JPH0564229B2 - - Google Patents

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JPH0564229B2
JPH0564229B2 JP19457185A JP19457185A JPH0564229B2 JP H0564229 B2 JPH0564229 B2 JP H0564229B2 JP 19457185 A JP19457185 A JP 19457185A JP 19457185 A JP19457185 A JP 19457185A JP H0564229 B2 JPH0564229 B2 JP H0564229B2
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cutting
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Yukio Ochiai
Hiroshi Ooba
Yoji Hida
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、スチールウール製造用線材とその製
造法に関するものである。 (従来の技術及びその問題点) スチールウールは、通常、低炭素鋼線材を伸線
加工後、長手方向に切削して製造されており、た
わしとして一般台所用品磨き用、さび取り用、ペ
イント除去用などに用いられるほか、最近はデイ
スクブレーキ用や合成樹脂類との複合材料にも使
用され、その需要は増大しつゝある。 スチールウール製造用線材に要求される特性と
して、 (1) 切削工具の寿命が長いこと、 (2) 切削時に極微の粉や屑の発生が少なく、歩留
りが高いこと、 (3) スチールウール自体が適度の弾力性と強度を
有すること、 などがあげられる。 スチールウールは、前記の通り、切削によつて
製造されるため、スチールウール製造用線材には
良好な被削性、すなわち(1)で示したような工具寿
命の長いことが要求される。また、通常の切削加
工とスチールウール切削加工の著しい相違は、前
者において切り屑となる部分を後者ではスチール
ウールとして利用する点にあり、スチールウール
となる切り屑はカールすることなく、安定した大
きさと形状で連続して切削できることが必須条件
である。さらに、通常の切削加工では望ましいと
されている極微細な粉や屑(以下、極微切削屑と
いう)の発生も、スチールウールの製造において
は歩留りを低下させ、かつ作業環境を汚染するた
めに、最少限に抑制することが重要である。この
ため、被削性を向上させるために種々の元素を添
加した既存の快削鋼はスチールウール製造用線材
には利用できない。 現在スチールウール製造用線材としてはPとN
を高めたもの(特公昭50−14212号公報、米国特
許3387968)、さらに、これにSとCaを複合添加
したもの(特開昭55−6437号公報)が提案されて
いる。一方、鋼組成以外に鋼中の非金属介在物の
組成と量を制御する方法も公表されている(特開
昭53−54114号公報、特開昭60−24347号公報)。 また、スチールウールの製造においては、幅が
50〜120μmのきわめて細い連続した帯状の従来の
切り屑を切削加工によつて切り出していくため、
素材である鋼線材には材質上の均一さが強く要求
される。このためスチールウール製造用線材は非
金属介在物の形態や量の制御に加えて組織の均一
さに関して十分な配慮がなされねばならない。こ
のため、従来は線材をエアパンテイングすること
が多かつた(特公昭50−14212号公報、特開昭53
−54114号公報) (発明が解決しようとする問題点) 上記の従来の線材はいずれも工具寿命を長くす
る効果があるものゝ極微切削屑の発生量の点では
限界があり、なお、改善の余地が大きいという問
題があり、上記のエアパテンテイングでは組織の
均一性がまだ不十分であるという問題がある。 (問題点を解決するための手段) 本発明は従来のスチールウール製造用材料では
達成されなかつた極微切削屑の大幅な低減を安定
して実現させるための新規なスチールウール製造
用線材料およびその製造法を提供することを目的
とする。 本発明は、特にPとCaの複合効果を利用する
こと、また、その効果を十分に発揮させるための
SおよびO量の制御を行なうこと、さらに線材圧
延後の冷却速度を適正領域に制御することを特徴
とする製造方法と、この製造法で製造したスチー
ルウール製造用線材である。 すなわち、本発明は、 C:0.05〜0.20wt%、Si:0.1wt%以下、Mn:
0.5〜1.5wt%、P:0.07wt%以下、S:0.02wt%
以下、N:0.003〜0.01wt%、O:0.006〜0.03wt
%、さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有
し、残部をFeおよび不可避的不純物よりなるこ
とを特徴とするスチールウー製造用線材。 0.0020−0.024×P(wt%)≦Ca(wt%)≦ 0.0040−0.024×P(wt%) および、 C:0.05〜0.20wt%、Si:0.1wt%以下、Mn:
0.5〜1.5wt%、P:0.07wt%以下、S:0.02wt%
以下、N:0.003〜0.01wt%、O:0.006〜0.03wt
