(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式潤滑剤を用いて鋼線材をダイスで伸線する工程において、
粉末状ドライアイスが充填された充填槽に、前記ダイス通過直後の鋼伸線材を通過させて冷却することを特徴とする鋼伸線材の冷却方法。
【請求項２】
前記ダイスを粉末ドライアイスで冷却しながら前記鋼線材の伸線を行うことを特徴とする請求項１記載の鋼伸線材の冷却方法。
【請求項３】
前記粉末ドライアイスの平均直径が前記鋼伸線材の直径の０．１〜１倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼伸線材の冷却方法。
【請求項４】
鋼線材を伸線するダイスの後段に設置された冷却装置であって、
粉末ドライアイスが充填された充填槽を備え、前記ダイスによって伸線された鋼伸線材が前記充填槽を通過するように構成されたことを特徴とする鋼伸線材の冷却装置。
【請求項５】
前記充填槽は、前記鋼伸線材の移動方向に向かって直径が縮小する円錐状のコーン部を有し、前記コーン部の先端に前記鋼伸線材を導出させる導出孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の鋼伸線材の冷却装置。
【請求項６】
粉末ドライアイスによって前記ダイスを冷却するダイス冷却部が更に備えられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の鋼伸線材の冷却装置。
【請求項７】
鋼線材を伸線加工するダイスと、
前記ダイスの後段に設置された冷却装置とを備え、
前記冷却装置は、粉末ドライアイスが充填された充填槽を備え、前記ダイスによって伸線された鋼伸線材が前記充填槽を通過するように構成されたことを特徴とする鋼線材の伸線装置。
【請求項８】
前記充填槽は、前記鋼伸線材の移動方向に向かって直径が縮小する円錐状のコーン部を有し、前記コーン部の先端に前記鋼伸線材を導出させる導出孔が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の鋼線材の伸線装置。
【請求項９】
粉末ドライアイスによって前記ダイスを冷却するダイス冷却部が更に備えられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の鋼線材の伸線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式伸線した鋼線材の延性低下を抑制するための鋼伸線材の冷却方法、鋼伸線材の冷却装置及び鋼線材の伸線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延した鋼線材を素材とする鋼線は、熱間圧延後の鋼線材をデスケーリングし、更に被膜処理した後、ダイスやロールによる塑性加工により縮径されて製造される。ダイスによる伸線加工で縮径を行う場合は、金属石けんを主成分とする粉末状の乾式潤滑剤を用いることがある。
【０００３】
伸線加工過程では、鋼線材の変形時の加工熱やダイスと鋼線材との摩擦熱によって伸線加工後の鋼伸線材の温度が上昇し、ひずみ時効によって延性が低下することがある。このため、鋼伸線材の温度上昇を抑制するために伸線速度を制限する必要があり、生産性を高められないことが問題となっていた。
【０００４】
特に、高炭素綱線材を素材とする場合や、大きな加工度でより細い線径までのダイス伸線を行う場合には、温度上昇による時効で延性低下が顕著となるために、機械的性質の低下とともに断線が発生し易くなる。このために、伸線中および伸線直後の強力な冷却による時効の抑制が求められている。
【０００５】
