CN111417471B - 无缝钢管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够在穿孔机中抑制晶粒的粗大化的无缝钢管的制造方法。本实施方式的无缝钢管的制造方法具备如下工序：加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃；制管工序，使用穿孔机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，所述穿孔机具备在含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、在多个斜辊间且是在轧制线上配置的顶头、以及从顶头的后端沿轧制线向顶头的后方延伸的芯棒；以及，轧制结束后立即冷却工序，对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。

Description

无缝钢管的制造方法
技术领域
本发明涉及无缝钢管的制造方法。
背景技术
随着腐蚀性低的井(油井和气井)的枯竭，正在开发腐蚀性高的井(以下称为高腐蚀性井)。高腐蚀性井为含有大量腐蚀性物质的环境，高腐蚀性井的温度会从常温到200℃左右。腐蚀性物质例如为硫化氢等腐蚀性气体。硫化氢在由高强度的低合金无缝钢管形成的油井管中会引起硫化物应力开裂(Sulfide Stress Cracking、以下称为“SSC”。)。因此，要求在这些高腐蚀性井中使用的无缝钢管具有高的耐SSC性。
另一方面，对在上述高腐蚀性井中使用的油井管还要求具有高的强度。然而，耐SSC性和强度一般为互悖的特性。因此，如果提高无缝钢管的强度，则无缝钢管的耐SSC性便会降低。
为了得到具有高的强度且优异的耐SSC性，晶粒的微细化是有效的。通常，无缝钢管通过如下制造工序制造。首先，使用穿孔机(穿轧机)对加热的坯料(圆柱状的圆坯)进行穿孔轧制，进而，根据需要，通过延伸轧机进行延伸轧制来制造中空管坯。穿轧机和延伸轧机在具备顶头以及配置在顶头周围的多个斜辊这一点上是共通的。进而，根据需要，用芯棒连轧机等延伸轧机实施进一步的延伸轧制。对于所制造的中空管坯，根据需要，使用定径轧机(定径器、减径器等)实施定径轧制，形成期望的外径和壁厚。对于经过以上工序的中空管坯，实施使用热处理炉的淬火(离线淬火)，然后，实施使用热处理炉的回火，调节强度和晶体粒度。也存在为了使晶粒微细而实施多次淬火的情况。通过以上工序，制造无缝钢管。
此外，在上述制造工序中，关于最初的淬火，也存在不使用热处理炉地实施对刚结束延伸轧制或定径轧制后的中空管坯直接进行水冷来实施淬火的、所谓的“在线淬火”的情况。关于在线淬火，例如在专利文献1中有提出。
专利文献1使用以质量％计含有C：0.15～0.20％、Si：0.01％以上且小于0.15％、Mn：0.05～1.0％、Cr：0.05～1.5％、Mo：0.05～1.0％、Al：0.10％以下，V：0.01～0.2％、Ti：0.002～0.03％、B：0.0003～0.005％、以及N：0.002～0.01％、余量为Fe和杂质的钢锭。将该钢锭加热至1000～1250℃的温度，最终轧制温度采用900～1050℃，结束制管轧制。然后，从Ar3相变点以上的温度直接进行淬火，或者，结束制管轧制后，在线补热至Ac3相变点～1000℃，从Ar3相变点以上的温度进行淬火。然后，在600℃～Ac1相变点的温度区域进行回火。专利文献1中记载了通过该制造方法制造的无缝钢管具有110ksi级的强度(758～861MPa)且具有高的强度以及优异的韧性和耐SSC性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-31756号公报
非专利文献
非专利文献1：“关于钢的奥氏体组织的重构法的高精度化的研究”,畑等,新日铁住金技法第404号(2016)p24～p30
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，穿轧机和延伸轧机在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊这一点上是共通的。本说明书中，将穿轧机和延伸轧机称为“穿孔机”。穿孔机对坯料(穿轧机为圆坯、延伸轧机为中空管坯)实施穿孔轧制(穿轧机)或延伸轧制(延伸轧机)。在以前的制造工序中，提出了通过在线淬火或使用热处理炉的离线淬火对晶粒进行微细化的技术。然而，没有提出过关于在穿孔机中对晶粒进行微细化的技术。
本发明的目的在于提供能够在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊的穿孔机中抑制晶粒的粗大化的无缝钢管的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的无缝钢管的制造方法具备如下工序：
加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，
前述含Nb的钢坯料以质量％计为
C：0.21～0.35％、
Si：0.10～0.50％、
Mn：0.05～1.00％、
P：0.025％以下，
S：0.010％以下，
Al：0.005～0.100％、
N：0.010％以下，
Cr：0.05～1.50％、
Mo：0.10～1.50％、
Nb：0.01～0.05％、
B：0.0003～0.0050％、
Ti：0.002～0.050％、
V：0～0.30％、
Ca：0～0.0050％、
稀土元素：0～0.0050％、以及
余量：Fe和杂质；
制管工序，使用穿孔机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，
前述穿孔机具备：
在含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、
在多个斜辊间且是在轧制线上配置的顶头、以及
从顶头的后端沿轧制线向顶头的后方延伸的芯棒；
轧制结束后立即冷却工序，对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
发明的效果
本实施方式的无缝钢管的制造方法能够在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊的穿孔机中抑制晶粒的粗大化。
附图说明
图1是穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图2是示出通过穿孔轧制所制造的中空管坯的一个例子的图。
图3是示出用图1所示的穿孔机制造的中空管坯的外表面最高温度与原奥氏体粒径的关系的图。
图4是示出对含Nb的钢坯料实施穿孔轧制来制造壁厚50mm的厚壁的中空管坯时、中空管坯外表面温度和中空管坯壁内温度相对于从刚结束穿孔轧制后起的空冷时间的图。
图5是示出穿孔轧制前的含Nb坯料的加热温度和加工放热温度上升量的图表。
图6是示出通过加工Formastor试验得到的放热模拟温度与原奥氏体粒径的关系的图。
图7A是示出无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。
图7B是示出与图7A不同的其他无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。
图7C是示出与图7A和图7B不同的其他无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。
图8是穿孔机的侧视图。
图9是与图1正交的穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图10是图8中的顶头和芯棒的侧视图。
图11是图10的包括中心轴的面处的剖视图。
图12是图11中的A-A线的剖视图。
图13是图11中的B-B线的剖视图。
图14是图11中的C-C线的剖视图。
图15是用于说明穿孔轧制时或延伸轧制时的冷却的示意图。
图16是图15中的A-A线的剖视图。
图17是图15中的B-B线的剖视图。
图18是示出与图11不同的其他芯棒的结构的示意图。
图19是包括外表面冷却机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图20是图19所示的外表面冷却机构的主视图。
图21是包括外表面冷却机构和前方外表面阻挡机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图22是图21所示的前方外表面阻挡机构的主视图。
图23是包括外表面冷却机构和后方外表面阻挡机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图24是图23所示的后方外表面阻挡机构的主视图。
图25是包括外表面冷却机构、前方外表面阻挡机构和后方外表面阻挡机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。
图26是具备外表面冷却机构和内表面冷却机构的穿孔机的侧视图。
图27是与图26不同的其他穿孔机的侧视图。
图28是与图26和图27不同的其他穿孔机的侧视图。
图29是示出基于模拟结果的、利用内表面和外表面冷却机构的冷却时的传热系数与中空管坯的壁内温度的关系的图。
图30是示出使用图26所示的穿孔机冷却中空管坯的内表面和外表面时的壁厚方向的温度分布的模拟结果图。
具体实施方式
本发明人等针对在对钢坯料实施使用穿孔机(穿轧机或延伸轧机)的穿孔轧制(穿轧机)或延伸轧制(延伸轧机)的情况下能够抑制中空管坯的晶粒的粗粒化的方法进行了研究。
本发明人等首先考虑使钢坯料含有C和Nb，使得在穿孔轧制或延伸轧制前的加热时和穿孔轧制或延伸轧制时生成Nb碳化物和Nb碳氮化物(以下称为Nb碳化物等)，试图通过Nb碳化物等的钉扎效应来抑制晶粒的粗大化。
因此，本发明人等使用含Nb的钢坯料并用穿孔机进行轧制，研究了轧制后的中空管坯的晶粒的粒径(原奥氏体粒径)。具体而言，本发明人等进行了如下实验。
准备含Nb的钢坯料，其以质量％计为C：0.21～0.35％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下，S：0.010％以下，Al：0.005～0.100％、N：0.010％以下，Cr：0.05～1.50％、Mo：0.10～1.50％、Nb：0.010～0.050％、B：0.0003～0.0050％、Ti：0.002～0.050％、以及余量：Fe和杂质。使用穿轧机对所准备的含Nb的钢坯料实施穿孔轧制，制造中空管坯。所制造的中空管坯的直径为430mm，壁厚为30mm。
图1示出穿孔机的斜辊附近的侧视图。图1中，以剖视图示出穿孔轧制中的含Nb的钢坯料20的一部分。该穿孔机100的结构与穿轧机或延伸轧机是共通的。本实验的说明中，以穿轧机的形式对穿孔机100进行说明，而延伸轧机也是同样的。
属于穿轧机的穿孔机100具备多个斜辊1、顶头2以及芯棒3。斜辊1相对于轧制线PL以规定的倾角β(参照图9)倾斜，以规定的交叉角γ交叉。如图1所示，在各斜辊1的后端E附近设有热成像设备TH(从后端E起距离穿孔机100的后方100mm的位置)。配置热成像设备TH，测定刚结束穿孔轧制后的中空管坯部分的温度。
图2是示出通过穿孔轧制所制造的中空管坯的一个例子的图。参照图2，中空管坯10具备第1管端1E和第2管端2E。第2管端2E在中空管坯10的轴向上配置在第1管端1E的相反一侧(opposite to)。在图2中，将从第1管端1E起沿中空管坯10的轴向朝第2管端2E(朝中空管坯10的轴向上的中央)100mm的位置为止的范围定义为第1管端区域1A。此外，将从第2管端2E起沿中空管坯10的轴向朝第1管端1E(朝中空管坯10的轴向上的中央)100mm的位置为止的范围定义为第2管端区域2A。进而，将除中空管坯10中的第1管端区域1A和第2管端区域2A以外的区域定义为主体区域10CA。
在通过穿孔轧制所制造的中空管坯中的主体区域10CA的轴向的各位置处，将用上述热成像TH测得的温度的平均值定义为“外表面最高温度”(℃)。
使用经加热的多个含Nb的钢坯料，以各种穿孔比实施穿孔轧制，求出各含Nb的钢坯料的外表面最高温度。穿孔比采用1.2～4.0。此外，辊圆周速度采用1400～6000mm/秒。斜辊的峡部(最大直径部分)的辊直径为1400mm。需要说明的是，穿孔比由下式定义。
穿孔比＝穿孔轧制后的中空管坯长度/穿孔轧制前的钢坯长度
在穿孔轧制后的各中空管坯中，通过后述的方法求出原奥氏体粒径。对所得的外表面最高温度与原奥氏体粒径的关系进行描点，得到图3。
需要说明的是，在对以950℃加热的含Nb的钢坯料进行穿孔轧制来制造中空管坯的情况下，中空管坯的外表面最高温度高于950℃。认为这是由于在穿孔轧制时发生了加工放热。
