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KR100644133B1 - 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법 - Google Patents

슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법 Download PDF

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KR100644133B1
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Abstract

본 발명은 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법에 관한 것으로, 탄소함량이 0.80 ~ 0.86wt%인 와이어로드를 신선하는 1차 가공단계와, 상기 1차 가공 후 중간열처리 및 도금을 한 다음 97.5% 이상 100% 보다 작은 감면율을 갖도록 습식신선 가공하여 소선을 수득하는 2차 가공단계를 포함한다.
이러한 본 발명은 상대적으로 탄소함량이 적은 하이텐설(HT)용 와이어로드를 이용하여 슈퍼하이텐설(SHT) 스틸코드용 소선을 제조함에 따라, 소선 제조 시 단선발생을 감소시켜 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명을 이용해 제조한 스틸코드는, 중량이 상대적으로 경감되고 직경이 축소되므로, 타이어 제조 시 스틸코드 사용량을 감소시켜 타이어 경량화 및 주행시 구름저항 감소로 인한 연비성능 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 스틸코드 토핑 작업 시 고무 두께를 얇게 할 수 있어 타이어를 경량화시킬 수 있다.

Description

슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법 {A method for manufacturing filament for SHT steel cord}
본 발명은 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법에 관한 것으로, 단선 등의 가공불량을 발생하지 않아 제조가 용이하고 생산성을 향상시키며 제조비용을 절감할 수 있는 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스틸코드(Steel Cord)는 타이어의 고무제품 보강용으로 주로 사용되는 것으로, 탄소함량이 0.6 ~ 0.95wt%인 탄소강으로 된 직경 5.0 ~ 5.5mm 인 와이어로드를 직경 1.0 ~ 2.0mm로 신선가공한 후 그 표면에 0.1 ~ 0.4㎛ 두께의 황동도금을 실시한 후 다시 신선가공을 행하여 생산한, 직경 0.10 ~ 0.40mm, 강도 280 ~ 340kg/㎟인 소선(Filament)을 용도에 따라 다양한 구조(예컨대, 1 × 3, 2 + 2, 2 + 7, 3 + 6, 3 + 9 + 15, 1 + 18, 3 / 8 + 13 등)로 꼬아서 제조된다.
통상적으로, 스틸코드는 소선의 인장 강도에 따라 하기의 표 1과 같이 분류한다.
[표 1] 스틸코드 분류
Figure 112004063105610-pat00001
상기 표 1에 구분되어 있는 바와 같은 각각의 인장 강도를 달성하기 위해, 노멀텐설(Normal Tensile)(NT) 스틸코드의 경우에는 탄소함량이 0.67 ~ 0.75%인 와이어로드(Wire Rod)를 사용하며, 하이텐설(High Tensile)(HT) 스틸코드는 탄소함량이 0.77 ~ 0.85%인 와이어로드를 사용하고, 슈퍼하이텐설(Super High Tensile)(SHT) 스틸코드는 탄소함량이 0.9 ~ 1.0%인 와이어로드를 사용하여, 직경 1.0 ~ 2.0mm로 신선가공 후 표면에 황동도금을 하고 다시 직경 0.10 ~ 0.40mm로 최종 신선가공하여 소선을 생산하는 것이 일반적이다.
