JPH05105951A - 高強度鋼線の製造方法 - Google Patents

高強度鋼線の製造方法

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JPH05105951A
JPH05105951A JP29663991A JP29663991A JPH05105951A JP H05105951 A JPH05105951 A JP H05105951A JP 29663991 A JP29663991 A JP 29663991A JP 29663991 A JP29663991 A JP 29663991A JP H05105951 A JPH05105951 A JP H05105951A
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JP
Japan
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wire
steel wire
strength
steel
wire drawing
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JP29663991A
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English (en)
Inventor
Yutaka Tamai
豊 玉井
Toyoaki Eguchi
豊明 江口
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Toa Steel Co Ltd
Original Assignee
Toa Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度鋼線を低炭素鋼を素材として、高い伸
線加工性を有するスチールコード用素線を製造すること
により、コスト低減を図る。 【構成】 C:0.05〜0.20%、Si:0.5〜1.5%、
Mn:0.8〜2.0%を含有する鋼線を、Ac3 以上に加熱
し、水焼入れ後、減面率20〜60%の伸線加工を行
い、120℃/sec 以上の昇温速度で、Ac1 以上Ac3
満に再加熱、その後鉛浴中に浸漬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高強度鋼線の製造方法に
係り、自動車用ゴムタイヤなどの補強材として使用され
るスチールコードやビードワイヤなどに適用される鋼
線、更に詳しくは従来のスチールコードに比較して高強
度且つ絞り、捻回値などの延靱性にすぐれたスチールコ
ードの素線となる高強度鋼線の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、タイヤ用スチールコードとして
使用される鋼線は、直径0.2mm程度の高炭素鋼線の素線
をより線加工したものがほとんどで、現状では、素線の
強度は最大3200N/mm2 程度のものが多い。
【0003】最近、自動車の軽量化の一環として、スチ
ールコードの高強度化の要求が高まり素線の強度を高め
る方法が種々提案されており、たとえば、次に示すもの
がある。 (1)中高炭素鋼線を溶融塩、溶融金属または水蒸気中
に冷却し、鋼線の組織を強靭な微細パーライト組織(ソ
ルバイト組織)にする方法。(いわゆるパテンティン
グ) (2)非金属介在物の組成、粒径を特定することによ
り、鋼線の断線を抑え、疲労特性を向上させる方法。
【0004】これらの方法で、3200N/mm2 を超え
る強度を有する素線を製造することは、困難である。な
ぜならば、中高炭素鋼線を伸線加工する際、鋼線の延靭
性が劣化した場合、鋼線に破断が生じるため、伸線加工
には自ずと限界があり、強度向上には、不十分であっ
て、素線の強度は、3200N/mm2 が限界であった。
即ち、図1は次の表1の化学成分を有する高炭素鋼線を
パテンティング後、伸線加工したときの引張強さと、絞
りの伸線加工度による変化を示す。
【0005】
【表1】
【0006】前記図1から、伸線加工度εが2.0を超え
ると、絞りが急激に低下するため、引張強さT.S.の実用
限界は3200N/mm2程度となっていた。ここで、伸
線加工度εは、In(A0/A1)であり、A0はパテンティン
グまま原線の断面積、A1は伸線後の断面積である。
【0007】図2には、前記表1の化学成分を有する高
炭素鋼線をパテンティング後、伸線加工したときの捻回
値の伸線加工度εによる変化を示すが、この図2から、
伸線加工度εが2.0を超えると、絞りと同様に、捻回値
が急激に低下することが明かである。
【0008】図3は、前記表1の化学成分を有する高炭
素鋼線をパテンティング後、伸線加工したときの180
°屈曲試験での折損確率と伸線加工度の関係を示すが、
この図から、伸線加工度が増加するにつれ、折損までの
回数は急激に低下し、折損確率の増大することが理解さ
れる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
高炭素鋼線をパテンティング後、伸線する方法では、鋼
線の延靭性の低下で、伸線加工度εが2.0を超えると、
鋼線の断線が多く、加工度を高めるには限界があり、ス
チールコードなどの加工に適した鋼線を得ることができ
ない。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける課題を解消するように検討を重ねて
創案されたものであって、上述したような従来技術の限
