WO2003087418A1 - Fil deforme destine au renforcement de cable terrestre a fibres optiques - Google Patents

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WO2003087418A1
WO2003087418A1 PCT/JP2003/000215 JP0300215W WO03087418A1 WO 2003087418 A1 WO2003087418 A1 WO 2003087418A1 JP 0300215 W JP0300215 W JP 0300215W WO 03087418 A1 WO03087418 A1 WO 03087418A1
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ferrite
range
optical fiber
deformed
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PCT/JP2003/000215
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Inventor
Shoichi Ohashi
Masatsugu Murao
Michiyasu Honda
Original Assignee
Nippon Steel Corporation
Namitei Co., Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium

Definitions

  • the present invention relates to a deformed wire for reinforcing an optical fiber cable for land use.
  • optical fibers have rapidly become widespread for land cables.
  • Examples of the structure of the optical fiber-to-cable include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-69056, Hei 6-69915, Hei 7-49439, Hei 1 There is a structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-239392 and Japanese Patent Application No. 2000-311072.
  • Fig. 1 shows an example of the structure of an optical fiber cable for land use.
  • a tension member is placed at the core of the cable, an optical fiber cable is placed around it, and an optical fiber is placed around the periphery.
  • It has a structure in which a reinforcing tube containing a fiber unit is provided, and wrapping, a sheath reinforcing layer, and a sheath are provided on the outer periphery thereof.
  • the present invention is to provide a deformed wire for reinforcing a land optical fiber cable having high strength by using a wire for a long high-tensile steel wire excellent in cold workability.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows.
  • Mass 0 /. C more than 0.65 to 1.1%, Si: 0.15 to 1.5%, Mn: 0.20 to: 1.5%, and Cr: 1 2% or less and (Mn + Cr): 0.2 to: I. 5%, Mo: 0.01 to 0.1%, V: 0.01 to 0.1%, A1: 0.02 to 0.1%, Ti: 0.02 to 0.1%, Nb: 0.01 to 0.3%, B: 0.05 to 0.
  • the number of shear bands (S hearband having an inclination with respect to the rolling direction) crossing the L-section central axis is not more than 20 mm per unit length of the central axis, and the angle between the central axis and the shear band
  • the tensile strength is in the range of 10 to 90 degrees, 180 OMPa
  • a deformed wire for reinforcing a land optical fiber cable wherein the cross-sectional area has a substantially sector shape, and a plurality of the substantially sector shapes are combined to form a circular hollow cross section for accommodating the optical fiber.
  • the maximum segregation degree of Si at the cementite-ferrite interface (maximum Si concentration in the range of 30 nm from the cementite-ferrite interface to the ferrite phase side ⁇ Si content of the park) ⁇ 1.
  • the number of shear bands (S hearbands that are inclined with respect to the rolling direction) crossing the center axis of the L-section is 20 pieces per unit length of the center axis.
  • the angle between the central axis and the shear band is in the range of 10 to 90 degrees, the tensile strength is at least 800 MPa, and the cross-sectional area is substantially sector-shaped,
  • a terrestrial optical fiber-cable reinforcing wire characterized in that a plurality of substantially fan-shaped pieces are combined to form a circular hollow cross section that accommodates an optical fiber.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional land optical fiber cable.
  • FIG. 2 (a) is a perspective view of a submarine cable in which a pressure-resistant layer is formed using a substantially fan-shaped deformed wire of conventional strength
  • Fig. 2 (b) is a cross-sectional view thereof.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a land cable on which a protective layer is formed using a substantially fan-shaped deformed wire according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a distribution state measured by AP-FIM.
  • Fig. 6 (a) and Fig. 6 (b) are photographs showing the L-section structure of the substantially fan-shaped deformed line.
  • FIG. 7 (a) and Fig. 7 (b) are photographs showing examples of machining interruption lines of approximately fan-shaped deformed lines.
  • FIG. 8 is a view showing the influence of the number and angle of shear bands crossing the L-shaped central axis of the substantially sector-shaped deformed line on the disconnection of the sector-shaped deformed line.
  • the tensile strength of the approximately fan-shaped deformed wire must be at least 800 MPa.
  • the tensile strength of the deformed wire is determined by the tensile strength of the raw material rod and the amount of cold work.
  • the biggest issue when manufacturing a fan-shaped deformed wire is the disconnection that occurs during processing, and high strength without disconnection
  • the point of the present invention is to achieve this. According to the study of the present inventors, for example, in order to manufacture the substantially fan-shaped deformed wires 20 to 25 for reinforcement for the terrestrial optical fiber cable shown in FIG. It was found that it was important to control the shear band that had an inclination to the direction.
  • the tensile strength of the wire should be at least 1100 MPa at a tensile strength of approximately 800 MPa and 1200 MPa at 200 MPa. is necessary.
  • the present inventors have found that the breakage during the production of the substantially sector-shaped deformed wire is caused by free carbon dissolved in the steel material caused by the decomposition of the cementite due to heat generated during cold working and free solid solution dissolved in the steel material. It has been found that strain aging caused by nitrogen progresses and occurs. Therefore, after studying the additive alloys that are effective to suppress the decomposition of cementite due to the heat generated during processing and the optimal amount of these alloys, the amount of Si present at the cementite / ferrite interface in ferrite was adjusted. Is effective, and is combined with Cr, Mo, V, and Ti. It has been found that the decomposition of cementite during cold working is further suppressed by the supplementary addition of alloying elements that form carbides of Nb and Nb.
  • the range of the component elements is defined in order to satisfy all of high strength and good cold workability. The reasons for limiting the component ranges are described below.
  • C is 0.65% or less, a tensile strength of 110 MPa or more cannot be secured. On the other hand, if it exceeds 1.1%, the bias in the continuous manufacturing process will increase, and micro-martensite and proeutectoid cementite will be generated in the rolled wire rod, which will significantly degrade cold workability. , C content is more than 0.65% to 1.1%.
