(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ：０．８〜１．１％      Ｓｉ：０．５〜２．０％
Ｍｎ：０．２〜１．０％      Ａｌ：０．００５〜０．１％
を含有し残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる線材をパテンティング処理後、
ダイスのアプローチ角度：８〜１２°
ダイスのベアリング長さ：０．２〜０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）
の条件を満たすダイスを用いて伸線加工を行い、引き続き鋼線の引張破断荷重の５〜５０％の張力を鋼線に付与しつつ複数個のロール間を曲げ角度１５〜３０°で通過させた後、亜鉛めっきを行うことを特徴とする高強度亜鉛めっき鋼線の製造方法。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ：０．８〜１．１％      Ｓｉ：０．５〜２．０％
Ｍｎ：０．２〜１．０％      Ａｌ：０．００５〜０．１％
を含有し残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる線材をパテンティング処理後、
ダイスのアプローチ角度：８〜１２°
ダイスのベアリング長さ：０．２〜０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）
の条件を満たすダイスを用いて伸線加工を行い、引き続き４８０℃以上の温度でＴ（２０＋log ｔ）＞１３０００（Ｔ：ブルーイング温度（絶対温度）、ｔ：ブルーイング時間（ｈｏｕｒ））なる関係を満足するようなブルーイング処理を行い、その後、亜鉛めっきを行うことを特徴とする高強度亜鉛めっき鋼線の製造方法。
【請求項３】
重量％で、
Ｃ：０．８〜１．１％      Ｓｉ：０．５〜２．０％
Ｍｎ：０．２〜１．０％      Ａｌ：０．００５〜０．１％
を含有し残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる線材をパテンティング処理後、
ダイスのアプローチ角度：８〜１２°
ダイスのベアリング長さ：０．２〜０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）
の条件を満たすダイスを用いて伸線加工を行い、引き続き鋼線の引張強さの５〜５０％の張力を鋼線に付与しつつ複数個のロール間を曲げ角度１５〜３０℃で通過させた後、４８０℃以上の温度でＴ（２０＋log ｔ）＞１３０００（Ｔ：ブルーイング温度（絶対温度）、ｔ：ブルーイング時間（ｈｏｕｒ））なる関係を満足するようなブルーイング処理を行い、その後、亜鉛めっきを行うことを特徴とする高強度亜鉛めっき鋼線の製造方法。
【請求項４】
重量％で、さらに、
Ｃｒ：０．１〜１．０％          Ｎｉ：０．１〜３．０％
Ｔｉ：０．００５〜０．０５％      Ｖ：０．０５〜０．５％
Ｎｂ：０．００５〜０．１％
の１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高強度亜鉛めっき鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、橋梁用鋼線、送電線の補強用鋼線（ＡＣＳＲ）、あるいは海底光ファイバーケーブル補強用の鋼線等に広く使われている高強度の亜鉛めっき鋼線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁用鋼線等の亜鉛めっき鋼線は、軽量化あるいは工事期間の短縮のために、鋼線の高強度化のニーズが強い。このような亜鉛めっき鋼線は、高炭素の鋼線材をパテンティング処理後、伸線加工を行い、最終的に耐食性を確保するために溶融亜鉛めっきを行う行程で製造されている。高強度化を達成する上での最大の課題は、鋼線の延性、特に延性の評価方法の一つである捻回試験において、鋼線の長手方向に生じる割れの発生（デラミネーション）を抑制する技術を確立することにある。
【０００３】
