JPS62284044A - 靭延性に優れた高強度高靭性鋼線の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野） この発明は、ワイヤロープ、ＡＣ８Ｒ、ビードワイヤお
よびＰＣ鋼線、バネ等の高強度で高靭性を有する鋼線お
よびその製造方法に関するものである。

（従来技術） ＪＩＳに記載されているような成分の高炭素硬鋼線また
はピアノ線では亜鉛めっきを施すと強度の低下が大きい
ため、高強度の亜鉛めっき鋼線を得るためにはめっき前
の鋼線の強度をさらに高くしておく必要がある。また３
５０°Ｃ以上の温度で低温焼戻される場合にも同様にめ
っき前の鋼線の強度を高くしておく必要がある。

鋼線の高強度化として、一般的には伸線加工度を増加さ
せまたは強度の高い素材を採用することが行われるが、
高強度化のために伸線加工度を増加すると、第１図に示
すように鋼線の強度が斜線部の領域に達し、靭延性の劣
化が激しくなる。このため捻回値のバラツキが大きくな
り、縦割れが発生するようになる。また曲げ加工性も低
下するため、ロープ、ＡＣ８Ｒ，ＰＣ撚線等の撚線加工
時の断線やバネ成形時の折損および伸線中の断線等トラ
ブルの原因となる。また特開昭４６−３３３９３号公報
に示されるように、パテンティング処理後の素材強度を
向上させるために、Ｃｒを添加することも試みられてい
るが、Ｃｒを添加すると伸線前の酸洗時にスマットの発
生が多くなるため、酸洗時間の増加あるいは潤滑皮膜不
良により、生産性の低下あるいは伸線性の低下を招くこ
とになる。

（発明の目的） この発明はこのような技術的背景のもとになされたもの
であり、生産性の低下や伸線性の低下がなく、高強度お
よびねじり、曲げ特性等の靭延性に優れた鋼線およびそ
の製造方法を提供するものである。

（発明の構成） この発明の第１の要旨は、Ｃ：０．７０〜１゜００％、
Ｓ　ｉ　：０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０゜５０〜１
．５０％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％およびＡＱ、
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖのうち１種または２種以上合計で０．０
２０〜０．１００％含み、残部がＦｅと不可避的不純物
からなり、引張強さく２３２−６８１ｏｏ　ｄ）ｋｏｆ
／ｍｍ２　　（ｄ　：鋼線径ｎ＋ｍ）以上としたもので
ある。

またこの発明の第２の要旨は、Ｃ：０．７０〜１．００
％、Ｓ　ｉ　：　０．５０〜２．００％、Ｍｎ：０．５
０〜１．５０％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％および
ＡＱＳＴｌ、Ｎｂ１Ｖのうち１種または２種以上合計で
０．０２０〜０．１００％含み、残部がＦｅと不可避的
不純物からなる線材をパテンティング処理することによ
り微細パーライト組織で引張強さ１３８　ｋｏｆ／ｍｍ
２以上とした後、伸線回数７〜１６回、伸線速度５０〜
５５０ｍ／ｍｉｎ、伸線加工度７０〜９３％の条件で伸
線し、少なくとも最終の４ダイスでは伸線後直ちに水冷
するようにしたものである。

（実施例） 鋼線の靭延性に関しては、本発明者による種々の研究の
結果、３ｉを添加することによって高いパテンティング
強度が確保でき、また鋼線を亜鉛めっきまたは低温焼鈍
する場合に強瘍低下を防止できること、さらにＮ、ＡＱ
等の添加と上□記のような適切な伸線条件を施すことに
より高強度（引張強さ２３２−６８１００　ｄｋｏｆ／
ｍｍ２　）ニおイテ、優れた靭延性を有する亜鉛めっき
鋼線および低温焼鈍鋼線が製造できることが見出された
。

上記成分限定の理由は以下の通りである。

Ｃ：Ｃはパテンティング強度を上昇させるために有効な
元素であるが、０．７０％未満では必要な強度が得られ
ず、また１、００％を越えると網状セメンタイトが粒界
に析出し、靭性を害するので、その節回を０．７０〜１
．００％とした。

Ｓｉ　　：Ｓｉはパテンティング強度を上昇させるため
と、亜鉛めっきおよび３５０℃以上での低温焼鈍によ強
度低下を抑制するために、０．５％以上添加するが、添
加酸が多くなると圧延時および再加熱パテンティング時
に脱炭しやすくなるので、上限を２．００％とした。

Ｍｎ　　：Ｍｎは焼入性を上昇させ、パテンティング材
の強度上昇およびパーライトの微細化により靭性を上昇
させるために有効であるが、０．５％未満ではその効果
は低く、また１、５％を越えるとパテンティング処理で
パーライト変態終了時間が長くなり、実用的でないので
、０．５％〜１゜５％の範囲とした。

