本發(fā)明涉及在熱浸鍍Al鋼線中,特別是對伴隨著“捻轉”的變形的抵抗力進行改善了的熱浸鍍Al鋼線。還有,涉及將其熱浸鍍Al鋼線用作單線的絞線。

背景技術：

在以汽車的束線用導線為代表的各種導線中,至今,使用著銅線。但是,與鐵廢料一起回收時,不優(yōu)選銅材的混入。為此,從回收性的觀點,與鐵廢料一起溶解可能且導電性比較良好的鋁線的適用更為有利。

在束線中使用的信號線等中,使用絞線為多。作為使用鋁線的束線用絞線,例如將直徑0.25～0.30mm程度的Al單線以10根左右絞合的絞線進行著實用化。從用于流過信號用電流的導電性的觀點,這樣大的截面積并非必要,但是由于Al單線與Cu單線等相比強度差,因此考慮僅Al單線構成的絞線的強度,則如此程度的粗度成為必要。

作為提高使用了Al單線的信號用絞線的強度的手段,將比鋁強度高的鋼線用作中心單線,在其周圍絞合Al單線的手法是有效的。通過絞線的高強度化,截面積的減少成為可能,與束線的減小尺寸相關。作為那樣的中心單線用的鋼線,Al鍍敷鋼線是被看作有希望的。使用Al鍍敷鋼線,例如使用了裸的鋼線以及Zn鍍敷鋼線的情況,能夠回避成為問題的異種金屬的接觸所致的腐蝕。還有,比使用不銹鋼線的情況,材料成本大幅度地降低。

為了大量生產Al鍍敷鋼線,熱浸鍍Al法是有效的。迄今,認為在芯線徑1mm以下的鋼線穩(wěn)定地形成熱浸鍍Al層未必容易。但是,最近,各種的單位面積重量的熱浸鍍Al鋼線在連續(xù)生產線中制造成為可能(專利文獻1～3)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:特開2009-179865號公報

專利文獻2:特開2009-187912號公報

專利文獻3:特開2011-208263號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

通過在專利文獻3等公開的技術,在信號用單線適合的薄單位面積重量的熱浸鍍Al鋼線的制造成為可能。但是,將迄今的熱浸鍍Al鋼線以原樣用作絞線的中心單線,則在絞線的制造過程中,該單線斷裂的現(xiàn)象容易產生的所謂新問題就出現(xiàn)了。作為其原因,清楚可知:迄今的熱浸鍍Al鋼線具有對“捻轉加工”弱的所謂缺點。

圖1中,概念地表示一般的絞線制造方法。該圖是例示在中心單線21的周圍絞合6根的周邊單線22的情況。中心單線21以及周邊單線22分別是從供給線圈23以及24被送出,7根合起來一邊捻轉一邊卷取,成為絞線30。此時,卷取側經1次轉動的角度在各單線中施加1旋轉的捻轉。該方式由于是僅線旋轉就可制作絞線,因此生產性高,被廣泛使用。但是,在中心單線21中使用熱浸鍍Al鋼線、在周邊單線22中使用Al單線的情況,中心的熱浸鍍Al鋼線通過捻轉而斷裂的所謂故障容易產生。這阻礙熱浸鍍Al鋼線用作絞線的實用化。

另一方面,對各單線不施加捻轉那樣地制造絞線的技術也有各種開發(fā),進行著實用化。在圖2中,作為其一例,概念地表示稱為行星方式的絞線制造方法。該情況,使周邊單線22的供給線圈24在旋轉盤25配置,通過其旋轉盤25的旋轉,在中心單線21的周圍因為各周邊單線22進行絞合,而不對中心單線21施加捻轉。還有,各周邊單線22的供給線圈24也具有在旋轉盤25之上自轉的機構,能夠同時回避周邊單線22的捻。但是,這樣的裝置由于機構復雜且部件數多,因此價高,運行成本也變高。還有,由于旋轉部分的質量大等原因,難于加大旋轉速度,生產性差?；乇軉尉€的捻的此以外的方法,也是對在束線用信號線的大量生產中適用，成本以及生產性的方面存在問題多。

本發(fā)明的目的在于提供:在對單線施加捻轉的一般的絞線制造裝置中適用之際,上述的捻轉所致的斷裂不成為問題的、耐捻轉性優(yōu)異的熱浸鍍Al鋼線。

用于解決課題的手段

上述目的通過熱浸鍍Al鋼線來實現(xiàn):以直徑0.05～0.50mm的鋼芯線作為芯材的熱浸鍍Al鋼線,其長度方向的平均直徑D_A(mm)以及最小直徑D_MIN(mm)以滿足下述(1)式那樣的方式使熱浸鍍Al附著量為均一化。

