(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチールワイヤをスリップ型多段式伸線機により湿式伸線する工程を経て製造する方法において、上記工程における最終ダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ１）が下記式、ＲＡ１≦０．０００２３６×ＴＳ２−０．２３６×ＴＳ＋６４．４（％）（Ａ）
（式中、ＴＳは最終ワイヤの抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、３４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上５００ｋｇｆ／ｍｍ２未満である）で表される関係を満足することを特徴とするスチールワイヤの製造方法。
【請求項２】
上記工程において、最終より１段巻き出し側のダイスにおけるワイヤの減面率（ＲＡ２）が下記式、ＲＡ２≦ＲＡ１＋４．０（％）  （Ｂ）
で表される関係を満足する請求項１記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項３】
上記工程において、最終ダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ１）が下記式、ＲＡ１≧２（％）  （Ｃ）
で表される関係を満足する請求項１または２記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項４】
上記工程において、最終より１段巻き出し側のダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ２）が下記式、ＲＡ２≧２（％）  （Ｄ）
で表される関係を満足する請求項１〜３のうちいずれか一項記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項５】
上記スリップ型多段式伸線機において、その最も巻き取り側の駆動キャプスタンに対する、それと最終ダイスを挟んで１段巻き出し側の駆動キャプスタンの減速比（ＲＳ１）が下記式、ＲＳ１＜０．０００２３６×ＴＳ２−０．２３６×ＴＳ＋６４．４（％）（Ｅ）
（式中、ＴＳは最終ワイヤの抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、５００ｋｇｆ／ｍｍ２未満である）で表される関係を満足する請求項１〜４のうちいずれか一項記載のスチールワイヤの製造方法。
【請求項６】
上記スリップ型多段式伸線機において、その巻き取り側から２段目の駆動キャプスタンに対する、巻き取り側から３段目の駆動キャプスタンの減速比（ＲＳ２）が下記式、ＲＳ２＜ＲＡ１＋４．０（％）  （Ｆ）
で表される関係を満足する請求項５記載のスチールワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールワイヤの製造方法に関し、詳しくは高品質の線材を高い生産性で供給可能としたスチールワイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的には、スチールワイヤをスリップ型多段式伸線機により湿式伸線する工程を経て製造する場合、最終およびそれに近い段のダイスの減面率を下げると、発熱量の減少によって時効硬化が抑制されるとともに、ワイヤ表面に圧縮残留応力を付与することができるために、ワイヤの延性や疲労性が向上する。従って、ワイヤの延性や耐疲労性を向上させるには、これらのダイスの減面率を出来る限り下げることが望ましい。
【０００３】
しかし、かかる減面率が０％近傍となるようなダイス設計は、量産レベルにおいて極めて困難である。また、ダイス１つあたりの減面率を下げることは、使用するダイスが増えたり、ダイス−ワイヤ間の面圧向上によってダイスの摩耗が速くなったり、ワイヤの真直性が著しく悪くなったりするといった問題が発生する。
【０００４】
さらに、ダイス１つあたりの減面率は上げた方が、ワイヤの半径方向の硬度分布がより均一なものとなり、ワイヤ表面の異常硬化による脆化を抑制することができることも一般によく知られている。
【０００５】
一方、減面率を下げることによるワイヤの延性や疲労性の向上効果の有無や程度は、ワイヤの抗張力に大きく依存するため、場合によっては、その効果が曖昧だったり、全く無かったりすることも多く、このような場合には前述の減面率を下げた場合の問題点だけが顕在化してしまうことになる。
【０００６】
更に、スリップ型多段式伸線機に用いられるキャプスタンにおいて、ダイスの減面率が、そのダイスの巻き取り側の駆動キャプスタンに対する巻き出し側の駆動キャプスタンの減速比を下回った場合には、ワイヤの張力が高くなりすぎ、断線に至る場合もある。
【０００７】