デラミネーションを抑制する従来の知見として、ＷＩＲＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＶＯＬ１６（１９８３）ｐ５０には、鋼線の組織形態であるパーライト組織のセメンタイトラメラ間隔を適正な大きさに制御することによって、亜鉛めっき鋼線の捻回試験におけるデラミネーションを抑制できることが記載されている。また、特公昭６０−２６８０５号公報、特公昭６０−２６８０６号公報には、亜鉛めっき鋼線を対照とするものでないが、伸線加工後あるいは伸線中の鋼線に特定条件の曲げ加工を施すことによって、その後２００〜４００℃でブルーイングされる鋼線の捻回試験におけるデラミネーションの発生を抑制できることが記載されている。
【０００４】
しかし、本発明者らの詳細な研究によれば、これらの技術では高強度の亜鉛めっき鋼線、例えば線径７mmで引張強さ２０００MPa 以上、５mmで２１００MPa 以上、３mmで２２００MPa 以上の亜鉛めっき鋼線の捻回試験においてデラミネーションの発生を防止することはできない。また、本発明者らは特開平１−２１５９２８号公報、特開平２−２８５０２６号公報において、デラミネーションを抑制する方法として、伸線後の曲げ加工、ブルーイング処理あるいはこの組合わせが有効であることを提案したが、一層の高強度の亜鉛めっき鋼線を製造することには限界があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の如き実状に鑑みなされたものであって、橋梁用、送電線の補強用或は海底光ファイバーケーブル補強用等に使用される高強度の亜鉛めっき鋼線の捻回試験において、デラミネーションの発生を抑制する技術を確立し、高強度の亜鉛めっき鋼線を実現する製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
亜鉛めっき鋼線を高強度化するための方法として、（１）パテンティング処理材の強度を増加させる、（２）伸線加工量を増加させる、（３）溶融亜鉛めっき時の強度低下を抑制する、という３つの手段がある。このうち、捻回試験において発生するデラミネーションを防止するという観点から、パテンティング処理材の強度をできるだけ高め、伸線加工量の増加による高強度化は避けるとともに、溶融亜鉛めっき時の強度低下が少ない化学成分を有する鋼線材を開発してきたが、例えば、パテンティング処理材の強度を１６００MPa 以上にすると伸線加工性が劣化するという問題点があり、高強度化には限界があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、高強度の亜鉛めっき鋼線の捻回試験においてデラミネーションの発生を防止する技術について研究を進めた結果、本発明者らが特開平１−２１５９２８号公報で開示した伸線加工後のブルーイング処理以外に、伸線加工時に用いるダイスのアプローチ角度及びベアリング長さのダイス形状が重要であることが明らかとなった。また、本発明者らが特開平２−２８５０２６号公報で開示した曲げ加工方法について改善すべく更に検討を重ねた結果、伸線された鋼線に対して曲げ加工を行う際に張力を付与することがデラミネーションを防止するために極めて効果的であることを見出した。そこで本発明者らは、デラミネーションの発生を抑制するためのダイス形状、曲げ加工時の張力について定量的な検討を重ねて本発明をなすに至った。
【０００８】
本発明の要旨とするところは、
重量％で、
Ｃ：０．８〜１．１％      Ｓｉ：０．５〜２．０％
Ｍｎ：０．２〜１．０％      Ａｌ：０．００５〜０．１％
を含有し、あるいは更に
Ｃｒ：０．１〜１．０％          Ｎｉ：０．１〜３．０％
Ｔｉ：０．００５〜０．０５％      Ｖ：０．０５〜０．５％
Ｎｂ：０．００５〜０．１％
