JPS60204865A - 高強度で高靭延性の極細線用高炭素鋼線材 - 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】 本発明は高強度で高靭延性の極細線を製造するための高
炭素鋼線材に関し、詳しくは、伸線により直径０．５１
以下であって、素線強度２５０ｋｇ／龍２以上である高
強度、高靭延性の極細線を製造し、また、この極細線の
撚り線によりスチールコードを製造するために用いられ
る極細線用高炭素鋼線材に関する。

極細線は、通常必要に応じて熱間圧延した後に、調整冷
却した４、０〜６．４■貢径素材線材を一次伸線加工、
パテンティング処理、二次伸線加工、再びパテンティン
グ処理及びプラスメッキを経て最終湿式伸線加工により
製造され、スチールコードはこの極細線を撚り線加工す
ることにより製造されている。このような製造工程にお
い′ζ、プラスメッキ後の細線は、上記湿式伸線加工に
おいて９３〜９８％の強加工が行なわれ、更に、撚り線
加工においては、湿式伸線された極細線が数本或いは数
十本撚り合わされてスチールコードに成形されるが、こ
の際に上記湿式伸線よりも一層強いねじり、引張り及び
曲げ応力を受ける。

従って、一般に極細線用線材にはその後の伸線及び加工
工程で断線しないことが要求されるが、特に、上記した
理由から湿式伸線工程及び後続する撚り線工程で断線し
ないことが要求される。かかる断線は湿式伸線工程及び
撚り線工程での生産性及び歩留りの低下をもたらすばか
りでなく、最終製品としてのスチールコードに接合箇所
が含まれることとなり、スチールコードの品質を低下さ
せる。

一方、極細線及びスチールコードは上記のように、複雑
な多数の工程を経て製造されるので、これらの工程を簡
略化することが生産能率を高め、また、製造費用を低減
するために重要であり、特に、最終湿式伸線工程の加工
率を減らし、使用ダイス枚数を減らすことは、製造費用
を低減し得るのみならず、伸線時の断線をも減らずこと
ができ、生産性を向上させることができる。更に、極細
線及びスチールコードには引張強さが大きいこと、靭延
性や耐疲労性にすぐれること等が必要であり、従って、
従来からかかる要望に応える高品質の極細線用線材が要
求されている。特に、極細線の撚り本数を減らしたり、
極細線の線径を細径化することによるスチールコード構
造の簡略化及び高強度化のためには、極細線がすぐれた
靭延性を有することが必要不可欠である。

本発明は上記したような高品質の極細線用線材を提供す
るものであり、特に伸線時及び撚り線時の断線を低減さ
笹、極細線及びスチールコード製造時の生産性を向上さ
せ、製造費用を低減させるのみならず、高強度で高靭延
性の極細線及びスチールコードを製造することができる
線径４．０〜６゜４鰭の極細線用高炭素鋼鋼線材を提供
することを目的とする。

本発明による高強度で高靭延性の極細線用高炭素鋼線材
は、重量％で ＣＯ，６０〜０．９０％、 ＳｉＯ，１５〜１．００％、 Ｍｎ０．３０％未満、 Ｐ　Ｏ，０２０％以下、 Ｓ　Ｏ，０２０％以下、 ＣｒＯ，１５％を越えて０．５０％以下、Ａｊ！　０．
００２％以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする。

直径０．５　ｍｌ以下の極細線が２５０ｋｇ／ｓｍ’以
上の強度を有するためには、本発明に従って、線材はＣ
含有量が０．６０％以上であることが望ましい。

線材におけるＣ１ｌを高めるほど、高強度の素線を得る
ことが容品となるが、反面、線材の最終湿式伸線時及び
得られた極細線の撚り線時に溶接部やＣ偏析部で断線が
発生しやす（なり、また、熱間圧延、調整冷却後の線材
や、極細線への伸線及びその撚り線時に熱処理後の伸線
に初析セメンタイトが発生し、その後の伸線性を著しく
劣化させ、伸線や加工時に断線を引き起こすようになる
ので、その上限を０．９０％とする。

