(57)【要約】【課題】  乾式伸線工程と湿式伸線工程とを経ることにより所望の金属線材を得るに際し、伸線条件の改良により最終の湿式伸線工程における断線の発生を抑制することで、生産性に優れた金属線材の製造方法を提供する。【解決手段】  乾式伸線により中間線径の線材を得て、これに熱処理を施し、さらに湿式伸線により最終線径の線材を得る金属線材の製造方法である。乾式伸線工程におけるパススケジュールとして、伸線真歪ε＝２．０以前に加工深度が８０％以上となるパスを１箇所以上含む。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式伸線により中間線径の線材を得て、これに熱処理を施し、さらに湿式伸線により最終線径の線材を得る金属線材の製造方法において、
前記乾式伸線工程におけるパススケジュールとして、伸線真歪ε＝２．０以前に加工深度が８０％以上となるパスを１箇所以上含むことを特徴とする金属線材の製造方法。
【請求項２】
前記乾式伸線工程におけるパススケジュールとして、伸線真歪ε＝０．５以後であってε＝２．０以前に、加工深度が８０％以上となるパスを１箇所以上含む請求項１記載の金属線材の製造方法。
【請求項３】
少なくとも前記乾式伸線工程において、アプローチ角αが７°＜２α≦１０°の範囲を満足するダイスを使用する請求項１または２記載の金属線材の製造方法。
【請求項４】
伸線真歪ε＝２．０以上においてダイスの加工深度を漸次低下させる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の金属線材の製造方法。
【請求項５】
前記最終線径の線材を、抗張力２９４０ＭＰａ以上とする請求項１〜４のうちいずれか一項記載の金属線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属線材の製造方法（以下、単に「製造方法」とも称する）に関し、詳しくは、乾式伸線工程と湿式伸線工程とを経ることにより所望の線径の線材を得る金属線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチール等の金属の原料線材からスチールコード等の金属線材を得るために行われる伸線加工は、金属線材を所定の線径に仕上げるとともに、所望の機械的特性を付与するための重要な工程である。一般に、金属線材の伸線加工方法には、乾式潤滑剤を用いた乾式伸線法と、湿式潤滑剤を用いた湿式伸線法とがあり、通常は、原料線材に対し乾式伸線を行うことにより中間線径の線材を得た後、これに熱処理を施し、さらに湿式伸線を行うことで最終線径の線材を得る方法が用いられている。
【０００３】
かかる伸線加工のうち、乾式伸線工程のみを用いた場合については、伸線真歪や加工深度、ポラックス付着量等の関係に関し、種々検討がなされてきている。また、例えば、特許文献１には、乾式潤滑剤を用いて金属線材を伸線するにあたり、金属線材に対するポラックス皮膜の付着量を所定に規定し、伸線をする際のパススケジュールとして、最初のダイスから線材表面のポラックスの付着量が所定量になるまでの間のダイスおよびそれ以降のダイスの個々のダイスの減面率を所定範囲に規定することにより、従来の等温パススケジュールよりも更に高い総減面率または高い伸線率を達成することができ、しかも金属線材全体の加工度に優れた金属線材の伸線方法を実現する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、めっき被覆金属線材を連続的に伸線するにあたり、金属線材のめっき表面を平滑化するための予備伸線を行った後、複数のダイスを用いて連続的に湿式伸線を行い、その湿式伸線は、第１番目の伸線加工を２番目以降の伸線加工よりも高濃度の液体潤滑剤を用いて行うことにより、最終伸線工程において表面欠陥の発生を有効に抑制して断線を生じにくくする技術が記載されており、特許文献３には、スチールコード線材に所定の最終湿式伸線加工を加え、それぞれの伸線ダイスの加工深度を所定範囲とし、伸線真歪の大きさによって、その増大に伴い加工深度が大きくなるかまたは小さくなる伸線ダイスをダイススケジュールとして使用して最終伸線を行い、強度および線材の表層部と中心部の強度差を所定範囲とし、得られた線材を複数本撚り合わせることにより、低コストで複雑な工程を必要とせず、高い引張強さと優れた耐疲労性を有するゴム補強用スチールコードを実現する技術が記載されている。さらに、高強力の素線を得るための湿式伸線工程の伸線方法については、特許文献４〜６にも記載がある。