そこで、従来より、伸線加工において、伸線材に対する冷却能力を強化して、伸線材の脆化を抑制する冷却装置が提案されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１〜３には、伸線後の伸線材に液体状の冷却媒体を接触させて冷却する装置が開示されている。また、特許文献４、５には、伸線材のみならず、伸線ダイス自体の冷却をも行う装置が開示されている。また、特許文献６には、熱間引張加工により大経材を小経材に加工する際に、熱間加工後の素材を冷却する装置が開示されている。特許文献１〜６に開示された技術はいずれも、液体状の冷却媒体を用いて伸線材やダイスを冷却することで、伸線材の温度上昇を抑制し、これにより脆化を抑制し、生産性向上や断線低減を図るものである。
【０００７】
一方、最近は、伸線材の高強度化の要求に対応すべく、素材として高炭素鋼を用い、大きな加工度で伸線が行われている。その結果、従来に増して伸線材の加工発熱が大きくなり、これにより冷却能力が不十分になって延性劣化が生じる問題が起きている。
また、冷却媒体として液体を用いた冷却装置においては、冷却後の伸線材が装置外部に出される出口に、エアーあるいはガスによって冷却媒体の漏出を遮断する機構を必要とし、冷却装置自体の構造が複雑になるという課題もある。
このようなことから、伸線材を強力に冷却する方法、および、その装置に対するニーズが高くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−１１５６５７号公報
【特許文献２】特開昭５１−４５６５９号公報
【特許文献３】特開昭５１−２００５４号公報
【特許文献４】特開昭５１−３２４６９号公報
【特許文献５】特開昭５１−２００５２号公報
【特許文献６】特開昭６２−１９９２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、伸線時の発熱で高温になりやすい高強度の鋼線材の伸線を行う場合や、高加工度の伸線を行う場合に、生産性を損なわずに鋼伸線材を強力に冷却する鋼伸線材の冷却方法、鋼伸線材の冷却装置及び鋼線材の伸線装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するために、各種の冷却媒体を用いた伸線材の冷却方法とその装置について鋭意検討した。その結果、鋼線材をダイスで伸線した直後の伸線材を、粉末状ドライアイスが充填された冷却槽に通線することで、伸線材の温度上昇が強力に抑制されることを見出した。また、ドライアイスを冷却に用いることで、液体の冷却媒体を用いた場合に必要な漏出防止機構や、排水機構が不要となり、冷却装置の構造を簡便化できることを見出した。更には、ドライアイスを冷却に用いる方法が、環境にも優しい冷却方法であることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）  乾式潤滑剤を用いて鋼線材をダイスで伸線する工程において、
粉末状ドライアイスが充填された充填槽に、前記ダイス通過直後の鋼伸線材を通過させて冷却することを特徴とする鋼伸線材の冷却方法。
（２）  前記ダイスを粉末状ドライアイスで冷却しながら前記鋼線材の伸線を行うことを特徴とする（１）記載の鋼伸線材の冷却方法。
（３）  前記粉末状ドライアイスの平均直径が前記鋼伸線材の直径の０．１〜１倍であることを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼伸線材の冷却方法。
（４）  鋼線材を伸線するダイスの後段に設置された冷却装置であって、
粉末状ドライアイスが充填された充填槽を備え、前記ダイスによって伸線された鋼伸線材が前記充填槽を通過するように構成されたことを特徴とする鋼伸線材の冷却装置。
（５）  前記充填槽は、前記鋼伸線材の移動方向に向かって直径が縮小する円錐状のコーン部を有し、前記コーン部の先端に前記鋼伸線材を導出させる導出孔が設けられていることを特徴とする（４）に記載の鋼伸線材の冷却装置。
（６）  粉末状ドライアイスによって前記ダイスを冷却するダイス冷却部が更に備えられていることを特徴とする（４）または（５）に記載の鋼伸線材の冷却装置。
（７）  鋼線材を伸線加工するダイスと、
前記ダイスの後段に設置された冷却装置とを備え、
