JP2001009530A - 良加工性内面高潤滑鋼管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 需要家における加工時の塗油、ペイント塗装
工程等を省略してこれらの工程に起因して発生する脱油
洗浄工程、乾燥工程をも省略し、且つ、搬送工程におい
てスリップ等の問題をなくし、内面治具のかじり、焼付
き、磨耗を防止できる内面潤滑性に優れた良加工性内面
高潤滑鋼管及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼管の内表面に、膜厚１〜１００μｍの
潤滑用の有機系被膜又は金属元素として生成量１〜１０
００ｍｇ／ｍ² の潤滑用の無機系被膜を有し、外表面よ
りも内表面の潤滑性を高めたことを特徴とする良加工性
内面高潤滑鋼管と、前記した良加工性内面高潤滑鋼管を
片面に潤滑用の被膜を有する鋼板素材から潤滑用の被膜
面が鋼管内面となるように造管、接合して製造する良加
工性内面高潤滑鋼管の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の内面に治具
を用いて加工し、自動車、家電、建材、土木等の部品に
利用する、良加工性内面高潤滑鋼管及びその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管の加工には、曲げ加工、径拡大加
工、径絞り加工、液圧バルジ加工等、多くの加工法が存
在するが、この内、鋼管内面に、中子、爪、ポンチ、シ
ール等の内面治具を用いて加工する場合が数多く存在す
る。これらの内面治具は、鋼管の形状を維持したり、変
形させたり、加工において重要な役割を果たしている。
しかしながら、これらの内面治具は加工において、被加
工鋼管と強く接触、摩擦されるため、かじりや焼付きに
よる表面粗さの劣化や、磨耗の問題が生じやすく、加工
精度の低下や、治具寿命が短い等の問題を潜在的に有し
ている。これらの問題を回避する方法として、内面治具
と被加工鋼管が接触、摩擦される部位に、塗油を施した
り、被加工鋼管に予めペイント塗装や、潤滑被膜を施す
方法が知られているが、塗油を施す方法は、かじりや焼
付きや磨耗の防止には有効であるが、加工後油を除去す
る為に洗浄工程を必要としたり、洗浄工程までの間の搬
送における油の垂れが、床面汚染の原因と成ったりする
為、工程省略や作業環境改善の面から、問題視されつつ
あるのが現状である。

【０００３】被加工鋼管に予めペイント塗装を施す方法
は、一般には、鋼管を所定の長さに切断後、脱脂洗浄
し、吹き付け、ハケ塗りによって塗装後、十分な乾燥の
後に鋼管加工に供せられる。この方法は、塗布に多くの
工程を必要とし、手間や費用が掛かるばかりでなく、塗
膜厚さのバラ付きが発生し易く、潤滑効果が充分得られ
なかったり、剥離した塗膜が押し込み疵を発生させる場
合もある。また、何よりも本技術範囲のように鋼管内面
の潤滑を目的とする場合には、鋼管内面への均一塗布が
非常に難しく、採用できない。

【０００４】被加工鋼管に予め潤滑被膜を施す方法は、
樹脂が溶剤系、水系の場合は、鋼管を溶剤液中に浸漬し
たり、スプレー塗装したりして塗布し、樹脂が固体系の
場合は、静電粉体塗装して塗布するのが一般的である
が、この方法は、上記のペイント塗装と比較して、塗布
工程の簡略化が可能であり、塗膜厚さのバラ付きも低減
出来る為、有効な対策技術であると言える。（例えば：
特開平１０−１３７８６４号公報）しかしながら、本技
術範囲のように鋼管内面の潤滑を目的とする場合には、
下記のような問題点を有している。

【０００５】第１の問題点は、従来技術での上記潤滑被
膜塗布鋼管は、その潤滑被膜を鋼管外面のみに持ってい
るか、あるいは鋼管内外面の両面に持っているかであ
る、ということである。潤滑被膜を鋼管外面のみに持っ
ている場合は、当然、本技術範囲のように鋼管内面の潤
滑を目的とする場合には、全く効果が無い為、論外であ
る。潤滑被膜を鋼管内外面の両面に持っている場合に
は、本技術範囲の鋼管内面の潤滑目的には充分な効果を
発揮するが、以下の問題点を有している。その問題点と
は、鋼管外面に存在する潤滑被膜が、鋼管の搬送、取り
扱い工程において、スリップ、クランプミス等の工程障
害を発生させるという事実である。この鋼管外表面の不
必要な「潤滑」、すなわち「すべり」は、鋼管の搬送、
取り扱い工程において、ラインに「すべり」防止対策の
機構を新たに必要としたり、クランプ部分にゴム等の
「すべり」防止材の取り付けを必要とする為、製造コス
ト上昇のデメリットを負うことになる。以上の理由か
ら、鋼管外表面に潤滑被膜を有している鋼管は、たとえ
内面にも潤滑被膜を有していて、本技術範囲の鋼管内面
の潤滑目的には充分な効果を有していても、スリップ、
クランプミス等の工程障害を発生させる為、有効な解決
手段とは成り得ていなかった。