(D_A-D_MIN)/D_A≤0.10…(1)

上述的平均直徑D_A(mm)以及最小直徑D_MIN(mm)是在1根的Al鍍敷鋼線中,可以通過測定對于供給連續(xù)進行絞線加工的部分的長度L的線徑而求出。在此,與線材的長度方向垂直的相互正交的2方向設為x方向以及y方向時,將長度方向的某位置中的x方向的徑D_X(mm)與y方向的徑D_Y(mm)的平均值(D_X+D_Y)/2定義為其長度方向位置的線徑。徑D_X以及D_Y,例如可以通過測定照射激光光線從1方向看線材時的投影徑的手法而求出。平均直徑D_A以及最小直徑D_MIN是在某長度L的范圍的線徑D的平均值以及最小值。在求出平均直徑D_A以及最小直徑D_MIN之際,長度方向的相鄰測定點的間隔(線徑D的測定間隔)設為0.2mm以下。

作為上述的熱浸鍍Al附著量均一化的熱浸鍍Al鋼線,特別是在熱浸鍍Al后不接受拉拔加工的鋼線成為適合的對象。

作為供給熱浸鍍Al的原材鋼線,除了裸的鋼線之外,可以使用Zn鍍敷鋼線、Ni鍍敷鋼線等的鍍敷鋼線。本說明書中,供給熱浸鍍Al的原材鋼線的表面預先施加的鍍敷稱為“預鍍敷”。前述的“鋼芯線”是指,在熱浸鍍Al鋼線的截面占有的鋼部分。在熱浸鍍Al后不接受拉拔加工的鋼線中,構成供給熱浸鍍Al的原材鋼線的鋼部分的直徑相當前述的鋼芯線的直徑。在鋼芯線的直徑中不包含預鍍敷層的厚度。

還有在本發(fā)明中,上述熱浸鍍Al鋼線用作單線,能夠提供在對該熱浸鍍Al鋼線施加捻轉的狀態(tài)與其它的單線一起絞合的絞線。還有,通過對該熱浸鍍Al鋼線施加捻轉的手法,提供與其它的單線一起卷取的絞線的制造方法。

發(fā)明的效果

本發(fā)明的熱浸鍍Al鋼線顯著地改善對捻的抵抗力。為此,作為絞線的單線,供給在施加捻轉的通用的手法中的絞線加工之際,解除了迄今成為問題的斷裂麻煩。特別是因為在熱浸鍍Al后不拉拔加工,供給施加捻轉的絞線加工,所以以此作為絞線的中心單線使用,則能夠實現(xiàn)低成本且絞線的強度提高。因此,本發(fā)明,特別是在使束線用絞線的高強度化與低成本化兩全方面有用。

附圖說明

[圖1]概念地表示對各單線施加捻轉的一般的絞線制造方法的圖。

[圖2]概念地表示對各單線不施加捻轉的行星方式的絞線制造方法的圖。

[圖3]模擬地表示捻轉試驗裝置的構成的圖。

[圖4]關于熱浸鍍Al鋼線,表示(D_A-D_MIN)/D_A與斷裂捻轉次數的關系的圖。

[圖5]模擬地表示熱浸鍍Al鋼線制造設備的構成的一例的圖。

[圖6]模擬地表示包含鍍敷浴上提部的與鉛垂方向平行的截面的圖。

[圖7]模擬地表示設置了接觸部件的情況的包含鍍敷浴上提部的與鉛垂方向平行的截面的圖。

具體實施方式

作為擔負補強束線用的絞線的作用的熱浸鍍Al鋼線,鋼芯線的直徑為0.05～0.50mm的范圍的鋼線是有用的。鋼芯線過細,則絞線的強度提高效果小,過粗,則不僅強度成為過剩的情況多,而且絞線的全體徑變大而與束線的細線化·輕量化的需求相反。

根據發(fā)明人等的研討,可知:鋼芯線的直徑為上述那樣細的熱浸鍍Al鋼線是在制造時長度方向中的線徑容易成為不均一,那成為對在熱浸鍍Al原樣的狀態(tài)的“捻轉加工”的耐久性(以下,有時稱為“耐捻轉性”)降低的要因。但是,僅是在長度方向的最大直徑與最小直徑之差作為參數來評價捻轉特性,也難找到用于穩(wěn)定地得到良好的耐捻轉性的條件。因此,進一步進行研討,關于熱浸鍍Al鋼線的耐捻轉性,清楚可知:在長度方向的線徑變動之中,線徑變粗的部分并沒有帶來特別差的影響。所以,有必要設定排除線徑變粗的影響的參數。詳細研究的結果,確認了通過在熱浸鍍Al鋼線的長度方向的平均直徑D_A(mm)與最小直徑D_MIN(mm)的函數的下式:(D_A-D_MIN)/D_A,能夠良好地評價熱浸鍍Al鋼線的耐捻轉性。

