(57)【要約】【課題】本発明は、多数の金属線が平行に密集配列されたメインケーブルの外周に螺旋形に巻き付けられるラッピング用ワイヤに関し、亜鉛−アルミニウム合金でメッキされたＳ形断面からなり、前記Ｓ形断面の外周縁部の全ての部位でのメッキ層の厚さが２０μｍ以上である耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線に関する。【解決手段】本発明の亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法、素材ワイヤロッドを１次圧延する段階、１次圧延線を３００〜５００℃で応力除去のために熱処理する段階、熱処理された１次圧延線に亜鉛−アルミニウム合金をメッキする段階、前記メッキされた１次圧延線に対して５〜４０％の圧延加工量で２次圧延してＳ形断面の異形鋼線を得る段階からなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の金属線が平行に密集配列されたメインケーブルの外周に螺旋形に巻き付けられるラッピング用ワイヤであって、亜鉛−アルミニウム合金でメッキされたＳ形断面からなり、前記Ｓ形断面の外周縁部の全ての部位でのメッキ層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線。
【請求項２】
前記亜鉛−アルミニウム合金メッキ付着量が２５０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線。
【請求項３】
多数の金属線が平行に密集配列されたメインケーブルの外周に螺旋形に巻き付けられるラッピング用ワイヤの製造方法であって、ワイヤロッドを伸線して鋼線を製造する段階、鋼線を１次圧延する段階、１次圧延線を３００〜５００℃で応力除去のために熱処理する段階、熱処理された１次圧延線に亜鉛−アルミニウム合金をメッキする段階、前記メッキされた１次圧延線に対して５〜４０％の圧延加工量で２次圧延してＳ形断面のラッピング用ワイヤを得る段階からなることを特徴とする耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤロッドの化学組成は、重量％で、炭素（Ｃ）０．０６〜０．１５％、ケイ素（Ｓｉ）０．１５〜０．２５％、マンガン（Ｍｎ）０．４〜０．６％、硫黄（Ｓ）０．０１５％以下、リン（Ｐ）０．０１５％以下と残余の鉄（Ｆｅ）及び不可避な不純物からなることを特徴とする請求項３に記載の耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法。
【請求項５】
前記２次圧延を経て最終成形されたＳ形断面の外周縁部の全ての部位でのメッキ層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法。
【請求項６】
前記２次圧延を経て最終成形された異形鋼線の亜鉛−アルミニウム合金メッキの付着量は、２５０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項３に記載の耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸垂橋のメインケーブルの外周面に螺旋形に巻き付けられるラッピング用ワイヤに関し、より詳しくは、異形圧延工程の間に熱処理による応力除去と亜鉛−アルミニウム合金メッキをして追加的な異形圧延を実行することで、最終的に、「Ｓ」字状の断面の鋼線の外周縁部の全体領域において耐食性が優秀なメッキ層が均一な厚さで形成されるようにした耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、懸垂橋で使われるメインケーブルは、多数の金属線が平行に密集配列された状態でその外周面にラッピング用ワイヤが間隙なしに緊密に螺旋形に巻き付けられて、その内部に水などの浸透が防止されるように構成されている。
【０００３】
