JPH06235054A - 吊構造用高強度鋼線の製造方法 - Google Patents
吊構造用高強度鋼線の製造方法Info
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Abstract
れる耐食性、直線性、ならびに耐クリープ性に優れた高
強度鋼線の製造方法を提供する。 【構成】 重量比で、C:0.75〜1.0%、Si:
0.15〜1.3%、Mn:0.3〜1.0%、必要に
応じてCr:0.1〜1.0%、V:0.02〜0.3
0%の1種ないし2種を含有する鋼線を、重量比でA
l:2〜12%、Si:0.01〜0.12%を含有す
る合金浴を用いて溶融めっきしたのち矯正し、その後、
250〜370℃でブルーイングすることを特徴とする
吊構造用高強度鋼線の製造方法。 【効果】 従来法より強度が高く、かつ、耐食性、直線
性、ならびに耐クリープ性に優れた、引張強さ200kg
f/mm2 級および220kgf/mm2 級の吊構造用高強度鋼線
(PWS鋼線)の製造が可能である。
Description
造に使用される耐食性、直線性、ならびに耐クリープ性
に優れた引張強さ200kgf/mm2 以上の高強度鋼線の製
造方法に関する。
線は、通常、JIS G3502に規定されるピアノ線
材にパテンティングを行なった後、伸線し、その後、溶
融Znめっきを施す方法で製造されている。しかし、近
年、橋梁の長大化傾向が進展するのに伴ない、ケーブル
(パラレルワイヤストランド。以下、PWSと称する)
の軽量化、すなわち、使用される鋼線(PWSワイヤ)
の高強度化が要望されるようになった。
4016号公報が開示されている。これは、限定成分の
線材を、ローラーダイス引抜きまたは冷間圧延を行なっ
た後、断面減少率40%以下の孔ダイス伸線を行なって
超高張力鋼線を得る方法である。しかし、この方法で
は、寸法精度の厳しい場合には適用が困難であり、ま
た、Znめっき厚みの不均一が生じるため耐食性が劣化
する。
従来のZnめっきに代り各種のZn−Al合金めっきが
開発されている。たとえば、特公昭55−26702号
公報にはZn−Al、特公昭54−33223号公報に
はZn−Al−Mg、特表昭57−500475号公報
にはZn−Al−ミッシュメタル、特開昭56−112
452号公報にはZn−Al−Na等が公表されてい
る。これらは、いずれも従来の溶融Znめっき法と同
様、溶融状態(約450℃)の合金めっき浴中に鋼線を
浸漬することによりめっきする方法である。しかし、こ
れらの方法では、めっき時に伸線加工により強化された
鋼線は軟化し、目標強度が得られない。
線性が要求されているにもかかわらず、従来、溶融めっ
き後に矯正加工を施すことはできなかった。それは、矯
正加工により鋼線の耐クリープ性が劣化し、架設後のケ
ーブルの常温クリープが増大するためである。これを防
止する手段としては、矯正後のめっき鋼線を250℃以
上でブルーイングすることが考えられる。しかし、Zn
めっき鋼線を200℃以上の高温にさらすことは、脆い
Zn−Fe合金層を発達させ、その結果、めっき密着性
および耐食性が著しく劣化するため、この方法は実際に
は行なわれていない。
来の技術では、耐食性、直線性、ならびに耐クリープ性
に優れた高強度溶融めっき鋼線を製造することは不可能
であった。本発明の目的は、上記従来法の問題点を解決
することにより、従来より高強度のPWSワイヤの製造
方法を提供することにある。
0.75〜1.0%、Si:0.15〜1.3%、M
n:0.3〜1.0%、必要に応じて、Cr:0.1〜
1.0%、V:0.02〜0.30%の1種ないし2
種、さらに、Al,Tiの1種ないし2種をそれぞれ
0.1%以下含有し、残余をFeおよび不可避的不純物
からなる鋼線を、重量比でAl:2〜12%、Si:
0.01〜0.12%含有する合金浴を用いて溶融めっ
きしたのち矯正し、その後、250〜370℃でブルー
イングすることを特徴とする吊構造用高強度鋼線の製造
方法である。
に、本発明の成分限定理由について説明する。Cは強度
を上げるための有効かつ経済的な元素であり、本発明の
最も重要な元素の一つである。C含有率を上げるに伴な
い、パテンティング後の強度ならびに伸線時の加工硬化
量が増大する。従って、伸線加工により高強度鋼線を得
るためには、C含有率は高い方が有利であり、本発明で
は、0.75%以上とする。一方、C含有率が1.0%
を超えた場合、初析セメンタイトの発生防止に特別な配
慮を要するため、C含有率の上限は1.0%とする。
する。一方、Siは合金元素としてフェライトに固溶
し、顕著な固溶強化作用を示す。また、フェライト中の
Siは伸線後の溶融亜鉛めっきやブルーイング工程にお
ける鋼線の強度低下を低減させる効果を有するため、高
強度鋼線の製造には不可欠な元素である。しかし、1.