上述のようにスチールワイヤをスリップ型多段式伸線機により湿式伸線する場合、ダイスの減面率、特には最終およびそれに近い段のダイスの減面率をどのように設定するかは、高品質の線材を高い生産性で製造する上で重要なことであり、これまでに以下の提案がなされている。
【０００８】
例えば、特開平８−５７５３１号公報には、最終段に２つのダイスを配し、そのうち出側のダイスの減面率を３％以下、望ましくは０．５〜１．５％とすることが開示されている。しかし、ダイスの減面率を１．５％以下にすると、使用ダイスの増加、ダイス寿命の低下、およびワイヤの真直性の悪化といった問題が顕著に現れてくる。また、最終ダイスの減面率について、４〜５％のものに対する３％以下のものの延性、疲労性に関する優位性も確認できていない。
【０００９】
また、特開平７−２６５９３６号公報には、最終段以外のダイスの減面率を１０〜２５％とし、最終ダイスの減面率を２〜６％とし、かつ最終ダイスのアプローチ角を５〜１０°とすることが開示されている。しかし、かかる最終ダイスの減面率について、ワイヤ抗張力によっては６％未満の必要がある場合もあれば、６％より大きくても問題がない場合もあり、また、真直性や駆動キャプスタンの減速比を考慮すると、むしろ６％超の減面率の方が生産性の高い場合もある。従って、上述のようにダイスの減面率を規定したところで、最適な条件設定とはいいえず、またワイヤ抗張力によっては、最終から１段巻き出し側のダイスの減面率を１０％としたのでは明らかに高すぎる場合もある。
【００１０】
一方、特開平９−２４４１３号公報には、次式、
スリップ速度率＝（駆動キャプスタン回転速さ−ワイヤ速さ）／巻き取り速さ×１００（％）
で表されるスリップ速度率を３〜８％（但し、最も巻き取りに近い駆動キャプスタンにおけるスリップ速度率はほぼ０％）とすることが開示されている。しかしこの場合、最終段近傍においては、ワイヤの延性、疲労性、生産性へのスリップ速度率の寄与よりも、ダイス減面率を下げることの寄与の方が大きく、駆動キャプスタンの減速比との兼ね合いの中で、スリップ速度率を犠牲にした方が総合的に判断して有利な場合がある。従って、理想的なダイス減面率に合わせて、駆動キャプスタンの減速比を設計する必要性があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来においては高品質の線材を高い生産性で製造しようとする場合に、減面率、ワイヤの抗張力、駆動キャプスタンの夫々の関係を明確にしたものはなく、よってすべての要求特性を満足するスチールワイヤを得ることはできなかった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、高い延性と優れた疲労性を持ったスチールワイヤを従来にない高い生産性で製造する方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のスチールワイヤの製造方法は下記に示す通りである。
【００１４】
（１）スチールワイヤをスリップ型多段式伸線機により湿式伸線する工程を経て製造する方法において、上記工程における最終ダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ１）が下記式、ＲＡ１≦０．０００２３６×ＴＳ２−０．２３６×ＴＳ＋６４．４（％）（Ａ）
（式中、ＴＳは最終ワイヤの抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、３４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上５００ｋｇｆ／ｍｍ２未満である）で表される関係を満足することを特徴とするスチールワイヤの製造方法である。
【００１５】
（２）上記（１）の製造方法における上記工程において、最終より１段巻き出し側のダイスにおけるワイヤの減面率（ＲＡ２）が下記式、
ＲＡ２≦ＲＡ１＋４．０（％）  （Ｂ）
で表される関係を満足するスチールワイヤの製造方法である。
【００１６】
（３）上記（１）または（２）の製造方法における上記工程において、最終ダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ１）が下記式、
ＲＡ１≧２（％）  （Ｃ）
で表される関係を満足するスチールワイヤの製造方法である。
【００１７】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの製造方法における上記工程において、最終より１段巻き出し側のダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ２）が下記式、
ＲＡ２≧２（％）  （Ｄ）
で表される関係を満足するスチールワイヤの製造方法である。
【００１８】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの製造方法における上記工程において、上記スリップ型多段式伸線機において、その最も巻き取り側の駆動キャプスタンに対する、それと最終ダイスを挟んで１段巻き出し側の駆動キャプスタンの減速比（ＲＳ１）が下記式、