の１種または２種以上を含み、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる線材をパテンティング処理後、ダイスのアプローチ角度：８〜１２°、ダイスのベアリング長さ：０．２〜０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）の条件を満たすダイスを用いて伸線加工を行い、引き続き鋼線の引張強さの５〜５０％の張力を鋼線に付与しつつ複数個のロール間を曲げ角度１５〜３０°で通過させた後、あるいは、４８０℃以上の温度でＴ（２０＋log ｔ）＞１３０００なる関係を満足するようなブルーイング処理を行うか、もしくはこの両方を行い、その後、亜鉛めっきを行うことを特徴とする高強度亜鉛めっき鋼線の製造方法にある。
【０００９】
【作用】
以下に本発明を詳細に説明する。
まず本発明における高強度亜鉛めっき鋼線とは、引張強さが線径によって異なるが、線径７mmで引張強さ２０００MPa 以上、５mmで２１００MPa 以上、３mmで２２００MPa 以上の引張強さを有する亜鉛めっき鋼線であることを意味している。
【００１０】
次に本発明の対象とする鋼の成分の限定理由について述べる。
Ｃ：Ｃはパテンティング処理後の引張強さの増加および伸線加工硬化率を高める効果があり、より少ない伸線加工歪で鋼線の引張強さを高めることができる。０．８％未満では合金元素を添加してもパテンティング処理後の引張強さが低く、また伸線加工硬化率も小さいため最終的に目的とする亜鉛めっき鋼線の強度が得られない。一方１．１％を越えるとパテンティング処理時に初析セメンタイトがオーステナイト粒界に析出して伸線加工性が劣化し伸線加工工程で断線が発生しやすくなるため０．８〜１．１％の範囲に限定した。
【００１１】
Ｓｉ：Ｓｉはパーライト中のフェライトを強化させるためと鋼の脱酸のために有効であり、更に伸線加工後、ブルーイング処理あるいは、溶融亜鉛めっきを行う際の強度低下の抑制に極めて有効な元素である。０．５％未満では上記の効果が期待できず、一方２．０％を越えると熱間圧延工程で表面脱炭が発生しやすくなるため、０．５〜２．０％の範囲に限定した。
【００１２】
Ｍｎ：Ｍｎは脱酸、脱硫のために必要であるばかりでなく、鋼の焼入性を向上させパテンティング処理後の引張強さを高めるために有効な元素であるが、０．２％未満では上記の効果が得られず、一方、１．０％を越えると上記の効果が飽和し更にパテンティング処理時のパーライト変態を完了させるための処理時間が長くなりすぎて生産性が低下するため、０．２〜１．０％の範囲に限定した。
【００１３】
Ａｌ：Ａｌは脱酸のためと窒化物を形成することにより熱処理時の結晶粒の粗大化を防止させる元素であるが、０．００５％未満では効果がなく、０．１％を越えて添加しても効果が飽和するため、０．００５〜０．１％の範囲に限定した。
以上が本発明の対象とする鋼の基本成分であるが、本発明においては、更にこの鋼に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上の含有せしめることができる。
【００１４】
Ｃｒ：Ｃｒはパーライトのセメンタイト間隔を微細化しパテンティング処理後の引張強さを高めるとともに特に伸線加工硬化率を向上させ、更にブルーイング処理あるいは溶融亜鉛めっき時の強度低下を防止する有効な元素であるが、０．１％未満では前記作用の効果が少なく、一方１．０％を越えるとパテンティング処理時のパーライト変態終了時間が長くなり生産性が低下するため、０．１〜１．０％の範囲に限定した。
【００１５】
Ｎｉ：Ｎｉはパテンティング処理時に変態生成するパーライトを伸線加工性の良好なものにさせ、更に鋼線の耐食性を向上させる効果があるが、０．１％未満では上記の効果が得られず、３．０％を越えても添加量に見合うだけの効果が少ないため０．１〜３．０％の範囲に限定した。
Ｔｉ：ＴｉはＡｌと同様に脱酸及び熱処理において炭窒化物を形成することにより結晶粒の粗大化を防止する効果を有しているが、０．００５％未満ではこれらの効果が発揮されず、０．０５％を越えても効果が飽和するため０．００５〜０．０５％の範囲に限定した。
【００１６】
Ｖ：Ｖはパーライトのセメンタイト間隔を微細化しパテンティング処理後の引張強さを高めるとともに、伸線加工後のブルーイング処理あるいは亜鉛めっき時の強度低下を抑制させる有効な元素である。この効果は０．０５％未満では不十分であり、一方０．５％を越えると効果が飽和するため０．０５〜０．５％の範囲に限定した。
【００１７】
