JPS6356291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、硬質または半硬質鋼から、横断面を
減少する操作によつて、細長く伸びた物体を製造
する方法に関する。この新規な方法は、ラミネー
シヨン、針金引抜き加工、とくにこれに限定され
ないがタイヤの強化用針金の引抜き加工のような
加工操作に使用できる。 鋼は熱間加工または冷間加工を行うことができ
る。熱間加工は鋼が再結晶する温度で実施する。
これにより実質的な変形を行なうことができる
が、冷間、すなわち周囲温度における加工によつ
て得られるよりも低い機械的強さをもつ鋼が得ら
れる。 硬質または半硬質の鋼（0.4％より大きい炭素
分）の平衡構造は、主として、一方において、共
析フエライト（非常に展性のほとんど純粋な鉄）
のマトリツクス中のセメンタイト（非常に硬質か
つもろい炭化鉄）のフレークから形成された、パ
ーライトと、他方において、鋼が受けた熱処理お
よび組成（炭素分）に依存する量の初析フエライ
トとからなる。針金引抜き加工に最も適する構造
は、きわめて微細なパーライトの構造である。 「鉛パテンチング」と呼ばれる操作はこの構造
に非常に近づける。 パテンチングは、炭素が鉄中に完全に可溶性で
ある温度（900〜1000℃）に鋼を加熱することに
ある。内部に溶けた炭素を含む鉄からなる鋼中の
相はオーステナイトと呼ばれる。次いで、この鋼
を500〜600℃の温度の溶融鉛中に浸漬する。次い
で、セメンタイトは鋼中に非常に微細なフレーク
の形で析出し、フレークの間隔は非常に小さいの
で、光学顕微鏡で解像できない。このようにして
得られたパテンチング処理した鋼は、冷間加工で
き、たとえばラミネーシヨンまたは針金に引抜く
ことができる。 しかしながら、パテンチング処理した鋼の横断
面は、その初期の構造の品質のいかんにかかわら
ず、無限に減少できない。加工限界が存在し、こ
れはほんのわずかな程度潤滑に依存し、その限界
を越えると針金の引抜きまたは他の伸長は不可能
となる。たとえば、0.7％の炭素を含有する鋼に
対して、冷間加工により5.5mmの直径を0.25mmの
直径にすることができるようにするためには、２
回のパテンチング処理を必要とする。 冷間加工中の鋼の硬化は、簡単な言葉で要約す
ると、変形中、引き続く変形に抗する直線の欠陥
（転位）を発生させることである。セメンタイト
は、変形の方向に沿つて破壊かつそれ自体整列す
ることによつて、変形に参加する。したがつて、
欠陥のある密度に到達すると、変形はもはや広が
らず、次にこれは鋼にひび割れや破壊を生じさせ
ることが、理解できる。 5.5mmの直径（機械針金）から0.25mmの直径
（たとえば、タイヤに使用できる細い針金の直径）
に鋼の針金を細くするために、２回のパテンチン
グ操作を実施することが必要であるという事実
は、針金を900〜1000℃の加熱操作に２回付しか
つ500〜600℃の溶融鉛に２回浸漬することを意味
する。これはかなり長時間を要する方法を意味す
る。したがつて、パテンチングを用いる冷間加工
を完全にまたは部分的に、これより簡単な方法で
置き換えることが提案されてきた。 第2078026号で公告されたフランス国特許出願
は、直径が小さくかつ高力の鋼の針金、たとえば
タイヤ強化用針金の製造法を記載している。この
方法によると、パテンチングを回避できる。これ
を行うためには、硬質炭素鋼の代わりに低炭素分
の合金化鋼を使用する。この製造法は、次のいく
つかの工程からなる：いくつかのダイスを通す冷
間針金引抜き加工、400〜650℃における焼なまし
による熱処理およびこの温度における針金引抜き
加工、最終直径が得られるまでの、おのおのが数
回の通過を含む、任意の数回の引抜き加工サイク
ル。パテンチングは有効に排除されたが、鋼の種
類を変えるための経費を要することが、わかる。
高価な特別の鋼を使用する。その上、針金引抜き
加工自体は冷間法でなく半熱間法によつて実施
し、これは針金の表面に影響をおよぼし、その表
面は過度に粗面化する。現在、鋼の針金をゴム接
