JP2003171733A - 継目無鋼管製造用プラグ - Google Patents
継目無鋼管製造用プラグInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｃｒ含有量１３％以上のステンレス鋼やＮｉ基
合金の穿孔圧延に用いて長寿命な継目無鋼管製造用プラ
グの提供。 【解決手段】本発明のプラグは、Ｃ：０．０５〜０．５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：３．０％を超え
７．５％以下、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：５．０
％以下、Ｗ：１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび不純物
の合金鋼表面に厚さ５０〜５００μｍの酸化スケール層
を有する。
合金の穿孔圧延に用いて長寿命な継目無鋼管製造用プラ
グの提供。 【解決手段】本発明のプラグは、Ｃ：０．０５〜０．５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：３．０％を超え
７．５％以下、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：５．０
％以下、Ｗ：１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび不純物
の合金鋼表面に厚さ５０〜５００μｍの酸化スケール層
を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管製造用
プラグに関し、より詳しくは１３％以上のＣｒを含有す
る高Ｃｒ含有鋼を穿孔圧延するのに用いて好適な継目無
鋼管製造用プラグに関する。
プラグに関し、より詳しくは１３％以上のＣｒを含有す
る高Ｃｒ含有鋼を穿孔圧延するのに用いて好適な継目無
鋼管製造用プラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の穿孔圧延用工具であるピアサープ
ラグ（以下、単にプラグと称する場合もある）として
は、３％Ｃｒ−１％Ｎｉ−残Ｆｅベース鋼の表面に酸化
スケール付け熱処理を施した普通鋼用のものが広く使用
されている。
ラグ（以下、単にプラグと称する場合もある）として
は、３％Ｃｒ−１％Ｎｉ−残Ｆｅベース鋼の表面に酸化
スケール付け熱処理を施した普通鋼用のものが広く使用
されている。
【０００３】しかし、１３％以上のＣｒを含有する高Ｃ
ｒ含有鋼やＮｉ基合金からなる継目無鋼管を製管（穿孔
圧延）する場合には、プラグ表面の温度上昇や面圧上昇
が起こるため、プラグの寿命が著しく短くなる。たとえ
ば、ＳＵＳ３０４材の製管では１パスでプラグの変形が
生じる。
ｒ含有鋼やＮｉ基合金からなる継目無鋼管を製管（穿孔
圧延）する場合には、プラグ表面の温度上昇や面圧上昇
が起こるため、プラグの寿命が著しく短くなる。たとえ
ば、ＳＵＳ３０４材の製管では１パスでプラグの変形が
生じる。
【０００４】そこで、ステンレス鋼の製管時におけるプ
ラグ寿命を向上させるために、プラグの形状を変更した
り、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等を添加してプラグ素材の高温強度
を高めるとともに、プラグ表面に密着性に優れた酸化ス
ケールを生成付着させる方法が提案されている（特公平
４−８４９８号公報）。また、製管時の高温変形抵抗と
焼割れ性を向上させた成分系素材のプラグも提案されて
いる（特開平４−７４８４８号公報、同４−２７０００
３号公報）。
ラグ寿命を向上させるために、プラグの形状を変更した
り、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等を添加してプラグ素材の高温強度
を高めるとともに、プラグ表面に密着性に優れた酸化ス
ケールを生成付着させる方法が提案されている（特公平
４−８４９８号公報）。また、製管時の高温変形抵抗と
焼割れ性を向上させた成分系素材のプラグも提案されて
いる（特開平４−７４８４８号公報、同４−２７０００
３号公報）。
【０００５】しかし、上記の各公報に示される手段によ
って得られるプラグは、最も面圧が高く、温度が上昇す
るプラグ先端部の酸化スケールが製管中に溶融して断熱
効果および耐摩耗性が消失し、先端溶損や先端変形が発
生しやすいという欠点を有している。
って得られるプラグは、最も面圧が高く、温度が上昇す
るプラグ先端部の酸化スケールが製管中に溶融して断熱
効果および耐摩耗性が消失し、先端溶損や先端変形が発
生しやすいという欠点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１３
％以上のＣｒを含有するステンレス鋼やＮｉ基合金のよ
うに変形抵抗が高く、プラグとの焼付きが発生しやすい
材料を製管する場合でも、長寿命でかつ内面性状に優れ
た継目無鋼管が得られるピアサープラグ、すなわち継目
無鋼管製造用プラグを提供することにある。
％以上のＣｒを含有するステンレス鋼やＮｉ基合金のよ
うに変形抵抗が高く、プラグとの焼付きが発生しやすい
材料を製管する場合でも、長寿命でかつ内面性状に優れ
た継目無鋼管が得られるピアサープラグ、すなわち継目
無鋼管製造用プラグを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
継目無鋼管製造用プラグにある。
継目無鋼管製造用プラグにある。
【０００８】化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５〜
０．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：３．０％を
超え７．５％以下、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：
