JP2006150452A - 継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉の継目無鋼管に発生し得る偏肉を効果的に抑制することのできる継目無鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】加熱炉において所定温度に所定時間均熱したビレットに穿孔圧延及び延伸圧延を行って素管とし、この素管を再加熱炉において所定温度に所定時間均熱した後にこの素管に定径圧延を行うことにより肉厚が４ｍｍ以下の継目無鋼管を製造する方法である。定径圧延後の鋼管の肉厚を４ｍｍ以下とし、加熱炉における所定温度での均熱時間をビレット直径（ｍｍ）×０．１４〜０．３５分とし、再加熱炉における所定温度での均熱時間を素管肉厚（ｍｍ）×３．０〜１０．０分とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、継目無鋼管の製造方法に関する。具体的には、本発明は、偏肉の発生を効果的に抑制することができる継目無鋼管の製造方法に関し、特にエアバッグ・インフレータ用鋼管の製造方法に関する。

近年、自動車には、衝突時における乗員の安全性を高めるため、エアバッグシステムが積極的に搭載されるようになってきた。当初のエアバッグシステムには爆発性薬品を使用する方式が採用された。この方式は、高価であるとともに環境汚染や廃車時の安全性の問題を生じるおそれがある。このため、新しいエアバッグシステムとして、アルゴンガス等の不活性ガスを充填した鋼管製インフレータ（本明細書では「エアバッグ・インフレータ」という）を爆発製薬品と併用する複合方式が開発され、特に、容量が大きい助手席用に多用されるようになってきた。この複合方式のエアバッグ・インフレータ用鋼管として、いわゆるマンネスマン製管方式によって製造される継目無鋼管が多用される。

マンネスマン製管方式による継目無鋼管の製造では、まず、素材であるビレットを回転炉床式加熱炉により１１５０〜１２８０℃に加熱する。このビレットに穿孔圧延機のプラグ及び孔型圧延ロールにより穿孔圧延を行うことにより中空素管を製造する。この中空素管の内部にマンドレルバーを挿入し、通常５〜８スタンドからなる延伸圧延機の孔型圧延ロールにより中空素管の外面を拘束しながら中空素管を延伸圧延する。これにより、中空素管の肉厚を所定の値まで低減する。その後、中空素管からマンドレルバーを抜き取り、中空素管を必要に応じて再加熱炉により８５０〜１１００℃に再加熱してから、中空素管を絞り圧延機により所定の外径に定径圧延する。このようにして、製品である継目無鋼管を製造する。

ところで、近年、エアバッグ・インフレータ用鋼管は、軽量化等の要求のためにより一層薄肉化される傾向にある。しかし、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚の周方向への変動（以下、「偏肉」という）の量が大きいと、肉厚の余裕代をより大きく見込まなければならなくなるため、薄肉化の要請に十分に応えられなくなる。従来のエアバッグ・インフレータ用鋼管は、冷間仕上のボイラー用鋼管と同等の肉厚公差で品質管理されており、例えば、肉厚公差を０〜２０％の範囲内に収めるのが一般的であった。

エアバッグ・インフレータ用鋼管の製造方法は、例えば特許文献１〜７により開示されるように、これまでにも多数提案されている。
特開平１０−１４０２４９号公報 特開平１０−１４０２８３号公報 特開２００１−４９３４３号公報 特開２００２−２９４３３９号公報 特開２００３−１７１７３８号公報 特開２００３−２０１５４１号公報 特開２００４−２７３０３号公報

エアバッグ・インフレータ用鋼管の内面形状や外面形状が歪んでいることに起因する偏肉は、定径圧延後に冷間引抜きを行うことによって、矯正可能である。これに対し、例えば、エアバッグ・インフレータ用鋼管を初めとする圧力容器用継目無鋼管等の薄肉の継目無鋼管に発生する偏肉のうち、内面形状や外面形状は歪んでいないが円形の内面や外面が中心軸から偏芯して形成されていることに起因する偏肉は、冷間引抜きを行っても矯正が困難であることから、定径圧延を終了した時点における偏肉の発生を効果的に抑制する必要がある。