参照图3，具有上述化学组成的含Nb的钢坯料如果外表面最高温度为1000℃以下，则即使外表面最高温度增加，原奥氏体粒径也基本是一定的。然而，如果外表面最高温度超过1000℃，则随着外表面最高温度的增加，原奥氏体粒径显著增加。即，图3的曲线C1在外表面最高温度为1000℃附近具有拐点。通过上述实验，本发明人等首次认识到这一事实。
基于图3的新认识，本发明人等认为在使用具有上述化学组成的含Nb的钢坯料实施穿孔轧制的情况下发生了如下现象。假设使用加热至950℃的含Nb的钢坯料以1.2～4.0的穿孔比、1400～6000mm/秒的辊圆周速度实施了穿孔轧制，则在该情况下，由于在穿孔轧制中发生的加工放热，有时中空管坯外表面温度会超过1000℃。
在将中空管坯的壁厚定义为t(mm)的情况下，在刚结束穿孔轧制后的中空管坯中，温度最高的部位是距外表面沿径向为t/2深度的位置。以下，将距外表面沿径向为t/2深度的位置的部分定义为“壁内部”。
图4是示出对具有上述化学组成的含Nb的钢坯料、钢坯外径310mm采用穿孔比1.4、辊圆周速度4000mm/秒实施穿孔轧制来制造外径420mm、壁厚50mm的厚壁的中空管坯时，中空管坯外表面温度和中空管坯壁内温度相对于刚结束穿孔轧制后起的空冷时间的图。图4通过使用有限元分析(FEM分析)的传热计算求出。作为分析软件，使用通用代码DEFORM实施传热分析。输入刚结束穿孔轧制后的中空管坯的温度分布，设定中空管坯内外表面的传热系数和辐射率来计算温度分布。
参照图4，在穿孔轧制后的60秒内，壁内温度(图中实线)高于外表面温度(图中虚线)，并不一致。此外，在刚结束穿孔轧制后的10秒内，随着时间经过，壁内温度与外表面温度之差缩小，但在10秒之后，壁内温度与外表面温度之差基本恒定在20～30℃左右。
以除图4以外的其他各种穿孔比(2.0～4.0)实施基于上述FEM分析的传热计算，结果发现，在对穿孔轧制后的中空管坯进行空冷的情况下，在穿孔轧制后的至少120秒内，壁内温度与外表面温度之差基本恒定在小于50℃。
如上所述，在使用含Nb的钢坯料制造中空管坯的情况下，在穿孔轧制前的加热时、或者穿孔轧制或延伸轧制时，会在钢中生成微细的Nb碳化物和Nb碳氮化物(以下称为“Nb碳化物等”)。Nb碳化物等会通过钉扎效应来抑制晶粒的粗大化。因此，如果能够利用Nb碳化物等，则能够抑制中空管坯的原奥氏体晶粒的粗大化，能够进行微细化。
然而，认为Nb碳化物等的熔点在1050℃左右。根据图4，如果穿孔轧制或延伸轧制后的中空管坯的外表面温度超过1000℃，则会出现壁内温度超过1050℃的情况。如果在穿孔轧制或延伸轧制时壁内温度超过1050℃，则所生成的Nb碳化物等再次发生固溶的可能性提高。该情况下，无法获得由Nb碳化物等带来的钉扎效应，因此穿孔轧制后的中空管坯内的晶粒不会变得足够微细。
要想抑制穿孔轧制时和延伸轧制时的Nb碳化物等的固溶，使壁内温度不超过1050℃即可。因此，本发明人等对抑制在穿孔轧制时产生的加工放热的方法进行了研究。
本发明人等考虑，假设穿孔比一定，那么如果穿孔轧制前的含Nb的钢坯料的加热温度低，则加工放热后的中空管坯温度也降低。因此，本发明人等在不同温度下对上述化学组成的含Nb的钢坯料进行加热后，以相同的穿孔比和相同的辊圆周速度实施穿孔轧制，制造了中空管坯。所制造的中空管坯的直径为430mm，壁厚为30mm。穿孔比为2.0，辊圆周速度为4000mm/秒。然后，通过上述方法测定刚结束穿孔轧制后的中空管坯的外表面最高温度。基于图4中求出的传热计算结果，根据所得的外表面最高温度算出壁内温度。
将算出结果示于图5。图5中的各柱状图的白色区域的数值表示加热温度(℃)。阴影区域的数值表示加工放热量(℃)。图5的白色区域和阴影区域的总和表示刚结束穿孔轧制后的中空管坯的壁内温度(℃)。参照图5可知，即使使加热温度在850～1050℃的范围变化，刚结束穿孔轧制后的壁内温度也没有太大的变化。例如，加热温度为850℃时的刚结束穿孔轧制后的壁内温度为1030℃，加热温度为950℃时的刚结束穿孔轧制后的壁内温度为1080℃。如果比较这两者，则尽管加热温度差为100℃(950℃-850℃)，但刚结束穿孔轧制后的壁内温度差只有50℃(1080℃-1030℃)。如图5所示，加热温度越低，加工放热量越大。加热温度越低，含Nb的钢坯料的变形阻力越高。因此认为，即使是相同的穿孔比，加热温度越低，加工放热量越大。
基于以上认识，本发明人等认为，仅靠单纯降低加热温度难以进行晶粒的微细化。因此，本发明人等进行了进一步的研究。
即使使加热温度低温化也会发生加工放热，且越降低加热温度，加工放热量越大。因此，本发明人等改变了构思，不是抑制加工放热的产生，而是对即使暂且产生了加工放热也不使Nb碳化物等固溶的方法进行了研究。
如上所述，Nb碳化物等的熔点为1050℃左右。然而，本发明人等认定Nb碳化物等并不是在钢材温度上升至1050℃的同时发生固溶的，而是在于1050℃以上保持一定程度的时间的情况下发生固溶的。
因此，实施了使用THERMECMASTOR试验机(热加工模拟试验机)的加工Formastor试验。具体而言，准备上述化学组成的多个含Nb钢试验片(外径8mm×长度12mm)。将所准备的试验片加热至950℃。在大气中对经加热的试验片实施压缩试验。压缩率采用75％(相当于穿孔比2.1)，应变速率采用1.4/秒。压缩试验后，将试验片加热至规定的放热模拟温度(1000～1200℃)。然后，在规定的放热模拟温度下保持规定时间(15.0秒、25.0秒或45.0秒)。将保持后的试验片浸渍于水槽进行急速冷却。在急速冷却后的试验片的任意的截面处，通过后述的方法求出原奥氏体粒径，制作图6。
参照图6，在放热模拟温度(相当于壁内温度)为1050℃以下的情况下，即使保持时间为45.0秒，原奥氏体粒径也为10μm左右、较小。另一方面，在放热模拟温度超过1050℃的情况下，根据保持时间，原奥氏体粒径出现变化。具体而言，在放热模拟温度超过1050℃的情况下，在保持时间为25.0秒和45.0秒下，原奥氏体粒明显变粗大，其粒径超过10μm，显著增大。另一方面，在保持时间为15.0秒的情况下，即使放热模拟温度超过1050℃，原奥氏体粒径也维持在10μm左右。本发明人等通过上述实验首次认识到了这一事实。
根据以上的新的认识，本发明人等想到了如下事项。在穿孔轧制时，即使在含Nb的钢坯料中发生加工放热、含Nb的钢坯料(中空管坯)的壁内温度超过1050℃的情况下，只要在超过1050℃起至少15.0秒以内使含Nb的钢坯料的温度为1050℃以下，Nb碳化物等就不会完全固溶，会残留对钉扎效应而言有效的量的Nb碳化物等。结果，可抑制穿孔轧制或延伸轧制后的中空管坯的晶粒的粗大化。
综上所述，本发明人等新发现了不是单纯降低穿孔轧制前的加热时的含Nb的钢坯料的温度来抑制加工放热，而是即使发生加工放热、壁内温度暂且超过1050℃，但只要在15.0秒以内使壁内温度为1050℃以下，晶粒就会变微细。
因此，为了实现上述方法，本发明人等想到如下方法。在穿孔机的斜辊离开侧设置利用冷却液的冷却机构。然后，利用该冷却机构对刚结束穿孔轧制后或刚结束延伸轧制后的中空管坯实施冷却，从而在中空管坯部分通过穿孔机的前后方向上的斜辊的最后端起15.0秒以内，使该中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下。该情况下，该中空管坯部分的壁内温度在从中空管坯部分通过穿孔机的前后方向上的斜辊的最后端起15.0秒以内达到1050℃以下。因此，可抑制Nb碳化物等的固溶，会残留对钉扎效应有效的量的Nb碳化物等。结果，在穿孔轧制后或延伸轧制后的中空管坯中，可维持晶粒为微细的状态。
需要说明的是，上述说明作为一个例子给出了使用穿轧机进行穿孔轧制，而通过本发明人等的进一步的研究发现，在基于具备多个斜辊以及在多个斜辊之间配置的顶头的延伸轧机的延伸轧制中，也可获得同样的效果。
综上所述，本发明即使暂且发生了加工放热，通过在对钉扎效应有效的Nb碳化物等过度固溶的时间之前将中空管坯的外表面温度冷却至1000℃以下，实现了晶粒的微细化，与现有的技术构思完全不同。
根据上述技术构思而完成的方案(1)的无缝钢管的制造方法具备下述工序：
加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，
前述含Nb的钢坯料以质量％计为
C：0.21～0.35％、
Si：0.10～0.50％、
Mn：0.05～1.00％、
P：0.025％以下、
S：0.010％以下、
Al：0.005～0.100％、
N：0.010％以下，
Cr：0.05～1.50％、
Mo：0.10～1.50％、
Nb：0.01～0.05％、
B：0.0003～0.0050％、
Ti：0.002～0.050％、
V：0～0.30％、
Ca：0～0.0050％、
稀土元素：0～0.0050％、以及
余量：Fe和杂质；
制管工序，使用穿孔机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，
前述穿孔机具备：
含Nb的钢坯料所通过的配置在轧制线周围的多个斜辊、
在多个斜辊间且是在轧制线上配置的顶头、以及
从顶头的后端沿轧制线向顶头的后方延伸的芯棒；
轧制结束后立即冷却工序，对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(2)的无缝钢管的制造方法为根据(1)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
在轧制结束后立即冷却工序中，
对通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分的外表面和/或内表面喷射冷却液，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(3)的无缝钢管的制造方法是根据(2)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
穿孔机具备：
外表面冷却机构，其配置在多个斜辊的后方的芯棒的周围，具备能够对穿孔轧制时或延伸轧制时的中空管坯的外表面喷射冷却液的多个外表面冷却液喷射孔，
在轧制结束后立即冷却工序中，从外表面冷却机构喷射冷却液，对通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分的外表面进行冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(4)的无缝钢管的制造方法为根据(3)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
外表面冷却机构对通过冷却区域内的中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿芯棒的轴向具有特定长度，
穿孔机进一步具备：
前方外表面阻挡机构，其配置在位于顶头的后方且是比外表面冷却机构靠前方的芯棒的周围，
在轧制结束后立即冷却工序中，
在利用外表面冷却机构冷却中空管坯时，通过前方外表面阻挡机构抑制冷却液流至进入冷却区域前的中空管坯的外表面部分。
方案(5)的无缝钢管的制造方法是根据(4)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
前方外表面阻挡机构包括配置在芯棒的周围且朝中空管坯的外表面喷射前方阻挡流体的多个前方阻挡流体喷射孔，
在轧制结束后立即冷却工序中，
在利用外表面冷却机构冷却中空管坯时，从前方外表面阻挡机构朝位于冷却区域的进入侧附近的中空管坯的外表面的上部喷射前方阻挡流体，阻挡冷却液流至进入冷却区域前的中空管坯的外表面部分。
方案(6)的无缝钢管的制造方法是根据(3)～(5)中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
外表面冷却机构对通过冷却区域内的中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿芯棒的轴向具有特定长度，
穿孔机进一步具备：
后方外表面阻挡机构，其配置在位于顶头的后方且是比外表面冷却机构靠后方的芯棒的周围，
在轧制结束后立即冷却工序中，
在外表面冷却机构对中空管坯进行冷却时，后方外表面阻挡机构抑制冷却流体与位于冷却区域的后方的中空管坯的外表面部分接触。
方案(7)的无缝钢管的制造方法是根据(6)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
后方外表面阻挡机构包括配置在芯棒的周围、朝中空管坯的外表面喷射后方阻挡流体的多个后方阻挡流体喷射孔，
在轧制结束后立即冷却工序中，
在外表面冷却机构对中空管坯进行冷却时，后方外表面阻挡机构朝位于冷却区域的离开侧附近的中空管坯的外表面的上部喷射后方阻挡流体，阻挡冷却液流至离开冷却区域后的中空管坯的外表面的上部。