作為線材的捻轉試驗方法,例如有在JIS G3521中關于硬鋼線的規(guī)定。但是,是以線徑0.70mm以上的線材作為對象,沒有針對評價比其細的線材的耐捻轉性的一般規(guī)格。因此,發(fā)明人等以上述JIS規(guī)格為參考,使用在圖3模擬地表示的捻轉試驗裝置,關于各種的熱浸鍍Al鋼線(在Al鍍敷后未拉拔加工的鋼線)研究耐捻轉性。即,線材試樣42在卡盤(chuck)41a、41b夾住,賦予50g的荷重使線材試樣成為不彎曲的狀態(tài),一方的卡盤41b進行旋轉,測定線材至斷裂的最大旋轉數(整數值),將此設為該線材的斷裂捻轉次數。例如,11次旋轉結束未斷裂,至第12旋轉結束而斷裂的情況的斷裂捻轉次數成為11次?？ūP間距離設為100mm。在汽車用束線中使用的現(xiàn)狀的絞線,幾乎都是當100mm的捻轉次數為5～20次程度的情況。所以,在此采用的捻轉試驗方法中,具有斷裂捻轉次數成為50次以上的耐捻轉性的熱浸鍍Al鋼線,在利用對單線施加捻轉的常用的絞線制造裝置來制造束線用絞線的情況,能夠評價為具有可回避斷裂的實用的性能。作為迄今的熱浸鍍Al鋼線的斷裂捻轉次數,在Al鍍敷后未拉拔加工的鋼線以數次至15次程度的鋼線為多。

圖4中,關于熱浸鍍Al鋼線(Al鍍敷后未拉拔加工的鋼線),例示(D_A-D_MIN)/D_A與上述捻轉試驗所致的斷裂捻轉次數的關系。該圖是表示在后述的表1所示的各例的數據的圖。在此,平均直徑D_A是在同一的制造條件制造的熱浸鍍Al鋼線的跨全長(約8000m)而采用基于以0.1mm間距測定的x方向以及y方向的線徑數據的值。但是,關于最小直徑D_MIN,對于實際上供給捻轉試驗的試樣的卡盤間距離100mm,采用基于以同樣的方法測定的線徑數據的值。

從圖4可知,(D_A-D_MIN)/D_A與斷裂捻轉次數之間有相關關系。用于確保斷裂捻轉次數成為50次以上的耐捻轉性,關于線徑變動,滿足下述(1)式即可。

(D_A-D_MIN)/D_A≤0.10…(1)

如上述的那樣,在此,作為最小直徑D_MIN,采用卡盤間距離100mm中的值,但是在絞線制造時最容易斷裂的地方是在長度方向全長中最細徑的位置。因此,基于長度方向全長的線徑測定數據而D_A以及D_MIN滿足(1)式的情況,能夠判斷其熱浸鍍Al鋼線具有在跨全長而回避絞線制造時的捻轉斷裂的性能。

滿足上述的(1)式的熱浸鍍Al鋼線,通過適用在熱浸鍍Al時使Al鍍敷附著量均一化的手段,在其后不實施拉拔加工,以熱浸鍍Al工序就能夠直接制造。例如,確認了通過以下的手法就能夠制造。

首先,熱浸鍍Al鋼線通過如下方法來制造:直徑0.05～0.50mm的鋼芯線構成的原材鋼線或者在前述鋼芯線的表面具有平均厚度5μm以下的Zn鍍敷層或者Ni鍍敷層的鍍敷鋼線構成的原材鋼線在熱浸鍍Al浴浸漬之后,可以在氣相空間連續(xù)地提起。

圖5中,模擬地表示在前述制造方法的實施中可以使用的熱浸鍍Al鋼線制造設備的構成的一例。鍍敷浴槽50之中,收容了熱浸鍍Al浴1。從送出裝置51送出的鋼線3在箭頭方向連續(xù)地被搬送,通過熱浸鍍Al浴1之中,然后從浴面10沿鉛垂向上方被提起,由遮蔽體4從大氣環(huán)境2分開的氣相空間8之中通過。在遮蔽體4的上部,有鋼線3通過的開口部7。在提起過程中,鋼線表面的鍍敷金屬凝固而成為熱浸鍍Al鋼線,通過卷取裝置52進行卷取。

