JPH0857531A

JPH0857531A - 金属線材の湿式伸線方法

Info

Publication number: JPH0857531A
Application number: JP19262594A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagai; 博司永井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-08-16
Filing date: 1994-08-16
Publication date: 1996-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】金属線材の機械的性質の向上、伸線限界および
伸線速度の向上、さらにダイス寿命の延長が可能な伸線
方法の提供。【構成】下記のＡからＣ、またはＡからＤまでを特徴と
する金属線材の湿式伸線方法。Ａ．金属線材の湿式伸線工程における仕上パスでの伸線
を入側ダイス(5-1) と出側ダイス(5-2) の２個に分割さ
れタンデムに配置されたダイスで行うこと、Ｂ．その２個のダイスの出側ダイスでの減面率を３％以
下とすること、Ｃ．入側ダイス前および入側ダイスと出側ダイスの間に
冷却潤滑液を供給すること。さらに、必要に応じて、Ｄ．中間パスの少なくとも１パスでの伸線を２個に分割
したダイスで行うこと。【効果】高炭素鋼線等を製造する際の線材の脆化防止、
到達強度、疲労強度の上昇という効果が得られ、また、
仕上線速の上昇、伸線限界の上昇、仕上ダイスの寿命延
長という製品特性および生産性の両面での大きな改善効
果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的性質、即ち、絞
りと捻回値で評価される延性および疲労強度に優れた金
属線材を製造するための湿式伸線方法に関する。この方
法は、また線材の伸線限界と伸線速度の向上および伸線
用ダイスの寿命延長にも寄与する。

【０００２】

【従来の技術】従来の極細線湿式伸線方法では、一般に
１パスの減面率を16％前後としてダイスを20枚程度備え
た伸線機を用いて伸線する。図４はこのような伸線機の
一例を示す概略縦断面図である。

【０００３】図４に示すように、伸線材１は、まず第１
段のダイス２で引き抜かれた後、小空間を経て潤滑液槽
３内の液中に入る。潤滑液槽３内にはコーン状の段車
（キャプスタン）４-1と４-2の複数対が設けてある。線
材は、段車４-1から４-2へ、又はその逆に数回往復する
のであるが、１回走行する度に段車４-1と４-2の間に置
かれた（図示しない）複数個のダイスで潤滑液中で引抜
かれて伸線されていく。

【０００４】一つの段車の対での伸線が終われば、次の
段車の対に移り同じように伸線され、最後に仕上ダイス
５に入る。仕上ダイス５は、ノズル６から潤滑液槽３内
の潤滑液を循環して供給することによって冷却されるこ
とが多い。仕上ダイス５で最終線径に引き抜かれた伸線
材は、キャプスタン７を経て巻取機８に巻き取られる。

【０００５】伸線材の総減面率が高い時は20パス以上の
伸線が必要となるので、伸線機を２回以上繰り返し使用
する場合もあるが、通常いずれの場合でも１パス (段車
４-1から４-2へ、またはその逆に走行すること、および
仕上ダイスを通過することをそれぞれ１パスという) の
伸線は１個のダイスで行っている。

【０００６】上記のような従来の伸線法には、下記の問
題点がある。

【０００７】1．伸線中の線材の発熱による時効脆化 2. 潤滑不良による線材の焼付とダイス寿命の低下 3. 上記１と２による断線、もしくは伸線限界の低下と
伸線速度の低下。

【０００８】これらの問題を解決すべく、これまでに以
下のような提案がなされている。

【０００９】1) 特開昭61-253115 公報および特公平5-3
0525 号公報においては、それぞれ方法は異なるが、仕
上ダイス出側で直接冷却を行う方法が提案されている。
これは、従来の湿式伸線機では最終仕上ダイス出側での
冷却が行われておらず、線温上昇により仕上げ後の時効
で線材特性が劣化することに鑑み、仕上ダイスの出側で
冷却を強化しようとする提案である。

