JPS59177347A - 被削性の高い鋼の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被剛性（機械加工性、ｕＲｌｎａｂｌｌｌｔ’
ｅ　）の高い鋼の製法に係る。

周知の如く、鋼の７皮削性はその１｛４中に存在する介
在向（　ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）の性質と形預とに主とし
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、ｒ４１２化・吻が切削工具に不利な作用を及ぼす
のに対し、硫化物は間滑刊として好寸しい役割を果たす
。

鋼製高速度切削工鴨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ν７１を果たすため、
硫黄含量が０．（１７乃至０．３３％の範囲内の値をと
るようなｆｒｊｌ鉄を使用する。

一挿［臥上の１、４′化勿て・Ｆト１シされた下りによ
り高速で（刀＋’ｉｌｌ　ＩＪｏ−’ｌｌするＪ易合に
ｄ：５６“キ含有率が，・漬くても・侍に有利７ｚ幼采
しＬ肖られない。一方、・１ツｆヒ吻状の介在向は＋．
ＩＩ　ｒｉｌｌ下１１３酌ｔポ耗させるため逆に極めて
・Ｆｌ　、！γでちることが１’ｌＪ『ｉｌ　ｌ，プこ
。このような介（Ｅ吻の有害１イトは公ノ旧のｊ５ン′
１モで１１（ドさげ−ることかできる。庁に脱＋！！＋
９素処理とデカンテーション七を十分に行えばこれら『
変化物のｉ−ｔがＩ戊少しｔ”Ｊる。ま／ヒ、これらｎ
マ化’ｌ（ｖ　ｔＪζ介在物は・Ｉへ常アルミナをペー
スとしており、カルシウムの如きアルカリ上司元素又は
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シし一定扇の？Ｍｌ　ｆ・ｉ
を化合させて含１ぜ、それによって該介ＹＥ吻の有害１
１ｔを低減さ（＋　７，よう処理中ることもｊｉｆ能で
ある。この場合｛６ｔｆ芭含５％，　４−、１：一般的
に７叶卸）中での・１ａ常の含量を越えないよつ５　０
　（Ｉ　ｐｐｍ　（　爪４％　ｐｐｍ）未満にし、賀常
は１５０乃ｄ”　５　０　０　Ｔ）ＰＩＴＩのメーグー
にずる。所定のｍへに；＋Ｍ′）−るよう所定のニュア
ンスを得るべく前記のｐｐｍ範囲内で硫黄含量の焔大・
發小値間の差を呵に縮めようという試みがし｛ζ」１〜
は行われているが、それには大きな困嶋が伴う。

より一般的に言えば、球状の形押と少量の化合された硫
黄の存在とによって有害Ｉ生を殆んど除去された介在物
が少量しか含量れていない綱を再現性をもって製造する
ことはｊｉｌ６　Ｌいことが実験の結−米判明した。

その主な理由は、脱酸素処理後は鋼の硫黄含］１の調整
が雌しく、鋼に硫黄を添加したい場合にこれを正確に調
節［７ながら行うことも容易ではなく、更に・、介在物
を球状化する作用吻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って大きな効果が得
られ目つ秀れた再現性が諸結果に力えられるような東件
下で、１つ硫芭含清が任意の硫黄添加処理を受けていな
い帽に一般的にト３められるイ１ｊ大硫苛含徴を越える
ことのないようバネ含計を最大”耐小値ｆ１ηの差を小
−きくして５゛ｔ・ｊさシながら硫黄及びカルシウムを
添加することにより、−１・Ｆす、上の炭化・勾で形成
された１カｌ’ｉｌｌ工具を用いる１１Ｒ，切削加工に
背に適した高供削注詔を剰フ；へせしめる製法の可能性
が追求されてきた。

特に、被剛性の切点から見て最適な結果が画境性をもっ
て得られるよう、金属の形でｉｒｌ・１に添加されるカ
ルシウムの量とこれに対応する硫黄、ｑｔとをイヘめて
ｉＥ確に門竺できるような液体絹へのカルシウム及び硫
芭祈入法を開発する可能性が追求されてき／ｒ、。

本発明の製法は前プホの如き間童を特に有利に解決せし
めろ。この製法では先ず従来の方法で非合金＆：”：４
、合金網又はステンレス引を市１（浩し、次いでアルミ
ニウムを加えてその鋼の酸素な吟を１　（ｌ　Ｏｐｐｍ
未満に減少させ、これと同時に又はその次に基或性スラ
グで脱硫現象を進めて該鋼中の硫黄含騎を１００　ｐｐ
ｍ未満におとし、次いでカルシウムと硫黄とを言わばス
フソフト・ワイヤ（ｆｉｔｆｏｕｒｒｅ　）の形で（即
ち線伏体の内部に詰込んだ形で）添加して該鋼中のカル
シウム含けと硫黄含購と′ｒ、夫々２０乃４巨１１００
ｐｐ、１５０乃全５００ｐｐｍにする。アルミニウムに
よる処理は、線中に溶解したアルミニウムの残留せが１
５０乃全５００ｐｐｍとなるように行うと有利である。