  • Si has the effect of strengthening the wire rod by the solid solution hardening action. If it is less than 0.15%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.5%, the toughness deteriorates, so the content is set to 0.15% to 1.5%.
  • the content of Si is set to 0.5% to 1.5%, and the ferrite is separated from the cementite of the perlite structure and the interface between the ferrite and the ferrite.
  • Maximum segregation degree at the cementite ferrite interface in the range of 30 nm Maximum Si concentration in the range of 30 nm from the cementite / ferrite interface to the ferrite phase side ⁇ Si content of balta) ⁇ 1.1 so that Si exists so as to satisfy You need to control.
  • Figure 4 shows the effect of the Si content of the sector-shaped wire and the presence of Si in the ferrite phase on the workability of the sector-shaped wire.
  • the distribution of the Si segregation degree at the interface of the cementite ferrite can be determined, for example, by using AP-FIM as shown in Fig. 5.
  • Mn is an element that increases strength, fixes S as a sulfide, and suppresses hot brittleness during wire rod rolling, and is desirably added as much as possible. If the content of MnO is less than 2%, S cannot be fixed as a sulfide, and the tensile strength of the wire cannot exceed 110 OMPa. On the other hand, if it exceeds 1.5%, the hardenability of the wire becomes too high, and micro-martensite is generated, which may significantly deteriorate the workability, so that 0.2% to 1.5% Limited to the range.
  • Cr is an element that has exactly the same action as Mn, and can be added by substituting part of Mn. Also, as described above, in addition to finely increasing the strength of the wire rod, perlite is an element that forms carbides and promotes the stability of cementite. If 1: exceeds 1.2%, and if the total amount of Mn and Cr exceeds 1.5%, micro-martensite occurs, so that Cr: 1.2% or less and (C r + M n): 0.2-1 Limited to 5% range.
  • All of Mo, A1, V, Ti, Nb, and B not only adjust the ⁇ grain size, but also form carbides and nitrides as described above, and improve the stability and solid solution of cementite. It is an element that promotes nitrogen fixation. Mo: less than 0.01, A1: less than 0.02%, V: less than 0.01%, Ti: less than 0.02%, Nb: less than 0.01, V: less than 0.001%, B: less than 0.005%, one or two or more kinds cannot be obtained if the total is less than 0.005%.
  • Mo over 0.1%, A1: over 0.1%, V: over 0.1%, Ti: over 0.1%, Nb: over 0.3%, V: 0.3% Exceeding, B: If more than 0.1%, one or more kinds in total exceed 0.5%, the effect saturates and the toughness deteriorates, so Mo: 0.01 to 0.1 %, V: 0.01 to 0.1%, A1: 0.02 to 0.1%, Ti: 0.02 to 0.1%, Nb: 0.00: One to two or more of! To 0.3%, B: 0.0005 to 0.1% were limited to a total of (0.0005 to 0.5%).
  • both P and S are preferably not more than 0.03%. It is desirable to keep N at 0.01% or less from the viewpoint of suppressing aging.
  • Ceq C + lZ4Si + l / 5Mn + 4 / 13Cr
  • a fiber aggregate structure aligned in the axial direction develops.
  • a roller having a substantially fan-shaped caliber is generally used. Since the cold rolling was performed in the first step, as shown in Figs. 6 (a) and (b), a shear band 28 inclined with respect to the rolling direction was formed in addition to the microstructure aligned in the axial direction. .
  • the peri-lamellar spacing of the shear band 28 is much smaller than the per-lamellar spacing of the perlite aligned in the rolling direction, indicating that the processing strain is concentrated locally.
  • the ductility of the shear band 28 is lower than that of the surroundings, and in the worst case, as shown in Figs. 7 (a) and 7 (b), a break 31 occurs at the starting point of the shear band during processing.
  • it is necessary to minimize the existence of the deformed wire itself because the ductility of the substantially fan-shaped deformed wire itself is reduced, and if it is unavoidable, the angle 30 between the shear 28 and the central axis 29 is extremely large. It is important to avoid low angles.
  • a low angle means that the deformation state on the outer diameter side and inner diameter side of the substantially sector shape during roller rolling is significantly different, which means that strain is more concentrated in the shear band and ductility is reduced. are doing. As shown in Fig.
  • the number of shear bands 28 crossing the L-section central axis 29 of the substantially sector-shaped deformed line is 20 Zmm or less per unit length of the central axis.
  • the shape of the upper and lower rolling nips is adjusted so that the relative speed between the outer diameter side and the inner diameter side of the substantially sector shape does not greatly differ. It is also effective to do so.
  • the angle of the shear band satisfies the range of the present invention, but the number of shear bands is 24.3 mm per unit length, and disconnection occurs because the number exceeds the range of the present invention. .
  • Figure 3 shows the number of approximately sector-shaped deformed wires in Figure 3, which is a roughly sector-shaped shape obtained by dividing a circle into six.However, the number is not limited to four. Can be divided into sectors. From an industrial point of view, a fan shape of about 2 to 10 is desirable.
  • the tube does not need to have high pressure resistance, but because the cable is required to be flexible, the tube is divided into more than three sections, for example, a fan-shaped deformed wire divided into about 4 to 6 sections. Is valid.
  • Tables 1 to 4 (Tables 2 to 4 are continuations of Table 1) Wire composition, C eq, TS, Workability, deformed wire strength, protection layer when wire is processed into approximately fan-shaped deformed wire The number of deformed lines is shown.
  • C eq deviates from the range of the present invention to a relatively low level, so that when an attempt was made to produce a total area reduction of 85% or less in order to suppress disconnection, 18 It is not possible to secure the strength of the approximately fan-shaped deformed wire of 0 MPa or more.
  • Comparative Example No. 40 when the degree of Si segregation at the cementite / ferrite interface is out of the range of the present invention, aging during wire drawing progresses and workability is significantly deteriorated. However, it is not possible to stably produce approximately fan-shaped deformed wires.