５．０％以下、Ｗ：１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび
不純物の合金鋼からなり、表面に厚さ５０〜５００μｍ
の酸化スケール層を有する継目無鋼管製造用プラグ。
０．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：３．０％を
超え７．５％以下、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：
５．０％以下、Ｗ：１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび
不純物の合金鋼からなり、表面に厚さ５０〜５００μｍ
の酸化スケール層を有する継目無鋼管製造用プラグ。
【０００９】上記の本発明になる継目無鋼管製造用プラ
グを構成する合金鋼は、Ｆｅの一部に代えて、下記のA)
〜D)群の１群以上の元素を含むものであってもよい。
グを構成する合金鋼は、Ｆｅの一部に代えて、下記のA)
〜D)群の１群以上の元素を含むものであってもよい。
【００１０】A)Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
B)Ｃｏ：０．０５〜５．０％、
C)Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＺｒおよびＢの１種以上：合計で
０．０５〜０．５％、 D)Ｌａ、ＣｅおよびＹの１種以上：合計で０．００１〜
０．２％。
０．０５〜０．５％、 D)Ｌａ、ＣｅおよびＹの１種以上：合計で０．００１〜
０．２％。
【００１１】本発明者らは、上記の課題を達成するため
に種々検討をおこない、以下の知見を得て上記の本発明
を完成させた。
に種々検討をおこない、以下の知見を得て上記の本発明
を完成させた。
【００１２】(a) Ｃｒ含有量が１３％以上の高Ｃｒ含有
鋼を製管する場合、プラグ表面に形成させた酸化スケー
ルの物性とプラグ素材の強度がプラグ寿命に多大な影響
を与える。
鋼を製管する場合、プラグ表面に形成させた酸化スケー
ルの物性とプラグ素材の強度がプラグ寿命に多大な影響
を与える。
【００１３】(b) 現在使用されているステンレス鋼用の
プラグ素材は、高温強度を向上させる目的で添加された
Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏを含有している。しかし、Ｃｒを含有す
るプラグ素材では、焼付き防止の酸化スケール付け熱処
理をおこなうと、Ｃｒは酸素との親和力が高いため、形
成される酸化スケールの地金側にＣｒ酸化物が濃縮した
スピネル型スケール（Ｆｅ２ＣｒＯ４）を質量％で２０
〜９０％程度と多く含む内層スケール層が形成される。
この内層スケール層中のＣｒの濃縮割合は、地金のＣｒ
濃度が高いほど高くなる傾向を示すが、たとえば地金に
０．５％のＣｒが含有されている場合、内層スケール層
中のＣｒ濃度は１〜５％程度となる。
プラグ素材は、高温強度を向上させる目的で添加された
Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏを含有している。しかし、Ｃｒを含有す
るプラグ素材では、焼付き防止の酸化スケール付け熱処
理をおこなうと、Ｃｒは酸素との親和力が高いため、形
成される酸化スケールの地金側にＣｒ酸化物が濃縮した
スピネル型スケール（Ｆｅ２ＣｒＯ４）を質量％で２０
〜９０％程度と多く含む内層スケール層が形成される。
この内層スケール層中のＣｒの濃縮割合は、地金のＣｒ
濃度が高いほど高くなる傾向を示すが、たとえば地金に
０．５％のＣｒが含有されている場合、内層スケール層
中のＣｒ濃度は１〜５％程度となる。
【００１４】(c) 一般に焼付きが発生しやすい材料と
は、共金（同種の成分を含んだ材質）と考えられている
が、ステンレス鋼の製管（穿孔圧延）時のプラグの焼付
きやすさは、内層スケール層中のＣｒ濃縮度合が高いほ
ど焼付きやすくなる。したがって、内層スケール層中の
Ｃｒ濃度上昇を抑制する必要がある。
は、共金（同種の成分を含んだ材質）と考えられている
が、ステンレス鋼の製管（穿孔圧延）時のプラグの焼付
きやすさは、内層スケール層中のＣｒ濃縮度合が高いほ
ど焼付きやすくなる。したがって、内層スケール層中の
Ｃｒ濃度上昇を抑制する必要がある。
【００１５】(d) しかし、プラグ素材中のＣｒは、地金
の組織安定性、高温強度の向上、形成された酸化スケー
ルの密着性向上、耐摩耗性の向上に有用な成分であり、
Ｃｒの無添加はきわめて困難であった。
の組織安定性、高温強度の向上、形成された酸化スケー
ルの密着性向上、耐摩耗性の向上に有用な成分であり、
Ｃｒの無添加はきわめて困難であった。
【００１６】そこで、本発明者らは、Ｃｒをプラグ素材
の強化元素としないステンレス鋼製管用プラグについて
鋭意研究した結果、以下のことが判明した。
の強化元素としないステンレス鋼製管用プラグについて
鋭意研究した結果、以下のことが判明した。
【００１７】(e) Ｍｎは、従来、組織安定性に用いられ
ていた元素であるが、他の成分元素と組み合わせること
により、ステンレス鋼製管用プラグ素材の構成成分とし
てきわめて有効な働きをする。すなわち、Ｍｎは、Ｃｒ
と同様に、オーステナイト安定元素であり、高温の組織
を安定させるとともに、高温の強度を向上させる。
ていた元素であるが、他の成分元素と組み合わせること
により、ステンレス鋼製管用プラグ素材の構成成分とし
てきわめて有効な働きをする。すなわち、Ｍｎは、Ｃｒ
と同様に、オーステナイト安定元素であり、高温の組織
を安定させるとともに、高温の強度を向上させる。
【００１８】(f) また、プラグ素材に多量のＭｎを含有
させると、酸化スケール付け熱処理した際、形成される
酸化スケールの地金側にＭｎ酸化物を含有するスピネル
型スケール（Ｆｅ２ＭｎＯ４）を質量％で２０〜９０％
程度と多く含む内層スケール層が形成される。このＭｎ
酸化物を含有するスピネル型スケール（Ｆｅ２Ｍｎ
