CN101426594B - 不锈钢钢管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在制造热精轧管以及以该管为荒管进行冷加工的不锈钢钢管时，热精轧管是以质量％计，含有Cr：10～30％的不锈钢作为原材进行穿孔轧制，使用非石墨系润滑剂，通过使用了芯棒的延伸轧制对精轧用荒管进行轧制后，用再加热炉加热，通过定径轧制加以精轧，用所述加热炉将所述精轧用荒管加热到1000℃以上，进行对其内面喷送氧化性气体的热处理，由此能够制造抑制了管内面的渗碳层的发生的不锈钢钢管。此外作为定径轧制利用张力减径机轧制，以860～1050℃的温度进行精轧，由此能够制造省略荒管的软化热处理而进行冷加工的、表面品质优异的不锈钢钢管。

Description

不锈钢钢管的制造方法 
技术领域
本发明涉及以不锈钢为原材，经过穿孔轧制、使用了芯棒(mandrel bar)的延伸轧制和定径轧制而得到的不锈钢钢管的制造方法，还涉及以该不锈钢钢管为荒管而进行冷加工的制造方法。更详细地说是涉及，在使用芯棒连轧管机(mandrel mill)进行延伸轧制时，即使使用非石墨系润滑剂，也能够抑制所发生的内面渗碳，此外在进行以其为荒管的冷加工时，能够在加工前省略荒管的软化热处理的不锈钢钢管的制造方法。 
背景技术
经穿孔轧制、芯棒连轧管机轧制等的使用了芯棒的延伸轧制和定径轧制而得到的不锈钢钢管，此外以其为荒管进行冷加工而得到的不锈钢钢管的制造方法被广泛应用，以下，就该制造方法为延伸轧制而应用芯棒连轧管机轧制和作为定径轧制而应用张力减径机(stretch reducer)轧制的情况进行说明。 
使用回转炉床式等的加热炉将圆钢坯(板坯)加热至规定温度(通常为1150～1250℃)，使该圆钢坯通过倾斜辊穿孔轧制机而成形为中空的空心管坯(hollow shell)。接着，在该空心管坯内插入涂布有润滑剂的芯棒，通过由7～9台构成的芯棒连轧管机组，以1轧道粗轧制成规定尺寸的精轧用荒管。 
在该粗轧后，将精轧用荒管装入加热炉并再加热(通常为900～1000℃)，只对管外面喷送高压水而进行除鳞后，利用张力减径轧制机得到热精轧管。其后，进行冷管加工时，以该管作为冷加工用荒管。 
在上述的热精轧管或冷加工用荒管的轧制时，利用芯棒连轧管机进行粗轧时所使用的芯棒，被插入高温状态(通常为1100～1200℃)的空心管坯内，被曝露在容易与空心管坯烧粘的状态下。另外，芯棒连轧管机轧制后的管形状和壁厚尺寸，会受到轧制时的辊转速和辊孔型形状的影响，还 会受到由芯棒和空心管坯之间的摩擦带来的影响。 
因此，为了防止芯棒与空心管坯发生烧粘，并且使之与空心管坯的摩擦适当，以得到规定的管形状和壁厚尺寸，而在芯棒的外表面涂布润滑剂。 
作为这样的润滑剂，例如有特公昭59-37317号公报所示的廉价并具有非常优异的润滑特性的以石墨为主成分的水溶性润滑剂，该石墨系的润滑剂历来被大量使用。但是，在以含有Cr达10～30质量％的不锈钢钢管原材的情况下，若使用涂布有以石墨为主成分的润滑剂的芯棒而进行粗轧，则在轧制时会有渗碳现象发生，在管的内表面侧会发生碳浓度比母材高的渗碳层。 
发生在管内表面的渗碳层，在其后的再加热时，利用张力减径机进行轧制时，此外在冷加工前所进行的荒管的软化热处理和最终工序中进行的固溶化处理等的热处理时，碳向母材扩散，虽然碳浓度变低，但渗碳部的深度变深，依然残存有碳浓度高的渗碳层。 
发生在管内表面的渗碳层，主要是由于在芯棒轧制时，作为内面润滑剂的主成分的石墨和有机粘合剂中的碳的一部分作为CO气体渗入到钢中而发生。其结果是，从管的内表面沿壁厚方向至0.5mm左右的壁厚部分的碳浓度比母材的碳浓度变高大约0.1质量％左右的情况存在，有超过由规格等规定的C含量的基准的上限值的情况。 
如此超过规定的基准而残存的渗碳层部分，使不锈钢中形成作为耐腐蚀性皮膜的不动态皮膜的主要成分的Cr被作为碳化物固定，因此管内面的耐腐蚀性显著劣化。 
因此，在管内表面有渗碳层发生的不锈钢无缝管，不能直接作为制品上市，因此使渗碳层部分消除的方法被进行。例如，全面研磨残存有渗碳层的管内表面，在特开平9-201604号公报中，提出用于脱碳的特殊的热处理，其是在精轧后使管内面的氧化皮的厚度减少而进行除鳞后，在氧化性气氛中在1050～1250℃加热保持3～20分钟。但是，在使这些渗碳层部分消除的方法中，该处理具有需要很大的工时和费用的问题。 