Ｎｂ：ＮｂはＴｉと同様に炭窒化物を生成することにより結晶粒を微細化させるために有効な元素であるが、０．００５％未満ではその効果が不十分であり、一方０．１％を越えるとこの効果が飽和するため０．００５〜０．１％に限定した。
他の元素は特に限定しないが、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎ：０．００７％以下が望ましい範囲である。
【００１８】
パテンティング処理後の引張強さは特に限定しないものの、１４００〜１６００MPa の強度が好ましい範囲である。これは強度が１４００MPa 未満では、目的とする高強度の亜鉛めっき鋼線を得ることが困難であり、一方、１６００MPa を越えると伸線加工性の劣化したパーライト組織になりやすいためである。
次に本発明で目的とするデラミネーションの発生を防止するために有効な方法である伸線加工に用いるダイス形状の限定理由について述べる。図１は、ダイスのアプローチ角度、ベアリング長さが異なる種々のダイスを用いて伸線加工を行い、最終的に線径が５mmで引張強さが２０８６〜２１９１MPa である亜鉛めっき鋼線のデラミネーションの発生状況を解析した一例である。同図において、○印がデラミネーションが発生しないことを、●印がデラミネーションが発生したことを示す。図１から明らかなように、アプローチ角度が１２°を越えるダイス、ベアリング長さが０．５Ｄ（Ｄ：ダイス径）を越えるダイスで伸線加工を行った鋼線では、デラミネーションが発生するため、アプローチ角度の上限を１２°、ベアリング長さの上限を０．５Ｄに制限した。
【００１９】
一方、アプローチ角度は８°未満でもデラミネーションの発生を抑制することが可能であるが、角度が低下するに連れて伸線加工時の鋼線の引き抜き力が増大するため、下限を８°に制限した。また、ベアリング長さが０．２Ｄ未満でもデラミネーションを防止できるが、伸線加工後の鋼線の直線性が劣化しやすいため下限を０．２Ｄとした。
【００２０】
次に本発明で目的とする高強度亜鉛めっき鋼線のデラミネーションの発生を抑制する点で重要な伸線加工後に行う曲げ加工条件について述べる。図２は引張強さを変化させた亜鉛めっき鋼線のデラミネーションの発生に及ぼす曲げ加工時の張力の影響について解析した一例を示す。ここで、張力は鋼線の引張破断荷重に対する比率（％）で表示してある。同図において、○印がデラミネーションが発生しないことを、●印がデラミネーションが発生したことを示す。張力を付与しなくても曲げ加工を行えば（引張破断荷重に対する張力の比率が０％）、伸線ままに比べ、デラミネーションが発生しない強度レベルは増加するが、張力を付与すると更に高強度域までデラミネーションの発生を防止することが可能となる。
【００２１】
ここで、張力は引張破断荷重に対する比率が５％以上でデラミネーションの防止に効果があることから、張力の下限を鋼線の引張破断荷重の５％に制限した。なお、同図から明らかなように２０％以上で顕著な効果を有していることから、引張破断荷重に対して２０％以上の張力を付与することが好ましい条件である。一方、張力を破断荷重の５０％を越えると、曲げ加工時に鋼線が破断する可能性が高くなることから上限を５０％に限定した。また、曲げ加工は図３に示すような５個以上のロールを有する治具を用いて実施することができる。ここで曲げ角度は、角度が１５°未満ではデラミネーションの抑制に対して顕著な効果を発揮できず、一方３０°を越えるとデラミネーション抑制効果が減少するため、１５〜３０°の範囲に制限した。曲げ角度は各ロールの直径、進行方向及び上下方向のロール間隔を変化させて制御することが可能である。なお、図３に示す治具を２個以上配置して鋼線に対して多方面から曲げ加工を行うことが好ましい条件である。
【００２２】
伸線加工後のブルーイング処理は、Ｔ（２０＋log ｔ）＞１３０００を満たすような条件で行う必要がある。ここで、Ｔは絶対温度で示されるブルーイング温度、ｔは時間（ｈｏｕｒ）で示されるブルーイング時間である。ブルーイング温度またはブルーイング時間を変化させることによって上式が１３０００を越えればデラミネーションの発生を抑制できる。なお、ブルーイング処理は、塩浴、鉛浴、高周波加熱など加熱速度が大きい方法で実施することが好ましい条件である。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果を更に具体的に説明する。
