JPH0368099B2

JPH0368099B2 -

Info

Publication number: JPH0368099B2
Application number: JP59048010A
Authority: JP
Inventors: Geyusuie Andore; Uashirii Edomondo
Original assignee: Vallourec SA
Current assignee: Vallourec SA
Priority date: 1983-03-15
Filing date: 1984-03-13
Publication date: 1991-10-25
Also published as: ES530575A0; FR2542761A1; ZA841899B; FR2542761B1; ATE22705T1; MX160762A; EP0123632B1; JPS59177347A; DE3460903D1; ES8504945A1; US4531972A; EP0123632B2; EP0123632A1; CA1226737A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は被削性（機械加工性、usinabilit′e）
の高い鋼の製法に係る。

周知の如く、鋼の被削性はその鋼中に存在する
介在物（inciusion）の性質と形態とに主として
依存する。これら介在物は本質的に酸化物と硫化
物であり、酸化物が切削工具に不利な作用を及ぼ
すのに対し、硫化物は潤滑剤として好ましい役割
を果たす。

鋳製高速度切削工具により余り速くない速度で
切削加工を行う場合には硫化物が本質的役割を果
たすため、硫黄含量が0.07乃至0.33％の範囲内の
値をとるような鋼鉄を使用する。

一種以上の炭化物で形成された工具により高速
で切削加工する場合には硫黄含有率が高くても特
に有利な効果は得られない。一方、酸化物状の介
在物は切削工具を摩耗させるため逆に極めて有害
であることが判明した。このような介在物の有害
性は公知の方法で低下させることができる。特に
脱酸処理とデカンテーシヨンとを十分に行えばこ
れら酸化物の量が減少し得る。また、これら酸化
物状介在物は通常アルミナをベースとしており、
カルシウムの如きアルカリ土類元素又は他の元素
の添加により球状にすることもできる。更には、
これら球状の残留介在物に一定量の硫黄を化合さ
せて含ませ、それによつて該介在物の有害性を低
減させるよう処理することも可能である。この場
合硫黄含量は一般的には鋼中での通常の含量を越
えないよう500ppm（重量ppm）未満にし、通常は
150乃至500ppmのオーダーにする。所定の用途に
適するよう所定のニユアンスを得るべく前記の
ppm範囲内で硫黄含量の最大・最小値間の差を更
に縮めようという試みがしばしば行われている
が、それには大きな困難が伴う。

より一般的に言えば、球状の形態と少量の化合
された硫黄の存在とによつて有害性に殆んど除去
された介在物が少量しか含まれていない鋼を再現
性をもつて製造することは難しいことが実験の結
果判明した。

その主な理由は、脱酸処理後は鋼の硫黄含量の
調整が難しく、鋼に硫黄を添加したい場合にこれ
を正確に調節しながら行うことも容易ではなく、
更に、介在物を球状化する作用物としてカルシウ
ムを加える処理の効率に再現性が無いという事実
にある。

カルシウムと硫黄との共同作用によつて大きな
効果が得られ且つ秀れた再現性が諸結果に与えら
れるような条件下で、且つ硫黄含量が任意の硫黄
添加処理を受けていない鋼に一般的に認められる
最大硫黄含量を越えることのないよう該含量を最
大・最小値間の差を小さくして調整しながら硫黄
及びカルシウムを添加することにより、一種以上
の炭化物で形成された切削工具を用いる高速切削
加工に特に適した高被削性鋼を製造せしめる製法
の可能性が追求されてきた。

特に、被削性の観点から見て最適な結果が再現
性をもつて得られるよう、金属の形で鋼に添加さ
れるカルシウムの量とこれに対応する硫黄量とを
極めて正確に調整できるような液体鋼へのカルシ
ウム及び硫黄導入法を開発する可能性が追求され
てきた。