此外，在特开平8-90043号公报中，提出有一种不锈钢无缝钢管的制造方法，其是在使用石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制工序中，在芯棒连轧管机轧制后的精轧用荒管的再加热处理中，作为钢管内面的气氛用含有 -10体积％以上的水蒸气的气体，以满足这一点的状态进行再加热之后进行精轧，其后实施固溶化热处理。但是，在同公报所提出的制造方法中，因为要使10％以上的水蒸气持续在管内面流通，所以需要大规模的水蒸气制造装置。 
另外，特开平4-168221号公报中，提出一种将使用石墨系润滑剂进行了芯棒轧制的精轧用荒管，以氧浓度为6～15％的气氛，在950～1200℃的温度域保持10～30分钟后进行精轧的奥氏体系不锈钢钢管的制造方法。但是，同公报所提出的制造方法中，因为精轧用荒管的热处理要花费长时间，所以氧化皮损耗大，从成品率的观点出发是不现实的。 
而且，在特开平8-57505号公报中，提出一种使用石墨系润滑剂，用芯棒连轧管机轧制成中空荒管后，在装入再加热炉之前将荒管内部的气氛转换为氧化性气体，并且在炉内对加热中的中空荒管内部供给氧化性气体的奥氏体系不锈钢钢管的制造方法。 
可是，由上述特开平8-90043号公报、特开平4-168221号公报和特开平8-57505号公报的任意一个提出的制造方法，均是使用石墨系润滑剂在进行芯棒连轧管机轧制后，再加热张力减径机轧制等的精轧用荒管时，实施脱碳处理，由此防止管内面的渗碳，但是由于使用石墨系润滑剂，所以管内面的渗碳量变大。 
因此，借助氧化性气体的供给的脱碳存在限度，为了更确实地脱碳，需要增大处理温度和时间，这会产生因氧化皮发生导致的成品率降低的问题。另外，各个制造方法均是针对进行精轧的荒管，关于实施进一步的冷加工的工序中的改善则没有进行研究。 
因此，最近取代上述的石墨系润滑剂，非石墨系润滑剂的开发及其使用方法的开发得到积极地推进，例如特开平9-78080号公报中公开有一种润滑剂，其是主成分为层状氧化物的云母和硼酸盐，完全不含碳，或就算含有也只是有机粘合剂成分中的碳，从而极力降低了碳含量的润滑剂。 
该非石墨系润滑剂的涂布方法与石墨系润滑剂相同，另外，该润滑剂的性能与石墨系润滑剂相比，其成分设计并不逊色。即，同特开平9-78080号公报所公开的非石墨系润滑剂，通过对其加以适当运用，能够防止管的内表面发生渗碳层。
然而，在实际的制造现场中，芯棒的表面多被石墨污染。 
非石墨系润滑剂比石墨系润滑剂贵。因此，对于内表面不会发生渗碳层，或者假若发生也不会特别造成问题的碳钢钢管和低合金钢钢管等，使用芯棒连轧管机轧制等的芯棒进行延伸轧制时，从经济性的观点出发则使用石墨系润滑剂。 
因此在不锈钢钢管的制造中采用碳钢钢管和合金钢钢管等的延伸轧制所使用的芯棒时，在该芯棒表面必定残存并了附着有石墨。 
另外，在芯棒的搬送线上，其中在润滑剂的涂布位置和向空心管坯的芯棒插入位置之间的搬送线上，碳钢钢管和低合金钢钢管等在延伸轧时，被涂布于芯棒表面的石墨大量旋转附着。 
因此，因为会将芯棒使用于不锈钢钢管的延伸轧制，所以即使在其表面涂布非石墨系润滑剂，无论该芯棒是否供碳钢钢管和低合金钢钢管等的延伸轧制，其表面(即，非石墨系润滑剂的皮膜表面)都将会有搬送线上旋转附着的石墨部分地附着。 
部分附着于该非石墨系润滑剂的皮膜表面的石墨，因为会与作为被加工材料的空心管坯直接接触，所以使轧制后的管内表面产生部分的渗碳层，虽然与使用石墨系润滑剂的情况相比程度是差一些，但仍产生了渗碳层。 
另一方面，使用供碳钢钢管和低合金钢钢管等延伸轧制的芯棒时，在新涂布的非石墨系润滑剂皮膜的下部残存附着有石墨，随着延伸轧制轧机的严酷的加工，残存在皮膜下部的石墨也会与被加工材料直接接触，从轧制中以及其后的工序中使管的内表面产生部分的渗碳层。 
如此，使用芯棒的延伸轧制时即使是采用非石墨系润滑剂的情况下，管内面仍会发生渗碳层，该渗碳层在由热精轧管的酸洗和冷加工前的酸洗进行的除鳞中选择性地被腐蚀发生桔皮。而且，由酸洗发生的桔皮在冷加工后也例如作为管内面的条纹瑕疵残留，使表面品质劣化。 
发明内容
如上述，从使用芯棒的延伸轧制中至其后的工序，使热精轧管和冷加工用荒管的内面发生渗碳层时，由于会产生不锈钢钢管不能直接作为制品 上市的问题，因此期望其防止对策的开发。 
