CN1791477A - Fe－Cr合金坯料和它的制造方法 - Google Patents

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Abstract

如采用本发明的Fe－Cr合金坯料的制造方法，由于用70％以上的大面积比例的氧化铁皮层覆盖钢坯的高压下率面，不实施除鳞进行开坯轧制，可以减少氧化铁皮的压入和卷入。这样在用Fe－Cr合金钢坯制造无缝钢管用的坯料的情况下，可以大幅度削减制管前的表面清理。如这样在无缝钢管的制管中采用此Fe－Cr合金坯料，即使是比较难加工的Fe－Cr合金钢管，也可以以低廉的制造成本有效地制造，所以可以广泛用于热轧无缝钢管的制造领域。

Description

Fe-Cr合金坯料和它的制造方法
技术领域
本发明涉及含5～17％Cr的铁基合金(在本说明书中简单称为Fe-Cr合金)制坯料和它的制造方法，更详细地说，是涉及可以大幅度削减用开坯轧制制造的无缝钢管用坯料在制管前的表面清理的Fe-Cr合金坯料、以及此坯料的制造方法的发明。
背景技术
近年来对油井用和化学工业用的由Fe-Cr合金构成的钢管的需求增加，为了以高质量有效地制造此钢管，增加了用热轧无缝钢管制造方法制造。可是在Fe-Cr合金的无缝钢管的制造中，在得到的钢管的外表面上有时产生鳞皮疤等表面缺陷。
这样的表面缺陷大多因制管前的坯料表面的氧化铁皮缺陷引起。也就是因在坯料制造工序中的除鳞不良，残留有氧化铁皮，因此氧化铁皮压入或卷入变成氧化铁皮缺陷，它们直接残留在坯料表面，通过制管产生表面缺陷。
因此正在对坯料制造工序中的除鳞方法进行改进，但是现在可靠地消除残留氧化铁皮是困难的。因此为了防止在热轧制管后的钢管上产生的表面缺陷，几乎所有的坯料在制管前要接受表面检查，根据其结果进行表面清理。
如后面的图1和图2所示，通常把相同合金制的钢坯作为原材料，用开坯轧制制造Fe-Cr合金的无缝钢管的制造中使用的坯料。把钢坯加热到大约1200℃左右后，用箱型或孔型形状的轧辊的开坯轧制进行加工。此时轧辊使用多辊，逐渐压下，减小原材料直径，同时精轧成坯料形状。
为了除去在开坯轧制中因加热在钢坯产生的氧化铁皮，实施高压水除鳞，但是常常产生除鳞不良，残留的氧化铁皮被压入或卷入钢坯表面，成为坯料表面的氧化铁皮缺陷。
为了减少氧化铁皮缺陷，要强化除鳞能力例如增加除鳞水的流量和喷射压力，但是由于随着除鳞母材温度降低，给坯料制造本身带来麻烦等，所以增加除鳞能力也是受到制约的。因此现在可靠地消除残留氧化铁皮是困难的。
为了应对上述的问题，至今对加热设备提出了各种对策。在特开平7-258740号公报中提出了连续加热方法的方案，在用烧嘴把板坯或坯料等的钢坯连续加热时，抑制加热时的氧化生成的氧化铁皮，在加热后使钢坯氧化，产生容易剥落的氧化铁皮，去除表面缺陷。可是如要实施提案的方法，需要对连续加热炉进行大幅度的改进和改造。
此外在特开昭57-2831号公报中发表了在开坯轧制前涂敷SiC，赋予氧化性，提高氧化铁皮的剥离性能。可是如采用在此发表的方法，为了涂敷SiC需要涂敷设备，此外由于涂敷也要离线操作，降低生产率。
因此在上述特开平7-258740号和特开昭57-2831号的各公报中的任何一个对策中，都不能直接应用于实际操作，此外从能力方面看，完全除鳞也是困难的。因此还不能达到省略掉坯料制造后制管前的表面清理。
作为坯料的制管前的清理方法，习惯使用用超声波探伤等检测瑕疵部位，用砂轮机和剥皮机把此部位削去的方法。可是瑕疵(损伤)产生的部位和频度等各坯料是不同的，难以自动化，通常为离线操作。因此用此坯料制造无缝钢管的生产效率低，坯料清理的操作环境也恶劣。
在使坯料清理自动化的情况下，有与因瑕疵产生的部位和产生的频度、情况不同而是否有瑕疵无关，把整个坯料表面均匀磨削去除的清理方法。在这种情况下，坯料的成品率明显降低。