着させるのに必要なブラシング（brassing）を平
滑な表面に実施しなくてはならない。問題の文献
はこれに関連して生ずるに違いない問題を、処理
していない。その上、針金引抜き加工の潤滑剤が
処理温度で分解する危険がある。 フランス国特許第1495846号は、とくに炭素鋼
針金の加工法を記載している。細い針金を製作す
るこの方法において、パテンチングと冷間加工操
作を、周囲温度と再結晶化温度との間の温度にお
ける半熱間加工法によつて置き換えている。実施
例において、引抜き加工の限界まで数回冷間引抜
き加工した、パテンチングした針金を用いてこの
方法は出発している。この針金を100〜500℃の温
度に誘導加熱し；これをこの温度でラミネーシヨ
ンし、次いで冷却する。必要に応じて、この針金
を次に冷間引抜き加工することができる。この方
法は冷間針金引抜き加工と熱間引抜き加工との間
の妥協を構成する。しかしながら、この方法は、
一方において、処理の温度において、針金引抜き
加工の潤滑剤の粘度は減少し、そしてこの潤滑剤
が分解する危険が存在するという欠点、他方にお
いて、針金の表面は劣化しかつ粗面化し、そのた
め針金はブラシングに不適当となり、タイヤの強
化用針金として使用できなくなるという欠点をも
つ。この方法は、ばねの製作に使用でき、あるい
はプレストレスド（prestressed）コンクリート
の強化材として使用できる針金または細長く伸び
た物体を製造するが、タイヤの強化用針金を製造
していない。 フランス国特許第2053414号は、高力鋼の針金
の製造法を記載し、この方法においてラミネート
した鋼針金を連続的に、一連の冷間引抜き加工の
通過、球状化焼なまし、最終の引抜き加工を実施
するための適当な温度への冷却、次いで第２冷間
引抜き加工操作に付す。球状化焼なましは粒状化
セメンタイトの形成に導びく。現在、冶金学分野
において、粒状化セメンタイトの形態の鋼は非常
に劣つた機械的性質をもち、引き続く針金引抜き
加工に非常に不適当であることが知られている。
したがつて、第二系列の針金引抜き加工を実施す
るとき、大きな困難性を予期しなければならな
い。 本発明は、0.4〜0.8％の炭素含量およびパーラ
イトとフエライトとの混合組織を有する高力炭素
鋼の細長く伸びた物体を製造する新規な方法を提
供する。この方法は、該物体を、周囲温度におい
て、その横断面を本質的に引抜き加工性の限界ま
でに減少する第１操作に付し、次いでこの物体を
400℃乃至セメンタイトの粒状化温度より抵い温
度で、１秒未満から数分までの範囲であることが
できる時間、熱処理して該物体に引抜き加工性を
さらに与え、該熱処理した物体を周囲温度に冷却
し、次いで該物体を周囲温度において、その横断
面を本質的に引抜き加工性の限界まで減少する第
２操作に付すことからなり、該第１操作および第
２操作における横断面の減少率がともに70％以上
であることを特徴とする。加熱処理、冷却および
横断面を減少する第２操作は好ましくは連続的に
実施する。これらの操作は1000ｍ／分以上である
ことができる高い速度で実施できる。熱処理の温
度は、セメンタイトの粒状化温度より低く、好ま
しくは400〜600℃の範囲である。 熱処理の期間は細長く伸びた物体の心を400〜
600℃の所望温度にするのに十分でなくてはなら
ない。それは加熱手段の力、細長く伸びた物体の
移動速度およびその横断面の減少の大きさに依存
する。一般的に、熱処理の期間は１秒未満から数
分までである。そのようにすることが不必要であ
るときでさえ、その温度を数10分の１秒間維持す
ることは、有害ではない。 冷却は外気で簡単な方法で実施できる。熱処理
後操作を互に連続的に行う場合、熱処理は細長く
伸びた物体について十分に急速であつて、第１針
金引抜き加工のダイの入口で周囲温度になつてい
なくてはならない。 横断面を減少する第２操作は、周囲温度で実施
し、それに引き続いて、鉛パテンチング処理、冷
冷、表面処理（たとえば、ブラシング）、および
周囲温度における横断面の減少を、有利に実施し
て、所望の横断面と所望の機械的性質を得ること