しかしながら、特許文献１〜７には、定径圧延を終了した時点における偏肉の発生を効果的に抑制するための手段については、開示も示唆も一切されていない。

特に、肉厚が４ｍｍ以下という薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管における偏肉の発生を効果的に抑制し、これにより、エアバッグ・インフレータ用継目無鋼管の肉厚を、管理値から逸脱することなく低減できる手段は、開示も示唆も一切されていない。

本発明は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、エアバッグ・インフレータ用鋼管を初めとする圧力容器用継目無鋼管といった、薄肉の継目無鋼管における偏肉の発生を効果的に抑制することができる継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、加熱炉における均熱時間及び再加熱炉における均熱時間をいずれも適切な値とすることにより、マンネスマン製管方式により製造される継目無鋼管における偏肉の発生を単に抑制できるというだけではなく、例えばエアバッグ・インフレータ用鋼管を初めとする圧力容器用継目無鋼管といった肉厚が４ｍｍ以下の薄肉の継目無鋼管における偏肉量の発生を、０．４ｍｍ以内と極めて効果的に抑制でき、これにより、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚目標値を少なくとも約１０％と大幅に低減可能となることを知見し、本発明を完成した。

ここで、偏肉量とは、鋼管の一断面における肉厚の最大値と最小値との差を全長にわたって測定し、この差の最大値を意味する。

本発明は、加熱炉において所定温度に所定時間均熱したビレットに穿孔圧延及び延伸圧延を行って素管とし、この素管を再加熱炉において所定温度に所定時間均熱した後にこの素管に定径圧延を行うことにより継目無鋼管、例えばエアバッグ・インフレータ用鋼管を初めとする圧力容器用継目無鋼管といった、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉の継目無鋼管を製造する際に、加熱炉における均熱時間を｛ビレット直径（ｍｍ）×０．１４｝分以上｛ビレット直径（ｍｍ）×０．３５｝分以下とするとともに、再加熱炉における均熱時間を｛素管肉厚（ｍｍ）×３．０｝分以上｛素管肉厚（ｍｍ）×１０．０｝分以下とすることを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。

なお、従来より、加熱炉、均熱炉さらには再加熱炉における在炉時間は、その後の加工工程における加工を円滑に行えるようにするとの観点で、決定されていた。また、後述するように在炉時間が長くなると、スケールロスやスケールきずの発生原因になる。このため、上記以外の観点から在炉時間をより長くするように設定することは、当業者の技術常識に基づいても想到し得ない事項である。

本発明によれば、継目無鋼管における偏肉の発生を効果的に抑制でき、特に、エアバッグ・インフレータ用鋼管に求められる最小の肉厚値を確実に確保しながら、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚を低減できる。

加熱炉における所定温度は、１１５０℃以上１２８０℃以下の範囲内でビレットの材質等に応じた適切な値に設定すればよい。同様に、再加熱炉における所定温度も８５０℃以上１１００℃以下の範囲内で素管の材質、すなわちビレットの材質等に応じた適切な値に設定すればよい。

本発明において、より一層効果的に偏肉を抑制するには、定径圧延後の鋼管に冷間引抜きを行うことが好ましく、特に、冷間引抜きにおける肉厚加工度を６％以上３０％以下とすることが好ましい。

さらに、本発明に係る製造方法によって製造される継目無鋼管は、エアバッグ・インフレータ等の圧力容器用として好適に用いることができる。

本発明に係る継目無鋼管の製造方法によれば、加熱炉における所定温度での均熱時間及び再加熱炉における所定温度での均熱時間がいずれも最適化される。このため、例えばエアバッグ・インフレータ用鋼管を初めとする圧力容器用継目無鋼管といった、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉の継目無鋼管における偏肉の発生を、効果的に抑制することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る継目無鋼管の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実施の形態の説明では、継目無鋼管が、薄肉の継目無鋼管の一例である圧力容器用継目無鋼管としてのエアバッグ・インフレータ用鋼管である場合を例にとる。