종래예로서, 미국특허 공고번호 US06293326에서는, 소선의 직경이 0.30mm인 경우, 하이텐설(HT) 스틸코드는 탄소함량이 0.80% 이상의 와이어로드로 소선을 제조하여 인장강도가 330kg/mm2이며, 슈퍼하이텐설(SHT)은 탄소함량이 0.78 ~ 0.86%인 탄소강에 0.3~1.0% 규소(Si) 및 기타 합금원소(Cr, Ni, Co, W, V, Nb 등)가 0.1 ~ 0.5% 첨가된 와이어로드로 소선을 제조하여 인장강도가 376kg/mm2이다.
그리고, 이 소선을 N가닥 꼬아서 1 × N(N=2~3) 구조의 스틸코드를 생산한다.
또한, 다른 종래예로서, 미국특허 공고번호 US06098393에서는 탄소함량이 0.91 ~ 2.0%인 와이어로드로 인장강도가 340kg/mm2 이상인 슈퍼하이텐설(SHT) 소선을 제조하여 1 × 2구조의 스틸코드를 생산한다.
그러나, 철에 탄소나 합금원소의 함량이 높아지면, 강도는 높아지나 와이어로드 제조시 탄소편석(Carbon Segreation) 또는 비금속 개재물의 분포 및 크기 등의 조절이 어려워 와이어로드의 제조가 어렵고, 탄소편석이 존재하거나 비금속 재재물이 잘 조절되지 않는 경우 스틸코드 생산 시 신선가공 또는 연선가공시 단선(斷線) 등의 가공불량을 발생하여 스틸코드의 제조가 어려워지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 탄소함량이 0.80 ~ 0.86%인 하이텐설(HT)용 와이어로드 사용하여 슈퍼하이텐설(SHT) 스틸코드용 소선을 제조함으로써, 소선 제조 시 단선발생을 감소시켜 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법은, 탄소함량이 0.80 ~ 0.86wt%이고 직경이 5.0 ~ 5.5mm 와이어로드를 신선(伸線, wire drawing)하는 1차 가공단계와, 상기 1차 가공 후 중간열처리(Patenting) 및 황동도금을 한 다음 97.5% 이상 100% 보다 작은 감면율(단면 감수율)을 갖도록 습식신선 가공하여 소선을 수득하는 2차 가공단계를 포함한다.
이때, 상기 2차 가공단계에서 수득되는 소선은, 직경 0.20 ~ 0.30mm에 인장강도 340 ~ 380kg/mm2가 되도록 습식신선 가공한다.
상기 2차 가공단계에서 수득된 소선은 복수개를 꼬아서 스틸코드를 제조할 수 있으며, 바람직스럽게는 소선 3개를 꼬아서 1 × 3 구조의 스틸코드를 생산한다.
상기 2차 가공단계에서는, 습식 신선 가공시 감면율이 97.5% 이상이 되도록 해야함을 주의해야한다.
본 발명은 탄소함량이 0.80 ~ 0.86wt%인 하이텐설(HT)용 와이어로드를 사용하여 슈퍼하이텐설(SHT) 스틸코드용 소선을 제조하는 것이 주된 특징인데, 감면율이 97.5% 미만이 되면 인장강도가 저하되어 슈퍼하이텐설(SHT)가 아닌 하이텐설(HT) 스틸코드가 되기 때문이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
[실시예] (1 × 3 × 0.28SHT)
탄소함량이 0.82%, 직경 5.5mm인 와이어로드를 직경이 2.3mm가 되도록 1차 신선한 후, 중간열처리 및 황동도금을 하고 직경 0.28mm까지 최종 습식신선을 실행하여 제조한 소선 3가닥을 꼬아 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다
[비교예 1] (1 × 3 × 0.30HT)
탄소함량이 0.82%, 직경 5.5mm인 와이어로드를 직경이 1.75mm가 되도록 1차 신선한 후 중간열처리 및 황동도금을 하고 직경 0.30mm까지 최종 습식신선을 실행 하여 제조한 소선 3가닥을 꼬아 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다
[비교예 2] (2+2 × 0.25HT)
탄소함량이 0.82%, 직경 5.5mm인 와이어로드를 직경이 1.45mm가 되도록 1차 신선한 후 중간 열처리 및 황동도금을 하고 직경 0.25mm까지 최종 습식신선을 실행하여 제조한 소선 4가닥을 꼬아 스틸코드를 제조하고 그 물성을 평가한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다
[표 2] 스틸코드 물성
Figure 112004063105610-pat00002