%、 さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有し、
残部をFeおよび不可避的不純物からなる鋼を熱
間圧延し、圧延終了後850〜550℃の温度領域を1
〜40℃/sの冷却速度で冷却することを特徴とす
るスチールウール製造用線材の製造法、 0.0020−0.024×P(wt%)≦Ca(wt%)≦ 0.0040−0.024×P(wt%) である。 (作用) 次に本発明の成分限定理由について説明する。 なお以下に示す%はwt%である。 Cはスチールウールに適当な強度と弾力性を与
えるために不可欠な成分であるため0.05%以上加
えるが、0.20%を越えるとセメンタイト量が過多
となつてスチールウールが脆くなるため、上限を
0.20%とした。 Siは鋼の脱酸上必須の元素であるが、そのフエ
ライト固溶強化作用により極微切削屑の発生は増
大する。したがつて、上限を0.1%とした。 Mnは鋼の脱酸元素として不可欠であり、ま
た、セメンタイト量を減らして線材の組織を均質
化する効果が著しいため、0.5%以上添加するが、
1.5%を越えると切削抵抗が増加するため1.5%を
上限とした。 Nは通常快削鋼で多量に使用されスチールウー
ル製造用線材でもNを高めているが、Siと同様フ
エライトに固溶してこれを脆くするため極微切削
屑の発生が増加する。このため、Nの上限は0.01
%とした。一方、0.003%未満ではスチールウー
ルの表面性状が悪く平滑性が損なわれるため、下
限を0.003%とした。 本発明者らは、以下に述べるP,Ca,Sおよ
びOの相互の連関が切削屑の発生におよぼす影響
を多くの基礎研究により解明し、その結果とし
て、これらの元素の含有量を適正範囲に制御すれ
ば著しい複合効果が得られ、極微切削屑の発生が
大幅に減少する事実を発見した。 PはNと同様スチールウールの表面性状を改善
するが、固溶強化元素としてフエライトに固溶し
てこれを脆くするため切削屑の増加が避けられな
い。そこで、本発明者らは第1表の試料を用いて
Pの有する表面性状改善効果を維持しつゝ極微切
削屑の発生を減ずる方法を研究した結果、第1図
に示すようにP含有量に依存する適正量のCaを
添加することにより当該図に数値(単位:%)で
示すような低い極微切削屑発生率が得られること
を新たに発見した。
【表】 しかし、Pが0.07%を越えるとCaの効果がみと
められなくなるため、Pの上限を0.07%とした。
第1図に示すPとCaの適正領域を式であらわす
と(1)式となる。 0.0020−0.024×P(wt%)≦Ca(wt%)≦ 0.0040−0.024×P(wt%) ……(1) 上記のCaの効果を十分発揮させるためにはCa
が鋼中のOと反応してCaOを主体とした非金属介
在物、すなわちゲーレナイト(2CaO・Al2O3
SiO2)からランキナイト(3CaO・2SiO2)の組
成に近い介在物を形成し、それらが微細かつ均一
に分散している必要がある。このため、鋼中のO
量は0.006%以上、0.03%以下とする。 一方、共存するSが多いときはCaOの周囲に
CaSが析出したCaO−CaS型介在物となるためCa
は十分その効果を発揮し得ないばかりか、MnS
を多量に生成するため連続したスチールウールが
得られなくなる。このためS量は低いほど好まし
く、0.020%を上限とした。 従来、CaとSを複合添加したスチールウール
用材料が公表されており、(特開昭55−6437号公
報)、この場合、Sは0.05%以上である。しかし、
このようにS量が多い場合はCaOを主体とする非
金属介在物は生成し得ず、したがつて本発明の言
うPとCaの複合効果にもとづく卓越した効果は
得られない。さらに、特開昭60−24347号公報に
は、Caを0.008%以下添加したスチールウール製
造用材料が提案されているが、この場合のCaは
スチールウールの弾力性を高めるために添加され
たものであり、PとCaの複合効果によつて極微
切削屑を低減を可能ならしめている本発明とは本
質的に異なるものである。 また、機械構造用鋼にCaを添加したCa快削鋼
が既に実用化されているが、この種の快削鋼の大
部分はアノーサイト(Cao・Al2O3・2SiO2)を
主体とする組成に調整されている。このような
CaO系複合介在物はTiCを含む超硬合金工具を用
い150〜200m/minの高速切削加工を行なつた場
合、超硬工具面に付着して工具寿命を延長する効
果のあることが知られている。これに対して本発
明でPと複合して効果を発揮するところのCaOを
主体とする介在物はアノーサイトにくらべてCaO
含有率が高く、かつ、その効果とするところは極
微切削屑の低減であり、上記Ca快削鋼における
Caの効果とは全く異なるものである。本発明の
効果は切削工具および切削速度の如何にかゝわら
ず得られるものである。 次に本発明方法における線材圧延後の冷却速度
の限定理由について述べる。 本発明者らはスチールウール用線材のようにP
の高い線材に対しては、Pのミクロ偏析とそれに
起因するフエライト−パーライト組織の不均質性
(縞状組織)を除去し極微切削屑の発生を低減す
るためには、圧延後、オーステナイト粒が成長す
る前に適当な冷却速度で冷却することが、従来の
エアパテンテイングなどにくらべてはるかに効果