酸七含吐は好ましくは５０ｐｐｍ未満に減少奴せ、脱硫
処理も好ましくは硫黄含量が５０ｐｐｍを下回るまでｉ
テう。

カルシウム及び硫黄はカルシウム、硫黄の１頃に１順次
添加してもよいし又は双方同時に添ｏｎしてもよい。カ
ルシウムの添加は有利にｉ＋よシリコカルシウム（ｓｉ
ｌｉｅｏ−ｃａｌｃｉｕｍ　　）の如きカルシウム合金
の粒子又は粉末を詰めたスフソフト・ワイヤを用いて行
う。硫黄の添加は有利には硫黄華又はｆ峨化物を詰めた
スフソフト・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フソフト・ワイヤを？
ｒ￥イク使用するか、又ｒ！：Ｌカルシウムと硫黄とが
所１豐の割合で欠方共充ｊ！４されている？Ｆ、　−の
スフソフト・ワイヤを使用し得る。

イ＼錆明のＬ−“１法はＩ；テｌ／ｃ、端芦含Ｆ４１の
、す際の測定値上動・４４　（ｊ１５との７６が二ヒ４
０ｐｐｍを・鴻えないようなＩを１１現姓をもって製造
せしめろ。

本″３＾明の製法では前・ボの如きカルシウム及び硫黄
の添加が棧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？１・（に高い被削１’
ｔ　ｙ”ｒ日１現１生をもって与えられる。このように
して得られた＜ｒ５１１は炭化ｌ１嫂切削工具を用いる
高速加工に°１♀に適している。

詳亦すれシ、１゛、本発明の凋法は有利には次の如く′
茸絢し１ｑる。即ち、先ず従来の方法で公知タイグの合
金羽又Ｉ伏非合金かの如き一１１間を製造し、彊潰過イ
”２のＩｉ′￥ｊ々にアルミニウムを用いてこの１泗の
脱酸素／ＩＩルｎｌ！　ｔ　ｒｊう。このアルばニウム
の：＋ｅよｊ亥用・、中に溶１・：′「シたアルミニウ
ムのる”１１留間が約１５０乃−’Ｎ　５００ｐｐｍと
なるように決定され、５゜この動画の残留降は、前記の
値範囲内で、炭素含縫が低くなればなる程、へくなる。

次いで１例えば塙（（往スラグなどにより脱硫処理を行
う。このスラグはθりえは石灰又はアルミノ−カルシウ
ム（ａｌｎｍｌｎｏ−ｃａｌｃｉｑｕｅ　）用我物序で
構成しｔ（Ｆる。脱化を作用を区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
ば中性がスをこの金属中に吹入する方法か又は他の任扁
の方法により該全日を攪拌しなけれげなら外い。硫黄及
びｑｌ　ｉ、著の最終含厳はいずれも好ましくは５００
　ｐｐｍ未満で〃ければならない。

次に、例えば仏国特許箒２．４７６，５４２号に記載の
如きスフソフト・ワ・ｆヤを用いて＠記液体鋼中に、ン
。

カルシウムを尋人する。このスタット・ワイヤは、金属
又は合金状で分割状態のカルシウムが入っている心線を
厚み一−Ｘ数ηｍの通當軟拌１製の外被で０ 包囲したものである。このようなスフソフト・りイヤの
ゾ、゛、入操作は好ましくは比碧的速い速度で実Ｍ＃す
る。この連１ｉ　＋−を一般的には１乃半数メ一ト／１
２／秒のオーダーである。この値は導入時間が数分を１
ｌａｉ！えないように、スタツクド・ワイヤ中の単位長
当りのカルシウム含ｌと導入すべき量とに応じて稠整さ
れる。スタツクド・ワイヤは水平線に対し好ましくは９
０°に近い角度をもって上から下へと導入され金属浴中
に侵入する。このようＫすればカルシウムを液体鋼中に
極めて深＜イシ入させることができ、その結果この添加
処理の効率がかなシ向上する。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１５
０乃＝１６００　’ｊ／ｌが好ましい。この範囲の骨で
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
含量が好ましくけ２０乃ｅ８０ｐｐｍになるからである
。乙のようにしてカルシウムを添加した液体材場浴は、
硫黄を加える前に好ましくけ攪拌によって均質化する。