前記冷却装置は、粉末状ドライアイスが充填された充填槽を備え、前記ダイスによって伸線された鋼伸線材が前記充填槽を通過するように構成されたことを特徴とする鋼線材の伸線装置。
（８）  前記充填槽は、前記鋼伸線材の移動方向に向かって直径が縮小する円錐状のコーン部を有し、前記コーン部の先端に前記鋼伸線材を導出させる導出孔が設けられていることを特徴とする（７）に記載の鋼線材の伸線装置。
（９）  粉末状ドライアイスによって前記ダイスを冷却するダイス冷却部が更に備えられていることを特徴とする（７）または（８）に記載の鋼線材の伸線装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷却方法を併用して鋼線材の伸線を行った場合、高強度な鋼線材を素材としても伸線後の鋼伸線材の延性低下が抑制されて断線発生が防止され、また高速伸線が可能となるため、高い生産性が維持される。すなわち、高強度、高延性の伸線材を低コストで製造可能となるため、産業上の貢献が極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態である鋼伸線材の伸線装置を示す断面模式図。
【図２】図１のA−A側から伸線装置を見た模式図。
【図３】伸線後の鋼伸線材の表面状態を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ダイスを用いた鋼線材の伸線工程では、鋼線材がダイスと接触してから抜けるまでに、塑性変形にともなう加工発熱およびダイス内面と鋼材表面の摩擦発熱が発生する。このため、伸線直後の鋼伸線材は、３００〜４００℃の高温に瞬時に達する。この発熱に伴い、鋼伸線材に導入された転位に炭素原子が固着し、材料の変形を抑制するいわゆる歪み時効により延性が低下する。
【００１５】
伸線時の加工発熱は、素材である圧延線材の強度が高い材料ほど大きくなる。また、鋼材の成分としてＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の合金を多く含む場合に伸線時の温度が高くなりやすく、また、伸線速度が大きく、鋼材とダイス間の摩擦が大きいほど伸線後の温度が高くなる。よって、発熱を抑制するためには、これらの条件を最適化することが重要である。
【００１６】
鋼伸線材の延性低下は、鋼伸線材の温度が上昇することで起きることから、伸線直後の短時間の間に冷却により鋼伸線材の温度を低下させることが重要である。
【００１７】
本発明においては、鋼伸線材を短時間で冷却するために、伸線加工直後の鋼伸線材を粉末状のドライアイスの充填槽の中を通す方法とした。これにより、短時間で急激に冷却することが可能である。また、ドライアイスを冷却に用いることで、液体の冷却媒体を用いた場合に必要な漏出防止機構や、排水機構が不要となり、冷却装置の構造を簡便化することが可能になる。
【００１８】
以下、本実施形態の鋼線材の伸線装置及び鋼伸線材の冷却方法について図面を参照して説明する。図１には、本実施形態の鋼線材の伸線装置１を断面模式図で示し、図２には図１のA−A側から伸線装置１を見た模式図を示す。
【００１９】
図１に示す伸線装置１は、鋼線材を伸線するダイス２と、ダイス２の後段に設置された本実施形態に係る冷却装置３と、を備えて構成されている。本実施形態の冷却装置３には、粉末状のドライアイスからなる充填層が収容される充填槽４が備えられている。また、図１に示すように、充填槽４の後段にはドライアイス投射装置５が備えられていてもよい。更に、本実施形態の冷却装置３には、図１に示すように、ダイス冷却部６が備えられていてもよい。これら充填槽４及びドライアイス投射装置５は、ダイス２を通過した鋼伸線材の移動経路上に配置されている。これにより、ダイス２を通過した鋼伸線材が、充填槽４及びドライアイス投射装置５を通過できるようになっている。なお、図１には、伸線前の鋼線材及び伸線後の鋼伸線材の移動経路を一点鎖線で示している。
【００２０】
