JPS60152659A - 加工性の優れた極細線用線材 - 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） 本発明はタイヤや工秦用ベルトなどのゴム製品の補強材
、すなわちタイヤコード、ペルトコ−Ｐ（１） に用いられる加工性の優れた極細線用線材に関するもの
である。

（従来技術とその問題点） ゴム補強材としての極細鋼線は、線材ロッドがら熱処理
−伸線の繰返しにより０．４〜０．１０　ｍ＋ａの線径
に伸線され、その後専用の撚シ加工機で所定の構成のス
チールコードに編成される。

しかしながら、コーＰ素線の撚り線加工では、コーＰ素
線が細いため生産性が低い。そのため、撚り線加工の高
能率化は工業的に極めて重要な課題となっている。

これら撚り線加工の生産性増の方法として、現状の撚υ
線加工速度をより増大させることが考えられるが、撚シ
線加工速度の増大は当然、スチールコード素線にかかる
ねじり応力、引張応力による歪速度の増加となシ、従来
の成分系のスチールコーＰ線材適用では、撚り加工断線
の多発をまねく。したがって、スチールコードの生産性
向上のだめの撚り線加工速度の増加方法は、必らずしも
有効な結果が得られない状況にあった。

（２） 一方、スチールコード素線の高張力化のためには、含有
炭素量の増加、あるいは仕上り線までの減面加工率のア
ップ等の方法が採用されており、これらの方法で、スチ
ールコード緊線の引張強さの増加は、比較的容易に得ら
れるが高張力化に伴なう靭性値の劣化を避けることが出
来ず、特に、スチールコードにおいて最も重量な特性で
ある疲労特性の向上が得られ難い。

従来、スチールコードの制令に適用されている周知の線
材は通常、Ｃ：　０．６５〜０．８５４　、　Ｓｔ：０
．１５〜０．４０％　、　Ｍｎ：　０．３０〜０．９０
Ｓ　、　Ｐ　：０．０１０〜０．０３０　％　、　Ｓ　
：　０．００５〜０．０２０　％なる成分である。従っ
て、上記のとおりの組成であるから、ＰおよびＳは、鋼
線の靭性改善を制約しており、そのため高張力レベルで
使用される場合の疲労特性の向上、あるいはコード撚り
加工のような冷間成形加工の高速化がむずかしくスチー
ルコードの如く極細線用線材としては問題がある。

（発明の目的） この様な問題を解決する目的で本発明者等は伸線加工さ
れる高炭素鋼線の機械特性及び撚シ線加工特性を究明し
た結果、スチールコード素線の如き極細高炭素鋼線の靭
性確保のためには、ｐ、ｓ。

０、Ｎ等いわゆる不純物の低減所謂、高純度化が効果を
有し、その結果、高張力レベルでの疲労特性そして、高
速での撚り線加工性の著しい改善が得られることを確め
た。

Ｐは結晶粒界あるいはフェライト・／ＩＰ−ライト界面
に偏析し、疲労の際のクラック発生の感受性の増大、塑
性加工の際のフェライト・・ぐ−ライト界面の滑りを阻
害する。

一方、Ｓは鋼中では、大部分硫化物として存在し、これ
は、疲労負荷の如く、繰返し応力の場にあるとき、ある
いは、中性変形が高速の場合には応力集中源となり、ク
ラック発生に顕著な影響を与える。

以上の如（Ｐ、Ｓ等の不純物を低位にすること、所謂高
純度化によシ、高炭素鋼極細線の靭性、疲労特性、高速
撚り加工性が大きく改善出来ることがわかシ、ここに、
スチールコード緊線のような極細線用線材を提案するこ
とを目的とする。

