JPS63307248A - 高強度高靭性極細線用線材 - 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】

（産業上の利用分野） 本発明は高強度高靭性極細線を製造するための線材に係
り、特に、線径Ｑ、５ｍｍ以下の極細線であって、引張
強さが３３０　ｋｇｆ／ｍｍ２以上を有する高強度高靭
性のスチールコード、ベルトコード、ホースワイヤ等の
極細線を製造するのに好適な線材に関する。 （従来の技術及び解決しようとする問題点）スチールコ
ード等々の極細線用の線材は、通常、所定の化学成分を
有する鋼を熱間圧延した後、必要に応じて調整冷却し、
得られた４、０〜６　、４　ｍｍ径の素材線材を一次伸
線加工、パテンティング処理、二次伸線加工、再度のパ
テンティング処理及びプラスメッキ処理を経て、最終湿
式伸線加工を加えて製造されている。そして、得られた
極細線用線材は、例えば、スチールコードの場合、撚線
加工により数十水を撚り合わせてスチールコードに成形
される等、製品加工に供されている。 ところで、かＮる製造工程において、プラスメッキ後の
細線は最終湿式伸線加工で９３〜９８％の強加工が施さ
れ、また、撚線加工等の製品加工では上記最終湿式伸線
加工時よりも一層強い捩り、引張り及び曲げ応力等を受
けるため、極細線用線材としては高強度であることが必
要とされる。 この点、通常の極細線用線材は、引張強さが２５０−３
００　ｋｇｆ　／　ｍｍ２と非常に高いので、僅かの欠
陥があっても湿式伸線工程や後続する撚線工程において
断線が発生する。特に、近年、製造されている３　００
〜３３０　ｋｇｆ／　ｍｍ２の高強度スチールコードの
場合には、用いる素材極細線の靭延性が一層低いので、
断線が増加している。 か＼る断線は、湿式伸線工程及び撚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等に接合部分が増えることとなる等
、最終製品の品質を低下させるという問題がある。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、湿式伸線工程
及び後続する撚線工程等の製品加工において断線を著減
し、高歩留りにてスチールコード用等の極細線、特に、
約３３０　ｋｇｆ／　ｍｍ２以上の高強度極細線を製造
することができ、しかも、得られる極細線が従来よりも
高靭性を有する極細線用線材を提供することを目的とす
るものである。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者らは、従来より一般
に用いられているＣ量０．６５〜０゜８５％の高炭素鋼
線材において上記問題点と化学成分との関連について分
析し、これを解決し得る各種合金元素の添加効果につい
て種々基礎研究を重ねた結果、特に高Ｃ量であってもＳ
ｊ及びＮｉを適度に添加することにより、高強度で且つ
高靭性の極細線用線材を製造可能であることを見い出し
たものである。 以下に上記知見を見い出すに至った基礎研究の結果の一
例を図面を参照しつ＼説明する。 なお、各線材とも、常法により、各種化学成分（ｗｔ％
）を有する鋼を熱間圧延した後、−次仲線加工、鉛パテ
ンテイング処理、二次伸線加工、再度の鉛パテンテイン
グ処理及びプラスメッキ処理を経て、最終湿式伸線加工
により０　、２５０’ｍｍφの極細線用線材を得たもの
である。 第１図は０．８４％Ｃ−Ｘ％５ｉ−０．２５％Ｎｉ−０
，５０％Ｍｎの組成でＳｉ量（Ｘ）を変化させたときの
Ｓｉ量と鉛パテンテイング時の引張強さの関係を示した
ものであり、Ｓｉ量が多くなるほどパテンティング処理
材の引張強さを高めることができる。 第２図は、第１図の結果に基づきＳｉ量を高めた０、８
２％Ｃ−０，７０％５ｉ−０，５０％Ｍｎを基本組成と
し、これにＮｉ及びＣｒ量を変化させて添加し、それぞ
