JPH03240919A - 伸線用鋼線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、伸線用鋼線材の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来より一般にタイヤその他に用いられるコードワイヤ
、ビードワイヤは、直径０．２　、ｍｓ前後の高炭素鋼
製フィラメント、つまりコードワイヤを撚って得たスト
ランドで、現状ではフィラメントの強度は３２０ｋｇｆ
／＋＊ｗｉ”前後のものが多い。

従来のコードワイヤーの製造方法とそれによって得られ
る特性は次の通りである。

従来法の製造工程を示す。

最終ＬＰ→酸洗・メツキ→最終伸線→０．２φ最終鉛パ
テンティング（ＬＰ）工程では、約９００℃加熱後、最
終パテンティング処理として６００℃前後の鉛浴に浸漬
し、ＴＳ−１２５ｋｇｆ／ｍｍ”とした伸線用鋼線材を
得、これを酸洗・メツキ後、伸線してＴＳζ３２０ｋｇ
ｆ／ａｓ’前後のフィラメントを得ていた。

この工程・条件においては、伸線加工度ε＝３．２程度
であり、これを、さらに上げて、強度を得ようとしても
、延性低下のため不可能であった。

本発明者は、特願昭６３−１６９４８０号において最終
パテンティング処理後の強度をＴＳ＝１１５ｋｇｆ／ｍ
ｓ＋”前後に調整して伸線性を向上させる方法を開示し
たが、この方法でも伸線加工度はε−４，５が限界で、
得られる強度も、３８０ｋｇｆ／ａｓ”程度であった。

また、特開昭６４−１５３２２号においては、最終パテ
ンティング処理の代わりに加工熱処理を行い、パーライ
トブロックサイズを６〜７７／Ｊ程度に微細化し、伸線
性を向上させ４００ｋｇｆ／ｍ＋ｓ”クラスの強度を得
ることを示したが、加工後再びオーステナイト域へ加熱
し、次いで徐冷するという再結晶化処理を行うため、安
定した微細化が達成されず、また工程数が多くなりまた
所要時間が長くなりコスト上昇を免れない、しかも、高
加工度域への加工のため伸線後の絞りが３０％台と低く
、その後のコードワイヤーへの撚り線加工で断線等が起
こり易く、・安定性に欠けていた。

特公昭５７−１９１６８号（特開昭５３−３０９１７号
）では、同じく炭素鋼の加工熱処理による強靭化法を示
しているが、この方法により得られる鋼材は直径４．０
〜１３．ＯＮＩｍで、最終伸線を行うことなく熱処理ま
まの状態で使用する。その加工熱処理も、比較的低温（
４５０°Ｃ以下、Ｍｓ点以上）での準安定オーステナイ
ト組織に１０〜４０％の減面率で加工を加え、その後恒
温熱処理して微細なフェライトとセメンタイト組織を得
ている。この場合、加工熱処理による微細化といっても
ラメラ間隔の微細化であって、前述のようなパーライト
ブロックサイズの微細化については何ら言及することが
なく、また得られる強度も２００ｋｇｆ／ｗ＋ｍ”以下
である。

この他、素線のＣ含有量を例えば１．０％以上というよ
うに高くして伸線前の強度を上げることが考えられるが
、初析セメンタイトの影響で伸線性が劣化するので、得
られる強度はやはり向上しない。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えばコードワイヤの場合、今日、自動車の
高速走行時の安定性向上のためタイヤに要求される仕様
が一層厳しくなっており、それに伴いタイヤのスチール
コードの高張力化が求められコードワイヤも伸線後の機
械的特性としてＴＳ−４００ｋｇｆ／＋ｍｓ”以上、絞
り４０％以上が要求されるようになってきている。

フィラメントの強度は、素材である高炭素鋼線材を伸線
して細線化する過程で徐々に高められていくが、従来の
共析成分を有する直径１〜２ｍｍの線材をパテンティン
グ処理してから伸線する場合、前述のとおりε＝３．２
程度の加工度で到達強度３２０ｋｇｆ／ｅ＋ｎ”前後が
限界であった。

また、伸線前の組織を粗めに調整し、加工限界を上げる
方法や、特開昭６４−１５３２２号のように加工熱処理
によって結晶粒径（パーライトブロック）を微細化して
伸線性を向上させる方法では、いずれもその後に行う伸
線によって４００ｋｇｆ／ｍｓ”以上の強度で４０％以
上の延性を有するフィラメントを得ることはできない。