界を越えた強度を有し、スチールコードの加工に十分な
延靭性をそなえた素線、具体的には、3800N/mm2
以上の強度と、20回以上の捻回値、180°屈曲試験
での折損確率5%以下の加工性を有する高強度鋼線を得
ることに成功したものであり、以下の如くである。
【0011】(1) wt%で、 C:0.05〜0.20%、 Si:0.5〜1.5%、Mn:0.8
〜2.0% を含有する鋼線を、Ac3 以上に加熱し、水焼入れ後、減
面率20〜60%の伸線加工を行い、120℃/sec 以
上の昇温速度で、Ac1 以上Ac3 未満に再加熱、その後、
鉛浴中に浸漬することを特徴とする高強度鋼線の製造方
法。
【0012】
【作用】上記したような本発明について更に説明する
と、先ず本発明における鋼線の化学成分限定理由は以下
の如くである。 C:0.05〜0.20%。 Cは、鋼の強度を確保するのに有効であり、このために
は、0.05%以上含有させることが必要であるが、0.2
0%を超えると、伸線性が低下し、加工性が劣化するた
め、0.05〜0.20%の範囲とした。
【0013】Si:0.5〜1.5%。 Siは、鋼の脱酸剤として作用するほか、基地の固溶強化
に有効であるとともに、針状の微細なフェライト・パー
ライト2相組織の生成に不可欠な元素で、この効果を発
揮させるには、0.5%以上含有させることが必要がある
が、一方1.5%を超えると、伸線性が低下し、加工性や
靭性が劣化するため、0.5〜1.5%の範囲とすることが
必要である。
【0014】Mn:0.8〜2.0%。 Mnは、Siと同様に、脱酸剤として作用するとともに、延
性を阻害するSをMnSとして固定する効果をもつほか、
焼入れ性の向上元素として働き、基地組織の微細化によ
り、靭性の向上にも有効な元素である。これらを、有効
に作用させるには、0.8%以上含有させることが必要で
あるが、2.0%を超えても、この効果は飽和するので、
0.8〜2.0%の範囲とすべきである。
【0015】前記したようなC,Si,Mn以外の化学成分
については、特に規定はしないが、スチールコードのよ
うな最終製品を想定した場合、加工性や耐疲労性を考慮
し、P,Sは、それぞれ0.01%以下、sol Alは0.00
1%以下、Nは0.004%以下が望ましい。
【0016】次に、本発明の製造方法の限定理由につい
て述べると、本発明の製造工程は、たとえば、ブルース
あるいはビレットを熱間圧延した5.5mmφの線材を、1
次伸線により2.1mmφ程度にした鋼線を出発点とする。
この鋼線を、Ac3 以上に加熱し、水焼入れ後、減面率2
0〜60%の伸線加工を行い、120℃/sec 以上の昇
温速度で、Ac1 以上Ac3 未満に再加熱、その後、鉛浴中
に浸漬することにより所望の機械的性質を有する鋼線を
製造するのである。
【0017】これらの工程について仔細を説明すると、
まず、Ac3 以上に鋼線を加熱し、水焼入れすることによ
り、オーステナイトからマルテンサイト組織の鋼線を得
る。Ac3 以上の温度であれば特に規定は必要でないが、
結晶粒の粗大化防止の観点から、1000℃以下が望ま
しい。
【0018】次に、この焼入れ鋼線に伸線加工を実施す
るが、減面率を20〜60%に限定した理由について説
明する。図4は、鋼線の全伸線限界加工度εと水焼入れ
後、急速再加熱までの伸線減面率(以下、これを、2次
伸線減面率と表示)の関係を示す。この図から、2次伸
線減面率が20%未満では、マルテンサイト組織が伸線
加工方向にそろわず、その後の急速再加熱や鉛浴への浸
漬により得られるフェライト・パーライト2相組織の伸
線性が、目標強度3800N/mm2 以上までには至ら
ず、一方、2次伸線減面率が60%を超えると、伸線に
おける内部欠陥の影響が現れ、同様に、2相組織の伸線
性が、目標強度3800N/mm2 以上とならないため、
2次伸線減面率の範囲を20〜60%とすることが必要
である。なおここで、減面率とは、((伸線加工前断面
積−伸線加工後断面積)/伸線加工前断面積)×100
(%)を意味し、一般には、数回ダイスを通して行う冷
間引き抜き加工である。
【0019】上記のような処理後、120℃/sec 以上
の昇温速度で、Ac1 以上Ac3 未満に再加熱するが、ここ
で、昇温速度を120℃/sec 以上と限定した理由を以
下に述べると、図5には、鋼線の全伸線限界加工度εに
およぼす昇温速度(℃/sec)の影響を示す。即ち、昇
温速度が120℃/sec 未満では、得られるフェライト
・パーライト組織に、前伸線加工の効果が残らず、組織
自体も粗いため、その後の伸線性が低く、目標強度38
00N/mm2 以上に至らないため、昇温速度を120℃
/sec 以上とした。
【0020】さらに、前記再加熱温度をAc1 以上、Ac3
未満とした理由は、この温度範囲以外では、本発明の作
用効果に大きな影響をもつ針状の微細なフェライト・パ
ーライト2相組織が得られないためである。
【0021】最後に、鉛浴中に浸漬することにより、針
状の微細なフェライト・パーライト2相組織からなる鋼
線が得られるのである。なお、浸漬時間は、未変態組織
を抑えるため、30sec 以上保持することが望ましい。
【0022】
【実施例】以下に本発明によるものの具体的実施例につ
いて説明するが、本発明によるものが、このような実施
例に限定されるものでないことは当然である。
【0023】次の表2には本発明者等が採用した本発明
例および比較例の化学成分およびAc1 、即ちサンプルの
加熱時、フェライト+セメンタイトからオーステナイト