本発明の製法は前述の如き問題を特に有利に解
決せしめる。この製法では先ず従来の方法で非合
金鋼、合金鋼又はステンレス鋼を製造し、次いで
アルミニウムを加えてその鋼の酸素含量を
100ppm未満に減少させ、これと同時に又はその
次に塩基性スラグで脱硫現象を進めて該鋼中の硫
黄含量を100ppm未満におとし、次いでカルシウ
ムと硫黄とを言わばスタツフト・ワイヤ（fil
fourre′）の形で（即ち線状体の内部に詰込んだ
形で）添加して該鋼中のカルシウム含量と硫黄含
量とを夫々20乃至100ppm、150乃至500ppmにす
る。アルミニウムによる処理は、鋼中に溶解した
アルミニウムの残留量が150乃至500ppmとなるよ
うに行うと有利である。酸素含量は好ましくは
50ppm未満に減少させ、脱硫処理も好ましくは硫
黄含量が50ppmを下回るまで行う。カルシウム及
び硫黄はカルシウム、硫黄の順に順次添加しても
よいし又は双方同時に添加してもよい。カルシウ
ムの添加は有利にはシリコンカルシウム（silico
−calcium）の如きカルシウム合金の粒子又は粉
末を詰めたスタツフト・ワイヤを用いて行う。硫
黄の添加は有利には硫黄華又は硫化物を詰めたス
タツフト・ワイヤを用いて行う。カルシウム及び
硫黄を同時に添加する場合はこれらスタツフト・
ワイヤを複数使用するか、又はカルシウムと硫黄
とが所望の割合で双方共充填されている単一のス
タツフト・ワイヤを使用し得る。

本発明の製法は特に、硫黄含量の実際の測定値
と所望値との差が±40ppmを越えないような鋼を
再現性をもつて製造せしめる。

本発明の製法では前述の如きカルシウム及び硫
黄の添加が極めて正確に行われるため、細かく分
散された球状介在物が得られ、その結果鋼に高い
被削性が再現性をもつて与えられる。このように
して得られた鋼は炭化物製切削工具を用いる高速
加工に特に適している。

詳述すれば、本発明の製法は有利には次の如く
実施し得る。即ち、先ず従来の方法で公知タイプ
の合金鋼又は非合金鋼の如き鋼を製造し、製造過
程の最後にアルミニウムを用いてこの鋼の脱酸処
理を行う。このアルミニウムの量は該鋼中に溶解
したアルミニウムの残留量が約150乃至500ppmと
なるように決定される。この所望の残留量は、前
記の値範囲内で、炭素含量が低くなればなる程高
くなる。次いで、例えば塩基性スラグなどにより
脱硫処理を行う。このスラグは例えば石灰又はア
ルミノ−カルシウム（alumino−calcique）組成
物等で構成し得る。脱硫作用を極めて十分に進行
させるためには当該液体金属を前記スラグと接触
させて、例えば中性ガスを金属中に吹入する方法
か又は他の任意の方法により該金属を撹拌しなけ
ればならない。硫黄及び酸素の最終含量はいずれ
も好ましくは50ppm未満でなければならない。

次に、例えば仏国特許第2476542号に記載の如
きスタツフト・ワイヤを用いて前記液体鋼中にカ
ルシウムを導入する。このスタツフト・ワイヤ
は、金属又は合金状で分割状態のカルシウムが入
つている心線を厚み１／10×数mmの通常軟鋼製の外被で包囲したものである。このようなスタツフ
ト・ワイヤの導入操作は好ましくは比較的早い速
度で実施する。この速度は一般的には１乃至数メ
ートル／秒のオーダーである。この値は導入時間
が数分を越えないように、スタツフト・ワイヤ中
の単位長当りのカルシウム含量と導入すべき量と
に応じて調整される。スタツフト・ワイヤは水平
線に対し好ましくは90°に近い角度をもつて上か
ら下へと導入され金属浴中に侵入する。このよう
にすればカルシウムを液体鋼中に極めて深く侵入
させることができ、その結果この添加処理の効果
がかなり向上する。このように金属又は合金の形
態で液体鋼浴中に導入されるカルシウムの量は
150乃至600ｇ／ｔが好ましい。この範囲の量であ
れば金属中の残留酸化物を減少させた後のカルシ
ウム含量が好ましくは20乃至80ppmになるからで
ある。このようにしてカルシムウを添加した液体
鋼浴は、硫黄を加える前に好ましくは撹拌によつ
て均質化する。硫黄添加は硫黄華又は硫化鉄もし
くは硫化マンガンの如き硫化物を粉体又は粒状体
の形で充填したスタツフト・ワイヤを用いて行
う。このワイヤの外被はカルシウム添加の場合と
同様に通常軟鋼で構成されており、１／10×数mmの厚みを有している。硫黄の導入もカルシウムの場
合の如く比較的速い速度で行う。液体鋼の硫黄含
量の目標値は150乃至500ppmである。スタツフ
ト・ワイヤを用いれば導入効率は通常90％を越
え、そのため硫黄添加を極めて正確に調整し得
る。実際には硫黄華を添加すれば95％のオーダー
の効率が可能である。硫黄を導入し終えたら鋼を
インゴツト状に鋳込むか、又は連続鋳造装置で成
形する。この場合、鋳込み操作中に、注湯液体鋼
が再度酸化されることのないよう最大限の注意を
払う必要がある。