此外，在现有的不锈钢钢管的制造中，作为定径轧制应用张力减径机轧制时，终轧温度容易变低，这种情况下，由于冷加工用荒管的强度上升导致冷加工时的加工载荷变高，因此轧制冷加工用荒管后，在冷加工前的阶段需要用于荒管软化的热处理。 
因此，会招致能量成本上升和氧化皮损失造成的成品率降低。因此也期望冷加工前所必须的荒管的软化热处理的省略。 
本发明正是针对这些期望，其目的在于，提供一种不锈钢钢管的制造方法，其以使用采用了非石墨系润滑剂的芯棒的延伸轧制，从而制造以质量％计含有Cr：10～30％的不锈钢钢管时，能够抑制发生在精轧用荒管的内面的渗碳层，此外对通过作为定径轧制的张力减径机轧制而进行精轧的荒管进行冷加工时，能够在冷加工前省略软化热处理，而且表面品质仍优异。 
本发明者们为了达成上述的课题，在制造穿孔轧制、芯棒连轧管机等使用了芯棒的延伸轧制和张力减径机轧制等的被定径轧制的不锈钢钢管时，对于通过使用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制而得到的热精轧管或冷加工用荒管的内面，以及通过其后的冷加工而得到的管的内面的渗碳层的发生状况进行了详细的调查。 
具体来说，以JIS规定的SUS304钢和SUS316钢(C上限值为0.08质量％)的C含量为0.05～0.08质量％的供试钢(中C含有钢)为原材，通过芯棒连轧管机轧制并使用非石墨系润滑剂来进行轧制，其后再加热并测定经张力减径机轧制的荒管的内表面和距内表面的浓度位置的C浓度。 
在上述测定中，管内表面的C浓度，是以完全去除了附着在管内表面的氧化皮等的异物的管表面为对象，使用发射光谱分析装置测定并求得C浓度。另外，距管内表面的深度位置的C浓度，是按规定的节距磨削除去氧化皮除去后的管内表面，以得到的管内表面为对象，利用同样的发射光谱分析装置测定C浓度，重复该操作，求得壁厚各方向的各位置的C浓度。 
图1是表示采用SUS304钢的C含量为0.05～0.08质量％的原材，通过使用了非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制而得到的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的分布的图。另外，图2是采用SUS316钢的C含量为 0.05～0.08质量％的原材，通过使用了非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制而得到的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的分布的图。 
如图1和图2所示，即使是在芯棒连轧管机轧制中使用了非石墨系润滑剂的情况下，由于芯棒和石墨对制造线的残存附着，导致芯棒连轧管机轧制后，在进行张力减径机轧制的荒管的内表面生成C浓度高的渗碳层。而且，渗碳层的深度达到200μm左右，渗碳层的C浓度也比供试钢的C含量高，最大高达0.015质量％左右。此外，在该渗碳层中还析出M23C6主体的碳化物。 
关于渗碳层析出的碳化物，在芯棒轧制后的管内表面生成有渗碳层的状态下，若在张力减径机轧制前进行再加热，则对管内的氧供给变得不充分，石墨不完全燃烧，因此管内的CO分压变高，渗碳现象进行。随之而来的是渗碳层进一步加深，同时C浓度也变高，可推测M23C6主体的碳化物的析出量增加。 
此外还研究了，以进行了张力减径机轧制的热精轧管为冷加工用荒管加以使用时，因为也抑制碳化物的析出，所以在张力减径机轧制后的荒管的软化热处理中，会使渗碳层的[C]扩散，同时使残留在管内面的渗碳层成为氧化皮，该部分通过作为热精轧管的冷加工的前处理而进行的借助酸洗的除鳞得到去除。 
然而，为了通过荒管的软化热处理而使渗碳层的[C]扩散，或使渗碳层成为氧化皮，则需要提高加热温度，并且延长加热时间，能量成品的急剧上涨和氧化皮损失带来的制品成品率的恶化产生，此外，由于荒管的热处理需要长时间，所以还会阻碍生产性。 
在管内表面的渗碳层析出的M23C6主体的碳化物，渗碳层的C浓度越高越多。另外，在作冷加工的前处理而进行的借助酸洗的除鳞中，管内面的表层附近析出的碳化物成为原因，导致冷加工用荒管的表面易发生桔皮。 