【０００６】第２の問題点は、鋼管形状での上記潤滑被
膜塗布において、鋼管内面への塗布は非常に困難であ
り、塗布工程簡略化の為、鋼管長尺ままでの塗布の場合
には、更に困難である、ということである。また、塗膜
厚さの均一化という面でも、鋼管形状での鋼管内面潤滑
被膜の均一塗布は、その形状から非常に難しいと言える
し、対策手段には多くの費用が必要である。従って、従
来技術である、単に鋼管の外表面のみ、あるいは副次的
に内面にも潤滑被膜を有する鋼管では、本技術範囲の様
に鋼管内面の潤滑を目的とし、且つ、鋼管の搬送、取り
扱い工程において、スリップ、クランプミス等の工程障
害を発生させない為には、その解決の手段足り得なかっ
たのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、需要家において鋼管の
内面に治具を用いた加工を行う場合、塗油、ペイント塗
装工程等を省略することにより、これらの工程が原因で
発生している脱油洗浄工程、乾燥工程をも省略し、かつ
搬送工程においてスリップ等の問題を生じないで、内面
治具のかじりや焼付き、磨耗を防止できる、内面潤滑性
に優れた良加工性内面高潤滑鋼管及びその製造方法を提
供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼管の内
面に治具を用いて加工する製造ラインにおいて、スリッ
プ、クランプミス等の工程障害を発生させる事なく、内
面治具のかじりや焼付き、磨耗を防止できる、潤滑性に
優れた内面潤滑性に優れた良加工性内面高潤滑鋼管を開
発すべく、検討、実験、解析を行った結果、鋼管の内表
面に、膜厚１〜１００μｍの潤滑用の有機系被膜を施
し、外表面よりも内表面の潤滑性を高めておくことが、
非常に有効であることを見出した。又、鋼管の内表面
に、金属元素として生成量１〜１０００ｍｇ／ｍ² の潤
滑用の無機系被膜を施し、外表面よりも内表面の潤滑性
を高めておくことが非常に有効であることを見出した。
本発明の要旨は、以下の通りである。 １）鋼管の内表面に、膜厚１〜１００μｍの潤滑用の有
機系被膜を有し、外表面よりも内表面の潤滑性を高めた
こと特徴とする、良加工性内面高潤滑鋼管。 ２）鋼管の内表面に、生成量１〜１０００ｍｇ／ｍ² の
潤滑用の無機系被膜を有し、外表面よりも内表面の潤滑
性を高めたことを特徴とする、良加工性内面高潤滑鋼
管。 ３）上記１）に記載の鋼管の製造方法であって、鋼板の
片面のみに、膜厚１〜１００μｍの潤滑用の有機系被膜
を施し、この鋼板を素材として、該被膜を施した面が鋼
管内面となるように造管、接合して製造することを特徴
とする、良加工性内面高潤滑鋼管の製造方法。 ４）上記２）に記載の鋼管の製造方法であって、鋼板の
片面のみに、生成量１〜１０００ｍｇ／ｍ² の潤滑用の
無機系被膜を施し、この鋼板を素材として、該被膜を施
した面が鋼管内面となるように造管、接合して製造する
ことを特徴とする、良加工性内面高潤滑鋼管の製造方
法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の、内面治具かじり、焼付
き、磨耗防止用、良加工性管内面表面処理鋼管における
限定条件について以下に述べる。 (1)鋼管内表面潤滑被膜 鋼管の内面に治具を用いて加工する場合において、内面
治具のかじりや焼付き、磨耗を防止し、安定して鋼管加
工を行う為に、鋼管内表面に潤滑皮膜を施す。鋼管の内
面に治具を用いて加工する加工には、曲げ加工、径拡大
加工、径絞り加工、液圧バルジ加工等、多くの加工法が
存在するが、いずれの加工法においても、内面治具と被
加工鋼管内面表面との接触、摩擦による内面治具のかじ
り、焼付き、磨耗が問題である。この内面治具のかじ
り、焼付き、磨耗防止の為には、鋼管内表面に潤滑被膜
を施すことが最適である。この潤滑被膜としては無機系
被膜でも有機系被膜（例えば有機樹脂被膜等）のいずれ
でも良い。無機系被膜としては、リン酸皮膜等の利用が
可能である。有機系被膜としては、熱硬化型、熱可塑
型、放射線硬化型等、何れの型の有機樹脂も利用可能で
ある。具体的な有機樹脂としては、アクリル、ウレタ
ン、ポリエステル、エポキシ等が挙げられる。さらに、
これらの樹脂を適宜硬化剤を用いて、架橋させたものも
利用可能である。硬化剤の種類としては、アミノ樹脂、
エポキシ樹脂等が挙げられる。具体例としては、アクリ
ル酸や、メタクリル酸を主体として重合させたアクリル
樹脂をメチルアルコールや、ブチルアルコールで変性し
たメラミンで熱硬化させた塗料等が挙げられる。鋼管内
面の潤滑被膜は、鋼管内面において、被加工鋼管内面と
内面加工治具との接触面において、潤滑性を確保するこ
とが目的であるから、これに耐える、耐圧性と密着性を
有していることが重要であることは言うまでもない。ま
た、かかる潤滑被膜を鋼管内面に施した鋼管を用いて
も、まだなお潤滑が不足し、内面治具に、かじりや焼付
きよる表面粗さの劣化や、摩耗の問題が残る場合には、
潤滑被膜中に、有機系潤滑剤（例えばポリエチレン系ワ
ックスやフッ素系樹脂粒子等）を有機被膜固形分重量％
で０．５〜２０％含有させることもできる。更に、潤滑
被膜中に各種顔料を添加することも、被膜物性を向上さ
せる目的であれば何ら限定されるものではない。又、潤
滑用の無機系被膜としては、Ｚｎ，Ｐ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍ
ｇ，Ｆｅ，ＣＯ，Ａｌ等の金属元素を所定量含有する酸
化物を用いることが出来る。無機系であるので、無機材
が主体であれば、潤滑用の無機系被膜中には、有機系潤
滑剤が二次的に含有していてもかまわない。