したがって、この発明の一般的目的は、例えば上述のよ
うな今日求められているコードワイヤを製造するための
伸線用鋼線材の製造方法を提供することである。

この発明の具体的目的は、伸線後強度４００ｋｇｆ／１
罹２以上で、絞り４０％以上のフィラメントの製造を可
能にする、例えばコードワイヤーへの適用を可能にする
伸線用鋼線材の製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上述の目的達成のため種々検討を重ねたと
ころ、伸線前ＴＳ＝１１５ｋｇｆ／ｎｎ２を目標にする
とともに、最終伸線の前に加工熱処理を施し、パーライ
トブロックサイズが５．０ｐ以下、好ましくは１．０　
μｍ以下の微細なパテンティング組織とすることにより
、伸線性が向上することを知り、この微細パーライト組
織を簡便な手段でもって得るための加工熱処理条件を詳
細に比較検討した。

すなわち、パーライトブロックサイズを小さくするため
には従来は加工後オーステナイト領域への加熱によって
再結晶処理を行い、次いでオーステナイト域からの徐冷
によってパーライト変態を行うことが必要であると考え
られていたところ、加工条件をコントロールできれば恒
温変態を行ってパーライト化するだけで十分にバーライ
トブロツクサイズを微小化できることを知り、この発明
を完成した。

よって、この発明の要旨とするところは、炭素：０．７
〜０．９重量％含有する鋼線材を、最終伸線前のパテン
ティング処理においてＡｃ１点以上のオーステナイト域
温度に加熱してから、恒温変態曲線におけるパーライト
変態開始温度を切らない範囲の冷却速度で、Ａｅ＋点以
下５００°Ｃ以上の温度範囲に冷却し、この温度域で加
工度２０％以上の塑性加工を行い、次いでオーステナイ
ト域に加熱することなくパーライト変態させることを特
徴とする伸線用鋼線材の製造方法である。

この発明の好適態様によれば、前記塑性加工を圧延機に
よる圧延または温間ダイスによる引抜きにより行っても
よい。

なお、本明細書において、最終伸線前の鋼線材は「伸線
用鋼線材」あるいは「素線」または「母線」などと称す
るが、「伸線鋼線材」は最終伸線後の鋼線材をいう。

（作用） この発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。

第１［ｉＵは、この発明における加工熱処理条件とそれ
による冶金学的組織の変化を次の三段階に分けて説明す
る模式図である。

■第一段階： この段階では最終伸線前のパテンティング処理において
Ａｃ３点以上の温度に加熱してオーステナイト化する。

このように最終伸線前のパテンティング処理において、
加熱温度をＡｃ、点以上のオーステナイト域の温度に限
定したのは、オーステナイト域より低い温度での加熱に
よっては前工程での予備伸線における内部欠陥が十分回
復せず、延性が不足するためである。しかし、余り高い
温度では結晶粒（オーステナイト粒）が粗大化し、その
後の加工熱処理においても、十分微細化できなくなるた
め、］＾Ｃ１点温度＋５ｏ℃］　〜［Ａｃ３点温度＋２
００°Ｃ）の範囲に制限するのが好ましい。

なお、通常はこの温度範囲は８５０〜９５０°Ｃの範囲
であれば、十分である。

このようにしてオーステナイト化域にまで加熱後、恒温
変態曲線におけるパーライト変態開始温度を切らない範
囲の冷却速度でＡｅ＋点以下５００°Ｃ以上の加工温度
にまで急冷される。

加工温度まで冷却する際の冷却速度は、恒温変態曲線の
パーライト変態開始線を切らない範囲の冷却速度であれ
ば、特に制限されない、これは加工完了まではパーライ
ト変態を起こさせないためである。このとき前述のオー
ステナイト組織は適冷オーステナイトとしてそのまま保
存される。

パーライト変態を起こさせない冷却速度は、般には、１
７０℃／秒以上、通常は１９０°Ｃ／秒以上であれば十
分である。しかし、余り遅い冷却速度では冷却に時間が
掛かり過ぎ、その結果、加工前に適冷オーステナイト中
に、炭化物の析出が始まり、加工性を阻害するため２０
０°Ｃ／秒以上が好ましい。

■第二段階： このようにしてＡｅ、意思下５００℃以上の加工温度に
まで急冷された線材は次いで好ましくは圧延機を使った
圧延もしくは温間ダイスを使った引き抜きによる塑性加
工を受ける。

このときの冷却温度はＡｅ＋点以下５００°Ｃ以上であ
れば何ら制限はない。加工に先立ってパーライト変態あ
るいはマルテンサイト変態が生じなければ何ら制限はな
いのである。しかし、５００　’Ｃを下回る低い温度で
は伸線性が低下し、一方余り高い温度ではパーライト組
織が粗くなり過ぎ、十分な強度が得られなくなる。加工
温度としては６００±５０℃とするのが好ましい。この
範囲外では、伸線前の強度が１１５ｋｇｆ／ａｍ”前後
から大きく外れて、伸線性、もしくは伸線後の到達強度
が低下することがあるためである。