特别是在不进行荒管的软化热处理时，则没有渗碳层的[C]的扩散，由于不能抑制M23C6主体的碳化物的析出，所以通过酸洗进行的除鳞，致使管内表面的碳化物成为起点，从而在冷加工用荒管的内表面更容易发生桔皮。因此，在桔皮发生的内表面，随着其后的冷加工还会发生条纹瑕疵， 直到最终制品仍然残留，可预测将使制品品质显著劣化。 
本发明者们着眼于，对于在芯棒连轧管机轧制后再加热，通过张力减径机轧而进行精轧的热精轧管或冷加工用荒管的荒管内面的渗碳层的发生状况进一步详细地调查，其结果是，使用非石墨系润滑进行芯棒连轧管机轧制时，为了降低在热精轧管或冷加工用荒管的内表面发生的M23C6主体的碳化物的析出，在再加热炉中对精轧用荒管的内面喷送氧化性气体也有效。 
图3是表示以SUS340钢为原材，在使用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制后，用再加热炉进行对精轧用荒管的内面喷送空气(氧化性气体)的热处理，经张力减径机轧制的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的图。另外，图4是表示以SUS316钢为原材，进行与图3相同的芯棒连轧管机轧制和再加热炉中的热处理，经张力减径机轧制的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的图。 
图5是表示在再加热炉的热处理中，对精轧用荒管的内面作为氧化性气体喷送空气的方法的图。在再加热炉2内，为了对精轧用荒管1的内面作为氧化性气体喷送空气，在再加热炉2的侧壁设有空气喷嘴3，在再加热炉2内加热至1000℃，朝向横向进给的精轧用荒管1的管端，从空气喷嘴3向管内面喷送空气。 
通过向精轧用荒管的内部喷送空气，再加热中荒管内部成为氧化性气氛，因此空气的流量R为4升/秒，使空气的喷送时间以5分钟(300)为基准进行喷送。以这样的空气喷送条件，使用进行了热处理的精轧用荒管进行张力减径机轧制，制造多个管，测定其内表面的C浓度。这时，测定经张力减径机轧制而得到的荒管的内表面的C浓度的条件，与所述图1和图2的示的情况相同。 
所述图3和图4所示的虚线，表示经张力减径机轧制的荒管的壁厚中央部的C含量。因此，以再加热炉将精轧用荒管加热到1000℃以上，以空气流量R为4升/秒，空气的喷送时间5分钟(300秒)的条件，对其内面喷送空气作为氧化性气体，由此荒管内面的C浓度与壁厚中央部的C含量相比，最大高0.005质量％左右，但处于几乎没有问题的水平，可知大半的荒管完全脱碳。
所述图3和图4所示的荒管内表面的C含量(C浓度)，其降低是通过用再加热炉将精轧用荒管加热至1000℃以上，对其内面喷送氧化性气体，在再加热中使荒管内部成为氧化性气体气氛，从而使C燃烧来实现。 
如此，通过再加热炉中的热处理，使精轧用荒管的内表面的C含量降低，通过使C浓度高的部分消失，能够抑制渗碳层的C浓度的绝对值上升，使荒管内面的渗碳层中不再有M23C6主体的碳化物的析出。由此，不会因作为热精轧管的酸洗和冷加工的前处理而进行的借助酸洗的除鳞而发生桔皮，即使不进行荒管的软化处理时，也能够抑制冷加工后的管内面的条纹瑕疵的发生。 
在现有的不锈钢钢管的制造中，因为在冷加工前荒管的软化处理是必须的工序，所以以此为前提，作为定径轧制应用张力减径机轧制时，张力减径机轧制中的终轧温度并未进行严密的温度管理，作为张力减径机轧制可以的温度范围，通常被管理在750～850℃的范围。 
可是，如后述的图7所示，根据本发明者们的研究，通过严密管理张力减径机轧制的终轧温度，在860～1050℃和比以往高的温度侧，且在狭窄的温度范围内进行管理，则还能够省略现有不锈钢钢管的制造中必须的在冷加工前的荒管的软化热处理。 
此外，通过在高温侧严密管理张力减径机轧制的终轧温度，能够使作为冷加工的前处理而进行的酸洗中的氧化皮去除性得到提高。因此，即使省略荒管的软化热处理，也不会延长除鳞时间，可知将与进行现有的软化处理后的酸洗所需要的时间保持在同等的水平。 
本发明涉及以不锈钢为原材，经穿孔轧制、使用芯棒的延伸轧制和定径轧制而得到的不锈钢钢管的制造方法以及对该不锈钢钢管进行冷加工的制造方法，更详细地说是涉及如下这种不锈钢钢管的制造方法，其即使是在芯棒连轧管机轧制等使用芯棒的延伸轧制时使用非石墨系润滑剂的情况下，仍可抑制所发生的内面渗碳，此外在进行以该钢管为荒管而加以使用的冷加工时，在加工前还能够省略荒管的软化热处理。 