方案(8)的无缝钢管的制造方法是根据(2)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
芯棒包括：
棒身，
冷却液流路，其在棒身内形成，冷却液通过其内部，以及，
内表面冷却机构，其配置于在棒身中沿芯棒的轴向具有特定长度且位于芯棒的前端部的冷却区域内，在穿孔轧制时或延伸轧制时将由冷却液流路供给的冷却液向棒身的外部喷射，对正通过冷却区域内的中空管坯的内表面进行冷却，
在轧制结束后立即冷却工序中，
从内表面冷却机构喷射冷却液，对通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分的内表面进行冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(9)的无缝钢管的制造方法是根据(3)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
芯棒包括：
棒身，
冷却液流路，其在棒身内形成，冷却液通过其内部，以及，
内表面冷却机构，其配置于在棒身中沿芯棒的轴向具有特定长度且位于芯棒的前端部的冷却区域内，在穿孔轧制时或延伸轧制时将由冷却液流路供给的冷却液向棒身的外部喷射，对正通过冷却区域内的中空管坯的内表面进行冷却，
在轧制结束后立即冷却工序中，
从外表面冷却机构喷射冷却液，且从内表面冷却机构喷射冷却液，对通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分的外表面和内表面进行冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(10)的无缝钢管的制造方法是根据(8)或(9)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
芯棒进一步包括：
内表面阻挡机构，其与冷却区域相邻地配置在冷却区域的后方，在穿孔轧制时或延伸轧制时抑制向棒身的外部喷射出的冷却液与离开冷却区域后的中空管坯的内表面接触，
在轧制结束后立即冷却工序中，
从内表面冷却机构喷射冷却液对冷却区域内的中空管坯部分的内表面进行冷却，利用内表面阻挡机构抑制冷却液与离开冷却区域后的中空管坯的内表面接触。
方案(11)的无缝钢管的制造方法是根据(10)所述的无缝钢管的制造方法，其中，
芯棒进一步包括：
在棒身内形成的、流通压缩气体的压缩气体流路，
内表面阻挡机构包括：
多个压缩气体喷射孔，其在与冷却区域相邻地配置在冷却区域的后方的接触抑制区域中沿棒身的周向、或周向和轴向排列，喷射由压缩气体流路供给的压缩气体，
在轧制结束后立即冷却工序中，
从内表面阻挡机构喷射压缩气体，抑制冷却液流至离开冷却区域并进入接触抑制区域的中空管坯部分的内表面。
上述芯棒可以进一步包括在棒身内形成的流通压缩气体的气体流路。该情况下，阻挡机构包括多个内表面压缩气体喷射孔，其与气体流路相连，在穿孔轧制时或延伸轧制时能够从棒身向中空管坯部分的内表面喷射压缩气体。并且，在轧制结束后立即冷却工序中，阻挡机构喷射压缩气体，抑制冷却液将通过在冷却区域的后方配置的阻挡区域的中空管坯部分的内表面冷却。
在上述轧制结束后立即冷却工序中，利用冷却液的冷却时的传热系数可以采用1000W/m2·K。
方案(12)的无缝钢管的制造方法是根据(1)～(11)中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
穿孔机为穿轧机，
在制管工序中，
使用穿轧机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制来制造中空管坯，
在轧制结束后立即冷却工序中，
对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为800～1000℃。
方案(13)的无缝钢管的制造方法是根据(1)～(11)中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
穿孔机为延伸轧机，
在制管工序中，
使用延伸轧机对作为含Nb的钢坯料的中空管坯进行延伸轧制，
在轧制结束后立即冷却工序中，
对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
方案(14)的无缝钢管的制造方法是根据(1)～(13)中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其进一步具备下述工序：
淬火工序，在A3相变点以上的温度下对轧制结束后立即冷却工序后的中空管坯实施淬火；以及，
回火工序，在Ac1相变点以下的温度下对淬火工序后的中空管坯实施回火。
以下，对本发明的实施方式的无缝钢管的制造方法进行说明。对图中相同或等同的部分标以相同附图标记，不再重复其说明。
[中空管坯的结构]
图2是示出在本实施方式中使用穿孔机(穿轧机或延伸轧机)而由含Nb的钢坯料制造的中空管坯的一个例子的图。参照图2，中空管坯10具备第1管端1E和第2管端2E。第2管端2E在中空管坯10的轴向上配置在第1管端1E的相反一侧(opposite to)。在图2中，将从第1管端1E起沿中空管坯10的轴向距第2管端2E的距离为100mm的位置为止的范围定义为第1管端区域1A。此外，将从第2管端2E起沿中空管坯10的轴向距第1管端1E的距离为100mm的位置为止的范围定义为第2管端区域2A。进而，将中空管坯10中除第1管端区域1A和第2管端区域2A以外的区域定义为主体区域10CA。
[关于含Nb的钢坯料]
本实施方式的制管工序所要制造的中空管坯由含Nb的钢坯料制造。含Nb的钢坯料可以为圆柱状的圆坯，也可以为中空管坯。在穿孔机为穿轧机的情况下，含Nb的钢坯料为圆坯。在穿孔机为延伸轧机的情况下，含Nb的钢坯料为中空管坯。
含Nb的钢坯料的化学组成例如含有如下元素。
C：0.21～0.35％
碳(C)提高钢的强度。如果C含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果C含量过高，则对钢的淬裂的敏感性会升高。进而，如果C含量过高，则有时会降低钢的韧性。因此，C含量为0.21～0.35％。C含量的优选的下限为0.23％，进一步优选为0.25％。C含量的优选的上限为0.30％，进一步优选为0.27％。
Si：0.10～0.50％
硅(Si)对钢进行脱氧。如果Si含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Si含量过高，则钢的耐SSC性和加工性会降低。因此，Si含量为0.10～0.50％。Si含量的优选的下限为0.15％，进一步优选为0.20％。Si含量的优选的上限为0.40％，进一步优选为0.35％。
Mn：0.05～1.00％
锰(Mn)提高钢的淬火性，提高钢的强度。如果Mn含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Mn含量过高，则Mn会在晶界发生偏析而降低钢的耐SSC性。因此，Mn含量为0.05～1.00％。Mn含量的优选的下限为0.30％，进一步优选为0.40％。Mn含量的优选的上限为0.95％，进一步优选为0.90％。
P：0.025％以下
磷(P)为杂质，在钢中不可避免地含有。即，P含量超过0％。P在晶界发生偏析而降低钢的耐SSC性。因此，P含量为0.025％以下。P含量的优选的上限为0.020％，进一步优选为0.015％。P含量优选尽可能地低。然而，过度的脱磷处理会增加制造成本。因此，考虑到常规的作业，P含量的优选的下限为0.001％，进一步优选为0.002％。
S：0.010％以下
硫(S)为杂质，在钢中不可避免地含有。即，S含量超过0％。S与Mn结合形成硫化物系夹杂物，降低钢的耐SSC性。因此，S含量为0.010％以下。S含量的优选的上限为0.006％，进一步优选为0.003％。S含量优选尽可能地低。然而，过度的脱硫处理会增加制造成本。因此，考虑到常规的作业，S含量的优选的下限为0.001％，进一步优选为0.002％。
Al：0.005～0.100％
铝(Al)对钢进行脱氧。如果Al含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Al含量过高，则该效果饱和。进而，如果Al含量过高，则会大量生成粗大的Al系氧化物而降低钢的耐SSC性。因此，Al含量为0.005～0.100％。Al含量的优选的下限为0.010％，进一步优选为0.020％。Al含量的优选的上限为0.070％，进一步优选为0.050％。在本说明书中，Al含量是指所谓的酸溶铝(sol.Al)的含量。
N：0.010％以下
氮(N)在钢中不可避免地含有。即，N含量超过0％。N形成氮化物。由于微细的氮化物会防止晶粒的粗大化，因此可以含有N。另一方面，粗大的氮化物会降低钢的耐SSC性。因此，N含量为0.010％以下。N含量的优选的上限为0.004％，进一步优选为0.003％。为了获得由微细的氮化物的析出带来的钉扎效应，N含量的优选的下限为0.002％。需要说明的是，过度的脱N处理会增加制造成本。因此，在考虑常规的作业的情况下，N含量的优选的下限为0.001％，进一步优选为0.002％。
Cr：0.05～1.50％
铬(Cr)提高钢的淬火性，提高钢的强度。如果Cr含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Cr含量过高，则会降低钢的耐SSC性。因此，Cr含量为0.05～1.50％。Cr含量的优选的下限为0.20％，进一步优选为0.40％。Cr含量的优选的上限为1.20％，进一步优选为1.15％。
Mo：0.10～1.50％
钼(Mo)提高钢的淬火性，提高钢的强度。Mo进一步提高钢的耐回火软化性，提高基于高温回火的耐SSC性。如果Mo含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Mo含量过高，则该效果饱和，并且制造成本增加。因此，Mo含量为0.10～1.50％。Mo含量的优选的下限为0.15％，进一步优选为0.20％。Mo含量的优选的上限为0.80％，进一步优选为0.60％。
Nb：0.01～0.05％
铌(Nb)在加热时、穿孔轧制时或延伸轧制时与C和N结合形成微细的Nb碳化物和Nb碳氮化物(Nb碳化物等)。Nb碳化物等通过钉扎效应使晶粒细粒化来提高钢的耐SSC性。这些碳氮化物等进一步抑制晶粒度的不均。如果Nb含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果Nb含量过高，则会大量生成粗大的Nb系夹杂物，降低钢的耐SSC性。因此，Nb含量为0.01～0.05％。Nb含量的优选的下限为0.02％。Nb含量的优选的上限为0.04％，进一步优选为0.03％。
B：0.0003～0.0050％
硼(B)提高钢的淬火性，提高钢的强度。如果B含量过低，则无法获得该效果。另一方面，如果B含量过高，则碳氮化物会在晶界析出而降低钢的耐SSC性。因此，B含量为0.0003～0.0050％。B含量的优选的下限为0.0005％，进一步优选为0.0008％。B含量的优选的上限为0.0030％，进一步优选为0.0020％。
Ti：0.002～0.050％
钛(Ti)与C和N结合形成微细的Ti碳氮化物，将属于杂质的N固定。通过Ti氮化物的生成，使晶粒微细化，进而，提高钢的强度。在钢含有B的情况下，Ti还会抑制B氮化物的生成，因此促进由B带来的淬火性的提高。如果Ti含量过低，则无法获得这些效果。另一方面，如果Ti含量过高，则Ti会固溶在Nb系夹杂物中，Nb系夹杂物粗大化。该情况下，钢的耐SSC性会降低。因此，Ti含量为0.002～0.050％。Ti含量的优选的下限为0.003％，进一步优选为0.004％。Ti含量的优选的上限为0.035％，进一步优选为0.030％。
本实施方式的含Nb的钢坯料的化学组成的余量为Fe和杂质。在此，杂质是指在工业上制造含Nb的钢坯料时从作为原料的矿石、废料、或者制造环境等混入的物质，且在不对含Nb的钢坯料产生不良影响的范围内可接受的物质。杂质中的氧(O)含量为0.005％以下。
[关于任意元素]
上述含Nb的钢坯料的化学组成可以进一步含有V来代替Fe的一部分。
V：0～0.30％
钒(V)为任意元素，可以不含有。即，V含量可以为0％。在含有的情况下，V生成微细的碳化物而提高耐回火软化，使高温回火成为可能。由此，提高钢的耐SSC性。然而，如果V含量过高，则会过量生成碳化物，钢的耐SSC性反而降低。因此，V含量为0～0.30％。用于进一步有效地获得上述效果的V含量的优选的下限为0.01％，进一步优选为0.02％。V含量的优选的上限为0.25％，进一步优选为0.20％。
