JP2000301212A - 難加工性材料の継目無管のピアサー穿孔方法 - Google Patents

難加工性材料の継目無管のピアサー穿孔方法

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JP2000301212A
JP2000301212A JP11104674A JP10467499A JP2000301212A JP 2000301212 A JP2000301212 A JP 2000301212A JP 11104674 A JP11104674 A JP 11104674A JP 10467499 A JP10467499 A JP 10467499A JP 2000301212 A JP2000301212 A JP 2000301212A
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billet
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piercer
speed
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Toshiyuki Hamano
濱野  利幸
Tadatsugu Yoshida
忠継 吉田
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピアサー・ミルで継目無管用素管に圧延穿孔
するに際し、素管内面にヒダ状剥離膨れ欠陥を生じない
継目無管用素管の圧延方法を提供する。 【解決手段】 オーバーヒート温度が1260〜131
0℃で難加工性材料を、ピアサー・ミルで圧延穿孔する
に際し、穿孔中に保温カバーをビレットに覆ってビレッ
トの温度低下を防止し、かつ、穿孔速度とビレット加熱
温度との関係が式を満たすビレット加熱温度、圧延速
度で穿孔し、管内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する穿孔
方法にある。 (To-40℃) <{(-0.00365 ×t+4.733)×v+(1.97t-1056.2)}<To……… ただし、式において、v:ピアサー穿孔速度 (mm/se
c)、t:ビレット加熱温度(℃)、To:オーバーヒー
ト温度(℃)である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は継目無管用素管の圧
延方法に関し、特に難加工性材料をピアサー・ミルで穿
孔し継目無管を製造する方法において、オーバーヒート
により管内面に発生するヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】継目無管の一つの典型的な製造工程を図
1に基づき説明する。それは、継目無管用素管の素材で
ある丸鋼片1を回転炉床式加熱炉2で加熱し、ピアサー
・ミル3でプラグ・バーを用いて高温にした丸鋼片1を
圧延穿孔し、アッセル・ミル4などのエロンゲーター・
ミルで延伸する。そして、再加熱炉5で再加熱し、サイ
ジング・ミル6で所定の寸法に仕上げ、ロータリサイザ
7で外径を調整して冷却床8に送給し冷却する。
【0003】ところで、前記ピアサー・ミルで難加工性
材料を圧延する際には、丸鋼片を穿孔して得た素管にヒ
ダ状剥離膨れ欠陥が発生することが多い。従って、これ
らのヒダ状剥離膨れ欠陥の発生を防止するため、ステン
レス鋼管については、穿孔速度を低減し、さらに穿孔温
度を低減するなど、穿孔速度及び穿孔温度を規定した穿
孔可能範囲が示されている。
【0004】しかし、ステンレス鋼以外の本願発明が対
象とする難加工性材料は、ステンレス鋼より変形抵抗は
低いが、オーバーヒート温度がステンレス鋼より低いた
め、従来の穿孔条件ではヒダ状欠陥が発生する。さら
に、オーバーヒートを避けるために、ビレット加熱温度
を下げ過ぎるか、穿孔速度を下げ過ぎるとピアサー・ミ
ルに咬み込まないので穿孔ができない。そこで、適切な
ビレット加熱温度および穿孔速度を決定してオーバーヒ
ートを防止する必要がある。
【0005】素管9の内面にヒダ状剥離膨れ欠陥10が
欠陥が発生した熱間加工性の難加工性材料の一例のSR
Tの欠陥部の管断面の模式図を図2に示す。難加工性材
料ではピアサー・ミル穿孔時に加工発熱によってオーバ
ーヒートを起こしやすいことが問題である。オーバーヒ
ートによって素管中間部に欠陥が発生し、エロンゲータ
ー・ミルで欠陥を延伸され、サイジング・ミルでヒダ状
剥離欠陥になる。
【0006】従って、ヒダ状剥離欠陥の発生を無くすに
は、オーバーヒートを防止するようにピアサー・ミルに
より穿孔しなければならない。オーバーヒートを防止し
て穿孔するためには、ビレット加熱温度、搬送時のビレ
ット温度低下、穿孔時間、穿孔速度を考慮して最適穿孔
条件を決定する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はピアサー・ミ