（発明の構成・作用） すなわち、本発明の装旨とするところは下記のとおりで
ある。

重量Ｉで　Ｃ：０．６０−０．９０％ ｓｉ：Ｑ、ＩＱ〜０．５０係 Ｍｎ：　０．３０〜１．　Ｏ０％ を含み、かつ Ｐ含有量：０．０１０係未満 Ｓ含有量−：０．Ｏ０５０５係 Ｃｕ　、Ｎｉ　、Ｃｒの 合計含有量　：０・１０１未満 全酸素量：　３０　ｐｐｍ以下 全窒素量：　３０　ｐｐｍ以下 であシ、残余は鉄からなる加工性の優れた極細線用線材
。

次に本発明で規定する各元素の効果と含有量の限定理由
について説明する。

Ｃ：０．６０〜０．９０係の限定理由；一般に伸線加工
鋼線の引張強さは炭素含有量と（５） 共に増加するので、出来得る限シ増量することが指向さ
れる。ゴム補強用スチールコード線材としては、その必
要強度から炭素量０．６０１以上が用いられている。一
方、炭素含有量が０．９０１を越すと初析セメンタイト
の析出が多く、スチールコード素線の如き高減面率まで
の伸線加工性、あるいは伸線後の機械的性質における靭
性が著しく劣化する。したがって、炭素含有量を０．６
０〜０．９０係とした。

Ｓｉ：Ｏ，ｌＯ〜０．５０係の限定理由；Ｓｔはフェラ
イト地強化の効果のため、０．１０％以上を必要とする
が、０．５０１を超えると、フェライト脱炭、表面疵発
生の危険性が大きくガる。

このため、Ｓｔの上限を０．５０９６とした。

Ｍｎ：　０．５０〜１．ＯＯ’Ａの限定理由；Ｍｎはパ
テンティング処理時の焼入性確保およびＣとの共存にお
いて、引張強さと靭性を得るために必要な元素である。

そのため、Ｍｎの下限値をＪＩＳなどの工業規格に採用
されている０、　３０４とした。また、上限については
ノ４テンティング処理（６） 時、局部的にマルテンサイトが発生し易すくなり、伸線
加工性を阻害する限界の１．０係ととした。

ｐ：ｏ、ｏｉｏ係未満の限定理由： Ｐは粒界あるいはフェライト・・や−ライト界面に偏析
し、繰返し負荷による疲労の際、クラック発生の感受性
を高める。さらに、高速で行なわれる塑性加工における
展延性を損なう。Ｐを０．０１０係以下にすることによ
シ、極細伸線材での疲労試験特性（ハンタ一式回転曲は
疲労試験での疲労寿命）、および高速での撚り加工性（
耐破断強度）が著しく改善され向上することが多くの試
験によって確認された。したがってスチールコード用線
材としてＰの上限値を０．０１０％とした。

Ｓ：０．００５唾未満の限定理由： Ｓは常温では鋼中に、はとんど固溶せずに硫化物として
存在する。硫化物は疲労試験の際の繰返し負荷時、そし
て撚り加工の如き高速な塑性加工が行なわれる場合、応
力場の不均一部となり、応力集中に伴なうクラック発生
核となり得る。この作用を抑えるためＳの上限値を０．
００５％未満とした。

Ｃｕ　＋　Ｎｉ　＋　Ｃｒ　の合計含有量：０．１０％
未満の限定理由； 鋼中には、さらに一般的不純物元素としてＰ。

Ｓ　、Ｏ、Ｎ以外にＣｕ　、　Ｎｉ　、　Ｃｒが存在す
る。これらの元素は、大部分はフェライト中固溶、一部
、炭化物形成に参与し、Ｐおよび０の含有量がそれぞれ
０．０１０％以下、０．００５１以下の冒純度化によっ
て得られる靭性向上に対して逆効果をもつ。不純物とし
て存在するこれらＣｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒは不純物として
存在する成分量レベルでは、これらの元素の効果は相加
的と考えられるので、合計含有量として０．１０係を上
限とした。

