KR100635326B1 - A high tensile steel cord and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 고강도 스틸코드의 제조방법을 개략적으로 설명한 플로우챠트.1 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a conventional high strength steel cord.
도 2는 본 발명에 따른 고강도 스틸코드의 제조방법을 순차적으로 나타낸 플로우 챠트.Figure 2 is a flow chart sequentially showing a method of manufacturing a high strength steel cord according to the present invention.
도 3는 본 발명에 의한 고강도 스틸코드를 제조하기 위해 소성 변형을 부여하는 일 예를 나타낸 예시도.Figure 3 is an exemplary view showing an example of imparting plastic deformation to produce a high strength steel cord according to the present invention.
도 4는 도 3의 형부기에 의해 3가닥의 필라멘트가 소성 변형되고 연선된 것을 나타낸 정면도.4 is a front view showing that the three filaments are plastically deformed and stranded by the mold swelling of FIG. 3.
도 5는 도 4의 단면도.5 is a cross-sectional view of FIG. 4.
도 6은 본 발명에 의한 고강도 스틸코드를 제조하기 위해 소성 변형을 부여하는 다른 예를 나타낸 예시도.6 is an exemplary view showing another example of imparting plastic deformation to produce a high strength steel cord according to the present invention.
도 7은 도 6의 프리폼장치에 의해 3가닥의 필라멘트가 소성 변형되고 연선된 것을 나타낸 정면도.7 is a front view showing that the three filaments are plastically deformed and stranded by the preform device of FIG. 6.
도 8은 도 7의 단면도.8 is a cross-sectional view of FIG.
도 9는 필라멘트가 4가닥일 경우 소성 변형되고 연선된 상태를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing the plastic strained and stranded state when the filament is four strands.
* 도면의 주요부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
20 : 형부기 30 : 프리폼장치20: mold book 30: preform device
F : 필라멘트 S : 스틸코드F: Filament S: Steel Cord
ℓ₁: 3~4가닥의 필라멘트들이 형부기에 의해 과도하게 소성 변형된 상태에서 연선된 과정에서 발생하는 필라멘트간의 간격ℓ₁: spacing between filaments in the process of stranded wire with 3 ~ 4 strands of filaments excessively plastically deformed by mold swelling
ℓ₂: 3~4가닥의 필라멘트들이 프리폼장치에 의해 소성 변형된 상태에서 연선된 과정에서 발생하는 필라멘트간의 간격ℓ₂: spacing between filaments generated in the process of twisting three to four strands of filaments plastically deformed by a preform device
본 발명은 고강도 스틸코드 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 물성의 변화없이 재료 선택에 따른 카본 함량과 신선가공횟수를 조절함과 아울러, 필라멘트에 소성 변형을 부여하며 필라멘트들을 오픈 구조로 연선함으로써, 인장강도와 고무와의 침투력을 향상시킬 수 있도록 한 고강도 스틸코드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength steel cord and a method of manufacturing the same, in particular, by controlling the carbon content and the number of fresh processing according to the material selection without changing the physical properties, by imparting plastic deformation to the filament and stranded the filaments in an open structure, It relates to a high-strength steel cord and its manufacturing method to improve the tensile strength and penetration of rubber.
일반적으로, 승용차용 레이디얼 타이어 벨트층은 트레드와 카커스 사이에 설치되고, 원주방향으로 형성된 벨트로서 카커스를 고리처럼 강하게 조여서 트레드 강성을 높이는 기능을 갖는다.In general, a radial tire belt layer for a passenger car is provided between the tread and the carcass, and has a function of increasing the tread rigidity by tightening the carcass like a ring in a circumferential direction.
그 벨트층의 기능은 타이어가 차량의 하중을 지지하기 위함과 동시에 코너링에서의 파워를 발휘하는 역할을 수행하게 된다.The function of the belt layer is to allow the tire to support the load of the vehicle and at the same time to exert power in cornering.
기존 타이어 벨트층은 복수개의 가닥으로 된 선재를 꼬아서 합친 구조의 스틸코드를 사용하는 것이 통상적이며, 이러한 연선(撚線) 구조의 스틸코드는 높은 강성을 갖는 반면에, 노면이 불량한 비포장 도로에서는 타이어의 반발력이 지나치게 강하여 승차감이 좋지 않은 단점이 있었다.Conventional tire belt layer is usually used by using a steel cord of twisted wire rods of a plurality of strands, the stranded steel cord has a high rigidity, while on the unpaved roads with poor road surface There was a disadvantage that the ride resistance is not good because the repulsive force of the tire is too strong.
그리고, 타이어가 변형되거나 진동할 경우, 꼬아서 합쳐진 와이어들끼리 서로 마찰되어 마모되는 소위 플래팅마모(fretting wear)를 발생시켜 코드 와이어가 피로 열화하는 문제점이 있었다.In addition, when the tire is deformed or vibrated, there is a problem in that the cord wire is fatigue-deteriorated by generating a so-called fretting wear in which the twisted wires are rubbed and worn together.