关于确定瑕疵位置的自动化处理来替代这样的把坯料表面均匀磨削，例如在特开平10-277912号公报中提出在钢坯上做出标记后，得到钢坯的图象数据，从此图象数据抽取表面瑕疵数据的表面瑕疵处理方法的方案。可是用此提出的表面瑕疵处理方法，由于需要很大的设备和费用，存在有作为坯料清理方法不适用的问题。
如上所述，在制造生产无缝钢管用坯料时，为了防止在其表面产生氧化铁皮缺陷，提出了各种方案，但是完全除鳞是困难的，还没有达到制造坯料后省略表面清理的地步。
此外在坯料的表面清理时，通常离线操作，生产效率低，操作环境也恶劣。在要实现清理自动化的情况下，成品率降低和需要很大的设备费用。
因此优选开发可以省略或减少坯料表面清理的制造方法，特别是开发Fe-Cr合金的无缝钢管的制造用坯料在开坯轧制后，可以大幅度减少表面清理的制造方法。
发明内容
本发明是针对上述现有技术中的问题和要求开发制造方法而进行的发明，其目的是提供在从Fe-Cr合金的钢坯用开坯轧制制造无缝钢管用坯料的情况下，可以大幅度减少制管前的清理的Fe-Cr合金坯料及其它的制造方法。
本发明人鉴于现在使用或提案的去除氧化铁皮的方法，不能完全消除在坯料表面上产生的氧化铁皮缺陷的情况，设想不去除氧化铁皮，通过主动地使氧化铁皮覆盖在坯料表面，来抑制表面缺陷。
为了把此设想在Fe-Cr合金坯料中具体化，对在Fe-Cr合金坯料的制造工序中采用的钢坯的开坯轧制进行了详细的研究。
图1为说明在坯料制造工序中的钢坯开坯轧制过程和伴随其产生的钢坯断面变化情况的图。此图(a)表示开坯轧制前的钢坯断面，此图(b)表示开坯轧制过程中的钢坯断面，(c)表示开坯轧制后的坯料断面。用第一机架和第二机架的两个机架进行开坯轧制，第一机架孔型轧辊例如使用箱型孔轧辊，第二机架使用孔型形状轧辊，分别实施可逆轧制。
在开坯轧制中使用的钢坯1被加热到1200℃左右以后，用第一机架在各压下面逐渐压下，如此图(b)所示，被加工成矩形断面的钢坯1。然后矩形断面的钢坯1装入第二机架进行轧制，使钢坯的断面面积逐渐变小，如此图(c)所示，精轧成最终的坯料2那样的形状。
图2为对制造坯料的开坯轧制过程中的钢坯的断面形状变化的情况进行详细说明的图。在图2所示的开坯轧制过程中，钢坯1的断面面积被逐渐减小，利用10道次的轧制精轧成最终坯料2。在相同轧制过程中，开坯轧制前的钢坯1被配置在纵长方向(相当于图1(a))，在第一机架进行7道次轧制，加工成矩形断面的钢坯1(相当于图1(b))。然后矩形断面的钢坯在第二机架进行8道次～10道次轧制，精轧成最终的坯料2(相当于图1(c))。
在图2所示的纸面上，No.1、2、4、6、8和10的各道次是从上下方向的轧制，No.3、5、7和9道次的各道次表示从左右方向的轧制。在实际的轧制操作中，把钢坯横向放倒，进行轧制方向的变换。
上述图1(a)所示的钢坯1分成高压下率面3和低压下率面4，高压下率面3表示在上述的开坯轧制中压下率高的面，低压下率面4表示另外的面。如图2所示，在一般的开坯轧制中，由于开坯轧制前的钢坯被配置在纵长方向上，所以高压下率面3在板坯形状的钢坯中为短边的面，低压下率面4为长边的面。
可是通过上述图1(a)～(c)和图2所示的开坯轧制过程，在钢坯1在第一机架中每个压下面被压下，然后在第二机架进行轧制，被精轧成坯料2的情况下，钢坯1中高压下率面3的部分和低压下率面4的部分占坯料2外表面的面积比率相同。
也就是上述图1(c)所示的开坯轧制后的坯料2断面用高压下率面3’(在钢坯中高压下率面的部分)和低压下率面4’(在钢坯中低压下率面的部分)分成四等份，同图所示的高压下率面3’的中心角θ(占坯料2表面部分的角度)为90°。
图3为表示开坯轧制后的坯料整体结构的立体图。在用上述的第一机架的孔型轧辊的轧制中，低压下率面4的中心部分没有直接受到压下轧辊的约束，或即使受到约束也与其他部分相比非常小。因此如图3所示，在开坯轧制后的坯料2中，在坯料长度方向上产生折皱5。