【００１０】しかし、これらの方法では、ダイス内での
強制冷却にまで至っていないため、伸線速度の一層の高
速化および総減面率の一層の増加には対応が困難であ
る。

【００１１】2) 特開平3-104821公報には、伸線ダイス
の段数を30〜60という多段にして、各パスの減面率を下
げることにより線材発熱を押え、時効脆化を減少させる
方法が提案されている。この方法では、パス数（ダイス
数）が増え、設備が大きくなり、その分、価格も高くな
る。また、各パス減面率が下がった分だけ各ダイス出側
の面圧が高くなるため、結果的に各ダイスの寿命が短く
なり、ダイス総数増加とも相俟って設備コスト、生産コ
ストが大幅に上がってしまう。

【００１２】3) さらに、特開平5-154537号公報には、
１パス当たり２ダイスとし、ダイス間の高圧室に高圧液
体（潤滑液）を供給し、伸線する方法が提案されてい
る。これは、伸線時の潤滑性と冷却効果を改善して太径
線材の伸線速度を上げることをねらったものである。し
かし、この方法では、第１ダイス（入側ダイス）では軽
伸線とし、第２ダイス（出側ダイス）で主伸線を行うと
しており、後述する本発明方法におけるような仕上パス
後の伸線材の表面の残留応力の軽減による線材の機械的
性質の向上については全く配慮されていない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属線材の
機械的性質の向上、伸線限界および伸線速度の向上、さ
らにダイス寿命の延長を課題とし、前記の従来方法にお
ける問題点のない金属線材の伸線方法を提供することを
目的としてなされたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記のＡから
Ｃ、またはＡからＤまでを特徴とする金属線材の湿式伸
線方法を要旨とする。

【００１５】Ａ．金属線材の湿式伸線工程における仕上
パスでの伸線を入側ダイスと出側ダイスの２個に分割さ
れタンデムに配置されたダイスで行うこと、Ｂ．その２個のダイスの出側ダイスでの減面率を３％以
下とすること、Ｃ．入側ダイス前および入側ダイスと出側ダイスの間に
冷却潤滑液を供給すること。

【００１６】さらに、必要に応じて、Ｄ．中間パスの少なくとも１パスでの伸線を２個に分割
したダイスで行うこと。

【００１７】

【作用】前記〔発明が解決しようとする課題〕に示した
様々な問題点を解決しようとする場合に、検討しなけれ
ばならない事項は次の各項である。

【００１８】1)機械的性質向上の観点から、伸線温度と
時効脆化との関係、 2)伸線限界と伸線速度向上の観点から、伸線減面率と線
材表面残留応力の関係、 3)ダイス寿命延長の観点から、伸線減面率とダイス面圧
との関係。

【００１９】まず、1)に関しては、湿式伸線において、
１パスを２個に分割してタンデムに配置したダイスで実
施することにより、ダイス伸線の途中で線材とダイスの
両方を冷却すること、および潤滑液の補給を行うことが
共に可能となり、線温上昇が抑制されてその時効脆化が
小さくなる。

【００２０】また、仕上パスで分割した２個のダイスの
中の出側ダイスでの減面率を小さくすると、線材表面の
引張残留応力が著しく減少し、絞り、捻回値が大きくな
り疲労強度の向上にも効果がある。本発明方法では、出
側ダイスでの減面率を３％以下にするのであるが、この
減面率は多数の実験等の検討結果から得たものである。
減面率が３％以下であれば、線温上昇は 100℃以下であ
り、時効脆化にはほとんど影響を及ぼさない。

【００２１】出側ダイスでの減面率が３％を超えると、
仕上パスのダイスを２個に分割した効果が小さくなり、
更に入側ダイスの寿命低下をもたらすおそれがある。

【００２２】出側ダイスでの減面率は 1.5％以下とする
のが一層望ましい。ただし、減面率０の近傍では引張残
留応力の減少が小さく、また減面率 0.5％未満の精度の
高いダイスの製作も困難であるから、出側ダイスでの減
面率の下限は 0.5％程度とすべきである。