  • the substantially fan-shaped deformed wire of the present invention can secure a very high strength, it has a great effect in reducing the weight and durability of the land-based optical fiber cable. Furthermore, its industrial effects are great.

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Description

明 細 書 陸上光フアイバーケーブル補強用異形線 技術分野
本発明は陸上用光フアイバーケーブル補強用異形線に関するもの である。 背景技術
近年の I T革命の進展によ り陸上ケーブル用に光ファイバ一が急 速に普及してきている。 光ファイバ一ケーブルの構造と しては、 例 えば特開平 5— 6 0 9 5 6公報、 特開平 6— 6 9 9 1 5公報、 特開 平 7— 4 9 4 3 9公報、 特開平 1 1 — 2 3 9 2 3公報、 特願 2 0 0 0 - 3 1 0 7 2 8公報に記載された構造のものがある。
図 1 は陸上用光フアイバーケーブルの構造の例を示しているが、 基本的にはケーブル芯部にテンショ ン部材を配置し、 その周囲に光 ファイバーュ.二ッ トを配置し、 その外周に光ファイバ一ュニッ トを 内包した補強管を配し、 その外周にラッピング、 シース補強層、 シ ースを設ける構造と している。
しかし、 このよ うな構造は複雑である上に、 吊線支点間隔、 電柱 間隔の関係上、 ケーブルの重量を増加させる事は出来ないため、 光 ファイバーの補強管を強化する事にも限界がある。 そのため、 耐久 性を向上される 目的で、 例えば、 特開平 5— 6 0 9 5 6公報に記載 されているよ うにケーブル外周部にセラ ミ ックパウダーを充填する 。 または、 特開平 6— 6 9 9 1 5公報に記載されているよ うに吸水 テープを複数層巻き付けるなどの工夫が必要とな り 、 コス ト ア ップ の原因となっている。 構造が簡単で、 耐久性、 耐水性の高いケーブル構造と して、 図 2 に示すような特公平 7 _ 6 5 1 4 2公報に記載されている海底光フ アイバーケーブル補強用異形線が提案されており、 C e q = C + (
M n + C r ) / 5≥ 0 . 5 7 %に規制した鋼線よ り製造される引張 り強さ 1 2 2 6 MPa 以上の扇形断面の異形線がある。 しかし、 達成 されている引張り強さの最大値は 1 5 2 0 MPa レベルであり、 ピア ノ線の引張り強さである 1 8 0 0〜 2 0 0 0 MPa に比べて低いのが 実状である。
最近、 光ファイバ一ケーブルは電送容量のアップ、 敷設性の改善 目的での軽量化要求が市場で高まっているが、 電送容量をアップの 目的で扇型異形線の内径を大きくする事によ り断面を薄肉化し、 光 ファイバー本数を増加させよ う としてもテンショ ン部材と しての強 度確保の観点から薄肉化にも限界があり、 扇形断面の異形線を使用 する方式では、 年々増加する電送容量のアップの市場ニーズに対応 できなくなりつつある。
敷設性改善のためにケーブル本体の軽量化ニーズが高まっている が、 従来強度の扇形の異形線では軽量化目的で薄肉化しよう と して も補強層の強度確保の観点から十分な薄肉化を行う事ができないた めに年々増加するケーブル軽量化の市場ニーズに対応するにも限界 力 s ¾>る。
発明の開示
本発明は、 冷間加工性に優れた長尺高張力鋼線用の線材を用いて 、 強度の高い陸上光フアイパーケーブル補強用異形線を提供するも のである。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、 その要旨は 次のとおりである。 ( 1 ) 質量0/。で、 C : 0. 6 5超〜 1 . 1 %、 S i ： 0. 1 5〜 1. 5 %、 M n ： 0. 2 0〜 ： 1 . 5 %を含有し、 更に C r ： 1 . 2 %以下かつ （Mn + C r ) : 0. 2〜 ： I . 5 %、 M o : 0. 0 1〜 0. 1 %、 V ： 0. 0 1〜 0. 1 %、 A 1 ： 0. 0 0 2〜 0. 1 % 、 T i : 0. 0 0 2〜 0. 1 %、 N b ： 0. 0 0 1〜 0. 3 %、 B ： 0. 0 0 0 5〜 0. 1 %の 1種または 2種以上を合計で （ 0. 0 0 0 5〜 0. 5 %) 含有し、 残部 ： F e及び不可避的不純物からな り、 更に C e q = C + l / 4 S i + l / 5 Mn + 4 / l 3 C rが、 0. 8 0 %≤ C e q ≤ l . 8 0 %を満足し、 フェライ ト ' パ一ライ ト組織あるいはパーライ ト組織であって、 かつ L断面中心軸線上を 横切るせん断帯 （圧延方向に対して傾斜を有する S h e a r b a n d ) の数が中心軸の単位長さ当たり 2 0本 mm以下であり 、 かつ 、 前記中心軸とせん断帯のなす角度が 1 0〜 9 0度の範囲内にあり 、 引張り強さが、 1 8 0 OMPa 以上で、 断面積が略扇形をなし、 該 略扇形が複数本合わさ り光ファイバ一を収容する円形中空断面を構 成するこ とを特徴とする陸上光フアイバーケーブル補強用異形線。
