專利名稱：胎圈鋼絲及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種胎圈鋼絲(tyre bead wire)及其生產(chǎn)方法，所述胎圈鋼絲用于生產(chǎn)由碳鋼鋼絲(carbon steel wires)制成的作為汽車輪胎的增強(qiáng)物的胎圈芯(bead cores)ο
背景技術(shù)：
要求胎圈鋼絲強(qiáng)韌且具有高耐久性。通常，作為胎圈鋼絲，已經(jīng)使用直徑為 1. 55mm且抗拉強(qiáng)度等于或大于1880N/mm2的鋼絲或者直徑為0. 94mm并且抗拉強(qiáng)度等于或大于1840N/mm2的鋼絲。如此，胎圈鋼絲需要具有高抗拉強(qiáng)度。因此，作為硬鋼絲的母線(material wires)，已經(jīng)使用直徑主要為5. 5mm并且碳含量在0. 69wt% -0. 86wt% 范圍內(nèi)的高碳鋼線材(high-carbon steel wire rod)，并且胎圈線材通過進(jìn)行拉絲處理 (wiredrawing process)而制造，在該拉絲處理中，總斷面收縮率大約在92%-97%的范圍內(nèi)。如果需要，在熱軋之后對高碳鋼線材進(jìn)行冷卻調(diào)節(jié)，并且對所生成的直徑在 5. 5-6. 5mm范圍內(nèi)且為珠光體結(jié)構(gòu)的線材重復(fù)進(jìn)行拉絲處理和索氏體化處理(patenting treatments)，使其直徑轉(zhuǎn)變成在3. 0-2. Omm的范圍內(nèi)，用于最終拉絲。這種直徑的線材，在進(jìn)行最終拉絲之后，然后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理和電鍍處理并且繞成卷線，借此能制造適合在子午線輪胎、傳送帶或者類似物中作為加強(qiáng)物的鋼簾線(steel cord)。例如，專利文件1描述了用于生產(chǎn)這種鋼簾線的方法。另外，例如，專利文件2描述了用于進(jìn)行第二拉絲處理而未進(jìn)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(jī)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干燥，使能夠?qū)崿F(xiàn)不出現(xiàn)咬死和斷線的第二拉絲處理?，F(xiàn)有技術(shù)文件專利文件1 JP7-3338A專利文件2 JP2008-284581A

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)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制造具有預(yù)定直徑的鋼絲，且考慮到要防止由高壓加工導(dǎo)致的斷線以及以預(yù)定強(qiáng)度維持拉絲后的強(qiáng)度，需要使用具有特殊直徑，即直徑小于用于通常目的的5. 5mm的母線材(material wire rod)。然而， 與使用用于通常目的的5. 5mm直徑的線材不同，產(chǎn)量較少的特殊線徑(例如，直徑為5. Omm 或以下)的線材需要重復(fù)地進(jìn)行拉絲處理和索氏體化處理，其導(dǎo)致母線材成本的增加，從而增加了胎圈鋼絲的生產(chǎn)成本，并引伸至輪胎成本增加的問題。另外，近些年，在環(huán)境方面，在第一次長期使用后經(jīng)過胎面維修的輪胎被二次使用的比率增加，因此，出于胎圈鋼絲對周圍的橡膠的附著方面的考慮，提高了對長期使用后的粘合強(qiáng)度和耐久性的要求。另外，在生產(chǎn)方面，對于連續(xù)的生產(chǎn)，常規(guī)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(jìn)行拉絲處理。然而，隨著碳含量的增加，這樣的焊接導(dǎo)致經(jīng)過高溫加熱的部分的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著的變化，由此導(dǎo)致在強(qiáng)度和韌性方面產(chǎn)生很大影響的問題。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中前述的問題而進(jìn)行的，并且本發(fā)明的目的是提供胎圈鋼絲及其生產(chǎn)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%范圍內(nèi)的碳鋼線材，并且可以經(jīng)過一次拉絲處理而不進(jìn)行索氏體化處理，將線材拉成具有適合于胎圈鋼絲的預(yù)定的最終拉絲直徑。解決問題的技術(shù)方案權(quán)利要求1的胎圈鋼絲中的發(fā)明的特征在于，碳含量在0.61wt%到0.65wt%范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材經(jīng)過一次拉絲處理被拉成其真應(yīng)變在2. 0到
4.0范圍內(nèi)的預(yù)定最終拉絲直徑，且轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w結(jié)構(gòu)，在該珠光體結(jié)構(gòu)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(quán)利要求2的胎圈鋼絲中的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1中，所述一次拉絲處理使拉成直徑在0. 94mm到1. 30mm范圍內(nèi)。權(quán)利要求3的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法中的發(fā)明的特征在于，碳含量在0.61wt%到