【００１０】(2)鋼管内面潤滑用被膜厚又は生成量 潤滑用被膜の厚さが小さ過ぎると内面治具を用いた鋼管
加工時に、内面治具表面に、かじりや焼付きが生じやす
くなる。有機系被膜の場合には、通常、膜厚はμ単位で
表す。従って、潤滑用の有機系被膜厚は最小でも１μｍ
は必要である。また、潤滑用の有機系被膜厚が１００μ
ｍを超えると、潤滑被膜の内部応力により被膜剥離しや
すくなる。剥離した被膜が内面治具に焼付き堆積する
と、被加工鋼管に押し込み疵を発生させることになる。
また経済的にも過大な潤滑被膜厚は無駄である為、潤滑
被膜厚は最大１００μｍとした。従って、潤滑用の有機
系被膜厚は、１〜１００μｍとした。好ましくは１０〜
５０μｍである。無機系被膜の場合には、通常、生成量
はｍｇ／ｍ² 単位で表す。従って、潤滑用の無機系被膜
生成量は最小でも１ｍｇ／ｍ² は必要である。また、潤
滑用の無機系被膜生成量が１０００ｍｇ／ｍ² を超える
と、潤滑被膜の内部応力により被膜剥離しやすくなる。
剥離した被膜が内面治具に焼付き堆積すると、被加工鋼
管に押し込み疵を発生させることになる。また経済的に
も過大な潤滑被膜付着量は無駄である為、潤滑被膜生成
量は最大１０００ｍｇ／ｍ² とした。従って、潤滑用の
無機系被膜生成量は、１〜１０００ｍｇ／ｍ² とした。
好ましくは５〜３００ｍｇ／ｍ²である。前記のよう
に、無機材が主体であれば、一部、有機系潤滑剤を含有
していても本願発明の潤滑用の無機系被膜を逸脱するも
のではない。潤滑被膜は、できるだけ均一に形成する必
要があるので、溶剤系や水系であればスプレー塗装、固
体状の樹脂であれば静電粉体塗装等を利用するのが好ま
しい。溶剤系や水系の場合には、強制乾燥により溶剤や
水を乾燥させる。加熱方法としては、熱風あるいは誘導
加熱等が利用できる。また、放射線硬化型塗料を利用す
る場合には、例えば紫外線等の利用により、乾燥時間を
短時間化できる。本発明の主旨は、被加工鋼管と内面治
具との潤滑を、鋼管内表面に施した、潤滑用の被膜によ
って達成し、かつ鋼管外表面の潤滑性は、内表面の潤滑
性よりも低くして、鋼管の搬送、取り扱い工程におい
て、スリップ、クランプミス等の工程障害を発生させな
いことにある。従って鋼管外表面の潤滑被膜の如何につ
いて内表面の潤滑性よりも低くしておけば、なんら制約
を設けるものではなく、更には、外表面に全く潤滑被膜
を施さない場合でも、全く問題はない。

【００１１】(3)鋼管内面塗装下地処理層 下地処理層は、必要により施すもので、潤滑被膜が有機
樹脂の場合や、鋼管内表面に強固に密着させておく必要
がある場合や、変形抵抗が大きい鋼種や、加工度が大き
い場合等に有効である。下地処理層は、燐酸系、クロメ
ート系等、通常の塗装前の処理で施す。この下地処理の
厚さは、厚過ぎると有機樹脂被膜の剥離が発生しやすく
なる為、燐酸亜鉛処理であれば５ｇ／ｍ² 以下、燐酸鉄
処理であれば０．３ｇ／ｍ² 以下、クロメート処理であ
れば金属クロム換算で５００ｍｇ／ｍ² 以下が好まし
い。燐酸系処理や反応型クロメートの場合には、処理液
の入った槽の中に所定時間浸漬した後、水洗、乾燥処理
を施す。塗布型クロメート処理の場合には、スプレー処
理や、はけ塗り等を行って、１００℃程度の温度で強制
乾燥を行う。

【００１２】(4)鋼管 鋼管の材質は、炭素鋼、オーステナイト系ステンレス鋼
やフェライト系ステンレス鋼が一般的な材質であり、特
にこれらに限定されるものではなく、更に素材が熱間圧
延鋼帯であっても、冷間圧延鋼帯であっても、またそれ
らを熱処理した鋼帯であっても、全く問題ない。更に
は、それらの表面にＺｎやＡｌのメッキが施してある場
合も同様に利用可能である。

【００１３】(5)内面高潤滑被膜鋼管製造方法 本発明の主旨は、被加工鋼管と内面治具との潤滑を、鋼
管内表面に施した、潤滑用の被膜によって達成し、且
つ、鋼管外表面の潤滑性は、内表面の潤滑性よりも低く
して、鋼管の搬送、取り扱い工程において、スリップ、
クランプミス等の工程障害を発生させないことにある。
従って、本来その内面高潤滑被膜鋼管製造方法に制約は
無いのであるが、鋼管の内表面に潤滑用の被膜を、必要
な厚さで均一に塗布することは鋼管形状では非常に困難
である為、鋼帯の状態で、その片面に潤滑被膜（有機系
又は無機系）を施し、次いで、その潤滑被膜が存在する
面が鋼管の内表面となるように成形し、高周波溶接や、
ＴＩＧ溶接、レーザー溶接等を行って、鋼管形状とする
製造方法が有効である。