Ｏ ４）を多く含む内層スケール層は、Ｃｒを含有してお
らず、またＣｒを含有した場合でもＭｎにより希釈され
るため、ステンレス鋼製管時の耐焼付き性が大幅に向上
する。一方、Ｍｎの濃縮とともに、内層スケール層の耐
摩耗性が向上し、製管中の酸化スケール層摩滅が減少
し、プラグ寿命が向上する。
させると、酸化スケール付け熱処理した際、形成される
酸化スケールの地金側にＭｎ酸化物を含有するスピネル
型スケール（Ｆｅ２ＭｎＯ４）を質量％で２０〜９０％
程度と多く含む内層スケール層が形成される。このＭｎ
酸化物を含有するスピネル型スケール（Ｆｅ２Ｍｎ
Ｏ ４）を多く含む内層スケール層は、Ｃｒを含有してお
らず、またＣｒを含有した場合でもＭｎにより希釈され
るため、ステンレス鋼製管時の耐焼付き性が大幅に向上
する。一方、Ｍｎの濃縮とともに、内層スケール層の耐
摩耗性が向上し、製管中の酸化スケール層摩滅が減少
し、プラグ寿命が向上する。
【００１９】(g) さらに、Ｍｎは、Ｃｒと異なり、酸化
を抑制する元素ではないため、プラグの酸化スケール付
け熱処理時に低温、短時間処理でも十分な厚さの酸化ス
ケール層を形成させることができる。また、製管直後か
ら、冷却時に、Ｃｒを含有する従来のプラグ素材に比較
して、酸化しやすいため、プラグ表面に酸化スケールが
形成され、この酸化スケールの存在によりプラグ寿命が
向上する。
を抑制する元素ではないため、プラグの酸化スケール付
け熱処理時に低温、短時間処理でも十分な厚さの酸化ス
ケール層を形成させることができる。また、製管直後か
ら、冷却時に、Ｃｒを含有する従来のプラグ素材に比較
して、酸化しやすいため、プラグ表面に酸化スケールが
形成され、この酸化スケールの存在によりプラグ寿命が
向上する。
【００２０】(h) Ｍｎ酸化物を含んだ内層スケールの融
点は１２００℃以上であり、穿孔中に溶融しないために
潤滑効果が現れず、その結果、穿孔時間が長くなってプ
ラグの表面温度が上昇し、溶損する。したがって、酸化
スケールに潤滑性を付与するためには、酸化スケールの
融点の適正化が必要となる。これには、Ｗ酸化物とＦｅ
酸化物とが１１００℃付近で共晶反応を起こすこと、さ
らに融点が１１７０℃付近のＦｅとＳｉとの複合酸化物
が利用できる。すなわち、ＷとＳｉの含有量を適正に調
整すれば、酸化スケール中のＷ酸化物およびＦｅとＳｉ
との複合酸化物の形成を制御することが可能となり、酸
化スケールの融点の適正化が可能である。
点は１２００℃以上であり、穿孔中に溶融しないために
潤滑効果が現れず、その結果、穿孔時間が長くなってプ
ラグの表面温度が上昇し、溶損する。したがって、酸化
スケールに潤滑性を付与するためには、酸化スケールの
融点の適正化が必要となる。これには、Ｗ酸化物とＦｅ
酸化物とが１１００℃付近で共晶反応を起こすこと、さ
らに融点が１１７０℃付近のＦｅとＳｉとの複合酸化物
が利用できる。すなわち、ＷとＳｉの含有量を適正に調
整すれば、酸化スケール中のＷ酸化物およびＦｅとＳｉ
との複合酸化物の形成を制御することが可能となり、酸
化スケールの融点の適正化が可能である。
【００２１】(i) また、Ｍｎ酸化物を含有するスピネル
型スケール（Ｆｅ２ＭｎＯ４）を多く含む内層スケール
層は、Ｃｒ酸化物が濃縮したスピネル型スケール（Ｆｅ
２ＣｒＯ４）を多く含む内層スケール層に比較して密着
力が低く、製管中に酸化スケール層が剥離して焼付きや
溶損が発生しやすい。しかし、内層スケールをその層中
に金属粒子が分散する内層スケール層にすると、スケー
ルの変形能が増大して密着力が向上し、製管中にスケー
ル剥離が生じず、しかも加熱冷却の繰り返し環境下での
スケール剥離も大幅に抑制される。
型スケール（Ｆｅ２ＭｎＯ４）を多く含む内層スケール
層は、Ｃｒ酸化物が濃縮したスピネル型スケール（Ｆｅ
２ＣｒＯ４）を多く含む内層スケール層に比較して密着
力が低く、製管中に酸化スケール層が剥離して焼付きや
溶損が発生しやすい。しかし、内層スケールをその層中
に金属粒子が分散する内層スケール層にすると、スケー
ルの変形能が増大して密着力が向上し、製管中にスケー
ル剥離が生じず、しかも加熱冷却の繰り返し環境下での
スケール剥離も大幅に抑制される。
【００２２】(k) 前記の金属粒子としては、ＮｉやＣｏ
を挙げることができ、これらの金属粒子はこれを含有す
る素材のプラグに酸化スケール付け熱処理を施す際にも
酸化されないので、金属粒子となって酸化スケール層中
に分散析出する。したがって、プラグ素材としては、少
なくともＮｉ含有合金鋼とする必要があり、より好まし
くはＮｉ、Ｃｏの複合含有合金鋼とするのが望ましい。
を挙げることができ、これらの金属粒子はこれを含有す
る素材のプラグに酸化スケール付け熱処理を施す際にも
酸化されないので、金属粒子となって酸化スケール層中
に分散析出する。したがって、プラグ素材としては、少
なくともＮｉ含有合金鋼とする必要があり、より好まし
くはＮｉ、Ｃｏの複合含有合金鋼とするのが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の継目無鋼管製造用
プラグを上記のように定めた理由について詳細に説明す
る。なお、以下において、「％」は特に断らない限り
「質量％」を意味する。
プラグを上記のように定めた理由について詳細に説明す
る。なお、以下において、「％」は特に断らない限り
「質量％」を意味する。
【００２４】《素材の化学組成》
Ｃ：０．０５〜０．５％
Ｃは、高温強度の向上に有効であるが、その含有量が
０．０５％未満では十分な高温強度が得られない。一
方、０．５％を超えて含有させると製管に使用後の表面
に焼きが入る部分の硬度が高くなりすぎ、焼き割れが生
じやすくなる。このため、Ｃ含有量は０．０５〜０．５
％とした。好ましい範囲は０．０５〜０．３％、より好
ましい範囲は０．１〜０．２％である。
０．０５％未満では十分な高温強度が得られない。一
方、０．５％を超えて含有させると製管に使用後の表面
に焼きが入る部分の硬度が高くなりすぎ、焼き割れが生
じやすくなる。このため、Ｃ含有量は０．０５〜０．５