図１は、本実施の形態に係る継目無鋼管の製造方法を適用する製造工程を示す説明図である。
同図に示すように、本実施の形態では、まず、素材であるビレットを回転炉床式加熱炉に装入して加熱する。本実施の形態で用いるこのビレットの組成の限定理由を説明する。なお、本明細書では、特にことわりがない限り、「％」は「重量％」を意味するものとする。

Ｃ：０．０５〜０．２０％
Ｃは、０．０５％以上含有することにより鋼に要求される強度を安価に得られる。しかし、Ｃ含有量が０．２０％を超えると加工性及び溶接性が悪化するとともに靭性が低下する。そこで、Ｃ含有量は０．０５％以上０．２０％以下であることが望ましい。

Ｓｉ：０．５０％以下
Ｓｉは、０．５０％超含有すると鋼の冷間加工性を阻害する。そこで、Ｓｉ含有量は０．５０％以下あることが望ましい。

Ｍｎ：０．２０〜２．１０％
Ｍｎは、０．２０％以上含有することにより鋼の強度及び靭性を向上させるが、Ｍｎ含有量が２．１０％を超えると溶接性が悪化する。そこで、Ｍｎ含有量は０．２０％以上２．１０％以下であることが望ましい。

Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、０．０２０％超含有することにより粒界偏析に起因する靭性低下をもたらす。そこで、Ｐ含有量は０．０２０％以下であることが望ましい。

Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、０．０１０％超含有することにより鋼中のＭｎと化合してＭｎＳによる介在物を形成し、加工性の悪化及び溶接性、靭性（特に鋼管周方向の靱性）の低下をもたらす。そこで、Ｓ含有量は０．０１０％以下であることが望ましい。

Ａｌ：０．０６０％以下
Ａｌは、加工性を向上させるのに有効な元素があるが、Ａｌ含有量が０．０６０％を超えるとアルミナ系介在物により溶接部の靭性が低下する。そこで、Ａｌ含有量は０．０６０％以下であることが望ましい。

本実施の形態で用いるこのビレットは、任意添加元素として、さらに、Ｃｒ：２．０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１０％以下のうちの一種以上をさらに含有してもよいので、これらの任意添加元素についても説明する。

Ｃｒ：２．０％以下
Ｃｒは、鋼の強度と耐食性を向上させるのに有効な元素であるが、Ｃｒ含有量が２．０％を超えると加工性を低下させるとともに、強固に付着した硬質なスケールである黒皮を生成して外面に痘痕状のスケール疵を発生し易くなり、特に肉厚が４ｍｍ以下という薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管の製造上大きな問題となるおそれがある。そこで、Ｃｒを添加する場合にはその含有量は２．０％以下であることが望ましく、１．２０％以下であることがさらに望ましい。

Ｎｉ：０．５０％以下
Ｎｉは、靱性を高め、かつ焼入れ性を改善する作用がある。しかし、Ｎｉは高価な元素であり、特にＮｉ含有量が０．５０％を超えると得られる効果に対してコストの上昇が著しくなるとともに、黒皮を生成してスケール疵を発生し易くなり、特に肉厚が４ｍｍ以下という薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管の製造上大きな問題となるおそれがある。そこで、Ｎｉを添加する場合にはその含有量は０．５０％以下であることが望ましい。Ｎｉ含有量の下限は、低温靱性を十分に確保するために０．０５％であることが望ましい。

Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは、鋼の耐食性と強度を向上させるのに有効な元素であるが、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると熱間加工性を悪化させるとともに、黒皮を生成してスケール疵を発生し易くなり、特に肉厚が４ｍｍ以下という薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管の製造上大きな問題となるおそれがある。そこで、Ｃｕを添加する場合にはその含有量は０．５０％以下であることが望ましい。Ｃｕ含有量の下限は、低温靱性を十分に確保するために０．０５％であることが望ましい。