ルで継目無管用管材に穿孔するに際し、オーバーヒート
に起因する管内面ヒダ状剥離欠陥を生じさせない継目無
管の製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項1の発明では、難加工性材
料をピアサー・ミルで圧延穿孔し継目無管を製造する方
法において、穿孔速度とビレット加熱温度との関係の
式を満たすビレット加熱温度、圧延速度で難加工性材料
を穿孔することを特徴とする管内面ヒダ状剥離膨れ欠陥
を防止する難加工性材料の継目無管のピアサー穿孔方法
である。
【0009】
【数3】 (To-40℃) <{(-0.00365 ×t+4.733)×v+(1.97t-1056.2)}<To………… ただし、式において、v:ピアサー穿孔速度 (mm/se
c)、t:ビレット加熱温度(℃)、To:オーバーヒー
ト温度(℃)である。
【0010】請求項2の発明では、請求項1の手段にお
ける難加工性材料が、オーバーヒート温度が1260〜
1310℃、変形抵抗δが式で示される材料であるこ
とを特徴とする管内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する難
加工性材料の継目無管のピアサー穿孔方法である。
【0011】
【数4】 ただし、式において、A:1.5 〜1.7 、n:-1.7〜-
1.9、m:1.6 〜1.8 、Q:40000 〜50000 、T:1000
〜1250℃である。
【0012】請求項3の発明では、請求項1又は2記載
の手段において、穿孔中に保温カバーをビレットに覆っ
てビレットの温度低下の防止を図ることを特徴とする管
内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する難加工性材料の継目
無管のピアサー穿孔方法である。
【0013】本発明に係る穿孔条件を以下詳細に説明す
る。ピアサー穿孔条件は、ビレット搬送時間、穿孔時
間、加工発熱量を考慮して温度解析を行い、ビレット内
部の温度はオーバーヒート温度以下でかつピアサー・ミ
ルに咬み込み穿孔可能な温度以上となるように決められ
る。オーバーヒート温度は加工ファーマスター試験によ
って得られる。ピアサー・ミル穿孔後のビレット内部の
温度分布の計算は公知の有限要素法を用いて解析した。
【0014】本発明の請求項2で規定する難加工性材料
は、ピアサー・ミルで一般的に穿孔した場合に一般的な
合金より変形抵抗が高く、オーバーヒート温度が低いた
め、ビレット加熱温度、穿孔速度等の穿孔可能条件が狭
い。しかしながら、式の条件で穿孔することで、ヒダ
状欠陥を防止し穿孔可能になった。なお、ピアサー穿孔
速度は、ビレット断面サイズ、ピアサー・ミルのロール
傾斜度、ロール開口度、及びロール回転数で適切に設定
できる。加熱炉抽出から穿孔開始までのビレット搬送時
間は30〜50秒である。
【0015】圧延中のビレット温度は、穿孔時間が長く
なると低下する。そこで、本発明の請求項3の穿孔方法
では、難加工性材料の継目無管を穿孔するに際し、穿孔
中にビレットに保温カバーで覆ってビレットの温度低下
を防止する。このようにした結果、ビレットの半径Dの
D/3の部分における温度をオーバーヒート温度を超え
ないような範囲として穿孔速度、ビレット加熱温度を決
めることで難加工性材料の継目無管を、従来より生産性
高く、安価に製造することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示す。本発
明のピアサー穿孔方法は、オーバーヒート温度が126
0〜1310℃で、変形抵抗δが式で示される難加工
性材料を、ピアサー・ミルで圧延穿孔する継目無管製造
方法であって、穿孔速度とビレット加熱温度との関係が
式を満たすビレット加熱温度、圧延速度で穿孔し、管
内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する。この場合、穿孔中
に保温カバーでビレットを覆ってビレットの温度低下の
防止する。
【0017】本発明の穿孔条件は以下の実験により求め
た。実機の1/3サイズのプラスティシン実験用ピアサ
ー・ミル、エロンゲーター・ミル、サイジング・ミルを
用いプラステイシン実験を行った。ビレット径110m
m、ピアサー・ミル穿孔後外径φ111mm、内径φ7
8.2mm、サイジング・ミル後外径φ61mm、内径
φ38.4mmに圧延した。オーバーヒート欠陥をシミ
ュレーションするために、ビレットの中心から半径Dの
D/3の位置に周方向の人工欠陥を設け、欠陥の変形挙
動を見やすくするためにキズ内部に炭酸カルシウムを詰
めて穿孔、圧延実験を行った。実験の結果、ピアサー・
ミル穿孔後の欠陥はエロンゲーター・ミルで周方向に延
伸され、サイジング・ミルでヒダ状剥離膨れ欠陥になっ
た。
【0018】温度解析では、ピアサー・ミル穿孔後の素
管半径方向の温度分布を加工発熱、プラグおよびロール