作为开坯轧制中使用的孔型轧辊例举的有箱型孔轧辊、菱形孔轧辊、椭圆孔轧辊。箱型孔轧辊对防止钢坯倒下等是有效的。因此考虑开坯轧制的稳定性，大多采用箱形孔轧辊。
因此如以开坯轧制后的坯料2的折皱5为基准，高压下率面3’中心角可以指定相对于坯料2的中心，以与折皱5垂直的面h为中心，在±45°(θ/2)范围。
以上述有关对钢坯和坯料的高压下率面的认识为基础，再对Fe-Cr合金坯料的制造工序进行详细的研究，其结果得到以下(a)～(e)的看法。
(a)为了防止在Fe-Cr合金坯料表面产生的氧化铁皮缺陷，完全去除在开坯轧制前的钢坯上产生的氧化铁皮是困难的。
(b)打消完全去除在钢坯上产生的氧化铁皮的想法，研究了生成在开坯轧制时难以压入或卷入的氧化铁皮的生成类型。其结果发现以大覆盖面积紧密附着在钢坯上生成的氧化铁皮在开坯轧制时难以压入或卷入。
(c)具体说，在坯料制造工序中，不必用高压水除鳞装置等进行除鳞。
(d)此外通过从钢坯的高压下率面开始用开坯轧制(第一机架)的第一道次的轧制(最初进行的压下)，可以使氧化铁皮更紧密附着在钢坯上。
(e)通过调整钢坯的加热条件(气氛、加热温度和保温时间)，可以以更大覆盖面积在钢坯上生成开坯轧制时难以脱落的氧化铁皮。
本发明是在上述认识的基础上完成的发明，其要点是下述(1)的Fe-Cr合金坯料和(2)～(4)的Fe-Cr合金坯料的制造方法。
(1)Fe-Cr合金坯料的特征在于，在高压下率面中，氧化铁皮层覆盖面积比例在70％以上、80％以上或90％以上。
(2)Fe-Cr合金坯料的制造方法的特征在于，在把钢坯进行开坯轧制制造坯料的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，不实施钢坯除鳞而进行开坯轧制。
(3)Fe-Cr合金坯料的制造方法的特征在于，在把钢坯进行开坯轧制制造坯料的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，在钢坯上生成1000μm以上的氧化铁皮后，不实施钢坯除鳞而进行开坯轧制。
(4)在上述(3)的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，优选最初对上述钢坯的高压下率面进行压下。此外优选使上述钢坯在含2.5体积％以上的水蒸汽的气氛中，在1200℃以上的加热温度下保温2小时以上，生成氧化铁皮。
在本发明中所谓的“Fe-Cr合金”是含5～17％Cr的铁基合金，根据需要可以含其他的Ni、Mo等的合金元素。
本发明的所谓的“高压下率面”是指在钢坯开坯轧制成坯料的情况下，在钢坯中压下率高的面，在坯料中在轧制前的钢坯上为高压下率面的部分。一般在板坯形状的钢坯中，高压下率面为短边的面。
如上述图3所示，简单以折皱为基准，坯料中的“高压下率面”其中心角可以指定相对于坯料的中心，以与折皱垂直的面为中心，在±45°(θ/2)范围。要更正确地指定在坯料中的“高压下率面”，可以使用对坯料的断面的微观观察结果。
图4表示坯料断面微观的照片观察结果的一个例子的图。在微观的观察的中心部位如椭圆形的虚线所示，可以看到与开坯轧制前的钢坯的断面方向相关的偏析。也就是由于产生偏析的位置与钢坯最终凝固的位置一致，此最终凝固位置与钢坯的长边面4和短边面3组成的断面形状有关。
根据图4所示的断面微观的照片观察的结果，与椭圆形的虚线平行的面是长边面4，为“低压下率面”，与与椭圆形的虚线垂直的面是短边面3，为“高压下率面”。因此轧制成坯料后，由于残留有与开坯轧制前钢坯断面方向相关的偏析，所以从椭圆形虚线所示的偏析分布情况可以确定坯料“高压下率面”。