上述含Nb的钢坯料的化学组成可以进一步含有选自由Ca和稀土元素组成的组中的1种以上来代替Fe的一部分。
Ca：0～0.0050％
钙(Ca)为任意元素，可以不含有。即，Ca可以为0％。在含有的情况下，Ca使钢中的硫化物系夹杂物球状化。由此，提高钢的耐SSC性。只要含有一点Ca，即可获得上述效果。然而，如果Ca含量过高，则会过量生成夹杂物，钢的耐SSC性降低。因此，Ca含量为0～0.0050％。Ca含量的优选的下限为0.0001％，进一步优选为0.0010％，进一步优选为0.0015％。Ca含量的优选的上限为0.0040％，进一步优选为0.0030％。
稀土元素(REM)：0～0.0050％
稀土元素(REM)为任意元素，可以不含有。即，REM可以为0％。在含有的情况下，REM使钢中的硫化物系夹杂物球状化。由此，提高钢的耐SSC性。只要含有一点REM，即可获得上述效果。然而，如果REM含量过高，则会过量生成夹杂物，钢的耐SSC性降低。因此，REM含量为0～0.0050％。REM含量的优选的下限为0.0001％，进一步优选为0.0010％。REM含量的优选的上限为0.0040％，进一步优选为0.0030％。
本说明书中的REM含有Sc、Y和镧系元素(原子序数57的La～71的Lu)中的至少1种以上，REM含量表示这些元素的总含量。
[无缝钢管的制造布局]
无缝钢管的制造设备线例如为如下的图7A～图7C的模式。
图7A中，从制造设备线的上游到下游，加热炉150、穿轧机100A、延伸轧机160、定径轧机170依次排成一列。在各设备之间配置有输送路径180。输送路径180为对通过各设备的含Nb的钢坯料或中空管坯进行输送的机构，例如为输送辊。
延伸轧机160为对中空管坯进行延伸轧制的轧机，例如为芯棒连轧机。定径轧机170为用于使中空管坯的外径为规定尺寸的轧机，例如为定径器、减径器等。图7B中，从制造设备线的上游到下游依次排列有加热炉150、穿轧机100A、延伸轧机100B、芯棒轧管机100C、定径轧机170。图7C中，从制造设备线的上游到下游依次排列有加热炉150、穿轧机100A、芯棒轧管机100C、定径轧机170。
制造设备线不限定于图7A～图7C。本实施方式的无缝钢管的制造方法所利用的制造设备线只要至少具备加热炉150和穿孔机100(穿轧机100A和/或延伸轧机100B)即可。
此外，在穿孔机100的下游处，可以配置有在线淬火(直接淬火)用的水冷装置，在各设备之间可以有用于对中空管坯进行再加热的补热炉。补热炉例如为感应加热器等。
[无缝钢管的制造方法]
使用具有上述化学组成的含Nb的钢坯料的无缝钢管的制造方法具备加热工序、制管工序、以及轧制结束后立即冷却工序。以下，对各工序进行说明。需要说明的是，本实施方式中，对在利用穿轧机100A的穿孔轧制结束后实施轧制结束后立即冷却工序的情况进行说明。然而，轧制结束后立即冷却工序也可以用延伸轧机100B实施。轧制结束后立即冷却工序还可以用穿轧机100A和延伸轧机100B这两者来实施。
[加热工序]
在加热工序中对作为圆柱状的钢坯(圆坯)的含Nb的钢坯料进行加热。加热工序例如使用公知的加热炉150对含Nb的钢坯料进行加热。加热炉150可以为转底炉，也可以为步进式加热炉。
需要说明的是，含Nb的钢坯料的制造方法没有特别限定，例如可按如下方法制造。制造具有上述化学组成的钢水。钢水的制造例如利用转炉等。使用钢水制造基于连铸法的钢锭。也可以使用钢水通过铸锭法制造铸锭。对大方坯和铸锭进行热轧，制造横截面为圆形的圆坯。可以使用钢水通过连铸法制造圆坯。通过以上方法来准备圆坯。
对所准备的含Nb的钢坯料(圆坯)进行加热。加热温度采用800～1030℃。这里所说的加热温度是指加热炉的炉内温度。如果炉内温度为800～1030℃，则含Nb的钢坯料的外表面温度也会为800～1030℃。
如果加热工序中的含Nb的钢坯料的加热温度(含Nb的钢坯料的外表面温度)为1030℃以下，则以满足后述的制管工序和轧制结束后立即冷却工序的条件为前提，能够抑制中空管坯的晶粒变粗大，能够微细化。因此，加热工序中的含Nb的钢坯料的加热温度的上限为1030℃。另一方面，在加热工序中的含Nb的钢坯料的加热温度过低的情况下，含Nb的钢坯料的变形阻力提高。该情况下，难以进行穿孔轧制。因此，加热工序中的含Nb的钢坯料的加热温度的下限为800℃。加热工序中的加热温度的优选的上限为1020℃，进一步优选为1010℃，进一步优选为1000℃。加热工序中的加热温度的优选的下限为850℃，进一步优选为870℃，进一步优选为900℃。
[穿孔机100的结构]
加热工序后，实施制管工序和轧制结束后立即冷却工序。在对制管工序和轧制结束后立即冷却工序进行说明之前，对这些工序中使用的穿孔机100的结构进行说明。
图8是穿孔机100的侧视图，图1是图8所示的穿孔机100的斜辊1附近的侧视图。图9是图8所示的穿孔机100的从与图8正交的方向看到的斜辊1附近的侧视图。如上所述，穿孔机100为穿轧机或延伸轧机。需要说明的是，在图1、图8～图10中，将穿孔机100的进入侧定义为穿孔机100的“前方”，将穿孔机100的离开侧定义为穿孔机100的“后方”。
参照图8，穿孔机100具备多个斜辊1、顶头2以及芯棒3。
多个斜辊1配置在轧制线PL周围。图1中，在一对斜辊1之间配置有轧制线PL。在此，轧制线PL是指在穿孔轧制或延伸轧制时含Nb的钢坯料(圆坯或中空管坯)20的中心轴所通过的假想的线。图8中，斜辊1为锥型的斜辊。然而，斜辊1不限定为锥型，也可以为筒型。此外，斜辊1可以配置2个以上。参照图1和图9，各斜辊1相对于轧制线PL具有倾角β(图9)和交叉角γ(图1)。倾角β相对于轧制线PL为锐角。同样，交叉角γ相对于轧制线PL为锐角。
顶头2配置在2个斜辊1之间且在轧制线PL上。在本说明书中，“顶头2配置在轧制线PL上”是指从进入侧朝离开侧观察穿孔机100时(从前方朝后方观察时)顶头2与轧制线PL重叠。更优选顶头2的中心轴与轧制线PL一致。
顶头2具有炮弹形状。顶头2的前部的外径小于顶头2的后部的外径。在此，顶头2的前部是指比顶头2的长度方向的中央位置更靠前方的部分。顶头2的后部是指比顶头2的前后方向的中央位置更靠后方的部分。顶头2的前部配置在穿孔机100的进入侧，顶头2的后部配置在穿孔机100的离开侧。
芯棒3配置在穿孔机100的离开侧的轧制线PL上，沿轧制线PL延伸。在此，“芯棒3配置在轧制线PL上”是指从进入侧朝离开侧观察穿孔机100时芯棒3与轧制线PL重叠。更优选芯棒3的中心轴与轧制线PL一致。
芯棒3的前端与顶头2的后端连接。例如，芯棒3的前端与顶头2的后端面中央部连接。连接方法没有特别限定。例如，在顶头2的后端和芯棒3的前端形成螺纹，通过这些螺纹将芯棒3与顶头2连接。也可以通过除螺纹以外的其他方法将芯棒3与顶头2的后端面中央部连接。即，连接方法没有特别限定。
穿孔机100可以进一步具备推杆4。推杆4在穿孔机100的前方沿轧制线PL配置。推杆4具备将含Nb的钢坯料20(圆坯)朝顶头2推送的机构。推杆4例如具备缸主体41、缸轴42、连接构件43以及杆44。杆44通过连接构件43以可沿周向旋转的方式与缸轴42连接。连接构件43例如包括用于使杆44可沿周向旋转的轴承。缸主体41为液压式或电动式，使缸轴42前进和后退。推杆4使杆44的端面与含Nb的钢坯料(圆坯或中空管坯)20的端面抵接，通过缸主体41使缸轴42和杆44前进。由此，推杆4将含Nb的钢坯料20朝顶头2推送。
推杆4将含Nb的钢坯料20沿轧制线PL推送，推入多个斜辊1之间。含Nb的钢坯料20被多个斜辊1咬住时，斜辊1一边使含Nb的钢坯料20沿含Nb的钢坯料20的周向旋转，一边将其推入顶头2(参照图9的穿孔机100的前方的箭头)。在穿孔机100为穿轧机的情况下，多个斜辊1一边使作为含Nb的钢坯料20的圆坯沿周向旋转一边将其推入顶头2来实施穿孔轧制，制造中空管坯。在穿孔机100为延伸轧机的情况下，多个斜辊1将顶头2推入(插入)作为含Nb的钢坯料20的中空管坯，实施延伸轧制(扩管轧制)。
穿孔机100可以进一步具备入口槽5。在入口槽5配置穿孔轧制前的含Nb的钢坯料(圆坯或中空管坯)20。如图9所示，穿孔机100可以在轧制线PL周围具备多个导辊6。在多个导辊6之间配置顶头2。此外，在轧制线PL周围，导辊6配置在多个斜辊1之间。导辊6例如为圆盘辊。
[芯棒3的结构]
图10是图8中的顶头2和芯棒3的放大图。参照图10，穿孔机100的芯棒3接受来自冷却液供给装置7的冷却液供给。冷却液供给装置7向芯棒3供给用于对穿孔轧制中或延伸轧制中的含Nb钢的中空管坯10的内表面进行冷却的冷却液。冷却液供给装置7具备给料机71和管路72。给料机71例如具备储存冷却液的储槽以及将储槽内的冷却液供给至管路72的泵。管路72将芯棒3和给料机71相连。管路72将由给料机71送来的冷却液向芯棒3输送。在此，冷却液只要为可将含Nb钢的中空管坯10冷却的液体，即没有特别限定。优选冷却液为水。
芯棒3从顶头2的后端面中央部沿轧制线PL延伸。芯棒3具备棒状的棒身31。棒身31包括冷却区域32和接触抑制区域33。
冷却区域32配置在棒身31的前端部。具体而言，冷却区域32为在芯棒3的轴向(芯棒3的前后方向)上从棒身31的前端(即与顶头2的后端的连接位置)到芯棒3的后方具有特定长度L32的范围。冷却区域32的特定长度L32没有特别限定。冷却区域32的特定长度L32例如为芯棒3全长的1/10以上且1/2以下。另一个例子中，在所制造的中空管坯的长度为6m的情况下，冷却区域32的长度L32例如为0.6m～3.0m，更优选为1.0m～2.5m，作为一个例子，为2m。
接触抑制区域33与冷却区域32相邻且配置在冷却区域32的后方(与顶头2相反的一侧)。接触抑制区域33的特定长度L33没有特别限定。接触抑制区域33的特定长度L33可以为与冷却区域32的特定长度L32相同的长度，可长可短。棒身31中的除冷却区域32以外的部分可以为接触抑制区域33。也可以没有接触抑制区域33。
图11为包括图10所示的顶头2和芯棒3的中心轴的剖视图(纵剖图)。参照图11，芯棒3进一步具有冷却液流路34和内表面冷却机构340。冷却液流路34形成在棒身31内，由冷却液供给装置7供给的冷却液通过其内部。冷却液流路34沿棒身31的轴向在棒身31内部延伸。冷却液流路34与管路72相连，接受来自管路72的冷却液的供给。
内表面冷却机构340配置在相当于棒身31的前端部分的冷却区域32内。本例中，内表面冷却机构340包括多个内表面冷却液喷射孔341。多个内表面冷却液喷射孔341与冷却液流路34相连。多个内表面冷却液喷射孔341接受来自冷却液供给装置7的冷却液的供给，在穿孔轧制时或延伸轧制时向冷却区域32的外部喷射冷却液。虽未图示，但可以使内表面冷却机构340包括多个喷射喷嘴，各喷射喷嘴具有内表面冷却液喷射孔341。
芯棒3可以进一步包括内表面阻挡机构350。在芯棒3包括内表面阻挡机构350的情况下，内表面阻挡机构350配置在接触抑制区域33内。在穿孔轧制时或延伸轧制时，内表面阻挡机构350抑制中空管坯的内表面中的离开冷却区域32后的内表面部分与从内表面冷却机构340喷射出的冷却液接触。
本实施方式中，内表面阻挡机构350从接触抑制区域33喷射压缩气体，阻挡或吹走要从冷却区域32流向后方的冷却液，在穿孔轧制时或延伸轧制时抑制冷却液与接触抑制区域33内的中空管坯的内表面部分接触。
具体而言，如图10所示，芯棒3进一步接受来自压缩气体供给装置8的压缩气体的供给。压缩气体供给装置8向棒身31供给用于将冷却液吹走的压缩气体。压缩气体供给装置8例如包括积蓄高压气体的蓄压器81以及管路82。管路82将蓄压器81与棒身31相连。管路82将由蓄压器81送来的压缩气体向棒身31输送。在此，压缩气体例如为压缩空气。压缩气体可以为氩气等非活性气体。
参照图11，芯棒3进一步包括气体流路35。气体流路35沿棒身内31的轴向在棒身31内部延伸。气体流路35与管路82相连，接受来自管路82的压缩气体的供给。
本例中，内表面阻挡机构350包括多个压缩气体喷射孔351。多个压缩气体喷射孔351与气体流路35相连，在穿孔轧制时或延伸轧制时向接触抑制区域33的外部喷射压缩气体。虽未图示，但可以使内表面阻挡机构350包括多个喷射喷嘴，各喷射喷嘴具有压缩气体喷射孔351。
图12是图11中的冷却区域32内的A-A线的与芯棒3的轴向垂直的剖视图。参照图12，冷却液流路34与气体流路35并行配置在棒身31的中心部。多个内表面冷却液喷射孔341沿棒身31的周向排列。多个内表面冷却液喷射孔341可以沿棒身31的周向以等间隔排列，也可以不规则排列。优选内表面冷却液喷射孔341沿棒身31的周向以等间隔排列。各内表面冷却液喷射孔341与冷却液流路34相连。如图10和图11所示，本实施方式中，多个内表面冷却液喷射孔341在冷却区域32内沿棒身31的周向和轴向排列。不过，多个内表面冷却液喷射孔341也可以至少仅沿棒身31的周向排列。