Ｓｉは鋼の脱酸のために必要な元素であり、従って、そ
の含有量が余りに少ないときは脱酸効果が不十分となる
。特に、本発明鋼においては、後に詳しく説明するよう
に、Ｍｎ含有量が０．３％未満に規制されているため、
Ｍｎによる脱酸効果はあまり期待できない。そこで十分
な脱酸を行なうために、ＪＩＳ硬銅硬銅線−はピアノ線
材に規定されているＳｉ含有量或いはそれ以上のＳｉ含
有量が必要であり、従って、Ｓｉ含有量の範囲を０．１
５〜ｌ、００％とする。この範囲を越えて過多に含有さ
せるときは、極細線及びスチールコードの靭性、延性を
低下させるだけでなく、スチールコード製造中に行なね
れる溶接作業でのワイヤの溶接性が悪くなり、伸線時及
び撚り線時の断線頻度が増えるので好ましくない。

線材の伸線時及び極細線の撚り線時の断線の重要な一因
は偏析である。極細線用線材は、通常、最終熱間圧延に
おいて制御冷却されて良好な伸線性を付与されるが、し
かし、線材にＭｎ等の焼入れ性を向上させる元素が偏析
しているとき、ここに上部ベイナイト、下部ベイナイト
及びマルテンサイト等の適冷組織が発生し、これらは後
の冷間加工における変形能力が周囲の組織と異なるため
、線材が伸線される間にこの適冷組織の周囲にミクロク
ラックが発生する。

このミクロクシツクの大きさは偏析や適冷組織の大きさ
によって決り、通常、−次伸綿加工の段階では大きくと
も数十μ以下であり、ミクロクラツクの大きさに比べて
線径が大きいために、通常、断線には至らない。また、
この後のパテンティング処理において、比較的十分にパ
ーライト変態が完了するような処理を行なうことにより
、ミクロクラック部の適冷組織は正常なパーライト組織
に戻るが、既に発生したミクロクラックは、通常、消滅
しない。

一次伸線加工された中間伸線はこの後、更に二次伸線加
工により線径０．６〜１．８　鶴程度の細線とされ、最
終パテンティング処理、プラスメッキを経て、湿式伸線
によって最終的に線径Ｑ、　５　ａｓ以下の極細線にさ
れるが、これらの伸線工程においてもミクロクラック先
端に集中応力が加わるために、ミクロクラックは大きく
なることはあっても消滅することはなく、かくして、伸
線工程の間にミクロクラックは線径に対する相対的な大
きさを増す。

従って、伸線工程で断線に至らなかった場合でも、最終
的に得られる極細線はミクロクラックを包含しており、
かくして、湿式伸線工程よりも強い応力を受ける撚り線
工程において断線を生じるごとが多く、また、このよう
なミクロクラックに基づ（断線の破面は、通常、所謂カ
ップ・アンド・コーン型の形態を示す。因に、従来鋼線
材について、その断線破面における数箇所の微小部分の
Ｍｎ量をめたところ、いずれも０．９〜１．３％であっ
て、Ｍｎの偏析が認められる。特に、この種の断線は極
細線の強度が高いほど発生しやすい。これは伸線加工時
において、引抜き応力が線材の強度が高いほど大きく、
かくして、伸線加工時にミクロクラックが進展し、この
ように進展したミクロクラックが極細線に包含されるこ
ととなるからである。

そこで、本発明者らは、極細線用高炭素鋼線材の製造時
の制御圧延における焼入れ性を向上させるＭｎの量を０
．３０％未満に規制することにより、制御圧延の段階で
の適冷組織の発生を抑えると共に、上に説明したように
、また、後に説明するように、Ｃ，Ｓｉ、Ｍｎ等の元素
量を規制することによ゛つて、特に撚り線時の断線が少
なく、更に高強度及び高靭延性の極細線及びスチールコ
ードを与える線材を得ることに成功したものである。こ
のようにＭｎ量を０．３０％未満に規制しても、第１図
に示すように、最終パテンティング処理において得られ
る伸線材の最大引張強さは従来鋼線材と実質的に同じで
あり、最終の伸線材で高強度を得るのに何ら支障は生じ
ない。