％とした。好ましい範囲は０．０５〜０．３％、より好
ましい範囲は０．１〜０．２％である。
【００２５】Ｓｉ：０．１〜１．０％
Ｓｉは、脱酸剤、ＡＣ１変態点の上昇およびプラグ表面
の酸化スケールの緻密化に有効であるとともに、フェア
ライト（Ｆｅ２ＳｉＯ４）を生成して酸化スケールの高
温変形能を増大させ密着性を向上させるのに有効であ
る。しかし、Ｓｉ含有量が０．１％未満では前記の効果
が得られず、逆に１．０％を超えてＳｉを含有させると
フェアライトが多量に生成し、酸化スケールの融点を低
下させるだけでなく、高温硬度も低下させる。このた
め、Ｓｉ含有量は０．１〜１．０％とした。好ましい範
囲は０．１〜０．６％、より好ましい範囲は０．１〜
０．５％である。
の酸化スケールの緻密化に有効であるとともに、フェア
ライト（Ｆｅ２ＳｉＯ４）を生成して酸化スケールの高
温変形能を増大させ密着性を向上させるのに有効であ
る。しかし、Ｓｉ含有量が０．１％未満では前記の効果
が得られず、逆に１．０％を超えてＳｉを含有させると
フェアライトが多量に生成し、酸化スケールの融点を低
下させるだけでなく、高温硬度も低下させる。このた
め、Ｓｉ含有量は０．１〜１．０％とした。好ましい範
囲は０．１〜０．６％、より好ましい範囲は０．１〜
０．５％である。
【００２６】Ｍｎ：３．０％を超え７．５％以下
Ｍｎは、酸化スケールの形態制御および高温強度を向上
させる観点から本発明において最も重要な元素であり、
その含有量が３．０％以下では酸化スケールの耐摩耗性
の改善効果が認められないだけでなく、高温強度の向上
効果も小さく、プラグ寿命の向上が認められない。一
方、その含有量が７．５％を超えると、酸化スケールの
潤滑性が大幅に低下する。このため、Ｍｎ含有量は３．
０％を超え７．５％以下とした。好ましい範囲は３．０
％を超え７．０％以下、より好ましい範囲は３．０％を
超え５．０％以下である。
させる観点から本発明において最も重要な元素であり、
その含有量が３．０％以下では酸化スケールの耐摩耗性
の改善効果が認められないだけでなく、高温強度の向上
効果も小さく、プラグ寿命の向上が認められない。一
方、その含有量が７．５％を超えると、酸化スケールの
潤滑性が大幅に低下する。このため、Ｍｎ含有量は３．
０％を超え７．５％以下とした。好ましい範囲は３．０
％を超え７．０％以下、より好ましい範囲は３．０％を
超え５．０％以下である。
【００２７】Ｎｉ：０．５〜５．０％
Ｎｉは、酸化スケール層中、なかでも内層スケール層中
に金属粒子として分散析出し、酸化スケールの耐剥離性
を向上させるのに有効であるが、その含有量が０．５％
未満では十分な効果が得られない。一方、５．０％を超
えて含有させると、金属粒子が多くなりすぎて焼付きが
発生しやすくなるとともに、酸化スケールの高温硬度を
低下させるだけでなく、酸化スケール形成を抑制する。
このため、Ｎｉ含有量は０．５〜５．０％とした。好ま
しい範囲は０．８〜４．０％、より好ましい範囲は１．
０〜３．５％である。
に金属粒子として分散析出し、酸化スケールの耐剥離性
を向上させるのに有効であるが、その含有量が０．５％
未満では十分な効果が得られない。一方、５．０％を超
えて含有させると、金属粒子が多くなりすぎて焼付きが
発生しやすくなるとともに、酸化スケールの高温硬度を
低下させるだけでなく、酸化スケール形成を抑制する。
このため、Ｎｉ含有量は０．５〜５．０％とした。好ま
しい範囲は０．８〜４．０％、より好ましい範囲は１．
０〜３．５％である。
【００２８】Ｍｏ：５．０％以下
Ｍｏは、高温強度を向上させるのに有効なだけでなく、
Ｎｉとの複合添加により酸化スケールの密着性を向上さ
せるのに有効な成分であり、これらの効果は不純物量レ
ベルでも得られるが、その効果は５．０％で飽和する。
このため、Ｍｏ含有量は５．０％以下とした。なお、こ
のＭｏの効果は、前記したように、その含有量が不純物
量レベルでも得られるので、下限は特に規定しないが、
顕著な効果を得るためには０．０５％以上含有させるの
がよく、好ましい範囲は０．０５〜４．０％、より好ま
しい範囲は０．０５〜３．０％である。
Ｎｉとの複合添加により酸化スケールの密着性を向上さ
せるのに有効な成分であり、これらの効果は不純物量レ
ベルでも得られるが、その効果は５．０％で飽和する。
このため、Ｍｏ含有量は５．０％以下とした。なお、こ
のＭｏの効果は、前記したように、その含有量が不純物
量レベルでも得られるので、下限は特に規定しないが、
顕著な効果を得るためには０．０５％以上含有させるの
がよく、好ましい範囲は０．０５〜４．０％、より好ま
しい範囲は０．０５〜３．０％である。
【００２９】Ｗ：１．５〜５．０％
Ｗは、高温強度を上昇させる他、酸化スケールの潤滑性
を制御するのに極めて重要な元素であり、最低でも１．
５％含有させる必要がある。しかし、５％を超えて含有
させると、酸化スケールの融点が低下しすぎて製管使用
中に酸化スケール層が剥離しやすくなって焼付きが発生
するようになる。このため、Ｗ含有量は１．５〜５．０
％とした。好ましい範囲は２．０〜４．０％、より好ま
しい範囲は２．５〜３．５％である。
を制御するのに極めて重要な元素であり、最低でも１．
５％含有させる必要がある。しかし、５％を超えて含有
させると、酸化スケールの融点が低下しすぎて製管使用
中に酸化スケール層が剥離しやすくなって焼付きが発生
するようになる。このため、Ｗ含有量は１．５〜５．０
％とした。好ましい範囲は２．０〜４．０％、より好ま
しい範囲は２．５〜３．５％である。
【００３０】Ｃｒ：０．０５〜１．０％
Ｃｒは、酸化スケールの密着性を向上させるのに有効な
元素であるので、必要に応じて添加含有させる。しか
し、その含有量が０．０５％未満では前記の効果は得ら
れない。一方、１．０を超えて含有させると焼付きやす
くなる。このため、添加含有させる場合のＣｒ含有量は
０．０５〜１．０％とするのがよい。好ましくは０．０
５〜０．８％、より好ましくは０．０５〜０．１％であ
る。
