JPH0327188A - 鋼線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〉 本発明は主にゴム製品の補強に使用される鋼線に関し、
詳しくは耐疲労性の改善された高強力鋼線に関する。

（従来の技術） 鋼線の耐疲労性を改良する従来技術として、鋼線表面に
圧縮残留応力を付与したもの（特開昭６２−７７４４１
号公報）、フエライトパーライト界面の偏析を減少させ
るために濶材の組成をＡｓ＋Ｓｂ＋Ｂｉ＋Ｓｅ＋Ｔｅ≦
ｏ．ｏｉｏ％としてク５−／ク感受性を低下させたもの
（特開昭６０−１４５３６２号公報〉、熱処理条件を制
御することにょり満線の脱炭深さを・小さくして疲労強
度を改良したちのく特開昭５８−１２（１７３５号公報
）などが知られている。

また、「線材製品読本」　（昭和４９年４月、鉄鋼産業
研究所発行）第１４頁には、加熱炉の温度が不的正であ
ると材料の過酸化、脱炭、結晶粒の粗大化などのために
線材品質が低下し、また在炉時間も長すぎると過酸化、
脱炭などの欠陥を生じ、逆に短すぎると材料の不均一加
熱となり圧延時に割を生じることがあると記載されてい
る。更に、炉内の雰囲気も材料の過酸化、脱炭などに大
きく影響するので、炉内圧空気比率などを十分に調整す
る必要があると記載されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、耐疲労性を悪化させる元素を従来技術に従い低
減させた鋼線材は、通常の製造法によっては製造するこ
とができないために高価となり、工業的に利用できない
という欠点がある。また、鋼線表面に圧縮残留応力を付
与する際、ショットブラストを適用すると表面被覆した
鋼線では表面被膜に傷を生じるおそれがある。

一方、鋼線を細線化する場合には、伸線加工性を良好に
するためにパテンティング処理を行うが、前述の従来技
術に従い加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気などを十分に
調整しても尚脱炭を生ずることがあった。すなわち、従
来鋼線を高強度とするには鋼材の炭素含有量を増加させ
たり、伸線加工度を高くする方法が一般的であり、高い
伸線加工度を有する鋼線材とするにはパテンティング処
理条件の最適化が必要である。しかし、この場合に、脱
炭抑制を損なうことがあった。

また、直径０．４印以下の鋼線においては、脱炭深さを
測定することが困難であり、定性的に脱炭状態を観察し
ており、どの程度の脱炭量であれば耐疲労性に悪影響を
及ぼさなくなるのかは不明であった。

そこで本発明の目的は、鋼線の脱炭量と耐疲労性との関
係を明らかにし、優れた耐疲労性を有する高強力鋼線を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、耐疲労性と強度を改善した鋼線を開発す
べく鋭意検討した結果、鋼線の組ｔ（Ｃ．Ｓｉ，　Ｍｎ
，　Ｐ，　Ｓ，　Ｆｅ）を所定の割合とした直径０．４
ｍｍ以下の鋼線において、鋼線の全体積（ｌ００％）の
炭素含有量と鋼線の体積き１０％を占める鋼線表層部の
炭素含有量との差を０．１０重量％以下とすることによ
り、優れた耐疲労性と強度を有する鋼線が得られること
を見い出し、本発明を完或するに至った。

すなわち本発明は、鋼線の組成が重量％でＣ：０．６５
〜１．００、Ｓｉ：　０．１０　〜０．３５、Ｍｎ：０
．３０　〜０．６０、ｐｒｏ．　０３０以下、Ｓ：０．
０３０以下で、残部が自質的にＦｅである直径が０．４
＋ｎｍ以下の鋼線において、鋼線全体の炭素含有量と鋼
線の体積の１０％を占める鋼線表層部の炭素含有量との
差が０．１０重量％以下であることを特徴とする鋼線に
関するものである。

脱炭を抑制して鋼線全体と表層部との炭素含有量の差を
０．１０重量％以下とするには、鋼線をパテンティング
処理するにあたり、予め鋼線を温水で洗浄し、次いで融
点１００℃以上で水（２０℃）への溶解度が５ｇ／ｌ以
上である有機化合物の水溶液槽中に鋼線を通過させて加
熱処理するか、あるいはパテンティング処理における加
熱炉の条件、例えば加熱炉の雰囲気を還元性、弱酸化性
もしくは不活性雰囲気にすることにより達戊することが
できる。

上述の鋼線表層部の脱炭の抑制について更に具体的に説
明する。′ 先ず、パテンティング処理前に予め温水などで鋼線表面
を洗浄することにより、表面付着物による加熱時の過大
なスケール発生を抑制したり、鋼線の不均一熱処理の弊
害を取り除く。