この段階での塑性加工自体はすでに公知であって、この
発明にあってもそのような公知手段を用いればよい、圧
延機による圧延および温間ダイスによる引き抜きについ
ては特に制限はなく、これ以上の説明は略する。

このように、急冷して得た適冷オーステナイト、つまり
未変態オーステナイトは塑性加工することによりオース
テナイト粒が展伸粒となるとともにパーライトの生成核
が粒界および粒内に導入される。この生成核の数の多い
程、後続の恒温変態でパーライトのブロックサイズは微
細化される。第１図において第二段階の金属ａｍを示す
図において黒丸はパーライトの生成核を示す。導入され
る生成核は、加工温度Ｔｃが低い程、さらに加工度Ｒｄ
が大きい程、増える傾向を示す。

したがって、この発明にあっては加工度は２０％以上、
好ましくは４０％以上に限定する。

適冷オーステナイトを塑性加工する際の加工度を２０％
、好ましくは４０％以上としたのは、２０％未満では、
限界加工度がεＬ−，４，０前後で、３５０ｋｇｆ／剛
１１２前後の強度しか得られず、目標（７）４００ｋｇ
ｆ／ｗｍ”以上を達成できないからである。つまり、加
工度が２０％未満では導入する生成核の数が十分でない
ため結晶粒（パーライトブロックサイズ）が、５．０ｐ
以下にならないことによる。一方、加工度を４０％以上
とすることによってパーライトブロンフサイスｔｔ１．
０１１８以下とすることができる。

第２図は、Ｃ：０．８０％、Ｓｉ：０．４５％、Ｍｎ：
０．５０％、Ｐ：Ｑ、０１５％、ｓ：ｏ、ｏｔｓ％の組
成の線材（Ａｃ３点−７４５’Ｃ，Ａｅ、点＝７２１　
’Ｃ）を、９００℃に加熱してオーステナイト化してか
ら２００℃／秒の冷却速度で６００℃にまで冷却し、次
いでこの温度で加工度を各種変えて塑性加工を行ってか
らパーライト変態を行い、これを伸線したものについて
の機械的特性を示したグラフである。これらの結果から
も加工度２０％以上、好ましくは４０％以上で所期の特
性を持った伸線鋼線材が得られることが分かる。

また、この発明において何ら制限はされないが、オース
テナイト加工時の加工の歪速度は、好ましくは１．０ｓ
−’（１／秒）以上とする。歪速度を１．０ｓ−’（１
／秒）以上とすることで、伸線時の限界加工度が４．８
以上、伸線後の到達強度も４１０ｋｇｆ／ａｍ’以上、
絞りも４５％以上と改善できる。

■第三段階： 適冷オーステナイトの望性加工後、この発明ではオース
テナイト域への加熱・再結晶化を行うことなく、そのま
ま恒温保持してパーライト変態させる。通常これは鉛浴
へのパテンティング処理によって行えばよい。

これまではいずれも適冷オーステナイト領域での処理で
あったが、この段階では恒温変態によってパーライト変
態を起こす、生成するパーライトブロックの数で最終的
に形成されるパーライト粒径が決まる。すなわち、生成
する数は上述の第二段階で導入された生成核の数に比例
する。前述の各展伸オーステナイト粒が生成核に応じた
パーライト粒に分割されるのである。

第１図において、結晶方位のそれぞれ異なる粒子がパー
ライトブロックを構成し、その平均径がパーライトブロ
ンフサイスである。なお、図中、Ｔｎは恒温変態曲線の
ノーズ温度を示す。

このときオーステナイト域への再加熱をｊテうと、工程
数が多くなるばかりか、その間にオーステナイト粒の成
長が起こり、その後徐冷によるパーライト変態を行って
も冷却に時間を要するばがりでなく十分安定した微細化
は実現できない。一方、塑性加工後急冷するとベーナイ
トの生成が起こり、変態組織の中に低温変態組織が混在
し、その後の伸線工程での伸線加工性が劣化してしまい
、所期の目的達成はできない。

このようにして得られた伸線用鋼線材は、好ましくはＴ
Ｓ＝１１５ｋｇｆ／＋ｕ＋”に調整される。伸線に先立
って、必要に応じて、慣用の酸洗、潤滑処理が行われる
。伸線工程は特に制限されず、これも慣用の手段で行え
ばよい。