元素であるので、必要に応じて添加含有させる。しか
し、その含有量が０．０５％未満では前記の効果は得ら
れない。一方、１．０を超えて含有させると焼付きやす
くなる。このため、添加含有させる場合のＣｒ含有量は
０．０５〜１．０％とするのがよい。好ましくは０．０
５〜０．８％、より好ましくは０．０５〜０．１％であ
る。
【００３１】Ｃｏ：０．０５〜５．０％
Ｃｏは、靭性を向上させるのに有効な元素であるととも
に、上記のＮｉと同様に、酸化スケール層中に金属粒子
として分散析出し、酸化スケールの耐剥離性を向上させ
るのに有効な元素であるので、必要に応じて添加含有さ
せる。しかし、その含有量が０．０５％未満では前記の
効果は得られない。一方、５．０を超えて含有させる
と、金属粒子が多くなりすぎて焼付きが発生しやすくな
るとともに、かえって疲労特性を低下させるだけでな
く、酸化スケール形成を抑制する。このため、添加含有
させる場合のＣｏ含有量は０．０５〜５．０％とするの
がよい。好ましくは０．０５〜４．０％、より好ましく
は０．０５〜３．０％である。
に、上記のＮｉと同様に、酸化スケール層中に金属粒子
として分散析出し、酸化スケールの耐剥離性を向上させ
るのに有効な元素であるので、必要に応じて添加含有さ
せる。しかし、その含有量が０．０５％未満では前記の
効果は得られない。一方、５．０を超えて含有させる
と、金属粒子が多くなりすぎて焼付きが発生しやすくな
るとともに、かえって疲労特性を低下させるだけでな
く、酸化スケール形成を抑制する。このため、添加含有
させる場合のＣｏ含有量は０．０５〜５．０％とするの
がよい。好ましくは０．０５〜４．０％、より好ましく
は０．０５〜３．０％である。
【００３２】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂ：１種以上を合
計で０．０５〜０．５％ これらの元素は、いずれも細粒化作用を有し、靭性を向
上させるのに有効な元素であるので、必要に応じて１種
または２種以上を添加含有させる。しかし、その合計含
有量が０．０５％未満では上記の効果は得られず、０．
５％を超えて含有させると脆化層が現れ、地金の強度が
低下する。このため、添加含有させる場合のこれら元素
の含有量は、合計で０．０５〜０．５％とするのがよ
い。好ましくは０．０５〜０．３％、より好ましくは
０．０５〜０．１％である。
計で０．０５〜０．５％ これらの元素は、いずれも細粒化作用を有し、靭性を向
上させるのに有効な元素であるので、必要に応じて１種
または２種以上を添加含有させる。しかし、その合計含
有量が０．０５％未満では上記の効果は得られず、０．
５％を超えて含有させると脆化層が現れ、地金の強度が
低下する。このため、添加含有させる場合のこれら元素
の含有量は、合計で０．０５〜０．５％とするのがよ
い。好ましくは０．０５〜０．３％、より好ましくは
０．０５〜０．１％である。
【００３３】Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ：１種以上を合計で０．０
０１〜０．２％ これらの元素は、いずれも酸化スケール層の密着性を改
善するのに有効な元素であるので、必要に応じて１種ま
たは２種以上を添加含有させる。しかし、その合計含有
量が０．００１％未満では上記の効果は得られず、０．
２％を超えて含有させると脆化層が現れ、強度が低下す
る。このため、添加含有させる場合のこれら元素の含有
量は、合計で０．００１〜０．２％とするのがよい。好
ましくは０．００１〜０．１％、より好ましくは０．０
０１〜０．０５％である。
０１〜０．２％ これらの元素は、いずれも酸化スケール層の密着性を改
善するのに有効な元素であるので、必要に応じて１種ま
たは２種以上を添加含有させる。しかし、その合計含有
量が０．００１％未満では上記の効果は得られず、０．
２％を超えて含有させると脆化層が現れ、強度が低下す
る。このため、添加含有させる場合のこれら元素の含有
量は、合計で０．００１〜０．２％とするのがよい。好
ましくは０．００１〜０．１％、より好ましくは０．０
０１〜０．０５％である。
【００３４】《プラグの製造方法》プラグの製造方法と
しては、鍛造または鋳造のいずれでもよく、その溶解方
法は大気溶解、ＡＯＤ、ＶＯＤのいずれのプロセスでも
よい。その際、特別な制約は一切なく、常法にしたがっ
て製造すればよい。
しては、鍛造または鋳造のいずれでもよく、その溶解方
法は大気溶解、ＡＯＤ、ＶＯＤのいずれのプロセスでも
よい。その際、特別な制約は一切なく、常法にしたがっ
て製造すればよい。
【００３５】《酸化スケール層の厚さ》酸化スケール層
は、素材の温度上昇を抑制し、プラグに潤滑性能を付与
するのに有効であるが、その厚さが５０μｍ未満では断
熱効果が不十分であり、一方、５００μｍを超えると、
酸化スケール層内に空隙が多数発生し、密着力が低下す
る。このため、酸化スケール層の厚さは５０〜５００μ
ｍとした。好ましい厚さは７０〜５００μｍ、より好ま
しい厚さは１００〜５００μｍである。なお、本発明に
いう酸化スケール層の厚さとは、内層スケール層とその
上に形成された外層スケール層（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ
４が主体で最外層はＦｅ２Ｏ３である）の両方を合わせ
た厚さのことである。
は、素材の温度上昇を抑制し、プラグに潤滑性能を付与
するのに有効であるが、その厚さが５０μｍ未満では断
熱効果が不十分であり、一方、５００μｍを超えると、
酸化スケール層内に空隙が多数発生し、密着力が低下す
る。このため、酸化スケール層の厚さは５０〜５００μ
ｍとした。好ましい厚さは７０〜５００μｍ、より好ま
しい厚さは１００〜５００μｍである。なお、本発明に
いう酸化スケール層の厚さとは、内層スケール層とその
上に形成された外層スケール層（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ
４が主体で最外層はＦｅ２Ｏ３である）の両方を合わせ
