JPH10144144A

JPH10144144A - 電線ケーブル用ステンレス鋼線

Info

Publication number: JPH10144144A
Application number: JP30067496A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwase; 聡岩瀬
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒステリシス損を実用上無視できる程度に抑
制できると共に、配電線としての所要の強度及び耐応力
腐食性を有する電線ケーブル用ステンレス鋼線を提供す
る。【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼線材に犠牲
防食効果を有する例えばアルミニウム等の金属被覆材を
被覆する。その後、このアルミニウム被覆ステンレス鋼
線材に９０％以上の加工度で伸線加工を施す。これによ
り、前記アルミニウム被覆ステンレス鋼線材の芯材であ
るオーステナイト系ステンレス鋼線材の組織はオーステ
ナイト及びマルテンサイトの混在組織となる。また、
１．１１×１０^-3（Ａ／ｍ）（＝１３．９エルステッ
ド）の磁場における１サイクルの直流ヒステリシス損が
１×１０^-2乃至１×１０¹Ｊ／ｍ³となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非磁性の線材が使用
されるべき電線又はケーブル、特に耐応力腐食性が必要
な架空配電路線（以下、「配電線」という）に好適の電
線ケーブル用ステンレス鋼線に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、あらゆる産業分野において省エネ
ルギー及び低コスト化が望まれており、電線分野におい
ても同様である。また、近年の電力需要は著しく増大し
ており、送電ロスを低減した効率的な配電線の開発が望
まれている。

【０００３】一般に配電線の導体には、銅又はアルミニ
ウム線が使用されている。銅線を使用する場合には、電
気精錬銅から製造された荒引線を伸線加工によって所定
の線径とし、これを７、１９、３７又は６１本束ねて撚
り線とする。そして、このような撚り線はビニール等の
絶縁物により被覆された状態で使用に供されている。一
方、アルミニウム線を使用する場合には、所謂ＡＣＳＲ
（鋼線補強アルミニウム電線）の構造となっており、中
心に亜鉛メッキ鋼線が配置されその外周面に断面形状が
扇形のアルミニウム線が複数本撚られて配置され、その
外周面が絶縁物により被覆されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅線が
使用された配電線には、応力腐食の問題がある。通常、
応力腐食は、一定の腐食環境及び応力の両者が存在して
初めて発生するものであり、いずれか一方が応力腐食の
条件を満たさない場合には発生することはない。そこ
で、従来、銅線を腐食環境に曝させないための方法とし
て、電線の絶縁体の外周面をアルミニウム管で覆い、こ
れを縮径圧縮することにより、施工時に必然的に生じる
絶縁体と導体との間隙を低減する方法、又は電線の導体
及び絶縁体に防錆性を有する薬品を塗布又は練り込む方
法等がある。一方、応力を除去するための方法として、
架線時に製品ドラムから繰り出す電線にベンディング加
工を施すことにより、ドラム巻き癖を解消する方法等が
ある。しかし、これらの方法によっても、応力腐食を完
全に防止することはできない。

【０００５】一方、アルミニウム線が使用された配電線
には、送電ロスの問題がある。つまり、導体であるアル
ミニウム線を補強するために配電線の中心に配置された
亜鉛メッキ鋼線は、磁性材料であるため、このような配
電線で送電すると、前記亜鉛メッキ鋼線は磁化されヒス
テリシス損が生じる。このヒステリシス損により前記亜
鉛メッキ鋼線に熱が発生し、前記アルミニウム線の温度
は上昇する。これに伴い、前記アルミニウム線の抵抗も
上昇するため、送電ロスが大きくなってしまう。このた
め、前記亜鉛メッキ鋼線の替わりに導体のアルミニウム
線を補強し、送電ロスを防止することができる非磁性線
材の開発が望まれている。

【０００６】一般的な非磁性線材としては、オーステナ
イト系ステンレス鋼線材がある。しかし、オーステナイ
ト系ステンレス鋼線材に伸線加工が施されると、そのス
テンレス鋼線材は磁性を帯びるようになってしまう。そ
して、加工度が増加すると、それに伴い非磁性の範囲を
超えて磁性材としての性質が強くなるため、従来、オー
ステナイト系ステンレス鋼線材を非磁性線材として使用
する分野においては、加工度が４０％以下程度に抑制さ
れ使用されている。なお、一般に非磁性材の直流ヒステ
リシス損（磁場：１．１１×１０³（Ａ／ｍ）（＝１
３．９エルステッド））の値は、１×１０^-2（Ｊ／
ｍ³）以下であり、一方磁性材のそれは１×１０¹（Ｊ／
ｍ³）以上である。

