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工具鋼の製造方法：製造プロセス
- ジョン
工具鋼は、硬度、耐摩耗性、保温性に優れた高級合金で、切削工具、金型、機械部品に欠かせません。製造工程には、合金化、溶解、鋳造、鍛造、熱処理、精密仕上げなどがあります。
経験豊富な鉄鋼メーカーとして、工具鋼の詳細な製造プロセスに関する深い洞察を提供します。工具鋼製品が必要な場合は、お問い合わせください。
工具鋼は何から作られているのでしょうか?
工具鋼は主に鉄と 0.5% ～ 1.5% の炭素で構成されています。クロム、バナジウム、モリブデン、タングステン、マンガン、シリコンなどの主要な合金元素が添加されて炭化物を形成し、耐摩耗性と靭性を高めます。
工具鋼の半分以上は、コストを削減し、持続可能性を促進するためにスクラップ金属から作られています。当社の製造経験に基づくと、工具鋼の寿命を確保するには、油や塗料などの汚染物質を含まないスクラップを使用するのが最適です。
プロジェクト用の原材料をお探しの場合は、SteelPro Group が厳格な許容差管理を備えた国際基準を満たす工具鋼を提供できます。
工具鋼製造プロセス
1. 溶解と精製
ほとんどの工具鋼は、 電気アーク炉（EAF） 効率的で柔軟性があり、大量のリサイクル材料を使用できるからです。しかし、他の精製方法、例えば エレクトロスラグ溶解（ESR） そして 粉末冶金（P/M） 特定の工具鋼グレード、望ましい特性、または用途のニーズに応じて使用されます。
- 電気アーク炉（EAF）
電気アーク炉 (EAF) は、工具鋼を溶解する主な方法です。コスト削減と環境の持続可能性のために大量のリサイクル材料を利用することが重要である場合は、EAF プロセスの使用をお勧めします。また、一貫した品質の工具鋼を大量に生産する場合にも最適です。
プロセス
EAF プロセスでは、鉄スクラップが炉に投入され、強力な電気アークを使用して溶解されます。合金元素が追加され、目的の化学組成が実現されます。次に、溶解した鋼を精製して不純物を取り除き、均質性を確保します。精製後、鋼は鋳型に注がれてインゴットを形成し、その後、内部応力を軽減するために焼きなましが行われます。
- エレクトロスラグ溶解（ESR）
エレクトロスラグ溶解 (ESR) は高度な精錬技術です。高純度と優れた機械的特性が求められる工具鋼に特に有効です。工具鋼の用途で高純度と優れた表面品質が重要な場合は、ESR を選択することをお勧めします。
プロセス
消耗鋼電極は、水冷鋳型内の溶融スラグプールに沈められます。電極に電流が流れると、電極が溶けてスラグに滴り落ちます。溶融鋼がスラグを通過すると、不純物が除去され、鋼は微細構造が洗練された均質なインゴットに凝固します。
- 粉末冶金（PM）
粉末冶金（PM）は、炭化物が均一に分布した高合金工具鋼を製造するために使用される高度な製造プロセスです。従来の溶解方法では実現が難しい複雑な合金組成の工具鋼を製造する場合は、粉末冶金の利用をお勧めします。また、材料の無駄を最小限に抑えながら、精密で複雑な工具形状を製造するのにも最適です。
プロセス
このプロセスでは、金属粉末を合金元素と慎重に混合し、金型を使用して目的の形状に圧縮します。圧縮された粉末は高温で焼結され、粒子が結合して固体を形成します。この方法により、炭化物が細かく均一に分散され、工具鋼の機械加工性と硬化反応が向上します。
2. キャスティング
- 連続鋳造
連続鋳造では、溶融鋼を冷却された鋳型に一定量流し込み、長く均一な鋼材を製造します。この鋼材は急速に凝固し、希望の形状に直接圧延されます。この方法は効率と一貫性が高く、大量生産に最適です。
- インゴット鋳造
これには、溶融鋼を大きな固定鋳型に注ぎ、個別のブロックを形成することが含まれます。インゴット鋳造は時間がかかり、労働集約的ですが、冷却速度をより細かく制御でき、特殊な合金組成に対応できます。この技術は、微細構造の精密化を必要とする高級工具鋼に特に適しています。
3. 熱間鍛造と圧延
熱間鍛造と圧延は、工具鋼を成形し、その機械的特性を高めるための重要なステップです。熱間鍛造では、加熱されたインゴットを高圧金型でプレスして、ビレット、バー、またはその他の予備形状を形成します。その後、圧延により、鋼を複数の圧延機に通してこれらの形状をさらに改良し、正確な寸法と均一な厚さを実現します。
当社は、高度なコンピュータ制御の機械とリアルタイムの監視を通じて、一貫した高品質と厳格な許容範囲を実現しています。当社の厳格な品質チェックにより、すべての工具鋼バッチが最高の性能基準を満たすことが保証されます。
4. ホットドローイングとコールドドローイング
ホットな絵 工具鋼を高温（通常 540 °C (1000 °F)）で金型に通す工程です。この工程により延性が向上し、破損することなく断面積を大幅に縮小できます。希望の形状と寸法を得るには、複数回のパスが必要になる場合があります。
冷間引抜 正確な寸法と優れた表面品質を実現するために、室温に近い温度で冷間引抜き加工が行われます。工具鋼は強度が高く、延性が限られているため、破損を避けるために冷間引抜き加工は通常、1 回の軽いパスに制限されます。
異なる工具鋼の種類と異なるプロセス
工具鋼は、合金元素とさまざまな用途に合わせた特定の特性に基づいて、主に 6 つの異なるタイプに分類されます。
- 耐水性強化（Wシリーズ）
インゴット鋳造は、W シリーズ工具鋼に適した方法です。組成が単純なため、ESR や PM などの高度な鋳造技術は必要ありません。
- 冷間加工（O、A、Dシリーズ）
不純物を除去して均質性を高めるために、ESR または VAR (真空アーク再溶解) によって実現されることが多い、偏析を最小限に抑え、炭化物の分布を均一にすることを要求します。
- 耐衝撃性（Sシリーズ）
これらの鋼の製造には真空アーク再溶解 (VAR) がよく利用され、介在物が最小限に抑えられ、微細構造が洗練されます。
- 熱間加工（Hシリーズ）
高温用途に適した強靭で弾力性のある微細構造の形成を促進する連続鋳造法のメリットを享受できます。
- 高速（M、Tシリーズ）
硬くて耐摩耗性のあるマルテンサイト構造を形成するには、正確な冷却速度が必要です。制御された冷却を伴うインゴット鋳造、または連続鋳造の後に急速冷却を行うのが望ましいです。
- 粉末冶金（PMシリーズ）
粉末冶金 (P/M) は、これらの特殊なグレードの鋳造方法として好まれることが多いです。さらに、オスプレイ プロセスは、特定の産業ニーズに合わせて調整された、粒子が細かく均一性の高い工具鋼の製造に使用できます。
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