より詳細に、伸線装置１は、ダイス２と、ダイス２を収容する箱状の第１筐体１１と、第１筐体１１の上流側に位置する第２筐体１２と、冷却装置３と、ドライアイス投射装置５と、から構成されている。また、第１筐体１１は、ダイス冷却部６の一部を兼ねている。
【００２１】
第１筐体１１の内部には、ダイス２を保持する筒状のダイスホルダ２２と筒状のダイス治具１３とが備えられている。ダイスホルダ２２は、第１筐体１１の第２筐体側の壁部１１ａに取り付けられている。また、第１筐体１１の第２筐体側とは反対側の壁部１１ｂにはねじ穴１１ｃが設けられており、このねじ穴１１ｃにダイス治具１３が挿入されている。ダイス治具１３の外周面には雄ねじ部１３ａが設けられており、この雄ねじ部１３ａがねじ穴１１ｃの雌ねじ部１１ｄに螺合することで、ダイス治具１３が第１筐体１１に対して進退自在の状態で固定されている。ダイス治具１３を第１筐体１１の内部に向けてねじ込むことで、ダイス２がダイスホルダ２２とダイス治具１３とに挟まれた状態で保持される。
【００２２】
第２筐体１２には、乾式潤滑剤が充填されている。
【００２３】
次に、冷却装置３に備えられた充填槽４は、中空の筒状体４１から構成されている。筒状体４１には、ドライアイスの供給口４２が設けられている。筒状体４１の鋼伸線材の移動方向上流側の端部には雄ねじ部４１ａが設けられており、この雄ねじ部４１ａを有する端部がダイス治具１３に着脱自在に装着されている。これにより、筒状体４１は、ダイス治具１３、ダイス２及びダイスホルダ２２と連通されている。連続伸線を行う場合、伸線開始時に鋼伸線材の先端を通して連続的に線径を小さくする必要があるが、線通しの作業性を考慮して、筒状体４１は本実施形態のように取り外し可能な構造とすることが好ましい。
【００２４】
一方、筒状体４１の鋼伸線材の移動方向下流側には、円錐状のコーン部４１ｂが設けられている。円錐状のコーン部４１ｂは、鋼伸線材の移動方向に向かって直径が縮小するように構成されている。コーン部４１ｂの先端には、鋼伸線材を導出させる導出孔４１ｃが設けられている。導出孔４１ｃの径と鋼伸線材の間の隙間は極力小さいほど、粉末状ドライアイスの排出が抑制される。鋼伸線材の径とコーン部４１ｂの導出孔４１ｃとの間の隙間の大きさは厳密に管理される必要はないが、ドライアイスの漏れを防止するため、導出孔４１ｃの径は鋼伸線材の径の２倍以下が好ましい。
【００２５】
また、筒状体４１は、パンチングメタルやメッシュ板等で構成されており、ドライアイスの昇華により生じた二酸化炭素を放出できるようになっている。当然ながら、冷却装置３を稼働させる場合は、換気に十分考慮して作業を行う必要がある。
【００２６】
筒状体４１の内部には、粉末状のドライアイスからなる充填層が形成される。ダイス２によって伸線された鋼伸線材は、ダイス２を通過後に直ちに筒状体４１の内部に導入され、ドライアイスからなる充填層を通過する際に冷却され、コーン部４１ｂに設けられた導出孔４１ｃから外部に導出される。
【００２７】
筒状体４１にドライアイスを供給する場合は、粉末状のドライアイスを比較的低圧で供給口４２から筒状体４１内に噴射させてもよく、粉末状のドライアイスを供給口４２から自然落下させてもよい。
【００２８】
次に、ダイス冷却部６は、ダイス２を収容する第１筐体１１と、第１筐体１１に粉体ドライアイスを供給する供給ノズル６１とから構成されている。この構成により、供給ノズル６１から供給される粉体ドライアイスによって第１筐体１１内のダイス２が冷却可能となっている。ダイス冷却部６にドライアイスを供給する場合は、粉末状のドライアイスを比較的低圧で供給ノズル６１から第１筐体１１内に噴射させてもよく、粉末状のドライアイスを供給ノズル６１から自然落下させてもよい。
【００２９】