本发明的不锈钢钢管的制造方法，是基于上述详细的调查结果，对以质量％计，含有Cr：10～30％的不锈钢作为原材而进行穿孔轧制，使用非石墨系润滑剂通过使用芯棒的延伸轧制对精轧用荒管进行轧制后，用再热炉进行加热，通过定径轧制精轧的不锈钢钢管的制造方法，此外还是以此为荒管进行冷加工的不锈钢钢管的制造方法，通过用所述再加热炉将所述精轧用荒管加热至1000℃以上，进行对其内面喷送氧化性气体的热处理，，由此能够抑制管内面的渗碳层的发生。 
此外，本发明的不锈钢钢管的制造方法，在作为所述定径轧制的张力减径机轧制下，通过以860～1050℃的温度进行精轧，能够省略所述荒管的软化热处理来进行冷加工，之后实施固溶化热处理。 
在本发明的不锈钢钢管的制造方法中，在所述再加热炉对精轧用荒管的内面喷送作为氧化性气体的空气时，作为空气的流量R(升/秒)和空气的喷送时间t(秒)，优选满足下述(1)式所示的条件。 
240≤R×t≤2100    …(1) 
本发明规定的所谓“使用芯棒的延伸轧制”，并不限定于上述例示的芯棒连轧管机轧制，也包括如周期式轧管机(Pilger mill)轧制和三辊式轧管机(Assel mill)轧制等，向穿孔轧制的中空的空心管坯的内面装入芯棒而进行延伸轧制的轧制方法。无论哪种情况下，涂布于芯棒表面的润滑剂均会造成向管内面发生渗碳这样的问题。 
此外，本发明规定的所谓“定径轧制”，是将经过了“使用上述芯棒的延伸轧制”的精轧用荒管的外形和壁厚调整为期望的尺寸的轧制，张力减径轧制和定径轧制符合。 
根据本发明的不锈钢钢管的制造方法，通过采用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制等的使用了芯棒的延伸轧制，和再加热炉中的喷送氧化性气体的热处理，能够抑制其后的定径轧制中发生的管内面的渗碳层的发生。此外，作为定径轧制通过张力减径机轧制的终轧温度管理，能够省略冷加工前对荒管的软化热处理，能够以高的生产效率得到表面品质优异的冷加工制品。 
图1是表示采用SUS304钢的C含量为0.05～0.08质量％的原材，通过使用了非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制而得到的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的分布的图。 
图2是采用SUS316钢的C含量为0.05～0.08质量％的原材，通过使用了非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制而得到的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的分布的图。 
图3是表示以SUS340钢为原材，在使用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制后，进行用再加热炉对精轧用荒管的内面喷送空气(氧化性气体)的热处理，经张力减径机轧制的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的图。 
图4是表示以SUS316钢为原材，在使用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制后，进行用再加热炉对精轧用荒管的内面喷送空气(氧化性气体)的热处理，经张力减径机轧制的荒管的内表面的C含量(或C浓度)的图。 
图5是表示在再加热炉的热处理中，对精轧用荒管的内面作为氧化性气体喷送空气的方法的图。 
图6是表示本发明的不锈钢钢管的制造工序的图，(a)表示热精轧管的工序，(b)表示冷加工精整管的工序。 
图7是表示张力减径机轧制的终轧温度和拉伸试验结果的关系的图，(a)表示屈服强度，(b)表示断裂强度。 
具体实施方式
图6是表示本发明的不锈钢钢管的制造工序的图，(a)表示热精轧管的工序，(b)表示冷加工精整管的工序。在板坯加热中，使用回转炉床式等的加热炉，将成为原材的圆钢坯(板坯)通常加热至1150～1250℃，接着在穿孔轧制中，采用以曼内斯曼穿孔机(Mannesmann piercer)为代表的斜辊穿孔轧制，将圆钢坯成形为中空的空心管坯。 