表１に示す化学組成を有する供試材を熱間圧延で所定の線径にした後、鉛浴を用いてパテンティング処理を行った。パテンティング処理温度は、５６０〜６００℃である。その後、伸線加工を行い、曲げ加工あるいはブルーイング処理、またはこの両者を施した後、４５０℃の溶融亜鉛めっきに鋼線を３０秒浸漬して亜鉛めっきを行った。この亜鉛めっき鋼線の機械的性質を調べると共に、捻回試験を行いデラミネーションとダイス形状、曲げ加工条件、ブルーイング処理条件の関係を調査した。この結果を表２に示す。なお、同表において、デラミネーションの有無とは、２０本の亜鉛めっき鋼線の捻回試験を行い、このうち１本でもデラミネーションが発生した場合は「デラミネーションの発生有り」と評価したものである。
【００２４】
【表１】
0003725576.tif 000002
【００２５】
【表２】
0003725576.tif 000003
【００２６】
表２の試験 No.３，８，９，１０，１２，１４，１５，１７，１８，２０，２１，２３，２５が本発明例で、その他は比較例である。同表に見られるように本発明例はいずれもデラミネーションの発生が無い高強度の亜鉛めっき鋼線が実現されている。
これに対して比較例である No.１は、ＪＩＳ  Ｇ  ３５０２  のＳＷＲＳ８２Ｂの線材を用いた結果であるが、パテンティング処理後の強度が低く、またＳｉ含有量が低いために亜鉛めっき時の強度低下が大きいため目的とする高強度の亜鉛めっき鋼線が得られない。また、 No.２は  ＪＩＳ  Ｇ  ３５０２  のＳＷＲＳ９２Ｂの線材の結果である。パテンティング処理後の強度は高いものの、Ｓｉ量が低いために亜鉛めっき時の強度低下が大きく、線径５mmの目標強度である２１００MPa 以上に到達していない。
【００２７】
比較例である No.４，５，２２は伸線加工時のダイス形状が不適切でデラミネーションが発生した例である。即ち、 No.４はダイスのアプローチ角度が１２°を越えており、 No.５はベアリング長さが０．５Ｄを越えており、また No.２２はアプローチ角度、ベアリング長さが共に適正範囲を越えている。
比較例である No.７，１３，１６，１９は曲げ加工条件が不適正な例である。
【００２８】
No.７，１３は張力を付与しなかったために、 No.１６は曲げ角度が１５°未満であるために、また No.１９は逆に曲げ角度が大きすぎるために、いずれもデラミネーションが発生した例である。
更に、比較例である No.１１はブルーイング処理においてＴ（２０＋log ｔ）が１３０００を越えなかったために、デラミネーションが発生している。
【００２９】
比較例である No.６，２４は伸線加工後に曲げ加工、ブルーイング処理のいずれも施さなかったために、デラミネーションの発生を防止できなかった例である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の実施例からも明かなごとく、本発明は鋼の化学成分、伸線加工時のダイス形状、伸線加工後の曲げ加工条件及びブルーイング処理条件を最適に選択することによって、捻回試験においてデラミネーションが発生しない高強度の亜鉛めっき鋼線を製造することが可能となり、産業上の効果は極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】亜鉛めっき鋼線の捻回試験におけるデラミネーションの発生に及ぼすダイスのベアリング長さ、アプローチ角度の影響を解析した一例の図である。
【図２】亜鉛めっき鋼線の捻回試験におけるデラミネーションの発生と曲げ加工時の張力の関係の一例を示す図である。
【図３】鋼線に曲げ加工を施す治具の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ロール
２…鋼線
【図１】
0003725576.tif 000004
【図２】
0003725576.tif 000005
【図３】
0003725576.tif 000006