3%を超えると、めっき後の矯正工程において鋼線の延
性が低下するため、1.3%を上限とする。
る。また、Mnは焼入性向上効果が大きいため、線径が
大きい場合には、Mn含有率を上げることにより、断面
内の均一性を高めることが可能であり、伸線後の鋼線の
延性向上に有効である。しかし、1.0%を超えると中
心偏析部にマルテンサイトが生成し、伸線加工性が劣化
するため1.0%を上限とする。
し、線材の強度と伸線加工性を向上させるため、必要に
応じて0.1%以上添加する。0.1%未満ではその効
果が十分でなく、一方、1.0%を超えると変態に要す
る時間が長くなり、設備の大型化、あるいは、生産能率
の低下をきたすため、1.0%を上限とする。
め、線径が大きい場合の強化には効果的である。また、
炭窒化物を形成して析出硬化によりパーライトを強化す
る。この目的のために必要に応じて0.02%以上添加
する。しかし、V添加によりパーライト変態が遅延し、
マルテンサイトやベイナイトが生成しやすくなるため、
また、V炭窒化物の析出硬化作用が飽和するため、0.
3%を上限とする。
材圧延した後、直ちに冷却する場合には、再加熱パテン
ティングの場合に比べて、オーステナイト結晶粒は細か
くなる傾向を有す。しかし、線材の絞り値や鋼線の延性
をより一層向上させたい場合には、必要に応じてAl,
Tiの1種ないし2種以上を0.1%以下添加する。こ
れらの元素はいずれも炭化物や窒化物を生成しやすく、
このため、オーステナイト粒を細粒化し、線材の延性を
向上する効果が強い。しかし、0.1%を超えて添加し
ても、その効果は飽和するのみならず、非金属介在物が
増加するため、0.1%を上限とする。
ついて述べる。Zn−Al合金の耐食性はAl濃度に依
存し、Al濃度の高い方が良好な耐食性を示す。従っ
て、十分な耐食性向上効果を得るためには2%以上含有
せしめる必要がある。一方、12%を超えると添加効果
が飽和してくるうえ、融点上昇によりめっき温度が高く
なり、鋼線強度および捻回値の低下を招く。これより、
Zn−Al合金のAl濃度の下限を2%、上限を12%
とする。
は、鋼製のめっき槽、鋼製シンカーロール、各種鋼製治
具類からのFeの溶出を抑制し、それにより、ドロスの
発生を防止することにある。従って、Si添加により不
めっき等のめっき欠陥が減少し、めっき鋼線の耐赤錆発
生特性が著しく向上する。Si含有量は、0.01%で
は上述の効果が認められず、一方、0.12%を超えて
添加しても合金浴中に溶解しない。その結果、Si添加
量は0.01〜0.12%とする。
の目的は、めっき鋼線の直線性を向上させること、およ
び、以下に述べるブルーイングとの複合効果によりPW
S鋼線のクリープ値を低減させることである。矯正は、
通常のローラー型矯正機ないしは回転こま式矯正機を用
いて行なう。
ルーイングの目的は、矯正により導入された転位を固定
してPWS鋼線の降伏強度を高めること、および、クリ
ープひずみを減らすことである。ブルーイング温度は、
250℃未満では転位の固定が不十分であり、300〜
350℃が好ましい。一方、370℃を超えるとめっき
層が軟化し、382℃以上ではめっき層の一部が融解す
る。従って、ブルーイング温度の下限は250℃、上限
は370℃とする。
l合金を使用して溶融めっきを行なった場合、通常の溶
融Znめっきの場合とは異なり、Zn−Fe合金層の発
達はみられず、また、めっき表面光沢もほとんど変化し
ない。本発明法により製造された鋼線が、溶融Znめっ
き鋼線に比べて良好な耐食性を示す理由は、耐食性に優
れためっき組成であることに加え、上述したように、め
っき層の熱的安定性が高いことによる。
200kgf/mm2 級および220kgf/mm2 級の高張力PW
S鋼線の製造効果を示す。表1に示す化学成分の鋼より
製造された直径13mmの線材をパテンティング後伸線し
直径4.96mmの鋼線とした。これを酸洗、溶融Znめ
っきしたのち矯正し、その後、流動層炉を用いてブルー
イングを行なった。めっき付着量はいずれも300〜3
20g/m2 である。