れ０．０１％Ｎｉと０．０１％Ｃｒを添加した場合、０
．５０％Ｎｉと０．２３％Ｃｒを添加した場合及び０．
５０％Ｎ１と０．０１％Ｃｒを添加した場合の３種類の
各鋼について、最終湿式伸線加工に際しての加工硬化特
性（加工硬化率と引張強さの関係）を調べた結果を示し
たものであり、同図より、高Ｃ量で適量の８１を添加す
ると共に〜４− Ｃｒを適量添加すると、加工硬化率を高めることができ
、最終湿式伸線加工での総加工率を小さくできることが
わかる。 第３図及び第４図は、Ｓｉ及びＮｉ量をそれぞれ変化さ
せた０、８２％Ｃ−０，７２％５ｉ−０，５０％Ｎｉ−
０，５１％Ｍｎ鋼（ａ）と、０．８２％Ｃ〜０．７１％
５ｉ−０，０１％Ｎｉ−０，５２％Ｍｎ鋼（ｂ）と、０
．８２％Ｃ−０，２３％５ｉ−０，０１％Ｎｉ〜０．５
２％Ｍｎ鋼（ｃ）の３種類の各鋼について絞り及び捻回
値に及ぼす引張強さの影響を調べた結果を示している。 （ｃ）鋼に比べてＳｉ量を高めた（ｂ）鋼は引張強さの
高い領域でも絞り及び捻回値を低下することがなく、ま
た（ｂ）鋼に比べてＮｉ量を高めた（ａ）鋼は更に絞り
及び捻回値に好結果が得られることがわかる。 このように、高Ｃ量で、Ｓｉ量を高めると共にＮｉを適
量添加することにより、パテンティング処理材での引張
強さを高くできると共に湿式伸線加工での加工率を小さ
くでき、したがって、高強度で且つ高靭延性の極細線を
得ることが可能となることか判明した。 また、第５図は、Ｃｒ及びＶを添加した０、８２％Ｇ−
０．７２％５Ｌ−０，５０％Ｎｉ−０，５１％Ｍｎ−０
，０１％Ｃｒ−０，００２％Ｖ鋼（ａ）と０．８３％Ｇ
−０．７２％５ｉ−０，５２％Ｎｉ−０，５１％Ｍｎ−
０，２２％Ｃｒ−０，１０５％Ｖ鋼（ｂ）の２種類の各
鋼について腐食試験を実施し、腐食期間と腐食減量の関
係を示したものであり、Ｃｒ又はＶを適量添加すること
によって耐食性を向上できることがわかる。なお、腐食
試験条件は、０．２００ｍｍφの極細線につき３０℃×
３時間、２０°Ｃ×１時間のサイクルを繰り返しつつ、
４時間に一度の割にて２％食塩水を霧状に吹き付けた。 以上の基礎研究の結果に基づき、更に種々の実験研究を
重ね、高強度高靭性を具備し得る化学成分を確定するに
至り、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、Ｃ：０．７０〜１．００％、Ｓｉ
：０．５０〜１．５０％、Ｎｉ：Ｑ、Ｑ５〜１．５％及
びＭｎ：０．２０〜１．００％を含み、更に必要に応じ
てＣｒ：０．０５〜０．５０％、ｖ：０．０５〜０゜５
０％及びＣｏ：Ｑ、Ｑ５〜１．００％のうちの１種又は
２種以上を含み、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０゜０２０％
及びＡｆｌ≦０．００３％に規制し、残部が鉄及び不可
避的不純物よりなり、引張強さが３３０　ｋｇｆ　／　
ｍｍ”以上で線径０，５ｍｍ以下であることを特徴とす
る高強度高靭性極細線用線材を要旨とするものである。 以下に本発明の詳細な説明する。 まず、本発明に係る高強度高靭性極細線用線材における
化学成分の限度理由について説明する。 引張強さ３３０　ｋｇｆ　／　ｍｍ２以上の高強度極細
線を得るにはパテンティング強度をできる限り高くする
ことが有利であり、また最終の極細線での捻回値を高く
するためにも、パテンティング処理材での引張強さを高
くし、且つ湿式伸線加工での総加工率を小さくすること
が有利である。 そのためには、以下に示すように、Ｃ，Ｓｉ、Ｎｉ及び
Ｍｎを必須成分とし、それらの含有量を適切にコントロ
ールする必要がある。 Ｃニ 一般に、線材におけるＣ量を高めるほど高強度の極細線
を得ることが容易となるが、反面、Ｃは偏析しやすい元
素であるので、Ｃ量を高めるとＣの中心偏析が生じて湿
