胎圈鋼絲及其生產方法

2023-05-16 02:18:46 1

專利名稱：胎圈鋼絲及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種胎圈鋼絲(tyre bead wire)及其生產方法，所述胎圈鋼絲用於生產由碳鋼鋼絲(carbon steel wires)製成的作為汽車輪胎的增強物的胎圈芯(bead cores)ο
背景技術：
要求胎圈鋼絲強韌且具有高耐久性。通常，作為胎圈鋼絲，已經使用直徑為 1. 55mm且抗拉強度等於或大於1880N/mm2的鋼絲或者直徑為0. 94mm並且抗拉強度等於或大於1840N/mm2的鋼絲。如此，胎圈鋼絲需要具有高抗拉強度。因此，作為硬鋼絲的母線(material wires)，已經使用直徑主要為5. 5mm並且碳含量在0. 69wt% -0. 86wt% 範圍內的高碳鋼線材(high-carbon steel wire rod)，並且胎圈線材通過進行拉絲處理 (wiredrawing process)而製造，在該拉絲處理中，總斷面收縮率大約在92%-97%的範圍內。如果需要，在熱軋之後對高碳鋼線材進行冷卻調節，並且對所生成的直徑在 5. 5-6. 5mm範圍內且為珠光體結構的線材重複進行拉絲處理和索氏體化處理(patenting treatments)，使其直徑轉變成在3. 0-2. Omm的範圍內，用於最終拉絲。這種直徑的線材，在進行最終拉絲之後，然後進行發藍處理和電鍍處理並且繞成卷線，藉此能製造適合在子午線輪胎、傳送帶或者類似物中作為加強物的鋼簾線(steel cord)。例如，專利文件1描述了用於生產這種鋼簾線的方法。另外，例如，專利文件2描述了用於進行第二拉絲處理而未進行中間的索氏體化處理的方法。在專利文件2所描述的方法中，通過對鋼材施加機械外力以使其變形，在第二拉絲處理中鋼材的溫度通過硼砂升高而充分乾燥，使能夠實現不出現咬死和斷線的第二拉絲處理。現有技術文件專利文件1 JP7-3338A專利文件2 JP2008-284581A

發明內容
發明所要解決的問題為了通過省略中間的索氏體化處理，僅通過第一拉絲處理製造具有預定直徑的鋼絲，且考慮到要防止由高壓加工導致的斷線以及以預定強度維持拉絲後的強度，需要使用具有特殊直徑，即直徑小於用於通常目的的5. 5mm的母線材(material wire rod)。然而， 與使用用於通常目的的5. 5mm直徑的線材不同，產量較少的特殊線徑(例如，直徑為5. Omm 或以下)的線材需要重複地進行拉絲處理和索氏體化處理，其導致母線材成本的增加，從而增加了胎圈鋼絲的生產成本，並引伸至輪胎成本增加的問題。另外，近些年，在環境方面，在第一次長期使用後經過胎面維修的輪胎被二次使用的比率增加，因此，出於胎圈鋼絲對周圍的橡膠的附著方面的考慮，提高了對長期使用後的粘合強度和耐久性的要求。另外，在生產方面，對於連續的生產，常規地，在使用中的線材被焊接到即將使用的線材時，對作為材料的母線材進行拉絲處理。然而，隨著碳含量的增加，這樣的焊接導致經過高溫加熱的部分的結構出現顯著的變化，由此導致在強度和韌性方面產生很大影響的問題。本發明是為了解決現有技術中前述的問題而進行的，並且本發明的目的是提供胎圈鋼絲及其生產方法，該方法可以使用具有通用的線直徑且碳含量在0. 61wt%到 0. 65wt%範圍內的碳鋼線材，並且可以經過一次拉絲處理而不進行索氏體化處理，將線材拉成具有適合於胎圈鋼絲的預定的最終拉絲直徑。解決問題的技術方案權利要求1的胎圈鋼絲中的發明的特徵在於，碳含量在0.61wt%到0.65wt%範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內的碳鋼線材經過一次拉絲處理被拉成其真應變在2. 0到
4.0範圍內的預定最終拉絲直徑，且轉變為珠光體結構，在該珠光體結構中鐵素體和滲碳體被平行拉伸，使彼此之間具有狹窄間隔。權利要求2的胎圈鋼絲中的發明的特徵在於，在權利要求1中，所述一次拉絲處理使拉成直徑在0. 94mm到1. 30mm範圍內。權利要求3的胎圈鋼絲生產方法中的發明的特徵在於，碳含量在0.61wt%到
