JPH0791582B2

JPH0791582B2 - スチ−ルウ−ル用鋼線の製造法

Info

Publication number: JPH0791582B2
Application number: JP2250287A
Authority: JP
Inventors: 征雄落合; 浩大羽
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPS63192822A

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鋼線の製造法に関する
ものである。

［従来の技術］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、最近はディスクブレーキ用や合成樹脂と
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鋼線に要求される特性をあげると
次のようになる。

（１）切削工具の寿命が長いこと。

（２）切削時に微細な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平滑性を有
すること。

スチールウールは、前記の通り、切削によって製造され
るため、スチールウール製造用鋼線には良好な被削性、
すなわち（１）で示したような工具寿命が長いことが要
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、最小限に抑制す
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や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。すなわち、特公昭59−33
662号公報には、鋼組成の規定以外に、MnOを主体とし、
SiO₂，Al₂O₃およびCaOを含む非金属介在物を線材断面積
について５ヶ／mm²以上含有することを規定したスチー
ルウール用線材が、また、特開昭60−24347号公報に
は、鋼組成の規定に加えて、３μｍ以上のAl₂O₃介在物
を20ppm以下とするスチールウール製造用線材が公表さ
れている。このように、鋼組成および非金属介在物の観
点よりスチールウール用線材の製造法を検討した結果は
公表されているが、線材より鋼線を製造する工程、すな
わち伸線工程が鋼線の被削性におよぼす影響に関して
は、わずかに特公昭50、14212号公報に記載されている
にすぎない。すなわち、上記公報には、伸線減面率60〜
80％において捻回値が低下し、その結果切削バイトの寿
命低下が著しく小さいスチールウール用鋼線を製造でき
ることが示されている。

［発明が解決しようとする問題点］上記の従来の線材および鋼線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。

本発明は、従来のスチールウール製造用材料では達成さ
れなかっ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鋼線の製造法を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］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
制御を行うこと、さらに伸線加工工程における総減面
率、すなわち伸線減面率を適正領域に制御することを特
徴とする、スチールウール製造用鋼線の製造法である。

すなわち、本発明は C:0.05〜0.20％,Si:0.1％以下、Mn:0.5〜1.5％,P:0.07
％以下、S:0.02％以下、N:0.003〜0.01％,O:0.006〜0.0
3％，さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有し、残
部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼線材を総減面率
80〜90％で伸線加工することを特徴とするスチールウー
ル製造用鋼線の製造法である。

0.0020−｛0.024×Ｐ（％）｝≦Ca（％）≦0.0040−
｛0.024×Ｐ（％）｝次に本発明の成分限定理由について説明する。

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
に不可欠の成分であるため0.05％以上加えるが、0.20％
を超えるとセメンタイト量が過多となってスチールウー
ルが脆くなるため、上限を0.20％とした。

Siは脱酸上必須の元素であるが、非金属介在物が多くな
るため極微切削屑の発生は増大する。したがって、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と同様フェライトに固
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ェライトに固溶してこれを脆くす
るため、極微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
善効果を維持しつつ、極微切削屑の発生を減ずる方法を
研究した。

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の複合効果を示す図で、図中のプロットに
併記した数値は極微切削屑の発生率である。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
とにより当該図中に数値（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。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（％）｝≦Ca（％）≦0.0040−
｛0.024×Ｐ（％）｝………………（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の周期に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CaSを主体とする非金属介在物は生成し得ず、した
がって本発明のいう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
の複合効果によって極微切削屑の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
合金工具を用いて150〜200m/minの高速切削加工を行っ
た場合、超硬工具面に付着して工具寿命を延長する効果
に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伸線減面率の限定理由について
述べる。

第２表に示す組成の線材より伸線減面率を変えて3.1mm
の鋼線を製造し、極微切削屑の発生率と伸線減面率の関
係を調べた。結果は、第２図に示すように、伸線減面率
の増加にともない極微切削屑の発生率は著しく低下す
る。従来技術、たとえば特公昭50−14212号公報によれ
ば伸線減面率は60〜80％が最適とされているが、第２図
に示すように当該減面率範囲では極微切削屑の発生率は未だ高く、総減
面率80％以上で伸線することによりはじめて極微切削屑
の少ないスチールウール用鋼線が得られる。このよう
に、伸線減面率が極微切削屑の発生に著しい影響を与
え、その最適範囲の存在することは従来まったく知られ
ておらず初めて明らかとなった事実である。一方、伸線
減面率が90％を越えるとスチールウールが脆化して折れ
やすくなるため、90％以下に抑える必要がある。以上述
べた実験結果にもとづき、伸線減面率の下限は80％，上
限は90％とした。

［実施例］第３表のNo.1〜11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
ビレットを製造した。これを線材圧延し、ステルモア冷却設備を用いて調整冷却を行っ
た。線材を酸洗および潤滑処理後、連続伸線機を用いて
直径3.1mmの鋼線を製造した。

スチールウール切削時の工具材質は超硬合金、切削速度
は54m/minとした。

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No10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。No.11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
造用線材を総減面率76.2％で伸線することにより製造さ
れた鋼線である。

第３表が示すように、本発明によれば極微切削屑の発生
率は大幅に低下する。また、本発明の鋼線を用いて製造
されたスチールウールはいずれも良好な特性を示す。

［発生の効果］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、第２図は極微
切削屑発生率におよぼす伸線減面率の効果を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.05〜0.20％,Si:0.1％以下， Mn:0.5〜1.5％,P:0.07％以下， S:0.02％以下,N:0.003〜0.01％， O:0.006〜0.03％，さらに下記の式で得られる範囲のCaを含有し、残部がFe
および不可避的不純物よりなる鋼線材を総減面率80〜90
％で伸線加工することを特徴とするスチールウール用鋼
線の製造法 0.0020−0.024×Ｐ（％）≦Ca（％）≦0.0040−0.024×
Ｐ（％）