粉体状のドライアイスは、その平均直径が鋼伸線材の直径の０．１〜１倍とすることが好ましい。ドライアイスが大きい場合は、鋼伸線材との接触面積が少なくなり、十分な冷却効果が得られにくい。このため、ドライアイスの平均粒径と伸線材の直径の比率は１．０以下が好ましい。一方、比率が０．１未満になっても冷却効果は飽和するが、あまり微細な粒径では充填槽内での保持が困難となるため０．１を下限とする。より好まくは０．３〜０．８倍の範囲である。なお、供給するドライアイスは、ブロック状のものを粉砕処理して使用してもよく、液化炭酸ガスから製造してもよい。
【００３０】
次に、ドライアイス投射装置５は、冷却装置３の後段に配置された２以上のドライアイスの噴射ノズル５１から構成されている。ドライアイスの噴射ノズル５１は、図２に示すように、鋼伸線材１０１を中心とする同心円上の位置に均等に配置され、かつ、通過する鋼伸線材１０１の表面に向けて開口されている。これにより、鋼伸線材１０１の表面に、鋼伸線材１０１の径方向に沿う２方向以上の方向から粉末ドライアイスを投射できるようになっている。
【００３１】
ドライアイスの投射は、圧縮空気や圧縮窒素などの気体と共にドライアイスを噴出させることで行う。ドライアイスの投射条件は、乾式潤滑剤の付着量、性状（付着量、極圧剤の有無）等で異なり、鋼伸線材の表面の光沢等から判断し、適宜調整することで適正化可能であるが、投射圧力は０．２〜２ＭＰａ、供給空気量は０．５〜２０Ｎｍ３／ｍｉｎ、投射ドライアイス量は０．１〜３ｋｇ／ｍｉｎの範囲で調整することが好ましい。ドライアイスの投射は、筒状体４１内部にドライアイスを比較的低圧で噴射させる場合よりも高圧で行うとよい。
【００３２】
また、投射するドライアイスの平均直径は、充填槽において供給するドライアイスと同様に、その平均直径が鋼伸線材の直径の０．１〜１倍とすることが好ましい。０．１〜１倍の範囲であれば、潤滑剤を効率よく除去できる。
【００３３】
次に、図１及び図２に示した伸線装置１及び冷却装置３を用いた本実施形態の鋼伸線材の冷却方法について説明する。
【００３４】
図１において、伸線加工前の鋼線材は、第２筐体１２に充填された乾式潤滑剤の内部を通過して表面に乾式潤滑材が付着されたのち、ダイスホルダ２２内部を通過してダイス２に至り、ダイス２にて伸線加工がなされて鋼伸線材とされる。鋼伸線材はその後、ダイズ治具１３の内部を通過して冷却装置３に至る。冷却装置３の充填槽４を通過する際にドライアイスの充填層によって冷却され、更に必要に応じて、ドライアイス投射装置５を通過する際に、表面に付着した乾式潤滑剤が除去される。図１には、鋼線材及び鋼伸線材の移動経路を一点鎖線で示している。
【００３５】
本実施形態の鋼伸線材の冷却方法は、充填槽４内に形成した粉末状ドライアイスの充填層に、伸線直後の鋼伸線材を連続的に通過させることで実施する。ドライアイスは固体状態では−７９℃以下の温度（１気圧下）で、鋼材表面と接触することにより熱伝導による冷却がされ、更にドライアイスの昇華潜熱（５７３．１３ＫＪ／ｋｇ、１気圧）による抜熱も起きるため、短時間で伸線材の冷却が可能となる。この方法による鋼伸線材の冷却能は水冷よりも大きい。
【００３６】
ドライアイスによる冷却は、伸線後の鋼伸線材に対するだけでなく、ダイス冷却部６によってダイス２も併せて冷却することが好ましい。これにより、ダイス表面の温度が著しく低くなるため、ダイス２内での鋼伸線材の温度上昇も抑制可能となる。ＦＥＭで計算した結果、ダイス温度の低下に見合う、鋼伸線材の温度低下が確認されている。
【００３７】
また、冷却後の鋼伸線材の表面に噴射ノズル５１から粉末状ドライアイスを投射することで、鋼伸線材表面に付着した炭化した潤滑剤を除去してもよい。鋼伸線材の表面に投射されたドライアイスは、昇華に伴う体積膨張を起こし、その結果、鋼伸線材表面の潤滑剤が除去される。潤滑剤が除去された部分には、次の伸線工程において新たな乾式潤滑剤を引き込むことができ、高い潤滑性能で伸線が可能となる。
【００３８】