以下、非限定的実施例を２つ挙げて本発明の高
非削性鋼の製法を説明する。

実施例１ここでは本発明の製法を規格AISI1045に該当
し且つ下記の組成を有する鋼の製造に適用してみ
る。

Ｃ 0.42〜0.48（重量％） Si 0.15〜0.30 Mn 0.60〜0.90 Ｓ 0.018〜0.025 (1) 従来の方法を用い80tのアーク炉内でくず鉄
を酸化すべく溶融し、酸素を吹込み、脱燐処
理、除滓処理及び加炭処理を行つて鋼を製造す
る。

(2) 前記金属をマグネシヤ鍋に流し込む。この場
合マンガンの一部はフエロマンガンの形態で該
鍋内に添加され得る。湯口にアルミニウム
（1.5Kg／ｔ即ち120Kg）を加えて脱酸処理を行
う。該金属上に石灰スラグ（粉末生石灰８Kg／
ｔ即ち640Kg）を配置する。注湯開始と共にア
ルゴンを吹入れて該金属を撹拌する。注湯終了
１分後に鋼の試料を採取する。この鍋は次の如
き組成を有する。

重量％：Ｃ＝0.40；Si＝0.12；Mn＝0.61 ppm：Al＝520；Ｓ＝100 (3) 前記金属をアルゴンで20分間撹拌する。銑鉄
及びフエロマンガンを加えて組成を調整し、次
の如き組成を得る。

重量％：Ｃ＝0.44；Si＝0.11；Mn＝0.72 ppm：Al＝250；Ｓ＝40；O₂＝25 (4) 31重量％のカルシウムを含むシリコカルシウ
ムが180ｇ／ｍで充填されているスタツフト・
ワイヤを前記金属中に導入する。この添加操作
は120ｍ／分の速度で、即ちカルシウムが6.7
Kg／分の割合で導入される速度で３分間行う。
その結果液体鋼1t当り0.25Kgのカルシウムが添
加される。スタツフト・ワイヤ導入後アルゴン
で３分間該液体鋼を軽く撹拌し続ける。この３
分間の撹拌を終了した後に採取した試料の組成
は次の通りである。

重量％：Ｃ＝0.45；Si＝0.18；Mn＝0.73 ppm：Al＝230；O₂＝20；Ｓ＝30；Ca＝40 (5) 前述の後くカルシウム添加に次いで３分間軽
く撹拌した後、135ｇ／ｍの硫黄華が充填され
たスタツフト・ワイヤを導入して鋼を再度硫化
させる。導入速度は90m／分、所望時間は１分
20秒である。その結果合計16.2Kg即ち200ppm
の硫黄が添加される。

(6) 前記金属を塩基性ライニングで被覆された分
配器内に通した後、回転式連続鋳造法により直
径223mmの丸鋼に成形する。該鋳造物の最終組
成は次の通りである。

重量％：Ｃ＝0.45；Si＝0.17；Mn＝0.72 ppm：Al＝220；O₂＝30；Ｓ＝220；Ca＝36 (7) 前記の丸鋼を圧延して外径180mm、厚み20mm
の機械管（tubes mecanigues）を形成する。
このようにして得られた管は炭化物製切削工具
で加工する場合に、同一組成をもつ通常の鋼よ
り遥かに秀れた被削性を示す。