硫黄添加は硫芭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クド・
ワイヤを用いて行う。

このワイヤの外波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、−×救１ｍのｊプみを０ 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５００　ｐｐｍである。スタツクド・ワイヤを用い
れば導入効率は通常９０チを毬え、そのため硫黄添加を
極めて正確に調整し得る。実際Ｋｔｉ硫黄華を添加すれ
ば９５チ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コ°ント状に鋳込むか、又は連続四
造装置で成形する。この場合、鋳込み操作中に、注湯液
体で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８５げて本発明の高被削性
鋼の製法を説明する。

実施例１ ここでは木シ：モ明の口・１１法を規格１ｓ１１０４５
　に該当し目つ下記α１１１１戊を有する釧の鯛；′〜
に、ｉＩ＋’ｇ、用してみる。

Ｃｒｌ、４２〜（１，４８（敗ｌ叱チ）８１　　　　Ｌ
ｌ、１５〜０．３０ Ｍｎ　　　　０．６０〜０．９０ Ｓ　　　　Ｏ，ｆ）　１８〜０．０２５１）従来の方法
を用い８０ｔのアーク炉内でくず鉄を、・虜化すべく　
８Ｍ４ｉ　Ｌ、　ｅ素を吹込み、脱侍処理、除滓処理及
び加炭処１を行って鋼をｙｑ造する。

２）前記金属をマグネシャ鍋に流し込む。この１局合マ
ンがンの１部ｃｄ、フェロマンがンの形態で該鍋内に添
加され得る。湯口にアルミニウム（１，５１ｔｇ／を即
ち１２０　／ｒｆｊ　、）を加えてｌ１９．　：Ｗｉ　
素処理を行う。洋今・、３上に石灰スラグ（粉末生石灰
８１′ｇ／を叩ち６４０　”９　）を配ｊイする。注湯
ＩＩ；］始と共にアルゴンを吹入れて該金１．・１を「
γ拌する。注湯終了１分後に鋼の試料を採取する。この
鋼は次の如き組成を有する。

重量％　＊　Ｃ−０，４０；　Ｓｔ　＝０．１２　；　
Ｍｎ　−０，６ｌｐｐｍ　　：　ｋｔ＝５２０　；　Ｓ
　＝１００３）前記金属をアルコ゛ンで２０分間攪拌す
る。銑鉄及びフェロマンガンを加えて組成を調法し、次
の如き組成を得る。

重量％：　Ｃ＝０．４４　；　Ｓｉ　＝＝、０．１１　
；　Ｍｎ　＝０．７２ｐｐｍ　　：　Ａｔ　＝２５０　
；　Ｓ＝４０　；０２＝２５４）３１重肴係のカルシウ
ムを含むシリコカルシウムが１８０Ｖ／ｍで充’ＪＱさ
れている）タンフト・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６．７４／分の割合で導入される速度で３分間行う。

その結果液体＆Ｍ１を当りｏ、　２　’５　ｔｃｇのカ
ルシウムが添加される。スタツクド・ワイヤ導入後アル
ゴンで３分間該液体帽を軽く帽侵拌し続ける。仁の３分
間の攪拌を終了した後に採取した訃５料の組成は次の−
【！１りでちる。

Ｉｔ　！ｌｔ％　：　Ｃ＝０．４５　；　Ｓｉ　＝０．
１８　；Ｍｎ＝０．７３ｐｐｒｎ　　：　Ａｔ＝２３０
　：０２＝２０　；５＝３０　；Ｃａ＝４０ ５）前述の如くカルシウム添加に次いで３分間Ｑ、１“
く攪拌した後、１３５９　／　ｍの硫黄華が充填された
スタツクド・ワイヤを導入して鋼を［ｒ′＋度硫化させ
る。導入速度は９０ｍ／分、所砦時間は１分２０秒であ
る。その結果合計１６．２１（４１即ち２００　ｐｐｍ
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２２３間の丸
鋼に成形する。該杓造物の最終糸１１成は次の通りであ
る。

重陽４　：　Ｃ＝０．４５：５ｉ＝０．１７　；Ｍｎ＝
０．７２ｐｐｍ　　：　Ａｔ＝２２０　；０２＝３０　
；５＝２２０　；Ｃａ＝３６ ７）　　Ｍ記の丸か１・１を圧Ｉｊｌニジて外径１８０
門、厚み２０日の機械’ｆｆ　（ｔｕｂｅｓ　ｍｅ’ｃ
ａｎｌｙｕｅａ　）　　を形成する。このようにして得
られた管は炭化・′１製切削工具で加工する場合に、同
−組成をもつ通常の鋼より遥かに秀れた被削性を示す。

