は、第１表の組成を有する高炭素鋼線に従来のパ
テンティング処理を施した後に伸線して、直径が２，１
１の鋼線を得たときの加工度曲線であ第１表　　　　　
（重量％） 同図から明らかなように従来のパテンティング処理では
加工度εが３，３を越えると絞りが急激に低下するため
引張強さＴＳは３２０　ｋｇｆ／ｍｍ２程度がその得ら
れる限界となっていたのである。なお、加工度はε−Ｉ
ｎ　（Ａｏ／Ａイ）であり、Ａｏは母線の断面積であり
、Ａ７は各パスの伸線後の断面積である。

また第４図に同じく加工度εによる捻回特性の変化を示
すが、絞りと同様に加工度εが３．３を越えると捻回値
が急激に低下する。

さらに第５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を高めるほど鋼線の強度は
増加するが、従来のパテンティング処理では上記のよう
に捻回、曲げ等の延性の劣化のために加工度εが３．３
を超えると鋼線の破断が多発してしまい、加工度を高め
ることには限界があった。

ここに本発明の目的は、上記の従来の技術の限界を越え
た強度を有し、しかもスチールコードへ加工するのに充
分な捻り、曲げ等の延性をも備えたフィラメント、具体
的には３８０　ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度と、２０回以
上の捻回値とさらに１８ｏ°屈曲破壊確率５％以下の加
工性とを有する、スチールフィラメントの素材となる高
強度鋼線の製造法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上記課題を解決するため種々検討を重ねた
結果、高炭素鋼線をパテンティング処理して伸線する従
来の方法では充分な強度と延性とを有するフィラメント
が得られないことに着目して、これに代わる方法として
これまで見逃されていた低炭素鋼線を用いて伸線および
急速加熱する手段により微細なフェライト−パーライト
２相組織とすることにより、高炭素鋼線以上の伸線が可
能であって、その結果充分な強度と延性とを有する高強
度鋼線が得られることを知り、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、重量％でＣ：０．
０５〜０．２０％、Ｓｉ：１．０〜１．５％を含有する
鋼組成を有する鋼線を、Ａｃ３点以上の温度に加熱して
水中に焼き入れた後に、加工度が２０〜４０％の伸線を
施し、引き続き１００℃／秒以上の昇温速度でＡｃｔ点
以上Ａｃ３点未満の温度に加熱し、しかる後に鉛浴中に
浸漬することを特徴とする高強度鋼線の製造法である。

（作用） 以下本発明を作用効果とともに詳述する。なお本明細書
において特にことわりがない限り１％」は「重量％」を
意味するものとする。

まず鋼線の組成を限定する理由を説明する。

Ｃを０．０５〜０．２０％の範囲に限定する理由は、０
．０５％未満では最終組織として得られる共析晶として
のパーライト量が不足し強度が不充分となるためであり
、また０、２％を越えると伸線性が低下しやはり強度が
充分に確保されないため、０．０５％以上０．２％以下
とする。

Ｓｉは、１．０％未満では初晶であるフェライトの強度
が不足するためであり、また１、５％を越えると伸線性
が低下し、最終製品であるコードワイヤーの強度が充分
得られないため、１．０〜１．５％の範囲に制限する。

Ｃ，Ｓｔ基以外成分元素の量については特に限定を必要
としない。Ｐ、　Ｓ、　Ｍｎ、　Ａ（！、　Ｎ等は通常
の低炭素鋼に含有されている範囲でよい。

すなわち不純物であるＰ、Ｓはできるだけ少ないほうが
よい。コードワイヤーのような最終製品になる低炭素鋼
線では加工性・疲労性を向上させるためそれぞれ０．０
１％以下、ｏ、ｏｉ％以下に抑えることが望ましい。Ｐ
、Ｓ以外の元素について標準的な含有量を示すと下記の
とおりである。

Ｈｎ：およそ０．５％、Ｎ：およそ０．００４％以下ｓ
ｏ１．Ａ（ｉ：およそ０．００１％以下上記の標準成分
の他にもたとえばＣｒ、Ｖ％　Ｚｒ等の合金成分を必要
に応じて含有させてもよい。

次に本発明のプロセスについて詳述する。本発明の工程
は、たとえばビレット　（またはブルーム）を熱間圧延
して得た、直径がおよそ５．５鶴である鋼線を直径が２
．３　ｍ程度の鋼線に粗伸線した素線材であって、前述
の組成を存する鋼線を出発材料とする。かかる鋼線を ■Ａｃ、＋点以上の温度に加熱して水中に焼き入れ、そ
の後に、常温で加工度が２０〜４０％の伸線を施す■前
記工程に引き続いて１００℃／秒以上の昇温速度でＡｃ
１点以上ＡＣ３点未満の温度に加熱した後に鉛浴中に浸
漬する ことにより所望の強度を有する鋼線を製造するのである
。以下これらの工程について説明する。

まずＡｃｚ点以上の温度に鋼線を加熱しておき、水中焼
き入れすることによりオーステナイトからマルテンサイ
ト組織の銅線を得るのである。へ０３点以上の温度であ
れば特に制限を必要とするものではないが、粗粒化防止
の観点から１ｏｏｏ℃以下の温度であることが望ましい
。

次にこの焼き入れを行った鋼線に伸線を行うが、伸線加
工度を２０〜４０％に限定した理由について説明する。

第１図は限界加工度と一時伸線加工度との関係を表すグ
ラフであるが、第１図から明らかなように伸線加工度が
２０％未満では組織が伸線方向へ充分揃わずその後の急
速加熱および鉛浴中への浸漬によって得られる２相組織
の伸線性が目標の３８０ｋｇｆｌ璽＊”以上の強度を得
るためには不十分であるため、伸線加工度を２０％以上
と制限した。また伸線加工度が４０％を越えると伸線で
の内部欠陥の影響が現れ、目標値である３８０　ｋｇｆ
／ｍｕ”を越えることが出来ないため、伸線加工度を４
０％以下とした。