ができる。 しかしながら、周囲温度における横断面を減少
する第２操作の次に400〜600℃の温度における熱
処理、周囲温度への冷却、および周囲温度におけ
る横断面を減少する第３操作をまた行なうことが
できる。 使用する鋼は0.4〜0.8％の炭素含量およびパー
ライトとフエライトとの混合組織を有する高力炭
素鋼であり、そしてこの種の組成において通常存
在する元素、たとえばマンガンおよびケイ素を必
要に応じて含むことができる。 本発明の方法は、タイヤの強化用の針金の製造
にとくに適する。この場合、出発要素はいわゆる
「機械針金（machine wire）」であり、これは鋼
加工から得られた引抜き加工に適する針金であ
る。通常の製造法において、この針金はスケール
除去、酸洗いおよび水洗に付されており、そして
引抜き加工を促進するため、石灰、ホウ砂または
リン酸塩の被膜を施こされている。 本発明に従う機械的熱処理により、比較的低い
温度において、転位をある程度除去しかつ金属に
変形能力をさらに与えることができる。この熱処
理は、セメンタイトの融合を生じ、機械的性質に
悪影響をおよぼす、鉄原子の拡散を防止できる。
（粒状化したセメンタイトは変形にもはやあずか
ることはなく；したがつて、機械的性質はフエラ
イトマトリツクスの機械的性質であるので、非常
に弱い。）この熱処理は欠点を大きく除去でき、
同時にセメンタイトの融合を防止する。 400〜600℃における熱処理後、細長く伸びた物
体は必要に応じて酸洗いに付すことができる。同
様に、横断面を減少する各操作の前に、針金に適
当な被膜（たとえば、石けん、リン酸塩またはホ
ウ砂の被膜）を施すことができる。しかしなが
ら、本発明の方法は、400〜600℃の温度における
熱処理が表面または被膜のいずれをも損傷しない
ので、熱処理後の酸洗いと被膜操作を省略でき
る。これは実質的な簡素化である。 有利な形態の処理は、細長く伸びた要素を400
〜600℃の温度に数秒間、たとえば、高周波数の
誘導子、ジユール効果により運転される装置、ガ
スバーナーなどを用いて、加熱することにある。 本発明の方法によつて得られた針金は、パテン
チングを用いる従来の方法によつて得られた針金
よりもかなりすぐれた機械的性質を示す；引張強
さはかなり高く、そしてかたさも大きい。これら
の針金は、海底ケーブル、ばね、荷重支持ロー
プ、運搬ロープなどの製造に使用できる。しかし
ながら、パテンチングおよび引抜き加工による継
続処理後、針金はタイヤの強化用に完全に適す
る。次いで、これらの針金は、２回のパテンチン
グ操作からなる従来法によつて得られた針金と同
じ機械的性質を示し、その上、疲労に関してすぐ
れた挙動を示す。 本発明を次の実施例によつて説明する。この実
施例はタイヤの強化用針金の製造を記載する。 この方法は、0.7％の炭素を含有し、直径が5.5
mmであり、鋼加工から得られ、そして制御された
冷却に付された、ラミネーテツド鋼針金を用いて
出発する。この針金は、引抜き加工に適し、切め
スケール除去、酸洗いおよび水洗いされ、そして
リン酸塩とホウ砂の被膜を施こされる。次いで、
この針金を数回の通過において直径３mmに冷間引
抜き加工する。次に、この針金を赤外高温計によ
り制御された高周波数の誘導子を用いて400℃で
数秒間熱処理して、この針金にさらに引抜き加工
性を与える。熱処理を用いる連続法において、針
金を周囲温度に冷却し、次いで同様に連続的に実
施する、周囲温度における他の引抜き加工操作に
付す。３mmの直径は９回の通過において1.25mmの
直径に減少する。この針金を支持体上に巻く。
1.25mmの直径のこの針金をふつうのパテンチング
操作に付してそれに引抜き加工法をさらに与え、
そしてこの針金を連続的に酸浴中で酸洗いし、水
洗し、次いで黄銅の電解被膜を与える。このブラ
シングし、水洗しかつ乾燥した、1.25mmの針金を
その最後の引抜き加工操作に付し、この操作にお
いて19回の通過において直径0.25mmの細い針金が
得られる。次に、この針金を仕上げ操作、たとえ
ばコードの加工およびケーブル化に使用できる。 下表は従来法によつて得られた針金と本発明の