次いで、融点が１００℃以上で水（２０℃）に対する溶
解度が５ｇ／ｌ以上である有機化合物、例えばシュウ酸
、酒石酸、グルコール、グルコン酸、スクシンアミド酸
、ロイコン酸、アコニット酸、アジピン酸、アスコルビ
ン酸、レゾルシン、イソバレルアミド、インブチルアミ
ド、エチルマロン酸、エチレン尿素、オキシピリジン、
カテコール等の水溶液槽中に鋼線を通過させて加熱処理
を施す。上述の融点は分解を伴うものであってもよい。

尚、ここで融点を１００℃以上に限定したのは、かかる
融点だと鋼線表面に低温で適切な量でかつ緻密なスケー
ルが生威し、パテンティング処理における加熱工程での
脱炭を抑制することができるからである。また、２０℃
の温度での水に対す溶解度を５ｇ／Ｒ以上としたのは、
鋼線上に有機化合物を微量付着させるには有機化合物の
水溶液中に鋼線を通過させる方法が経済的であり、有機
化合物水溶液の濃度が２ｇ／ｉ以上であれば加熱時のス
ケールに対し効果があるが、有機物の析出によるバイブ
の詰まりなどの不具合点を排除するために５ｇ／Ｒ以上
とした。

本発明においては、直径０．４ｍｍ以下の鋼線の表層部
の炭素含有量を鋼線全体の炭素含有量との差で０．１０
重量％以下とすることによって鋼線の製造における断線
を防止し耐疲労性を向上させることに重要な特徴がある
ので、鋼線表層部の炭素含有量の低下を抑制する方法、
例えばステルモア処理された鋼線材を使用することによ
りパテンティング処理回数を減らして加熱での脱炭を抑
制する方法とか、パテンティング処理において鋼線の酸
化による脱炭を抑制するために不活性ガス雰囲気中また
は還元性雰囲気中で加熱する方法を採用してもよい。

（作　用） 本発明において鋼線の組成を限定したのは次のような理
由による。先ず、鋼線の強度が２５０　ｋｇ／ｍ１以上
となるようにするためには炭素含有量が０．６５重量％
以上であることを要し、一方鋼線直径を０．４ｍｍ以下
に伸線加工することが工業的に困難（延性低下による断
線の増加）とならないようにするために１．００重量％
以下とする。次にケイ素含有量を０．１０〜０．３５重
量％としたのは、脱酸を十分に行うには０．１０重量％
以上必要であり、一方０．３５重量％を超えると延性が
低下するためである。マンガン含有量を０．３０〜０．
６０重量％としたのは、パーライトの微細化には０．３
０重量％以上必要であり、一方０．６０重量％を超える
と靭性、延性が低下するからである。リン含有量および
硫黄含有量を共に０．　０３０重量％以下としたのは、
いずれもこれを超えると延性の低下を来すからである。

また、本発明において鋼線の直径を０．４ｍｍ以下とし
たのは、伸線加工度を高めて強度の改善をはかり、かつ
定歪での屈曲疲労性を改善するために曲げ剛性を小さく
するためである。

更に、表層部の脱炭量を特定化するにあたり鋼線の全体
積の１０％を表層部とした理由は、鋼線の脱炭している
部分はかかる表層部に含まれるからである。また、表層
部の脱炭量は鋼線表層を無機酸により溶解するかまたは
電解研磨により除去した試料について求めた炭素含有量
と、表層を除去していない鋼線試料について求めた炭素
含有量とから算出することから、測定精度上、鋼線体積
の１０％は除去する必要がある。例えば、直径０．２ｍ
ｍの鋼線の１０％を占める表層部は鋼線表面から５μｍ
程度の厚さの部分であり、鋼線表面の凹凸などを考える
とこの程度を表層部とすることが望ましいといえる。

次に、本発明では上述のようにして決定した１０％を占
める表層部の炭素含有量と鋼線全体積の炭素含有量との
差を０．１０重量％以下としたのは、０．ＩＯ重量％を
超えると耐疲労性が悪化するからである。

（実施例〉 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

従来例１，２、比較例１〜３、実施例１〜８鋼線の製造
方法は、パテンティング処理工程の前段階に温水による
鋼線表面の清浄化工程と、有機化合物水溶液を満たした
槽中に鋼線を通過させることにより鋼線表面に有機化合
物を付着させる工程とを設けている他は、従来から行わ
れている方法と同様の方法により各種鋼線を製造した。