0.65wt%范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材經(jīng)過一個處理被拉成具有真應(yīng)變在2. 0到4. 0范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑，且該線材在拉絲之后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，并且然后進(jìn)行電鍍。權(quán)利要求4的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法中的發(fā)明的特征在于，在權(quán)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的范圍內(nèi)。權(quán)利要求5的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法中的發(fā)明的特征在于，在權(quán)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的范圍內(nèi)。發(fā)明的效果在權(quán)利要求1的胎圈鋼絲的發(fā)明中，碳含量在0.61襯％到0.65襯％范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材經(jīng)過一次拉絲處理被拉成具有真應(yīng)變在2. 0到4. 0范圍內(nèi)的預(yù)定最終拉絲直徑，并且轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w結(jié)構(gòu)，在該珠光體結(jié)構(gòu)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(xiàn)獲得抗拉強(qiáng)度出眾的，對周圍的橡膠具有優(yōu)異粘附力的，并且不會導(dǎo)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(quán)利要求2的胎圈鋼絲的發(fā)明中，由于該一次拉絲處理使拉成直徑在0. 94mm到
1.30mm的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)很容易和有效地獲得適合用于胎圈芯生產(chǎn)的直徑的胎圈芯。在權(quán)利要求3的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法的發(fā)明中，碳含量在0.61wt%到0.65wt%范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材經(jīng)過一次處理被拉成具有真應(yīng)變在2. 0 到4.0范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑。因此，使能夠不進(jìn)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(jìn)行拉絲，以及使能夠經(jīng)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于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(qiáng)度。另外，由于碳鋼線材碳含量低而變軟，因此能夠提高碳鋼線材進(jìn)行拉絲的可加工性，并且能夠提高產(chǎn)率。另外，在對線材進(jìn)行連續(xù)拉絲中，當(dāng)焊接需要在連續(xù)生產(chǎn)中進(jìn)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(fā)生。在權(quán)利要求4的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法的發(fā)明中，由于直徑為5. 5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在0. 94mm到1. 30mm范圍內(nèi)，能夠使用5. 5mm通用直徑的碳鋼線材，并且可以不必使用用于索氏體化處理的設(shè)備，因此，能夠以低成本制造胎圈鋼絲。在權(quán)利要求5的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法的發(fā)明中，由于直徑為6. 5mm的碳鋼線材被拉成最終拉絲直徑在1. 5mm到2. 20mm范圍內(nèi)，能夠使用6. 5mm通用直徑的碳鋼線材，并且可以不必使用用于索氏體化處理的設(shè)備，因此，能夠以低成本制造胎圈鋼絲。


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(fā)明的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法的實施方式的流程圖，其示出了的該方法中的各生產(chǎn)工序。圖3是胎圈鋼絲表面的照片，所述胎圈鋼絲處于其電鍍表面層從如圖2中所示的方法制得的胎圈鋼絲移除的狀態(tài)下。
具體實施例方式以下將以實施例的形式就本發(fā)明的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法進(jìn)行描述。用于車輛輪胎的胎圈鋼絲需要強(qiáng)韌且耐久性高。胎圈鋼絲的強(qiáng)度能通過對具有微細(xì)的珠光體結(jié)構(gòu)(鐵素體(Fe)和滲碳體(Fe53C)的兩相結(jié)構(gòu))和已經(jīng)進(jìn)行索氏體化處理的線材進(jìn)行拉絲和線徑細(xì)化而增強(qiáng)。使用通過使用由這種線材制造的胎圈鋼絲制得的胎圈芯的輪胎可有助于滿足高強(qiáng)度，高韌性和質(zhì)輕的要求。這是因為，如圖1中所示，拉絲處理使高強(qiáng)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于拉絲方向，所以鐵素體相的寬度變窄以提高強(qiáng)度。