全酸素禁：　３０　ｐｐｍ以下の限定理由；酸素は常温
では、はとんどが鋼中において酸化物として存在する。

酸化物は一般に硬質であるため、伸線加工後も非変形の
まま存在し応力集中源となって疲労特性を低下させる。

酸素が３０　ｐｐｍを超えると、介在物量が急増する。

それ故に、酸素量を３０　ｐｐｍ以下とした。

全窒素量：　３０　ｐｐｍ以下の限定理由；窒素は、伸
線加工後の常温で歪時効を極力抑え、靭性劣化を防ぐた
め、３０　ｐｐｍ　Ｊｌ下とした。この効果は、Ｐ伺・
０．０１０係未満、Ｓ量０．００５係未満の条件で特に
有効である。

本発明線材は０．４　ｍｍφ以下の伸線加工極細線用と
して好適である。

非金属介在物の影響は細径鋼線はど大きい。これは、介
在物の鋼線断面における占有率が細径鋼線で大きくなる
ためである。

本発明線材の場合全酸素量の限定により、生成介在物の
大きさとの関連から、特に０．４　ｍｍφ以下の極細鋼
線での疲労特性の改善が顕著である。

また、細径鋼線の製造工程においては、生産性を上げる
ため加工工程の高速化が行なわれている。

成分ｐ、ｓの影響は加工速度の大きいほど大きく、した
がって本発明線材は高速加工工程での効果が大きい。高
速加工工程の適用は工業的には０．４胡φ以下が重要と
されている。

次に本発明の実施例を什較材と比較しながら説明する。

（９） 表１表は試験材の化学成分を示す。

５．５咽φ線材を２段階で０．２３ｍｍφあるいは０．
１７５ｍｍφの鋼線に伸線した。

各段階の伸線前の熱処理として、線材または鋼線は鉛ノ
譬テンティング処理された。第１の／４’テンティング
処理は５．５簡φ線材に対し行なわれ、１　（１（Ｊ　
ｕ　℃加熱、５５０℃鉛浴中に冷却保持した。

その後１．１６＋ｍφまで乾式伸線した。次に第１パテ
ンテイング処理と同条件で第２パテンテイング処理を行
ない、０．７　ｗｎφまで乾式伸線、さらに仕上り線０
．２３＋ｎｍφおよび０．１７５ｍｍφまでの湿式伸線
を行なった。

（１０） 〈実施例１〉 第２弄及び第１図に示す機械的性質を有する０、２３ｍ
φ仕上シ線について疲労試験を行なった結果を第２図に
示した。

第２表　供試材の機械的性質 疲労試験は極細線の場合に多く用いられるハンタ一式回
転曲は疲労試験機で行なった。測定したノ・ンター疲労
寿命とは応力１００ゆ／−１回転速度３０００ｒ、ｐｍ
の試験条件の場合の破断までの繰返し回数である。

Ｐ及びＳの低量化、すなわち高純化によって捻回値、ハ
ンター疲労寿命共に大きく改善されることが認められ、
高張力化に伴なう靭性劣化は高純度化によって避けるこ
とが出来、高強度高靭性の両特性が得られる。特にＰが
０．１０％未満、Ｓが０．００５％未満である場合に疲
労特性の改善が顕著である。

〈実施例２〉 第３表に示す機械的性質を有する０、　７％Ｃレベル、
０．１？５ｍφ仕上り線を用い、スチールコード撚υ加
工特性の試験を行々った。

撚シ加工特性試験は特願昭５７−７６１８５号明細書に
示す方法で行なった。すなわち第３図に示すようにＩｎ
　−Ｏｕｔ方式およびＯｕｔ　−Ｉｎ方式のダブル・ツ
イスト・パンチャーが直列に配置された機構のコード撚
り加工シミュレーション試験機を用（１３） いたＯ コード素ｍ１は、供給がピン３と捲取りボビン４０間で
電磁ブレーキ５を介して張力が負与され、また４面のロ
ータリープレート２の部分で撚り加工される。そして、
撚り加工試験中にコード素線にかかる張力および撚り加
工速度を任意に可変し、その変化を測定記録出来る。実
施例において、各撚り加工速度における破断張力を測定
した。試験条件は、撚シビッチ１０ｍＦそして、撚り加
工速度６０００ｒｐｍ、１１００００ｒｐでの２本撚り
加工である。図においてＴは張力、ＴＷは撚り加工を示
す。