的であるとの新しい知見を得た。すなわち、圧延
後の冷却段階でオーステナイトが変態してフエラ
イトあるいはパーライトが生成する850℃以下、
550℃以上の温度領域を、第2表に示すように、
1℃/S以上で急冷することにより縞状組織は完
全に消滅するのみならず、フエライト結晶粒はエ
アパテンテイングに比較してきわめて細かくかつ
整粒化されるとの新知見を得た。
【表】 このように線材圧延後の調整冷却により得られ
た細整粒組織が、スチールウール切削時、極微切
削屑の発生を著しく低減せしめることは従来まつ
たく知られておらず初めて明らかとなつた新事実
である。一方、上記温度領域における冷却速度が
40℃/Sを越えると、安定したフエライト+パー
ライト組織が得られず極微切削屑の発生率が増加
するばかりか、線材の強度が高くなりすぎ、その
結果伸線、切削ともに困難となるため上限を40
℃/Sとした (実施例)
【表】
【表】 第3表のNo.1〜15に示す化学成分の鋼をそれぞ
れ転炉で溶製後、一部は鋼塊法によりその他は連
続鋳造法によりビレツトを製造した。次いで、ビ
レツトを加熱炉で1100℃に加熱し、引きつゝぎ線
材圧延および調整冷却を行なつた。調整冷却は衝
風冷却、気水冷却、ないしは溶融塩冷却により行
なつた。線材を酸洗および潤滑処理後6.35mmより
所定のサイズまで伸線した。伸線後の鋼線強度の
目標値は98〜102Kgf/mm2である。 スチールウール切削時の工具材質は高速度鋼お
よびTiCを含む超硬合金(P種)を用い、また切
削速度は低速(55m/min)と高速(160m/
min)の2水準を選びその影響を調査した。 第3表でNo.2はCが、No.3はSiが、No.4はN
が、No.5はSが、本発明の範囲外の鋼であり、No.
1からNo.5まではC,Si,N,およびSの影響を
調べ、またNo.6とNo.10はOが本発明の範囲外の鋼
であり、No.6からNo.10まではOの影響を調べたも
のである。さらにNo.11からNo.14までは本発明鋼を
用いて工具材質と切削速度の影響を調べたもので
ある。No.15は比較例で、PおよびNを高め、Ca
を含まず、Oが少ない従来のスチールウール製造
用線材の一例である。 第3表が示すように、本発明によれば切削条件
とは無関係に極微切削屑の発生率は大幅に低下す
る。 また、本発明の線材を用いて製造されたスチー
ルウールはいずれも良好な特性を示す。 (発明の効果) 以上述べたように、本発明によれば極微切削屑
発生量を著しく低減できるため、スチールウール
の製造において、歩留りの向上と作業環境の改善
をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はスチールウール切削時の極微切削屑発
生率におよぼすPとCaの複合添加の効果を示す
図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.05〜0.20wt%、 Si:0.1wt%以下、 Mn:0.5〜1.5wt%、 P:0.07wt%以下、 S:0.02wt%以下、 N:0.003〜0.01wt%、 O:0.006〜0.03wt%、 さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有し、
    残部をFeおよび不可避的不純物よりなることを
    特徴とするスチールウール製造用線材。 0.0020−0.024×P(wt%)≦Ca(wt%)≦ 0.0040−0.024×P(wt%) 2 C:0.05〜0.20wt%、 Si:0.1wt%以下、 Mn:0.5〜1.5wt%、 P:0.07wt%以下、 S:0.02wt%以下、 N:0.003〜0.01wt%、 O:0.006〜0.03wt%、 さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有し、
    残部をFeおよび不可避的不純物からなる鋼を熱
    間圧延し、圧延終了後850〜550℃の温度領域を1
    〜40℃/sの冷却速度で冷却することを特徴とす
    るスチールウール製造用線材の製造法。 0.0020−0.024×P(wt%)≦Ca(wt%)≦ 0.0040−0.024×P(wt%)
JP19457185A 1985-09-03 1985-09-03 スチ−ルウ−ル製造用線材およびその製造法 Granted JPS6254057A (ja)

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BE1000452A4 (nl) * 1987-04-06 1988-12-13 Bekaert Sa Nv Samengesteld kunststofgranulaat omvattende metaalvezels en kunststofprodukten daaruit vervaardigd.
CN115433879A (zh) * 2022-08-18 2022-12-06 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种组织性能均匀的低碳低硅易切削钢及其制备方法

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