JP2013094819A - 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 - Google Patents
高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013094819A JP2013094819A JP2011240376A JP2011240376A JP2013094819A JP 2013094819 A JP2013094819 A JP 2013094819A JP 2011240376 A JP2011240376 A JP 2011240376A JP 2011240376 A JP2011240376 A JP 2011240376A JP 2013094819 A JP2013094819 A JP 2013094819A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- billet
- piercing
- rolling
- seamless pipe
- hollow shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
【課題】穿孔圧延時に溶融被れ疵の発生を防止できる高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法の提供。
【解決手段】質量％で、Ｃｒを２０〜３０％、Ｎｉを３０〜５０％、並びにＭｏおよびＷの１種以上をＭｏ＋０．５Ｗで１．５％以上含有する継目無管を製造する際、（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延する。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ…（１）
同式中のΦｒ：径方向対数歪、Φθ：周方向対数歪は（２）式、（３）式で示され、各式中の記号の意味は下記の通り。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ）…（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ）…（３）
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、Ｄ：ロールゴージ部の直径［ｍｍ］、Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、Ｖｆ：ロールゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、ｔｈ：中空素管の肉厚［ｍｍ］、Ｓｄ：中空素管の外径［ｍｍ］。
【選択図】なし
【解決手段】質量％で、Ｃｒを２０〜３０％、Ｎｉを３０〜５０％、並びにＭｏおよびＷの１種以上をＭｏ＋０．５Ｗで１．５％以上含有する継目無管を製造する際、（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延する。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ…（１）
同式中のΦｒ：径方向対数歪、Φθ：周方向対数歪は（２）式、（３）式で示され、各式中の記号の意味は下記の通り。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ）…（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ）…（３）
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、Ｄ：ロールゴージ部の直径［ｍｍ］、Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、Ｖｆ：ロールゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、ｔｈ：中空素管の肉厚［ｍｍ］、Ｓｄ：中空素管の外径［ｍｍ］。
【選択図】なし
Description
本発明は、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法に関し、特に、傾斜穿孔圧延機によりビレットを穿孔圧延する工程に着目した高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法に関する。
近年、油井管、ボイラー管などの使用環境はますます過酷なものとなっている。このため、それらの管に使用する継目無管への要求特性が高度化している。例えば、高深度化、高腐食性環境化が進む油井に使用される油井管には、より高強度で、より優れた耐食性を有することが求められる。また、原子力発電設備、化学プラントなどで用いられる管には、高温の純水や塩素イオン（Ｃｌ-）を含む高温水に晒される環境において、耐食性、特に耐応力腐食割れ性に優れることが求められる。これらの要求から、油井管などには、ＣｒおよびＮｉ、さらにはＭｏを多量に含有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金（以下、単に「高合金」ともいう）からなる継目無管が適用されつつある。
高合金の継目無管は、マンネスマン・マンドレルミル方式、マンネスマン・プラグミル方式、マンネスマン・アッセルミル方式などのマンネスマン製管法により製造することができる。この製管法は次のステップからなる：
（１）傾斜穿孔圧延機（ピアサ）により、所定温度に加熱された丸ビレットを穿孔圧延し、中空素管（ホローシェル）に成形する；
（２）延伸圧延機（例：マンドレルミル、プラグミル）により、中空素管を延伸圧延する；
（３）定径圧延機（例：サイザ、ストレッチレデューサ）により、延伸圧延された素管を所定の外径と肉厚に定径圧延し、製品管に仕上げる。