如上所述，制造后的坯料外表面中的高压下率面和低压下率面的面积比例相同，坯料断面用高压下率面和低压下率面分成四等份。因此在本发明中规定的“高压下率面的面积比例”(氧化铁皮面积在高压下率面上的比例)的值如乘上1/2，可以置换成“(坯料)整个面积比例”(氧化铁皮面积在整个坯料面积中的比例)。
也就是在本发明中，换句话说把“高压下率面的面积比例在70％以上”可以规定成“整个面积比例在35％以上”、把“高压下率面的面积比例在80％以上”可以规定成“整个面积比例在40％以上”、把“高压下率面的面积比例在90％以上”可以规定成“整个面积比例在45％以上”。
附图说明
图1为说明在坯料制造工序中的钢坯开坯轧制过程和伴随其产生的钢坯断面变化情况的图。
图2为对制造坯料的开坯轧制过程中的断面形状变化的情况进行详细说明的图。
图3为表示开坯轧制后的坯料整体结构的立体图。
图4表示坯料断面微观的照片观察结果的一个例子的图。
图5为表示在不进行除鳞的情况下，用试样A的坯料表面产生缺陷比例和钢坯的氧化铁皮厚度的关系的图。
图6同样为表示用试样B的坯料表面产生缺陷比例和钢坯的氧化铁皮厚度的关系的图。
图7同样为表示用试样C的坯料表面产生缺陷比例和钢坯的氧化铁皮厚度的关系的图。
图8为表示改变在加热炉气氛中的水蒸汽量的情况下，钢坯的氧化铁皮厚度和保温温度的关系的图。
具体实施方式
本发明的Fe-Cr合金坯料特征在于，其高压下率面用面积比例为70％以上、80％以上或90％以上的氧化铁皮层覆盖。换句话说其特征在于，用整个面积比例为35％以上、40％以上或45％以上的氧化铁皮层覆盖。
如后面的实施例所示，在高压下率面用面积比例为70％以上的氧化铁皮覆盖的情况下，清理比例与实施除鳞的对比例相比，可以减少50％。
在本发明的Fe-Cr合金坯料中，高压下率面的面积比例越高，坯料清理比例有越低的倾向。例如在高压下率面用面积比例为80％以上的氧化铁皮覆盖的情况下，清理比例变成对比例的约30％，同样用面积比例为90％以上的氧化铁皮层覆盖的情况下，清理比例变成对比例的约20％。因此氧化铁皮覆盖的高压下率面的面积比例与坯料表面产生缺陷的比例密切相关。
在本发明的制造方法中，其特征在于，对钢坯的开坯轧制中，为了去除在钢坯加热时生成的氧化铁皮，不实施用高压水除鳞装置等除鳞。这是因为如前所述，由于还没有完全去除氧化铁皮的技术，不完全或不均匀残留氧化铁皮，要防止氧化铁皮的压入和卷入造成产生鳞皮疤。
在本发明的制造方法中，没有规定开坯轧制从钢坯的高压下率面或低压下率面的哪一个面开始，但是优选从钢坯的高压下率面开始。因为通过在高压下率面轧制开坯轧制的第一道次，可以使在钢坯上形成的氧化铁皮充分压实在高压下率面上。
使氧化铁皮压实在高压下率面上的原因是，如以残留的氧化铁皮状态在中途压入压下率大的面上，容易形成鳞皮疤。在本发明中，如以面积比例70％以上使氧化铁皮附着，在此后的开坯轧制的过程中，氧化铁皮难以压入钢坯的母材中。氧化铁皮覆盖的面积比例约高，这种倾向约显著。
在本发明的制造方法中其特征在于，生成在开坯轧制中难以在钢坯上变成缺陷、在制造后的坯料表面上难以产生缺陷的厚度1000μm以上的氧化铁皮。此氧化铁皮厚度可以通过调整钢坯的加热条件(气氛、加热温度和保温时间)获得。
图5～图7为表示在不进行除鳞的情况下的Fe-Cr合金坯料表面产生缺陷的比例和钢坯的氧化铁皮厚度的关系的图。作为试样使用表1所示的含5～17％Cr的合金A、B和C，分别为，图5表示用试样A的关系、图6表示用试样B的关系、图7表示用试样C的关系。
表1
试样                           化学成分的含量(质量％)
  C   Si   Mn   P   S   Cr   Ni   Mo   Fe
  A   0.18   0.25   0.5   0.015   0.007   5.0   -   -   Bal.