Ｍｏ：１．０％以下
Ｍｏは、固溶強化により高強度化を図るとともに焼入れ性を向上させるが、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると溶接時に溶接部の靭性が低下する。そこで、Ｍｏを添加する場合にはその含有量は１．０％以下であることが望ましく、０．５０％以下であることがさらに望ましい。

Ｎｂ：０．１０％以下
Ｎｂは、Ｔｉと同様に結晶組織を微細化することにより靭性を向上させるのに有効であるが、Ｎｂ含有量が０．１０％を超えると逆に靭性を悪化させる。そこで、Ｎｂを添加する場合にはその含有量は０．１０％以下であることが望ましい。

Ｂ：０．００５％以下
Ｂは、焼入れ性を改善するのに有効な元素であるが、Ｂ含有量が０．００５％を超えると結晶粒界に析出して靭性を低下させる。そこで、Ｂを添加する場合にはその含有量は０．００５％以下であることが望ましい。

Ｖ：０．１０％以下
Ｖは、析出物を生成し強度を向上させる効果があるが、Ｖ含有量が０．１０％を超えると溶接部の靭性が低下する。そこで、Ｖを添加する場合にはその含有量は０．１０％以下であることが望ましい。

Ｔｉ：０．１０％以下
Ｔｉは、結晶組織を微細化することにより靭性を向上させるのに有効であるが、Ｔｉ含有量が０．１０％を超えると逆に靭性を悪化させる。したがって、Ｔｉを添加する場合にはその含有量は０．１０％以下であることが望ましい。

これらの任意添加元素は、それぞれ単独で又は２種以上を複合して、添加してもよい。
上記以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。

本実施の形態では、上述した組成を有するビレットに、穿孔圧延機のプラグと孔型圧延ロールとにより穿孔圧延を行うことにより中空素管を製造する。

次に、この中空素管の内部にマンドレルバーを挿入し、延伸圧延機の孔型圧延ロールにより中空素管の外面を拘束しながら中空素管に延伸圧延を行うことによって、中空素管の肉厚を所定の値まで低減する。

その後、中空素管からマンドレルバーを抜き取り、再加熱炉により再加熱した後、中空素管にストレッチレデューサ等の絞り圧延機により所定の外径への定径圧延を行う。

本実施の形態では、このようにして、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉の継目無鋼管を製造する。

本実施の形態では、加熱炉における所定温度（本実施形態では１２００℃）での均熱時間を｛ビレット直径（ｍｍ）×０．１４｝分以上｛ビレット直径（ｍｍ）×０．３５｝分以下とするとともに、再加熱炉における所定温度（本実施形態では９８０℃）での均熱時間を｛素管肉厚（ｍｍ）×３．０｝分以上｛素管肉厚（ｍｍ）×１０．０｝分以下とする。この理由を簡単に説明する。

ビレットを加熱する加熱炉における均熱時間を短くし過ぎると、ビレットが不均一に加熱されて穿孔圧延時に生じる偏肉が大きくなる。一方、均熱時間を長くし過ぎると、ビレットの表面にスケールが多大に発生し、スケールロスによって非経済的であるとともに所望の肉厚が得られなくなる。

また、定径圧延前の再加熱炉における均熱時間を短くし過ぎると、中空素管が不均一に加熱されて定径圧延時の変形が不均一となるために偏肉が大きくなる。一方、均熱時間を長くし過ぎると、中空素管の表面にスケールが多大に発生し、外面に痘痕状のスケールきずが発生し易くなる。なお、特に、ビレットが任意添加元素であるＣｒ、Ｎｉ、Ｃｕを含有する場合には、強固に付着した硬いスケールが生じるため、このスケールきずが発生し易い。

