JPH0526851B2

JPH0526851B2 -

Info

Publication number: JPH0526851B2
Application number: JP61128789A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamaoka; Kazuichi Hamada; Toshuki Kimura; Hiroyuki Takahashi; Takashi Taniguchi; Hitoshi Sato
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1993-04-19
Also published as: JPS62284044A

Description

【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、ACSR、ビードワ
イヤおよびPC鋼線、バネ等の高強度で高靱性を
有する鋼線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つきを施すと強度の
低下が大きいため、高強度の亜鉛めつき鋼線を得
るためにはめつ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350℃以上の温度で低温
焼戻される場合にも同様にめつき前の鋼線の強度
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、靱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、ACSR、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、パテンテイング処理後の
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
の酸洗時にスマツ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、曲げ特性等の靱延性
に優れた鋼線の製造方法を提供するものである。（発明の構成）この発明の要旨は、Ｃ：0.70〜1.00％、Si：
0.50〜2.00％、Mn：0.50〜1.50％、Ｎ：0.003〜
0.015％およびAl：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イ
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／mm²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、かつ最終の伸線ダイスか
ら数えて少なくとも４番目以降の後半のダイスに
ついては全て伸線後直ちに水冷するようにしたも
のである。鋼線の靱延性に関しては、本発明者による種々
の研究の結果、Siを添加することによつて高いパ
テンテイング強度が確保でき、また鋼線を亜鉛め
つきまたは低温焼鈍する場合に強度低下を防止で
きること、さらにＮ、Al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232−68log ｄ Kgｆ／mm²）において、優れ
た靱延性を有する亜鉛めつ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はパテンテイ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、靱性を害するので、その
範囲を0.70〜1.00％とした。 Si：Siはパテンテイング強度を上昇させるため
と、亜鉛めつきおよび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、添加量が多くなると圧延時および再加熱パ
テンテイ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、パテンテイン
グ材の強度上昇およびパーライトの微細化により
靱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
テンテイ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。 Al：Alはパテンテイング時に窒化物を生成さ
せ、結晶粒を微細化し、靱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。これによつて
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、Alの添加量は
0.020〜0.100％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、Al、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0.020〜0.100％とする。ＮはAlとともに窒化物を積極的に生成させる
ためのもので、0.003％以上添加するが、0.015％
を越えて添加すると靱延性が低下するため、その
上限は0.015％とする。またパテンテイング後の強度を増加させるNi、
Cr、Mo、Ｗ、Ｂ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イング強度を138Kg
ｆ／mm²以上とした後、伸線後の強度を232−68log
ｄ Kgｆ／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
おいても靱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
が大きくなつて急激に脆化するため、下限は７回
とし、上限な経済性の点から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
550ｍ／minを越えると脆化が著しく、断線が発
生するため、550ｍ／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50ｍ／minとし
た。伸線後の冷却については、例えば第２図に示す
装置を用いて鋼線に冷却するが、鋼線の脆化を防
止するためには、最終の伸線ダイスから数えて少
なくとも４番目以降の後半のダイスについては全
て伸線後直ちに水冷することが必要である。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はダイスボツクス
２１とこのダイスボツクス２１によつて保持され
たダイスケース２２と、ダイスケース２２に取付
けたケースキヤツプ２３と、ダイスケース２２内
でスペーサ２４と上記ケースキヤツプ２３とによ
つ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
の冷却装置３はその内部に冷却室３０が形成され
てここに冷却水入口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
を通過する鋼線を外周に空気供給口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はキヤツプ２３中を通つてダイス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つて外周面
の水分が除去され、乾燥される。例えば、伸線回数が７回でNo.１〜No.７の計７個
のダイスにより伸線を行なう場合、No.４、No.５、
No.６およびNo.７の各ダイスを示すもので、本発明
ではこれらのダイスでは伸線後の水冷を必須とす
ることになる。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12.7mmで、その成分がＣ：0.81％、Si：
0.75％、Mn：0.80％、Al：0.060％、Ｎ：0.008％
の鋼線と、線径12.7mmでその成分がＣ：0.82％、
Si：0.25％、Mn：0.73％、Al：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3.7mm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３mmで約120°に曲げ試
験した結果、第１表に示すようになつた。同表において試料No.１、No.２はそれぞれ上記前
者の成分のものであつて、試料No.１はこの発明に
よる方法であつて水冷を行なつたもの、試料No.２
は比較法であつて水冷を行なつてないもの、試料
No.３は比較材であつて上記後者の成分のものを示
している。