八ρ　：八ρはパテンティング時に窒化物を生成させ、
結晶粒を微細化し、靭延性を向上させるために、添加す
るが、０．０２０％未満ではその効果が小さいため、０
．０２０％以上添加する。

これによって伸線後の捻回特性および曲げ加工性が改善
され、製品の加工時および使用中の折損の発生が低減す
る。しかし０．１００％を越えて添加すると介在物が増
加し伸線性を低下させるため、△ａの添加量は０．０２
０〜０．１００％とする。

また結晶粒微細化のためにＴｉ、Ｎｂ、Ｖを添加しても
よいが、ＡＱ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖの添加量は上記と同様の
理由から１種類または２種以上合計で０．０２０〜ｏ、
ｉｏｏ％とする。

ＡＱを単独で添加する場合には、窒化物を積極的に生成
させるために、Ｎを０．００３％以上添加するが、０．
０１５％を越えて添加すると靭延性が低下するため、そ
の上限は０．０１５％とする。またＴｉ、Ｎｂ、ｖを含
有する場合は、結晶粒の微細化には窒化物よりも炭化物
の方が寄与するので、Ｎの添加量は０．００３％以下で
あってもこの発明の効果は失われない。

またパテンティング後の強度を増加させるＮ１、Ｃｒ、
Ｍｏ、ＷｌＢ等の元素はそれぞれ０．１％以下の含有量
であればこの発明の効果を損うものではない。

また上記伸線条件の限定理由は以下の通りである。

上記範囲の成分でパテンティング強度を１３８ｋｏｆ／
ｕ＋１Ｉ１２以上とした後、伸線後の強度を２３２−６
８　ｌｏｇ　ｄ　ｋｏｆ／ｍｍ２以上とするには、この
発明の適用が考えられる用途の線径範囲においては少な
くとも７０％以上の伸線加工度が必要である。しかし伸
線加工度が９３％を越えると、この発明の製造方法にお
いても靭延性が低下するため、伸線加工度の範囲を７０
〜９３％とした。

上記伸線加工度での伸線において、伸線回数が６回以下
では１ダイス当りの加工度が高く、発熱が大きくなって
急激に脆化するため、下限は７回とし、上限は経済性の
点から１６回とした。

伸線速度については、伸線回数と同様の理由で５５０　
ｍ／ｍｉｎを越えると脆化が著しく、断線が発生するた
め、５５０　ｍ／ｍｉｎ以下の伸線速度が望ましい。ま
た下限は経済性の点から５０　ｍ／ｍｉｎとした。　伸
線後の冷却については、例えば第２図に示す装置を用い
て鋼線を冷却するが、鋼線の脆化を防止するためには、
少なくとも最終の４ダイスでは水冷する必要があり、各
ダイスにおいて伸線後直ちに水冷するのが望ましい。

第２図は伸線加工されて発熱した鋼線を、直ちに水冷す
る伸線および冷却装置の１例を示している。すなわち伸
線、冷却装置２はダイスボックス２１とこのダイスボッ
クス２１によって保持されたダイスケース２２と、ダイ
スケース２２に取付けたケースキャップ２３と、ダイス
ケース２２内でスペーサ２４と上記ケースキャップ２３
とによって挟み付けられて固定されているダイス２５と
を有し、ダイスケース２２の内部にはダイス２５を冷却
するための冷却室２６が形成され、ここに冷却水が導入
されるようにしている。

また伸線装置２には冷却装置３が連結され、こ・の冷却
袋＠３はその内部に冷却室３０が形成されてここに冷却
水人口３１から冷却水を導入し、冷却水出口３２から排
出させるようにしている。またその後流側にはガイド部
材３４を設けて、ここを通過する鋼線の外周に空気供給
口３３からの空気を送り、乾燥させるようにしている。

そして鋼線１はキャップ２３中を通ってダイス２５で伸
線され、伸線後の鋼線１０は直ちに冷却室３０中に送り
込まれ、ここを通る間に冷却される。ついでガイド部材
３４中を通る間に空気によって外周面の水分が除去され
、乾燥される。

このように伸線された鋼線１０はダイス出口で冷却され
るので、歪時効による脆化が抑えられる。

上記ダイスによる伸線およびその直後の水冷が、所定の
伸線回数繰返される。

実施例−１ 線径１２．７＋ａｍで、その成分がＣ：０．８１％、Ｓ
ｉ　：０．７５％、Ｍｎ：０．８０％、ＡＱ：０゜０６
０％、Ｎ：０．００８％の鋼線と、線径１２゜７ｎｍで
その成分がＣ：０．８２％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：
０．７３％、Ａｆｌ：０．０１１％、Ｎ：０．００２％
の鋼線とをそれぞれ鉛パテンテイングした後、伸線速度
１００ｍ／ｍｉｎ　、伸線加工度９１．５％で線径３．
７ｎｖまで伸線し、ついで３５０℃でブルーイングした
ものを、曲率半径３ｍ＋ａで約１２００に曲げ試験した
結果、第１表に示すようになった。