( 2 ) 質量0/。で、 C : 0. 6 5超〜 1 . 1 %、 S i ： 0. 5 0〜 1. 5 %、 M n : 0. 2 0〜 ： 1. 5 %を含有し、 更に C r : l . 2 %以下かつ （Mn + C r ) : 0. 2〜 1 . 5 %、 M o : 0. 0 1〜 0. 1 %、 V ： 0. 0 1〜 0. 1 %、 A 1 ： 0. 0 0 2〜 0. 1 % 、 T i : 0. 0 0 2〜 0. 1 %、 N b ： 0. 0 0 1〜 0. 3 %、 B ： 0. 0 0 0 5〜 0. 1 %の 1種または 2種以上を合計で （ 0. 0 0 0 5〜 0. 5 %) 含有し、 残部 ： F e及び不可避的不純物からな り、 更に C e q = C + l / 4 S i + l / 5 Mn + 4 / 1 3 C rが、 0. 8 0 %≤ C e q ≤ l . 8 0 %を満足し、 フェライ ト · パーラィ ト組織あるいはパーライ ト組織であって、 かつ、 パーライ ト組織の セメ ンタイ ト とフェライ ト界面からフェライ ト相側の 3 0 nmの範囲 で、 セメ ンタイ ト フェライ ト界面の S i 最大偏析度 （セメ ンタイ トとフェライ ト界面からフェライ ト相側に 3 0 nmの範囲での最大 S i 濃度 ÷パルクの S i含有量） ≥ 1 . 1 を満足するよ うに S i偏析 しており、 L断面中心軸線上を横切るせん断帯 （圧延方向に対して 傾斜を有する S h e a r b a n d ) の数が中心軸の単位長さ当た り 2 0本 Zmm以下であり、 かつ、 前記中心軸とせん断帯のなす角度 が 1 0〜9 0度の範囲内にあり、 引張り強さが、 1 8 0 0 MPa 以上 で、 断面積が略扇形をなし、 該略扇形が複数本合わさ り光ファイバ 一を収容する円形中空断面を構成することを特徴とする陸上光ファ ィバ一ケーブル補強用異形線。 図面の簡単な説明
図 1 は、 従来の陸上光ファイバ一ケーブルの断面図である。
図 2 ( a ) は従来強度の略扇形異形線を使用して耐圧層を形成し た海底ケーブルの斜視図であり、 図 2 ( b ) はその断面図である。 図 3は、 本発明による略扇形異形線を使用して保護層を形成した 陸上ケーブルの断面図である。
図 4は、 T S = 2 1 0 0MPa 級扇形異形線の S i の含有量と S i のフェライ ト相への存在状況の略扇形異形線の加工性に及ぼす影響 を示した図である。
図 5は、 0. 8 2 % C— 1 . 0 2 % S i - 0. 5 2 % M n - 0. 0 0 4 2 % A 1成分系略扇形異形線のパーライ ト組織中の S i 分布 状況を A P— F I Mによ り測定した例を示す図である。
図 6 ( a ) 、 図 6 ( b ) は略扇形異形線の L断面組織を示す写真 である。
図 7 ( a ) 、 図 7 ( b ) は略扇形異形線の加工中断線事例を示す 写真である。 図 8は、 略扇形異形線の L断面中心軸線上を横切るせん断帯の数 、 角度の扇形異形線の断線に及ぼす影響を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明について詳細に説明する。
電送容量アップ、 軽量化目的で陸上光ファイバ一ケーブルの保護 パイプを薄肉化するためには、 該略扇形の異形線の引張り強さを 1 8 0 0 MPa 以上にする必要がある。
異形線の引張り強さは、 原料線材の引張り強さと冷間加工量によ り決まるが、 扇形異形線を製造する際の最大の課題は加工中に発生 する断線であり、 断線無く高強度化を図る事が本発明のポイントで ある。 本発明者らの検討によれば、 例えば、 図 3に示した陸上光フ アイバーケーブルのための補強用の略扇形異形線 2 0〜 2 5を加工 中の断線無く製造するためには、 圧延方向に対して傾きを有するせ ん断帯を制御する事が重要であることが判明した。 そのためには、 例えば、 略扇形の異形線の引張り強さが 1 8 0 0 MPa では総減面率 を 8 5 %以下、 2 0 0 0 MPa では 8 0 %以下に抑える事が有効であ る。 これらの条件を満たすためには、 略扇形異形線の引張り強さ 1 8 0 0 MPa では線材の引張り強さを 1 1 0 0 MPa 以上、 2 0 0 0 MP a では 1 2 0 0 MPa 以上は必要である。
また、 本発明者らは、 略扇形異形線製造中の断線は、 冷間加工中 の発熱によるセメ ンタイ ト分解に起因する鋼材中に固溶したフリー な炭素と鋼材中に固溶したフリーな窒素に起因する歪時効が進行し 、 発生することを見出した。 そのため、 加工発熱によるセメ ンタイ ト分解を抑制するために有効な添加合金とその最適添加量を検討し た結果、 フェライ ト中のセメ ンタイ ト /フェライ ト界面に存在する S i 量を調整する事が有効であり、 合わせて C r ， M o， V , T i ， N bの炭化物形成する合金元素を補助的に添加する事によ り更に 冷間加工中のセメ ンタイ 卜の分解が抑制されることを見出した。
また、 鋼材中の窒素を減少させると ともに、 不可避的固溶した窒 素は M o， A 1 , T i， N b , V， Bの窒化物により固定する事に よ り窒素起因の歪時効を抑制する事が有効であることを見出した。 また、 上記の鋼材は原料線材を冷間加工して略扇形異形線を製造 する場合は、 強度、 靱性に優れている事が求められている。 高強度 化目的で添加する C , S i， M n , C r は、 添加量が増加するに冷 間加工性が悪化する組織になる傾向があるため、 高強度化と冷間加 ェ性をバランスさせた最適な範囲に規定することが望ましい。
以上のよ うに本発明では、 高強度かつ良好な冷間加工性の全てを 満足するために、 成分元素の範囲を規定している。 以下に成分範囲 の限定理由を説明する。
Cは、 0 . 6 5 %以下では、 引張り強さ 1 1 0 0 MPa 以上を確保 できない。 一方、 1 . 1 %超では、 連続铸造工程での偏祈が大きく なり、 圧延線材内に冷間加工性を著しく劣化させるミ ク ロマルテン サイ ト、 初析セメ ンタイ トが発生する事になるので、 C含有量は 0 . 6 5 %超〜 1 . 1 %とする。
S i は、 固溶態硬化作用によって線材を強化する効果がある。 0 . 1 5 %以下ではその効果を得られない。 また、 1 . 5 %超では靱 性を劣化させるので 0 . 1 5 %〜 1 . 5 %とする。