た厚さのことである。
【００３６】
【実施例】表１に示す化学組成を有する２５種類の合金
鋼を、大気溶解により溶製し、鍛造後、外削して所定形
状のピアサープラグに仕上げた。
鋼を、大気溶解により溶製し、鍛造後、外削して所定形
状のピアサープラグに仕上げた。
【００３７】その後、所定の形状に仕上げたプラグは、
ＬＮＧ燃焼雰囲気（体積％で、１０％ＣＯ２ 、２％Ｏ
２ 、２０％Ｈ２Ｏ 、１％ＣＯ、残Ｎ２ ）中で所定
の温度、時間で加熱し、種々異なる厚さの酸化スケール
層を形成させた。
ＬＮＧ燃焼雰囲気（体積％で、１０％ＣＯ２ 、２％Ｏ
２ 、２０％Ｈ２Ｏ 、１％ＣＯ、残Ｎ２ ）中で所定
の温度、時間で加熱し、種々異なる厚さの酸化スケール
層を形成させた。
【００３８】そして、このようにして得られた各プラグ
を、外径７０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのＳＵＳ３０４製
の丸ビレットを、外径７３．３ｍｍ、肉厚８．６ｍｍ、
長さ２２００ｍｍのホローシェルに成形する穿孔圧延に
連続して供し、酸化スケール層が摩滅して使用できなく
なるか、もしくは割れや焼付きが発生したりプラグ先端
が溶損または変形するまでのプラグ寿命、すなわち穿孔
圧延に供し得た使用回数（穿孔圧延本数）と、使用後の
プラグ損傷状況を調べた。
を、外径７０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのＳＵＳ３０４製
の丸ビレットを、外径７３．３ｍｍ、肉厚８．６ｍｍ、
長さ２２００ｍｍのホローシェルに成形する穿孔圧延に
連続して供し、酸化スケール層が摩滅して使用できなく
なるか、もしくは割れや焼付きが発生したりプラグ先端
が溶損または変形するまでのプラグ寿命、すなわち穿孔
圧延に供し得た使用回数（穿孔圧延本数）と、使用後の
プラグ損傷状況を調べた。
【００３９】調べた結果は、酸化スケール付け熱処理条
件のうちの加熱温度、加熱時間、酸化スケール層の厚
さ、および酸化スケール付け熱処理後に調べた素材の１
０００℃における引張強さ（ＴＳ：Ｎ／ｍｍ２ ）と併
せて、表２に示した。
件のうちの加熱温度、加熱時間、酸化スケール層の厚
さ、および酸化スケール付け熱処理後に調べた素材の１
０００℃における引張強さ（ＴＳ：Ｎ／ｍｍ２ ）と併
せて、表２に示した。
【００４０】表２に示す結果からわかるように、本発明
になるプラグ（試番１、３および５〜２６）は、８回以
上の使用（穿孔圧延）が可能であり、優れた性能を示し
た。
になるプラグ（試番１、３および５〜２６）は、８回以
上の使用（穿孔圧延）が可能であり、優れた性能を示し
た。
【００４１】これに対し、試番２のプラグは、地金鋼Ａ
の化学組成は本発明で規定する範囲内であるが、酸化ス
ケール層の厚さが４５μｍと薄すぎるために断熱効果が
ほとんどなく、１回の使用で先端が変形した。
の化学組成は本発明で規定する範囲内であるが、酸化ス
ケール層の厚さが４５μｍと薄すぎるために断熱効果が
ほとんどなく、１回の使用で先端が変形した。
【００４２】試番４のプラグは、地金鋼Ｂの化学組成は
本発明で規定する範囲内であるが、酸化スケール層の厚
さが８００μｍと厚すぎてポーラスなために密着力が低
く、先端部の酸化スケール層が早期に剥離脱落した結
果、５回の使用で先端が溶損した。
本発明で規定する範囲内であるが、酸化スケール層の厚
さが８００μｍと厚すぎてポーラスなために密着力が低
く、先端部の酸化スケール層が早期に剥離脱落した結
果、５回の使用で先端が溶損した。
【００４３】試番２７のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼ＹのＣ含有量が
０．０４％と低すぎるとともに、Ｔｉ含有量が０．６％
と高すぎるために高温強度が不十分で、３回の使用で先
端が変形した。これとは逆に、地金鋼ＺのＣ含有量が
０．６１％と高い試番２８のプラグは、使用後の冷却過
程で焼きが入り、２回の使用で割れが生じた。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼ＹのＣ含有量が
０．０４％と低すぎるとともに、Ｔｉ含有量が０．６％
と高すぎるために高温強度が不十分で、３回の使用で先
端が変形した。これとは逆に、地金鋼ＺのＣ含有量が
０．６１％と高い試番２８のプラグは、使用後の冷却過
程で焼きが入り、２回の使用で割れが生じた。
【００４４】試番２９のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AAのＳｉ含有量が
０．０７％と低すぎるために酸化スケールの潤滑性が不
十分で、穿孔効率が低下した結果、５回の使用で先端が
溶損した。これとは逆に、地金鋼ABのＳｉ含有量が１．
２５％と高い試番３０のプラグは、Ｓｉ含有量が高すぎ
るために酸化スケールの融点が低く、製管中に酸化スケ
ールが多量に溶融した他、密着性が不十分で先端部の酸
化スケール層が早期に剥離脱落した結果、３回の使用で
先端が溶損した。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AAのＳｉ含有量が
０．０７％と低すぎるために酸化スケールの潤滑性が不
十分で、穿孔効率が低下した結果、５回の使用で先端が
溶損した。これとは逆に、地金鋼ABのＳｉ含有量が１．
２５％と高い試番３０のプラグは、Ｓｉ含有量が高すぎ
るために酸化スケールの融点が低く、製管中に酸化スケ
ールが多量に溶融した他、密着性が不十分で先端部の酸
化スケール層が早期に剥離脱落した結果、３回の使用で
先端が溶損した。
【００４５】試番３１のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼ACのＭｎ含有量が
２．８２％と低すぎるために酸化スケールの耐摩耗性が
不十分で、先端部の酸化スケール層が早期に摩滅した結
果、２回の使用で先端が変形した。これとは逆に、地金
鋼ADのＭｎ含有量が８．０３％と高い試番３２のプラグ