단, 상기의 표 2에 나타낸 물성 측정방법은 다음과 같다.
1) 선경, 코드경 : 마이크로메타를 사용하여 측정하였다.
2) 절단강도 : 인스트론 인장시험기(1Ton)를 사용하여 측정하였다.
* 인장강도 = 절단강도 / 소선의 단면적
3) 단위중량 : 스틸코드 1m의 무게를 저울로 측정하였다.
4) 경직도(Stiffness) : Taber-Stiffness를 측정하였다.
5) 피로한도 : RBT(Rotating Beam Tester, Beakert사 제품) 피로시험기를 사용하여 백만회 회전하는 동안 피로파단이 발생하지 않는 최고의 하중을 표시한 것이다.
6) 접착력: ASTM D2229-85, ASTM D2229-79 규격에 따라 실시하였다.
상기 본 발명의 실시예와 비교예 1 및 2의 감면율을 정리하면 하기의 표 3과 같다.
[표 3] 감면율
Figure 112004063105610-pat00003
상기 표 2 및 표 3을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에서는 비교예 1 및 2와 동일한, 탄소함량이 0.82%인 하이텐설(HT)용 와이어로드를 사용하여 인장강도가 365kg/mm2인 슈퍼하이텐설(SHT) 스틸코드용 소선을 생산하였으며, 절단강도, 경직도(Stiffness), 피로한도 등이 비교예 1 및 2에 대비하여, 동등 또는 우수한 물성을 나타내었다.
즉, 본 발명은, 탄소함량이 0.80 ~ 0.86wt%이고 직경이 5.0 ~ 5.5mm인 하이텐설(HT)용 와이어로드를 신선한 후 중간열처리 및 황동도금을 한 다음 97.5% 이상 100% 보다 작은 감면율(단면 감수율)을 갖도록 습식신선 가공하여 수득한 소선을 이용해 슈퍼하이텐설용 스틸코드를 제조함으로써, 절단강도, 경직도, 피로한도 등이 우수하면서도 탄소함량이 적은 하이텐설(HT)용 와이어를 이용함에 따라 소선 제조 시 단선발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 비교예 1 및 2에 대비하여 87 ~ 94% 정도의 중량이므로, 타이어 제조 시 스틸코드 사용량을 감소시켜 타이어 경량화 및 주행시 구름저항 감소로 인한 연비성능 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 비교예 1 및 2에 대비하여 스틸코드의 직경이 91 ~ 94% 수준으로 스틸코드 토핑 작업 시 고무 두께 를 얇게 할 수 있어 타이어 경량화를 더욱 효과적으로 달성할 수 있다.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 본 발명에 따르면 탄소함량이 0.80~0.86% 인 하이텐설(HT)용 와이어로드를 사용하여 슈퍼하이텐설(SHT) 스틸코드용 소선을 생산하였다. 즉, 상대적으로 탄소함량이 적은 하이텐설(HT)용 와이어로드를 이용함에 따라, 소선 제조 시 단선발생을 감소시켜 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명을 이용해 제조한 스틸코드는, 중량이 상대적으로 경감되고 직경이 축소되므로, 타이어 제조 시 스틸코드 사용량을 감소시켜 타이어 경량화 및 주행시 구름저항 감소로 인한 연비성능 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 스틸코드 토핑 작업 시 고무 두께를 얇게 할 수 있어 타이어를 경량화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 탄소함량이 0.80 ~ 0.86wt%이고 직경이 5.0 ~ 5.5mm 인 와이어로드를 신선하는 1차 가공단계; 및
    상기 1차 가공 후 중간 열처리 및 황동도금을 한 다음 97.5% 이상 100% 보다 작은 감면율을 갖도록 습식신선 가공하여 직경이 0.20 ~ 0.30mm이고 인장강도가 340 ~ 380kg/mm2인 소선을 수득하는 2차 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼하이텐설 스틸코드용 소선 제조방법.
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