图13是图11中的接触抑制区域33内的B-B线的与芯棒3的轴向垂直的剖视图。参照图13，与冷却区域32内的剖视图(图12)同样，在接触抑制区域33内的剖视图中，气体流路35也与冷却液流路34并行配置在棒身31的中心部。多个气体喷射孔351沿棒身31的周向排列。多个气体喷射孔351可以沿棒身31的周向以等间隔排列，也可以不规则排列。优选气体喷射孔351沿棒身31的周向以等间隔排列。各气体喷射孔351与气体流路35相连。如图11和图13所示，本实施方式中，多个气体喷射孔351在接触抑制区域33内沿棒身31的周向和轴向排列。不过，多个气体喷射孔351也可以至少仅沿棒身31的周向排列。
回到图11，芯棒3可以进一步在棒身31内具备排液流路37。排液流路37在棒身31内沿棒身31的轴向延伸。排液流路37例如延伸至棒身31的后端面(同与顶头2连接的前端面相反一侧的端面)。图14是图11中的冷却区域32内的C-C线的与芯棒的轴向垂直的剖视图。参照图14，排液流路37形成在棒身31的中央部，内部容纳有冷却液流路34和气体流路35。然而，排液流路37也可以不在内部容纳冷却液流路34和气体流路35。
芯棒3进一步在冷却区域32内包括1个或多个排液孔371。在形成有多个排液孔371的情况下，如图14所示，多个排液孔371可以沿棒身31的周向排列，虽未图示，也可以沿棒身31的轴向排列。排液孔371可以仅形成1个。
包括排液流路37和排液孔371的排液机构在穿孔轧制时和延伸轧制时将朝向正通过冷却区域32的中空管坯的内表面部分喷射的一部分冷却液回收。
[基于内表面冷却机构340的中空管坯的冷却方法]
图15是穿孔机100的离开侧的穿孔轧制或延伸轧制中的中空管坯、顶头和芯棒的纵剖图。参照图15，穿孔机100在穿孔轧制或延伸轧制时，利用从内表面冷却机构340喷射出的冷却液将刚结束穿孔轧制后或刚结束延伸轧制后的含Nb钢的中空管坯10中的通过了前后方向上的多个斜辊1的后端E之间的含Nb钢的中空管坯部分的内表面冷却。具体而言，利用内表面冷却机构340使用冷却液将通过芯棒3的冷却区域32的中空管坯部分的内表面冷却。该情况下，如图15中的A-A线的剖视图、即图16所示，在中空管坯10与芯棒3的间隙处存在从内表面冷却机构340喷射出的冷却液CL。利用该冷却液CL将中空管坯10冷却，即使因穿孔轧制或延伸轧制发生加工放热而使中空管坯10的壁内温度暂且超过1050℃，也会在中空管坯10通过穿孔机100的前后方向上的斜辊1的后端E之间起15.0秒以内使中空管坯10的外表面温度成为1000℃以下。
如上所述，芯棒3可以不具备内表面阻挡机构350。不过，在芯棒3具备内表面阻挡机构350的情况下，内表面阻挡机构350进一步在接触抑制区域33中抑制冷却液与中空管坯10的内表面接触。具体而言，在穿孔轧制中或延伸轧制中，内表面阻挡机构350从接触抑制区域33内的气体喷射孔351向棒身31的外部喷射压缩气体。因此，在从冷却区域32的冷却液喷射孔341喷射出的冷却液要流至离开冷却区域32后的中空管坯10的内表面的情况下，通过在冷却区域32的后方相邻的接触抑制区域33喷射出的压缩气体将冷却液吹走，抑制冷却液与离开冷却区域32后的中空管坯10的内表面接触。在接触抑制区域33中，从多个气体喷射孔351喷射出的压缩气体进一步阻挡冷却区域32内的冷却液流至冷却区域32的后方(即接触抑制区域33)。具体而言，如图15中的B-B线的剖视图、即图17所示，接触抑制区域33中，在芯棒3的外表面与中空管坯10的内表面的间隙充满从气体喷射孔351喷射出的压缩气体CG。该充满的压缩气体CG阻挡从冷却区域32喷射出的冷却液CL进入接触抑制区域33。由此，中空管坯10在冷却区域32被冷却液冷却，在除冷却区域32以外的区域不会受到基于冷却液的冷却。因此，能够抑制利用冷却液的冷却时间由于中空管坯的长度方向的位置而变长或变短。结果，能够减小穿孔轧制后或延伸轧制后的中空管坯10的前端部与后端部的温度差。
需要说明的是，在具备内表面阻挡机构350的情况下，还会在冷却区域32中，在芯棒3的外表面与中空管坯10的内表面的间隙充满冷却液CL。在冷却液CL充满冷却区域32的状态下，由于会从冷却液喷射孔341持续喷射出冷却液CL，因此充满的冷却液CL形成对流。因此，在穿孔轧制时或延伸轧制时会将冷却区域32内的中空管坯10的内表面进一步冷却。
需要说明的是，上述内表面阻挡机构350具有喷射压缩气体的结构，而内表面阻挡机构350也可以为其他结构。例如，参照图18，内表面阻挡机构350可以代替多个气体喷射孔351而具备内表面阻挡构件352。
内表面阻挡构件352与冷却区域32的后端相邻地配置。内表面阻挡构件352沿棒身31的周向延伸。因此，在从轴向观察芯棒3时，内表面阻挡构件352的外缘为圆形。在从与轴向垂直的方向观察芯棒3时，内表面阻挡构件352的高度H352小于用顶头2的最大半径减去内表面阻挡构件352所配置的位置处的芯棒3的半径而得的差值H2-3。优选内表面阻挡构件352的高度H352为差值H2-3的1/2以上。即，在穿孔轧制时或延伸轧制时内表面阻挡构件352不会将中空管坯10的内表面压下。
内表面阻挡构件352的原料例如为玻璃棉。内表面阻挡构件352的原料不限定于玻璃棉。只要为具有比穿孔轧制或延伸轧制时的中空管坯10的内表面温度更高的熔点的原料即足以。优选内表面阻挡构件352的原料的熔点为1100℃以上。
在图18所示的穿孔机100中也同样，在穿孔轧制时或延伸轧制时内表面阻挡构件352抑制冷却液CL侵入接触抑制区域33，在物理上阻挡冷却区域32内的冷却液CL。因此，可获得与内表面阻挡机构350具有多个压缩气体喷射孔351的情况(参见图15)同样的效果。
[关于外表面冷却机构]
上述说明中，在穿孔轧制或延伸轧制时，使用内表面冷却机构340从中空管坯内表面将刚完成轧制后的中空管坯冷却。然而，也可以代替内表面冷却机构340，使用外表面冷却机构400从外表面对穿孔轧制或延伸轧制后的中空管坯10进行冷却。
图19是与图15不同的、穿孔轧制或延伸轧制中的穿孔机100的斜辊1附近处的纵剖图。图19中，芯棒3不具备内表面冷却机构340和内表面阻挡机构350。另一方面，穿孔机100新具备外表面冷却机构400。图20是外表面冷却机构400的主视图。外表面冷却机构400配置在穿孔机100的离开侧且在芯棒3的冷却区域32周围。
外表面冷却机构400具备在轧制线PL周围配置的多个外表面冷却喷射孔401。外表面冷却机构400经由未图示的管路与冷却液供给装置7相连。
[基于外表面冷却机构400的冷却方法]
该情况下，在穿孔轧制时或延伸轧制时，外表面冷却机构400从外表面冷却喷射孔401喷射冷却液，对刚结束穿孔轧制或延伸轧制后的中空管坯部分的外表面进行冷却。由此，在中空管坯10通过穿孔机100的前后方向上的斜辊1的最后端E之间起15.0秒以内，使中空管坯10的外表面温度成为1000℃以下。
[关于前方外表面阻挡机构600]
穿孔机100可以进一步具备图21所示的前方外表面阻挡机构600。前方外表面阻挡机构600在斜辊1的离开侧且在比外表面冷却机构400靠前方处配置在轧制线PL和芯棒3的周围，在外表面冷却机构400对中空管坯10进行冷却时，抑制冷却液CF与位于冷却区域32的前方的中空管坯10的外表面部分接触。
图22是前方外表面阻挡机构600的主视图(从中空管坯10的前进方向观察的图、即从斜辊1的进入侧朝离开侧观察时的图)。参照图21和图22，前方外表面阻挡机构600配置在轧制线PL周围和芯棒3周围。因此，在穿孔轧制或延伸轧制中，前方外表面阻挡机构600配置在经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的周围。
图21和图22所示的前方外表面阻挡机构600具备主体602以及多个前方外表面阻挡流体喷射孔601。本例中，主体602为圆环或圆筒状，在内部具有流通前方阻挡流体的1个或多个前方外表面阻挡流体路径。
多个前方外表面阻挡流体喷射孔601配置在轧制线PL和芯棒3的周围，配置在经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的周围。本例中，前方外表面阻挡流体喷射孔601形成在多个前方外表面阻挡流体喷射喷嘴603的前端。然而，前方外表面阻挡流体喷射孔601也可以直接形成于主体602。本例中，在芯棒3的周围配置的前方外表面阻挡流体喷射喷嘴603与主体602连接。
参照图21和图22，多个前方外表面阻挡流体喷射孔601朝向芯棒3。因此，经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10通过前方外表面阻挡机构600内时，多个前方外表面阻挡流体喷射孔601会朝向中空管坯10的外表面。
多个前方外表面阻挡流体喷射孔601在芯棒3的周围沿周向排列。优选多个前方外表面阻挡流体喷射孔601在芯棒3的周围以等间隔配置。前方外表面阻挡机构600从前方外表面阻挡流体喷射孔601朝冷却区域32的前端位置的中空管坯10的外表面部分喷射前方阻挡流体FF。
在穿孔机100具备具有以上结构的前方外表面阻挡机构600的情况下，可得到如下特征。
在穿孔轧制或延伸轧制中，外表面冷却机构400向经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的外表面中的位于冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分喷射冷却液CF，对中空管坯10进行冷却。此时，有时向冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分喷射出的冷却液CF在与中空管坯10的外表面部分接触后会在中空管坯10的外表面上流动，冷却液CF会与冷却区域32的前方的中空管坯10的外表面部分接触。这种冷却液CF与除冷却区域32以外的外表面部分的接触会不定期地发生。
因此，在穿孔轧制中或延伸轧制中，前方外表面阻挡机构600抑制在与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触后依然在中空管坯10的外表面上流动的冷却液CF流至进入冷却区域32前的中空管坯10的外表面部分。具体而言，参照图21和图22，前方外表面阻挡机构600朝位于冷却区域32的进入侧附近的中空管坯10的外表面部分喷射前方阻挡流体FF。由此，前方阻挡流体FF阻挡冷却液CF流至进入冷却区域32前的中空管坯10的外表面部分。即，从前方外表面阻挡流体喷射孔601喷射出的前方阻挡流体FF对于要流至比冷却区域32更前方的冷却液CF发挥堤坝(防护墙)的作用。因此，能够抑制冷却液CF与冷却区域32的前方的中空管坯10的外表面部分接触，能够进一步减小中空管坯10的轴向上的温度不均。
参照图21，优选前方外表面阻挡流体喷射孔601沿斜后方朝位于冷却区域32的进入侧附近的中空管坯10的外表面部分喷射前方阻挡流体FF。
该情况下，在穿孔轧制中和延伸轧制中，前方阻挡流体FF形成从前方外表面阻挡流体喷射孔601朝向中空管坯10的外表面沿斜后方延伸的堤坝。因此，由前方阻挡流体FF形成的堤坝(防护墙)会阻挡在与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触后想要流至冷却区域32的前方的冷却液CF。进而，构成堤坝的大部分前方阻挡流体FF在与位于冷却区域32的进入侧附近的中空管坯10的外表面部分接触后会流至后方的冷却区域32内。因此，能够抑制用作堤坝的前方阻挡流体FF与比冷却区域32更前方的中空管坯10的外表面部分接触。
前方阻挡流体FF为气体和/或液体。即，作为前方外表面阻挡流体，可以使用气体，也可以使用液体，可以使用气体和液体这两者。在此，气体例如为空气、非活性气体。非活性气体例如为氩气、氮气。在作为前方阻挡流体FF利用气体的情况下，可以仅利用空气，也可以仅利用非活性气体，也可以利用空气和非活性气体这两者。此外，作为非活性气体，可以仅利用非活性气体中的1种(例如仅氩气、仅氮气)，也可以将多种非活性气体混合利用。在作为前方阻挡流体FF利用液体的情况下，液体例如为水、油，优选为水。
前方阻挡流体FF可以与冷却液CF相同，也可以不同。前方外表面阻挡机构600接受来自未图示的流体供给源的前方阻挡流体FF的供给。由流体供给源供给的前方阻挡流体FF通过前方外表面阻挡机构600的主体602内的流体路径，从前方外表面阻挡流体喷射孔601喷射。
[关于后方外表面阻挡机构500]
穿孔机100可以进一步具备图23所示的后方外表面阻挡机构500。后方外表面阻挡机构500在斜辊1的离开侧且在比外表面冷却机构400更后方处配置在轧制线PL和芯棒3的周围，在外表面冷却机构400将中空管坯10冷却时，抑制冷却液CF与位于冷却区域32的后方的中空管坯10的外表面部分接触。