한편, 스틸코드용 강선은 상기한 문제점을 고려하여 통상적으로 제강, 열간압연 선재로 제조, 신선, 열처리(페이텐팅), 신선, 열처리, 코팅(도금), 신선등의 공정들을 거쳐서 제조되며, 그 제조공정을 세부적으로 설명하면 아래와 같다.On the other hand, steel wire for steel cord is generally manufactured through the process of manufacturing, drawing, heat treatment (patenting), drawing, heat treatment, coating (plating), drawing, etc., in consideration of the above problems. The manufacturing process will be described in detail below.
우선, 탄소함량이 0.6 내지 0.95 중량%인 탄소강을 재질로 하는 일정 직경(예컨대, 선재 공통규격인 5.5 mm의 직경)의 열간압연 선재를 사용해서 1회의 페이텐팅 열처리와 1회 내지 2회의 신선가공(伸線加工)을 실시하여 직경 0.8 내지 2.0 mm 인 강선을 제조한다.First, one time of heat-treatment and one to two fresh processing are made by using hot rolled wire having a certain diameter (for example, a diameter of 5.5 mm, which is a common standard for wire rod) made of carbon steel having a carbon content of 0.6 to 0.95 wt%. The steel wire which is 0.8-2.0 mm in diameter is manufactured by carrying out (伸 線 加工).
그런 다음, 가공변형된 금속내부의 조직을 회복시키기 위해 다시 1회의 페이텐팅 열처리를 실시한 후에 0.5 내지 1.5 ㎛ 두께의 구리도금을 실시하고, 그 위에 0.3 내지 1.0 ㎛의 아연도금을 순차적으로 실시한 이후 다양한 방법의 열확산 과정을 실시하여 황동도금층을 얻은후 직경 0.1 내지 0.6 mm로 신선가공을 행하여 고무제품에 보강용으로 들어가는 스틸코드용 강선이 제조된다.Then, to recover the internal structure of the deformed metal, after another one of the petenting heat treatment, copper plating of 0.5 to 1.5 μm thick is performed, and zinc plating of 0.3 to 1.0 μm is sequentially applied thereto. After the thermal diffusion process of the method to obtain a brass plating layer is drawn to a diameter of 0.1 to 0.6 mm to produce a steel wire for reinforcement into rubber products.
이와 같이 제조되는 선재는 용도에 따라 다양한 구조( 1x3, 1x4, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9+15 등)로 꼬아서 사용되는데, 강도, 모듈라스, 내열성, 내피로성이 다른 종류의 무기섬유 및 유기섬유에 비하여 우수하여 타이어, 콘베이어 벨트 등의 고무제품 보강용으로 유용하게 사용되고 있다. Wire rods manufactured in this way are used by twisting them into various structures (1x3, 1x4, 2 + 2, 2 + 7, 3 + 6, 3 + 9 + 15, etc.), depending on the purpose of use, and the strength, modulus, heat resistance, fatigue resistance Compared with other kinds of inorganic fibers and organic fibers, it is useful for reinforcing rubber products such as tires and conveyor belts.
타이어 스틸코드 강선의 경우, 소선의 인장강도가 최소 280 Kg/㎟ 이상의 강도 특성을 가져야 하며, 일반적으로 소선 인장강도가 280 내지 300 Kg/㎟의 강도를 노말텐샬(Normal Tensile) 스틸코드로 분류하고, 소선 인장강도가 320 내지 340 Kg/㎟의 강도를 하이텐샬(High Tensile : 고강도) 스틸코드로 분류하여 사용하고 있다.In the case of tire steel cord steel wire, the tensile strength of the wire should have a strength characteristic of at least 280 Kg / mm2 or more, and in general, the strength of the wire tensile strength of 280 to 300 Kg / mm2 is classified as a normal tensile steel cord. , Tensile tensile strength of 320 to 340 Kg / ㎜ is used to classify high tensile steel cord.
노말텐샬 스틸코드 제조에 사용되는 열간압연 선재는 통상 탄소함량이 0.69∼0.74 wt%, 인장강도 100∼110 Kg/㎟ 정도가 사용되어지며, 하이텐샬(고강도) 스틸코드에 사용되는 열간압연 선재는 통상 탄소함량이 0.80∼0.84 wt%, 인장강도 110∼120 Kg/㎟ 정도가 사용된다. Hot rolled wire used in the manufacture of normal tensile steel cords has a carbon content of 0.69∼0.74 wt% and a tensile strength of 100 ~ 110 Kg / mm2, and hot rolled wire used in high tensile steel cords Usually, carbon content of 0.80 to 0.84 wt% and tensile strength of 110 to 120 Kg /
일반적인 고강도(하이텐샬) 스틸코드의 제조과정은 도 1에 예시된 바와 같다.A general manufacturing process of high strength (high-tensile) steel cord is illustrated in FIG. 1.