【００２３】上記の出側ダイスでの減面率と、仕上パス
で必要な減面率（通常、15％程度）との差は、入側ダイ
スが受け持つことになる。従って、本発明方法における
仕上パス工程では入側ダイスが主伸線、出側ダイスが軽
伸線となる。

【００２４】次に、減面率とダイス寿命との関係につい
て説明する。図２は、ダイスによる伸線過程における応
力分布を示す図であるが、この図から明らかなように、
減面率が低い程、ダイス出口部の面圧が高くなり、ダイ
スが摩耗してダイス寿命が低下する。但し、図３に示す
ように、ダイスの入側に後方張力（バックテンション）
を付加すれば、その分だけ伸線加工に必要なダイスの面
圧は低くなり、ダイスの寿命が向上することになる。こ
れが、本発明方法において、１パスのダイスを２個に分
割したもう一つの理由である。即ち、入側ダイスの引抜
力が出側ダイスへの後方張力となり、出側ダイスでの伸
線は軽減面率でありながら、ダイス寿命の低下をもたら
さない。のみならず、潤滑液の再補給と強制冷却による
線温上昇抑制の両方によってダイス寿命は延びるのであ
る。

【００２５】図１(a) は、本発明方法を実施する湿式伸
線機の構造を示す縦断面図である。

【００２６】先に図４について説明したように、第１段
のダイス２で引き抜かれた伸線材１は、小空間を経て潤
滑液槽３内の液中に入り、段車４-1と４-2の複数対を通
過して複数個のダイスで潤滑液中で引抜かれて伸線され
ていく。

【００２７】図１(b) は、同 (a)のＡ部の拡大断面図で
ある。図４に示した仕上ダイス５は、ここでは５-1と５
-2に２分割されている。即ち、入側ダイス５-1と出側ダ
イス５-2とがタンデムに配置されている。入側ダイス５
-1の前、および入側ダイス５-1と出側ダイス５-2の間に
は、その上側の開放部分から冷却された潤滑液が潤滑液
供給ノズル６-1と６-2から供給される。この潤滑液は、
潤滑液槽１内で使用されるものと同じ液でよいが、潤滑
と伸線材およびダイスの冷却とを兼ねるものであるか
ら、強制的に冷却して供給するのが望ましい。

【００２８】上記の仕上ダイス装置 (Ａ部) によって線
材とダイスの冷却と潤滑が確実に行われ、線材表面の引
張残留応力も激減する。仕上パスを経た伸線材１はキャ
プタン７を経て巻取機８に巻取られる。

【００２９】本発明方法では、仕上パスの前の中間工
程、即ち、段車４-1と段車４-2の間でのパス（少なくと
も１パス）を２ダイスに分割して実施してもよい。中間
工程での１パスを２ダイスで分割して行うことにより、
各ダイスでの減面率が小さくなり、焼付防止とダイス寿
命の延長効果が得られる。また、中間パスの数カ所を２
ダイスに分割することにより、伸線速度を上げることが
でき、生産効率も向上する。この場合、出側ダイスの減
面率は、仕上パスと同じく３％以下とするのがよい。

【００３０】

【実施例】Ｃ（炭素）含有量 0.8％で抗張力 114.0kgf/
mm² 、線径 2.9mmの鋼線材を母線とし、図１に示した装
置で本発明方法を実施し、比較のために図４に示した装
置で従来の伸線方法も実施した。使用した潤滑液（槽３
内の潤滑液および仕上ダイスの冷却潤滑液）はブライト
ルーブ 124MS (商品名) である。その他の伸線条件を表
１に示す。