图24是后方外表面阻挡机构500的主视图(沿中空管坯10的前进方向观察的图、即从斜辊1的进入侧朝离开侧观察时的图)。参照图23和图24，后方外表面阻挡机构500配置在芯棒3的周围。因此，在穿孔轧制或延伸轧制中，后方外表面阻挡机构500会配置在经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的周围。
图23和图24所示的后方外表面阻挡机构500具备主体502以及多个后方阻挡流体喷射孔501。本例中，主体502为圆环或圆筒状，内部具有流通后方阻挡流体BF的1个或多个后方阻挡流体路径。
多个后方阻挡流体喷射孔501配置在芯棒3的周围，配置在经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的周围。本例中，后方阻挡流体喷射孔501形成在多个后方阻挡流体喷射喷嘴503的前端。然而，后方阻挡流体喷射孔501也可以直接形成于主体502。本例中，在轧制线PL和芯棒3的周围配置的后方阻挡流体喷射喷嘴503与主体502连接。
参照图23，多个后方阻挡流体喷射孔501朝向芯棒3。因此，在经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10通过后方外表面阻挡机构500内时，多个后方阻挡流体喷射孔501会朝向中空管坯10的外表面。
多个后方阻挡流体喷射孔501在芯棒3的周围沿周向排列。优选多个后方阻挡流体喷射孔501在芯棒3的周围以等间隔配置。后方外表面阻挡机构500从后方阻挡流体喷射孔501朝冷却区域32的后端喷射后方阻挡流体BF。
在穿孔机100具备具有以上结构的后方外表面阻挡机构500的情况下，可得到如下特征。
在穿孔轧制或延伸轧制中，外表面冷却机构400向经穿孔轧制或延伸轧制的中空管坯10的外表面中位于冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分喷射冷却液CF，将中空管坯10冷却。此时，向冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分喷射出的冷却液CF在与中空管坯10的外表面部分接触后会在外表面上流动，有时会流出至冷却区域32的后方的中空管坯10的外表面部分。
因此，本实施方式中，在穿孔轧制或延伸轧制时，后方外表面阻挡机构500抑制与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触并在外表面上流动的冷却液CF与离开冷却区域32后的中空管坯10的外表面部分接触。具体而言，图23和图24中，后方外表面阻挡机构500朝位于冷却区域32的离开侧附近的中空管坯10的外表面部分喷射后方阻挡流体BF。由此，后方阻挡流体BF阻挡与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触的冷却液CF流出至冷却区域32的后方。即，从后方阻挡流体喷射孔501喷射出的后方阻挡流体BF对于要流出至比冷却区域32更后方的冷却液CF发挥堤坝(防护墙)的作用。因此，能够抑制冷却液CF与离开冷却区域32后的中空管坯10的外表面部分接触，能够进一步减小中空管坯10的轴向上的温度不均。
参照图23，优选的是，后方阻挡流体喷射孔501沿斜前方朝冷却区域32的后端处的中空管坯10的外表面部分喷射后方阻挡流体BF。
该情况下，在穿孔轧制中和延伸轧制中，后方阻挡流体BF向斜前方喷射，因此后方阻挡流体BF形成从后方阻挡流体喷射孔501朝向中空管坯10的外表面沿斜前方延伸的堤坝(防护墙)。因此，由后方阻挡流体BF形成的堤坝会阻挡与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触的冷却液CF流出至冷却区域32的后方。进而，构成堤坝的大部分后方阻挡流体BF在与位于冷却区域32的离开侧附近的中空管坯10的外表面接触后会流至前方的冷却区域32内。因此，能够抑制用作堤坝的后方阻挡流体BF与离开冷却区域32后的中空管坯10的外表面部分接触。
后方阻挡流体BF为气体和/或液体。即，作为后方阻挡流体BF，可以使用气体，也可以使用液体，可以使用气体和液体这两者。在此，气体例如为空气、非活性气体。非活性气体例如为氩气、氮气。在作为后方阻挡流体BF利用气体的情况下，可以仅利用空气，也可以仅利用非活性气体，还可以利用空气和非活性气体这两者。此外，作为非活性气体，可以仅利用非活性气体中的1种(例如仅氩气、仅氮气)，可以将多种非活性气体混合利用。在作为后方阻挡流体BF利用液体的情况下，液体例如为水、油，优选为水。
后方阻挡流体BF的种类可以为与冷却液CF和/或前方阻挡流体FF相同的种类，也可以为不同的种类。后方外表面阻挡机构500接受来自未图示的流体供给源的后方阻挡流体BF的供给。由流体供给源供给的后方阻挡流体BF通过后方外表面阻挡机构500的主体502内的流体路径，从后方阻挡流体喷射孔501喷射。
如图25所示，穿孔机100可以同时具备外表面冷却机构400、前方外表面阻挡机构600和后方外表面阻挡机构500。该情况下，不仅能够在中空管坯10通过穿孔机100的前后方向上的斜辊1的最后端E之间起15.0秒以内使中空管坯10的外表面温度成为1000℃以下，而且利用前方外表面阻挡机构600和后方外表面阻挡机构500，在穿孔轧制或延伸轧制时抑制与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触而弹回的冷却液CF再次与比冷却区域32更靠前方和后方的中空管坯10的外表面部分接触。
具体而言，前方外表面阻挡机构600在穿孔轧制中或延伸轧制中朝位于冷却区域32的前端的中空管坯10的外表面部分喷射前方阻挡流体FF。由此，前方阻挡流体FF发挥堤坝(防护墙)的功能，抑制与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触而弹回的冷却液CF飞溅到冷却区域32的前方。
进而，后方外表面阻挡机构500在穿孔轧制中或延伸轧制中朝位于冷却区域32的后端的中空管坯10的外表面部分喷射后方阻挡流体BF。由此，后方阻挡流体BF发挥堤坝(防护墙)的功能，抑制与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触而弹回的冷却液CF飞溅到冷却区域32的后方。
根据以上方案，在穿孔机100同时具备外表面冷却机构400、前方外表面阻挡机构600和后方外表面阻挡机构500的情况下，能够抑制冷却液CF与冷却区域32的前方和后方的中空管坯10的外表面部分接触，能够进一步减小中空管坯10的轴向上的温度不均。
[同时具备内表面冷却机构340和外表面冷却机构400的情况]
进而，穿孔机100可以具备内表面冷却机构340和外表面冷却机构400这两者。图26是穿孔机100具备内表面冷却机构340和外表面冷却机构400这两者时的穿孔轧制或延伸轧制中的斜辊1附近处的纵剖图。
图26中，在穿孔轧制时或延伸轧制时，内表面冷却机构340将冷却区域32内的中空管坯10的内表面部分冷却，并且外表面冷却机构400将冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分冷却。因此，能够促进刚结束穿孔轧制或延伸轧制后(即刚通过顶头2后)的中空管坯10的冷却。特别是在制造厚壁(例如壁厚为30mm以上)的无缝钢管的情况下，可获得有效的效果。
外表面冷却机构400如上所述，对冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分进行冷却。此时，穿孔轧制或延伸轧制中的中空管坯10的外表面与中空管坯10的内表面不同，在轧制中不形成封闭空间。因此，从外表面冷却机构400喷射出的冷却液会迅速落至下方而不会停留在中空管坯10的外表面。因此，不易发生从外表面冷却机构400喷射出的冷却液浸渍到接触抑制区域33上的中空管坯10的外表面部分并长时间停留的现象。因此，在用外表面冷却机构400对冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分进行冷却的情况下，容易使中空管坯10的长度方向的各位置处的利用冷却液的冷却时间恒定。
优选的是，如图27所示，穿孔机100进一步具备上述的后方外表面阻挡机构500。后方外表面阻挡机构500配置在外表面冷却机构400的后方且在接触抑制区域33上。后方外表面阻挡机构500配置在穿孔机100的离开侧且在芯棒3的接触抑制区域33周围。后方外表面阻挡机构500具备在轧制线PL周围配置的多个后方阻挡流体喷射孔501。后方外表面阻挡机构500经由未图示的管路与未图示的流体供给源相连。
在穿孔轧制时或延伸轧制时，后方外表面阻挡机构500向接触抑制区域33内的中空管坯10的外表面部分喷射后方阻挡流体BF。喷射出的后方阻挡流体BF抑制从外表面冷却机构400喷射出的冷却液浸渍到接触抑制区域33内的中空管坯10的外表面部分，阻挡冷却液。因此，在用外表面冷却机构400对冷却区域32内的中空管坯10的外表面部分进行冷却的情况下，更容易使中空管坯10的长度方向的各位置处的冷却时间恒定。
进一步优选的是，如图28所示，穿孔机100进一步与上述后方外表面阻挡机构500一起具备上述前方外表面阻挡机构600。该情况下，不仅能够在中空管坯10通过穿孔机100的前后方向上的斜辊1的最后端E之间起15.0秒以内使中空管坯10的外表面温度成为1000℃以下，而且利用前方外表面阻挡机构600和后方外表面阻挡机构500，在穿孔轧制或延伸轧制时会抑制与冷却区域32中的中空管坯10的外表面部分接触而弹回的冷却液CF再次与比冷却区域32更靠前方和后方的中空管坯10的外表面部分接触。结果，更容易使中空管坯10的长度方向的各位置处的冷却时间恒定。
[外表面冷却机构400和内表面冷却机构340的使用模式]
本实施方式的轧制结束后立即冷却工序可以仅使用外表面冷却机构400对刚结束轧制后的中空管坯部分进行冷却，在通过辊后端起15.0秒以内使中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下，也可以仅使用内表面冷却机构340对刚结束轧制后的中空管坯部分进行冷却，在通过辊后端起15.0秒以内使中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下。还可以使用内表面冷却机构340和外表面冷却机构400这两者对刚结束轧制后的中空管坯部分进行冷却，在通过辊后端起15.0秒以内使中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下。在仅使用外表面冷却机构400进行冷却的情况下，可以没有内表面冷却机构340。此外，在仅使用内表面冷却机构340进行冷却的情况下，可以没有外表面冷却机构400。此外，在使用外表面冷却机构400的情况下，可以利用前方外表面阻挡机构600和/或后方外表面阻挡机构500，也可以不利用。需要说明的是，如上所述，可以具备内表面阻挡机构350，也可以不具备。
使用具有以上结构的穿孔机100，实施作为加热工序的下一工序的制管工序以及作为制管工序的下一工序的轧制结束后立即冷却工序。需要说明的是，在制造设备线中存在多个穿孔机100的情况下(例如图7B和图7C的制造设备线)，用至少1个穿孔机100实施制管工序和轧制结束后立即冷却工序即可。需要说明的是，在存在多个穿孔机100的情况下，可以用各穿孔机100分别实施制管工序和轧制结束后立即冷却工序这两个工序。以下，对制管工序和轧制结束后立即冷却工序进行说明。
[制管工序]
制管工序使用穿孔机100实施穿孔轧制或延伸轧制，制造中空管坯。在穿孔机100为延伸轧机或芯棒轧管机的情况下，穿孔机100的进入侧处的中空管坯的外表面温度为700～1000℃。需要说明的是，这里所说的中空管坯的外表面温度是指在主体区域10CA的轴向的多个位置处用上述放射温度计测得的温度的平均值(℃)。
[轧制结束后立即冷却工序]
在穿孔轧制或延伸轧制时，对于通过穿孔机100的前后方向上的多个斜辊1的后端E之间的中空管坯部分，利用内表面冷却机构340和/或外表面冷却机构400实施使用冷却液的冷却，在中空管坯部分通过斜辊1的后端E之间起15.0秒以内使中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下。由此，能够抑制在加热时、穿孔轧制时或延伸轧制时所生成的Nb碳化物等过量固溶，能够残留对钉扎效应有效的量的Nb碳化物等。结果，能够抑制用穿孔机100进行穿孔轧制或延伸轧制后的中空管坯的晶粒的粗大化。