芯棒连轧管机轧制等使用了芯棒的延伸轧制中，在得到的空心管坯内插入涂布有非石墨系润滑剂的芯棒，粗轧成规定尺寸的精轧用荒管。在该粗轧后，为了软化精轧用荒管，进行用再加热炉将管加热到1000℃以上，并向钢管内面喷送氧化性气体的热处理，在其后的定径轧制中(例如张力减径机轧制)，经过外径压下和若干的壁厚压下的加工，轧制成规定尺寸的热精轧管或冷加工用荒管。 
在进行用再加热炉进行的向管内面喷送氧化性气体的热处理时，为了有效地发挥脱碳作用，优选以规定的流量(升/秒)和喷送时间(秒)向精 轧用荒管的内面喷送氧化性气体。 
经热轧的热精轧管，如图6(a)所示，作为最终热处理实施固溶化热处理和酸洗处理而成为制品管。另外，在图6(b)所示的冷加工精整管的工序中，经热轧的冷加工用荒管，根据需要进行软化热处理，通过酸洗进行除鳞，荒管的内外表面的氧化皮被除去。作为定径轧制适用张力减径机轧制，在荒管阶段不进行软化热处理时，直接进行酸洗，荒管的内外表面的氧化皮被除去。其后，在冷加工中，通过只使用拉模或使用拉模和顶头的冷拉伸，或/和使用冷轧管机的冷轧精加工成制尺寸后，作为最终处理实施固溶化热处理和酸洗处理而成为冷加工精整制品管。 
另外，作为定径轧制应用张力减径机轧制时，为了省略冷加工用荒管的软化处理，优选在860～1050℃的范围管理张力减径机轧制的终轧温度。 
还有，在省略冷加工用荒管的软化热处理时，根据冷加工的程序表，1次冷加工中，为了达到高加工度，还需要多次实施冷加工。这样的情况下，虽然省略荒管的软化热处理，但是在冷加工的途中工序，为了被加工材的软化而进行途中热处理之后施加冷加工，在进行了最终精加工的冷加工后，作为最终处理实施固溶化热处理和酸洗处理而成为冷加工精整制品管。 
之所以限制作为本发明的制造方法的原材使用的不锈钢的Cr含量，是因为其含量低于10质量％时，不能确保期望的耐腐蚀性，另外超过30质量％使之含有，其效果也是饱和，并招致成本的上升。因此作为原材使用的不锈钢的Cr含量为10～30质量％。 
作为能够适用于本发明的制造方法的原材的不锈钢，能够列举例如JIS规定的SUS405、SUS410、SUS430、SUS304、SUS309、SUS310、SUS316、SUS347、SUS329J1、NCF800、NCF825和与之相当的合金钢等。 
作为本发明的制造方法能够采用的非石墨系润滑剂，能够列举如下：将人造云母、作为天然云母的四硅钾云母、四硅钠云母、天然金云母、膨润土(bentonite)、蒙脱石(montmorillonite)和蛭石(vermiculite)之中选择的1种或2种以上的粒子状的层状氧化物和氧化硼、硼酸、碱金属硼酸盐、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠和硅酸钾，以任意的比率进行调配的润滑剂；以氮化硼(BN)为主成分的润滑剂；以及以和硼硅酸玻璃等为主成分的 润滑剂。 
在本发明的制造方法中，之所以用再加热炉在1000℃以上加热精轧用荒管，是由于若加热温度低于1000℃，则氧化性气体的喷送即使充分，在精轧用荒管的内面的脱碳也不充分。另外，虽然不需要设置加热温度的上限，但是若使加热温度超过1200℃，则氧化皮的生成激增，产生由氧化皮损失带来的制品成品率的问题，因此加热温度优选为1200℃以下。 
在本发明的制造方法中，必须进行用再加热炉将精轧用荒管加热到1000℃以上，对其内面喷送氧化性气体的热处理。使用非石墨系润滑剂进行延伸轧制时，虽然精轧用荒管的内表面也会残留渗碳，但是即使在这种情况下，如所述图3和图4所示，在喷送的氧化性气体的脱碳作用下，能够抑制其内表面的最大C浓度。 
作为本发明的制造方法能够适用的氧化性气体，能够使用空气、氧(O2)、二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)等气体，以及这些气体和氢、氮、惰性气体等的非氧化性气体加以混合的气体。从购买成本和获取的容易性出发，作为氧化性气体优选使用空气。 
在精轧用荒管的内表面进行脱碳时，对荒管内面喷送氧化性气体的量即使为少量也有脱碳效果，但是为了有效地达成氧化性气体带来的脱碳作用，作为氧化性气体使用空气时，优选满足下述(1)式所示的条件。 
240≤R×t≤2100…(1) 
其中，R：空气的流量(升/秒)，t：空气的喷送时间(秒) 
根据本发明者们的研究，为了使荒管内表面的C浓度成为与母材同等的C浓度(壁厚中心部的C含量)，需要进行使喷送量{R(升/秒)×t(秒)}为240(升)以上这样充分的脱碳。 