は、Ｍｎ含有量が高すぎるために酸化スケールの潤滑性
が不十分で、穿孔効率が低下した結果、４回の使用で先
端が溶損した。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼ACのＭｎ含有量が
２．８２％と低すぎるために酸化スケールの耐摩耗性が
不十分で、先端部の酸化スケール層が早期に摩滅した結
果、２回の使用で先端が変形した。これとは逆に、地金
鋼ADのＭｎ含有量が８．０３％と高い試番３２のプラグ
は、Ｍｎ含有量が高すぎるために酸化スケールの潤滑性
が不十分で、穿孔効率が低下した結果、４回の使用で先
端が溶損した。
【００４６】試番３３のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AEのＮｉ含有量が
０．４１％と低く、酸化スケール層の密着性が悪いため
に先端部の酸化スケール層が早期に隔離脱落した結果、
３回の使用で先端が溶損した。これとは逆に、地金鋼AF
のＮｉ含有量が５．５０％と高い試番３４のプラグは、
酸化スケールの高温硬度が低く、耐摩耗性が不十分なた
めに先端部の酸化スケール層が早期に磨滅し、２回の使
用で先端が変形した。また、試番３３のプラグは地金鋼
AEのＣｏ含有量、試番３４のプラグは地金鋼AFのＮｉ含
有量が高すぎるために酸化スケール層中の金属粒子が多
すぎ、焼付きが発生した結果、得られたホローシェルの
内面性状が不芳であった。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AEのＮｉ含有量が
０．４１％と低く、酸化スケール層の密着性が悪いため
に先端部の酸化スケール層が早期に隔離脱落した結果、
３回の使用で先端が溶損した。これとは逆に、地金鋼AF
のＮｉ含有量が５．５０％と高い試番３４のプラグは、
酸化スケールの高温硬度が低く、耐摩耗性が不十分なた
めに先端部の酸化スケール層が早期に磨滅し、２回の使
用で先端が変形した。また、試番３３のプラグは地金鋼
AEのＣｏ含有量、試番３４のプラグは地金鋼AFのＮｉ含
有量が高すぎるために酸化スケール層中の金属粒子が多
すぎ、焼付きが発生した結果、得られたホローシェルの
内面性状が不芳であった。
【００４７】試番３５のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AGのＷ含有量が
１．４８％と低すぎるとともに、Ｙ含有量が０．２２％
と高すぎるために高温強度が不十分であり、かつ酸化ス
ケールの潤滑性も十分でないために４回の使用で、先端
が変形および溶損した。これとは逆に、地金鋼AHのＷ含
有量が５．５３％と高い試番３６のプラグは、Ｗ含有量
が高すぎるため酸化スケールの融点が低く、製管中に酸
化スケールが多量に溶融した結果、４回の使用で先端が
変形した。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AGのＷ含有量が
１．４８％と低すぎるとともに、Ｙ含有量が０．２２％
と高すぎるために高温強度が不十分であり、かつ酸化ス
ケールの潤滑性も十分でないために４回の使用で、先端
が変形および溶損した。これとは逆に、地金鋼AHのＷ含
有量が５．５３％と高い試番３６のプラグは、Ｗ含有量
が高すぎるため酸化スケールの融点が低く、製管中に酸
化スケールが多量に溶融した結果、４回の使用で先端が
変形した。
【００４８】試番３７のプラグは、酸化スケール層の厚
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AIのＭｏ含有量が
５．３１％、Ｃｒ含有量が１．５０％と高すぎるために
酸化スケール層の内層スケールがＣｒ酸化物の濃縮した
スピネル型スケール（Ｆｅ２ＣｒＯ４）を多く含むスケ
ール層となり、３回の使用で焼付きが発生した。
さは本発明の範囲内であるが、地金鋼AIのＭｏ含有量が
５．３１％、Ｃｒ含有量が１．５０％と高すぎるために
酸化スケール層の内層スケールがＣｒ酸化物の濃縮した
スピネル型スケール（Ｆｅ２ＣｒＯ４）を多く含むスケ
ール層となり、３回の使用で焼付きが発生した。
【００４９】以上の結果からも明らかなように、本発明
のプラグは優れた機械的特性と高温での酸化スケールの
安定性を有しており、比較材のプラグに比べて著しい寿
命の向上が認められる。
のプラグは優れた機械的特性と高温での酸化スケールの
安定性を有しており、比較材のプラグに比べて著しい寿
命の向上が認められる。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【発明の効果】本発明のプラグは、高温強度、耐摩耗性
および酸化スケール層の密着性ともに優れるので、ステ
ンレス鋼やＮｉ基合金からなる中実ビレットをホローシ
ェルに成形する穿孔圧延に供して長寿命であり、焼付き
も発生しにくいので、内面性状の良好な継目無鋼管を低
い工具原単位で製造することが可能である。
および酸化スケール層の密着性ともに優れるので、ステ
ンレス鋼やＮｉ基合金からなる中実ビレットをホローシ
ェルに成形する穿孔圧延に供して長寿命であり、焼付き
も発生しにくいので、内面性状の良好な継目無鋼管を低
い工具原単位で製造することが可能である。
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フロントページの続き
(72)発明者 山川 富夫
大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号
住友金属工業株式会社内
(72)発明者 五十嵐 正晃
大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号
住友金属工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５〜
０．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：３．０％を