탄소함량이 0.80 내지 0.84 중량%인 탄소강을 재질로 하는 일정 직경(예컨대, 5.5 mm의 직경)의 열간압연 선재(10)를 사용해서 1차 신선가공을 실시하여 직경 3.0 내지 3.4 mm 인 강선을 제조한다(S10). 그리고 나서, 그 1차 신선가공을 거쳐서 제조된 강선에 대하여 1차 신선가공 중에 가공변형된 금속내부의 조직을 회복시키기 위해 900 내지 1100℃ 의 온도에서 가열하여 오스테나이트화한다.Steel wire having a diameter of 3.0 to 3.4 mm was produced by primary drawing by using a hot rolled
다음에 급냉하여 500 내지 650℃의 온도범위에서 미세한 펄라이트로 항온변 태시키는 페이텐팅 열처리를 실시한 후에 직경 0.8 내지 2.0 mm로 2차 신선가공을 실시한다(S12, S14).Next, after quenching and performing a pattening heat treatment for constant temperature transformation with fine pearlite in a temperature range of 500 to 650 ° C., secondary drawing is performed with a diameter of 0.8 to 2.0 mm (S12 and S14).
그 후에, 다시 1회의 페이텐팅 열처리를 실시하고, 0.5 내지 1.5 ㎛ 두께의 구리도금을 실시한 후, 그 위에 0.3 내지 1.0 ㎛의 아연도금을 순차적으로 실시하고 다양한 방법의 열확산 과정을 실시하여 황동도금층을 얻는다(S16). After that, once again the heat-treating heat treatment, the copper plating of 0.5 to 1.5 ㎛ thickness, and then the zinc plating of 0.3 to 1.0 ㎛ is sequentially performed thereon and the thermal diffusion process of various methods to perform a brass plating layer (S16).
이후, 직경 0.10 내지 0.30 mm로 신선가공을 행함으로써 최종적으로 고강도(하이텐샬) 스틸코드용 극세강선이 제조된다(S18). Subsequently, drawing is performed with a diameter of 0.10 to 0.30 mm to finally produce an ultrafine steel wire for high strength (high-tensile) steel cord (S18).
이와 같이 제조된 선재를 용도에 따라, 다양한 구조로 꼬아서 타이어 등의 보강용으로 사용한다.The wire rod thus produced is twisted into various structures and used for reinforcement of a tire, depending on the application.
전술한 일반적인 고강도(하이텐샬) 스틸코드의 제조과정을 요약해 보면, 열간압연 선재(10)를 사용해 60∼80%의 신선가공을 행하고, 페이텐팅 열처리를 실시하여 가공의 영향이 없는 펄라이트 조직을 얻는 공정을 2회 반복한 후 황동도금을 실시하고 0.10∼0.30 mm로 최종신선을 행하여 극세강선을 제조한다.Summarizing the manufacturing process of the general high strength (high tenacity) steel cord described above, the hot-rolled
이때, 일반적으로 신선도중 실시하는 중간 열처리 공정(페이턴팅)은 최종제품 선경까지 신선가공이 가능하도록 신선을 어느 정도 실시한 후 생긴 변형 조직을 제어하기 위해 실시하며, 높은 신선가공을 필요로 하는 경우 거의 필수적인 제조공정이라 할 수 있다. 이는 신선도중 신선성의 저하는 가공도중 발생하는 균열에 기인하며 이러한 균열은 페라이트/세멘타이트로 구성된 펄라이트 조직에서는 세멘타이트의 균열에 기인하여 발생하기 때문이다.At this time, the intermediate heat treatment process (patterning), which is usually performed during drawing, is performed to control the deformed structure formed after the drawing is carried out to some extent so that drawing can be done to the final product diameter, and in the case of requiring high drawing processing It is an essential manufacturing process. This is because the degradation of freshness during drawing is caused by cracking during processing, and this cracking occurs due to cracking of cementite in the pearlite structure composed of ferrite / cementite.