0.65wt%範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內的碳鋼線材經過一個處理被拉成具有真應變在2. 0到4. 0範圍內的預定的最終拉絲直徑，且該線材在拉絲之後進行發藍處理，並且然後進行電鍍。權利要求4的胎圈鋼絲生產方法中的發明的特徵在於，在權利要求3中，直徑為
5.5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在0. 94mm到1. 30mm的範圍內。權利要求5的胎圈鋼絲生產方法中的發明的特徵在於，在權利要求3中，直徑為
6.5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在1. 5mm到2. 20mm的範圍內。發明的效果在權利要求1的胎圈鋼絲的發明中，碳含量在0.61襯％到0.65襯％範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內的碳鋼線材經過一次拉絲處理被拉成具有真應變在2. 0到4. 0範圍內的預定最終拉絲直徑，並且轉變為珠光體結構，在該珠光體結構中鐵素體和滲碳體被平行拉伸，使彼此之間的間隔狹窄。因此，雖然使用了具有通用直徑的碳鋼線材，但是可以實現獲得抗拉強度出眾的，對周圍的橡膠具有優異粘附力的，並且不會導致拉絲期間鋼絲斷裂和其焊接部分的鋼絲斷裂的有用的胎圈鋼絲。在權利要求2的胎圈鋼絲的發明中，由於該一次拉絲處理使拉成直徑在0. 94mm到
1.30mm的範圍內，可以實現很容易和有效地獲得適合用於胎圈芯生產的直徑的胎圈芯。在權利要求3的胎圈鋼絲生產方法的發明中，碳含量在0.61wt%到0.65wt%範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內的碳鋼線材經過一次處理被拉成具有真應變在2. 0 到4.0範圍內的預定的最終拉絲直徑。因此，使能夠不進行索氏體化處理，以高斷面收縮率對碳含量相對低的碳鋼線材進行拉絲，以及使能夠經過一次處理將具有通用線直徑 (5. 5-6. 5mm直徑)的碳鋼線材拉成具有適合用於胎圈鋼絲的最終拉絲直徑，而不引起鋼絲的斷裂但具有所需的可靠的抗拉強度。另外，由於碳鋼線材碳含量低而變軟，因此能夠提高碳鋼線材進行拉絲的可加工性，並且能夠提高產率。另外，在對線材進行連續拉絲中，當焊接需要在連續生產中進行焊接的母線時，利用使用中的母線和另一即將使用的母線，能夠使焊接變得更容易，且焊接部分鋼絲的斷裂很難發生。在權利要求4的胎圈鋼絲生產方法的發明中，由於直徑為5. 5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在0. 94mm到1. 30mm範圍內，能夠使用5. 5mm通用直徑的碳鋼線材，並且可以不必使用用於索氏體化處理的設備，因此，能夠以低成本製造胎圈鋼絲。在權利要求5的胎圈鋼絲生產方法的發明中，由於直徑為6. 5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在1. 5mm到2. 20mm範圍內，能夠使用6. 5mm通用直徑的碳鋼線材，並且可以不必使用用於索氏體化處理的設備，因此，能夠以低成本製造胎圈鋼絲。


圖1是示出通過拉絲使被相互平行拉伸的鐵素體層和滲碳體層的視圖。圖2是本發明的胎圈鋼絲生產方法的實施方式的流程圖，其示出了的該方法中的各生產工序。圖3是胎圈鋼絲表面的照片，所述胎圈鋼絲處於其電鍍表面層從如圖2中所示的方法製得的胎圈鋼絲移除的狀態下。
具體實施例方式以下將以實施例的形式就本發明的胎圈鋼絲生產方法進行描述。用於車輛輪胎的胎圈鋼絲需要強韌且耐久性高。胎圈鋼絲的強度能通過對具有微細的珠光體結構(鐵素體(Fe)和滲碳體(Fe53C)的兩相結構)和已經進行索氏體化處理的線材進行拉絲和線徑細化而增強。使用通過使用由這種線材製造的胎圈鋼絲製得的胎圈芯的輪胎可有助於滿足高強度，高韌性和質輕的要求。這是因為，如圖1中所示，拉絲處理使高強度滲碳體(Fe53C)和鐵素體(Fe)的晶體被拉伸和定向，其中該拉伸和定向平行於拉絲方向，所以鐵素體相的寬度變窄以提高強度。並且，拉絲處理使線徑越細，強度則變高。然而，鋼絲的直徑變得越細，線材變得越硬，使失去撓性。