特に、 異形加工中の断線率を防止するためには、 前述したよ うに 冷間加工中の C起因の歪時効を抑制するためには、 冷間加工中のセ メ ンタイ 卜の分解、 Cのフェライ 卜への固溶を抑制する必要がある が、 そのためには、 S i の含有量を 0 . 5 %〜 1 . 5 %と し、 パー ライ ト組織のセメ ンタイ ト とフヱライ ト界面からフェライ ト相側の 3 0 nmの範囲で、 セメ ンタイ ト フェライ ト界面の S i 最大偏析度 (セメ ンタイ 卜 と フェライ ト界面からフェライ ト相側に 3 0 nmの範 囲での最大 S i 濃度 ÷バルタの S i含有量） ≥ 1 . 1 を満足するよ うに S i が存在するよ うに制御する必要がある。 図 4に、 扇形異形 線の S i の含有量と S i のフェライ ト相への存在状況の扇形異形線 の加工性に及ぼす影響を示した。 本発明の範囲内であれば、 加工中 の断線は発生しない。 尚、 セメ ンタイ ト フェライ ト界面の S i 偏 析度の分布状況は、 例えば、 図 5に示すよ う に A P— F I Mなどに よ り測定し、 求めるこ とが可能である。
S i をセメ ンタイ ト /フェライ ト界面に効率良く偏析させるため には、 例えば、 伸線加工性を劣化させる粗いパーライ 卜が析出しな い程度にパ一ライ ト変態高温化、 終了までの時間を長時間化し、 セ メ ンタイ ト析出時にフェライ ト相側に排出される S i 量を出来る限 り多くする事が有効である。 そのためには、 線材圧延後の衝風冷却 の冷速を 1〜 1 0 °Cノ秒以下にするこ となどが有効である。
Mnは、 強度を増加させ、 かつ Sを硫化物と して固定し線材圧延 中の熱間脆性を抑制する元素であり、 可能な範囲で添加するこ とが 望ましい。 Mn O . 2 %未満では Sを硫化物と して固定するこ とが 出来ず、 また、 線材の引張り強さで 1 1 0 O MPa 以上が確保出来な い。 一方、 1 . 5 %超では線材の焼き入れ性が高く なりすぎて、 ミ ク ロマルテンサイ 卜が発生し、 加工性を著しく劣化させるこ とがあ るので、 0. 2 %〜 1 . 5 %の範囲に限定した。
C rは M n と全く 同じ作用を持つ元素で、 Mnの一部と置換し、 添加するこ とが出来る。 また、 パーライ トを微細に線材の強度を上 げる事に加えて前述したよ うに、 炭化物を形成し、 セメ ンタイ トの 安定性を促進する元素である。 1： が 1 . 2 %を超えて、 しかも M n と C rの合計量が 1 . 5 %を越える と ミ ク ロマルテンサイ トが発 生するので C r : l . 2 %以下、 かつ （C r +M n ) : 0. 2〜 1 . 5 %の範囲に限定した。
M o， A 1 , V, T i ， N b , Bはいずれも γ粒度の調整するこ とに加えて、 前述したように炭化物、 窒化物を形成し、 セメ ンタイ トの安定性及び固溶窒素の固定を促進する元素である。 M o ： 0. 0 1未満、 A 1 ： 0. 0 0 2 %未満、 V ： 0. 0 1 %未満、 T i ： 0. 0 0 2 %未満、 N b : 0. 0 0 1未満、 V : 0. 0 0 1 %未満 、 B ： 0. 0 0 0 5 %未満で 1種または 2種以上を合計で 0. 0 0 0 5 %未満ではその効果が得られない。 M o ： 0. 1 %超、 A 1 ： 0. 1 %超、 V ： 0. 1 %超、 T i ： 0. 1 %超、 N b ： 0. 3 % 超、 V ： 0. 3 %超、 B ： 0. 1 %超では 1種または 2種以上を合 計で 0. 5 %超ではその効果が飽和する上に靱性が劣化するために M o ： 0. 0 1〜 0. 1 %、 V : 0. 0 1〜 0. 1 %、 A 1 : 0. 0 0 2〜 0. l %、 T i : 0. 0 0 2〜 0. l %、 N b : 0. 0 0 ：!〜 0. 3 %、 B ： 0. 0 0 0 5〜 0. 1 %の 1種または 2種以上 を合計で （ 0. 0 0 0 5〜 0. 5 % ) に限定した。
P , Sはいずれも靱性を劣化させる観点から 0. 0 3 %以下が望 ましい。 Nは時効抑制の観点から 0. 0 1 %以下に抑えることが望 ましい。
原料線材の強度は、 C e q = C + l Z 4 S i + l / 5 Mn + 4 / 1 3 C r と線材のオーステナイ ト域からの冷速によって確定される 。 C e qが高い程、 冷速が高いほど線材の強度は増加するが、 本発 明者らの検討によると C e qが 0. 8 0 %以上でなければ 1 1 0 0 MPa 以上の強度を有する線材は得られないことが判明したので異形 線の引張り強さが 1 8 0 0 MPa 以上では 0. 8 0 %以上に限定した 。 これより低い C e qでは、 線材の強度を確保するために、 線材の 冷却速度を極めて高速に上げる必要が発生し、 冷間加工性に有害な ベーナイ ト、 マルテンサイ 卜の析出を回避できないためである。 また、 C e q = l . 8 0 %超では、 線材の焼き入れ性が上がり、 線材の冷速を調整しても冷間加工性に有害なベーナイ ト、 マルテン サイ 卜が析出し、 加工性を著しく劣化させることがあるので、 1 . 8 0 %を上限と した。
ダイスによる丸線への伸線加工の場合には軸方向に揃った繊維集 合組織が発達するが、 扇形異形線を製造する際には、 一般的には、 略扇形状カ リバーを有するローラ一にて冷間圧延を行ったために、 図 6 ( a ) ， ( b ) に示すよ うに軸方向平行に揃った組織に加えて 圧延方向に対して傾きを有するせん断帯 2 8が形成される。 せん断 帯 2 8のパ一ライ トラメラー間隔は、 圧延方向に揃ったパーライ ト のラメラ一間隔よ り極めて微細であり、 加工歪が局部的に集中して いることを示している。 そのため、 せん断帯 2 8の延性は周囲に比 較して低く、 最悪の場合、 図 7 ( a ) ， ( b ) に示すよ うに加工中 にせん断帯を起点に断線 3 1が発生し、 また、 略扇形異形線自体の 延性低下の原因ともなるので、 その存在を極力少なくする必要があ るともに、 不可避的に存在する場合もせん断 2 8 と中心軸 2 9のな す角度 3 0が極端に低角度にならないようにすることが重要である 。 低角度であることは、 ローラー圧延中の略扇形の外径側と内径側 の変形状況が大きく異なり、 よ りせん断帯に歪が集中することにな り、 延性が低下していることを意味している。 図 8に示すように、 略扇形異形線の L断面中心軸線 2 9上を横切るせん断帯 2 8の数が 中心軸の単位長さ当たり 2 0本 Z mm以下、 かつ、 中心軸とせん断帯 のなす角度 3 0が 1 0〜 9 0度の範囲内とすることによ り加工中の 断線を抑制できる。