に変態が開始する温度、Ac3 、即ちサンプルの加熱時に
フェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度
を示す。
【0024】
【表2】
【0025】前記した表2の各鋼は、5.5mmφの線材に
圧延後、1次伸線で2.1mmφ程度の鋼線となし、次いで
下記する表3のような条件による1次加熱、水焼入
れ、2次伸線、2次加熱、鉛浴浸漬、3次伸線
の各工程により0.15〜0.95mmφの鋼線であるNo.1〜
21の試料を製作した。
【0026】
【表3】
【0027】上記のようにして得られた各試料(No.1〜
21)について、3800N/mm2 以上の強度と20回
以上の捻回値、180°屈曲試験での折損確率5%以下
の加工性を有することを判定基準としそれぞれ引張強さ
σBS、捻回値NS 、180°屈曲試験による折損確率P
S を試験測定した結果は、別に次の表4として示す如く
であった。
【0028】
【表4】
【0029】前記したような結果によるときは、本発明
法による試料No.1〜9の鋼線は、強度、捻回値、屈曲折
損率の何れにおいても優れている。これに対し、試料N
o. 10〜21の鋼線は、比較例の製造方法によるもの
で、試料No. 10,11は、それぞれC量が本発明範囲
より高いものと低いものであって、前述の通り、強度不
足または伸線性低下となっている。また試料No. 12,
13は、それぞれSi量が本発明範囲より高いものと低い
もので、前述の通り、針状のフェライト・パーライト量
が不足し強度が目標に達しないかまたは伸線性の低下と
なっている。さらに試料No. 14,15は、それぞれMn
量が本発明範囲より高いものと低いもので、前述の通
り、強度と延靭性が不足している。試料No. 16は、1
次加熱温度が本発明範囲より低いもので、加熱によるオ
ーステナイト量が不足するため、パーライト量も不足、
最終的に、強度、延性とも低下している。また試料No.
17,18は、それぞれ2次伸線減面率が本発明範囲よ
り高いものと低いもので、前述の通り、組織が伸線加工
方向にそろわないかまたは内部欠陥の影響で強度が不足
している。試料No. 19は、2次加熱時の昇温速度が本
発明範囲より低い場合で、組織が成長し粗大化するた
め、目標強度が得られない。試料No. 20,21は、そ
れぞれ2次加熱温度が本発明温度より高いものと低いも
ので、前述の通り、ともに微細な針状のフェライト・パ
ーライト組織が得られず、強度、延性とも不足してい
る。
【0030】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によると
きは、従来の高炭素鋼線材をパテンティング処理を行う
方法で、到達し得なかった高い伸線加工性を有するスチ
ールコード用素線などを製造することが可能にするとと
もに、高強度鋼線を低炭素鋼を素材として、製造するこ
とにより、コスト低減を図り、高強度鋼線の製造方法と
して広く実用化し得るもので工業的にその効果の大きい
発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】表1に示した高炭素鋼線をパテンティング処理
後、伸線加工したときの伸線加工度と引張強さ、絞りの
関係を表すグラフである。
【図2】表1に示した高炭素鋼線をパテンティング処理
後、伸線加工したときの伸線加工度と捻回値の関係を表
すグラフである。
【図3】表1に示した高炭素鋼線をパテンティング処理
後、伸線加工したときの伸線加工度と180°屈曲にお
ける折損確率の関係を表すグラフである。
【図4】鋼線の全伸線限界加工度と2次伸線減面率の関
係を示すグラフである。
【図5】鋼線の全伸線限界加工度と2次加熱時の昇温速
度の関係を示したグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 wt%で、 C:0.05〜0.20%、 Si:0.5〜1.5%、Mn:0.8
    〜2.0% を含有する鋼線を、Ac3 以上に加熱し、水焼入れ後、減
    面率20〜60%の伸線加工を行い、120℃/sec 以
    上の昇温速度で、Ac1 以上Ac3 未満に再加熱、その後、
    鉛浴中に浸漬することを特徴とする高強度鋼線の製造方
    法。
JP29663991A 1991-10-17 1991-10-17 高強度鋼線の製造方法 Pending JPH05105951A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005271716A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Fuji Seiko Kk タイヤ用ケーブルビードの環状芯線、そのための芯線及び環状芯線の製造方法
US8883306B2 (en) 2008-03-04 2014-11-11 Nv Bekaert Sa Cold drawn low carbon steel filament and method of manufacturing said filament
WO2017157877A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Nv Bekaert Sa Hose reinforcement wire with increased formability

Cited By (4)

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