この被削成の向上は、同一の前記基準分析
（規格AISI1045に基づく２種の鋼Ａ，Ｂの比較
を示す添付図面のグラフから明らかである。
尚、Ａは実施例１の方法で製造した鋼、ＢはＡ
と類似の原料を再硫化処理もスタツフト・ワイ
ヤによるカルシウム添加も行わずに使用し、同
一の80tアーク炉内で通常の方法により製造し
た鋼である。Ｓ含量は石灰の含有率がより低い
スラグ（640Kgではなく300Kgの石灰を鋳鍋への
注湯後該鍋中に添加）を使用しより短時間の間
軽く撹拌した直後0.018／0.25％となつた。

横座標軸Ｔは工具の仕事面が0.4mm摩耗する
のにかかる時間（分）、縦座標軸Ｖは切削速度
（ｍ／分）を示す。

このグラフの曲線Ａ及びＢは従つて工具仕事
面を所定の加工時間で0.4mm摩耗させるのに必
要な切削速度（ｍ／分）を標準状態の各鋼毎に
表わしている。これは炭化物製工具ISO−P30
を用い乾燥状態下で行つた旋盤加工テストの結
果である。該工具の送りは0.4mm／回転、切込
みは２mmである。

寿命が一定である場合鋼の被削成は切削速度
が速ければ速い程大きいことになる。

従つて本発明の製法は効率がより高いものと
評価される。

実施例２実施例１と同一の鋼を同様の条件下で製造す
る。但し、最後のカルシウム及び硫黄添加操作は
硫黄華と30重量％のカルシウムを含むシリコカル
シウムとの混合物が充填されたスタツフト・ワイ
ヤを用いて行う。

前記混合物は硫黄20％、シリコカルシウム80％
よりなつている。このスタツフト・ワイヤの重量
は170ｇ／ｍである。120ｍ／分の速度で４分間導
入操作を行うと実施例１と同様の結果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の製法で製造した鋼と、類似
の原料及び同一の炉を用いて従来の如く製造した
鋼との被削性を比較するグラフである。Ａ……本発明の製造による鋼、Ｂ……従来製法
による鋼、Ｖ……切削速度（ｍ／分）、Ｔ……工
具仕事面の0.4mmの摩耗に要する時間（分）。

Claims

【特許請求の範囲】１非合金鋼、合金鋼又はステンレス鋼を融解
し、アルミニウムを加えて脱酸し、塩基性スラグ
で脱硫することにより製造する硫黄含量150〜
500ppmの高被削性鋼の製法であつて、該鋼中の
酸素含量を100ppm未満に減少させ、該鋼中の硫
黄含量を100ppm未満におとし、次いでカルシウ
ム及び硫黄をスタツフト・ワイヤの形状で添加し
て該鋼中のカルシウム含量を20乃至100ppm且つ
硫黄含量を150乃至500ppmにすることを特徴とす
る方法。２前記のアルミニウム添加を鋼中の溶解アルミ
ニウム残留量が150乃至500ppmとなるように行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
方法。３前記脱酸処理を鋼中の酸素含量が50ppm未満
に減少するように行うことを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項に記載の方法。４前記の脱硫処理を鋼中の硫黄含量が50ppm未
満に減少するように行うことを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の方
法。５前記のカルシウム及び硫黄の添加をカルシウ
ムから始めて順次連続的に行うことを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
載の方法。６前記のカルシウム添加を粒子状のカルシウム
ベース合金例えばシリコカルシウムが充填された
スタツフト・ワイヤを用いて行うことを特徴とす
る特許請求の範囲第５項に記載の方法。７前記の硫黄添加を硫黄華又は硫化物が充填さ
れているスタツフト・ワイヤを用いて行うことを
特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項に記
載の方法。８前記のカルシウム及び硫黄の添加を最低１つ
のスタツフト・ワイヤを用いて同時に行うことを
特徴とする特許請求の範囲第１、２、３、４、６
項又は第７項に記載の方法。９前記の硫黄添加の量が150乃至300ppmである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８
項のいずれかに記載の方法。１０硫黄含量を実際の含量と所望の含量との差
が±40ppmを越えないような正確さをもつて150
乃至500ppmの範囲内に調整することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに
記載の方法。１１酸素含量削減操作と、脱硫処理と、カルシ
ウム及び硫黄添加操作とを鋳鍋内で行うことを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項のい
ずれかに記載の方法。１２前記鋼を連続鋳造により成形することを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項のい
ずれかに記載の方法。