  B   0.18   0.25   0.5   0.015   0.008   13.0   Bal.
  C   0.18   0.25   0.5   0.014   0.008   17.0   Bal.
作为具体的条件，把试样A、B和C用大气加热炉加热到1200℃时，改变保温时间，使钢坯的高压下率面和低压下率面的氧化铁皮厚度变化时，测定了坯料表面产生缺陷的比例。用大气加热炉加热到1200℃是因为这是对于降低在开坯轧制中的变形抗力适合的加热温度。
此外坯料表面产生缺陷的比例的测定用喷丸清理去除坯料表面的氧化铁皮后，用漏磁通探伤法检测表面缺陷，用(产生缺陷根数/总根数)的根数比表示产生缺陷的比例。
从图5～图7的结果可以看出，随着氧化铁皮变厚，产生缺陷的比例减少。如高压下率面的氧化铁皮厚度为1000μm，产生缺陷的比例在35％以下，此外如变为1200μm，产生缺陷的比例为25％以下。如后面叙述的实施例中说明的那样，此结果与再现现有方法的对比例相比，产生缺陷的比例减少一半，还可以减少到1/3左右。
根据此情况，在本发明中在开坯轧制前，钢坯的氧化铁皮厚度必须在1000μm以上，更优选在1200μm以上。
详细的机理还不清楚，估计如要抑制坯料表面产生缺陷的比例，由于用尽可能大的面积比例的氧化铁皮层覆盖在开坯轧制中延伸的坯料表面，确保一定程度的氧化铁皮量是有效的，也就是确保氧化铁皮厚度是有效的。
图8为表示改变在加热炉气氛中的水蒸汽量的情况下，钢坯的氧化铁皮厚度和保温温度的关系的图。在图中使含在氛围气体中的水蒸汽量改变成以体积％计0％、2.5％、10％和20％。
试样使用上述表1所示的含13％Cr的合金B，把10％CO2-5％O2-Bal.N2为氛围气体的基础，使含在氛围气体中的水蒸汽的浓度在0～20％范围变化。此时把钢坯加热到1200℃，改变保温时间，测定了在钢坯上产生的氧化铁皮厚度。
使钢坯在1～6个小时的保温时间内氧化后，切取试样，加工成显微组织试样，从断面观察结果进行氧化铁皮厚度的测定。此时的氧化铁皮的结构示于表2。
根据图8的结果，在不含水蒸汽的氛围中要得到1000μm以上的氧化铁皮，需要大约加热6个小时。不含水蒸汽的氛围与大气氛围几乎相同。
另一方面，通过在氛围中含2.5％以上的水蒸汽，可以使氧化速度明显加快。要有效地得到1200μm以上的氧化铁皮厚度，在含2.5％以上的水蒸汽的氛围中，把钢坯加热到1200℃保温2小时以上就可以。
                    表2
氛围中的水蒸汽(％)          氧化铁皮结构
  外层氧化铁皮   内层氧化铁皮
  0(不含)   Fe2O3Fe3O4   FeCr2O4Fe3O4
2.5～20   Fe2O3Fe3O4FeO   FeCr2O4FeO
如表2所示，氧化铁皮的结构都是外层氧化铁皮和内层氧化铁皮的两层的结构。在本发明中，所谓外层氧化铁皮是相比于原来的钢坯表面在外侧生成的氧化铁皮，所谓内层氧化铁皮是相比于原来的钢坯表面在内侧生成的氧化铁皮。
在含2.5％以上水蒸汽的氛围中形成的氧化铁皮，外层氧化铁皮由Fe2O3、Fe3O4和FeO构成，内层氧化铁皮由FeCr2O4和FeO构成。与此相反，在不含水蒸汽的氛围形成的氧化铁皮，外层氧化铁皮由Fe2O3和Fe3O4构成，内层氧化铁皮由FeCr2O4和Fe3O4构成。
氧化铁皮的结构可以是上述的任何形式，但是作为更难产生氧化铁皮缺陷的氧化铁皮结构最好是存在FeO的结构。这是因为FeO变形能力强，即使承受大的压下也难以产生裂纹等的破坏，此外由于高温硬度比钢低，难以产生压入的瑕疵。
例如Fe2O3几乎没有变形能力，此外Fe3O4在加热温度在800℃以上在实验室以极低的速度进行拉伸变形的情况下，产生延伸，但是不能对应于轧制时的变形速度，会产生裂纹而剥离。与此相反，FeO跟随轧制时的变形速度而变形，没有产生裂纹。
在FeO存在的情况下，优选在观察断面显微组织时的外层氧化铁皮中的厚度在30％以上。可以用断面显微组织观察的颜色、用EPMA的O2(氧)变换、以及预先用X射线衍射鉴别整个氧化铁皮的结构来测定FeO的厚度。