ここに、伸線加工度は（伸線剪断面積−伸線後断面積）
／伸線剪断面積×１００（ト）をいい、一般には数回ダ
イスを通して行う冷間引抜き加工である。

この後に１００℃／秒以上の昇温速度でＡｃ、点板上Ａ
ｃ４点未満の温度に加熱する。

ここで昇温速度を１００℃／秒以上と制限した理由を説
明する。第２図は臨界加工度に及ぼす加熱速度の関係を
表したグラフであるが第２図から明らかなように１００
℃／秒未満では得られるフェライト−パーライト組織に
伸線前に行った加工の効果が殆ど残らず、また組織が粗
くなりその結果として伸線性が低下し、目標とする３８
０　ｋｇｆ／ｍ２以上の強度が得られないため、昇温速
度を１００℃／秒以上とした。

また加熱温度をＡｃ＋点以上Ａｃ３点未満の温度、すな
わち２相域の温度とした理由は、この領域以外では本発
明の作用効果に大きな影響を及ぼす微細な計上のフェラ
イトとパーライトの２相組織が得られないからである。

そして最後に鉛浴中に浸漬することにより、微細なフェ
ライト−パーライト組織からなる鋼線となって良好な強
度および延性が得られるのである。

浸漬時間は未変態組織抑制の観点から３０秒以上である
ことが望ましい。

さらに本発明を実施例を用いて詳述するが、これはあく
までも本発明の例示であってこれにより本発明が不当に
制限されるものではない。

実施例 Ｍｎ：　０．０１重量％、Ｐ：０．０１重量％以下、そ
してＳ：０．０１重量％以下であって、Ｃ，Ｓｔ含有量
を種々変化させた各種網について真空溶解炉で溶製し、
直径８酊の丸棒に圧延を行った後、下記に示す工程で直
径０．１８５〜０．６３ｍｍの試料１１ｍ１ないし試料
階１９を得た。

率の測定を行った。

なお試験基準は、前述したように鋼線に対する近年の要
求に応えるため、ＴＳは３８０　ｋｇｆ／ｍ２以上、Ｔ
Ｎは２０回以上とした。試験結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように本発明にかかる方法により得
られた線材（試料寛１ないし試料磁９）は、ＴＳ、　Ｔ
Ｎおよび屈曲破壊確率ともに優れていることがわかる。

これに対し試料階１０ないし試料阻１９は比較例の方法
により得られた線材である。

低い方法により得た試料であるが、前述したように、組
織が伸線方向へ充分に揃わないため、強度が不足してい
ることがわかる。

試料隘１６は、１次加工度が本発明の範囲よりも高い方
法により得た試料であるが、鋼線内部の欠陥の影響が顕
著となり、強度が不足してしまうことがわかる。

試料患１７は、昇温速度が本発明の範囲よりも低い方法
により得た試料であるが、組織が成長し粗大化するため
、目標とする張力を得られないことがわかる。

試料隘１８および試料阻１９は、２次加工温度が本発明
の範囲を外れた方法により得た試料であるが、ともに微
細な針状フェライト−パーライト組織が得られないため
、強度・延性ともに不足していることがわかる。

試料隘１０は、Ｃ含有量が本発明の範囲より低い鋼線よ
り得た試料であるが、前述したようにパーライト量が不
足するため、強度が不十分であることがわかる。

試料隘１１は、Ｃ含有量が本発明の範囲よりも高い鋼線
より得た試料であるが、伸線性が低下していることがわ
かる。

試料１ＩｋＬ１２は、Ｓｉ含有量が本発明の範囲より低
い鋼線より得た試料であるが、組織中のフェライト量が
不足し張力が目標ｈｔに達していないことがわかる。

試料阻１３は、鋼線のＳｉ含有量が本発明の範囲より高
い鋼線より得た試料であるが、伸線性が不足し高張力鋼
線材として適当でないことがわかる。

試料阻１４は、１次加熱温度が本発明の範囲より低い方
法により得た試料であるが、加熱により生成するオース
テナイト量が不足するため、最終的にパーライト量が不
足し、強度・延性とも不足することがわかる。

試料隘１５は、１次加工度が本発明の範囲よりも（発明
の効果） 以上詳述してきた本発明により従来のパテンティング処
理を行う熱処理法では得ることができなかった高い伸線
加工性を有するコードワイヤー用伸線素材を得ることが
可能となった。

さらに高強度鋼線を低炭素鋼を素材として製造すること
が可能となったため、コードワイヤーの製造コストの低
減を図ることもできる。

かかる効果を有する本発明の実用上の意義は極めて著し
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼線の限界加工度と１次伸線加工度との関係
を表すグラフ： 第２図は、鋼線の限界加工度に及ぼす加熱速度の関係を
表すグラフ： 第３図は、従来法によりパテンティング処理した鋼線の
加工度曲線を表すグラフ： 第４図は、従来法により得た鋼線の加工度と捻回特性と
の関係を表すグラフ：および 第５図は、従来法により得た鋼線の１８０６屈曲試験に
よる破壊確率の変化を表すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：１．０〜１．５％を
   含有する鋼組成を有する鋼線を、Ａｃ＿３点以上の温度
   に加熱して水中に焼き入れた後に、加工度が２０〜４０
   ％の伸線を施し、引き続き１００℃／秒以上の昇温速度
   でＡｃ＿１点以上Ａｃ＿３点未満の温度に加熱し、しか
   る後に鉛浴中に浸漬することを特徴とする高強度鋼線の
   製造法。