超え７．５％以下、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：
５．０％以下、Ｗ：１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび
不純物の合金鋼からなり、表面に厚さ５０〜５００μｍ
の酸化スケール層を有する継目無鋼管製造用プラグ。 - 【請求項２】合金鋼が、Ｆｅの一部に代えて、質量％
で、Ｃｒ：０．０５〜１．０％を含有する請求項１に記
載の継目無鋼管製造用プラグ。 - 【請求項３】合金鋼が、Ｆｅの一部に代えて、質量％
で、Ｃｏ：０．０５〜５．０％を含有する請求項１また
は２に記載の継目無鋼管製造用プラグ。 - 【請求項４】合金鋼が、Ｆｅの一部に代えて、質量％
で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＺｒおよびＢの１種以上を合計で
０．０５〜０．５％含有する請求項１〜３のいずれかに
記載の継目無鋼管製造用プラグ。 - 【請求項５】合金鋼が、Ｆｅの一部に代えて、質量％
で、Ｌａ、ＣｅおよびＹの１種以上を合計で０．００１
〜０．２％含有する請求項１〜４のいずれかに記載の継
目無鋼管製造用プラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369153A JP3760850B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 継目無鋼管製造用プラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369153A JP3760850B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 継目無鋼管製造用プラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003171733A true JP2003171733A (ja) | 2003-06-20 |
| JP3760850B2 JP3760850B2 (ja) | 2006-03-29 |
Family
ID=19178602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001369153A Expired - Fee Related JP3760850B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 継目無鋼管製造用プラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3760850B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103789615A (zh) * | 2014-01-25 | 2014-05-14 | 安徽省临泉县智创精机有限公司 | 一种高强度低碳钢材料及其制备方法 |
| JP2014111835A (ja) * | 2006-08-09 | 2014-06-19 | Rovalma Sa | 鋼、工具鋼、特に熱間加工鋼の熱伝導度の調整方法、並びに鋼製品 |
| US11331703B2 (en) | 2015-09-25 | 2022-05-17 | Nippon Steel Corporation | Piercer plug and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107267870A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-10-20 | 太仓源壬金属科技有限公司 | 一种汽车用金属材料 |
-
2001
- 2001-12-03 JP JP2001369153A patent/JP3760850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014111835A (ja) * | 2006-08-09 | 2014-06-19 | Rovalma Sa | 鋼、工具鋼、特に熱間加工鋼の熱伝導度の調整方法、並びに鋼製品 |
| JP2015221941A (ja) * | 2006-08-09 | 2015-12-10 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 鋼、工具鋼、特に熱間加工鋼の熱伝導度の調整方法、並びに鋼製品 |
| JP2016128609A (ja) * | 2006-08-09 | 2016-07-14 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 鋼、工具鋼、特に熱間加工鋼の熱伝導度の調整方法、並びに鋼製品 |
| JP2016156088A (ja) * | 2006-08-09 | 2016-09-01 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 鋼、工具鋼、特に熱間加工鋼の熱伝導度の調整方法、並びに鋼製品 |
| CN103789615A (zh) * | 2014-01-25 | 2014-05-14 | 安徽省临泉县智创精机有限公司 | 一种高强度低碳钢材料及其制备方法 |
| US11331703B2 (en) | 2015-09-25 | 2022-05-17 | Nippon Steel Corporation | Piercer plug and method of manufacturing the same |
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|---|---|
| JP3760850B2 (ja) | 2006-03-29 |
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