同表において試料Ｎ０１１はこの発明による方法試料Ｎ
ｏ、２は比較法であってこれらはそれぞれ上記前者の成
分のもの、試料Ｎ００３は比較材であって上記後者の成
分のものを示している。

（以下余白） 第１表 上記表において、折損率は曲げによる折損率を示し、Ｔ
、　Ｓ、は抗張力を示（。試料Ｎ００１および２はそれ
ぞれ鉛パテンテイング後の抗張力が１４Ｑ　ｋｇｆ／ｍ
ｍ２　、試料Ｎ０１３が１３１　ｋｏｆ’／ｍｍ２であ
り、また試験の結果試料Ｎ００１および２は縦割れが発
生せず、試料Ｎ０８３では縦割れが発生した。

上記の結果から、１２．Ｎの添加により曲げ加工性およ
び捻回特性が向上し、また３ｉの添加およびこの発明の
伸線条件によれば低温焼鈍での強度低下が防止できるこ
とがわかる。

実施例−２ 線径９ＩＩＩＩｌｌで、その成分がＣ：０．８５％、Ｓ
ｉ：１．１０％、Ｍｎ：０．９２％、ＡＱ　：０．０６
１％、Ｎ：０．００８％の鋼線と、線径９ｍｍでその成
分がＣ：０．８３％、Ｓｉ　：０．２７％、Ｍｎ：ｏ、
６８％、ΔＱ：０．０４５％、Ｎ：０゜００２％の鋼線
とをそれぞれ鉛パテンテイングした後、伸線速度２２　
Ｏｎ＋／ｍｉｎ　、伸線加工度９２％で線径２，５ｍｍ
まで伸線し、ついで４４０℃で亜鉛めっきしたものを、
曲率半径３ｍｍで約１２０６に曲げ試験した結果、第２
表に示すようになった。

同表において試料Ｎ００１はこの発明によるものであっ
て上記前者の成分のもの、試料Ｎ００２および３は比較
材であって上記後者の成分のものをそれぞれ示している
。

（以下余白） 第２表 上記表において、試料Ｎｏ、１は鉛パテンテイング後の
抗張力が１４８ｋｇｆ／１２、試料ＮＯ１２および３は
それぞれ１３４　ｋｏｆ／ｎ＋＋＋＋’　テあり、また
。

試料Ｎ００１および２では伸線後の水冷を行い、試料Ｎ
０１３では伸線後の水冷は行っていない。

試験の結果試料Ｎ００１は縦割れが発生せず、試料Ｎ０
．２では縦割れが発生した。また試！３１Ｎｏ。

３は伸線中に断線が発生したため、それ以後の試験は行
っていない。

上記の結果から、この発明による亜鉛めっき鋼線は強度
が高く、靭性も優れていることがわかる。

実施例−３ 線径１３Ｉｌ１ｍテ、その成分がＣ：０．７７％、Ｓｉ
　：０．９２％、Ｍｎ：０．７５％、ＡＱ：Ｏ。

０５５％、Ｎ：０．００９％の鋼線と、線径１３ｍ＋ｎ
ｒその成分がＣ：０．７６％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ
：０．　７１％、ＡＱ　：０．０１０％、Ｎ　：０．０
０３％の鋼線とをそれぞれ鉛パテンテイングした後、伸
線加工度９０．５％で線径４ｎｍまで伸線したものを、
曲率半径３ｍｍで約１２ｏ°に曲げ試験した結果、第３
表に示すようになった。

同表において試料Ｎｏ、１はこの発明によるものであっ
て上記前者の成分のもの、試料Ｎ０．２は比較材であっ
て上記後者の成分のものをそれぞれ示し、また試料Ｎ０
０１では伸線速度１５０ｍ／１ｎで伸線機水冷し、試料
ＮＯ，２では伸線速度３０　ｍ／ｍｉｎで伸線後の水冷
を行っていない。

（以下余白） 第３表 上記表において、試料Ｎｏ、１は鉛パテンテイング後の
抗張力が１３９　ｋｏｆ／ｍｉ２、試料ＮＯ６２は１２
６　ｋｏｆ／ｍｍ２であり、また試１１ｉ１７）結果試
料Ｎ００１は縦割れが発生せず、試料ＮＯ１２では縦割
れが発生した。

上記の結果から、従来は直径４１ＩＩＩＩｌの鋼線にお
いて、抗張力が（２３２−６８１ｏｇｄ）　ｋｇｆ／ｍ
ｍ２の範囲内では靭延性が著しく低下していたが、この
発明によるものでは、良好な捻回特性を有することがわ
かる。