式伸線工程及び撚線工程において断線が発生し易くなる
。特に、１．００％を超えるＣ量の場合には、再度のパ
テンティング処理において旧オーステナイト結晶粒界に
網目状のセメンタイトが発生し、その後の伸線加工性を
悪化させるばかりでなく、極細線の靭延性を著しく劣化
させ、その結果、湿式伸線加工時及び撚線加工時に断線
が多発することになる。 か＼る理由から、本発明鋼においては、Ｃの添加量は０
．７０〜１．００％の範囲とし、好ましくは０．７０〜
０．９０％の範囲とする。 Ｓｉ： Ｓｉはフェライトを固溶強化するため、パテンティング
処理材の引張強さを高めるのに有効である。したがって
、Ｃの場合と同様、所定の引張強さの極細線を得る目的
のもとで添加するが、Ｓｉの場合は更に最終湿式伸線加
工での加工率を小さくすることができ、その結果、最終
の極細線で高い捻回値を得ることができる。 また、Ｃの場合は、その含有量を増量しても、一定の引
張強さのもとでは、延性の指針である絞りはＣ量に依存
せず一定であるが、Ｓｉを増量添加した鋼では、一定の
引張強さのもとでも高い絞りを示す。したがって、ＳＬ
の添加は高強度高靭性の極細線を得るのに効果的である
。 一方、Ｓｉの適度の添加はパテンティング処理材の引張
強さを高めるのに有効である。しかし、多量に添加する
と却ってフェライトの靭延性を劣化させる。また、Ｓｉ
量を１．５％を超えて多量に添加すると５ｉｎ２系の非
延性介在物が生成されるため、湿式伸線工程及び撚線工
程において断線回数を増加させることになる。 したがって、本発明鋼においては、Ｓｌの添加量は０．
５０〜１．５０％の範囲とし、好ましくは０．５０〜１
．２０％の範囲とする。 Ｎｉ： Ｎｉは、Ｓｌと同様、フェライト中に固溶し、僅かにパ
テンティング処理材の引張強さを高める効果がある。Ｎ
ｉを適量添加した鋼について伸線実験を行なった結果、
ＮｉはＣやＮによる時効を遅らせ、鋼線の靭延性を低下
させることなく、高強度極細線を製造できることを見い
出した。この時効を遅らせる効果は、捻回試験における
縦割れ発生を抑制するばかりでなく、一定の極細線の引
張強さのもとでも従来の高炭素鋼に比べて高い絞りを示
すため、伸線時の断線を低減することができる。 しかし、Ｎｉは鋼線の焼入れ性を上げるため、１．５％
を超えて添加すると鉛パテンテイング時に完全なパーラ
イト組織が得られず、マルテンサイトやベーナイト組織
が発生し、伸線加工が困難となる。また、ＮｉはＭｇ点
を下げるため、多量に添加すると組織中の残留オーステ
ナイト量が増加し、伸線加工時にこれらがマルテンサイ
トに変態するので伸線加工ができなくなる。 したがって、本発明鋼においては、Ｎｉの添加量は０．
０５〜１．５０％の範囲とし、好ましくは０．０５〜１
．０％の範囲とする。 Ｍｎ： Ｍｎは製鋼工程での脱酸を促進するために添加するが、
本発明のように、上記Ｓｉを０．５０〜１゜５０％添加
した鋼においてはＳｉにより十分な脱酸が行なわれるの
で、Ｍｎによる脱酸は不必要である。しかし、Ｍｎは鋼
中のＳをＭｎＳとして固定する作用があり、鋼中に固溶
しているＳによる鋼線の靭延性の低下を防止する効果が
あるので、そのためにＭｎを少なくても０．２０％添加
する必要がある。更に、Ｍｎは湿式伸線工程及び撚線工
程での断線原因となる非金属介在物の組成を複合組成の
延性なものにコントロールする上で重要な元素であり、
そのためにも適量を添加する必要がある。 一方、Ｍｎは鋼線の焼入れ性を上げると共に偏析し易い
元素であるため、１．００％を超えて過多に添加すると
偏析部にマルテンサイトが発生し、カッピー断線の原因
となる。 したがって、本発明鋼においては、Ｍｎの添加量は０．
２０〜ｉ、ｏｏ％の範囲とする。 上記の元素を必須成分として含有する鋼には不可避的不
純物が含まれるが、本発明鋼においては、特にＰ、Ｓ及
