JP2002047534A - 継目無管製造用工具及びその製造方法 - Google Patents
継目無管製造用工具及びその製造方法Info
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Abstract
を示す継目無管製造用工具及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 mass%で、C:0.1〜0.4%、S
i:0.1〜0.3%、Mn:0.3〜1%、Ni:
0.5〜3%、Cr:0.3〜1%、Mo:1〜3%、
W:2〜4%、Co:2〜5%、Nb:0.2〜0.7
%、Ti:0.05〜0.2%、sol.Al:0.0
2〜0.2%を含有し、残部実質的にFeからなり、表
層に厚さ1000ミクロン超えの酸化スケール層を有す
ることを特徴とする継目無管製造用工具。
Description
使用される穿孔、延伸用工具とその製造方法に関する。
ネスマン・プラグミル方式がある。本方式は所定温度に
加熱された丸鋼片(ビレット)を高温度下で穿孔圧延機
(ピアサー)によって穿孔圧延して中空素管とする穿孔
工程と、該中空素管をエロンゲータとプラグミルを使用
して管軸方向に延伸、拡管させる延伸拡管工程とからな
っている。従って、これらの圧延工程では、管内面側を
圧延するために耐熱性、耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れた
内面圧延用工具(プラグ、マンドレル等)が必要とな
る。
具(ピアサープラグ)としては1Ni3Cr鋼,熱間工
具鋼SKD62等を素材としてプラグ表面に熱処理によ
ってスケール層を生成させて圧延材との焼き付き防止を
図った工具が使用されていた。しかし、穿孔圧延ではビ
レットをロールで回転させながらビレット端部にピアサ
ープラグを押し当てて穿孔圧延を行うことで中空素管を
製造するため、プラグ先端は1100℃以上の高温に晒
されるため上記した材料ではプラグの高温強度が十分で
ない。また、高Cr鋼等の熱間変形抵抗の高い鋼を穿孔
圧延する場合はプラグ先端部に炭素鋼に比較して高い面
圧がかかるためプラグ表面に生成させたスケール層が容
易に摩耗、損傷し、焼き付きが発生してプラグ先端部が
溶損変形する等の問題があった。
技術が特公昭63−58905号公報、特開平7−60
314号公報に開示されている。
公報に記載の技術はNi,CrをベースにW,Co,M
o等を添加し、更にプラグ表面に酸化皮膜を生成させて
高温強度を向上させたものであるが、13Cr鋼やステ
ンレス鋼等の圧延では顕著な工具寿命の延長効果は得ら
れていない。特開平7−60314号公報に記載の技術
は0.25%C,3%Cr,1%Ni鋼をベースとして
プラグ表面スケールの緻密化、プラグ表面層の軟化抑
制、圧延後のプラグ急冷時の割れ防止を目的としてN
i、Mn添加量の増大、Mo、W量の抑制を図るととも
に、1000ミクロンまでの酸化スケール層を生成させ
たものであるが、厚いスケール層の形成はスケール層内
に空孔や偏析部を生じて母材とスケール層界面の密着性
が低下し、かえってスケール層が剥離しやすくなるため
工具寿命の延長効果は得られていない。
来技術の問題に鑑みなされたもので、13Cr鋼やステ
ンレス鋼等の高合金鋼を穿孔圧延する際に優れた耐熱
性、耐摩耗性、耐スケール剥離性を示す継目無管製造用
工具及びその製造方法を提供するものである。
一、第二の発明によって解決される。
0.4%、Si:0.1〜0.3%、Mn:0.3〜1
%、Ni:0.5〜3%、Cr:0.3〜1%、Mo:
1〜3%、W:2〜4%、Co:2〜5%、Nb:0.