実施例−４ 線径５ＩｌｌＩｌｌと３ｎ＋ｍで、その成分がＣ：０．
８５％、Ｓｉ：１．２０％、Ｍｎ：０．８５％、ＡＱ：
０゜０４１％、Ｎ：０．００８％の鋼線（本発明材）と
、線径５ｍ＋ａと３ｍｍでその成分がＣ：０．７２％、
８ｉ：０．３０％、Ｍｎ：０．６８％、ＡＱ：Ｏ，−０
１０％、Ｎ：０．００３％の鋼線（比較材）とをそれぞ
れ鉛パテンテイングした後、伸線速度３００ｍ／ｍｉｎ
、伸線加工度８９．８％で線径１．６ｆｆ１ｍおよび０
．９６ｍｍまでそれぞれ伸線し、ついで４４０℃でブル
ーイングしたものを、Ｃｕ−８ｎの置換めっきを行い、
ビードワイヤを製作した。

なお、上記本発明材についてはダイス後面の直接水冷を
行い、比較材については後面直接冷却は行っていない。

　　　　　　　　　　　ン上記本発明材の鉛パテンテイ
ング後の抗張力は１５２　ｋｏｆ／ｎｕｌ１２　、比較
材のそれは１２４ｋｏず／’ｖ１ｍ　”であった。また
、比較材についてはさらに高強度化させたものについて
も検討するため、鉛パテンテイング後の抗張力は上記同
様で線径６１ＩＩｌのものを線径１．６ｗｍに、線径３
．６ｍｍのものを線径０゜９６１Ｉ１ｍにそれぞれ上記
同様の条件で伸線し、ビードワイヤを製作した。

その結果は第４表に示す通りであり、同表において試料
Ｎ０１１および４はこの発明による方法、試料Ｎｏ、２
．３．５および６は比較法によるものＣである。試料１
，２は母線の線径が３．Ｑｍｍで伸線加工度が８９．８
％、試料３は母線の線径が３．６ｎｍで伸線加工度が９
２．９％、試料４゜５は母線の線径が５ｎ＋ｍで伸線加
工度が８９．８％、試料６は母線の線径が５ｍｍ、伸線
加工度が９２゜９％のものである。またＢＷはビードワ
イヤを示す。

上記表において、この発明のものは強度、靭性ともに優
れているが、比較材は現状の強度の低い場合は正常捻回
であるが、強度を高くすると捻回も低く脆化が著しい。

（以下余白） 第４表 （発明の効果） 以上説明したように、この発明は、Ｃ１３ｉ。

Ｍｎ、Ａｌ２１Ｎ等の成分を適切に調整するとともに、
伸線回数、伸線速度、伸線加工度等の条件を適切な範囲
に設定することにより、亜鉛めっきを行った高強度高靭
性の鋼線および低温焼鈍を行った高強度高靭性の鋼線を
製造することができるようにしたものである。

この高強度化によりワイヤローブ、ＡＣ８Ｒ。

ビードワイヤ、およびＰＣ１バネ等の製品において使用
鋼材の量の低減が可能となり、経済性の向上が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼線の線径と抗張力との関係で靭延性が発生す
る領域を示す特性図、第２図は伸線および冷却を行う装
置の断面図である。 １・・・鋼線、２・・・伸線装置、３・・・冷却装置、
１０・・・伸線後の鋼線、２５・・・ダイス、３０・・
・冷却室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．７０〜１．００％、Ｓｉ：０．５０〜２．
   ００％、Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｎ：０．００３
   〜０．０１５％およびＡｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖのうち１種
   または２種以上合計で０．０２０〜０．１００％含み、
   残部がＦｅと不可避的不純物からなり、引張強さ（２３
   ２−６８ｌｏｇ　ｄ）ｋｇｆ／ｍｍ＾２（ｄ：鋼線径ｍ
   ｍ）以上であることを特徴とする靭延性に優れた高強度
   高靭性鋼線 ２、Ｃ：０．７０〜１．００％、Ｓｉ：０．５０〜２．
   ００％、Ｍｎ：０．５０〜１．５０％、Ｎ：０．００３
   〜０．０１５％およびＡｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖのうち１種
   または２種以上合計で０．０２０〜０．１００％含み、
   残部がＦｅと不可避的不純物からなる線材をパテンティ
   ング処理することにより微細パーライト組織で引張強さ
   １３８ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上とした後、伸線回数７〜１
   ６回、伸線速度５０〜５５０ｍ／ｍｉｎ）伸線加工度７
   ０〜９３％の条件で伸線し、少なくとも最終の４ダイス
   では伸線後直ちに水冷することを特徴とする靭延性に優
   れた高強度高靭性鋼線の製造方法。