以下、加熱炉及び再加熱炉における均熱時間をそれぞれ上述したように限定する理由を、さらに詳しく説明する。

図２は、加熱炉における均熱時間、及び再加熱炉における均熱時間を変更し、これら均熱時間と得られた製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。図２のグラフの横軸は加熱炉における均熱時間（分）を示し、縦軸は再加熱炉における均熱時間（分）を示す。また、図２（ａ）は、ビレットの直径を１７５ｍｍとするとともに再加熱前の素管の肉厚を３．２ｍｍとした場合に得られた結果を示し、図２（ｂ）は、ビレットの直径を１９０ｍｍとするとともに再加熱前の素管の肉厚を３．８ｍｍとした場合に得られた結果を示す。

なお、ビレットの組成は、Ｃ：０．１０％、Ｓｉ：０．２７％、Ｍｎ：１．３１％、Ｐ：０．０１１％、Ｓ：０．００３％、Ｃｒ：０．１０％、Ｎｉ：０．３％、Ｃｕ：０．２％、Ａｌ：０．０４％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。また、上述したように、加熱炉における均熱温度は１２００℃に設定し、また再加熱炉における均熱温度は９８０℃に設定した。

図２に示すグラフにおいて「○」でプロットしたデータは偏肉量が０．４ｍｍ以下であった場合を示し、「△」でプロットしたデータは偏肉量が０．４ｍｍより大きく１．０ｍｍより小さかった場合を示し、さらに、「×」でプロットしたデータは偏肉量が１．０ｍｍ以上であった場合を示す。偏肉量は、製品の一断面における肉厚の最大値と最小値との差を全長に亘って測定し、この差の最大値を偏肉量として評価した。

図２（ａ）のグラフに示すように、加熱炉の均熱時間が２５分以上６１分以下であり、かつ再加熱炉の均熱時間が１０分以上３２分以下であれば、偏肉量は全て「○」となり、偏肉の発生を効果的に抑制できることがわかる。

図２（ａ）のグラフに示すように、加熱炉の均熱時間を６１分超とすると、偏肉量は「○」となるものもあるが、ビレットの表面にスケールが多大に発生し、スケールロスによって非経済的となるため、好ましくない。一方、再加熱炉の均熱時間を３３分超とすると、偏肉量が「○」となるものもあるが、中空素管の表面にスケールが多大に発生し、外面に痘痕状のスケール疵が発生するため好ましくない。したがって、本実施の形態では、加熱炉及び再加熱炉の均熱時間を上述した範囲の時間とする。
また、加熱炉の均熱時間はビレットの直径に応じて設定すればよく、一方、再加熱炉の均熱時間は素管の肉厚に応じて設定すればよい。具体的には、加熱炉の適切な均熱時間は、ビレットの単位直径当たり０．１４分以上０．３５分以下の均熱時間に相当するとともに、再加熱炉の適切な均熱時間は、中空素管の単位肉厚当たり３．０分以上１０．０分以下の均熱時間に相当することになる。以下、この理由を説明する。

加熱炉におけるビレットの伝熱及び再加熱炉における素管の伝熱は、主として熱放射に支配される。ここで、加熱炉及び再加熱炉の炉内温度が一定で全方位から均一に加熱されており、加熱される対象であるビレット及び素管の表面状態が一定であると仮定する。

熱放射による伝熱量Ｑ１は、加熱される対象の表面積に比例することから、下記（１）式により求められる。
Ｑ１＝Ａ×（π×Ｄ×Ｌ） ・・・・・・・（１）
（１）式において、Ａは定数、πは円周率を、Ｄは加熱対象の外径を、Ｌは加熱対象の長さを、それぞれ意味する。なお、加熱対象の端面の表面積は、外表面積に比べて十分に小さいため、（１）式では無視する。また、加熱対象が中空素管である場合における内表面は、中空素管の長さが十分に長く、加熱された雰囲気ガスの流れが小さいため、（１）式では無視する。