【００１４】

【実施例】（実施例１）板厚２．９ｍｍの熱間圧延鋼帯
（炭素鋼；Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：
０．２％）を酸洗した後、その片面にアクリル系熱硬化
型塗料をスプレーで塗布して、１０種類の膜厚に造り分
け、鋼帯の最高到達温度が１５０℃となるように、約５
分間で焼き付け硬化させ、膜厚を表１に示す、０．４〜
１４５μｍの範囲に変化させた、片面潤滑被膜鋼帯を製
造した。次いで、この片面潤滑被膜鋼帯を素材として、
潤滑被膜の存在する面が鋼管の内表面となるように成形
し、電縫鋼管（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、長
さ５．４ｍ）を製造した。潤滑被膜のガラス転移温度
は、粘弾性測定により、約１０５℃であった。また、鉛
筆高度は３Ｈであった。これらの、管内面潤滑被膜鋼管
を長さ５００ｍｍに切断して、それぞれの１０種類の膜
厚の５００ｍｍ短尺鋼管を８０本づつ用意し、以下の４
種類の内面治具を用いる鋼管の加工を、各２０本づつ施
した。加工後に、被加工鋼管の破断有無、管内面潤滑被
膜の剥離状況と、内面治具のかじり、焼付きの発生状
況、剥離被膜の内面治具への堆積状況を観察した。その
結果を表１に示す。４種類の内面治具を用いる鋼管加工
とは、 曲げ加工：曲げＲ＝１５２．６ｍｍ（２Ｄ）で回転引
き曲げ加工実施 鋼管の偏防止の為、Φ＝７０ｍｍの内
面治具（マンドレル）を使用 径拡大加工：外形Ｄ１＝９９ｍｍ（１．３Ｄ）へ爪形
状の内面治具を使用して径拡大加工実施 径絞り加工：外形Ｄ２＝４６ｍｍ（０．６Ｄ）へ押し
込みダイスを用いて径絞り加工実施 内面座屈防止の
為、内面治具（中子）を使用 液圧バルジ加工：外形Ｄ３＝１１４ｍｍ（１．５Ｄ）
へ液圧を用いて径拡大加工実施 両管端のシールの為、
内面治具（ポンチ）を使用である。更に、それぞれの膜
厚の条件の鋼管を、長さ５００ｍｍに切断したもの２０
本を用いて、自動搬送ロボットのハンドでクランプ試験
を実施し、クランプミスの発生回数をカウントした。そ
の結果を表１に示す。Ｎｏ１、Ｎｏ２の比較例の様に、
鋼管内表面の潤滑被膜厚が、１μｍより薄い場合には、
曲げ加工では、被加工鋼管に周方向破断が発生し、
径拡大加工では、被加工鋼管に爪部近傍からの長手方向
破断が発生し、径絞り加工では、被加工鋼管に周方向
破断が発生し、液圧バルジ加工では、長手方向破断が
発生した。このような場合には、同時に、内面加工治具
に、かじり、焼付きの発生が観察された。一方、Ｎｏ
９、Ｎｏ１０の比較例の様に鋼管内表面の潤滑被膜が、
１００μｍを超えて厚い場合には、曲げ加工径拡大
加工径絞り加工液圧バルジ加工の、何れの加工にお
いても、鋼管内表面潤滑被膜の剥離が発生した。この様
な場合には、同時に、内面加工治具に、剥離被膜の堆積
が観察された。この剥離被膜の堆積は、加工疵発生の原
因となる。鋼管内表面の潤滑被膜厚が１〜１００μｍの
範囲にある、Ｎｏ３〜Ｎｏ８の６種類の鋼管内表面潤滑
被膜厚鋼管の場合には、曲げ加工径拡大加工径絞
り加工液圧バルジ加工の、何れの加工においても、２
０本全数が、良品として加工でき、更に、内面治具に
は、かじり、焼付きの発生も、剥離被膜の堆積も、全く
観察されず、内面治具初期の良好な表面が維持されてい
た。この結果から明らかなように、鋼管内表面の１〜１
００μｍのアクリル系潤滑被膜は、内面治具と被加工鋼
管との潤滑効果において、非常に有効であり、適正であ
ることが判る。また、自動搬送ロボットのハンドによる
クランプ試験では、Ｎｏ１〜Ｎｏ１０の何れの鋼管も、
鋼管内表面のみにしか潤滑被膜を塗布していないことか
ら、クランプミスは全く発生せず、良好なハンドリング
性を示した。そこで更に、比較例として、同板厚２．９
ｍｍの熱間圧延鋼帯を酸洗した後、その両面にアクリル
系熱硬化型塗料をスプレーで塗布して、１０種類の膜厚
に造り分け、鋼帯の最高到達温度が１５０℃となるよう
に、約５分間で焼き付け硬化させ、膜厚を表２に示す、
０．５〜１４１μｍの範囲に変化させた、両面潤滑被膜
鋼帯を製造した。次いで、この内外両面潤滑被膜鋼帯を
素材として、内外表面両面に潤滑被膜を有する電縫鋼管
（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、長さ５．４ｍ）
を製造した。これらの、内外表面両面潤滑被膜鋼管を長
さ５００ｍｍに切断して、それぞれの１０種類の膜厚の
５００ｍｍ短尺鋼管を２０本づつ用意し、自動搬送ロボ
ットのハンドでクランプ試験を実施し、クランプミスの
発生回数をカウントした。その結果を表２に示す。Ｎｏ
１３〜Ｎｏ２０の何れの鋼管も、鋼管外表面にも内面と
同等の潤滑性を有する膜厚１μｍ以上の潤滑被膜が存在
している為に、クランプミスが発生しており、ハンドリ
ング性が悪いことが判る。以上の結果から、本発明の管
内面高潤滑鋼管のみが、内面治具との良好な潤滑性と、
クランプミスの無い良好なハンドリング性の両立を、達
成できる手段であることが判る。