因此，線材通過一次拉絲處理被細化所得的線逕自然被限制。由於這個原因，為了獲得所需線徑，需要在獲得預定線徑的拉絲處理之後進行索氏體化處理以再次將線材恢復成適合用於拉絲的微細珠光體結構，並且然後再次進行另一次拉絲處理。通過重複上述工序，例如，線徑為5. 5mm的線材被拉成直徑為1. 20mm，然後在380°C到480°C的溫度範圍內進行發藍處理以產生對於鋼絲的必要伸展。並且，進行電鍍處理以增強胎圈鋼絲對周圍的橡膠的粘附性，然後通過卷線機將胎圈鋼絲盤繞成卷。然而，上述工序需要在生產設備中安裝用於索氏體化處理的設備。為了不必使用用於索氏體化處理的設備以及將線材經過一次拉絲處理拉成所需要的適合用於胎圈鋼絲的線徑(直徑為2. 20-0. 94mm)，可以使用小直徑母線(例如，線徑為 4. Omm或者4. 5mm)。然而，為此，必須從鋼鐵製造商獲得具有特殊直徑的母線。因此，在本實施例的形式中，作為用於胎圈鋼絲的母線，碳鋼線材(其碳含量在 0. 61wt% -0. 65wt%範圍內且低於現有技術的線材中的碳含量，並且直徑在5. 5mm-6. 5mm範圍內)經過一次處理被拉成具有適合用於胎圈鋼絲的預定的最終拉絲直徑(直徑為 2. 20mm-0. 94mm)而不進行索氏體化處理。雖然與現有技術中的斷面收縮率相比斷面收縮率變大，但是線材的碳含量比現有技術的低，並且材料比現有技術的軟。因此，可以進行以較高斷面收縮率的拉絲。另外，以較高斷面收縮率對低碳含量的碳鋼拉絲的結果是，可以獲得轉變成珠光體結構的胎圈鋼絲，在該珠光體結構中(如圖1所示)鐵素體(Fe)和滲碳體 (Fe3C)之間的間隔變窄，且相互平行拉伸，並具有微細和光滑的結構，這樣能夠確保胎圈鋼絲所需要的抗拉強度和韌性，這有利於對周圍橡膠的粘附，並且能夠避免鋼絲在拉絲過程中斷裂和鋼絲在焊接部分斷裂。圖2示出了胎圈鋼絲的生產方法。線徑在5. 5mm-6. 5mm範圍內且碳含量在 o.eiwt^-o.eswt^內的碳鋼(線材)自卷線機展開( ο)，並且通過去氧化皮裝置去除表面上的氧化物薄膜(Ii)。然後，使碳鋼經過塗層液粘附裝置，從而在線材的表面粘附塗層液 (12)，並將其乾燥。之後，線材通過連續設置的乾燥拉絲裝置30經過一次處理被拉成具有真應變(13)在2. 0-4. O範圍內的預定的最終拉絲直徑(2. 20-0. 94mm的直徑)，並且由線卷線機進行盤繞(14)。此時，在線徑為5. 5mm的情況下，通過一次處理的拉絲所獲得的最終拉絲直徑優選大約在0. 94mm-l. 30mm的直徑範圍內，而在線徑為6. 5mm的情況下，通過一次處理的拉絲所獲得的最終拉絲直徑優選大約在1. 5mm-2. 20mm的直徑範圍內。隨後，已經被拉成最終拉絲直徑的線材自卷線機展開(20)，然後通過發藍處理裝置進行發藍處理01)。並且，線材通過電鍍處理裝置進行電鍍(22)，並通過卷線機進行盤繞03)，由此製得胎圈鋼絲。在連續生產線材中，為了通過使用使用中的材料和即將使用的材料進行連續生產而不中斷生產，需要通過焊接將使用中的材料的末端與即將使用的材料的起始端接合在一起。生產率很大程度地受到其所依賴的焊接部分的鋼絲斷裂發生率的影響，該焊接部分的拉伸載荷和彎曲度低於其他部分。然而，焊接使每個經暴露於高溫下的焊接部分和靠近焊接部分的部分的結構顯著變化，如材料中的碳含量增加，並且需要進行回火。然而，影響任然存在，並且對抗拉強度和韌性造成很大的影響。另一方面，在材料中碳含量低的情況下， 由焊接引起的鋼絲斷裂的發生率減少，且生產率提高。另外，胎圈鋼絲和橡膠之間的粘附力依賴於由橡膠和胎圈鋼絲表面上的電鍍層之間的化學反應引起的化學結合力和對胎圈鋼絲表面上的皺紋(凹凸不平)的錨固效果的物理結合力所決定。因此，雖然是有限的，但是當錨固效果增加，有可能提高粘附力。特別地， 錨固效果導致的物理結合力在由於過酷的行走而使輪胎承受高溫，高溼和重複應變時是有效的，過酷的行走導致橡膠和胎圈鋼絲的表面之間的粘附面惡化並且增加邊界面暴露率。實施例以下，將基於實施例詳細描述本發明的結構和操作效果。實施例1如表1中所示，使用JIS (日本工業標準)G3506 SWRH62A所規定的線徑為5. 5mm 的硬鋼線材作為母線材。化學成分為C:0.63%，Si :0. 