ＲＳ１＜０．０００２３６×ＴＳ２−０．２３６×ＴＳ＋６４．４（％）（Ｅ）
（式中、ＴＳは最終ワイヤの抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、５００ｋｇｆ／ｍｍ２未満である）で表される関係を満足するスチールワイヤの製造方法である。
【００１９】
（６）上記（５）の製造方法における上記スリップ型多段式伸線機において、その巻き取り側から２段目の駆動キャプスタンに対する、巻き取り側から３段目の駆動キャプスタンの減速比（ＲＳ２）が下記式、
ＲＳ２＜ＲＡ１＋４．０（％）  （Ｆ）
で表される関係を満足するスチールワイヤの製造方法である。
ここで、駆動キャプスタンの減速比は式（Ｖｎ＋１−Ｖｎ）／Ｖｎ＋１×１００（％）
（Ｖｎ：巻き出し側から数えてｎ番目の駆動キャプスタンの回転速さ）で表される。
【００２０】
以下に、上記（１）〜（６）の発明の作用効果について個々に詳述する。
上記（１）の発明について
図１は、様々な抗張力のワイヤについて、それを伸線する最終ダイスの減面率とワイヤ延性との関係を表したものである。縦軸の捻回値とは、ワイヤに１ｋｇｆの張力をかけ、６０ｒｐｍの速さで捻っていったときに、ワイヤにクラックが発生するまでに捻った回転数を、ワイヤ径の１００倍のワイヤ長当たりに換算した数値で、値が大きいほど高延性であることを表している。図１から、最終ダイスの減面率がある値を超えると捻回値、すなわち、延性が急に低くなっていることがわかる。従って、最終ダイスの減面率はその値を超えることがないようにする必要がある。
【００２１】
また、図１からは、その捻回値が急落する最終ダイスの減面率は、ワイヤの抗張力によって異なることもわかる。ここで、ワイヤの抗張力と捻回値が急落する最終ダイスの減面率との関係についてまとめてみると、図２に示すようになる。図２から、ワイヤの抗張力が高くなるに従い、捻回値が急落する最終ダイス減面率が低くなることがわかる。
【００２２】
図１および図２に示す関係に基づき更に検討した結果、最終ダイスの減面率（ＲＡ１）が上記式（Ａ）で表される関係を満足するときに、いずれの抗張力においても高い延性を有するワイヤを得ることができることを突き止め、上記（１）の発明を完成するに至った。
【００２３】
上記（２）の発明について
最終段より１段巻き出し側のダイスについても、最終ダイスと同様なことが起こり、減面率（ＲＡ２）が最終ダイスでのワイヤの減面率（ＲＡ１）より４％を超えて高い減面率で伸線することはワイヤの延性低下を引き起こすことがわかった。よって、上記式（Ａ）で表される関係に加え、上記式（Ｂ）で表される関係を満足するときに、より高い延性を有するワイヤを得ることができることがわかった。
【００２４】
上記（３）の発明について
最終ダイスの減面率（ＲＡ１）が２％を下回ると、ワイヤの引き太りが発生し、狙いのワイヤ径が得られなくなる上、真直性の悪化やダイス寿命の低下といった低減面率伸線特有の問題が顕著に現れ始めるため、上記式（Ｃ）で表される関係を満足することが好ましい。
【００２５】
上記（４）の発明について
最終段より１段巻き出し側のダイスの減面率（ＲＡ２）についても最終ダイスの減面率（ＲＡ１）と同様に、２％を下回ると低減面率伸線特有の問題が顕著に現れ始めるため、上記式（Ｄ）で表される関係を満足することが好ましい。
【００２６】
上記（５）の発明について
最終ダイスを挟む駆動キャプスタン間の減速比（ＲＳ１）について、最終ダイスの減面率（ＲＡ１）が最終ダイスを挟む駆動キャプスタン間の減速比（ＲＳ１）を下回ると、ワイヤ張力が高くなりすぎ、断線が発生しやすくなるため、上記式（Ａ）で表される関係を満足するとともに、上記式（Ｅ）で表される関係を満足することが好ましい。
【００２７】
上記（６）の発明について
最終段より１段巻き出し側のダイスを挟む駆動キャプスタン間の減速比（ＲＳ２）についても上記（５）と同様のことが起こり、よって上記式（Ａ）および（Ｂ）で表される関係を満足するとともに、上記式（Ｆ）で表される関係を満足することが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明のスチールワイヤの製造方法においては、図３に示すスリップ型多段式伸線機によりスチールワイヤを湿式伸線する。図中、１は潤滑液水槽、２は駆動キャプスタン、３はダイス群、４は最後のダイス、５はスチールワイヤである。本発明においては、スリップ型多段式伸線機による伸線工程以外の工程や湿式潤滑剤の種類は特に制限されるべきものではなく、慣用に従い定めることができる。以下、本発明の好適実施形態について説明する。
【００２９】