【００１５】（実施例２）板厚２．９ｍｍのオーステナ
イト系ステンレス鋼帯（Ｃｒ：１８％、Ｎｉ：８％）を
酸洗、ブラスト処理した後、一部の鋼帯にはクロメート
処理を施し、また一部の鋼帯にはクロメート処理を施す
事なく、スプレーで鋼帯の片面にのみ樹脂塗装を行い、
片面潤滑被膜鋼帯を製造した。使用した潤滑被膜の膜
厚、クロメート処理の塗布量を表３に示す。次いで、こ
の片面潤滑被膜鋼帯を素材として、潤滑被膜の存在する
面が鋼管の内表面となるように成形し、ＴＩＧ溶接鋼管
（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、長さ５．４ｍ）
を製造した。これらの、管内面潤滑被膜鋼管を長さ５０
０ｍｍに切断して、それぞれの１０種類の潤滑被膜、ク
ロメート処理の５００ｍｍ短尺鋼管を８０本づつ用意
し、実施例１と同様な４種類の内面治具を用いる鋼管の
加工を、各２０本づつ施した。加工後に、被加工鋼管の
破断有無、管内面潤滑被膜の剥離状況と、内面治具のか
じり、焼付きの発生状況、剥離被膜の内面治具への堆積
状況を観察した。その結果を表３に示す。更に、それぞ
れの膜厚の条件の鋼管を、長さ５００ｍｍに切断したも
の２０本を用いて、自動搬送ロボットのハンドでクラン
プ試験を実施し、クランプミスの発生回数をカウントし
た。その結果を表３に示す。Ｎｏ２１、Ｎｏ２２の比較
例の様に、鋼管内表面の潤滑被膜厚が、１μｍより薄い
場合には、曲げ加工では、被加工鋼管に周方向破断が
発生し、径拡大加工では、被加工鋼管に爪部近傍から
の長手方向破断が発生し、径絞り加工では、被加工鋼
管に周方向破断が発生し、液圧バルジ加工では、長手
方向破断が発生した。このような場合には、同時に、内
面加工治具に、かじり、焼付きの発生が観察された。一
方、Ｎｏ２９、Ｎｏ３０の比較例の様に鋼管内表面の潤
滑被膜が、１００μｍを超えて厚い場合には、曲げ加
工径拡大加工径絞り加工液圧バルジ加工の、何れ
の加工においても、鋼管内表面潤滑被膜の剥離が発生し
た。この様な場合には、同時に、内面加工治具に、剥離
被膜の堆積が観察された。この剥離被膜の堆積は、加工
疵発生の原因となる。鋼管内表面の潤滑被膜厚が１〜１
００μｍの範囲にある、Ｎｏ２３〜Ｎｏ２８の６種類の
管内表面樹脂被膜厚鋼管の場合には、曲げ加工径拡
大加工径絞り加工液圧バルジ加工の、何れの加工に
おいても、２０本全数が、良品として加工でき、更に、
内面治具には、かじり、焼付きの発生も、剥離被膜の堆
積も、全く観察されず、内面治具初期の良好な表面が維
持されていた。この結果から明らかな様に、鋼管内表面
の１〜１００μｍのポリエステル系潤滑被膜は、内面治
具と被加工鋼管との潤滑効果において、非常に有効であ
り、適正であることが判る。また、自動搬送ロボットの
ハンドによるクランプ試験では、Ｎｏ２１〜Ｎｏ３０の
何れの鋼管も、鋼管内表面のみにしか潤滑被膜を塗布し
ていないことから、クランプミスは全く発生せず、良好
なハンドリング性を示した。そこで更に、比較例とし
て、同板厚２．９ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼
帯を酸洗、ブラスト処理した後、その両面にポリエステ
ル系樹脂をスプレーで塗布して、１０種類の潤滑被膜、
クロメート処理鋼帯に造り分け、両面潤滑被膜鋼帯を製
造した。次いで、この両面潤滑被膜鋼帯を素材として、
内外表面両面に潤滑被膜を有するＴＩＧ溶接鋼管（外形
７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、長さ５．４ｍ）を製造
した。これらの、内外表面両面潤滑被膜鋼管を長さ５０
０ｍｍに切断して、それぞれの１０種類の潤滑被膜、ク
ロメート処理の５００ｍｍ短尺鋼管を２０本づつ用意
し、自動搬送ロボットのハンドでクランプ試験を実施
し、クランプミスの発生回数をカウントした。その結果
を表４に示す。Ｎｏ３３〜Ｎｏ４０の何れの鋼管も、鋼
管外表面にも膜厚１μｍ以上の潤滑被膜が存在している
為に、クランプミスが発生しており、ハンドリング性が
悪いことが判る。以上の結果から、本発明の管内表面高
潤滑鋼管のみが、内面治具との良好な潤滑性と、クラン
プミスの無い良好なハンドリング性を両立できているこ
とが判る。