との抜削１生の向上は、同一の前記肩章分析（規格Ａｌ
５１１０．４５）に基づく２種の〆ｌＡ　、Ｂの比較を
示す添付図面のグラフから明らかである。

尚、人は実施例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クド・ワイヤによるカルシウ
ム添加も行わずに使用し、同一のＳＯｔアーク炉内で通
常の方法に上シ製造した鋼である。Ｓ含曖は石灰の含有
率がよシ低いスラグ（６４０ｋＦｌではなく　３００　
ｋｌの石灰を鋳鍋への注湯（４５鍋中に添加）を使用し
より短時間の間軽く攪拌した直後０．０１８１０．０２
５　％となった。

横座標軸Ｔは工具の仕事面がＱ、　４　ｍＮＪ（ｆｉ粍
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は従って１惧仕事面を所定の
加工時間で０４π１９粍させるのに必要な切削速度（＋
ｎ／分）を響学状態の各清缶に表わしている。これは炭
化′旬・′」工具ｌ５Ｏ−Ｐ２Ｏを用い乾燥状聾下で行
った旋盤加工テストの結果である。該工具の送りは０．
４Ｌ慣／回転、１１男込みは２　ｍｍである。

寿命が一定である場合涌の控削性は切削、王度が１中け
れば節い柑大きいことになる。

従って本発明の製法は効率がよシ旨いものと評価される
。

実施例２ ツテ施例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３
０　、Ｉｊ　Ｌｌ　％のカルシラノ、を含むシリコカル
シウムとの混合［′ηが充デされたスタツクド・ワイヤ
を用いて行う。

前記混合物は硫黄２０係、シリコカルシウム８０チより
なっている。このスタツクド・ワイヤの取量ｌｉ１７０
　ｆ／　／　ｍである。１２０ｍ／分の速度で４分間導
入縁作を行うと実Ｍｕ　（＋ｌ　ｌ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階と、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剛性を
比較するグラフである。 Ａ・・・本発明の製法による嗜、Ｂ・・・従来製法によ
る鋼、■・・・切削法＋ｆ（ｍ／分）、Ｔ・・・工具仕
事面のＱ、　４　ｍｌｔの摩耗に要する時間（分）。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）非合金鋼、合金金・１又はステ／レス鋼を従来の
   方法で融解により製造する高被削性鋼の製法であって、
   前記の朔を従来通りに製造した後、アルミニウムを加え
   て該鋼の酸素含量を１００　ｐｐｍ未満に減少させ、塩
   基性スラグによシ脱硫して該鋼中の硫黄含「πを１００
   　ｐｐｍ未満におとし、次いでカルシウム及び硫黄をス
   タンフト・ワイヤの形状で添加して該舒１中のカルシウ
   ム含量を２０乃孕１００　ｐｐｍ且つ硫黄含量を１５０
   乃至５００　ｐｐｍにすることを特徴とする方法。
2. （２）前記のアルミニウム添加を鋼中の溶解アルミニウ
   ム残留叶が１５０乃至５０　（ｌ　ｐｐｍ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項に記載り）
   方法。
3. （３）前記の脱酸素処理を鋼中の酸素含量か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. （４）前記の脱硫処理を鋼中の硫黄含量が５０　ｐｐｍ
   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＠１項乃至第３項のいずれかに記載の方法。
5. （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と七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. （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ソフト
   ・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. （７）前記の（１’、ｉξＩヶ添加を（畷芭華又は硫化
   物が充填されているスタツクド・ワイヤを用いて行うこ
   とを待ｉ／！とする奇π［，７子求の範囲第５項又は第
   ６頃に記ｉｉ／、の方法。
8. （８）前記のカルシウム及び何ｃ黄の添加を最低１つの
   スタツクド・ワイヤを用いて同時に行うことを１″ｊ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. （９）前記の硫黄添加の情が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±４
   ０　ｐｐｍを越えないような正確さをもって１５０乃至
   ５００　ｐｐｍの範囲内に訓・啓することを待１改とす
   るｊ芋訂請求の範囲第１項乃至第８頃のいずれかに記！
   ’ｉの方法。 ｔｌｌ）　　ｌ々累含トド削減繰作と、脱硫処理と、カ
   ルシウム及びＴ＋’ｆｔ　す”（６１ｇ加噸作とを四鍋
   内で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃各町
   ０項のいずれかに記載の方法。 ０佛　前記金属を連続ａｌｊ造により成形することを特
   徴とする特許 項のいずれかに記載の方法。