前記メインケーブルラッピング用ワイヤとして円形断面のワイヤが使用される場合には、メインケーブルに加わる荷重の変動と熱膨脹による繰り返し的な伸縮によりラッピングワイヤの接触部に間隙が発生し、その間隙を通じてまたはその間隙発生に伴うラッピング用ワイヤの外側の厚膜塗装の割れ目を通じて雨水などが染みこんで防食性能が低下される。
【０００４】
これによって、懸垂橋のメインケーブルラッピング用ワイヤとしては、円形断面以外の異形断面のワイヤが使われており、代表的な異形断面ワイヤとしては、Ｚ形とＣ形が挙げられる。
【０００５】
日本特許第２９８６２８８号には、Ｚ形ラッピング用ワイヤが開示されている。ここでは、図１に示したように、多数の金属線１が平行に密集配列された円筒状の金属線束の外周面にＺ形断面のラッピング用ワイヤ２が螺旋状に巻き付けられ、このとき、隣接するワイヤと一部領域が重なるようにラッピングされて完了された状態のラッピング用ワイヤの表面と底面が平坦面を成しながら隣接するラッピング用ワイヤ２の間に間隙が存在しなくなる。
【０００６】
また、大韓民国特許登録第１０−１３９６７６４号には、Ｃ形断面のラッピングワイヤが開示されている。これは、図２に示したように、多数の金属線１'からなった円筒状の金属線束の外周面にＣ形断面のラッピング用ワイヤ２'が巻き付けられ、このとき、ラッピング用ワイヤ２'の屈曲面部がピッチを異にして互いに係合するように対向結合されてメインケーブルの外周面に対するラッピングが行われる構造である。
【０００７】
一般的に、前記従来のＺ形やＣ形断面のラッピング用ワイヤは、円形断面のワイヤロッドを圧延して所定の異形断面に成形し、このような異形断面への成形前段階で耐腐食性を付与するために、素材鋼線の表面に亜鉛メッキを行っている。
【０００８】
しかし、亜鉛メッキされた鋼線を圧延して複雑な断面形状のＣ形またはＺ形断面を成形する過程で、断面領域別に加わる荷重の偏差乃至は加工量の差に起因してワイヤの表面に形成されたメッキ層の厚さに変化が生じる。言い換えれば、圧延前の素材鋼線表面に均一な厚さで亜鉛メッキ層が形成されても複雑な形状への圧延工程で加わる荷重の偏差及び部位別加工量の差に起因して前記メッキ層の厚さにおいても差を示すようになり、場合によっては、加工が相対的に集中される角部位などでメッキ層の厚さが非常に薄くなるか部分的に剥がれる場合も発生する。
【０００９】
このように、亜鉛メッキ層の厚さが非常に薄くなるか剥がれるようになれば、ラッピング用ワイヤの耐腐食性が低下されてメインケーブルに対するラッピングの機能を正しく発揮しなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本特許第２９８６２８８号公報
【特許文献２】大韓民国特許登録第１０−１３９６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
さて、本発明は、従来の異形断面のラッピング用ワイヤで指摘されている前記問題点を勘案して創案されたものであって、既存の亜鉛に比べて耐腐食性が優秀な亜鉛−アルミニウム合金のメッキがされたＳ形断面のラッピング用ワイヤにおいて、前記Ｓ形断面のワイヤ外周縁部のうち特別にメッキ層の厚さの薄い領域が無く、全ての部位で十分な厚さの亜鉛−アルミニウムメッキ層が具備されることで優秀な耐腐食性を発揮する亜鉛−アルミニウム合金の異形鋼線を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、素材鋼線を圧延してＳ形断面に成形して異形断面のラッピング用ワイヤを製造するにおいて、圧延工程の間に熱処理を通じた応力除去後に亜鉛−アルミニウムメッキ層を形成した後、残りの圧延工程を実行することで、断面の外周面全体領域で均一な厚さのメッキ層が具備されたＳ形断面のラッピング用ワイヤを製造する方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の前記目的は、亜鉛−アルミニウム合金でメッキされたＳ形断面のラッピング用ワイヤであって、前記Ｓ形断面のワイヤの外周縁部の全ての領域において亜鉛−アルミニウムメッキ層の厚さが最小２０μｍ以上であり、亜鉛−アルミニウムメッキ付着量が２５０ｇ／ｍ２以上である、耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム異形メッキ鋼線により達成される。