【００１６】（実施例３）板厚２．９ｍｍのフェライト
系ステンレス鋼帯（Ｃｒ：１１％）を酸洗した後、その
片面に水性のウレタン系樹脂をスプレーで塗布して、被
膜厚みを、１０種類の膜厚に造り分け、鋼帯を熱風乾燥
により約１００℃まで昇温させ被膜を乾燥させ、表５に
示す、０．３〜１１５μｍの範囲に変化させた、片面潤
滑被膜鋼帯を製造した。次いで、この片面潤滑被膜鋼帯
を素材として、潤滑被膜の存在する面が鋼管の内表面と
なるように成形し、レーザー溶接鋼管（外形７６．３ｍ
ｍ、肉厚２．９ｍｍ、長さ５．４ｍ）を製造した。塗膜
のガラス転移温度は、８０℃、鉛筆高度はＨであった。
これらの、管内面潤滑被膜鋼管を長さ５００ｍｍに切断
して、それぞれの１０種類の膜厚の５００ｍｍ短尺鋼管
を８０本づつ用意し、実施例１と同様な４種類の内面治
具を用いる鋼管の加工を、各２０本づつ施した。加工後
に、被加工鋼管の破断有無、管内面潤滑被膜の剥離状況
と、内面治具のかじり、焼付きの発生状況、剥離被膜の
内面治具への堆積状況を観察した。その結果を表５に示
す。更に、それぞれの膜厚の条件の鋼管を、長さ５００
ｍｍに切断したもの２０本を用いて、自動搬送ロボット
のハンドでクランプ試験を実施し、クランプミスの発生
回数をカウントした。その結果を表５に示す。Ｎｏ４
１、Ｎｏ４２の比較例の様に、鋼管内表面の潤滑被膜厚
が、１μｍより薄い場合には、曲げ加工では、被加工
鋼管に周方向破断が発生し、径拡大加工では、被加工
鋼管に爪部近傍からの長手方向破断が発生し、径絞り
加工では、被加工鋼管に周方向破断が発生し、液圧バ
ルジ加工では、長手方向破断が発生した。この様な場合
には、同時に、内面加工治具に、かじり、焼付きの発生
が観察された。一方、Ｎｏ４９、Ｎｏ５０の比較例の様
に鋼管内表面の潤滑被膜が、１００μｍを超えて厚い場
合には、曲げ加工径拡大加工径絞り加工液圧バ
ルジ加工の、何れの加工においても、鋼管内表面潤滑被
膜の剥離が発生した。この様な場合には、同時に、内面
加工治具に、剥離被膜の堆積が観察された。この剥離被
膜の堆積は、加工疵発生の原因となる。鋼管内表面の潤
滑被膜厚が１〜１００μｍの範囲にある、Ｎｏ４３〜Ｎ
ｏ４８の６種類の鋼管内表面潤滑被膜厚鋼管の場合に
は、曲げ加工径拡大加工径絞り加工液圧バルジ
加工の、何れの加工においても、２０本全数が、良品と
して加工でき、更に、内面治具には、かじり、焼付きの
発生も、剥離被膜の堆積も、全く観察されず、内面治具
初期の良好な表面が維持されていた。この結果から明ら
かなように、鋼管内表面の１〜１００μｍのウレタン系
潤滑被膜は、内面治具と被加工鋼管との潤滑効果におい
て非常に有効であり、適正であることが判る。また、自
動搬送ロボットのハンドによるクランプ試験では、Ｎｏ
４１〜Ｎｏ５０の何れの鋼管も、鋼管内表面のみにしか
潤滑被膜を塗布していないことから、クランプミスは全
く発生せず、良好なハンドリング性を示した。そこで更
に、比較例として、同板厚２．９ｍｍのフェライト系ス
テンレス鋼帯を酸洗した後、その両面にウレタン系樹脂
をスプレーで塗布して、１０種類の膜厚に造り分け、鋼
帯を熱風乾燥により約１００℃まで昇温させ被膜を乾燥
させ、膜厚を表６に示す、０．４〜１１４μｍの範囲に
変化させた、両面潤滑被膜鋼帯を製造した。次いで、こ
の両面潤滑被膜鋼帯を素材として、内外表面両面に潤滑
被膜を有するレーザー溶接鋼管（外形７６．３ｍｍ、肉
厚２．９ｍｍ、長さ５．４ｍ）を製造した。これらの、
内外表面両面潤滑被膜鋼管を長さ５００ｍｍに切断し
て、それぞれの１０種類の膜厚の５００ｍｍ短尺鋼管を
２０本づつ用意し、自動搬送ロボットのハンドでクラン
プ試験を実施し、クランプミスの発生回数をカウントし
た。その結果を表６に示す。Ｎｏ５３〜Ｎｏ６０の何れ
の鋼管も、鋼管外表面にも膜厚１μｍ以上の潤滑被膜が
存在している為に、クランプミスが発生しており、ハン
ドリング性が悪いことが判る。以上の結果から、本発明
の管内表面高潤滑鋼管のみが、内面治具との良好な潤滑
性と、クランプミスの無い良好なハンドリング性の両立
を、達成できる手段であることが判る。