2〜0.7%、Ti:0.05〜0.2%、sol.A
l:0.02〜0.2%を含有し、残部実質的にFeか
らなり、表層に厚さ1000ミクロン超えの酸化スケー
ル層を有することを特徴とする継目無管製造用工具であ
る。
形体を酸化雰囲気中で、1050℃を超え、1150℃
以下の加熱温度で4時間以上加熱保持後、600℃以下
の温度まで徐冷し、その後放冷することを特徴とする継
目無管製造用工具の製造方法である。
的にFeである」とは、本発明の作用効果を無くさない
限り、不可避不純物をはじめ、他の微量元素を含有する
ものが本発明の範囲に含まれ得ることを意味する。
ラグ表面に生成される酸化スケール層が工具と圧延材と
の間に潤滑及び断熱効果をもたらし、工具の焼付きを防
止する効果があること、さらに酸化スケール層を厚くす
るほど工具の耐用度が向上することに着目し、特に酸化
スケールの生成に大きく関与する元素であるSiとCo
に関して検討を行い本発明をなしたものである。
ケールの成長を抑制する元素であり、0.3mass%を超
えて添加すると偏析してファイヤライトのような低融点
化合物を多数生成し、酸化スケール層中で低融点化合物
が選択的に溶融するために酸化スケール層と母材との密
着性を低下させる。従って、低Si化は酸化スケール層
の厚みを増大させ、さらに密着性を向上させる効果があ
ること、一方、Coは母材の高温強度を向上させると共
に、スケール付け熱処理後も内層スケール中に残留し、
母材とスケールの耐剥離性を向上させる効果をもつこと
を見いだした。
ケールの成長を促進し、さらにCoを添加することで酸
化スケール層の密着性を向上させることにより、緻密で
厚く耐剥離性に優れた酸化スケール層の生成が可能とな
る。
層スケールに分けられる。一般的に外層スケールはポー
ラスなスケールであり、内層スケールは複合酸化物型の
緻密なスケールとなっている。工具表層に生成される酸
化スケールの厚さが1000ミクロン以下であると十分
な厚さの内層スケールが生成されず、工具の耐用度の向
上が十分に図れない。そのため、工具表層に生成される
酸化スケール層の厚さは1000ミクロン超えであるこ
とが好ましい。
により、母材の高温強度を向上させるとともに、耐摩耗
性と耐剥離性に優れた酸化スケール層を工具表面に厚く
生成させることができ、これにより工具寿命の大幅な延
長が可能となる。又、本発明は、鋼組成を以下に示す範
囲とすることにより、特にマンネスマンプラグミル圧延
で製造する高合金鋼管の内表面の品質向上と製造コスト
の低減を可能とする耐用度の優れた継目無鋼管製造用工
具を提供することができる。
る。尚、以下の記載において成分%はmass%を意味す
る。
%未満では脱酸効果が得られないこと、0.3%超えで
はスケールの成長を阻害し且つ、低融点化合物が偏析し
スケールの耐剥離性を劣化させるのでSi添加量は0.
1%以上0.3%以下とする。
に、スケール付け熱処理後も内層スケール中に残留し、
母材とスケールの耐剥離性を向上させる効果をもつ。添
加量が2%未満ではその効果が小さく、5%を超えて添
加してもコスト上昇に見合う高温強度、耐剥離性の向上
が期待できない。従って、Co添加量は2%以上、5%
以下とする。
べる。
0.1%未満ではその効果が小さく、0.4%を超える
と使用中に割れが発生し易くなり工具寿命を低下させる
原因となる。従って、C添加量は0.1%以上、0.4
%以下とする。
低下を抑制する効果がある。しかし、0.3%未満では
その効果が小さく、1%を超えるとその効果が減少す
る。従って、Mn添加量は0.3%以上1%以下とす
る。また、上記観点からして、より好ましくは0.4%
以上、0.6%以下である。
し、スケールと母材の密着性を向上させるとともに、高
温域での靭性劣化を抑制して高温強度を向上させる。し
かし、0.5%未満ではその効果が低く、3%を超える
とコスト高となる。従って、Ni添加量は0.5%以
上、3%以下とする。
ルを生成し、かつ高温強度を向上させる効果がある。し
かし、0.3%未満ではその効果が小さく、1%を超え
ると酸化スケールが成長しにくくなる。従って、Cr添
加量は0.3%以上、1%以下とする。
あり、またスケール中に残存することでスケールの強度
を上昇させるとともに母材とのスケールの密着性を上昇
させる効果をもつ元素である。添加量が1%未満ではそ
の効果が小さく、3%を超えると工具の使用中に割れが
発生し易くなり、またスケールの生成も抑制されるため
に工具寿命の低下の原因となる。従って、Mo添加量は
1%以上、3%以下とする。
り、またスケール中に残存することでスケールの強度を
上昇させるとともに母材とのスケールの密着性を上昇さ
せる効果をもつ。添加量が2%未満ではその効果が小さ
く、4%を超えると工具の使用中に割れが発生し易くな
り、またスケールの生成も抑制されるために工具寿命の
低下の原因となる。従って、W添加量は2%以上、4%
以下とする。
あるが、0.2%未満ではその効果が小さく、0.7%
を超えるとその効果が低減する。従って、Nb添加量は
0.2%以上、0.7%以下とする。
あるが、0.05%未満ではその効果が小さく、0.2
%を超えるとその効果が低減する。従って、Ti添加量
は0.05%以上、0.2%以下とする。
靭性を確保するうえで必要な元素である。本発明はSi
添加量が少ないのでSiによる脱酸効果が低く、so
l.Alが0.02%未満では脱酸不良を発生しガス欠
陥の発生原因となる。一方、0.2%を超えて添加して