圖6中,模擬地表示鋼線3通過熱浸鍍Al浴1之后,從浴面10沿鉛垂向上方被提起的浴面位置的狀況。隨伴鋼線3,鍍敷浴1帶起,在鋼線3的周圍中形成彎曲面70的同時,從彎曲面70脫離之時,浴面10的高度成為幾乎保持水平。該高度稱為“平均浴面高度”。還有,鋼線3提起的浴面位置稱為“鍍敷浴上提部”(符號5)。

在遮蔽體4的內部的氣相空間8中,配置用于對鋼線3被提起的浴面位置(鍍敷浴上提部5)吹付非活性氣體的噴嘴61。該非活性氣體是從非活性氣體供給裝置57通過管路56供給噴嘴61。在管路56的途中或者非活性氣體供給裝置57的內部設置氣體流量調整機構(未圖示),成為能夠調整從噴嘴61吐出的非活性氣體的流量。還有,前述噴嘴61調整非活性氣體吐出方向,以使從前述噴嘴61的非活性氣體吐出流不正對被提起的鋼線的平均浴面高度為20mm以上的部分。即,從噴嘴61吐出的非活性氣體是在包含鍍敷浴上提部5的鍍敷浴面6的一部分以及從鍍敷浴上提部5被提起的鋼線3的平均浴面高度不足20mm的區(qū)域的一部分直接正對,這些部分的氧濃度保持為低。通過噴嘴61、管路56、非活性氣體供給裝置57以及氣體流量調整機構(未圖示),構成非活性氣體供給系統(tǒng)。作為非活性氣體,可舉氮氣體、氬氣體、氦氣體等。還有,在遮蔽體4的內部的氣相空間8中,設置具有用于導入含氧氣體的吐出口62的管路63,根據必要來調整遮蔽體4內部的氧濃度。

通過遮蔽體4內的氣相空間8而被提起的鋼線3在被提起的過程中被冷卻,鍍敷層凝固。提起過程中,根據必要,設置冷卻裝置53,通過氣體以及液體霧的吹付等,能夠進行強制冷卻。還有,在送出裝置51與鍍敷浴1之間能夠插入熱處理裝置。作為熱處理氣氛,例如可以采用還原性氣體氣氛(H₂-N₂混合氣體等)。在從熱處理裝置至浸漬鍍敷浴1的區(qū)間也有設置用于從大氣進行遮蔽的腔(snout)的情況。還有,在前工序進行預鍍敷以及拉拔等的情況,能夠將這些前工序的裝置與該鍍敷裝置并聯(lián)地配置來構建連續(xù)生產線。

為了滿足上述(1)式那樣使熱浸鍍Al附著量均一化,使用圖5的裝置的情況,例如還有,在鍍敷浴上提部設置接觸部件,采用被提起的鋼線3與其接觸部件接觸的手法是有效果的。

在圖7模擬地例示其手法。以與從鍍敷浴上提部5沿鉛垂被提起的鋼線3接觸的方式來設置接觸部件31。接觸部件31的與鋼線3的接觸部,例如可通過由耐熱織物(cloth)等來構成。以一邊保持鋼線3與接觸部件31的接觸狀態(tài)一邊提起,抑制鋼線3的微小振動,能夠制造滿足(1)式的條件的線徑變動少的熱浸鍍Al鋼線。

作為供給熱浸鍍Al的原材鋼線,如前述的那樣,能夠使用Zn鍍敷鋼線以及Ni鍍敷鋼線等,實施了預鍍敷的鋼線。將沒有預鍍敷的裸的鋼線供給熱浸鍍Al的情況,經還原熱處理之后,以不與大氣接觸的方式通過腔內而連續(xù)地進入熱浸鍍Al浴中即可。鋼芯線除了迄今作為Zn鍍敷鋼線以及Ni鍍敷鋼線使用的鋼種之外,根據必要,也可適用不銹鋼。不銹鋼是含有Cr 10質量％以上的合金鋼。例如,可舉JIS G4309:2013規(guī)定的奧氏體系、鐵素體系、馬氏體系等的不銹鋼種。作為具體例,可舉:SUS301、SUS304等的一般是奧氏體相為準穩(wěn)定的不銹鋼,SUS305、SUS310、SUS316等的穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼、SUS405、SUS410、SUS429、SUS430、SUS434、SUS436、SUS444、SUS447等的鐵素體系不銹鋼,SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等的馬氏體系不銹鋼等為代表,被分類為SUS200號段的鉻-鎳-錳系的不銹鋼等,并非限定于這些。在芯線中適用不銹鋼的情況,作為預鍍敷,希望實施Ni鍍敷。