另一方面，若使喷送量超过{R(升/秒)×t(秒)}为2100(升)，则会促进氧化皮向荒管内表面的生成，氧化皮损失变大。此外，由于喷送的空气，导致精轧用荒管的温度降低，再加热不充分，接着进行的张力减径机轧制下的被轧制材的强度变得过高，轧制载荷上升，有可能发生轧辊破损等问题。另外，如果喷送量为2100(升)以下，则确认精轧用荒管的温度降低停留在5℃以内，不会对张力减径机轧制下的终轧温度造成障碍。 
作为本发明的定径轧制应用张力减径机轧制的制造方法中，虽然使张 力减径机轧制的终轧温度为860℃以上，但是低于860℃时，因为被轧制的荒管的软化不充分，所以在依次工序的冷加工中易发生轴向内面裂纹等的加工瑕疵，不能确保充分的加工度。另外，因为在张力减径机轧制后的荒管表面能够形成致密的氧化皮，所以作为冷加工的前处理进行的利用酸洗的除鳞时，氧化皮难以去除，酸洗时间变长。 
此外，通过使张力减径机轧的终轧温度在860℃以上，可以使张力减径机轧制的荒管的屈服强度达到可以进行冷加工的强度水平。 
另一方面，虽然使张力减径机轧制的终轧温度为1050℃以下，但即使超过1050℃，轧制的荒管的软化程度也若何不变，但相反氧化皮的生成极度变多，不仅损害制品的表面品质，而且氧化皮损失还导致制品成品率降低。如果考虑冷加工的加工性和制品的表面品质，优选张力减径机轧制的终轧温度为870～1000℃，更优选将其进一步严密管理为900～1000℃。 
实施例 
(实施例1) 
在实施例1中，作为不锈钢的轧制原材，准备具有表1所示的成分组成的SUS304钢的2个钢种(A、B)。 
[表1] 
准备外径94.5mm的芯棒，在室温下，将按照4硅钠云母:硼氧盐化合物＝1:1调配的非石墨系润滑剂进行刷毛涂布后使之干燥，在芯棒表面形成膜厚约100μm的皮膜。 
其次，使用该芯棒，以斜辊穿孔轧机进行穿孔轧制而得到的外径136.0mm、壁厚16.8mm和长7700mm，经过温度为1100℃的所述穿孔轧制得到的2个钢种的空心管坯，用形成有非石墨系润滑剂的皮膜的芯棒，通过由7台构成的芯棒连轧管机组，粗轧成外径110.0mm、壁厚5.8mm和长25600mm的精轧用荒管。
接着，再加热由芯棒连轧管机轧制而得到的管时，采用所述图5所示的装置结构，在再加热炉2的侧壁设有空气喷嘴3，朝向在再加热炉2内被加热而横向进给的精轧用荒管1的管端，从空气喷嘴3对管内面作为氧化性气体喷送空气。这时的空气喷送量为，使空气的流量R(升/秒)和空气的喷送时间(t)变化，在0～3600(升)的范围变动。 
再加热后，供给到由26台构成的张力减径机组，使终轧温度为900～1000℃，轧制成外径45.0mm、壁厚5.0mm和长度76000mm的冷加工用荒管(热精轧管)。轧制的荒管冷却到常温以后，切掉钢锭切头部后，切割成长14000mm的5份。调查得到的冷加工用荒管内面的渗碳状况(荒管内表面的C浓度)和酸洗后的桔皮状况。其结果显示在表2中。 
如前述，荒管内表面的C浓度，是以完全去除了附着在内表面的氧化皮等的异物的管表面为对象，使用发射光谱分析装置测定并求得C浓度，与母材壁厚中央部的C含量的差表示为△C(质量％)。此外，荒管内面品质的观察，是将供试荒管浸渍在硝氢氟酸液中60分钟而进行酸洗后，通过目测观察评价内表面的桔皮状况。 
[表2] 
Figure G2007800146317D00141
注)表中带*的表示本发明规定范围之外。 
   表中的流量R和吹入量表示(升/秒)和(升)。 
由表2所示的结果可知，用再加热炉加热到1000℃以上，对其内面作为氧化性气体喷送空气的供试荒管，与未喷送空气的供试荒管相比，尽管只有少量的喷送量，△C(质量％)仍降低，渗碳得到改善，内表面的桔 皮也轻微(例如试验No.2)。 
关于空气的喷送量，使空气的流量R(升/秒)和空气的喷送时间t(秒)变化，在240(升)以上喷送空气的供试荒管，其内表面的△C(质量％)被抑制得更低，同时未确认到酸洗后的桔皮。 
另一方面，作为比较例，未喷送空气的供试荒管，在内表面残存有渗碳，由此引起桔皮发生(试验No.1、5)。另外，再加热炉中的加热温度低到低于1000℃的供试荒管，在荒管内面的脱碳无法充分进行，有桔皮发生(试验No.8)。 
(实施例2) 