并且，拉絲處理使線徑越細(xì)，強(qiáng)度則變高。然而，鋼絲的直徑變得越細(xì)，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(xì)化所得的線徑自然被限制。由于這個原因，為了獲得所需線徑，需要在獲得預(yù)定線徑的拉絲處理之后進(jìn)行索氏體化處理以再次將線材恢復(fù)成適合用于拉絲的微細(xì)珠光體結(jié)構(gòu)，并且然后再次進(jìn)行另一次拉絲處理。通過重復(fù)上述工序，例如，線徑為5. 5mm的線材被拉成直徑為1. 20mm，然后在380°C到480°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理以產(chǎn)生對于鋼絲的必要伸展。并且，進(jìn)行電鍍處理以增強(qiáng)胎圈鋼絲對周圍的橡膠的粘附性，然后通過卷線機(jī)將胎圈鋼絲盤繞成卷。然而，上述工序需要在生產(chǎn)設(shè)備中安裝用于索氏體化處理的設(shè)備。為了不必使用用于索氏體化處理的設(shè)備以及將線材經(jīng)過一次拉絲處理拉成所需要的適合用于胎圈鋼絲的線徑(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，必須從鋼鐵制造商獲得具有特殊直徑的母線。因此，在本實施例的形式中，作為用于胎圈鋼絲的母線，碳鋼線材(其碳含量在 0. 61wt% -0. 65wt%范圍內(nèi)且低于現(xiàn)有技術(shù)的線材中的碳含量，并且直徑在5. 5mm-6. 5mm范圍內(nèi))經(jīng)過一次處理被拉成具有適合用于胎圈鋼絲的預(yù)定的最終拉絲直徑(直徑為 2. 20mm-0. 94mm)而不進(jìn)行索氏體化處理。雖然與現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)的低，并且材料比現(xiàn)有技術(shù)的軟。因此，可以進(jìn)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(jié)果是，可以獲得轉(zhuǎn)變成珠光體結(jié)構(gòu)的胎圈鋼絲，在該珠光體結(jié)構(gòu)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，并具有微細(xì)和光滑的結(jié)構(gòu)，這樣能夠確保胎圈鋼絲所需要的抗拉強(qiáng)度和韌性，這有利于對周圍橡膠的粘附，并且能夠避免鋼絲在拉絲過程中斷裂和鋼絲在焊接部分?jǐn)嗔?。圖2示出了胎圈鋼絲的生產(chǎn)方法。線徑在5. 5mm-6. 5mm范圍內(nèi)且碳含量在 o.eiwt^-o.eswt^內(nèi)的碳鋼(線材)自卷線機(jī)展開( ο)，并且通過去氧化皮裝置去除表面上的氧化物薄膜(Ii)。然后，使碳鋼經(jīng)過涂層液粘附裝置，從而在線材的表面粘附涂層液 (12)，并將其干燥。之后，線材通過連續(xù)設(shè)置的干燥拉絲裝置30經(jīng)過一次處理被拉成具有真應(yīng)變(13)在2. 0-4. O范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑(2. 20-0. 94mm的直徑)，并且由線卷線機(jī)進(jìn)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(yōu)選大約在0. 94mm-l. 30mm的直徑范圍內(nèi)，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(yōu)選大約在1. 5mm-2. 20mm的直徑范圍內(nèi)。隨后，已經(jīng)被拉成最終拉絲直徑的線材自卷線機(jī)展開(20)，然后通過發(fā)藍(lán)處理裝置進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理01)。并且，線材通過電鍍處理裝置進(jìn)行電鍍(22)，并通過卷線機(jī)進(jìn)行盤繞03)，由此制得胎圈鋼絲。在連續(xù)生產(chǎn)線材中，為了通過使用使用中的材料和即將使用的材料進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)而不中斷生產(chǎn)，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(chǎn)率很大程度地受到其所依賴的焊接部分的鋼絲斷裂發(fā)生率的影響，該焊接部分的拉伸載荷和彎曲度低于其他部分。然而，焊接使每個經(jīng)暴露于高溫下的焊接部分和靠近焊接部分的部分的結(jié)構(gòu)顯著變化，如材料中的碳含量增加，并且需要進(jìn)行回火。然而，影響任然存在，并且對抗拉強(qiáng)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(fā)生率減少，且生產(chǎn)率提高。另外，胎圈鋼絲和橡膠之間的粘附力依賴于由橡膠和胎圈鋼絲表面上的電鍍層之間的化學(xué)反應(yīng)引起的化學(xué)結(jié)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(jié)合力所決定。因此，雖然是有限的，但是當(dāng)錨固效果增加，有可能提高粘附力。特別地， 錨固效果導(dǎo)致的物理結(jié)合力在由于過酷的行走而使輪胎承受高溫，高濕和重復(fù)應(yīng)變時是有效的，過酷的行走導(dǎo)致橡膠和胎圈鋼絲的表面之間的粘附面惡化并且增加邊界面暴露率。實施例以下，將基于實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作效果。實施例1如表1中所示，使用JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))G3506 SWRH62A所規(guī)定的線徑為5. 