びＡＱを以下のように規制するのが好ましい。 Ｓは、上述したように、鋼の靭延性を低下させる元素で
あり、また、偏析しやすい元素である。 したがって、本発明鋼においては、Ｓ量は０．０２０％
以下に規制し、好ましくは０．０１０％以下とする。 ＰもＳと同様に鋼の靭延性を低下させる元素であり、ま
た、偏析しやすい元素であるので、本発明鋼においては
、Ｐ量を０．０２０％以下に規制する。 Ａρは、０．００’３％を超えて添加するとＡｇ２Ｏ３
やＭｇ０−Ａｇ２Ｏ３などの非延性介在物が多量に生成
し、湿式伸線工程及び撚線工程での断線原因となる。ま
た、これらの非金属介在物は最終湿式伸線でのダイス寿
命を悪化させるばかりでなく、スチールコード及びスチ
ールコード用素線の疲労特性を劣化させる。したがって
、本発明鋼においては、Ａｆｌ量は可能な限り少ないの
が好ましく、０．００３％以下に規制する。 なお、本発明鋼では、上記元素の適量を必須成分として
含有すると共に不可避的不純物量を上記の如く規制した
組成を基本組成とするが、必要に応じて、更にＣｒ、’
Ｖ及びＣｏの１種又は２種以上を適量添加することがで
きる。 Ｃｒは伸線加工における加工硬化率を高くするため、Ｃ
ｒを添加すると低い加工率で高強度鋼線を得ることがで
きる。また、ＣやＳｉと同様、最終極細線の靭延性を向
上させる効果もある。更に、Ｃｒは鋼の耐食性を高める
ので、タイヤなどのゴム製品中においてスチールコード
が受ける腐食疲労に対しても有効に作用する。そのため
にはＣｒを０．０５％以上添加する必要があるが、添加
量が多すぎると、焼入性が上昇してパテンティング処理
が困難になり、また多量に添加すると酸洗性も低下させ
るので、Ｃｒの上限は０．５０％とすべきである。した
がって、Ｃｒ量は０．０５〜０．５０％の範囲とする。 ＶはＣｒのように加工硬化率を高める効果はないが、耐
食性を高める効果はＣｒよりも高い。そのためにも０．
０５％以上添加する必要があるが、多量に添加するとＣ
ｒと同様に焼入性が上がりすぎてパテンティング処理が
困難になる。したがって、Ｖ量は０．０５〜０．５０％
の範囲とする。 Ｃｏは鉛パテンテイング時の処理温度を低温側に移行さ
せる効果がある。本発明鋼のようにＳｉとＮｉを必須成
分として添加した鋼線では、鉛パテンテイング時の処理
温度が高温側に移行するため、Ｃｏを添加すれば処理温
度が高温側に移行するのを防止でき、鉛パテンテイング
処理を安定して行なうことが可能となる。そのためには
Ｇｏを０．０５〜１．００％の範囲で添加すれば足りる
。 なお、上記化学成分を有する鋼から極細線用線材並びに
スチールコード等の製品を製造する方法としては、従来
と同様、通常の製造工程及び条件により線径０．５ｍｍ
以下の極細線用線材を製造し、次いでこれを捻線加工等
により製品にすればよい。 かくして、引張強さが３３０ｋｇ／ｍｍ２以上、特に３
７０ｋｇｆ／ｍｍ”以上の高強度を有し、且つ絞りが４
０％以上、特に４２％以上の高延性で、しかも捻回値が
高い高強度高靭性極細線用線材を得ることが可能となる
。 次に本発明の一実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有する鋼を常法によ
り溶解、鋳造し、熱間圧延により素材線材（線径５　、
５　ｍｍ）を得た。 次いで、この素材線材を一次伸線加工、鉛パテンテイン
グ処理、二次伸線加工、再度の鉛パテンテイング処理及
びプラスメッキ処理を経て、最終湿式伸線加工（総加工
率９８．１％）により極細線用線材（線径０．２０ｍｍ
）を製造した。 得られた極細線用線材について引張強さ及び絞りを調べ
ると共にＪＩＳに準拠した捻回試験により捻回値（破断
するまでの捻り回数）を求めた。それらの゛結果を同表
に併記する。 同表から明らかなとおり、本発明鋼Ａ−Ｊはいずれも３
７０　ｋｇｆ／　ｍｍ”以上の高い引張強さを有すると