此外如水蒸汽浓度超过20％，提高氧化铁皮生成速度和增加FeO的比例的效果逐渐饱和。因此考虑到加热炉的炉壁等的损伤，优选水蒸汽浓度的上限定为25％左右。
在本发明中，要确保钢坯的氧化铁皮厚度在1000μm以上，优选钢坯的加热温度在1200℃以上。此外加热温度不仅从生成氧化铁皮的观点看，从开坯轧制时的加工性的观点看，也优选在1200℃以上。另一方面，同样考虑到设备的损伤等，加热温度的上限优选在1300℃以下。
在本发明中，为了使钢坯的氧化铁皮厚度在1000μm以上，在使钢坯的加热温度在1200℃以上的情况下，优选保温时间在2小时以上。
(实施例1)
根据具体的(实施例1)和(实施例2)，对本发明规定的Fe-Cr合金坯料的制造方法发挥的效果进行说明。试样采用上述表1所示的含5～17％Cr的合金A、B和C，钢坯的原材料使用短边280mm×长边600mm×7400mm的大型钢坯CC材。对此钢坯实施在大气加热炉(不含水蒸汽)中在1200℃加热6小时。钢坯加热后再在用压力为100kg/cm2的高压水除鳞装置进行除鳞的情况和不进行除鳞的情况的两种条件下进行制造。
钢坯的开坯轧制用第一和第二的两个机架进行，分别实施可逆轧制。把在第一机架的第1道次的轧制分为进行高压下率面的压下或低压下率面的压下。此后在第一机架压下到大约短边250mm×长边400mm的断面形状，然后在第二机架精轧加工到最终φ225的坯料。
制造坯料后，用喷丸清理去除表面氧化铁皮，用漏磁通探伤法的NDI探伤装置实施瑕疵检查。其中作为对象的为深度0.5mm以上的瑕疵。由于在缺陷深度0.5mm以上的瑕疵不清理直接进行制管轧制的情况下，变成钢管的表面瑕疵，所以必须进行表面清理。缺陷长度没有设定标准，考虑到轧制到最终产品，以多大长度例如以数十mm的缺陷为对象。
用(产生缺陷根数/总根数)的根数比例评价了产生缺陷比例。最后调查了氧化铁皮覆盖坯料表面的面积比例。氧化铁皮的面积比例的测定是从坯料上在每1m从高压下率面取断面观察用样品，用显微组织观察测定氧化铁皮剥离长度，用{(纵方向的平均氧化铁皮剥离长度×横方向的平均氧化铁皮剥离长度)/整个面积}的面积比例进行评价。氧化铁皮的面积比例使用各坯料中全部样品的面积比例的平均值。
表3～表5表示此时的产生缺陷的比例和覆盖坯料高压下率面的氧化铁皮面积比例。表3是含5％Cr的合金A作为试样的结果，表4是含13％Cr的合金B作为试样的结果，表5是含17％Cr的合金C作为试样的结果。
在(实施例1)中，在使用任何试样的情况下，在从加热炉出来后的钢坯上形成的氧化铁皮的厚度大约为1000μm，氧化铁皮结构是外层为Fe2O3和Fe3O4，内层氧化铁皮是FeCr2O4和Fe3O4。此外覆盖制造后的坯料表面的氧化铁皮厚度为150μm以上。
表3
  试验No.         开坯轧制                   坯料情况   分类
  除鳞   第一道次轧制面   产生缺陷比例(％)   氧化铁皮面积比例(％)
高压下率面 坯料整个面
  A1   实施   低压下率面   92   50   25   对比例
A2 实施 高压下率面 97 48 24
  A3   未实施   低压下率面   47   73   36.5   本发明例
A4 未实施 高压下率面 35 83 41.5
注)试样：含5％Cr合金A
表4
  试验No.           开坯轧制                  坯料情况   分类
  除鳞   第一道次轧制面   产生缺陷比例(％)   氧化铁皮面积比例(％)
高压下率面 坯料整个面
  B1   实施   低压下率面   97   49   24.5   对比例
B2 实施 高压下率面 93 47 23.5
  B3   未实施   低压下率面   45   71   35.5   本发明例
B4 未实施 高压下率面 33 82 41
注)试样：含13％Cr合金B
表5