5mm 的硬鋼線材作為母線材?；瘜W(xué)成分為C:0.63%，Si :0. 21%和Mn :0. 52%，并且其剩余成分為狗和不可避免的雜質(zhì)。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然后使母線材經(jīng)過涂層液粘附裝置，由此使涂層液粘附到線材的表面，并將其干燥。因此，通過連續(xù)設(shè)置的干燥拉絲裝置，線材經(jīng)過一次拉絲處理斷面面積被減小至達(dá)到預(yù)定的線徑(即直徑為1. 2mm且真應(yīng)變在2. 0-4. 0范圍內(nèi))。經(jīng)拉伸的線材通過卷線機(jī)盤繞成卷，并且已經(jīng)盤繞的線材被展開，通過使其經(jīng)過溫度保持在430°C的浴器中以進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，然后進(jìn)行電鍍處理，由此制得胎圈鋼絲。對比例1如表1中所示，使用JIS G3506SWRH72A所規(guī)定的線徑為5. 5mm的硬鋼線材作為母線材使用?；瘜W(xué)成分為C :0. 71%，Si :0. 22%和Mn :0. 49%，并且其剩余成分為！^和不可避免的雜質(zhì)。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然后使母線材經(jīng)過涂層液粘附裝置，由此使涂層液粘附到線材的表面。因此，通過連續(xù)設(shè)置的干燥拉絲裝置，線材經(jīng)過一次拉絲處理斷面面積被減小至達(dá)到預(yù)定的線徑(即直徑為1. 2mm)。經(jīng)拉伸的線材通過卷線機(jī)盤繞成卷，并且已經(jīng)盤繞的線材被展開，通過使其經(jīng)過溫度保持在430°C的浴器中以進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，然后進(jìn)行電鍍處理，由此制得胎圈鋼絲。對比例2如表1中所示，使用JIS G3506 SWRH72A所規(guī)定的線徑為4. 5mm的硬鋼線材作為母線材?；瘜W(xué)成分為C :0. 72%，Si :0. 21%和Mn :0. 51%，并且其剩余成分為!^e和不可避免的雜質(zhì)。母線材表面上的氧化物薄膜通過去氧化皮裝置被去除，然后使母線材經(jīng)過涂層液粘附裝置，由此使涂層液粘附到線材的表面。因此，通過連續(xù)設(shè)置的干燥拉絲裝置，線材經(jīng)過一次拉絲處理斷面面積被減小至達(dá)到預(yù)定的線徑(即直徑為1. 2mm)。經(jīng)拉伸的線材通過卷線機(jī)盤繞成卷，并且已經(jīng)盤繞的線材被展開，通過使其經(jīng)過溫度保持在430°C的浴器中以進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，然后進(jìn)行電鍍處理，由此制得胎圈鋼絲。
權(quán)利要求
1.一種胎圈鋼絲，其特征在于碳鋼線材經(jīng)過一次拉絲處理被拉成具有真應(yīng)變在2. 0 到4.0范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑，并轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w結(jié)構(gòu)，其中所述碳鋼線材的碳含量在0. 61襯％到0. 65襯％范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)，在該珠光體結(jié)構(gòu)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(quán)利要求1所述的胎圈鋼絲，其特征在于所述一次拉絲處理使拉成直徑在 0. 94mm到1. 30mm的范圍內(nèi)。
3.一種胎圈鋼絲的生產(chǎn)方法，其特征在于碳含量在0. 61襯％到0. 65襯％范圍內(nèi)且直徑在5. 5mm到6. 5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材經(jīng)過一次拉絲處理被拉成具有真應(yīng)變在2. 0到4. 0范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑，并且所述線材在拉絲之后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，然后進(jìn)行電鍍。
4.如權(quán)利要求3所述的胎圈鋼絲的生產(chǎn)方法，其特征在于直徑為5.5mm的碳鋼線材被拉成其最終拉絲直徑在0. 94mm到1. 30mm的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的胎圈鋼絲生產(chǎn)方法，其特征在于直徑為6.5mm的碳鋼線材被拉成其最終拉絲直徑在1. 5mm到2. 20mm的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種胎圈鋼絲及其生產(chǎn)方法，所述方法使用具有通用直徑且碳含量在0.61wt％到0.65wt％范圍內(nèi)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于胎圈鋼絲的預(yù)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％范圍內(nèi)且直徑在5.5mm到6.5mm范圍內(nèi)的碳鋼線材通過一次拉絲處理被拉成具有真應(yīng)變在2.0到4.0范圍內(nèi)的預(yù)定的最終拉絲直徑，并轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣饨Y(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者川嶋正智, 澀谷秀俊 申請人:不二商事株式會社