試験結果を第４図に示した。スチールコード材における
、Ｐ含有１°及びＳ含有量の低下す々わち高純化によっ
て、撚り加工時の破断強さ／引張強さ比は大幅に向上す
る。破断張力の向上すなわち捲ル加工特性の改善はＰ含
有量で０．０１ｉ未満、Ｓ含有量で０．００５　Ｓ未満
で効果が大きい。

〈実施例３〉 第４表に示す機械的性質を有する０、８チＣレベル・０
．１７５ｍ１Ｅφ仕上＃）ｉＩＪでの撚り加工特性試験
結（１４） 米を第５図に示す。

第３図に示す試験方法を用い撚シビッチ１０關、５００
０〜１９０００ｒ、ｐ、ｍまでの各撚シ加工速度におけ
る撚シ破断強さを測定し、それを引張強さに対する比で
示した。撚シ破断強さは撚シ加工速度と共に低下し引張
強さの３０チ程度になるが、低下の度合は試験材のｐ、
Ｓ含有量によって異なる。ＰｉＯ，００３％、Ｓｉ０．
００１１Ｄ本発明鋼（記号Ｊ　）は高速撚シ加工速度の
場合でも、破断強さは上位にあり、特に１５０００　ｒ
、ｐ、ｍ以上の高速撚シ速度域においても優れている。

さらに、試験材Ｊよりｐ、Ｓ含有量が若干高い、本発明
鋼の試験拐Ｉ（ｐ量０．００８％、Ｓ］０．００４％）
においても撚り破断強さは撚シ加工速度８０００　ｒ、
ｐｍ以上１１０００ｒ、ｐ、ｍまで試験拐Ｊと同様に優
れている。

以上のように０．８％Ｃ以上の高い炭素含有１を含む場
合に本発明鋼では撚フ加工特性に対して顕著な改善が認
められた。

（発明の効果） ｖ上説明したように、本発明鋼によるスチールコードは
、優れた靭性全保有し、このためコード編成工程の生産
性の向上要請に応えての撚り加工の高速化に適合出来る
、良好なコード加工特性を有しておりさらに、引張強さ
が高い場合においても優れた疲労特性を保持している。

この様に本発明の線材は、スチールコードをタイヤある
いは工業用ベルト等のゴム製品の補強材として用いる場
合、■製造時には、優れた加工性（撚り加工）を、■使
用時には、優れた強度（疲労特性）を提供するものでお
って、加工性の優れた極細線用線材たとえば、スチール
コード用の線材として極めて有用な材料である。

【図面の簡単な説明】

第１図は０．８％Ｃ材におけるＰ、Ｓ量の変化による引
張強さ、捻回値の関係を示すグラフ、第２図は同じサン
プルを用いたハンタ一式疲労試験での疲労寿命と各Ｐ、
Ｓ量のサンプルの関係を示すグラフ、第３図はコード編
成加工における撚り加工特性を評価するためのシミュレ
ーション試験方法と試験機の概要を示す欽明図、第４図
は０．７ＳＣ材における０、１７５１ｍφコード素線の
撚シ加エシミーレーション試験結果を、Ｐ、Ｓ含有量と
（撚り破断強さ／引張強さ）比の関係で示したグラフ、
第５図は０８％Ｃ材における０、１７５．、φコード素
線の（撚シ破断強さ一引張強さ）比と撚多速度の関係を
示したグラフである。 特許出願人　新日本製鐵株式會社 （１７） 第１図　第２回 隼３面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量幅で　Ｃ：０．６０〜０．９０係 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％ Ｍｎ：　０．３０〜１．００　Ｔ。 を含み、かつ Ｐ含有量：０．０１０係未満 Ｓ含有量：０．００５係未満 全酸素量：　３０　ｐｐｍ以下 全窒素量：　３０　ｐｐｍ以下 であり、残余は鉄からなる加工性の優れた極細線用線材
   。