撚り線工程における破断を防止するには、上記したよう
に、その原因となる伸線加工時の引抜き応力を低下させ
て、伸線加工時におけるミクロクラックの進展を抑制す
ることも重要であるが、また、Ｓ含有量を低減して線材
の靭延性を向上させることも重要である。従って、本発
明鋼においては、線材におけるＳ含有量は０．０２０％
以下、好ましくは０．０１０％以下とする。

ＰもＳと同様に線材の靭延性を低下させるので、その含
有量は０．０２０％以下とする。

次に、Ｃｒ添加鋼においては、第２図に示すように、最
終伸線加工における加工硬化率が高くなるので、最終伸
線工程での使用ダイス枚数を少なくして、同一の素線強
度を得ることができる。本発明鋼においては、断線頻度
を少なくするために、上記したようにＭｎ含量を減らし
ている。この結果、第１図に示すようにＭｎ含存量を０
．３％未満にしただけの鋼においては、最大引張強さの
得られる溶融鉛温度が従来に比べて低温側に移行するの
で、従来鋼と同じ強度を得るには、熱処理時の鉛温度を
下げなければならなくなる。しかし、鉛温度を低くする
と、処理鋼線表面に鉛が付着しやす（なり、後の伸線性
やメッキの付着性に支障をきたすことがある。このため
、本発明においては、鋼の焼入れ硬化能を高めるために
、Ｃｒを０．１５％を越えて添加することが必要である
。尚、ＣｒはＭｎと異なって偏析し難い元素であるので
、断線を促すようなことはない、しかし、０．５０％を
越えて添加するときは、鋼の焼入れ硬化能が増しすぎ、
パテンティング処理での溶融鉛浴中で線材がパーライト
変態を完了せず、線材の一部分或いは全体が鉛浴外で変
態し、マルテンサイトやベイナイト組織が混在し、かく
して、十分な靭性及び延性を有しない。

スチールコード製造の際に発生ずる断線の他の主要な原
因は、Ａｌ　Ｏ、Ｍｇ０−Ａｌ　Ｏ等のＡ１２ｏ３２３
　２３ を主成分とする非延性介在物の存在である。従って、本
発明においては、非延性介在物による断線を避けるため
に、また、これらの非延性介在物は、最終湿式伸線工程
においてもダイス寿命に有害な影響を与えるだけでな（
、スチールコード及びこのための素線の疲労特性をも悪
化させるので、線材中のＡｌ含有量を０．００２％以下
とする。

以上のように、本発明による極細線用線１イにおいては
、特にＭｎ量を０．３０％未満に規制して、制御圧延素
材線材に適冷＆［Ｉ織が発生するのを抑制し、その伸線
工程においてミクロクラックが発生ずるのを抑えると共
に、非延性介在物による＠線をも抑制したので、最終の
湿式伸線工程で断線が発生しないことは勿論、この工程
におけるよりも更に大きいねじり、引張り及び曲げ応力
が加わる撚り線工程においても断線の発生を抑え、しか
も、線材におけるＣ３ｌを比較的多く保つと共に、Ｍｎ
量を考慮して５３及びＳ等の含有量を所定の範囲に規制
したので、高強度及び高靭性の極細線及びスチールコー
ドを製造することができるのである。

更に、本発明によれば、製鋼においてフェロマンガン等
の副原料の使用量を低減させることができるので、線材
製造費用も削減される。

以下に実施例に基づいて本発明を具体的に詳細に説明す
る。

実施例 第１表に示す化学成分を有する本発明鋼及び従来鋼から
なる線径０．２５　ａｍの極細線を撚り線してスチール
コードとする際のカッピー断線の断線指数を第１表に示
す。ここにｌｌｉｌ描線とは、極細線の単位重量の撚り
線加工当りの断線回数を示し、断線回数が多いほど断線
指数が高くなる。尚、本実施例では、カッピー断線を起
こしゃすくし、本発明鋼の効果をより顕著に表わすため
に、ｃ　１　ｏ。

