海底缆线保护管用异型钢丝、其制造方法以及耐压层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及与长边方向垂直的截面形状为中空扇形、抗拉强度为1200MPa以上的 高强度并且低循环疲劳特性优异的海底缆线保护管用异型钢丝、其制造方法以及耐压层。
[0002] 本申请基于2012年10月4日在日本申请的日本特愿2012-222347号主张优先权， 在此援引其内容。
【背景技术】
[0003] 光纤等的保护管是将三根截面形状为中空扇形的异型钢丝组合成圆筒状而形成 的。另外，光纤是从保护管通过而得以保护免受外力影响的，该保护管成为耐压层。为了削 减缆线的铺设成本，对于保护管和耐压层要求轻量化，例如专利文献1~4所公开的那样， 以往以来提出了抗拉强度高的异型钢丝。此外，异型钢丝是在对丝材进行拉丝加工后对丝 材实施将其截面形状制成大致中空扇形的异型轧制而制造的。因此，例如专利文献5提出 了兼顾冷加工性与高强度化的高强度钢丝。这里，丝材表示钢丝的原材料。另外，钢丝是指 包括异型钢丝和除了异型钢丝以外的钢丝的总称。
[0004] 为了兼顾钢丝的冷加工性与高强度化，增加渗碳体分率、通过固溶Si等来强化铁 素体、使珠光体的片层间距微细化是有效的。这样的钢丝例如是如下制造的：对含有大量的 C且根据需要添加 Si、Cr等而炼制得到的钢坯进行热轧以制成丝材，进而将该丝材加热到 奥氏体区域，然后冷却，冷却后进行用于使其等温相变的钢丝韧化处理。
[0005] 以往的抗拉强度高的异型钢丝是着眼于热轧后和钢丝韧化处理后的钢丝的金属 组织，谋求实现高强度化与高延展性化的兼顾。另外，就用于制造谋求高强度化与高延展性 化的兼顾的异型钢丝的拉丝加工工序和异型轧制工序，例如专利文献2和3提出了对减少 截面积和轧辊的口径（caliber)形状进行调整以防止断丝的方法。
[0006] 但是，例如专利文献2以及3所公开的对减少截面积和轧辊的口径形状进行调整 这样的技术在确保异型钢丝的抗拉强度上是有效的，但以该技术得到的异型钢丝的低循环 疲劳特性不能说是优异的。另外，例如专利文献1没有规定织构和尺寸精度，因此难以兼顾 抗拉强度的均匀性与优异的低循环疲劳特性即耐久性。
[0007] 此外，在海洋等中由船上铺设电力缆线、通信缆线时，在缆线到达海底特别是到达 深海底并稳定为止的短时间之间，受到狂风暴雨、波浪等的影响。由此，水压、潮汐力有时会 对缆线反复施加大的张力，从而可能会发生由低循环疲劳造成的断裂。因此，对于用于保护 光纤等的异型钢丝要求低循环疲劳特性。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开昭62-228431号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2003-301239号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2003-301240号公报
[0013] 专利文献4 :日本特开2004-277759号公报
[0014] 专利文献5 :日本特开2010-229469号公报
【发明内容】
[0015] 发明所要解决的问题
[0016] 本发明是鉴于这样的实际情况，其目的在于：提供特别适于海底缆线保护管用的 高强度且低循环疲劳特性优异的海底缆线保护管用异型钢丝、其制造方法以及耐压层。
[0017] 用于解决问题的手段
[0018] 本发明的主旨如下。
[0019] (1)本发明的一个方案为异型钢丝，其化学成分以质量％计含有C :0.30%~ L 10%、Si :0· 10 % ~L 50%、Mn :0· 20 % ~L 50%，P 和 S 限制为 P :0· 020% 以下、S : 0. 020 %以下，剩余部分包含Fe和杂质，金属组织包含铁素体-珠光体组织或珠光体组织， 与长边方向垂直的截面为中空扇形，上述截面的壁厚中央部、内表面一侧表层部以及外表 面一侧表层部处的上述长边方向的< 110 >取向的聚集度分别为2. 0~4. 0,上述截面的上 述内表面一侧表层部与上述外表面一侧表层部的上述长边方向的上述< 110 >取向的聚 集度之差的绝对值为0.3以下，上述截面的上述壁厚中央部处的壁厚方向的< 100 >取向 的聚集度为1. 2~3. 8,在将上述截面的相对置的内表面一侧两端内角R分别设定为R1、R2 时，由上述R2与上述Rl之比表示的尺寸精度指标为0. 5~2. 0。