스틸코드의 강도를 높이는 방법으로 미국 특허 제 5061557호에서는 탄소함량 0.7 내지 0.9%의 와이어 로드로 360㎏/㎟까지의 강도를 갖는 0.34㎜ 이하의 필라멘트를 생산하고 그 생산된 필라멘트로 1×2 구조의 스틸코드를 제조하는 것이 제시되어 있으나, 필라멘트가 오픈된 개구조가 아니기 때문에 필라멘트간에 플래팅 마모 현상이 일어날 수 있으며 스틸코드측에 침투되는 고무의 침투성이 저하되는 단점이 있을 뿐만 아니라, 필라멘트 직경을 0.34㎜ 이하로 한정함에 따라 스틸코드의 재료물성(즉,강성)향상에 제약을 받게 된다.As a method of increasing the strength of the steel cord, US Patent No. 5061557 produces a filament of 0.34 mm or less having a strength of up to 360 kg / mm2 with a wire rod of carbon content of 0.7 to 0.9%, and has a 1 × 2 structure as the filament produced. It is proposed to manufacture steel cords of the present invention, but since the filament is not an open structure, plating wear may occur between the filaments and the penetrability of the rubber penetrating into the steel cord side is reduced. By limiting to 0.34 mm or less, the material properties (ie, rigidity) of steel cords are limited.
또한, 다른 실시예로는 대한민국 특허 공고번호 제 10-276014호 "공기입 타이어용 고강도 스틸코드"에 대해 개시된 바와 같이, 카본스틸을 인발가공한 후 표면에 황동을 도금하고 다시 인발 및 연선가공된 여러가닥의 필라멘트로 이루어진 공기입 타이어용 스틸코드에 있어서, 상기 스틸코드는 2가닥의 필라멘트가 꼬여서 구성되어 1×2의 구조로 되어 있고, 각 필라멘트의 직경이 0.15~0.40이며, 꼬임주기가 필라멘트 직경의 10~70배 범위이고, 스틸코드용 카본스틸의 카본 함량이 0.92~2.0%인 것이다.In addition, in another embodiment, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-276014 "High Strength Steel Cord for Pneumatic Tire", after drawing carbon steel, the surface of the brass is plated and drawn and stranded. In the pneumatic tire steel cord consisting of a plurality of filaments, the steel cord is composed of two strands of twisted filament has a structure of 1 × 2, the diameter of each filament is 0.15 ~ 0.40, the twisting cycle is filament It is in the range of 10 to 70 times the diameter, and the carbon content of the carbon steel for steel cord is 0.92 to 2.0%.
그러나, 이 또한 스틸코드의 필라멘트가 오픈된 개구조의 스틸코드가 아니고 탄소함량이 0.91~2.0%의 고탄소강의 선재로 340Kg/㎟ 이상의 강도를 갖는 필라멘트로 가공하는데 신선작업이 용이하지 못한 문제점이 있었다.However, this is not a steel cord of open structure with open filament of steel cord, but a high carbon steel wire with 0.91 ~ 2.0% of carbon content. there was.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 적어도 1회이상의 신선작업과 소성 변형을 갖는 오픈된 개구조로 제조되어 재료 물성의 저하를 갖지 않으면서 재료의 특성을 최대한 향상시켜 고무와의 침 투력을 증대시키고 강성을 만족시킬 수 있도록 한 고강도 스틸코드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to produce an open open structure having at least one drawing operation and plastic deformation, thereby improving the properties of the material without deteriorating material properties. The present invention relates to a high-strength steel cord and a method for manufacturing the same, which can be improved as much as possible to increase penetration into rubber and satisfy rigidity.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탄소강인 와이어 로드가 적어도 1회이상 신선 가공되어 직경이 축소되도록 필라멘트화되며, 상기 복수개의 필라멘트가 서로 주기적으로 꼬아지도록 연선되고,The present invention for achieving the above object is a wire rod which is carbon steel is drawn at least one or more times to be filamentized to reduce the diameter, the plurality of filaments are twisted so as to periodically twist each other,
상기 와이어 로드는 카본 함량이 0.8~0.9%이며,The wire rod has a carbon content of 0.8 to 0.9%,
상기 필라멘트가 420~450kg/㎟의 인장강도를 갖도록 복수회 신선가공되고,The filament is drawn a plurality of times to have a tensile strength of 420 ~ 450kg / ㎜,
상기 신선가공되어 직경이 0.35~0.40mm인 필라멘트 3~4가닥이 서로 이격되는 부위가 형성되도록 오픈된 구조로 연선되는 것을 특징으로 한다.The fresh processing is characterized in that the strand is stranded in an open structure so that the 3 to 4 strands of the filament having a diameter of 0.35 ~ 0.40mm is formed to be separated from each other.
또, 상기 필라멘트들은 소성 변형되어 주름 형태로 굴곡지게 형성된 것이다.In addition, the filaments are plastically deformed to be bent in the form of wrinkles.
또한, 상기 필라멘트들이 꼬여지는 피치의 간격은 5~30mm인 것이다.In addition, the pitch interval of the filaments are twisted is 5 ~ 30mm.