21%和Mn :0. 52%，並且其剩餘成分為狗和不可避免的雜質。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然後使母線材經過塗層液粘附裝置，由此使塗層液粘附到線材的表面，並將其乾燥。因此，通過連續設置的乾燥拉絲裝置，線材經過一次拉絲處理斷面面積被減小至達到預定的線徑(即直徑為1. 2mm且真應變在2. 0-4. 0範圍內)。經拉伸的線材通過卷線機盤繞成卷，並且已經盤繞的線材被展開，通過使其經過溫度保持在430°C的浴器中以進行發藍處理，然後進行電鍍處理，由此製得胎圈鋼絲。對比例1如表1中所示，使用JIS G3506SWRH72A所規定的線徑為5. 5mm的硬鋼線材作為母線材使用。化學成分為C :0. 71%，Si :0. 22%和Mn :0. 49%，並且其剩餘成分為！^和不可避免的雜質。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然後使母線材經過塗層液粘附裝置，由此使塗層液粘附到線材的表面。因此，通過連續設置的乾燥拉絲裝置，線材經過一次拉絲處理斷面面積被減小至達到預定的線徑(即直徑為1. 2mm)。經拉伸的線材通過卷線機盤繞成卷，並且已經盤繞的線材被展開，通過使其經過溫度保持在430°C的浴器中以進行發藍處理，然後進行電鍍處理，由此製得胎圈鋼絲。對比例2如表1中所示，使用JIS G3506 SWRH72A所規定的線徑為4. 5mm的硬鋼線材作為母線材。化學成分為C :0. 72%，Si :0. 21%和Mn :0. 51%，並且其剩餘成分為!^e和不可避免的雜質。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然後使母線材經過塗層液粘附裝置，由此使塗層液粘附到線材的表面。因此，通過連續設置的乾燥拉絲裝置，線材經過一次拉絲處理斷面面積被減小至達到預定的線徑(即直徑為1. 2mm)。經拉伸的線材通過卷線機盤繞成卷，並且已經盤繞的線材被展開，通過使其經過溫度保持在430°C的浴器中以進行發藍處理，然後進行電鍍處理，由此製得胎圈鋼絲。
權利要求
1.一種胎圈鋼絲，其特徵在於碳鋼線材經過一次拉絲處理被拉成具有真應變在2. 0 到4.0範圍內的預定的最終拉絲直徑，並轉變為珠光體結構，其中所述碳鋼線材的碳含量在0. 61襯％到0. 65襯％範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內，在該珠光體結構中鐵素體和滲碳體被相互平行拉伸，使彼此的間隔狹窄。
2.如權利要求1所述的胎圈鋼絲，其特徵在於所述一次拉絲處理使拉成直徑在 0. 94mm到1. 30mm的範圍內。
3.一種胎圈鋼絲的生產方法，其特徵在於碳含量在0. 61襯％到0. 65襯％範圍內且直徑在5. 5mm到6. 5mm範圍內的碳鋼線材經過一次拉絲處理被拉成具有真應變在2. 0到4. 0範圍內的預定的最終拉絲直徑，並且所述線材在拉絲之後進行發藍處理，然後進行電鍍。
4.如權利要求3所述的胎圈鋼絲的生產方法，其特徵在於直徑為5.5mm的碳鋼線材被拉成其最終拉絲直徑在0. 94mm到1. 30mm的範圍內。
5.如權利要求3所述的胎圈鋼絲生產方法，其特徵在於直徑為6.5mm的碳鋼線材被拉成其最終拉絲直徑在1. 5mm到2. 20mm的範圍內。
全文摘要
本發明提供了一種胎圈鋼絲及其生產方法，所述方法使用具有通用直徑且碳含量在0.61wt％到0.65wt％範圍內的碳鋼線材，且所述方法能夠通過一次處理將碳鋼線材拉成具有適合於胎圈鋼絲的預定的最終拉絲直徑。為了獲得該胎圈鋼絲，碳含量在0.61wt％到0.65wt％範圍內且直徑在5.5mm到6.5mm範圍內的碳鋼線材通過一次拉絲處理被拉成具有真應變在2.0到4.0範圍內的預定的最終拉絲直徑，並轉變為珠光結構，在該結構中鐵素體和滲碳體被相互平行拉伸，使彼此間隔狹窄。
文檔編號B29D30/48GK102449179SQ201080023239
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年6月5日
發明者川嶋正智, 澀谷秀俊 申請人:不二商事株式會社