【００１４】
図３は、本発明のＳ形断面の異形鋼線に対する断面図である。図３に示したように、全体的にＳ字状を成す異形鋼線１０は、その外周面全体に亜鉛−アルミニウムメッキ層１１が形成されている。このとき、前記異形鋼線１０は、圧延工程の実行中に、特に加工量が多い角部位（図面で矢印で表示した部分）で亜鉛−アルミニウムメッキ層１１の厚さが非常に薄くなるか剥離されることがあるが、本発明による異形鋼線１０は、このような角部位でも最小２０μｍ以上の厚さを示す。
【００１５】
本発明の耐腐食性に優れた亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線の製造方法は、ワイヤロッドを伸線して鋼線を製造する段階、鋼線を１次圧延する段階、１次異形圧延されたワイヤを３００〜５００℃で熱処理する段階、熱処理されたワイヤに亜鉛−アルミニウム合金をメッキする段階、前記メッキされたワイヤに対して５〜４０％の圧延加工量で２次圧延してＳ形断面のラッピング用ワイヤを得る段階を含んでなる。
【００１６】
本発明による異形鋼線の化学組成は、重量％で、炭素（Ｃ）０．０６〜０．１５％、ケイ素（Ｓｉ）０．１５〜０．２５％、マンガン（Ｍｎ）０．４〜０．６％、硫黄（Ｓ）０．０１５％以下、リン（Ｐ）０．０１５％以下と残余の鉄（Ｆｅ）及び不可避な不純物からなる。
【００１７】
前記の組成を有するワイヤロッドを伸線して鋼線を製造し、圧延装置に供給して１次異形圧延を行う。１次圧延を終えた中間段階の異形圧延線に対して熱処理装置を利用して前記１次圧延工程を経て、ワイヤ内部に生成された応力を除去する熱処理を実行する。
【００１８】
このような応力除去熱処理時の温度は、３００〜５００℃が好ましい。熱処理温度が３００℃未満である場合には、１次圧延加工による内部組職に時効硬化が発生して素材ワイヤの軟性が減少することで２次圧延時に割れ目が発生する。一方、熱処理温度が５００℃を超過する場合には、１次圧延加工された素材ワイヤにセメンタイトが球状化され、これにより、ワイヤの軟化が生じて２次圧延時の引張強度が低くなる問題点がある。
【００１９】
一方、熱処理温度を３００〜５００℃内に維持し、その処理時間を３０秒とする応力除去熱処理を通じて直進性を確保することができ、後工程としての亜鉛−アルミニウムメッキ時のメッキ品質の向上をはかることができると共に、２次圧延時の適切な引張強度を維持した状態で必要とする軟性を確保し得る。
【００２０】
前記応力除去熱処理が完了された１次圧延鋼線の次の工程として、亜鉛−アルミニウムメッキ工程が実行される。１次圧延鋼線に対するメッキは、まず、１次圧延鋼線を酸洗及び前処理（塩化フラックス被膜＋乾燥）して溶融亜鉛メッキを実施し、連続的に溶融亜鉛−アルミニウム複合メッキ槽に浸漬して、最終的に亜鉛−アルミニウムメッキを行う。
【００２１】
このとき、前記１次圧延鋼線に対するメッキ付着量は、４００〜４３０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。
【００２２】
前記亜鉛−アルミニウム合金メッキが完了すれば、後続工程としてメッキされた１次圧延鋼線に対する２次圧延が行われる。このような２次圧延を通じて最終的にＳ形断面のラッピング用ワイヤが得られる。
【００２３】
このとき、前記２次圧延時の圧延加工量は、５〜４０％の範囲が好ましい。圧延加工量が５％未満になれば、メッキ圧延では最終的なワイヤの断面形状と寸法を確保することができず、４０％を超過すれば、相対的に圧延加工が多い角部位でメッキ層が非常に薄くなるか剥離が発生する問題点があるため、圧延加工量の範囲は、５〜４０％で維持しなければならない。
【００２４】