すなわち、図３に示した伸線材表面の模式図から明らかなように、鋼伸線材の表面には凹凸が存在し、凹みには炭化した潤滑剤が多く付着している。鋼線材の伸線加工は複数のダイスに鋼線材を連続して通すことにより実施する場合があるが、炭化した潤滑剤を除去しないまま次のダイスで伸線を行うと、新規の未溶融の乾式潤滑剤の引き込み量が減少し、ダイスと線材の間の摩擦係数低減効果が限定されることがある。本実施形態では、ドライアイスの投射により潤滑剤を除去するため、新たな乾式潤滑剤を引き込むことができる。
【００３９】
なお、鋼伸線材の表面に付着した潤滑剤の除去は、冷却装置３単独でも実施可能である。すなわち、筒状体４１に設けた供給口４２から粉体状のドライアイスを鋼伸線に向けて噴射させることにより、ドライアイスを昇華させて体積膨張を起こすことで、鋼伸線材表面の潤滑剤が除去させると同時に冷却してもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の冷却装置３及び冷却方法によれば、充填槽４内に形成した粉末状ドライアイスの充填層に、伸線直後の鋼伸線材を連続的に通過させるので、鋼伸線材を強力に冷却することができ、脆化を抑制し、断線の低減を図ることができ、生産性を向上できる。また、ダイス２を同時に冷却することで、ダイス表面の温度が著しく低くなり、ダイス２内での鋼伸線材の温度上昇を抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態の冷却装置３によれば、充填槽４に、出側に向かって絞られた構造の円錐状のコーン部４１ｂが設けられているため、鋼伸線材の移動に伴ってコーン部４１ｂの先端側（伸線材出側）にドライアイス充填層が引きずられて移動したとしても、コーン部４１ｂの内面に作用する粉体圧により粉末ドライアイスの排出が抑制される。これにより、粉末ドライアイスが鋼伸線材とともに排出されることを防止できる。
【００４２】
また、本実施形態の冷却装置３によれば、ドライアイスを冷却媒体とするため、冷却槽４のシールが液体媒体の場合に比べ完全でなくても、ドライアイスによるコーン部４１ｂでの粉体圧発生によりドライアイスの漏れが発生しない。よって、冷却装置３自体の構造を簡素化することができる。
【００４３】
また、伸線加工において、乾式潤滑剤はダイス２内部に鋼線材とともに引き込まれ、加工による温度上昇に伴い、軟化、溶融し、流体潤滑作用により鋼伸線材とダイス２の間の摩擦係数を低下させる。この溶融した潤滑剤は鋼伸線材の表面に炭化して固着するが、一度溶融して炭化した潤滑剤は、潤滑性能が低くなるため、再度ダイス伸線を行う場合は、新たに乾式潤滑剤を用いて伸線が行われる。本実施形態では、乾式潤滑剤を除去するために、冷却後の鋼伸線材に対して、冷却装置３またはドライアイス投射装置５により粉末状のドライアイスを投射する。鋼伸線材表面に投射されたドライアイスは昇華により体積膨張して、伸線材表面に付着した炭化した潤滑剤を除去する。これにより、次工程の伸線における潤滑性能の低下を抑制でき、鋼材の冷却と共に摩擦発熱も低減できるから、伸線材の延性低下を一層抑制することが出来る。
【００４４】
また、本実施形態の伸線装置１によれば、上記の冷却装置３を備えているので、鋼線材の伸線を行った場合に、高強度な鋼線材を素材としても伸線後の鋼伸線材の延性低下が抑制されて断線発生が防止され、また高速伸線が可能となるため、高い生産性を維持できる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、必ずしも本実施例に記載の方法に限定されるものではない。
【００４６】
線径が５．５ｍｍの熱間圧延線材の鋼材の成分（記載の成分の残部はＦｅおよび不純物である）、伸線前の引張り強さを表１に示す。この熱間圧延線材を素材としての鋼線材とする乾式伸線を実施した。熱間圧延線材は前もって酸洗でスケールを除去した後、石灰処理を行い、ステアリン酸Ｎａを主体とした乾式潤滑剤を用いて１パス減面率が２０％の条件で１．０ｍｍまで伸線加工した。
【００４７】
ダイスの材質は超硬材とし、形状はダイス入口のアプローチ角度（全角）が１０度、ベアリング長さ０．３ｄ（ｄ：伸線ダイスの穴直径）のものを用いた。
【００４８】