[0020] (2)根据上述⑴所述的异型钢丝，其化学成分以质量％计还可以含有Cr : 0· 01%~I. 00%、B :0· 0004%~0· 0030% 中的一种以上。
[0021] (3)根据上述⑴或⑵所述的异型钢丝，其以基于JIS Z 2241的拉伸试验所得 到的抗拉强度可以为1200MPa以上，在使应变振幅Δ ε为2%~6%、使应变速度ε '为 0. 4% /秒、使试验波形为重复频率为0. 050Hz的三角波的低循环疲劳试验中，以下述式1 算出的低循环疲劳系数A可以为15以上。
[0022] A = Nf/ Δ ε 3885 (式 1)
[0023] (4)本发明的一个方案为异型钢丝的制造方法，其是制造上述⑴~⑶中任一 项所述的异型钢丝的方法，其包括下述工序：拉丝加工工序，在该工序中，对金属组织包含 铁素体-珠光体组织或珠光体组织的原材料钢丝进行拉丝加工，从而得到中间钢丝；以及 异型轧制工序，该工序在上述拉丝加工工序之后，对上述中间钢丝进行异型轧制，从而得到 异型钢丝，在上述拉丝加工工序中，当以由上述原材料钢丝的截面积减去上述中间钢丝的 截面积而得到的减少截面积与由上述原材料钢丝的截面积减去上述异型钢丝的截面积而 得到的总减少截面积之比的百分率作为拉丝加工比例时，以上述拉丝加工比例为30%~ 85 %的方式进行上述拉丝加工，接着在上述异型轧制工序中，以辊的工作直径为210mm~ 350mm、上述辊的表面与上述中间钢丝的摩擦系数为0. 05~0. 2并且预先求出了后张力的 上述中间钢丝的断裂负荷的2%~7%的方式进行异型轧制。
[0024] (5)本发明的一个方案为耐压层，其具备三根上述（1)~（3)中任一项所述的异型 钢丝和光通信纤维，上述三根异型钢丝以上述光通信纤维为中心而组合成圆筒状。
[0025] 发明效果
[0026] 根据本发明的上述各方案，能够提供耐久性比以往得到了大幅改善的高强度的海 底缆线保护管用异型钢丝、其制造方法以及耐压层。当使用该异型钢丝时，能够抑制发生由 低循环疲劳造成的缆线断裂；另外，能够通过耐压层来保护光通信纤维，因此产业上的贡献 极为显著。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明的一个实施方式的异型钢丝的与长边方向垂直的剖视图。
[0028] 图2是表示本发明的一个实施方式的异型钢丝中的EBSD测定面（TD面）和长边 方向以及壁厚方向的立体图。
[0029] 图3是表示将三根上述异型钢丝以光通信纤维为中心组合为圆筒状而形成的耐 压层的与长边方向垂直的截面的图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明的发明者们为了解决现有技术的问题，反复进行了认真的实验、研宄。其结 果是，发现了：为了使异型钢丝兼顾强度与低循环疲劳特性，对铁素体-珠光体组织或珠光 体组织的金属组织进行调整。与此相伴，对拉丝加工工序以及异型轧制工序的条件进行控 制，由此能够对异型钢丝的长边方向的制成中空扇形形状的截面的长边方向的< 110 >取 向、壁厚方向的< 100 >取向的织构或其截面的内表面一侧两端内角R的尺寸精度进行控 制。下面，将本实施方式的海底缆线保护管用异型钢丝的与长边方向垂直的中空扇形的截 面称为与长边方向垂直的截面、制成中空扇形形状的截面，或者有时仅称为截面。此外，以 下，海底缆线保护管用异型钢丝是异型钢丝，有时仅称为异型钢丝。
[0031] 进而，本发明的发明者们发现了 ：异型钢丝的特性根据以拉丝加工以及异型轧制 形成的织构而大幅变化；通过对织构进行控制，能够使高强度的异型钢丝的低循环疲劳特 性提高；另外，对织构进行控制时，拉丝加工以及异型轧制的条件是重要的。
[0032] 图1是本发明的一个实施方式的异型钢丝的与长边方向垂直的剖视图。图2是表