【００１７】（実施例４）板厚２．９ｍｍの鋼板両表面
にＺｎメッキを施した鋼帯（Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：
０．２％、Ｍｎ：０．２％）の片面にスプレーにより、
リン酸被膜を施し、厚みを１０種類の膜厚に造り分け、
表７に示す、０．２〜１０３μｍの範囲に変化させた、
片面潤滑被膜鋼帯を製造した。次いで、この片面潤滑被
膜鋼帯の逆面にもスプレーにより０．８μｍのリン酸被
膜を施して、片面の潤滑性が優れる、片面高潤滑鋼帯を
製造した。この片面高潤滑鋼帯を素材として、潤滑性の
優れる面が鋼管の内表面となるように成形し、電縫溶接
鋼管（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、長さ５．４
ｍ）を製造した。但しこの鋼管の場合、鋼管の外表面に
も０．８μｍのごく薄い被膜が、当然存在していること
になる。これらの、内面高潤滑鋼管を長さ５００ｍｍに
切断して、それぞれの１０種類の膜厚の５００ｍｍ短尺
鋼管を８０本づつ用意し、実施例１と同様な４種類の内
面治具を用いる鋼管の加工を、各２０本づつ施した。加
工後に、被加工鋼管の破断有無、管内面潤滑被膜の剥離
状況と、内面治具のかじり、焼付きの発生状況、剥離被
膜の内面治具への堆積状況を観察した。その結果を表７
に示す。更に、それぞれの膜厚の条件の鋼管を、長さ５
００ｍｍに切断したもの２０本を用いて、自動搬送ロボ
ットのハンドでクランプ試験を実施し、クランプミスの
発生回数をカウントした。その結果を表７に示す。Ｎｏ
６１、Ｎｏ６２の比較例のように、鋼管内表面の潤滑被
膜厚が、１μｍより薄い場合には、曲げ加工では、被
加工鋼管に周方向破断が発生し、径拡大加工では、被
加工鋼管に爪部近傍からの長手方向破断が発生し、径
絞り加工では、被加工鋼管に周方向破断が発生し、液
圧バルジ加工では、長手方向破断が発生した。このよう
な場合には、同時に、内面加工治具に、かじり、焼付き
の発生が観察された。一方、Ｎｏ６９、Ｎｏ７０の比較
例の様に鋼管内表面の潤滑被膜が、１００μｍを超えて
厚い場合には、曲げ加工径拡大加工径絞り加工
液圧バルジ加工の、何れの加工においても、鋼管内表面
潤滑被膜の剥離が発生した。このような場合には、同時
に、内面加工治具に、剥離被膜の堆積が観察された。こ
の剥離被膜の堆積は、加工疵発生の原因となる。鋼管内
表面の潤滑被膜厚が１〜１００μｍの範囲にある、Ｎｏ
６３〜Ｎｏ６８の６種類の鋼管内表面潤滑被膜厚鋼管の
場合には、曲げ加工径拡大加工径絞り加工液圧
バルジ加工の、何れの加工においても、２０本全数が、
良品として加工でき、更に、内面治具には、かじり、焼
付きの発生も、剥離被膜の堆積も、全く観察されず、内
面治具初期の良好な表面が維持されていた。この結果か
ら明らかなように、鋼管内表面の１〜１００μｍのリン
酸潤滑被膜は、内面治具と被加工鋼管との潤滑効果にお
いて、非常に有効であり、適正であることが判る。ま
た、自動搬送ロボットのハンドによるクランプ試験で
は、Ｎｏ６１〜Ｎｏ７０の何れの鋼管も、鋼管外表面の
潤滑被膜は薄く、不必要な潤滑性、「すべり」性は付与
されていない為、クランプミスは全く発生せず、良好な
ハンドリング性を示した。そこで更に、比較例として、
同板厚２．９ｍｍの両表面Ｚｎメッキ鋼帯にスプレーで
両表面にリン酸被膜を施して、１０種類の膜厚に造り分
け、膜厚を表８に示す、０．３〜１０５μｍの範囲に変
化させた、両面潤滑被膜鋼帯を製造した。次いで、この
両面潤滑被膜鋼帯を素材として、内外表面両面に潤滑被
膜を有する電縫溶接鋼管（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．
９ｍｍ、長さ５．４ｍ）を製造した。これらの内外表面
両面潤滑被膜鋼管を長さ５００ｍｍに切断して、それぞ
れの１０種類の膜厚の５００ｍｍ短尺鋼管を２０本づつ
用意し、自動搬送ロボットのハンドでクランプ試験を実
施し、クランプミスの発生回数をカウントした。その結
果を表８に示す。Ｎｏ７３〜Ｎｏ８０の何れの鋼管も、
鋼管外表面に存在する膜厚１μｍ以上の潤滑被膜の潤
滑、「スベリ」効果の為に、クランプミスが発生してお
り、ハンドリング性が悪いことが判る。以上の結果か
ら、本発明の管内表面高潤滑鋼管のみが、内面治具との
良好な潤滑性と、クランプミスの無い良好なハンドリン
グ性の両立を、達成できる手段であることが判る。

【００１８】（実施例５）板厚２．９ｍｍの熱間圧延鋼
帯（炭素鋼；Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：
０．２％）を酸洗した後、その片面にＡ，Ｂ，Ｃの三種
類の無機系被膜形成液をスプレーで塗布して、その後乾
燥して１０種類の生成量に造り分けた。ＡはＭｎ酸化物
又はＰ酸化物、ＢはＭｎ，Ｐに第二元素群（Ｎｉ，Ｍ
ｇ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ）の１種又は２種又は３種からな
る酸化物、Ｃは、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌの４種からな
る酸化物。生成量はいづれも化学分析した測定元素量で
ある。無機系被膜の金属元素としての生成量（含有金属
元素合計値）は、表９に示す、０．４〜１７５０ｍｇ／
ｍ² の範囲である片面無機系潤滑被膜鋼帯を製造した。
次いで、この片面潤滑被膜鋼帯を素材として、この無機
系潤滑被膜の存在する面が鋼管の内表面となるように成
形し、電縫鋼管（外形７６．３ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ、
長さ５．４ｍ）を製造した。これらの、管内面潤滑被膜
鋼管を長さ５００ｍｍに切断して、それぞれの１０種類
の膜厚の５００ｍｍ短尺鋼管を８０本づつ用意し、以下
の４種類の内面治具を用いる鋼管の加工を、各２０本づ
つ施した。加工後に、被加工鋼管の破断有無、管内面潤
滑被膜の剥離状況と、内面治具のかじり、焼付きの発生
状況、剥離被膜の内面治具への堆積状況を観察した。そ
の結果を表９に示す。４種類の内面治具を用いる鋼管加
工とは、実施例１と同様の 曲げ加工：曲げＲ＝１５２．６ｍｍ（２Ｄ）で回転引
き曲げ加工実施 鋼管の偏防止の為、Φ＝７０ｍｍの内
面治具（マンドレル）を使用 径拡大加工：外形Ｄ１＝９９ｍｍ（１．３Ｄ）へ爪形
状の内面治具を使用して径拡大加工実施 径絞り加工：外形Ｄ２＝４６ｍｍ（０．６Ｄ）へ押し
込みダイスを用いて径絞り加工実施 内面座屈防止の
為、内面治具（中子）を使用 液圧バルジ加工：外形Ｄ３＝１１４ｍｍ（１．５Ｄ）
へ液圧を用いて径拡大加工実施 両管端のシールの為、
内面治具（ポンチ）を使用である。更に、それぞれの膜
厚の条件の鋼管を、長さ５００ｍｍに切断したもの２０
本を用いて、自動搬送ロボットのハンドでクランプ試験
を実施し、クランプミスの発生回数をカウントした。そ
の結果を表９に示す。Ｎｏ８１、Ｎｏ８２の比較例の様
に、鋼管内表面の無機系潤滑被膜の生成量が、１ｍｇ／
ｍ² より薄い場合には、曲げ加工では、被加工鋼管に
周方向破断が発生し、径拡大加工では、被加工鋼管に
爪部近傍からの長手方向破断が発生し、径絞り加工で
は、被加工鋼管に周方向破断が発生し、液圧バルジ加
工では、長手方向破断が発生した。このような場合に
は、同時に、内面加工治具に、かじり、焼付きの発生が
観察された。一方、Ｎｏ８９、Ｎｏ９０の比較例のよう
に鋼管内表面の無機系潤滑被膜の生成量が、１０００ｍ
ｇ／ｍ² を超えて厚い場合には、曲げ加工径拡大加
工径絞り加工液圧バルジ加工の、何れの加工におい
ても、鋼管内表面潤滑被膜の剥離が発生した。このよう
な場合には、同時に、内面加工治具に、剥離被膜の堆積
が観察された。この剥離被膜の堆積は、加工疵発生の原
因となる。鋼管内表面の無機系潤滑被膜の生成量が１〜
１０００ｍｇ／ｍ² の範囲にある、Ｎｏ８３〜Ｎｏ８８
の６種類の鋼管内表面潤滑被膜厚鋼管の場合には、曲
げ加工径拡大加工径絞り加工液圧バルジ加工の、
何れの加工においても、２０本全数が、良品として加工
でき、更に、内面治具には、かじり、焼付きの発生も、
剥離被膜の堆積も、全く観察されず、内面治具初期の良
好な表面が維持されていた。この結果から明らかなよう
に、鋼管内表面の生成量が金属元素として１〜１０００
ｍｇ／ｍ² の無機系潤滑被膜は、内面治具と被加工鋼管
との潤滑効果において、非常に有効であり、適正である
ことが判る。また、自動搬送ロボットのハンドによるク
ランプ試験では、Ｎｏ８１〜Ｎｏ９０の何れの鋼管も、
鋼管内表面のみにしか潤滑被膜を塗布していない事か
ら、クランプミスは全く発生せず、良好なハンドリング
性を示した。以上の結果から、本発明の管内面高潤滑鋼
管のみが、内面治具との良好な潤滑性と、クランプミス
の無い良好なハンドリング性の両立を達成できる手段で
あることが判る。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】