もその効果が飽和し、逆に、延性、靭性の低下を生じ
る。従って、sol.Al添加量は0.02%以上、
0.2%以下とする。
めの好ましい熱処理条件について述べる。
処理条件としては、1050℃を超え、1150℃以下
の加熱温度範囲で4時間以上加熱保持することが好まし
い。
ラスな酸化スケール層となりやすいので加熱温度は11
50℃以下とするのがよい。一方、加熱温度が1050
℃以下では酸化スケール層の生成に長時間を要するので
加熱温度は1050℃超えとするのがよい。
い酸化スケール層を生成するには加熱炉内の酸素濃度も
制御することが好ましい。基本的に酸化スケール層の生
成を目的とするので加熱炉内の雰囲気は酸化雰囲気であ
ればよいが、加熱炉内の酸素濃度が高過ぎるとポーラス
な酸化スケール層を生成し易いので、加熱炉内の酸素濃
度は10%以下とするのが望ましい。
る。 (実施例1)表1に示す成分組成の鋼を500kg高周
波誘導加熱炉により大気溶解し、最大直径105mmの
ピアサープラグを鋳造した。該鋳造ピアサープラグは被
圧延材と接触する部分を機械切削により仕上げ加工した
後、水蒸気酸化雰囲気中でスケール付け熱処理を行い1
3Cr継目無鋼管の熱間圧延に供した。
定は、供試ピアサープラグと同一成分の試験材を供試ピ
アサープラグと同時に熱処理をし、この試験材のスケー
ル層厚みの測定を行うことにより行った。
熱処理は、炉内を水蒸気雰囲気として、加熱温度を90
0〜1250℃まで変化させるとともに加熱保持時間も
2〜6時間に変化させて加熱処理を行つた後600℃ま
で徐冷しその後大気放冷した。
0mm、長さ3280mmの丸鋼片を穿孔圧延機(ピア
サー)にて穿孔し、直径174mm、肉厚30mm、長
さ5700mmの中空素管を製造した。
ープラグ頭部または、胴部の変形の有無、焼き付きによ
るピアサープラグ表層部の損傷の有無、ピアサープラグ
割損の有無によりピアサープラグを使用出来なくなった
時の圧延パス回数で評価した。
可能パス回数、耐用度を示す。No.1〜9が本発明で
あり、No.10〜20が比較例である。
量が高過ぎて穿孔圧延中にピアサープラグが割損し使用
不能となった。No.11,12はCoを添加しなかっ
たためスケール層がポーラス化し耐剥離性が低下し、1
パス当たりのスケール層の消耗が激しくピアサープラグ
に焼付が発生して耐用度が低下した。No.13はSi
添加量が高過ぎてスケール層の密着性が劣化し、1パス
当たりのスケール層の消耗が激しくピアサープラグに焼
付が発生して耐用度が低下した。No.14はSi及び
sol.Al添加量が低く、溶鋼の脱酸不足により鋳造
品にガス欠陥が発生し製品を採取できなかった。No.
15は加熱保持時間が短くスケール層の生成が十分でな
く、ピアサープラグに焼付が発生して耐用度が低下し
た。No.16,17は加熱温度が低くスケール層の生
成が十分でなく、ピアサープラグに焼付が発生して耐用
度が低下した。No.18,19は加熱温度が高過ぎス
ケール層の緻密性が低下し、スケール層の消耗が激しく
ピアサープラグに焼付が発生して使用可能パス回数は低
い値となった。No.20はTiが添加されていないた
めにピアサープラグの高温強度が低下し、更には、加熱
温度も低くスケール層の生成も十分でなく、耐用度が激
減した。
は本発明の範囲を全て満足するのでスケール層の厚さも
1000ミクロン超えが得られ使用可能パス回数が飛躍
的に向上している。
スケール剥離性に優れているので緻密且つ潤滑性能に優
れた1000ミクロン超えのスケール層厚さを保持した
工具が得られるので、13Cr鋼やステンレス鋼等の高
合金継目無鋼管を穿孔圧延する継目無鋼管製造用工具
(ピアサープラグ、エロンゲータープラグ等)に使用可
能である。
Claims (2)
- 【請求項1】 mass%で、C:0.1〜0.4%、S
i:0.1〜0.3%、Mn:0.3〜1%、Ni:
0.5〜3%、Cr:0.3〜1%、Mo:1〜3%、
W:2〜4%、Co:2〜5%、Nb:0.2〜0.7
%、Ti:0.05〜0.2%、sol.Al:0.0
2〜0.2%を含有し、残部実質的にFeからなり、表
層に厚さ1000ミクロン超えの酸化スケール層を有す
ることを特徴とする継目無管製造用工具。 - 【請求項2】 請求項1に記載の成分組成を有する工具
成形体を、酸化雰囲気中で、1050℃を超え、115
0℃以下の加熱温度で4時間以上加熱保持後、600℃
以下の温度まで徐冷し、その後放冷することを特徴とす
る継目無管製造用工具の製造方法。
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JP2000228513A JP4388676B2 (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 継目無管製造用工具及びその製造方法 |
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JP2015134968A (ja) * | 2009-04-01 | 2015-07-27 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 優れた靭性及び熱伝導率を有する熱間工具鋼 |
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2000
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