熱浸鍍Al浴能夠將Si含有量設為0～12質量％。即,能夠適用Si無添加的純Al鍍敷浴之外,也能夠適用Si以12質量％以下的范圍含有的Al鍍敷浴。通過添加Si,能夠抑制在鋼芯線與Al鍍敷層之間生成的脆的Fe-Al系合金層的成長。還有,通過Si添加,因為融點降低,制造變得容易。但是,Si含有量增加,則Al鍍敷層本身的加工性降低。還有,與導電性降低也相關。因此,在Al鍍敷浴1中含有Si的情況,希望在12質量％以下的范圍進行。另外,浴中,有例如Fe、Cr、Ni、Zn、Cu等的雜質元素不可避免地混入的情況。

Al鍍敷附著量希望在長度方向中的熱浸鍍Al層的平均厚度設為5～50μm。Al鍍敷附著量過少,則絞線加工,以及其后的捻轉加工等中有鋼坯料露出的擔心,成為耐腐蝕性劣化的要因。另一方面,Al鍍敷附著量過剩,則鋼芯線的截面比例相對地降低,每單位線徑的強度降低。

實施例

使用在圖5所示的構成的熱浸鍍Al鋼線制造裝置,制造熱浸鍍Al鋼線。從浴面提起鋼線的氣相空間以遮蔽體分隔,該氣相空間的氧濃度設為0.1體積％以下。實施:在鍍敷浴上提部設置接觸部件(參照圖7)而使鋼線與該接觸部件一邊接觸一邊提起的制造例、和不使用接觸部件而從浴面直接提起鋼線的制造例。作為上述接觸部件,使用在不銹鋼制角棒的表面卷了耐熱織物的接觸部件。接觸部件的角棒固定在浴槽中。Al鍍敷浴設為純Al浴,或者添加了Si的Al-Si浴。

作為供給熱浸鍍Al的原材鋼線,使用JIS G3560的硬鋼線材作為芯材的Zn鍍敷鋼線、Ni鍍敷鋼線、或者裸的鋼線。之中,Zn鍍敷鋼線是將直徑1.0mm的熱浸鍍Zn硬鋼線通過拉伸(drowing)而拉拔加工成為所定的直徑的Zn鍍敷鋼線。關于Ni鍍敷鋼線、以及裸的鋼線也通過拉拔加工而調整成所定的直徑。原材鋼線的Zn鍍敷或者Ni鍍敷(預鍍敷)的厚度是通過(原材鋼線的外徑D₁-鋼芯線的徑D₀)/2而可知。

關于得到的熱浸鍍Al鋼線,使用圖3所示的捻轉試驗裝置,通過上述的方法(卡盤間距離100mm,荷重50g)來求出斷裂捻轉次數。結果示于表1。還有,(D_A-D_MIN)/D_A與斷裂捻轉次數的關系如前述的圖4所示的那樣。

另外,關于得到的熱浸鍍Al鋼線的徑如前述的那樣,平均直徑D_A是采用基于各熱浸鍍Al鋼線的全長約100～8000m的測定數據的值,最小直徑D_MIN是采用基于實際上捻轉試驗供給的線材的卡盤間距離100mm的測定數據的值。

[表1]

表1

由表1可知,在不使用接觸部件而從浴面直接提起鋼線的情況,不能實現(xiàn)滿足前述(1)式那樣的熱浸鍍附著量的均一化。其結果,耐捻轉性差。

與此相對,使用了接觸部件的本發(fā)明例的鋼線是滿足前述(1)式那樣地熱浸鍍Al附著量均一化。這些是斷裂捻轉次數超過50次,在熱浸鍍Al原樣的狀態(tài)中,評價為對施加捻轉的絞線加工具有能耐受的耐捻轉性。

符號的說明

1 熱浸鍍Al浴

2 大氣環(huán)境

3 鋼線

4 遮蔽體

5 鍍敷浴上提部

6 遮蔽體內部的浴面部分

7 開口部

8 氣相空間

10 浴面

21 中心單線

22 周邊單線

23、24 供給線圈

25 旋轉盤

30 絞線

31 接觸部件

41a、41b 卡盤

42 線材試樣

43 錘

50 鍍敷浴槽

51 送出裝置

52 卷取裝置

53 冷卻裝置

56 非活性氣體供給管

57 非活性氣體供給裝置

58 轉盤

61 非活性氣體吐出噴嘴

62 含氧氣體吐出口

63 含氧氣體供給管

64 含氧氣體供給裝置