このせん断帯 2 8の発生を抑制する手法と しては、 例えば、 前述 したように、 略扇形異形線の強度が上がるに従い、 総減面率を小さ くすることによ り達成できる。 しかし、 従来実用化されている線径 5 . 0 mmの線材では、 冷間加工時の減面率を小さくすることに限界 がある。 線径 5 . O mm未満、 例えば 4 . 5 mm, 4 . 0 mm, 3 . 0 mm などの線材を冷間加工し、 略扇形異形線を製造することによ り減面 率は低減可能となる。 また、 線径 5 . O mm以下とする事によ り線材 圧延中の加工量が増加する効果によ り γ粒径が微細となり γ粒度番 号で 8番以上に微細化する事が可能となり、 単に総減面率を低減す る以上の延性改善効果が発揮される。 更に、 前述したよ うに S i の 添加量を調整し、 伸線加工中の歪時効抑制も効果的である。
また、 せん断帯 2 8発生を抑制し、 かつ角度 3 0を抑制するため には、 略扇形の外径側と内径側の相対速度が大きく異ならないよう に上下の圧延口一ラーの形状を調整することも有効である。 なお、 図 8の場合、 せん断帯の角度は本発明の範囲を満足するが、 せん断 帯本数が単位長さ当たり 2 4 . 3本 mmあり、 本発明の範囲を越え るために断線が発生した。
略扇形異形線の本数と しては、 図 3で円形を 6分割した略扇形の 形状をしめしているが、 4分割に限定しているものではなく、 その 用途、 使用条件によ り複数本の分割扇形とすることが出来る。 尚、 工業的見地から 2〜 1 0本程度扇形が望ましい。 陸上用の光フアイ バーケーブルではチューブに大きな耐圧性は要求されないが、 ケー ブルに柔軟性が要求されるため 3分割よ り多く分割したチューブ、 例えば、 4〜 6分割程度に分割した扇形異形線が有効である。
実施例
本発明による陸上光フアイバーケーブル補強用異形線は、 例えば 、 0 . 8 2 % C - 1 . 0 % S i - 0 . 5 0 % M n - 0 . 0 0 4 5 % A 1 ( C e q = 1 . 2 3 ) を含有する単重 2 t のビレッ トを 1 0 5 0度に加熱後に線径 4 . 5 mmに圧延し、 7 °C 秒程度の衝風冷却に よ り引張り強さ 1 3 0 0 MPa に調整した単重 2 t の線材コイルを製 造する。 その後、 スケールを除去後に燐酸亜鉛被膜処理し、 3. 0 mmまでダイス伸線と し、 口一ラーの冷間圧延で厚さ 1 . 8 mm厚の断 面矩形状線材とする。 ついで略扇形にするために略扇形状カ リバー を有するローラーにて冷間圧延を行い、 図 4の陸上光ファイバーケ —ブルに示すような外径 b ： 5. 2 mm、 内径 a ： 2. 5 5 mm, 厚み t ： 1 . 3 2 5 mm, 引張り強さ 1 8 2 0 MPa の異形線 1 8〜 2 0を 得ることが出来る。 その略扇形異形線の L断面ミクロ組織にはせん 断帯は存在しない。
表 1〜表 4 (表 2〜表 4は表 1のつづき） に線材の組成、 C e q ， T S、 線材を略扇形異形線に加工した時に加工性、 異形線の強度 、 保護層を形成する異形線の数などを示した。
N o . ：!〜 3 1 までが本発明例で、 その他は比較例である。 本発 明であれば、 線材の良好な加工性が確保され、 2 0 0 O MPa 級を超 える略扇形異形線が製造可能である。
比較例 N o . 3 2に示すように、 C e qが、 本発明の範囲を低め 目に外れるため、 断線を抑制するために総減面率 8 5 %以下製造し よう と した場合、 1 8 0 0 MPa 以上の略扇形異形線の強度を確保す る事が出来ない。
比較例 N o . 3 3に示すように、 Cが本発明の範囲を高め目に外 れる場合、 加工性が著しく劣化し、 略扇形異形線を安定的に製造出 来ない。
比較例 N o . 3 4に示すように、 S i が本発明の範囲を高め目に 外れる場合、 加工性が著しく劣化し、 略扇形異形線を安定的に製造 出来ない。
比較例 N o . 3 5に示すように、 （M n + C r ) が本発明の範囲 を高め目に外れる場合、 加工性が著しく劣化し、 略扇形異形線を安 定的に製造出来ない。
比較例 N o . 3 6に示すように、 範囲内に C e qがあっても、 A 1， T i， M o， V， N b， Bの総量が高めに外れれば、 加工性が 著しく劣化し、 略扇形異形線を安定的に製造出来ない。
以上、 比較例 3 2〜 3 6に示すように成分が本発明の範囲内に外 れれば、 高強度略扇形異形線は安定的に製造出来ない。
比較例 N o . 3 7に示すように、 略扇形異形線内のせん断帯の数 が、 本発明の範囲を多めに外れる場合、 比較例 3 8に示すように、 せん断帯角度が本発明の範囲を低めに外れる場合、 比較例 3 9に示 すように、 略扇形異形線内のせん断帯の数が、 せん断帯角度が本発 明の範囲を両方外れる場合、 加工中に断線が多発し、 略扇形異形線 を安定的に製造出来ない。
以上、 比較例 3 7〜 3 9に示すように成分が本発明の範囲内にあ つても、 ミ クロ組織と してせん断帯の数、 角度が本発明の範囲から 外れれば、 高強度略扇形異形線は安定的に製造出来ない。
比較例 N o . 4 0に示すように、 セメ ンタイ ト /フェライ ト界面 の S i 偏析度が、 本発明の範囲を多めに外れる場合、 伸線中の時効 が進行し、 加工性が著しく劣化し、 略扇形異形線を安定的に製造出 来ない。