一方、加熱対象の熱容量（温度を１℃上げるために必要な熱量）Ｑ２は、加熱対象がビレットである場合には下記の（２）式により求められ、加熱対象が素管である場合には（３）式により表される。
Ｑ２＝ｃ×Ｗ＝ｃ×π×（Ｄ／２）^２×Ｌ×ｗ ・・・・・・・（２）
Ｑ２＝ｃ×Ｗ＝ｃ×π×｛（Ｄ／２）^２−（Ｄ／２−ｔ）^２｝×Ｌ×ｗ
＝ｃ×π×（ｔＤ−ｔ^２）×Ｌ×ｗ ・・・・・・・（３）
（２）式及び（３）式において、ｃは比熱を、Ｗは加熱対象の重量を、ｔは肉厚を、ｗは加熱対象の比重を、それぞれ意味する。

加熱対象の温度上昇のし易さは、比（Ｑ１／Ｑ２）により表すことができる。したがって、加熱対象がビレットである場合における温度上昇のし易さは、上記の（１）式及び（２）式より、下記（４）式として求められる。
Ｑ１／Ｑ２＝Ａ×（π×Ｄ×Ｌ）／ｃ×π×（Ｄ／２）^２×Ｌ×ｗ
＝定数／Ｄ ・・・・・・・（４）
この（４）式は、加熱炉の均熱時間をビレットの直径Ｄに応じて設定（ビレットの直径Ｄで正規化）すれば良いことを示している。

また、加熱対象が中空素管の場合における温度上昇のし易さは、（１）式及び（３）式より、（５）式として求められる。
Ｑ１／Ｑ２＝Ａ×（π×Ｄ×Ｌ）／ｃ×π×（ｔＤ−ｔ^２）×Ｌ×ｗ
＝定数／｛Ｄ／（ｔＤ−ｔ^２）｝ ・・・・・・・（５）

（５）式では、Ｄに対してｔが小さいためにｔ^２の項を無視すれば、（５）式は（５）’式に置き換えることができる。
Ｑ１／Ｑ２＝定数／ｔ ・・・・・・・（５）’
以上のような検討を行い、この（５）’式は、再加熱炉の均熱時間を中空素管の素管の肉厚ｔに応じて設定（素管の肉厚ｔで正規化）すれば良いことを見い出した。

以上の理由により、加熱炉の均熱時間はビレットの直径に応じて設定すればよく、再加熱炉の均熱時間は素管の肉厚に応じて設定すればよいことになる。

同様にして、図２（ｂ）に示す場合も、加熱炉の均熱時間が２７分以上６６分以下で、かつ再加熱炉の均熱時間が１２分以上３８分以下であれば、偏肉量は全て「○」であり、偏肉の発生を効果的に抑制できることが分かる。

なお、図２（ｂ）のグラフに示す場合も、加熱炉の均熱時間や再加熱炉の均熱時間を上述した範囲の時間より長くしても偏肉量が「○」となるものもあるが、前述したのと同様に、スケールロスやスケールきずの観点より好ましくない。したがって、加熱炉及び再加熱炉の均熱時間は、上記範囲の時間に設定することが好ましく、これらは、ビレットの単位直径当たり０．１４分以上０．３５分以下の均熱時間及び素管の単位肉厚当たり３．０分以上１０．０分以下の均熱時間にそれぞれ相当する。

以上の結果より、本実施形態に係る製造方法においては、加熱炉における所定温度での均熱時間を、加熱炉における所定温度（本実施形態では１２００℃）での均熱時間を｛ビレット直径（ｍｍ）×０．１４｝分以上｛ビレット直径（ｍｍ）×０．３５｝分以下とするとともに、再加熱炉における所定温度（本実施形態では９８０℃）での均熱時間を｛素管肉厚（ｍｍ）×３．０｝分以上｛素管肉厚（ｍｍ）×１０．０｝分以下とする。

このようにして、本実施の形態によれば、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管における偏肉量を０．４ｍｍと、極めて効果的に抑制できる。このため、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚目標値を、少なくとも約１０％低減することができる。