  试验No.         开坯轧制                坯料情况   分类
  除鳞   第一道次轧制面   产生缺陷比例(％)   氧化铁皮面积比例(％)
高压下率面 坯料整个面
  C1   实施   低压下率面   94   50   25   对比例
C2 实施 高压下率面 98 45 22.5
  C3   未实施   低压下率面   44   70   35   本发明例
C4 未实施 高压下率面 32 80 40
注)试样：含17％Cr合金C
如表3～表5所示，作为对比例在开坯轧制中实施除鳞的情况下，氧化铁皮的覆盖在高压下率面的面积比例为45～50％(为整个面积的22.5～25％)，产生缺陷比例几乎接近总数，以92～98％的根数比例需要表面清理。
与此相反，本发明中第一道次实施低压下率面的轧制的，氧化铁皮覆盖为高压下率面的面积比例提高到70～73％(为整个面积的35～36.5％)，产生缺陷比例与对比例相比减少一半，为44～47％。第一道次实施高压下率面的轧制的，氧化铁皮覆盖为高压下率面的面积比例提高到80～83％(为整个面积的40～41.5％)，同时产生缺陷比例与对比例相比也减少到1/3，为32～35％。
从表3～表5所示的结果可以看出，如氧化铁皮覆盖以高压下率面的面积比例为70％(整个面积比例为35％)左右，产生缺陷比例与实施了除鳞的对比例相比，降低到50％，此外如氧化铁皮覆盖以高压下率面的面积比例为80％(整个面积比例为40％)左右，产生缺陷比例与对比例相比也降低到1/3左右。
对于详细的机理还有不清楚的地方，但是推测这是由于通过以接近整个面的一定的面积比例以上使氧化铁皮紧密附着，可以抑制成为压入和卷入原因的不均匀的氧化铁皮的产生。
(实施例2)
使用与实施例1相同条件的试样、钢坯原材料，把得到的钢坯在加热炉中加热。此时把水蒸汽添加装置连接在大气炉上，使炉内氛围变化，同时在1200℃进行6小时的加热。
使加热后的开坯轧制的条件、坯料制造后的产生缺陷比例和氧化铁皮覆盖的面积比例的测定条件与(实施例1)的情况相同，调查了加热氛围对坯料产生缺陷比例的影响。表6～表8表示调查的结果。
调查结果中，表6表示含5％Cr的合金A作为试样的情况，表7表示含13％Cr的合金B作为试样的情况，表8表示含17％Cr的合金C作为试样的情况。在(实施例2)中使用任何试样的情况下，覆盖坯料表面的氧化铁皮厚度都为150μm以上。
表6
试验No．                开坯轧制             坯料情况 分类
除鳞 第一道次轧制面服 氛围的水蒸汽(％) 产生缺陷比例(％) 氧化铁皮面积比例(％)
高压下率面 坯料整个面
A5 未实施 高压下率面 0 35 83 41.5 本发明例
A6 未实施 高压下率面 2.5 22 90 45
A7 未实施 高压下率面 5 21 92 46.5
A8 未实施 高压下率面 10 19 95 47.5
A9 未实施 高压下率面 20 20 93 46.5
A10 未实施 低压下率面 0 47 73 36.5
A11 未实施 低压下率面 2.5 31 81 40.5
A12 未实施 低压下率面 20 30 83 41.5
A13 实施 高压下率面 0 97 48 24
注)试样：含5％Cr合金A
表7
试验No．              开坯轧制             坯料情况 分类
除鳞 第一道次轧制面 氛围的水蒸汽(％) 产生缺陷比例(％) 氧化铁皮面积比例(％)
高压下率面 坯料整个面
  B5   未实施 高压下率面 0 33 82 41 本发明例
  B6   未实施 高压下率面 2.5 24 90 45
  B7   未实施 高压下率面 5 21 90 45
  B8   未实施 高压下率面 10 22 94 47
  B9   未实施 高压下率面 20 22 93 46.5
  B10   未实施 低压下率面 0 45 71 35.5
  B11   未实施 低压下率面 2.5 30 81 40.5