例如，对于用穿孔机100进行了穿孔轧制或延伸轧制并实施了轧制结束后立即冷却工序的中空管坯10，按如下方法测定原奥氏体粒径。在中空管坯10的除第1管端区域和第2管端区域以外的主体区域10CA中，选定沿中空管坯10的轴向进行5等分而得到的各部分的轴向中央位置。在所选定的各位置处的与中空管坯10的轴向垂直的截面中，由中空管坯10的中心轴周围的45°斜度位置的8个位置的壁厚中央位置(壁内部)制作具有与中空管坯10的轴向平行的表面(观察面)的试验片。观察面例如采用10mm×10mm的矩形。对各试验片的观察面进行机械研磨。使用苦味酸酒精(Picral)腐蚀液对机械研磨后的观察面进行蚀刻，使观察面内的原奥氏体晶界露出。然后，对于观察面，使用倍率200倍的光学显微镜，在任意的4个视野(每个视野500μm×500μm)中，通过依据JIS G0551(2013)的切断法(基于试验线平均每1mm的晶界的平均交点数)测定各原奥氏体粒的粒径。将所测得的各视野(4个视野×8个位置×5等分＝160视野)处的原奥氏体粒径的平均值定义为中空管坯10的原奥氏体粒径(μm)。
在原奥氏体粒径小于10μm的情况下，根据基于EBSD(电子背散射衍射分析法)的晶体位向分析结果，重构相变前的奥氏体组织，算出原奥氏体粒径(奥氏体重构法)。该奥氏体重构法的细节记载于“关于钢的奥氏体组织的重构法的高精度化的研究”,畑等,新日铁住金技法第404号(2016)p24～p30(非专利文献1)。该奥氏体重构法遵循Humbert等人提出的方法，用式(1)的旋转矩阵表达母相奥氏体与铁素体的变体间的关系。
Rjgα＝VkRigγ (1)
在此，gα为表示铁素体的晶体位向的旋转矩阵，gγ为表示奥氏体的晶体位向的旋转矩阵。Vk(k＝1～24)为从奥氏体到铁素体的晶体坐标系的变换矩阵，Ri和Rj(i,j＝1～24)为立方对称性的旋转矩阵群。
基于式(1)，奥氏体的晶体位向由式(2)定义。
gγ＝(VkRi)-1Rjgα (2)
由于Krujumov-Sachs(K-S)关系中在晶体学上等价的位向的变体存在24种，因此Vk有24个选项。只要知道哪个变体发生了相变，便能够根据母相和生成相的位向求出奥氏体的位向。
为了确定Vk，需要对由相同的奥氏体粒生成的至少3种铁素体变体进行研究。具体而言，可以比较由至少3种铁素体变体的晶体位向求出的奥氏体的晶体位向，作为一致的位向确定母相奥氏体的晶体位向。具体而言，使用不同铁素体变体的晶体位向gα1和gα2，评价通过式(3)和式(4)求出的奥氏体之间的位向差θ，求出它们收拢于一定的容许角度的i和k。
Mγ1-γ2＝(gγ1)-1gγ2＝((VkRi)-1gα1)-1(ViRj)-1gα2 (3)
θ＝cos-1((M11+M22+M33-1)/2) (4)
作为以上的结果，由式(2)求出奥氏体位向gγ。根据该方法，能够根据铁素体变体的晶体位向分析奥氏体的晶体位向。如果母相具有铁素体变体α1与铁素体变体α2所共通的奥氏体，则容许角度θ理想的是0度，而由于存在EBSD的误差，在容许角度θ≤5度的情况下，视为共通的晶体位向的奥氏体。
本说明书中，在基于上述方法的共通奥氏体的方法中，对于作为起点的晶粒，以各视野内的全部铁素体晶粒为对象进行分析。通过以统计学方法评价该分析结果，求出式(1)的Vk的候补只有1个的铁素体晶粒。将所求出的铁素体晶粒确定为能够将共通的奥氏体位向确定为1个的铁素体晶粒。
关于其余的铁素体晶粒的奥氏体位向，研究其与能够将奥氏体位向确定为1个的铁素体晶粒(称为特定铁素体晶粒)的位向差，确定为位向差最小的位向。然后，与周围的铁素体晶粒的奥氏体位向比较，将该铁素体晶粒并入位向差达到最小的原奥氏体粒。通过依据JIS G0551(2013)的切断法(基于试验线平均每1mm的晶界的平均交点数)求出由以上方法重构的原奥氏体粒的平均粒径。
在通过上述测定方法测定中空管坯10的原奥氏体粒径的情况下，优选轧制结束后立即冷却工序后的中空管坯10的原奥氏体粒径为10.0μm以下。
图29是使用穿孔机100对具有上述化学组成的含Nb的钢坯料进行穿孔轧制来制造中空管坯(直径为430mm、壁厚为30mm)时、通过斜辊1的后端E起经过15.0秒后的中空管坯的壁内温度的模拟结果。图29通过基于FEM分析的传热计算求出。具体而言，制造条件如下。具有上述化学组成的含Nb的钢坯料的加热温度采用950℃。穿孔比采用2.1，辊圆周速度采用4000mm/秒。辊径采用1400mm。利用冷却液(水)从刚结束穿孔轧制后的中空管坯的外表面和内表面这两者进行10.0秒的冷却。在利用冷却液的冷却后，进一步空冷5.0秒后(即通过斜辊1的最后端E起15.0秒后)，求出中空管坯的壁内温度。需要说明的是，FEM分析的模型作为2维轴对称模型，使用通用代码DEFORM进行传热计算。具体而言，用变形-热传导FEM分析模型算出刚结束穿孔轧制后的温度分布，基于该结果，使用通用代码DEFORM实施热传导FEM分析。
参照图29，优选的是，使利用冷却液的冷却时的传热系数为1000W/m2·K以上、为壁厚5～50mm的中空管坯时，能够在通过斜辊1的最后端E起15.0秒以内使壁内温度为1050℃以下。
图30是示出使用穿孔机100对具有上述化学组成的含Nb的钢坯料进行穿孔轧制来制造中空管坯10(直径为430mm、壁厚为30mm)时的壁厚方向的温度分布的模拟结果。图30通过基于FEM分析的传热计算求出。具体而言，制造条件如下。具有上述化学组成的含Nb的钢坯料的加热温度采用950℃。穿孔比采用2.1，辊圆周速度采用4000mm/秒。辊径采用1400mm，利用冷却液(水)的冷却时的传热系数采用1000W/m2·K。利用冷却液(水)从刚结束穿孔轧制后的中空管坯的外表面和内表面这两者进行10.0秒的冷却，然后，自然冷却。壁厚方向的壁内温度分布分别针对刚结束穿孔轧制后、刚结束穿孔轧制后起10.0秒后、刚结束穿孔轧制后起40.0秒后(水冷10.0秒+空冷30.0秒)求出。
参照图30，通过对内表面和外表面进行10.0秒的水冷，壁内温度达到1050℃以下。并且，在刚结束穿孔轧制后起40.0秒后，壁厚方向的温度分布基本均匀。根据以上情况，认为优选在内表面和外表面两面进行冷却是有效的。然而，通过调节利用冷却液的冷却时的传热系数(冷却液的流量等)，即使实施仅内表面的冷却或仅外表面的冷却，只要在通过辊后端E起15.0秒以内使中空管坯部分的外表面温度成为1000℃以下，就对冷却条件没有特别限定。
上述轧制结束后立即冷却工序例如在斜辊1的最大直径(峡部的辊径)为1200～1500mm、穿孔比或由下式定义的延伸比为1.2～4.0、辊圆周速度为2000～6000mm/秒的情况下能够特别有效地发挥效果。需要说明的是，所制造的中空管坯的优选的外径为250～500mm，优选的壁厚为5.0～50.0mm。
延伸比＝延伸轧制后的中空管坯长度/延伸轧制前的中空管坯长度
[其他工序]
本实施方式的无缝钢管的制造方法可以包括除上述工序以外的其他工序。例如，本实施方式的无缝钢管的制造方法可以在轧制结束后立即冷却工序之后具备延伸轧制工序、定径轧制工序。延伸轧制工序例如利用芯棒连轧机等延伸轧机对中空管坯进行延伸轧制。定径轧制工序例如利用定径器、减径器等定径轧机对中空管坯进行定径轧制。
本实施方式的无缝钢管的制造方法可以进一步包括淬火工序和回火工序。
[淬火工序]
淬火工序对具有A3相变点以上(制管工序后的中空管坯的外表面温度为Ar3相变点以上、或者在实施了补热工序和再加热工序的情况下中空管坯的外表面温度为Ac3相变点以上)的外表面温度的中空管坯进行急速冷却来淬火。淬火工序中的急速冷却开始时的中空管坯的优选的外表面温度(淬火温度)为A3相变点(Ar3相变点或Ac3相变点)～1000℃。在此，急速冷却开始时的中空管坯的外表面温度为主体区域10CA的外表面温度的平均值。优选使从淬火工序中的急速冷却开始时的中空管坯的外表面温度到中空管坯的外表面温度达到300℃之间的平均冷却速度CR为15℃/秒以上。平均冷却速度CR的优选的下限为17℃/秒，进一步优选为19℃/秒。淬火工序中的优选的急速冷却方法为水冷。
在实施所谓的在线淬火的情况下，淬火工序例如利用在制管线上且在延伸轧机或定径轧机的下游配置的水冷装置来实施。水冷装置例如具备层流水流装置和射流水流装置。层流水流装置从上方对中空管坯注水。此时，注入中空管坯的水形成层流状的水流。射流水流装置从中空管坯的端部朝中空管坯内部喷射射流水流。水冷装置可以为除上述层流水流装置和射流水流装置以外的其他装置。水冷装置例如可以为水槽。该情况下，中空管坯在水槽内浸渍、冷却。水冷装置还可以仅为层流水流装置。
在实施所谓的离线淬火的情况下，淬火工序例如利用在制造设备线外配置的水冷装置来实施。水冷装置与在线淬火中使用的水冷装置相同。在实施离线淬火的情况下，可以利用逆相变，因此与仅实施在线淬火的情况相比，无缝钢管的晶粒进一步变为细粒。
[回火工序]
对在淬火工序中经急速冷却而淬火的中空管坯进行回火，制成无缝钢管。回火温度为Ac1相变点以下，进一步优选为650℃～Ac1相变点。回火温度根据期望的力学特性来调节。需要说明的是，回火温度(℃)是指回火工序中利用的热处理炉的炉内温度。在回火工序中，中空管坯的外表面温度与回火温度(炉内温度)相同。
通过以上工序制造本实施方式的无缝钢管。
实施例
准备具有表1所示的化学组成的含Nb的钢坯料。
[表1]
Figure GDA0003504264320000441
对于各试验编号的圆坯，使用具有图8所示的结构的穿孔机实施穿孔轧制或延伸轧制。各试验编号的含Nb的钢坯料的尺寸如表2所示。
[表2]
Figure GDA0003504264320000461
具体而言，试验编号1～6、9～12中，穿孔机采用穿轧机，对作为圆坯的含Nb的钢坯料进行穿孔轧制，制造表2所示的尺寸的中空管坯。辊最大直径(mm)、穿孔轧制时的辊圆周速度(mm/秒)、穿孔轧制时的辊转速(rpm)和穿孔比如表2所示。
试验编号7、8、15和16中，穿孔机采用延伸轧机，对作为中空管坯的含Nb的钢坯料进行延伸轧制，制造表2所示的尺寸的中空管坯。辊最大直径(mm)、穿孔轧制时的辊圆周速度(mm/秒)、穿孔轧制时的辊转速(rpm)和穿孔比如表2所示。
在穿孔轧制时或延伸轧制时，测定通过辊的后端E起15.0秒后的中空管坯部分的外表面温度。具体而言，在通过辊最后端E起15.0秒后的位置处，利用放射温度计测定主体区域10CA的外表面温度，将其平均值定义为15秒后外表面温度(℃)。通过以上制造方法制造无缝钢管(中空管坯)。
需要说明的是，试验编号1～8使用以往的穿孔机(不具备内表面冷却机构340和外表面冷却机构400的穿孔机)实施穿孔轧制来制造无缝钢管(表2中的“水冷位置”一栏中记为“无”)。试验编号9～11、14和15使用具有图26所示的结构的穿孔机实施穿孔轧制来制造无缝钢管(表2中的“水冷位置”一栏中记为“外表面和内表面”)。试验编号12和13使用具有图19所示的结构的穿孔机实施穿孔轧制来制造无缝钢管(表2中的“水冷位置”一栏中记为“外表面”)。试验编号16使用具有图15所示的结构的穿孔机实施穿孔轧制来制造无缝钢管(表2中的“水冷位置”一栏中记为“内表面”)。
对于所制造的各试验编号的中空管坯，通过上述方法测定原奥氏体粒径。所得结果示于表2。
参照表2，试验编号1～8未实施轧制结束后立即冷却工序。因此，15秒后外表面温度均超过1000℃。结果，所制造的中空管坯的原奥氏体粒径均为18.0μm以上。
另一方面，试验编号9～16实施了轧制结束后立即冷却工序，15.0秒后的外表面温度均为1000℃以下。因此，所制造的中空管坯的原奥氏体粒径均为10.0μm以下，是微细的。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。然而，上述实施方式仅仅是用于实施本发明的例示。因此，本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内适当对上述实施方式加以变更来实施。
附图标记说明
1 辊
2 顶头
3 芯棒
100 穿孔机
340 内表面冷却机构
400 外表面冷却机构

Claims (20)

1.一种无缝钢管的制造方法，其具备如下工序：
加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，
所述含Nb的钢坯料以质量％计为C：0.21～0.35％、
Si：0.10～0.50％、
Mn：0.05～1.00％、
P：0.025％以下、
S：0.010％以下、
Al：0.005～0.100％、
N：0.010％以下、
Cr：0.05～1.50％、
Mo：0.10～1.50％、
Nb：0.01～0.05％、
B：0.0003～0.0050％、
Ti：0.002～0.050％、
V：0～0.30％、
Ca：0～0.0050％、
稀土元素：0～0.0050％、以及
余量：Fe和杂质；
制管工序，使用穿孔机对所述含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，
所述穿孔机具备：
在所述含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、
在多个所述斜辊间且是在所述轧制线上配置的顶头、以及
从所述顶头的后端沿所述轧制线向所述顶头的后方延伸的芯棒；