方法によつて得られた針金との、異なる製造工程
における、特性を比較して示す。 本発明の方法によつて得られた仕上げ針金
（0.25mmの直径）と従来法によつて得られた仕上
げ針金は同等の機械的性質（TSおよびEl）をも
つことがわかる。他の性質、すなわち撚り性質お
よび曲げ性質も同じであるが、本発明によるスト
ランドの疲労特性はすぐれる。

【表】

【表】 中間製品（引抜き加工した針金1.25mm）に関す
ると、本発明の方法によつて得られた針金は、従
来法によつて得られた針金よりも顕著にすぐれた
機械的性質を示す。これらの性質は、鋼加工にお
いて冷却された5.5mmの鋼針金から得られた、直
径が1.25mmであり、0.7％の炭素を含有する針金
について例外的である。この針金は海底ケーブ
ル、ばねなどのような用途に使用できる。本発明
の方法は、この結果を直接達成できる。 本発明は多数の利益を提供する： パテンチングの代わりに採用する、簡単な方
法、加工容易性、および簡素化された装置、した
がつて経費が低い； 針金の表面への損傷がない； 被膜への損傷がない、これによつて熱処理後か
つ第２引抜き加工操作前の酸洗いおよび被覆操作
を排除でき、装置、原料およびエネルギーを節約
する； 熱処理後、連続的に1000ｍ／分以上までの高速
における操作の可能性；および 従来法によつて得られた製品よりもすぐれた機
械的性質をもつ製品の製造、この製品は最終製品
と考えることができ、かつそのままで、あるいは
中間製品として使用できる。後者の場合におい
て、この製品は従来法によつて得られた製品と同
じ性質を示す最終製品（たとえば、タイヤ用針
金）に導びかれる。 これらの結果は、通常使用される種類の炭素鋼
を用いて得られる。 本発明は、炭素鋼の細長く伸びる物体の加工、
たとえば形材のラミネーシヨン、針金引抜き加工
法のすべての方法に応用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高力炭素鋼の物体を周囲温度でその横断面を
   本質的に引き抜き加工性の限界まで減少する第１
   操作に付し、次いで該物体を400℃乃至セメンタ
   イトの粒状化温度より低い温度で熱処理して該物
   体に引抜き加工性をさらに与え、該熱処理した物
   体を周囲温度に冷却し、次いで該物体を周囲温度
   でその横断面を本質的に引き抜き加工性の限界ま
   で減少する第２操作に付すことから成り、該第１
   操作および第２操作における横断面の減少率がと
   もに70％以上であることを特徴とする0.4〜0.8％
   の炭素含量およびパーライトとフエライトとの混
   合組織を有する高力炭素鋼の細長く伸びた物体の
   製造法。 ２ 熱処理温度は400〜600℃である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 熱処理、冷却および横断面を減少する第２操
   作は連続的に実施する特許請求の範囲第１または
   ２項記載の方法。 ４ 熱処理、冷却および横断面を減少する第２操
   作は1000ｍ／分以上の速度で実施する特許請求の
   範囲第３項記載の方法。 ５ 横断面を減少する第２操作に引き続いてパテ
   ンチング処理、次いで周囲温度における横断面を
   減少する第３操作を実施する特許請求の範囲第１
   〜４項のいずれかに記載の方法。 ６ 横断面を減少する第２操作に引き続いて400
   〜600℃の温度における熱処理、次いで周囲温度
   における横断面を減少する第３操作を実施する特
   許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の方
   法。 ７ 該物体は針金であり、そして横断面を減少す
   る該操作は１または２以上のダイスを通して針金
   を引抜くことからなる特許請求の範囲第１〜６項
   のいずれかに記載の方法。 ８ 該物体は該方法によりタイヤの強化用炭素針
   金に作られる特許請求の範囲第１〜７項のいずれ
   かに記載の方法。