【表】上記表において、折損率は曲げにより折損率を
示し、T.S.は抗張力を示す。試料No.１および２は
それぞれ鉛パテンテイング後の抗張力が140Kg
ｆ／mm²、試料No.３が131Kgｆ／mm²であり、また試
験の結果試料No.１および２は縦割れが発生せず、
試料No.３では縦割れが発生した。上記の結果から、Al、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Si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９mmで、その成分がＣ：0.85％、Si：1.10
％、Mn：0.92％、Al：0.061％、Ｎ：0.008％の鋼
線と、線径９mmでその成分がＣ：0.83％、Si：
0.27％、Mn：0.68％、Al：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220ｍ／min、伸線加工度92％で線径2.5mm
まで伸線し、ついで440℃で亜鉛めつきしたもの
を、曲率半径３mmで約120°に曲げ試験した結果、
第２表に示すようになつた。同表において試料No.１はこの発明によるもので
上記前者の成分のものを用い全ダイスについて水
冷を行なつたもの、試料No.２および３は比較材で
あつて上記後者の成分のものをそれぞれ示してい
る。

【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140Kgｆ／mm²、試料No.２および３は
それぞれ134Kgｆ／mm²であり、また試料No.１およ
び２では全ダイスについて伸線後の水冷を行い、
試料No.３では伸線後の水冷は行つていない。試験
の結果試料No.１は縦割れが発生せず、試料No.２で
は縦割れが発生した。また試料No.３は伸線中に断
線が発生したため、それ以降の試験は行つていな
い。上記の結果から、この発明による亜鉛めつき鋼
線は強度が高く、靱性も優れていることがわか
る。実施例３線径13mmで、その成分がＣ：0.77％、Si：0.92
％、Mn：0.75％、Al：0.055％、Ｎ：0.009％の鋼
線と、線径13mmでその成分がＣ：0.76％、Si：
0.22％、Mn：0.71％、Al：0.010％、Ｎ：0.003％
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４mmまで伸線したものを、
曲率半径３mmで約120°に曲げ試験した結果、第３
表に示すようになつた。同表において試料No.１はこの発明によるもので
上記前者の成分のものを用い全ダイスについて水
冷を行なつたもの、試料No.２は比較材であつて上
記後者の成分のものをそれぞれ示し、また試料No.
１では伸線速度150ｍ／minで伸線後水冷し、試
料No.２では伸線速度30ｍ／minで伸線後の水冷を
行つていない。

【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139Kgｆ／mm²、試料No.２は126Kgｆ／
mm²であり、また試験の結果試料No.１は縦割れが発
生せず、試料No.２では縦割れが発生した。上記の結果から、従来は直径４mmの鋼線におい
て、抗張力が（232−68log ｄ）Kgｆ／mm²の範囲
内では靱延性が著しく低下していたが、この発明
によるものでは、良好な曲げ加工性および捻回特
性を有することがわかる。実施例４線径５mmと３mmで、その成分がＣ：0.85％、
Si：1.20％、Mn：0.85％、Al：0.041％、Ｎ：
0.008％の鋼線（本発明材）と、線径５mmと３mm
でその成分がＣ：0.72％、Si：0.30％、Mn：0.68
％、Al：0.010％、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1.6mm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、Ｃ％−Snの置換めつき
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つていない。上記本発明材の鉛パテンテイング後の抗張力は
152Kgｆ／mm²、比較材のそれは124Kgｆ／mm²であつ
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６mmのものを線径
1.6mmに、線径3.6mmのものを線径0.96mm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No.１および４はこの発明によるもので全
ダイスについて水冷を行なつたもの、試料No.２、
３、５および６は比較法によるものである。試料
１、２は母線の線径が3.0mmで伸線加工度が89.8
％、試料３は母線の線径が3.6mmで伸線加工度が
92.9％、試料４、５は母線の線径が５mmで伸線加
工度が89.8％、試料６は母線の線径が６mm、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、靱性
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。

【表】（発明の効果）以上説明したように、この発明は、Ｃ、Si、
Mn、Al、Ｎ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、亜鉛めつきを
行つた高強度高靱性の鋼線および低温焼鈍を行つ
た高強度高靱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プ、ACSR、ビ
ードワイヤ、およびPC、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靱延性
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、３
０……冷却室。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｃ：0.70〜1.00％、Si：0.50〜2.00％、Mn：
0.50〜1.50％、Ｎ：0.003〜0.015％およびAl：
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イ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／mm²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、かつ最終の伸線ダイスから数えて少なくとも
４番目以降の後半のダイスについては全て伸線後
直ちに水冷することを特徴とする靱延性に優れた
高強度高靱性鋼線の製造方法。