この発明の対象とする鋼線材の組成成分は炭素を除いて
特に限定されない。

炭素は、鋼線の強度を確保するのに必要な元素である。

その下限値を０．７％としたのは、これより少ない含有
量では目標とする４００ｋｇｆ／■−２以上の強度が得
られないため、０，７％以上とした。また上限値を０．
９％としたのは、これを超えると初析セメンタイトの影
響で、伸線性が悪くなり、強度がかえって低下するため
０．９％以下とした。

その他、必要によりＳｉおよびＭｎさらにＰおよびＳの
各含有量を適宜限定してもよい。例えば、Ｃ：０．７０
−０．９０％、５ｉｌｏ、１５〜１．２０％、Ｍｎ：０
．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０
０２％以下の組成が例示される。

次に、この発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明
する。

（実施例） 第１表に示す試験隘１〜２２の化学組成の鋼を１５０ｋ
ｇ真空溶解炉で溶製し、熱間圧延により直径５．５簡−
に圧延し、さらに冷間伸線で直径２．３〜３．２５ｍ５
＋にまでしたものを、同しく第１表に示す条件で加工熱
処理を施し伸線の母線とした。

なお、各供試鋼のＡＣ３点は７４５〜７８０°Ｃ，Ａｅ
、点は７２１″Ｃであった。

この実施例における適冷オーステナイト域での塑性加工
は、圧延機を用いて行った。

最終パテンティング処理後のフィラメントへの伸線は、
２０％硫酸酸洗後プラスメンキを施した後、慣用の湿式
連続伸線機で行った。

母線の機械的特性および伸線時の限界加工度ならびに伸
線後の伸線材の機械的特性について同しく第１表にまと
めて示す。

を目標に調整した。

母線のＴＳは１１５ｋｇｆ／ｍ＋ｓ２ （以下余白） 第１表の結果から次の点が分かる。

試験Ｎα１〜５では、炭素含有量の影響を調べた。

この発明の範囲を外れた比較例である試験Ｎｏ、ｌ、５
では、伸線材の強度が４００ｋｇｆ／１１ｍ２に達して
いない。

試験Ｎ［１６〜９では、加工熱処理における加熱温度の
影響を調べた。この発明の範囲を外れた比較例である試
験Ｎａ６では、伸線材の強度が４００　ｋｇｆ／＃ｌ＃
２に達しない他、絞りも低い値しか示しでいない。試験
随７〜９はいずれもこの発明の例である。

試験Ｎα１０〜１４では、冷却速度の影響について調べ
た。この発明の範囲を外れたＮｌｌｌ０では、冷却速度
が遅く一部パーライト変態が起こってしまい、そのため
限界加工度が低く、伸線材の強度が４００ｋｇｆ／ｍｎ
”に達していない。他は恒温変態曲線におけるパーライ
ト変態開始温度を切ることはなかった。

試験隘１５〜１８では、オーステナイトの加工温度の影
響について調べた。この発明の範囲を外れた比較例であ
る試験Ｎ１１１５．１８では、伸線材の強度が４００ｋ
ｇｆ／ｍｓ＋２に達しティない。

試験Ｎα１９〜２２では、適冷オーステナイトの加工度
の影響について調べた。加工度が１０％とこの発明の範
囲を外れた比較例である試験Ｎ１１１９では伸線材の強
度が４００ｋｇｆ／ｍｍ２に達していない。

この他、伸線（フィラメント）の加工性を示す１８０°
曲げでの破壊確率（ｎ＝ＩＯ）も、発明例では全て０％
であるが、比較例では１０−１００％の値を示している
。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、この発明に従うことにより、
直径０．２　＋ａｍクラスでＴＳ＝４１０ｋｇｆ／＊ａ
＋”、ＲＡ≧４０％の高強度、高延性の伸線鋼線材が得
られコートワイヤーの高張力化、さらにはタイヤの性能
向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明における加工熱処理条件とそれによ
る冶金学的＆［ｌ織の変化を次の三段階に分けて説明す
る模式図；および 第２図は、急、冷後の塑性加工おける加工度と伸線後に
得られた鋼線材の機械的特性との相関を示すグラフであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素：０．７〜０．９重量％含有する鋼線材を、
   最終伸線前のパテンティング処理においてＡｃ＿３点以
   上のオーステナイト域温度に加熱してから、恒温変態曲
   線におけるパーライト変態開始温度を切らない範囲の冷
   却速度で、Ａｅ＿１点以下５００℃以上の温度範囲に冷
   却し、この温度域で加工度２０％以上の塑性加工を行い
   、次いでオーステナイト域に加熱することなくパーライ
   ト変態させることを特徴とする伸線用鋼線材の製造方法
   。
2. （２）前記塑性加工を圧延機による圧延、または温間ダ
   イスによる引抜きにより行う請求項１記載の伸線用鋼線
   材の製造方法。