本発明の鋼線の製造方法と従来の鋼線の製造方法との違
いを第１図に示す。

尚、比較のため、従来法による瀾線および本発明の条件
を逸脱した鋼線も各種製造した。

各種鋼線の評価は次のようにして行った。

鋼線表層部の炭素含有量測定法 メッキを施した鋼線は、まずメッキを酸または電解研磨
により除去した。次いで、５規定の硝酸で鋼線の体積の
約８％までを溶解し、流水のもとてスポンジたわしによ
り鋼線表面のスマ）トを除去した。しかる後、酢酸とク
ロム酸との混酸のもとで電解研磨により２％を溶解し、
鋼線の体積の１０％である表層部を溶解した鋼線を水洗
し、エタノール洗浄後、乾燥した。

上述の処理の下、鋼線表層部の炭素含有量を次式により
求めた。

鋼線表層部の炭素含有量（重量％〉 ＝〔（鋼線の炭素含有量〉　（重量％〉−（表層部を除
去した鋼線の炭素含有量）（重量％）　Ｘ　Ｏ．９］　
Ｘ　１０ 疲労限度測定法 回転曲げ疲労試験機を用い、温度２５℃、相対湿度６５
％の雰囲気下、回転速度５０００回／分で延べ回転数２
０万回において試料が１０本とも破断しない最大応力を
疲労限度とし、次式によりその値を求めた。

ｄ 疲労限度（ｋｇ／ｍ１）＝　　　　ｘ　２００００２Ｒ ｄ：鋼線の直径（ｗ） Ｒ：回転曲げ疲労試験において試料が１０本とも破断し
ない曲げ曲率半径（ｍｍ）であり、鋼線の曲げ中立軸か
ら曲げ中心までの距離とした。

測定結果を下記の第１表に示す。

従来例３、実施例９ 組成が重量％でＣ；０．８２、Ｓｉ；０．２０　、Ｍｎ
；０．５０、Ｐ；０．０１５　、Ｓ；０．００６　、Ｃ
ｕ；　０．０２で、残部が主としてＦｅであるステルモ
ア処理された５．５ｍｔｎ直径の線材を酸洗し、次いで
ボラックスを付着させ、ステアリン酸ナトリウムを主或
分とする潤滑剤のもとで乾式伸線により１．５０ｍｍ直
径になるまで伸線した。

次いで、５０℃の温水を満たした槽を３槽配置した清浄
化工程に鯛線を通過させ、引き続きシュウ酸を６ｇ／Ｉ
！の割合で含む水溶液を満たした槽に上記鋼線を通過さ
せ、表面にシュウ酸を付着させて最終パテンティングの
加熱炉に導き、１０５０℃にて加熱処理した。しかる後
、６５０℃に冷却し、パテンティング処理を行い、塩酸
水溶液により酸洗をして亜鉛メッキと銅メッキとを施し
、その後熱拡散によりプラスメッキとし、湿式伸線によ
り直径０．２０ｍｍのプラスメッキ鋼線とした。

従来例として、上記において清浄化とシュウ酸付着とを
行わない以外は上記処理と同様の処理を行ってプラスメ
ッキ鋼線を製造した。

得られた鋼線の引張り強度および疲労限度は下記の第２
表に示す通りである。

上記第２表より、本発明の鋼線は回転曲げ疲労限度が約
３０％改善されていることが分かる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、従来の鋼線の製造工程に清浄
化工程と有機化合物を付着させる工程とを追加すること
によりパテンティング処理時の脱炭を著しく減らし得た
本発明の鋼線は、強度を損なうことなしに大幅に耐疲労
性の改善が図られている。

従って、本発明の鋼線はワイヤロープ、ホースワイヤ、
ベルト補強コード、タイヤ補強コードなどの耐疲労性改
善のために使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の鋼線の製造例と本発明の鋼線の製造例
との比較を示す工程図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼線の組成が重量％でＣ：０．６５〜１．００、Ｓ
   ：０．１０〜０．３５、Ｍｎ：０．３０〜０．６０、Ｐ
   ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３０以下で、残部が実質
   的にＦｅである直径が０．４ｍｍ以下の鋼線において、 鋼線全体の炭素含有量と鋼線の体積の１０％を占める鋼
   線表層部の炭素含有量との差が ０．１０重量％以下であることを特徴とする鋼線。 ２、請求項１記載の鋼線を製造するにあたり、乾式伸線
   後に鋼線を温水で洗浄し、次いで融点１００℃以上で水
   （２０℃）への溶解度が５ｇ／ｌ以上である有機化合物
   の水溶液槽中に該鋼線を通過させた後にパテンティング
   処理し、しかる後湿式伸線により線径０．４ｍｍ以下に
   伸線することを特徴とする鋼線の製造方法。