への奪熱を考慮して解析した。
【0019】図3はビレットを1130℃で加熱し、ピ
アサー・ミル穿孔速度を86mm/sec 、173mm/sec
、260mm/sec とした場合の素管半径方向の温度分
布を示す。内表面から半径DのD/3の位置が最も高温
になるので、この部分がオーバーヒート温度以下になる
ように穿孔すれば良いことが分かる。
【0020】図4はビレット加熱温度、穿孔速度をそれ
ぞれ変えて解析し、内表面からD/3部のオーバーヒー
ト温度を示す。これらの解析から、通常ではオーバーヒ
ート温度が1280℃を超えるような熱間加工性の悪い
鋼においても、穿孔速度およぴビレット加熱温度の関係
を適切に選ぶことで、内表面からD/3部の温度をオー
バーヒート温度以下にすることにより、ヒダ状剥離膨れ
欠陥を発生することなく穿孔することができることがわ
かる。すなわち難加工性材料SRTの場合は、オーバー
ヒート温度は1280℃であるので、ビレット加熱温度
が1100℃の場合は、穿孔速度は240mm/sec
以下にすれば良い。つまり、式のようなオーバーヒー
ト温度以下の条件で穿孔すれば良い。なお、図4中の○
はSRT穿孔時に欠陥の発生がなく、×は欠陥が発生し
たことを示している。
【0021】図5に式より求めたオーバ−ヒート温度
とビレット加熱温度、穿孔速度との関係を示す。すなわ
ち、式でオーバーヒート温度が1280℃、1290
℃、1300℃の場合の可能領域を示している。矢印の
範囲内でビレットD/3部の温度がオーバーヒート温度
を超えず、穿孔可能であることが分かる。図5中の○は
SRT穿孔時に欠陥の発生がなく、×は欠陥が発生した
ことを示している。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
るときピアサー・ミルを用いて継目無管製造用の素管を
製造する際に、適切なビレット加熱温度および穿孔速度
とすることにより管内面ヒダ状膨れ欠陥を発生させるこ
となく、円滑、かつ安定して操業できる。特に、本発明
は難加工性材料の継目無管の穿孔に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】継目無管の一つの典型的な製造工程を示す図で
ある。
【図2】熱間加工性の難加工性材料のSRTの欠陥部の
管断面を示す模式図である。
【図3】ピアサー・ミル穿孔後のビレット半径方向の温
度分布を示すグラフである。
【図4】穿孔速度およびビレット加熱温度と内表面から
D/3部の温度との関係を示すグラフである。
【図5】オーバーヒート温度とビレット加熱温度との関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 丸鋼片 2 回転炉床式加熱炉 3 ピアサー・ミル 4 アッセル・ミル 5 再加熱炉 6 シンキング・ミル 7 ロータリサイザ 8 冷却床 9 素管 10 管内面ヒダ状膨れ欠陥

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難加工性材料をピアサー・ミルで圧延穿
    孔し継目無管を製造する方法において、穿孔速度とビレ
    ット加熱温度との関係の式を満たすビレット加熱温
    度、圧延速度で難加工性材料を穿孔することを特徴とす
    る管内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する難加工性材料の
    継目無管のピアサー穿孔方法。 【数1】 (To-40℃) <{(-0.00365 ×t+4.733)×v+(1.97t-1056.2)}<To…………… ただし、式において、v:ピアサー穿孔速度 (mm/se
    c)、t:ビレット加熱温度(℃)、To:オーバーヒー
    ト温度(℃)である。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、難加工性
    材料は、オーバーヒート温度が1260〜1310℃、
    変形抵抗δが式で示される材料であることを特徴とす
    る管内面ヒダ状剥離膨れ欠陥を防止する難加工性材料の
    継目無管のピアサー穿孔方法。 【数2】 ただし、式において、A:1.5 〜1.7 、n:-1.7〜-
    1.9、m:1.6 〜1.8 、Q:40000 〜50000 、T:1000
    〜1250℃である。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の方法において、穿
    孔中に保温カバーをビレットに覆ってビレットの温度低
    下の防止を図ることを特徴とする管内面ヒダ状剥離膨れ
    欠陥を防止する難加工性材料の継目無管のピアサー穿孔
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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