穿孔轧制或延伸轧制结束后立即冷却工序，对所述中空管坯中的通过多个所述斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端之间起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
2.根据权利要求1所述的无缝钢管的制造方法，其中，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的外表面和/或内表面喷射所述冷却液，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
3.根据权利要求2所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述穿孔机具备：
外表面冷却机构，其配置在多个所述斜辊的后方的所述芯棒的周围，具备能够对穿孔轧制时或延伸轧制时的所述中空管坯的外表面喷射所述冷却液的多个外表面冷却液喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，从所述外表面冷却机构喷射所述冷却液，对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
4.根据权利要求3所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
前方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠前方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在利用所述外表面冷却机构冷却所述中空管坯时，通过所述前方外表面阻挡机构抑制所述冷却液流至进入所述冷却区域前的所述中空管坯的所述外表面。
5.根据权利要求4所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述前方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围且朝所述中空管坯的所述外表面喷射前方阻挡流体的多个前方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在利用所述外表面冷却机构冷却所述中空管坯时，从所述前方外表面阻挡机构朝位于所述冷却区域的进入侧附近的所述中空管坯的所述外表面的上部喷射所述前方阻挡流体，阻挡所述冷却液流至进入所述冷却区域前的所述中空管坯的所述外表面。
6.根据权利要求3所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
后方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠后方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构抑制所述冷却液与位于所述冷却区域的后方的所述中空管坯的外表面部分接触。
7.根据权利要求4所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
后方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠后方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构抑制所述冷却液与位于所述冷却区域的后方的所述中空管坯的外表面部分接触。
8.根据权利要求5所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
后方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠后方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构抑制所述冷却液与位于所述冷却区域的后方的所述中空管坯的外表面部分接触。
9.根据权利要求6所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述后方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围、朝所述中空管坯的所述外表面喷射后方阻挡流体的多个后方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构朝位于所述冷却区域的离开侧附近的所述中空管坯的所述外表面的上部喷射所述后方阻挡流体，阻挡所述冷却液流至离开所述冷却区域后的所述中空管坯的所述外表面的上部。
10.根据权利要求7所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述后方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围、朝所述中空管坯的所述外表面喷射后方阻挡流体的多个后方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构朝位于所述冷却区域的离开侧附近的所述中空管坯的所述外表面的上部喷射所述后方阻挡流体，阻挡所述冷却液流至离开所述冷却区域后的所述中空管坯的所述外表面的上部。
11.根据权利要求8所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述后方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围、朝所述中空管坯的所述外表面喷射后方阻挡流体的多个后方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构朝位于所述冷却区域的离开侧附近的所述中空管坯的所述外表面的上部喷射所述后方阻挡流体，阻挡所述冷却液流至离开所述冷却区域后的所述中空管坯的所述外表面的上部。
12.根据权利要求2所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒包括：
棒身，
冷却液流路，其在所述棒身内形成，所述冷却液通过其内部，以及，
内表面冷却机构，其配置于在所述棒身中沿所述芯棒的轴向具有特定长度且位于所述芯棒的前端部的冷却区域内，在穿孔轧制时或延伸轧制时将由所述冷却液流路供给的所述冷却液向所述棒身的外部喷射，对正通过所述冷却区域内的所述中空管坯的内表面进行冷却，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述内表面冷却机构喷射所述冷却液，对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的内表面进行冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
13.根据权利要求3所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒包括：
棒身，
冷却液流路，其在所述棒身内形成，所述冷却液通过其内部，以及，
内表面冷却机构，其配置于在所述棒身中沿所述芯棒的轴向具有特定长度且位于所述芯棒的前端部的冷却区域内，在穿孔轧制时或延伸轧制时将由所述冷却液流路供给的所述冷却液向所述棒身的外部喷射，对正通过所述冷却区域内的所述中空管坯的内表面进行冷却，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述外表面冷却机构喷射所述冷却液，且从所述内表面冷却机构喷射所述冷却液，对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的所述外表面和所述内表面进行冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
14.根据权利要求12所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒进一步包括：
内表面阻挡机构，其与所述冷却区域相邻地配置在所述冷却区域的后方，在穿孔轧制时或延伸轧制时抑制向所述棒身的外部喷射的所述冷却液与离开所述冷却区域后的所述中空管坯的内表面的接触，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述内表面冷却机构喷射所述冷却液对所述冷却区域内的所述中空管坯部分的内表面进行冷却，利用所述内表面阻挡机构抑制所述冷却液与离开所述冷却区域后的所述中空管坯的内表面接触。
15.根据权利要求13所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒进一步包括：
内表面阻挡机构，其与所述冷却区域相邻地配置在所述冷却区域的后方，在穿孔轧制时或延伸轧制时抑制向所述棒身的外部喷射的所述冷却液与离开所述冷却区域后的所述中空管坯的内表面的接触，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述内表面冷却机构喷射所述冷却液对所述冷却区域内的所述中空管坯部分的内表面进行冷却，利用所述内表面阻挡机构抑制所述冷却液与离开所述冷却区域后的所述中空管坯的内表面接触。
16.根据权利要求14所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒进一步包括：
在所述棒身内形成的、流通压缩气体的压缩气体流路，
所述内表面阻挡机构包括：
多个压缩气体喷射孔，其在与所述冷却区域相邻地配置在所述冷却区域的后方的接触抑制区域中沿所述棒身的周向、或周向和轴向排列，喷射由所述压缩气体流路供给的所述压缩气体，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述内表面阻挡机构喷射所述压缩气体，抑制所述冷却液流至离开所述冷却区域并进入所述接触抑制区域的所述中空管坯部分的内表面。
17.根据权利要求15所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述芯棒进一步包括：
在所述棒身内形成的、流通压缩气体的压缩气体流路，
所述内表面阻挡机构包括：
多个压缩气体喷射孔，其在与所述冷却区域相邻地配置在所述冷却区域的后方的接触抑制区域中沿所述棒身的周向、或周向和轴向排列，喷射由所述压缩气体流路供给的所述压缩气体，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
从所述内表面阻挡机构喷射所述压缩气体，抑制所述冷却液流至离开所述冷却区域并进入所述接触抑制区域的所述中空管坯部分的内表面。
18.根据权利要求1～17中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述穿孔机为穿轧机，
在所述制管工序中，
使用所述穿轧机对所述含Nb的钢坯料进行穿孔轧制，从而制造所述中空管坯，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
对所述中空管坯中的通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分实施使用所述冷却液的冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端之间起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
19.根据权利要求1～17中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述穿孔机为延伸轧机，
在所述制管工序中，
使用所述延伸轧机对作为所述含Nb的钢坯料的中空管坯进行延伸轧制，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
对所述中空管坯中的通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分实施使用所述冷却液的冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端之间起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。
20.根据权利要求1所述的无缝钢管的制造方法，其进一步具备下述工序：
淬火工序，在A3相变点以上的温度下对所述轧制结束后立即冷却工序后的所述中空管坯实施淬火；以及，
回火工序，在Ac1相变点以下的温度下对所述淬火工序后的中空管坯实施回火。
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