８０〜０．８３％、素線強度３１５〜３２５ｋｇ／龍２
とした。従来のスチールコード用極細線は一般にＭｎ量
が０．５％程度であるが、本発明による極細線において
はＭ　ｎ　Ｊｉｌが０．３０％未満に規制されているの
で、断線指数は従来組成の極細線に比べて減少している
。

尚、極細線の製造においては、最終の鉛パテンテイング
処理後に中間伸線が大きい引張強さを有することは、高
強度の最終極細線を得るために非常に重要である。そこ
で、第１表に示す鋼番号１の本発明鋼及び鋼番号７の従
来鋼からなる線径５゜５龍線を一次伸線（仕上線径３．
０１）、−次バテンティング処理、二次伸線（仕上線径
１．４１１）を経て、種々の鉛温度で最終パテンティン
グ処理を施した。このようにして得た１、　４　ｍｓ径
の伸線材について、鉛温度と引張強さの関係を第１図に
示す。

本発明に従ってＭａｉｌを低減しても、中間伸線の引張
強さはＭｎ量が約０．５％の従来鋼と実質的に変わらな
いことが明らかである。

次に、第２表に示す鋼番号６の本発明鋼及び鋼番号Ｇの
従来鋼よりなる線材をそれぞれ最終パテンティング処理
後、プラスメッキし、次いで、種々の加工率にて最終湿
式伸線加工して極細線を得た。この際の加工率と得られ
た極細線の引張強さとの関係を第２図に示す。本発明鋼
によれば、最終伸線加工における加工硬化率が高く、従
って、最終伸線工程での使用ダイス枚数を低減して、同
一の素線強度を得ることができる。

最終パテンティング処理において、引張強さ１３５ｋｇ
／ｎ２である線材から１バス当りの平均減面率を１５％
として、引張強さ３３０ｋｇ７ａｍ”の素線を得るのに
必要なダイス枚数を第２表に示す。

本発明鋼によれば、必要ダイス枚数を低減することがで
きる。

また、最終湿式伸線後の極細線の靭性及び延性を引張試
験による絞り値と捻回試験による捻回値（１００Ｘ伸線
径に換算して示す。）によって評価した結果を第３図及
び第４図に示す。尚、第３図及び第４図における本発明
鋼及び従来鋼の化学組成をそれぞれ第３表に示す。絞り
値及び捻回値共に素線の引張強さによって影響を受ける
が、一定の引張強さの下では、本発明鋼の方が従来鋼よ
りも高い値を有する。特に、捻回試験による評価では、
素綿強度が高いほど、本発明鋼と従来鋼との捻回値の差
が大きくなっている。即ち、本発明鋼の方が高い素線強
度まで靭延性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中間伸線を最終パテンティング処理したときの
鉛浴温度と伸線材の引張強さとの関係を示すグラフ、第
２図は最終湿式伸線加工の加工率と得られた極細線の引
張強さとの関係を示すグラフ、第３図は最終湿式伸線の
極細線の素線強度と絞りとの関係を示すグラフ、第４図
は最終湿式伸線の極細線の素線強度と捻回値との関係を
示すグラフである。 第１図 水港Ａ（°Ｃ） 第２図 ０　１．０　２．０　３．０　４．０ 襄招２ム（ｄθ／ｄ）） 禾ま足Ｎ（〜Ａ−・）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１重量％で ＣＤ、６０〜０．９０％、 ＳｉＯ，１５〜１．００％、 Ｍｎ０．３０％未満、 Ｐ　Ｏ，０２０％以下、 Ｓ　Ｏ，０２０％以下、 Ｃｒ　０．１５％を越えて０．５０％以下、Ａｊ！　０
   ．００２％以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする高
   強度で高靭延性の極細線用高炭素鋼線材。