본 발명의 다른 특징으로, 카본 함량이 0.80~0.90%, 직경이 5.5mm인 탄소강인 와이어 로드를 1.0~2.5mm의 직경을 갖도록 1차 신선가공하고,In another aspect of the present invention, the primary wire processing to the wire rod of carbon content of 0.80 ~ 0.90%, carbon diameter of 5.5mm to have a diameter of 1.0 ~ 2.5mm,
상기 1차 신선된 와이어 로드를 페이턴팅 열처리함과 아울러 그 외주면을 황동으로 코팅되도록 도금하는 단계와,Plating the primary fresh wire rod with a patented heat treatment and coating its outer circumferential surface with brass;
상기 도금된 와이어 로드의 인장강도가 420~450kg/㎟의 직경 0.35~0.40mm인 필라멘트가 되도록 적어도 1회이상 더 신선 가공하며,At least one more wire drawing is performed so that the tensile strength of the plated wire rod becomes a filament having a diameter of 0.35 to 0.40 mm of 420 to 450 kg /
상기 최종 신선 가공된 필라멘트 3~4가닥을 서로 이격된 부위를 갖도록 꼬아서 오픈된 구조로 연선하는 것이다.The final drawn filament 3 to 4 strands are twisted to have an open structure by twisting them to have portions spaced apart from each other.
그리고, 본 발명은 상기 필라멘트 3~4가닥을 연선하는 과정에서 상기 필라멘트가 굴곡진 주름 형태로 소성 변형되도록 가공하는 단계를 더 구비하는 것이다.The present invention further includes a step of processing the plastic filament to be plastically deformed in the form of curved wrinkles in the process of stranding the filament 3 to 4 strands.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고강도 스틸코드 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.High strength steel cord and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고강도 스틸코드는, 도3 내지 도9에 도시된 바와 같이, 그 구조가 카본 함량이 0.8~0.9%이고, 인장강도가 420~450kg/㎟가 되도록 복수회 신선 가공되고, 소성 변형에 의해 주름 형태로 굴곡진 필라멘트(F) 3~4가닥이 1×3 또는 1×4구조로 서로 연선 가공으로 피치(P)를 갖도록 꼬아진 스틸코드(S)의 구조를 갖는다.The high strength steel cord according to the present invention, as shown in Figures 3 to 9, the structure is drawn to a plurality of times so that the carbon content is 0.8 ~ 0.9%, the tensile strength is 420 ~ 450kg / mm2, plastic deformation The filament (F) 3 to 4 strands bent in a corrugated form has a structure of a steel cord (S) twisted to have a pitch (P) by twisted pair processing in a 1 × 3 or 1 × 4 structure.
또한, 3~4가닥의 필라멘트(F)는 서로간의 간격이 교차하는 부위를 제외한 나머지 부위가 서로 이격되도록 오픈된 구조로 형성되어 있다.In addition, the 3 to 4 filaments (F) is formed in a structure that is open so that the remaining portions are spaced apart from each other except the portion where the interval between each other.
그리고, 필라멘트(F) 자체에 소성변형을 부여하는 방식은 프리폼장치(30)에 의해 돌출된 기어이 형태의 무늬가 반복적으로 형성되거나, 형부기(20)에 의해 지그재그형으로 권선되어 주름 형태로 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the method of imparting plastic deformation to the filament (F) itself is a pattern in which the gear protruding by the
이때, 형부기(20)에 의해 소성 변형되는 필라멘트(F)들간의 간격(ℓ₁)이 프리폼장치(30)에 의해 소성 변형되는 필라멘트(F)들간의 간격(ℓ₂)보다 더 큰 간격으로 이격되며, 이는 형부기(20)에 의한 소성 변형이 더 과도하게 부여되는 것이기 때문이다.At this time, the spacing (l₁) between the filaments (F) plastically deformed by the mold-keeping
더 바람직하게는, 그 필라멘트(F)의 코드 외경이 0.6~0.8mm가 되는 것이나, 실제 필라멘트(F)의 직경은 인장강도를 맞추기 위해 신선 가공 횟수(2회~10회이내)가 증가됨에 따라 직경의 축소 범위를 고려할 때 대략 0.35mm이상이 바람직하며, 코드 외경은 아래에 설명한 대략 0.7정도가 바람직할 것이다.More preferably, the cord outer diameter of the filament (F) is 0.6 ~ 0.8mm, but the actual diameter of the filament (F) is increased as the number of draw operations (within 2 ~ 10 times) to match the tensile strength Considering the reduction range of the diameter is preferably about 0.35mm or more, and the cord outer diameter is preferably about 0.7 as described below.
이는 신선 횟수가 증가됨에 따라 인장강도가 비례하지만, 너무 많은 신선 횟수는 신선 가공에 요구되는 신선기(미도시됨)의 개수를 증가시켜 생산 원가 상승 및 가공성이 어려운 단점이 있기 때문이다.This is because the tensile strength is proportional as the number of drawing is increased, but too many draws increase the number of drawing machines (not shown) required for drawing, thereby increasing production cost and making workability difficult.