本発明においては、図３に示すスリップ型多段式伸線機における最終ダイス４および最終より１段巻き出し側のダイスは、その工作精度や摩耗を考慮すると、ダイス減面率の設計値を、上記式（Ｃ）および（Ｄ）による下限値（２％）＋１％とし、また上記式（Ａ）および（Ｂ）による上限値−１％とすることが好ましい。
【００３０】
また、使用するダイスは、図４に示すようにアプローチ角αが８〜１３°で、かつベアリング長さＥが０．３ｄ〜０．７ｄ（ｄ：出線径）のものが望ましい。尚、ｄ０は入線径である。
【００３１】
さらに、使用するダイスをダイヤダイスとすることにより、その耐摩耗性を高めることができる。
【００３２】
スリップ型多段式伸線機の減速比については、同一段のダイスの減面率−２％から同一段のダイスの減面率−８％までとすることが望ましい。ここで、ダイス減面率−８％までとしたのは、過剰なスリップを避けるためである。
【００３３】
また、本発明に使用し得るスリップ型多段式伸線機の駆動キャプスタンについては、夫々以下の条件を満足することが本発明を実施する上で好ましい。
Ｒａ（外周面の中心線平均粗さ）＜０．２μｍ
ヴィッカース硬さ（Vickers hardness）＞７００
テーパー角（図５中のβ）：０．９〜１．２°
さらに好ましくは、以下の条件を満足するようにする。
Ｒａ＜０．１μｍ、
ヴィッカース硬さ＞７５０、
テーパー角：１．００±０．０５°
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
約０．８２重量％の炭素を含有する直径約５．５ｍｍの高炭素鋼線材に、直径が夫々約１．３９０ｍｍ、１．４６０ｍｍ、１．７２０ｍｍとなるまで繰り返し乾式伸線を施した後、パテンティング処理およびブラスメッキ処理を施した線材を供試線材として準備した。これら線材に対し、下記の表１〜７に示す湿式伸線条件にて伸線を行った。得られた結果を延性の指標である捻回値（ワイヤに１ｋｇｆの張力をかけ、６０ｒｐｍの速さで捻っていったときに、ワイヤにクラックが発生するまでに捻った回転数を、ワイヤ径の１００倍のワイヤ長当たりに換算した数値）として下記の表１に併記する。
【００３５】
なお、伸線機（Ｒａ：０．０６４μｍ、ヴィッカース硬さ：７６３、テーパー角：０．９８３°）では多段スリップ型湿式伸線機にて、巻き取り速度は定常状態で分速約６００ｍとし、ダイスには、そのベアリング長さが孔径の約０．５倍のものを使用した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【表２】
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【００３８】
【表３】
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【００３９】
【表４】
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【００４０】
【表５】
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【００４１】
【表６】
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【００４２】
【表７】
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【００４３】
表１に示す捻回値の測定値から、図１に示す最終ダイスの減面率のワイヤ延性に対する影響と同様に、最終から１段巻き出し側のダイスの減面率も、高延性のワイヤを得るためには極めて重要であることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の多段スリップ型湿式伸線によるスチールワイヤの製造方法においては、最終段、特には最終段とともに最終から１つ巻き出し側の段におけるダイス減面率、特にはダイス減面率とともに駆動キャプスタンの減速比を適正化することにより、これまで両立の難しかった、ワイヤの延性、疲労性と、ワイヤ真直性、ダイス寿命、耐断線性とを両立させることが可能になり、高品質の線材を出来るだけ高い生産性で供給出来るようになった。本発明は、高抗張力鋼線の伸線において特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】最終ダイスの減面率と捻回値との関係を示すグラフである。
【図２】ワイヤ抗張力と捻回値が急落する最終ダイスの減面率との関係を示すグラフである。
【図３】スリップ型多段式伸線機を示す模式図である。
【図４】ダイスの断面図である。
【図５】駆動キャプスタンの部分断面図である。
【符号の説明】
１  潤滑液水槽
２  駆動キャプスタン
３  ダイス群
４  最後のダイス
５  スチールワイヤ
６  ダイスチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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