【特許文献１】特開平１１−２２６６８７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００１−１０３０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開平７−１９７３９０号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開平７−２５８９８４号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特開平７−３０５２８５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献６】特開平１０−３２５０８９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような乾式伸線と湿式伸線とを併用する伸線加工においては、金属線材の用途に適合した線径、抗張力が得られるのは最終の湿式伸線工程であるが、その前工程である乾式伸線工程の伸線条件についても、湿式伸線工程に悪影響を与える場合があると考えられる。即ち、乾式伸線工程の伸線条件が不適切であると、加工時に線材内部に微小クラックが形成されて湿式伸線工程でのセントラルバースト（ＣＢ）の原因となり、また、線材の表面および表層にも欠陥が生じるためにダイスの摩耗促進の原因になるという問題もあった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、乾式伸線工程と湿式伸線工程とを経ることにより所望の金属線材を得るに際し、伸線条件の改良により最終の湿式伸線工程における断線の発生を抑制することで、生産性に優れた金属線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、乾式伸線工程において所定の伸線条件を適用することで、最終の湿式伸線工程における断線の発生率を低減することができ、これにより金属線材の生産性を向上できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の金属線材の製造方法は、乾式伸線により中間線径の線材を得て、これに熱処理を施し、さらに湿式伸線により最終線径の線材を得る金属線材の製造方法において、前記乾式伸線工程におけるパススケジュールとして、伸線真歪ε＝２．０以前、好適には伸線真歪ε＝０．５以後であってε＝２．０以前に、加工深度が８０％以上となるパスを１箇所以上含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、少なくとも前記乾式伸線工程において、アプローチ角αが７°＜２α≦１０°の範囲を満足するダイスを使用することが好ましい。また、伸線真歪ε＝２．０以上においては、ダイスの加工深度を漸次低下させることが好ましい。本発明の製造方法は、前記最終線径の線材を、引張強度２９４０ＭＰａ以上とする場合に好適である。
【００１０】
なお、上述したように、伸線工程の改良については種々検討がなされてきているが、従来の改良技術は、該当する工程のみに対する効果を得るものであり、湿式伸線工程における製造不良を改善を図る目的でその前工程である乾式伸線工程を改良する技術については
これまで知られていない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スチールワイヤー等の金属線材を乾式伸線と湿式伸線とにより伸線加工する際に、前工程である乾式伸線におけるパススケジュールを改良することで、その後の乾式伸線時における内部欠陥の発生を減少させることができ、これにより湿式伸線工程における断線率を減少させて、金属線材の生産性を向上することが可能となった。また、偏析や介在物等の欠陥があり品質的に劣る原料線材を使用する場合、通常は湿式伸線工程における断線率が大幅に増加して生産効率に多大な影響を及ぼすが、本発明に係る乾式伸線におけるパススケジュールの改良によれば、湿式伸線工程における急激な断線率増加を抑えることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の金属線材の製造方法は、乾式伸線により中間線径の線材を得て、これに熱処理を施し、さらに湿式伸線により最終線径の線材を得るものであり、乾式伸線工程におけるパススケジュールを所定に規定した点に特徴を有する。
【００１３】
即ち、湿式伸線工程で発生する断線には、前工程である乾式伸線工程で既に金属線材の中心部に微細な欠陥（クラック）が存在し、その欠陥がその後の湿式伸線工程での伸線加工中に拡大されることで発生するものがあるが、このような断線には、破断部の先端に熱処理されたままの未加工パーライトが存在するという特徴がある。乾式伸線工程での伸線加工がワイヤー表層部に偏っている場合、中心部への圧縮が不足して引っ張り力が過大となるため、中心部に欠陥が発生し易い条件となる。
【００１４】
そこで本発明においては、乾式伸線工程のパススケジュールを工夫することで加工の偏りをなくし、より均一な加工を実現して、線材の中心部における欠陥の発生を抑制することにより、湿式伸線工程における断線の発生を減少することを可能としたものである。原料線材の観点からは、近年は鉄鋼メーカーの品質改善により線材中の中心偏析や介在物は減少してきているが、まだ完璧とは言えず、また、海外のメーカーに至っては更にリスクが上昇するという問題もある。しかし、本発明によれば、線材の中心までより均一な加工をすることが可能となるため、ある程度の偏析や介在物を有する原料線材を用いた場合でも、同じレベルの偏析や介在物を有する原料線材に従来製法を適用した場合に比し、断線のリスクを大幅に減少させることが可能となる。
【００１５】