【０００７】ところで、オーステナイト系ステンレス鋼
線材を伸線加工し細径のステンレス鋼線材を製造する場
合において、製造工程に熱処理が含まれていると、その
熱処理により伸線加工によって生じた磁性が解放され、
前記ステンレス鋼線材の組織は再度非磁性のオーステナ
イト組織に変態する。このことを利用し、伸線加工及び
熱処理を繰り返して、非磁性線材を製造する技術が開発
されている。この技術により、実際に直径１ｍｍ以下の
細径ステンレス鋼線材が製造されている。

【０００８】また、オーステナイト系ステンレス鋼線材
を非磁性線材として使用するために、伸線加工時の加工
度が４０〜５０％程度までに止められたオーステナイト
系ステンレス鋼線材では、通常捻回特性が低くその捻回
値は２〜８回である。このような捻回特性が低いオース
テナイト系ステンレス鋼線材は、配電線等の線材に必要
とされる規格（１５回以上、なお実用上は４、５回で十
分）を満足しないため、電線分野の用途には利用できな
い。なお、線径によって異なるものの、熱処理直後のオ
ーステナイト系ステンレス鋼線材は通常３０回近い捻回
値を有する。しかし、熱処理のままのステンレス鋼線材
は、強度が低く配電線としての強度規格（１２５ｋｇｆ
／ｍｍ²以上）を満足することができない。

【０００９】更に、オーステナイト系ステンレス鋼で
は、所謂応力腐食割れ（ＳＣＣ）が生じる。このため、
補強線材として亜鉛メッキ鋼線を有する配電線と同様の
構造からなる配電線において、前記亜鉛メッキ鋼線の替
わりにオーステナイト系ステンレス鋼線を使用する場合
も、前記オーステナイト系ステンレス鋼線にＳＣＣが発
生してしまう。このＳＣＣは配電線の外部から発見する
ことが困難であり、またＳＣＣは突然発生するため、発
生を予測することも困難であり、ＳＣＣが発生した配電
線をそのままにしておくと、断線が発生して短絡する虞
れもある。

【００１０】しかし、一般的にオーステナイト系ステン
レス鋼線材は他の鋼線材に比して耐食性が良いため、オ
ーステナイト系ステンレス鋼線材に亜鉛メッキを施した
り、更にはアルミニウムで被覆すること自体無意味と考
えられていた。また、オーステナイト系ステンレス鋼は
ＳＣＣが起こるため、構造材としては使用されていな
い。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ヒステリシス損を実用上無視できる程度に
抑制できると共に、配電線としての所要の強度及び耐応
力腐食性を有する電線ケーブル用ステンレス鋼線を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電線ケーブ
ル用ステンレス鋼線は、オーステナイト系ステンレス鋼
線材と、このオーステナイト系ステンレス鋼線材を被覆
する金属被覆材とを有し、前記金属被覆材で被覆された
前記オーステナイト系ステンレス鋼線材は９０％以上の
加工度で伸線加工が施されていることを特徴とする。ま
た、前記金属被覆材はアルミニウム又は亜鉛からなるこ
とが好ましい。更に、９０％以上の加工度で伸線加工が
施された前記オーステナイト系ステンレス鋼線材は、オ
ーステナイト及びマルテンサイトの混在組織を有し、
１．１１×１０^-3（Ａ／ｍ）の磁場における１サイクル
の直流ヒステリシス損が１×１０^-2乃至１×１０¹（Ｊ
／ｍ³）であることが好ましい。

【００１３】ここで加工度とは、伸線加工前の線材の断
面積をＳ₁、伸線加工後の線材の断面積をＳ₂とすると、
下記数式１で表すことができる。

【００１４】

【数１】加工度（％）＝｛（Ｓ₁−Ｓ₂）／Ｓ₁｝×１００

【００１５】

【作用】本願発明者等は、従来、オーステナイト系ステ
ンレス鋼線材を加工すると磁性を帯びるために、非磁性
の用途では低加工度で使用していたのを、加工度を上げ
て９０％以上という高加工度にしても配電線等の非磁性
が必要とされる線材として実用上問題ない範囲にヒステ
リシス損を低減でき、また所定の金属被覆材で被覆され
た前記オーステナイト系ステンレス鋼線材において、前
記金属被覆材に犠牲防食効果を発揮させることにより、
耐応力腐食性を向上させることができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【００１６】また、本発明においては上述したように、
前記金属被覆材で被覆されたステンレス鋼線材の加工度
を９０％以上とする必要がある。これは、前記加工度が
９０％未満であると、例えば配電線の補強線材としての
強度規格を満足することができないからである。