表 1
試験 化 学 成 分 (%)
No. C Si Mn Cr Mn+Cr Ceq Al Ti Mo V 本発明例 1 0.67 0.22 0.80 0.80 0.39 0.042
2 0.72 0.20 0.75 0.75 0.32 0.044
3 0.82 0.21 0.77 0.77 1.33 0.035
4 0.93 0.19 0.72 0.72 1.12 0.038
5 1.04 0.22 0.75 0.75 1· 25 0.040
6 0.82 0.22 0.50 0.24 0.74 ofi
7 0.82 0.19 0.22 0.72 0.94 1· 13 0.025
8 0.81 0.19 0.75 0.75 1· 01
9 0.79 0.22 0.75 0.75 1 on n 099
10 0.82 0.24 0.73 0.73 . υ«_>
11 0.83 0.24 0.65 0.65 1 02
12 0.80 0.23 0.63 0.63
13 0.82 0.21 0.62 0.62 1 00 0.033
14 0.83 0.19 0.64 0.64 1.01 0.025 0, 015 0.045 0.05
15 0.80 0.22 0.65 0.65 0.99 0.035 0.065
16 0.79 0.23 0.68 0.68 0.98 0.033 0.042
17 0.83 0.25 0.62 0.62 1.02 0.022 0.015 0035 0.05
18 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
19 0.92 0.21 0.77 0.77 1 13 0.035
20 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
21 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
22 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
23 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
24 0.92 0.21 0.77 0.77 1.13 0.035
25 0.92 0.65 0.53 0.53 1.19 0.045
26 0.92 1.20 0.52 0.52 1.32 0.043
27 0.92 1.45 0.53 0.53 1.39 0.041
28 0.92 1.00 0.32 0.21 0.53 1.30 0.039
29 0.92 1.00 0.32 0.21 0.53 1.30 0.039
30 0.92 1.00 0.32 0.21 0.53 1.30 0.039
31 0.92 1.00 0.32 0.21 0.53 1.30 0.039
表 2 (表 1のつづき）
Figure imgf000016_0001
表 3 (表 1のつづき）
試験 線材の特性 異 形 線 の 特 1ェ
線 TS
Να 外圣 径 而 xs p c≠i ο¾ n / Ά界 i fの サん断 せん
(MPa) (mm; (mm) (%) (MPa) (%) る里形 の Si 桥度 帯の数 の角度 加工性 本発明例 1 6.00 1131 5.20 2.55 82.8 1810 3.2 3 13 42 良好
2 6.00 1136 5.20 2.55 30.8 1816 3.1 3 11 43 良好
3 5.00 1298 5.20 2.55 32.3 1812 3.1 3 _ 7 48 良好
4 4.50 1410 5.20 2.55 65.8 1810 3.2 3 _ 0 45
5 4.00 1552 5.20 2.55 56.3 1887 3.0 3 _ 0 43 良好
6 5.00 1325 5.20 2.55 72.3 1839 2.9 3 _ 7 42
7 5.00 1399 5.20 2.55 72.3 1913 2.9 3 ― 8 42 良好
8 5.50 1247 5.20 2.55 77.1 1837 3.2 3 _ 7 45 良好
9 5.50 1262 5.20 2.55 77.1 1852 _ 8 39 良好
10 5.00 1342 5.20 2.55 72.3 1856 3· 3 8 38 良好
11 5.00 1345 5.20 2.55 72.3 1859 3· 1 _ 7 43
12 5.00 1303 5.20 2.55 72.3 1803 3.2 8 42 良好
13 5.00 1309 5.20 2.55 72.3 1823 3.0 3 8 41 良好
14 5.00 1385 5.20 2.55 72.3 1900 3.1 3 ― 7 45 良好
15 5.00 1359 5.20 2.55 72.3 1873 3.2 3 ― 8 48 良好71 16 5.00 1339 5.20 2.55 72.3 1852 3.0 3 一 6 48 良好
17 5.00 1432 5.20 2.55 72.3 1946 2.9 3 一 8 43 良好
18 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 ― 8 17 良好
19 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 _ 8 28 良好
20 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 ― 8 58 良好
21 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.9 3 ― 8 65
22 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 8 72
23 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 3 42
24 4.50 1412 5.20 2.55 65.8 1842 3.1 3 17 43