  B12   未实施 低压下率面 20 30 83 41.5
  B13   实施 高压下率面 0 93 47 23.5
注)试样：含13％Cr合金B
表8
  试验No.                   开坯轧制              坯料情况   分类
除鳞   第一道次轧制面   氛围的水蒸汽(％)   产生缺陷比例(％)   氧化铁皮面积比例(％)
  高压下率面   坯料整个面
  C5   未实施   高压下率面   0   32   80   40   本发明例
  C6   未实施   高压下率面   2.5   22   90   45
  C7   未实施   高压下率面   5   21   92   46.5
  C8   未实施   高压下率面   10   19   95   47.5
  C9   未实施   高压下率面   20   20   93   46.5
  C10   未实施   低压下率面   0   44   70   35
  C11   未实施   低压下率面   2.5   31   81   40.5
  C12   未实施   低压下率面   20   30   83   41.5
  C13   实施   高压下率面   0   98   45   22.5
注)试样：含17％Cr合金C
如表6～表8所示，可以看出在本发明例中，随氛围中的水蒸汽浓度增加，氧化铁皮覆盖的高压下率面的面积比例增加，同时坯料的产生缺陷比例降低。这是因为通过增加水蒸汽量，在钢坯上生成厚的氧化铁皮，同时开坯轧制时生成更多的难以压入母材的FeO。
在使用的各试样的本发明例中，如试验No.A8～9、B8～9、C8～9所示，通过在含浓度10％以上的水蒸汽的氛围中，把开坯轧制前钢坯在1200℃以上的加热温度保温2小时以上，生成氧化铁皮，进一步使氧化铁皮覆盖的高压下率面的面积比例增加到93％以上，同时可以使坯料的产生缺陷比例降低到22％以下。
工业实用性
如采用本发明的Fe-Cr合金坯料的制造方法，由于用大的面积比例的氧化铁皮层覆盖钢坯的高压下率面，进行开坯轧制，可以减少氧化铁皮的压入和卷入。这样在用Fe-Cr合金钢坯制造无缝钢管用坯料的情况下，可以大幅度削减制管前的表面清理。
因此如在无缝钢管的制管中采用此Fe-Cr合金坯料，即使是比较难加工的Fe-Cr合金钢管，也可以以低廉的制造成本有效地制造，所以可以广泛用于热轧无缝钢管的制造领域。

Claims (7)

1.一种Fe-Cr合金坯料，其特征在于，
在高压下率面上以面积比例70％以上覆盖有氧化铁皮。
2.一种Fe-Cr合金坯料，其特征在于，
在高压下率面上以面积比例80％以上覆盖有氧化铁皮。
3.一种Fe-Cr合金坯料，其特征在于，
在高压下率面上以面积比例90％以上覆盖有氧化铁皮。
4.一种Fe-Cr合金坯料的制造方法，在把钢坯进行开坯轧制而制造坯料的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，其特征在于，不实施钢坯的除鳞进行开坯轧制。
5.一种Fe-Cr合金坯料的制造方法，在把钢坯进行开坯轧制而制造坯料的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，其特征在于，在钢坯上生成厚度1000μm以上的氧化铁皮后，不实施除鳞而进行开坯轧制。
6.一种Fe-Cr合金坯料的制造方法，在把钢坯进行开坯轧制而制造坯料的Fe-Cr合金坯料的制造方法中，其特征在于，在钢坯上生成厚度1000μm以上的氧化铁皮后，不实施除鳞，最初对所述钢坯的高压下率面进行压下。
7.如权利要求5或6所述的Fe-Cr合金坯料的制造方法，其特征在于，把所述钢坯在含2.5体积％以上水蒸汽的氛围中，在1200℃以上的加热温度保温2小时以上，生成氧化铁皮。
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