【００１７】本発明において、オーステナイト系ステン
レス鋼線材を被覆する金属被覆材としては、アルミニウ
ム又は亜鉛からなるものであることが好ましい。これら
の金属は犠牲防食効果を有し、オーステナイト系ステン
レス鋼線材に発生する応力腐食割れを有効に防止するこ
とができる。

【００１８】また、本発明においてはオーステナイト系
ステンレス鋼線材を金属被覆材で被覆し、これを９０％
以上という高加工度で伸線加工することにより、その組
織がオーステナイト及びマルテンサイトの混在組織とな
る。このため、前記オーステナイト系ステンレス鋼線材
の加工組織が繊維状となり、更にオーステナイト及びマ
ルテンサイトの２相による混相効果により、前記オース
テナイト系ステンレス鋼線材の稔回値（１０回以上）が
向上する。

【００１９】更に、従来公知のように、伸線加工により
オーステナイト系ステンレス鋼線材は磁性を帯びるもの
の、９０％以上という高加工を施してもその直流ヒステ
リシス損は低く、１．１１×１０^-3（Ａ／ｍ）（＝１
３．９エルステッド）の磁場において非磁性材の場合
（１×１０^-2Ｊ／ｍ³）と磁性材の場合（１×１０¹Ｊ／
ｍ³）との中間領域の値となる。図１は横軸に加工度を
とり、縦軸にヒステリシス損をとって、両者の関係を示
すグラフ図である。この図１に示すように、従来の磁性
線材である亜鉛メッキ鋼線に比して、オーステナイト系
ステンレス鋼線は９０％以上の高加工を加えても直流ヒ
ステリシス損は十分に低く、非磁性が要求される配電線
用線材として十分な磁気特性を有している。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する前
に、オーステナイト系ステンレス鋼の加工度と磁性との
関係について測定した結果について、添付の図面を参照
して説明する。

【００２１】先ず、直径５．５ｍｍのＳＵＳ３０４ステ
ンレス鋼線材のワイヤーロットに連続伸線機によって、
直径０．７８ｍｍ（加工度９８％）まで伸線加工を施
し、このときの各パスにおける種々の加工度のヒステリ
シス損について測定した。このヒステリシス損の測定結
果を図１を参照して説明する。なお、この図１のヒステ
リシス損は、磁界の値を１．１１×１０³（Ａ／ｍ）か
ら−１．１１×１０³（Ａ／ｍ）まで変化させたときの
ヒステリシスループの面積から求めたものである。ま
た、図１に示す破線は、９０％の加工度で伸線加工を施
した亜鉛メッキ鋼線のヒステリシス損のレベルであり、
その値は２．２×１０²Ｊ／ｍ³であった。

【００２２】この図１に示すように、前記ステンレス鋼
線材の加工度を上昇させていくと、それに伴いヒステリ
シス損が大きくなった。これは、前記ステンレス鋼線材
に高加工を施すことにより、その組織がオーステナイト
単相から強磁性のマルテンサイト相に変態し、オーステ
ナイト及びマルテンサイトの混相組織となるため、磁性
が大きくなったと考えられる。このように、前記ステン
レス鋼線材にマルテンサイトが発生することにより、高
強度の線材を得ることができ、また磁性が大きくなるも
のの、加工度を９０％としたときの前記ステンレス鋼線
材におけるヒステリシス損の値は約５．２×１０^-1Ｊ／
ｍ³であり、この値は亜鉛メッキ鋼線のヒステリシス損
に比して極めて小さいことがわかる。

【００２３】しかし、前述のようなオーステナイト及び
マルテンサイトの混相化したステンレス鋼線材において
は、オーステナイト単層組織のステンレス鋼線材よりも
応力腐食感受性が高くなるため、ＳＣＣが発生しやすく
なる。

【００２４】そこで、本発明においては、オーステナイ
ト及びマルテンサイトの混相化したステンレス鋼線材に
他種の金属被覆材を被覆して、前記金属被覆材に犠牲防
食効果を発揮させることにより、耐ＳＣＣ性が優れたス
テンレス鋼線を得ることができる。

【００２５】以下、本発明の実施例として、前記金属被
覆材としてアルミニウムを使用する場合について説明す
る。なお、前記金属被覆材としてアルミニウム以外に亜
鉛がある。