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係る継目無鋼管の製造方法を適用する製造工程を示す説明図である。
同図に示すように、本実施の形態においても、第１実施形態と同様に、ビレットに先行圧延を行って製造した中空素管に、ストレッチレデューサ等の絞り圧延機により所定外径への定径圧延を行う。すなわち、本実施の形態においても、定径圧延後の鋼管の肉厚が４ｍｍ以下となるような薄肉の継目無鋼管を対象としており、加熱炉における所定温度（本実施の形態では１２００℃）での均熱時間を｛ビレット直径（ｍｍ）×０．１４｝分以上｛ビレット直径（ｍｍ）×０．３５｝分以下とするとともに、再加熱炉における所定温度（本実施形態では９８０℃）での均熱時間を｛素管肉厚（ｍｍ）×３．０｝分以上｛素管肉厚（ｍｍ）×１０．０｝分以下とする。これにより、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管における偏肉量を０．４ｍｍと、極めて効果的に抑制できる。このため、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚目標値を、約１０％低減することができる。

本実施の形態では、より一層効果的に偏肉を抑制するため、定径圧延後の鋼管に冷間引抜きを行う。具体的には、定径圧延後の鋼管に、例えば、９００℃での焼き入れ、５００℃での焼き戻しの熱処理を施し、冷間引抜きを行う。その後、例えば５５０℃での応力除去のための熱処理を施すことにより製品としての継目無鋼管を製造する。

この冷間引抜きにおける肉厚加工度（％）、すなわち冷間引抜き前の鋼管の肉厚と冷間引抜き後の製品の肉厚との差を冷間引抜き前の鋼管の肉厚で除して１００倍した値を、６％以上３０％以下と設定することが望ましい。以下、この理由を説明する。

図４は、冷間引抜きにおける肉厚加工度（％）を変更した場合に、肉厚加工度と製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。
図４のグラフにおける横軸は、冷間引抜きにおける肉厚加工度を示し、縦軸は製品の偏肉量を示す。なお、図４のグラフに示すデータは、外径７０ｍｍ、肉厚３．２ｍｍの鋼管に冷間引抜きを行うことにより、外径６０ｍｍ、肉厚３．１（肉厚加工度３％）〜２．２ｍｍ（肉厚加工度３０％）の製品にした場合に得られたものである。偏肉量は、冷間引抜き後の製品の一断面における肉厚の最大値と最小値との差を全長に亘って測定し、その最大値を偏肉量として評価した。

図４のグラフに示すように、肉厚加工度を小さくし過ぎると十分な肉厚圧下を行うことができないため、冷間引抜きによって偏肉を十分に矯正できない。一方、肉厚加工度を大きくし過ぎると、鋼管の内面と工具との間の摩擦が過大となり、焼き付きが発生してしまう。このため、焼き付きを発生することなく、より一層効果的に偏肉を抑制するには、肉厚加工度を６％以上３０％以下に限定することが望ましい。

図５は、第１実施形態と同様に、加熱炉における均熱時間及び再加熱炉における均熱時間を変更するとともに、冷間引抜きにおける肉厚加工度を５、８、１２又は２５％にそれぞれ変更し、これら均熱時間及び肉厚加工度と、得られた製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。
図５のグラフにおける横軸は加熱炉における均熱時間を示し、縦軸は再加熱炉における均熱時間を示す。また、図５（ａ）は、ビレットの直径を１７５ｍｍとし、再加熱前の中空素管の肉厚を３．２ｍｍとし、冷間引抜き後の製品の外径を５０ｍｍとし、さらに冷間引抜き後の製品の肉厚を２．５ｍｍとした場合に得られた結果を示し、図５（ｂ）は、ビレットの直径を１９０ｍｍとし、再加熱前の中空素管の肉厚を３．８ｍｍとし、冷間引抜き後の製品外径を５０ｍｍとし、冷間引抜き後の製品肉厚を２．５ｍｍとした場合に得られた結果を示す。