对于上述实施例1制造的试验No.4、5和7的冷加工用荒管，在确认上述的荒管阶段有无桔皮后，进行冷加工。作为冷加工的前处理，不进行荒管的软化热处理，而是直接切割成外径45.0mm、壁厚5.0mm和长14000mm的荒管，在此状态下浸渍在硝氢氟酸液中60分钟，进行利用酸洗的除鳞。 
作为冷加工进行冷轧。在冷轧中使用冷轧管机精轧成外径25.4mm和壁厚2.1mm(断面减少率(Rd)：75％)。以目视观察冷加工后的管内面的表面状况。荒管阶段和冷加工后的观察结果显示在表3中。 
[表3] 
注)
Figure G2007800146317D0015115940QIETU
表中带*的表示本发明规定范围之外。 
如表3的结果可知，比较例(No.5)在荒管阶段发生了桔皮，在冷加工后在管内表面发生了条纹瑕疵。另一方面，在本发明例(试验No.4和7)中，在荒管阶段未发生桔皮，在冷加工后的管内表面也未确认到有内面瑕疵的发生，能够得到有着良好的表面状况的不锈钢钢管。 
(实施例3) 
作为不锈钢的轧制原材，准备具有表4所示的成分组成的SUS304钢 和SUS316钢。供试钢的C含量为0.02％级和0.04％级(低C含量钢)的4个钢种(C、D、E、F)，以及0.05～0.08质量％(中C含量钢)的2个钢种(G、H)。 
[表4] 
Figure G2007800146317D00161
准备外径94.5mm的芯棒，在室温下，将按照4硅钠云母:硼氧盐化合物＝1:1调配的非石墨系润滑剂进行刷毛涂布后使之干燥，在芯棒表面形成膜厚约100μm的皮膜。 
其次，使用该芯棒，以斜辊穿孔轧机进行穿孔轧制而得到的外径136.0mm、壁厚16.8mm和长7700mm，经过温度为1100℃的所述表4所示的6个钢种的空心管坯，用形成有非石墨系润滑剂的皮膜的芯棒，通过由7台构成的芯棒连轧管机组，粗轧成外径110.0mm、壁厚5.8mm和长25600mm的精轧用荒管。其后，从设在进入侧附近的环状喷嘴喷射高压水来进行除鳞。 
接着，将通过由芯棒连轧管机轧制而得再加热到1100℃后，供给到由26台构成的张力减径机组，边在840～1050℃的范围使终轧温度变化，边轧制成外径45.0mm、壁厚5.0mm和长76000mm(断面减少率(Rd)：67％)的冷加工用荒管。 
轧制的荒管冷却到常温后，切掉钢锭切头部后，切割成长14000mm的5份。从得到的荒管的管纵长方向提取JIS规定的11号试验片，通过拉伸试验求得屈服强度和断裂强度。 
图7是表示张力减径机轧制的终轧温度和拉伸试验结果的关系的图，(a)表示屈服强度，(b)表示断裂强度。张力减径机轧制的终轧温度越 高，屈服强度和断裂强度越降低，若终轧温度在860℃以上，则屈服强度为600MPa以下，冷加工(冷拉伸和/或冷轧)降低到可以的强度级。 
另外，SUS304钢和SUS316钢，尽管是低C含量钢或中C含量钢，但无论任何钢种，终轧温度的影响都大，为同程度的强度级。 
产业上的利用的可能性 
根据本发明的不锈钢钢管的制造方法，通过使用非石墨系润滑剂的芯棒连轧管机轧制等的使用了芯棒的延伸轧制，和再加热炉中的喷送氧化性气体的热处理，能够抑制在其后的定径轧制中发生的管内面的渗碳层的发生，此外，通过作为定径轧制进行的张力减径机轧制下的终轧温度管理，能够在冷加工前省略荒管的软化处理，能够以高的生产效率得到表面品质优异的冷加工制品。由此，能够广泛适用为热精轧不锈钢钢管和进一步冷加工的不锈钢钢管的制造方法。

Claims (2)

1.一种不锈钢钢管的制造方法，将以质量％计含有Cr：10～30％的不锈钢作为原材进行穿孔轧制，使用非石墨系润滑剂，通过使用芯棒的延伸轧制对精轧用荒管进行轧制后，用再加热炉加热，对通过作为定径轧制的张力减径机轧制精轧的荒管进行冷加工，其特征在于，进行用所述加热炉将所述精轧用荒管加热到1000℃以上对其内面喷送氧化性气体的热处理，且利用所述张力减径机轧制在860～1050℃的温度进行精轧，由此省略所述荒管的软化热处理而进行冷加工，之后实施固溶化热处理。
2.根据权利要求1所述的不锈钢钢管的制造方法，其特征在于，在所述再加热炉对所述精轧用荒管的内面喷送作为氧化性气体的空气时，作为空气的流量R(升/秒)和空气的喷送时间t(秒)，满足下述(1)式所示的条件，
240≤R×t≤2100    …(1)。
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