【００３１】試験No.1および２は、図４の仕上ダイスを
分割しない（仕上パスのダイスが１個の）装置で従来方
式で伸線したものである。試験No.3〜６は、仕上ダイス
のみを２分割した方法で、試験No.7は、さらに中間伸線
工程の仕上前の３パスのダイスも２分割した方法で、そ
れぞれ実施したものである。

【００３２】得られた線材の諸性質、および仕上ダイス
の寿命を表１に併記する。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１の試験No.1および2(従来例) と、No.4
〜7(本発明例) を対比してみると、後者の方が線速が大
きいにもかかわらず、製品線材の特性およびダイス寿命
において著しく優れていることがわかる。特に、仕上パ
スの出側ダイスの減面率を小さくしたNo.5および６にお
いて改善効果が大きい。

【００３５】中間伸線工程（仕上パス直前の３パス）で
もダイスを２分割したNo.7では、線速を 900 m/minに上
げてもNo.5、6 に匹敵する効果が得られている。

【００３６】

【発明の効果】本発明方法によれば、コードワイヤやソ
ーイングワイヤ等の高炭素鋼線の極細伸線を行う際の、
特に仕上パスにおける線材の脆化防止と線材表面の引張
残留応力を低下させることにより、到達強度の上昇、仕
上線速の上昇、伸線限界の上昇等を可能にすることがで
き、さらに仕上ダイスの寿命延長というという製品特性
および生産性の両面での大きな改善効果がある。本発明
方法で軸受け鋼等の太径材の製造を行えば、製品表面の
引張残留応力の減少により、疲労強度が向上し、また切
削加工時の不均一変形も防止できる。

【００３７】本発明方法は、極細鋼線材の製造に好適な
ものであるが、その他の金属、例えば、チタン、ニッケ
ル、銅およびこれらの合金の線材の伸線にも適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明方法を実施する湿式伸線機の一例
を示す縦断面図、(b) はその仕上パスのダイス付近の拡
大断面図である。

【図２】ダイスによる伸線過程における応力分布を示す
図である。

【図３】ダイスの入側に後方張力を付加した場合の伸線
過程における応力分布を示す図である。

【図４】従来の湿式伸線機の一例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

1 : 伸線材 2 : 第１段のダイス 3 : 潤滑液槽 4-1, 4-2 : 段車 5 : 仕上ダイス 5-1 : 入側ダイス 5-2 : 出側ダイス 6, 6-1, 6-2 : 冷却潤滑液供給ノズル 7 : キャプスタン 8 : 巻取機

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【発明の効果】本発明方法によれば、コードワイヤやソ
ーイングワイヤ等の高炭素鋼線の極細伸線を行う際の、
特に仕上パスにおける線材の脆化防止と線材表面の引張
残留応力を低下させることにより、到達強度の上昇、疲
労強度の上昇、仕上線速の上昇、伸線限界の上昇等を可
能にすることができ、さらに仕上ダイスの寿命延長とい
う製品特性および生産性の両面での大きな改善効果があ
る。また、本発明方法で軸受け鋼等の太径材の製造を行
えば、製品表面の引張残留応力の減少により、疲労強度
が向上し、また切削加工時の不均一変形も防止できる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属線材の湿式伸線工程における仕上パス
での伸線を、入側と出側の２個に分割してタンデムに配
置したダイスで行うこと、その出側ダイスでの減面率を
３％以下とすること、ならびに入側ダイス前および入側
ダイスと出側ダイスの間に冷却潤滑液を供給することを
特徴とする金属線材の湿式伸線方法。
【請求項２】金属線材の湿式伸線工程における仕上パス
での伸線を、入側と出側の２個に分割してタンデムに配
置したダイスで行うこと、その出側ダイスでの減面率を
３％以下とすること、入側ダイス前および入側ダイスと
出側ダイスの間に冷却潤滑液を供給すること、ならびに
中間パスの少なくとも１パスでの伸線を２個に分割した
ダイスで行うことを特徴とする金属線材の湿式伸線方
法。