25 5.50 1422 5.20 2.55 77.1 2012 2.8 3 1.22 12 36 良好
26 5.50 1435 5.20 2.55 77.1 2025 2.9 3 1.34 4 31
27 5.50 1457 5.20 2.55 77.1 2047 3.1 3 1.56 3 32 良好
28 5.50 1417 5.20 2.55 77.1 2037 3.0 3 1.43 6 36
29 4.00 1418 5.20 2.55 78.6 2035 3.0 6 1.52 6 31 良好
30 3.50 1419 5.20 2.55 79.1 2045 3.0 3 1.77 7 29 良好
31 3.00 1420 5.20 2.55 77.3 2013 3.0 10 1.83 5 26 良好
表 4 (表 1のつづき）
線材の特性 異 形 線 の 特 性
試験
線径 TS 外径 内径
Να 減面率 TS EL 保護層を形成す 界面の セん附 せん
ヽ 、
(,mm (MPa) (.mm; (mm 加工性
(%) (MPaJ (%) る異形線の総数 Si偏析度 帯の数 の角度
6.80 995 5.20 2.55 85.0 1755 3.2 3 5 43 良好
33 5.00 1478 5.20 2.55 72.3 1992 1.2 3 25 43 断線発生
34 5.00 1452 5.20 2.55 72.3 1966 1.6 3 7 42 断線発生
35 5.00 1473 5.20 2.55 72.3 1987 1.5 3 1.83 9 42 断線発生
36 5.50 1428 5.20 2.55 77.1 2018 1.7 3 1.83 7 31 断線発生
37 5.50 1343 5.20 2.55 77.1 1934 1.2 3 29 38 断線発生
38 5.50 1328 5.20 2.55 77.1 1918 1.5 3 9 8 断線発生
39 5.50 1333 5.20 2.55 77.1 1924 2.1 3 31 6 断線発生
40 5.50 1443 5.20 2.55 77.1 2130 0.7 3 1.03 8 33 断線発生
産業上の利用可能性
以上の実施例からも明らかなよ うに、 本発明の略扇形異形線は、 非常に高い強度が確保できるため、 陸上用光フアイバーケ一ブルの 軽量化、 耐久性向上に多大な効果を発揮するために、 その工業的効 果は大きい。

Claims

求 の 範 囲
1 . 質量0/。で、 C ： 0. 6 5 %超〜 1 . 1 %、 S i ： 0. 1 5〜 1 . 5 %、 Mn : 0. 2 0〜： I . 5 %を含有し、 更に C r : l . 2 %以下かつ （Mn + C r ) : 0. 2〜 1 . 5 %、 M o : 0. 0 1〜 0. 1 %、 V ： 0. 0 1〜 0. 1 %、 A 1 ： 0. 0 0 2〜 0. 1 % 、 T i : 0. 0 0 2〜 0. 1 %、 N b ： 0. 0 0 1〜0. 3 %、 B ： 0. 0 0 0 5〜 0. 1 %の 1種または 2種以上を合計で （ 0. 0 0 0 5〜0. 5 %) 含有し、 残部 ： F e及び不可避的不純物からな り、 更に C e q = C + l Z 4 S i + 1ノ 5 Mn + 4 Z l 3 C rが、 0. 8 0 %≤ C e q≤ l . 8 0 %を満足し、 フェライ ト ' パ一ライ ト組織、 あるいはパーライ ト組織であって、 かつ L断面中心軸線上 を横切るせん断帯 （圧延方向に対して傾斜を有する S h e a r b a n d ) の数が中心軸の単位長さ当たり 2 0本 mm以下であり、 か つ、 前記中心軸とせん断帯のなす角度が 1 0〜 9 0度の範囲内にあ り、 引張り強さが、 1 8 0 0 MPa 以上で、 断面積が略扇形をなし、 該略扇形が複数本合わさ り光ファイバ一を収容する円形中空断面を 構成することを特徴とする陸上光フアイバーケーブル補強用異形線
2. 質量0 /。で、 C ： 0. 6 5 %超〜 1 . 1 %、 S i ： 0. 5 0〜 1 . 5 %、 Mn : 0. 2 0〜： L . 5 %を含有し、 更に C r : l . 2 %以下かつ （M n + C r ) : 0. 2〜； I . 5 %、 M o : 0. 0 1〜 0. 1 %、 V ： 0. 0 1〜 0. 1 %、 A 1 ： 0. 0 0 2〜 0. 1 % 、 T i : 0. 0 0 2〜 0. 1 %、 N b ： 0. 0 0 1〜0. 3 %、 B ： 0. 0 0 0 5〜 0. 1 %の 1種または 2種以上を合計で （ 0. 0 0 0 5〜0. 5 %) 含有し、 残部 ： F e及び不可避的不純物からな り、 更に C e q二 C + 1 / 4 S i + l / 5 Mn + 4 Z l 3 C rが、
0. 8 0 %≤ C e q ≤ l . 8 0 %を満足し、 フェライ ト ' パーライ ト組織、 あるいはパ一ライ ト組織であって、 かつ、 パーライ ト組織 のセメ ンタイ ト とフェライ ト界面からフェライ ト相側の 3 0 nmの範 囲で、 セメ ンタイ ト /フェライ ト界面の S i 最大偏析度 （セメ ンタ ィ ト とフヱライ ト界面からフェライ ト相側に 3 0 nmの範囲での最大
S i 濃度 ÷バルクの S i 含有量） ≥ 1 . 1 を満足するよ うに S i 偏 祈しており、 L断面中心軸線上を横切るせん断帯 （圧延方向に対し て傾斜を有する S h e a r b a n d ) の数が中心軸の単位長さ当 たり 2 0本 Zmm以下であり、 かつ、 前記中心軸とせん断帯のなす角 度が 1 0〜 9 0度の範囲内にあり、 引張り強さが、 1 8 0 0 MPa 以 上で、 断面積が略扇形をなし、 該略扇形が複数本合わさ り光フアイ バーを収容する円形中空断面を構成するこ とを特徴とする陸上光フ アイバーケーブル補強用異形線。
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