共に絞りも充分あり、しかもこのような高強度であって
も高い捻回値を得ることができる。一方、比較鋼には引
張強さが３３０　ｋｇｆ　／　ｍｍ２以下で捻回値も低
く、また比較鋼りは３３０　ｋｇｆ　／　ｍｍ”以上の
引張強さは得られるものの、やはり捻回値が低く、断線
を生じるものであった。 なお、本発明鋼はいずれも湿式伸線工程及び撚線工程に
おいて断線事故は皆無であった。またＣｒ、Ｖを添加し
た本発明鋼の一部について腐食試験を実施したところ、
良好な耐食性を示した。 なお、腐食試験条件は、０．２０ｍｍφの極細線につき
３０℃×３時間、２０℃×１時間のサイクリを繰り返し
つつ、４時間の一度の割にて２％食塩水を霧状に吹き付
けた。

【以下余白】

１ｂ− （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、高Ｃ含有鋼を特
定の化学成分に調整し、特にＳｉを０．５０〜１．５０
％添加することによりパテンティング材の引張強さを高
くして伸線加工率を小さくすると共に、Ｎｉを０．０５
〜１．５０％添加することにより鋼線の脆化の防止を図
るので、従来よりも高強度で且つ靭延性に富んだ極細線
を、湿式伸線工程及び撚線工程で断線事故を殆ど生じる
ことなく、高歩留りで製造することができる。更には耐
食性を向上することもでき、またパテンティング処理性
を改善することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳｉ添加量と鉛パテンテイング時の引張強さの
関係を示す図、 第２図は湿式伸線加工における加工硬化特性を示す図、 第３図は極細線の絞りと引張強さの関係を示す図、 第４図は極細線の捻回値と引張強さの関係を示す図、 第５図はＣｒ、Ｖ添加鋼の耐食性を示す図である。 特許出願人　　　　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士
　　　　中　　村　　　尚第１図 Ｓ１俸卯量（ｗｔ７） 第２図 基本阻へ゛ ０．８２″１０Ｃ−０，７０％Ｓ１ 、　　　　−０．５０’１０Ｍｎ シ 二　　　　　　　　　〇・５°％Ｎｉ−０，２３％０′
二　　　　　　　−一ト円 ヤ’　　　　　０．５０’１０Ｎｉ　Ｏ，０１’１０Ｃ
ｒ是 諧 つ 第３図 引張強ざ　（Ｋｉｆ／’ｎ田つ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．７０〜１．０
   ０％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０％、Ｎｉ：０．０５〜
   １．５０％及びＭｎ：０．２０〜１．００％を含み、Ｐ
   ≦０．０２０％、Ｓ≦０．０２０％及びＡｌ≦０．００
   ３％に規制し、残部が鉄及び不可避的不純物よりなり、
   引張強さが３３０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上で線径０．５ｍ
   ｍ以下であることを特徴とする高強度高靭性極細線用線
   材。
2. （２）Ｃ：０．７０〜１．００％、Ｓｉ：０．５０〜１
   ．５０％、Ｎｉ：０．０５〜１．５０％及びＭｎ：０．
   ２０〜１．００％を含み、更にＣｒ：０．０５〜０．５
   ０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％及びＣｏ：０．０５〜
   １．００％のうちの１種又は２種以上を含み、Ｐ≦０．
   ０２０％、Ｓ≦０．０２０％及びＡｌ≦０．００３％に
   規制し、残部が鉄及び不可避的不純物よりなり、引張強
   さが３３０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上で線径０．５ｍｍ以下
   であることを特徴とする高強度高靭性極細線用線材。