한편, 본 발명에 따른 고강도 스틸코드의 제조방법은, 도 2를 참조하여 설명하면, 먼저 직경이 5.5mm(와이어 로드의 공통규격)이고 카본 함량이 0.8~0.9%(탄소강)인 와이어 로드를 직경이 1.0~2.5mm가 되도록 1차 신선 가공처리한 후에, 그 1차 신선가공 중에 가공변형된 금속내부의 조직을 회복시키기 위해 900 내지 1100℃ 의 온도에서 가열하여 오스테나이트화한 다음에, 급냉하여 대략 500 내지 650℃의 온도범위에서 미세한 펄라이트로 항온변태시키는 기존의 방식대로 페이턴팅(patenting) 열처리함과 아울러 그 열처리된 외주면을 황동으로 코팅되도록 도금하고, 그 도금된 와이어 로드를 인장 강도 420~450kg/㎟를 갖도록 복수회 신선 가공함으로써 직경 0.35~0.40mmm의 필라멘트(F)로 직경을 축소한 다음에, 이러한 공정을 거쳐 제조된 3~4가닥의 필라멘트(F)를 오픈된 개(開)구조인 서로 이격되게 꼬아서 연선하는 과정으로 이루어진다.On the other hand, the method of manufacturing a high strength steel cord according to the present invention, when described with reference to Figure 2, first, the diameter of the wire rod 5.5 mm (common standard of wire rod) and the carbon content of 0.8 ~ 0.9% (carbon steel) diameter After primary drawing processing to 1.0-2.5 mm, the austenite was heated by heating at a temperature of 900 to 1100 ° C. in order to recover the structure inside the metal that was processed and deformed during the primary drawing. In the conventional method of constant transformation with fine pearlite in the temperature range of approximately 500 to 650 ° C., a patterning heat treatment is performed, and the heat treated outer circumferential surface is coated with brass, and the plated wire rod is coated with tensile strength of 420˜. After drawing a plurality of times to have a weight of 450kg / ㎜ and reduced the diameter to a filament (F) of 0.35 ~ 0.40mmm diameter, and then open the 3-4 strand filament (F) manufactured through this process Iii) twisted and spaced apart from each other as a structure.
또, 필라멘트(F)들을 소성 변형하는 과정(S4)은, 도 3a와 도 3b에서와 같이, 다수개의 봉형태의 바를 갖는 형부기(20)의 외주면을 지그재그형으로 권선함으로 써, 과도한 소성 변형을 부여하여 각 필라멘트(F)간의 거리를 이격시키는 것이 바람직하다.In addition, the process of plastic deformation of the filaments (F) (S4), as shown in Figure 3a and 3b, by winding the outer circumferential surface of the
또한, 필라멘트(F)들을 소성 변형하는 과정(S4)은, 도 6에서와 같이, 기어이 형태의 프리폼(preform)장치(30)에 의해 기어이와 대응되는 형상으로 소성 변형되어 굴곡진 주름형태로 반복적으로 형성시키는 과정을 더 구비할 수도 있다.In addition, the process of plastic deformation of the filaments (F) (S4), as shown in Figure 6, by the preform device (30) of the gear shape is plastically deformed in a shape corresponding to the gear tooth is repeatedly in the form of curved wrinkles It may be further provided to form a process.
상기한 두가지 소성변형 방식은, 오픈된 구조의 필라멘트(F)의 연선(撚線; stranding)과정전에 고무와의 침투력을 더 향상시키기 위해 고무가 침투될 공간을 더 확보하기 위한 것이다.The two plastic deformation methods are to secure more space to penetrate the rubber in order to further improve the penetration force with the rubber before the stranding process of the open filament (F).
더 상세히 설명하면, 그 필라멘트(F)의 인장강도가 420~450kg/㎟ 에 해당되도록 제조하는 공정은 그 인장강도가 재료의 특성(카본 함량에 따라 가변), 열처리, 신선 가공의 횟수에 따라 달라지게 됨과 아울러, 신선기의 성능에 따라서도 가변되므로 동일한 재료 특성 및 열처리 조건에서 신선가공 횟수를 가변하여 인장강도를 조절할 수 있게 된다.In more detail, the process of manufacturing so that the tensile strength of the filament (F) corresponds to 420 ~ 450kg / mm2 depends on the material properties (variable according to the carbon content), heat treatment, the number of times of drawing In addition, since it is also variable depending on the performance of the drawing machine, the tensile strength can be adjusted by varying the number of drawing operations under the same material properties and heat treatment conditions.
이때, 필라멘트(F)의 제조시 신선 가공의 횟수가 많아짐에 따라 직경이 축소되는 반 비례관계를 가지며, 인장강도는 그에 비례하도록 커지게 되는 상관 관계를 갖게 된다.At this time, as the number of drawing operations during the manufacture of the filament (F) has a semi-proportional relationship in which the diameter is reduced, the tensile strength has a correlation that increases to be proportional thereto.
