JPH0745700B2

JPH0745700B2 - スチ−ルウ−ル製造用線材

Info

Publication number: JPH0745700B2
Application number: JP61301172A
Authority: JP
Inventors: 征雄落合; 浩大羽
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS63157833A

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に関するものであ
る。

［従来技術およびその問題点］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線材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強度を有す
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（特公昭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20〜120μ
ｍのきわめて細い連続した帯状の切り屑を切削加工によ
っ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テンティングすることに
より、フェライトとパーライトからなる均一な組織とす
ることが多かった（特開昭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
パテンティングによるフェライトとパーライトの混合組
織では組織の均一性という点ではまだ不十分であるとい
う問題がある。

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線材を提供するこ
とを目的とする。

本発明は、鋼の化学成分に加えて、その組織を制御する
ことを特徴とするスチールウール製造用線材である。

［問題点を解決するための手段］すなわち本発明は、 C:0.03〜0.25％,Si:0.005〜0.30％,Mn:0.2〜1.5％,Ca:
0.0005〜0.0035％,P:0.12％以下、S:0.02％以下、Ni:0.
003〜0.012％,O:0.003〜0.03％,B:0.0003〜0.0030％を
基本成分とし、さらに組織がベイナイト組織であること
を特徴とするスチールウール製造用線材である。

［作用］次に本発明の成分限定理由について説明する。Ｃはスチ
ールウールに適当な強度の弾力性を与えるために不可欠
の成分であるため0.03％以上加えるが、0.25％を越える
とベイナイト組織中に延性の乏しいマルテンサイトが混
じるために極微切削屑が増加する。これよりＣ量の上限
は0.25％とする。Siは鋼の脱酸上必須の元素であるため
0.005％以上加えるが、0.30％を越えるとスチールウー
ルが脆くなり、また極微切削屑の発生も増大する。した
がって上限を0.30％とした。

Mnは鋼の脱酸元素として、またＳに起因する熱間脆性を
防止するために不可欠であり、0.2％以上加える。一方
本発明の特徴をなすところの線材の組織に関していえ
ば、ベイナイトを安定して生ぜしめるためにはMn量は多
いほど好ましいが、1.5％を越えるとマルテンサイトの
発生傾向が高くなるため1.5％を上限とした。

Ｐは鋼の不可避的不純物であるが、スチールウールの表
面性状を平滑化する効果があるため若干添加するが、0.
12％を越えるとスチールウールが脆くなるため0.12％を
上限とする。

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、0.012％を越えるとスチ
ールウールが脆くなり、極微切削屑の発生が増加する。
このため、Ｎの上限は0.012％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われる
ため、下限を0.003％とした。

Caは鋼中の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0.003％以上、0.03％以下と
する。このようなCaOを主体とする微細介在物は極微切
削屑の低減に有効であるが、Caが0.0005％未満では効果
がなく、逆に0.0035％を越えて添加することは現在の技
術では製造困難である。このためCa添加量は0.0005〜0.
0035％とした。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、0.02％を上限とし
た。Ｂは焼入性向上効果が著しいため、本発明のように
ベイナイトを主体とした組織を得るためには有効であ
る。Ｂは0.0003％未満では効果がなく一方、0.0030％を
越えても効果は飽和するため、それぞれを下限および上
限とした。

本発明者らは、以下に述べる線材の組織が切削屑の発生
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、線材の組織を制御することにより、極微切削
屑の発生が大幅に減少する事実を発見した。すなわち第
１表の試料を用いて、極微切削屑の発生量におよぼす組
織の影響を調べた。その結果は第２表に示すように、従
来のスチールウール製造用線材の特徴であったフェライ
トとパーライトの混合組織にくらべて、ベイナイトある
いはベイナイトにフェライトが混在した組織の方がはる
かに極微切削屑の発生が少ない。これは、フェライト中
にパーライトが存在した場合、切削時、フェライトにく
らべて相対的にかたいパーライト粒が切欠効果を生じ、
このため切削面のむしれと極微切削屑が発生するのに対
して、ベイナイトを主体とした組織では、ミクロ的な均
一性が高いために切欠効果が生じにくいことによる。し
たがって、組織はベイナイト単相であることが望ましい
ことが判明した。

フェライトが混入する場合、フェライトはベイナイトに
くらべて軟質であるので、第２表が示すように極微切削屑は急増する。マルテンサイトは軟質であ
るため、第２表に示すようにきわめて有害である。

本発明では、実質的にベイナイト組織一相の金属組織を
安定して得るために、後で第３表で述べる如くＢを添加
する。また線材圧延後の冷却は500℃前後まで急冷し、
その後恒温保持することが望ましい。したがって線材を
鉛パテンティング、ソルトパテンティング、あるいは流
動層パテンティングする方法により良好な結果が得られ
る。

［実施例］第３表のNo1〜６に示す化学成分の鋼をそれぞれ転炉で
溶製後、鋼塊法ないしは連続鋳造法によりビレットを製
造した。次いでビレットを加熱炉で1100℃に加熱し、ひ
きつゞき線材圧延と調整冷却を行った。調整冷却は溶融塩冷却により行った。浴温
は350〜530℃、浸漬時間は40〜80secとした。線材を酸
洗および潤滑処理所定のサイズまで伸線した。

スチールウール切削時の工具材質は、高速度鋼およびTi
Cを含む超硬合金（Ｐ種）を用い、また切削速度は160m/
minとした。

第３表で、No.1〜No.4は本発明鋼である。Ｂを添加した
本発明鋼の特徴は、金属組織が実質的にベイナイト組織
一相となっていることである。No.5およびNo.6は比較鋼
であり、前者は高Ｐ系、後者は低Ｐ−Ca系の従来のスチ
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
となった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.03〜0.25％ Si:0.005〜0.30％ Mn:0.2〜1.5％ Ca:0.0005〜0.0035％ P:0.12％以下 S:0.02％以下 N:0.003〜0.012％ O:0.003〜0.03％ B:0.0003〜0.0030％を基本成分とし、さらに組織がベイナイト組織であるこ
とを特徴とするスチールウール製造用線材。