具体的には、本発明においては、乾式伸線工程におけるパススケジュールを、線材が伸線真歪ε＝２．０に達する以前、好適には伸線真歪ε＝０．５となった以後であってε＝２．０に達する以前に、加工深度が８０％以上、好適には９０〜１００％となるパスを１箇所以上、好適には２〜３箇所含むものとする。乾式伸線工程に上記条件を満足するパススケジュールを適用することにより、線材を偏りなく均一に加工することが可能となり、その中心部での欠陥の発生を抑制して、最終の湿式伸線工程における断線の低減を図ることが可能となる。
【００１６】
ここで、本発明において伸線真歪εは、下記一般式（１）、
ε＝２ｌｎ（ｄ0／ｄ1）                                        （１）
（式中、ｌｎは自然対数を表し、ｄ0は伸線前の線材直径を、ｄ1は伸線後の線材直径を夫々表す）により定義される。また、線材の加工深度は、各ダイスにおける減面率と各ダイスのアプローチ角度αによって変化するため、アプローチ角度αとの関係で定義することができる。図１に示すように、ダイス１０を出た線材１の表面から線材１の中心までの距離をＹとし、アプローチ角度αのダイス１０のアプローチ部に線材１が接している部分を底辺とする二等辺三角形の頂点からダイス出側の線材１の表面までの距離をＸとしたとき、加工深度は（Ｘ／Ｙ）×１００で示される。入線径φＡ、出線径φＢとすれば、Ｘ＝［（φＡ−φＢ）／２］／［ｔａｎ（π／４＋α）−１］、Ｙ＝φＢ／２である。この加工深度は、線材が伸線加工時に変形を受ける度合いを簡易的に推定する尺度となる。例えば、アプローチ角度αが４．５°で減面率が２７．０６％の場合には、加工深度は１００％となる。従って本発明に係る上記加工深度を実現するためには、少なくとも乾式伸線工程に用いるダイスとして、上記アプローチ角αが７°＜２α≦１０°、特には８°≦２α≦１０°の範囲を満足するものを用いることが好ましい。
【００１７】
また、伸線加工度の増加に伴って線材の強度は増大するが、強度は伸線真歪ε＝２．０付近から急激に増大するため、伸線時の発熱が大きくなって線材が脆化してしまうおそれがある。このため、伸線真歪ε＝２．０以上ではダイスの加工深度を徐々に低下させることが好ましい。一方、伸線真歪ε＝２．０未満では、線材の強度の増大は緩やかであるため、内部までより均一に加工する観点から、ダイスの加工深度を大きくすることが好ましい。
【００１８】
本発明の製造方法においては、上記乾式伸線工程における伸線条件を満足するものであれば、その他の製造条件については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜設定することができる。例えば、原料線材から、上記伸線条件に従う乾式伸線工程により所定の中間線径の線材を得た後、この線材にパテンティング（熱処理）およびブラスめっき処理を施して、所望の最終線径の線材を得るための湿式伸線処理に供すればよい。本発明の製造方法は、最終線径の線材を、引張強度２９４０ＭＰａ（３００ｋｇｆ／ｍｍ2）以上、特には３２３０〜４７００ＭＰａとする場合に好適である。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１，２および従来例）
０．８重量％の炭素を含有する直径５．５ｍｍの高炭素鋼線材に対し、直径３．１ｍｍまで乾式伸線を施した後、以下の表１に示す３種類のパススケジュールＡ〜Ｃ（図２（ａ）〜（ｃ）に夫々対応）を用いて、直径１．７２ｍｍまで、更に乾式伸線を行った（中間線径）。
【００２０】
【表１】
2006136929.tif 000002
【００２１】
得られた中間線径の線材に対し、パテンティングとブラスメッキ処理を施した後、以下の表２に示す２種類のパススケジュール（１）、（２）（図３（ａ）、（ｂ）に夫々対応）を用いて、直径０．２８ｍｍまで湿式伸線を行った。この湿式伸線における断線率とその破断面の評価結果を、各実施例および従来例の乾式伸線パススケジュールおよび湿式伸線パススケジュールの組み合わせとともに下記の表３中に示す。断線率は、従来例Ｃ−（２）の組み合わせを１００とした指数にて表され、数値が小なるほど結果は良好である。また、表中の「ＣＢ」は「セントラルバースト」を示す。
【００２２】
【表２】
2006136929.tif 000003
【００２３】
【表３】
2006136929.tif 000004
【００２４】
上記表３中に示すように、実施例１、２においては湿式伸線での断線率が減少しており、本発明に係る乾式伸線工程の伸線条件におけるパススケジュールを満足することにより、断線を低減する効果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】加工深度の算出方法を示す説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は夫々実施例の乾式伸線工程におけるパススケジュールＡ〜Ｃを示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）は夫々実施例の湿式伸線工程におけるパススケジュール（１）、（２）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  線材
１０  ダイス
【図１】
2006136929.tif 000005
【図２】
2006136929.tif 000006
【図３】
2006136929.tif 000007