前記２次圧延を経てできた最終Ｓ形断面のラッピング用ワイヤは、Ｓ形断面の外周縁部の全ての部位で最小２０μｍ以上の亜鉛−アルミニウム合金メッキ層の厚さを示し、メッキ付着量は、２５０ｇ／ｍ２以上を示すようになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の亜鉛−アルミニウム合金メッキの異形鋼線は、既存の亜鉛がメッキされたラッピング用ワイヤに比べて耐食性が優秀な亜鉛−アルミニウム合金でラッピング用ワイヤのメッキが行われることで、一次的な耐食性の向上をはかることができ、また、Ｓ形断面の鋼線で角を含んだ相対的に加工量が高い部位の外周面でも２０μｍ以上の亜鉛−アルミニウム合金メッキ層の厚さを維持することで、追加的に耐腐食性を向上させる効果がある。
【００２６】
また、本発明の亜鉛−アルミニウム合金メッキされた異形鋼線は、素材ワイヤに対する異形圧延工程の間に熱処理を通じた応力除去を行う一方、要求される範囲の引張強度が維持された状態で適切な軟性が付与されることで、後続仕上げ工程としての２次圧延工程時の圧延鋼線や圧延ダイスに損傷や変形なしに円滑に作業が行われ、また、最終製品のメッキ層の品質特性及びラッピング用ワイヤの引張強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のＺ形ラッピング用ワイヤが使われたメインケーブルを示した斜視図である。
【図２】従来のＣ形ラッピング用ワイヤが使われたメインケーブルを示した縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるＳ形異形鋼線を示した断面図である。
【図４】Ｓ形異形鋼線の試片を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
前記本発明の技術的目的とその他の特徴的な構成及び具体的な製造方法は、下記実施例の記載を通じてより明確に理解されるべきである。
【００２９】
まず、重量％で、Ｃ  ０．１０％、Ｓｉ  ０．1７％、Ｍｎ  ０．５％、Ｐ  ０．００１７６％、Ｓ  ０．０００８６％及び残部Ｆｅとその他不可避な不純物からなったワイヤロッドを用意した。
【００３０】
前記素材ロッドを１次伸線した後、１次圧延及び高周波処理を実施した。次に、応力除去処理された１次圧延線を酸洗及び前処理して溶融亜鉛メッキを実施し、連続的に亜鉛−アルミニウム複合メッキ槽に浸漬して、最終的に亜鉛−アルミニウムメッキ層を形成した。このようにメッキ層が形成された１次圧延線に対して２次圧延を行って、最終Ｓ形断面の異形鋼線を得た。
【００３１】
前記工程の異形鋼線を製造する過程で、１次圧延量と応力除去熱処理温度及び２次圧延量を変化させ、得られたメッキ層の厚さ及び腐食特性の挙動を評価した。その評価結果は、下記表１の通りである。
【００３２】
一方、Ｓ形異形鋼線で部位別メッキ層の厚さを測定した。下記表１に示したＴ１〜Ｔ４は、図４のＳ形異形鋼線の試片に対する断面図上に表示されＴ１〜Ｔ４の各部位である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
前記表１のように、１次圧延後の応力除去温度が３００℃未満のとき（比較例２）には、２次圧延時に割れ目が発生して作業性が低下し、６００℃以上の温度では、引張強度が要求規格以下に低くなる（比較例３）。
【００３５】
また、２次圧延量が５％未満のときには、Ｓ形断面形状を正確な寸法に合わせにくく（比較例１）、比較例４のように、４０％を超過するとき（４５％）には、Ｔ３部分のメッキ層の厚さが１５μｍ以下になり、一部角部分のメッキ層が剥離される現象が観察され、塩水噴霧試験で耐腐食性の低下（７００時間）が著しく現われた。
【００３６】
一方、メッキ層が従来の亜鉛のみから成る場合の従来例１の試片の場合には、塩水噴霧試験で３００時間経過時点から発錆が観察された。一方、本発明の実施例１〜実施例８の試片では、１３００時間以上の発錆時間を示して優秀な耐腐食性が確認される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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