따라서, 상기한 바와 같이 여러 조건의 변화에 따라 인장강도(420~450kg/㎟)를 만족시키는 실시예가 다양할 수 밖에 없으며, 그 실시예들중 연선과정에서 동일한 조건에서의 필라멘트(F)가 소성 변형을 부여하는 것에 따라서도 가변될 수 있음을 나타낸 2가지가 아래의 제 1,2실시예에 설명되어 있으나, 아래의 실시예는 본 발명의 목적을 상세히 설명하기 위한 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.Therefore, as described above, there are various examples of satisfying the tensile strength (420 to 450 kg / mm 2) according to the change of various conditions, among which the filament F is fired under the same conditions in the twisted pair process. Although two things that can be varied according to the modification is described in the first and second embodiments below, the following embodiments are not intended to be limited to the purpose of the present invention in detail.
-제 1실시예-First Embodiment
카본 함량이 0.90%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 2.3mm가 되도록 1차 신선하고, 최저 900℃의 온도로 페이턴팅 열처리하면서 그 표면을 황동으로 도금한 후에, 다시 직경 0.35mm까지 적어도 1회 이상 다시 신선 가공하여 필라멘트(F)로 제조한 후에, 그 최종 신선된 3가닥의 필라멘트(F)를 연선가공하는 과정에서 형부기(20)를 이용하여 필라멘트(F)의 외주면측에 지그재그형태의 소성 변형을 부여함으로써, 각 필라멘트(F)간의 간격을 크게 형성되도록 한 것이다.Wire rods with a carbon content of 0.90% and a diameter of 5.5 mm are first drawn to a diameter of 2.3 mm, plated with brass while the plated heat treatment is performed at a temperature of at least 900 ° C, and then at least 1 up to 0.35 mm in diameter. After drawing the filament (F) by redrawing it more than once, the zigzag shape is formed on the outer circumferential surface side of the filament (F) by using the mold-keeping machine (20) in the process of strand drawing the final fresh filament (F). By providing a plastic deformation of, the gap between the filaments F is largely formed.
-제 2실시예-Second Embodiment
카본 함량이 0.90%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 2.3mm가 되도록 1차 신선하고, 최저 900℃의 온도로 페이턴팅 열처리하면서 그 표면을 황동으로 도금한 후에, 다시 직경 0.35mm까지 적어도 1회 이상 다시 신선 가공하여 필라멘트(F)로 제조한 후에, 그 최종 신선가공된 3가닥의 필라멘트(F)를 연선가공하는 과정에서 기어이 형태의 프리폼장치(30)를 이용하여 굴곡진 주름 형태로 미리 성형한 후에 연선하도록 한 것이다.Wire rods with a carbon content of 0.90% and a diameter of 5.5 mm are first drawn to a diameter of 2.3 mm, plated with brass while the plated heat treatment is performed at a temperature of at least 900 ° C, and then at least 1 up to 0.35 mm in diameter. After drawing the filament (F) by re-processing it more than once, in the process of twisting the final filament (F) of the final drawn three-fiber, the gear is pre-curved in the form of curved wrinkles by using the preform device (30). After molding, the strands were to be stranded.
이와 비교할 수 있는 기존 방식으로 제작된 비교예 1,2를 아래와 같다.Comparative Examples 1 and 2 produced by the existing method can be compared as follows.
-비교예 1-Comparative Example 1
카본 함량이 0.90%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.80mm가 되도록 신 선한 후 페이턴팅 열처리 및 황동도금을 실시하고, 직경 0.30mm까지 최종 신선을 하여 필라멘트를 소성 변형없이 제조하고, 그러한 방식으로 제조된 3가닥의 필라멘트들을 기존의 일반적인 연선방식으로 가공하여 생산한 것이다.Wire rods with a carbon content of 0.90% and a diameter of 5.5mm are drawn to a diameter of 1.80mm, followed by patenting heat treatment and brass plating, and final drawing to a diameter of 0.30mm to produce filaments without plastic deformation. It is produced by processing the three filaments manufactured by conventional twisted wire method.
-비교예 2-Comparative Example 2-
카본 함량이 0.80%, 직경이 5.5mm인 와이어 로드를 직경 1.80mm가 되도록 신선한 후에 페이턴팅 열처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.3mm까지 최종신선을 하여 필라멘트(F)를 소성 변형없이 제조하고, 그러한 방식으로 제조된 3가닥의 필라멘트(F)를 기존의 일반적인 연선방식으로 가공하여 생산한 것이다.After the wire rod having a carbon content of 0.80% and a diameter of 5.5 mm is fresh to a diameter of 1.80 mm, the plated heat treatment and brass plating are carried out, and the final drawing is carried out to 0.3 mm in diameter to produce the filament F without plastic deformation. The filament (F) of the three strands produced by the method is produced by processing the conventional general twisted wire method.