伸線時の冷却条件は、ドライアイスにより鋼伸線材を冷却した条件をａ、ダイスと伸線材を同時にドライアイスで冷却した条件をｂ、条件ｂに加えてドライアイス投射により炭化した伸線材表面の潤滑剤を除去した条件をｃで示し、これらを本発明の冷却条件とした。
比較例として、ダイスの水冷は実施したが、伸線材の冷却を行わなかった条件を空冷とし、伸線後に水冷を実施した条件を水冷とした。
【００４９】
【表１】
0006524444.tif 000002
【００５０】
最終の伸線線径である１．０ｍｍの伸線速度は１００、３００、５００ｍ／ｍｉｎとし、最終伸線線径でサンプリングし伸線材の特性を評価した。表2の伸線速度の単位は「ｍ／ｍｉｎ」である。
伸線材の特性は、引張り試験を行い引張り破断部の断面減少率（ＲＡ）、チャック間距離１００ｄで、引張り破断荷重の１％の荷重を負荷して、捻り試験を行い、破断までの捻り回数（ＮＴ）、および破断破面の形態から、縦割れの有無で評価した。
捻回試験で縦割れが発生せず、ＲＡが３０％以上かつ捻回値（ＮＴ）が２０回以上であれば延性が良好であるとし、ＲＡが２０〜３０、ＮＴが１０〜２０でも縦割れが無ければ可とし。縦割れが発生した場合は延性が不良と判断した。
【００５１】
また、伸線で断線が発生せず、伸線材の延性が良好であれば伸線加工性が良好と判断した。しかし、１．０ｍｍまで伸線を行う途中で断線が発生した場合は、断線線径までの加工真歪み（ε）を下記式により求め、断線発生真歪み×伸線速度の値が１０００以上であれば伸線加工性が良好であると判断した、８００〜９００は可、８００未満を劣と判断した。ただし、少量の限界伸線での評価のため、ダイス寿命は評価できなかった。なお、下記式において、ｄ０は伸線前の線材の直径であり、ｄは伸線後の線材の直径である。結果を表２に示す。
【００５２】
真歪み（ε）＝２×ｌｎ（ｄ０／ｄ）
【００５３】
【表２】
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【００５４】
試験Ｎｏ．１〜１５は、本願発明の条件のため伸線材の延性、伸線加工性とも良好であった。試験Ｎｏ．１６はダイス、伸線材ともドライアイス冷却を実施したが、ドライアイスの径が大きいため、冷却能力がやや低下し、伸線材の延性がわずかに低下した。ただし、縦割れは認められなかった。Ｎｏ．１７はドライアイスの投射による炭化した潤滑剤の除去も行った例である。本例は原材料のＣ、Ｃｒが高く、高強度で伸線がし難い材料であったが、伸線材の延性、伸線加工とも可と判断した。
【００５５】
試験Ｎｏ．１８〜２２はダイスの水冷のみを行った空冷材の例であり、５．５ｍｍの原材料から１．０ｍｍまで断線無しで伸線できず、伸線加工性が劣となった。試験Ｎｏ．１８は比較的伸線し易い材料を低速の１００ｍ／ｍｉｎで伸線したため伸線材に縦割れは無く延性を可と判断したが、伸線加工性が劣った。
【００５６】
試験Ｎｏ．２３〜２９は伸線材の水冷を実施した水冷材の例であるが、伸線速度が１００ｍ／ｍｉｎでは断線せず１．０ｍｍまで伸線可能であった。しかし、伸線速度が３００ｍ／ｍｉｎ以上では冷却効果が不十分となり、伸線材の延性が低下し、延性不良となり、断線も発生し、伸線加工性も劣となった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、鋼伸線材をドライアイスによって冷却することで、伸線時の冷却が強化され、高強度の材料を高速、高加工度かつ高速で伸線しても延性の劣化が小さく、高い伸線加工性が確保できるため、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００５８】
１…伸線装置、２…ダイス、３…冷却装置、４…充填槽、６…ダイス冷却部、４１ｂ…コーン部、４１ｃ…導出孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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