【表６】

【００２５】

【表７】

【００２６】

【表８】

【００２７】

【表９】

【００２８】

【発明の効果】本発明の管内面高潤滑鋼管を素材とし
て、曲げ加工、径拡大加工、径絞り加工、液圧バルジ加
工等の内面治具を用いる加工を行うことにより、内面治
具のかじり、焼付き、摩耗の問題を回避しながら、従来
の塗油、脱脂洗浄、塗装乾燥工程等を省略できる為、大
幅な工程省略効果が得られる。また、塗油を省略できる
事で、油垂れによる床面の汚染を防止できる為、作業環
境の向上にも寄与する。しかも、鋼帯状態で潤滑被膜を
塗布することから、膜厚１〜１００μｍ又は金属元素と
して生成量１〜１０００ｍｇ／ｍ² の潤滑被膜を非常に
均一に安定的に形成する事ができるので、内面治具のか
じり、焼付き、摩耗防止効果は絶大であり、鋼管の加工
における破断、座屈等の加工不良防止効果を安定的に得
られる。また、内面治具のかじり、焼付き、摩耗の低減
・防止効果は、この内面治具表面の手入れ、交換の頻度
・手間を大幅に低減できる事から、生産性を向上できる
効果をも有している。更に、鋼管外表面の潤滑性は内表
面より低くし、場合によっては、外表面には潤滑被膜を
施さない事で、ライン内でのハンドリング性において
も、従来の潤滑被膜を施していない鋼管と、同等あるい
は何ら変わること無くハンドリングできる為、ラインや
ロボットハンドに改造を加えること無く、従来のライン
で問題無く製造できるという、メリットも併せ持ってい
る。よって、本発明は、需要家において鋼管の内面に治
具を用いた加工を行う場合、塗油、ペイント塗装工程等
を省略することにより、これらの工程が原因で発生して
いる脱油洗浄工程、乾燥工程をも省略し、且つ、搬送工
程においてスリップ等の問題を生じないで、内面治具の
かじりや焼付き、磨耗を防止できる、内面潤滑性に優れ
た良加工性内面高潤滑鋼管及びその製造方法として業界
の発展に寄与するところ大きいものがある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D075 BB92Z CA09 DA15 DA19 DB02 DB04 DC01 DC05 DC11 DC18 EB01 EB22 EB32 EB33 EB35 EB38 EB45 4H104 AA13A AA20A CB08A CB12A CB13A CE13A FA02 FA03 FA07 FA08 LA03 PA21 PA34 QA12 4K044 AA02 AA03 AB02 AB03 BA04 BA06 BA10 BA12 BA21 BB01 BB03 BC01 BC05 CA04 CA16 CA53

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管の内表面に、膜厚１〜１００μｍの
   潤滑用の有機系被膜を有し、外表面よりも内表面の潤滑
   性を高めたことを特徴とする、良加工性内面高潤滑鋼
   管。
2. 【請求項２】 鋼管の内表面に、金属元素として生成量
   １〜１０００ｍｇ／ｍ² の潤滑用の無機系被膜を有し、
   外表面よりも内表面の潤滑性を高めたことを特徴とす
   る、良加工性内面高潤滑鋼管。
3. 【請求項３】 上記請求項１に記載の鋼管の製造方法と
   して、鋼板の片面のみに、膜厚１〜１００μｍの潤滑用
   の有機系被膜を施し、この鋼板を素材として、該被膜を
   施した面が鋼管内面となるように造管、接合して製造す
   ることを特徴とする、良加工性内面高潤滑鋼管の製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記請求項２に記載の鋼管の製造方法と
   して、鋼板の片面のみに、金属元素として生成量１〜１
   ０００ｍｇ／ｍ² の潤滑用の無機系被膜を施し、この鋼
   板を素材として、該被膜を施した面が鋼管内面となるよ
   うに造管、接合して製造することを特徴とする、良加工
   性内面高潤滑鋼管の製造方法。