なお、本実施例では、Ｃ：０．１０％、Ｓｉ：０．２７％、Ｍｎ：１．３１％、Ｐ：０．０１１％、Ｓ：０．００３％、Ｃｒ：０．１０％、Ｎｉ：０．３％、Ｃｕ：０．２％、Ａｌ：０．０４％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるビレットを用いた。また、加熱炉における均熱温度は１２００℃に設定し、再加熱炉における均熱温度は９８０℃に設定した。さらに、図５のグラフにおいて「○」でプロットしたデータは偏肉量が０．２０ｍｍ以下であるものを示し、「△」でプロットしたデータは偏肉量が０．２１ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であるものを示し、さらに「×」でプロットしたデータは偏肉量が０．３１ｍｍ以上であるものを示す。偏肉量は、製品の一断面における肉厚の最大値と最小値との差を全長に亘って測定し、その最大値を偏肉量として評価した。さらに、図５における各データ近傍に記載された数値は肉厚加工度（％）を示す。なお、この数値が記載されていないものは肉厚加工度が１２％であることを意味する。

図５（ａ）に示すように、図２（ａ）に示す第１の実施の形態と同様に、加熱炉の均熱時間を２５分以上６１分以下とし、かつ再加熱炉の均熱時間を１０分以上３２分以下とすることにより、偏肉量は全て「○」又は「△」となり、偏肉の発生を効果的に抑制することができる。

さらに、冷間引抜きにおける肉厚加工度を８、１２、２５％と、６％以上３０％以下の範囲に設定することにより、肉厚加工度をこの範囲外となる５％に設定した場合には全て偏肉の量が「△」であるのに対して、偏肉の量が「○」となる頻度が高まり、より一層効果的に偏肉を抑制できることがわかる。図５（ｂ）に示す場合も全く同様である。

このようにして、本実施の形態によれば、肉厚が４ｍｍ以下の薄肉のエアバッグ・インフレータ用継目無鋼管における偏肉量を０．３ｍｍ以下と極めて効果的に抑制できる。このため、エアバッグ・インフレータ用鋼管の肉厚目標値を、少なくとも約１２％低減することができる。

第１の実施の形態に係る継目無鋼管の製造方法を適用する製造工程を示す説明図である。 第１の実施の形態において、加熱炉における均熱時間及び再加熱炉における均熱時間を変更した場合に、これらの均熱時間と得られた製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る継目無鋼管の製造方法を適用する製造工程を示す説明図である。 第２の実施の形態において、冷間引抜きにおける肉厚加工度を変更した場合に、肉厚加工度と製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。 第２の実施の形態において、加熱炉における均熱時間及び再加熱炉における均熱時間を変更するとともに冷間引抜きにおける肉厚加工度を変更し、これら均熱時間及び肉厚加工度と、得られた製品の偏肉量との関係を調査した結果を示すグラフである。

Claims (4)

1. 加熱炉において所定温度に所定時間均熱したビレットに穿孔圧延及び延伸圧延を行って素管とし、該素管を再加熱炉において所定温度に所定時間均熱した後に該素管に定径圧延を行うことにより肉厚が４ｍｍ以下の継目無鋼管を製造する際に、前記加熱炉における均熱時間を｛前記ビレットの直径（ｍｍ）×０．１４｝分以上｛前記ビレットの直径（ｍｍ）×０．３５｝分以下とするとともに、前記再加熱炉における均熱時間を｛前記素管の肉厚（ｍｍ）×３．０｝分以上｛前記素管の肉厚（ｍｍ）×１０．０｝分以下とすることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
2. 前記定径圧延を行われた鋼管に冷間引抜きを行うことを特徴とする請求項１に記載された継目無鋼管の製造方法。
3. 前記冷間引抜きにおける肉厚加工度は６％以上３０％以下であることを特徴とする請求項２に記載された継目無鋼管の製造方法。
4. 前記継目無鋼管は圧力容器用であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された継目無鋼管の製造方法。

Images