상기한 실시예 1,2와 비교예 1,2의 물성들을 평가한 결과는 아래의 표1에 개시되어 있다.The results of evaluating the physical properties of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
본 발명에서 사용된 물성측정법은 다음과 같다.Physical property measurement method used in the present invention is as follows.
1)코드경,선경 : 마이크로 메타로 측정1) Cord diameter, wire diameter: measured with micro meta
2)꼬임길이(피치) : 스틸코드(S)에 꼬임이 10번 발생한 길이를 측정한 값을 10으로 나누어 평균치를 얻었음.2) Twisting length (pitch): The average value was obtained by dividing the length of the twist occurring 10 times in steel cord (S) by 10.
* 피치(P) = 꼬임이 10번 발생한 길이/10* Pitch (P) = length where 10 twists occurred / 10
3) 저하중신율 : 스틸코드(S)에 하중을 가하였을 때 발생하는 길이의 변화를 %로 나타냄.(부여하중 0.25~1.6kgf)3) Lowered elongation rate: It shows the change in length when the steel cord (S) is loaded in% (load load 0.25 ~ 1.6kgf).
4) 단위중량 : 스틸코드(S) 1m의 무게를 저울로 측정4) Unit weight: 1m of steel cord (S) is measured with a balance
5) 접착력, 고무부착율 : 미국재료시험협회(ASTM)의 방식으로 몰드를 제작하여 인장시험기에서 인발하여 그 하중을 접착력으로 하고 코드의 표면에 고무가 부착된 정도를 육안으로 판단하여 고무부착율로 표시하고 %로 나타냄5) Adhesion, rubber adhesion rate: The mold is manufactured by the method of American Material Testing Association (ASTM) and drawn out from the tensile tester, and the load is made into the adhesive force, and the rubber adhesion rate is determined by visually determining the degree of rubber adhesion on the surface of the cord. Marked and represented by%
6) 내피로성 : 스틸코드(S)를 고무로 피복한 후 3롤(roll) 시험기를 사용하여 반복적인 인장, 압축 응력을 부여하여 피로파단이 발생될 때까지의 횟수를 측정6) Fatigue resistance: After coating the steel cord (S) with rubber, measure the number of times until fatigue failure occurs by applying repeated tensile and compressive stress using a 3 roll tester.
7) 스티프니스(stiffness) : 타버 스티프니스 시험기로 측정하여 kg-㎟의 값으로 평가함7) Stiffness: Measured by the Taber Stiffness Tester and evaluated by kg-mm2
상기 표에 따르면, 실시예 1,2는 비교예 1,2와는 확연하게 다른 내피로성이 우수한 고강도를 가질 뿐만 아니라, 접착력 및 고무부착율에 있어서도 성능이 향상됨을 알 수 있다.According to the table, Examples 1 and 2 not only have a high strength excellent fatigue resistance significantly different from Comparative Examples 1, 2, it can be seen that the performance is improved also in the adhesion and rubber adhesion rate.
이상과 같이 설명한 본 발명은 기존의 물성 저하없이 소성 변형을 부여하고 복수회 신선 가공으로만 인장강도를 만족시킬 수 있도록 한 고강도 스틸코드 및 그의 제조방법에 관한 것인 바, 본 발명은 기존의 스틸코드에 비해 적은 양으로 충분한 강성을 만족시킬 수 있으므로 타이어의 경량화 및 구름저항을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인한 원가 절감 및 연비 향상을 얻을 수 있는 유용한 효과를 갖는다.As described above, the present invention relates to a high strength steel cord and a method of manufacturing the same, which provide plastic deformation without deteriorating existing physical properties and satisfy tensile strength only by drawing a plurality of times. Since sufficient rigidity can be satisfied in a small amount compared to the cord, it can not only improve the weight and rolling resistance of the tire, but also have a useful effect of reducing the cost and improving fuel economy.
또한, 필라멘트 경이 기존의 것보다 굵어서 스티프니스가 향상되고 타이어 핸들링 특성이 우수해지며, 특히 필라멘트간의 간격이 이격된 오픈구조이므로 서로간의 접촉면적을 최소화함으로써 플래팅 마모를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 고무 침투성이 우수하고 고무 부착율이 향상되는 매우 유용한 이점을 갖는다.In addition, since the filament diameter is thicker than the conventional one, the stiffness is improved and the tire handling characteristics are improved, and in particular, the open structure with the space between the filaments is spaced apart, thereby minimizing the contact area between each other and suppressing the wear of the rubber. It has a very useful advantage of excellent permeability and improved rubber adhesion rate.
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