【００２６】先ず、直径５．５ｍｍのＳＵＳ３０４ステ
ンレス鋼線材のワイヤーロット（溶体化処理済み、加工
度＝０％）に酸洗洗浄及びブラスト処理を施し、同様に
酸洗洗浄及びブラスト処理を施したアルミニウムテープ
を前記ワイヤーロットに巻き付け、溶接、縮径及び伸線
加工を施してアルミニウム被覆ステンレス鋼線を製造し
た。このアルミニウム被覆ステンレス鋼線の断面積にお
けるアルミニウムの占積率を２０％とし、また外径を
１．７３ｍｍ（加工度９０％）とした。このようにして
得られた前記アルミニウム被覆ステンレス鋼線につい
て、上述したアルミニウムテープで被覆されていないオ
ーステナイト系ステンレス鋼線材の場合と同様にヒステ
リシス損を測定した。その結果、前記アルミニウム被覆
ステンレス鋼線のヒステリシス損は、前記オーステナイ
ト系ステンレス鋼線材と略同程度又はやや小さい磁気特
性が得られた。

【００２７】また、前記アルミニウム被覆ステンレス鋼
線に対して、その耐食性を評価するため、４２％塩化マ
グネシウム腐食試験（ＪＩＳＧ０５７６）を行っ
た。その結果、アルミニウムの金属被覆材が芯材である
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼線材と接触している限り、前
記アルミニウム被覆ステンレス鋼線にＳＣＣが発生する
ことはなかった。

【００２８】更に、アルミニウム被覆ステンレス鋼線に
おけるアルミニウムの占積率を１０％〜６０％の範囲で
変化させて、前述の４２％塩化マグネシウム腐食試験を
行った。その結果、アルミニウムの被覆率の増加に伴っ
て、前記アルミニウム被覆ステンレス鋼線におけるＳＣ
Ｃの発生開始までの時間が長くなった。一方、アルミニ
ウムの占積率が大きくなると、その分芯材であるステン
レス鋼線材が細くなるため、アルミニウム被覆ステンレ
ス鋼線の強度は小さくなる。

【００２９】そこで、前記アルミニウム被覆ステンレス
鋼線における耐ＳＣＣ性と強度との関係について試験を
行った結果、最適のアルミニウム占積率は２０％程度で
あった。なお、アルミニウムでステンレス鋼線材を被覆
する場合には、前記ステンレス鋼線材の強度が高いこと
が必要である。通常、配電線の補強線材に必要とされる
引張強さは、１３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であるが、補強
線材としてアルミニウムの占積率が２０％であるアルミ
ニウム被覆ステンレス鋼線の場合には、その引張強さが
少なくとも１６０ｋｇｆ／ｍｍ²であることが必要であ
る。

【００３０】以上のように、オーステナイト系ステンレ
ス鋼線材にアルミニウムを被覆したステンレス鋼線を、
その加工度を９０％以上として伸線加工することによ
り、前記ステンレス鋼線のヒステリシス損は大きくなる
ものの、その値は実用上殆ど無視できる大きさであり、
また耐ＳＣＣ性が優れたステンレス鋼線を得ることがで
きる。更に、被覆材であるアルミニウムの占積率を最適
化することにより、強度及び耐ＳＣＣ性の調和のとれた
良好なステンレス鋼線を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の金属被覆材で被覆されたオーステナイト系ステン
レス鋼線材を、９０％以上の高加工度で伸線加工するた
め、前記オーステナイト系ステンレス鋼線材の組織がオ
ーステナイト及びマルテンサイトの混在組織となる。こ
のため、前記ステンレス鋼線材の加工組織が繊維状とな
り、加えて、オーステナイト及びマルテンサイトの２相
による混相効果により、従来使用されていた補強線材で
ある亜鉛メッキ鋼線に比して十分にヒステリシス損が低
く、配電線等の非磁性の用途にも十分使用可能な磁気特
性を有し、また高強度及び耐ＳＣＣ性を有する電線ケー
ブル用ステンレス鋼線を得ることができる。このような
ステンレス鋼線を導体の補強線材として配電線を製造す
ると、送電ロスを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】横軸にステンレス鋼線材の加工度をとり、縦軸
にヒステリシス損をとって、両者の関係を示すグラフ図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼線材と、
このオーステナイト系ステンレス鋼線材を被覆する金属
被覆材とを有し、前記金属被覆材で被覆された前記オー
ステナイト系ステンレス鋼線材は９０％以上の加工度で
伸線加工が施されていることを特徴とする電線ケーブル
用ステンレス鋼線。
【請求項２】前記金属被覆材はアルミニウム又は亜鉛
からなることを特徴とする請求項１に記載の電線ケーブ
ル用ステンレス鋼線。
【請求項３】９０％以上の加工度で伸線加工が施され
た前記オーステナイト系ステンレス鋼線材は、オーステ
ナイト及びマルテンサイトの混在組織を有し、１．１１
×１０^-3（Ａ／ｍ）の磁場における１サイクルの直流ヒ
ステリシス損が１×１０^-2乃至１×１０¹（Ｊ／ｍ³）で
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線ケー
ブル用ステンレス鋼線。