ずみの測定は次の条件で行なった。 応力=鋼線の実引張強さ×0.60 温度=35℃ 時間=500h
1に規定された塩水噴霧試験により行ない、赤錆発生時
間を溶融Znめっき鋼線と比較した。結果を下記の
(1)式で定義する耐食性倍率として定量化した。
の添加されていないもの(A,B,F群)は200kgf/
mm2 級、添加されているもの(C,D,E,G群)は2
20kgf/mm2 級である。目標とする延性は、捻回値(1
00d)で20回以上、また、耐食性は耐食性倍率で3
以上である。
量、C群はCr含有量、D群はV含有量の影響を示した
ものである。E−1はCrおよびVの両元素が添加され
ている。A−1はC量不足のため目標強度に到達してい
ない。一方、A−6は初析セメンタイトが発生したた
め、鋼線の捻回値が大幅に低下した。同様に、B群で、
Siを1.43%含有するB−4は、鋼線の捻回値が低
い。Cr含有量が1%を超えるC−6は、パテンティン
グ材の中心偏析部に少量のマルテンサイトが生成したた
め、鋼線の捻回値が著しく劣化した。D群でVを0.3
8%含有するD−4の捻回値が低いのも同様の理由によ
る。
示したものである。F−1は通常のZnめっきである。
F−2は、Al濃度が2%未満であるため、耐食性倍率
が3に達していない。Al濃度の上昇により、はじめ耐
食性は向上するが、やがて飽和する傾向を示す。しか
し、F−5は、Al濃度が最も高く、めっき温度が50
0℃に達したため、鋼線強度が目標値以下となり、さら
に捻回特性も劣化した。D−5は、D−1をSiを含有
しないめっき浴でめっきしたものであり、耐食性倍率が
溶融Znめっきの3倍に達していない。A〜G群の各試
料で、本発明法のAlおよびSi濃度範囲でめっきされ
たものは、いずれも溶融Znめっきの3倍以上という優
れた耐食性を示す。G群はブルーイング温度の影響を示
したものである。ブルーイング温度が250℃未満のG
−1は捻回値が低く、かつ、クリープひずみも大きい。
た場合についてはA−2とA−3、A−4とA−5に、
また、回転こま型矯正機を使用した場合についてはC−
2とC−3、C−4とC−5に比較して示した。いずれ
の矯正機を使用しても、本発明法である矯正後ブルーイ
ングを付加する方法によれば、PWS鋼線のクリープひ
ずみは顕著に低下するのみならず、直線性も大幅に改善
される。
によれば、耐食性、直線性、ならびに耐クリープ性に優
れた、引張強さ200kgf/mm2 級および220kgf/mm2
級の吊構造用高強度鋼線(PWS鋼線)の製造が可能で
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量比で C :0.75〜1.0%、 Si:0.15〜1.3%、 Mn:0.3〜1.0%、 残余をFeおよび不可避的不純物からなる鋼線を、 重量比で Al:2〜12%、 Si:0.01〜0.12%、 残余をZnおよび不可避的不純物からなる合金浴を用い
て溶融めっきしたのち矯正し、その後、250〜370
℃でブルーイングすることを特徴とする吊構造用高強度
鋼線の製造方法。 - 【請求項2】 重量比で C :0.75〜1.0%、 Si:0.15〜1.3%、 Mn:0.3〜1.0%、 および、 Cr:0.1〜1.0%、 V :0.02〜0.30%の1種または2種、さら
に、 Al,Tiの1種ないし2種をそれぞれ0.1%以下を
含有し、残余をFeおよび不可避的不純物からなる鋼線
を、 重量比で Al:2〜12%、 Si:0.01〜0.12%、 残余をZnおよび不可避的不純物からなる合金浴を用い
て溶融めっきしたのち矯正し、その後、250〜370
℃でブルーイングすることを特徴とする吊構造用高強度
鋼線の製造方法。
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- 1993-02-09 JP JP02150393A patent/JP3370368B2/ja not_active Expired - Fee Related
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