（１）傾斜穿孔圧延機（ピアサ）により、所定温度に加熱された丸ビレットを穿孔圧延し、中空素管（ホローシェル）に成形する；
（２）延伸圧延機（例：マンドレルミル、プラグミル）により、中空素管を延伸圧延する；
（３）定径圧延機（例：サイザ、ストレッチレデューサ）により、延伸圧延された素管を所定の外径と肉厚に定径圧延し、製品管に仕上げる。
ところで、Ｍｏを含有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金は、例えば、炭素鋼と比較して変形抵抗が２．４倍程度高く、１３％Ｃｒ鋼やＢＢＳ鋼と比較しても２倍近く変形抵抗が高いことから、熱間加工によるせん断変形に伴って加工発熱が顕著に生じる。このため、特に、高合金の丸ビレットを穿孔圧延する際、ビレットは、大きなせん断変形が与えられることから、加工発熱が著しく生じ、ビレット温度が上昇する。これにより、穿孔圧延で得られる高合金の中空素管には、肉厚内部で粒界溶融割れが発生し、この粒界溶融割れに起因して、管内面に溶融状の被れ疵（以下、「溶融被れ疵」という）が生じ易い。
この溶融被れ疵は、後工程の延伸圧延および定径圧延を経ても残存し、製品不良を引き起こす。このため、中空素管の内面に溶融被れ疵が発生した場合、その疵が存在する部分を不良部として切り落とす必要がある。その結果、製品に使用されない不良部が増加することから、製品歩留りが低下し、これに伴って製造コストが悪化する。
したがって、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の継目無管の製造では、穿孔圧延時に溶融被れ疵の発生を防止することが強く望まれる。すなわち、溶融被れ疵の発生が、主として穿孔圧延時のビレット温度に大きく依存することから、溶融被れ疵の発生を防止するために、ビレットの加熱温度を含めた穿孔圧延の諸条件を適正化する方策が必要とされる。
穿孔圧延の諸条件を適正化して溶融被れ疵の発生防止を図る従来技術は、下記のものがある。特許文献１には、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金のビレットを穿孔圧延する際に、傾斜ロールのゴージ部での周速、ビレットの半径、および中空素管の肉厚に着目し、これらによる加工発熱量を加味して、ビレットの加熱温度、およびその他の穿孔圧延の諸条件（ロールゴージ部での周速、穿孔比など）を規定する技術が開示されている。
しかし、前記特許文献１に開示される技術は、溶融被れ疵の発生を有効に防止する方策として万能とはいえず、未だ改良の余地がある。
本発明の目的は、次の特性を有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法を提供することである：
穿孔圧延の際に、管内面で溶融被れ疵の発生を有効に防止すること。
穿孔圧延の際に、管内面で溶融被れ疵の発生を有効に防止すること。
本発明の要旨は、次の通りである。
傾斜穿孔圧延機を用いて、質量％で、Ｃｒを２０〜３０％、Ｎｉを３０〜５０％、並びにＭｏおよびＷの１種以上をＭｏ＋０．５Ｗで１．５％以上含有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなるビレットを穿孔圧延し、継目無管を製造する方法であって、
当該継目無管の製造方法は、下記（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する工程を含むこと、
を特徴とする高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ ・・・（１）
ただし、上記（１）式中のΦｒおよびΦθは、それぞれ下記（２）式および（３）式により求められる。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ） ・・・（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ） ・・・（３）
ここで、上記（１）式〜（３）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、
Ｄ：傾斜ロールのゴージ部の直径［ｍｍ］、
Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、
Ｖｆ：傾斜ロールのゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、
Φｒ：径方向対数歪、
ｔｈ：中空素管の肉厚（目標値）［ｍｍ］、
Φθ：周方向対数歪、および
Ｓｄ：中空素管の外径（目標値）［ｍｍ］。
当該継目無管の製造方法は、下記（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する工程を含むこと、
を特徴とする高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ ・・・（１）
ただし、上記（１）式中のΦｒおよびΦθは、それぞれ下記（２）式および（３）式により求められる。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ） ・・・（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ） ・・・（３）
ここで、上記（１）式〜（３）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、
Ｄ：傾斜ロールのゴージ部の直径［ｍｍ］、
Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、
Ｖｆ：傾斜ロールのゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、
Φｒ：径方向対数歪、
ｔｈ：中空素管の肉厚（目標値）［ｍｍ］、
Φθ：周方向対数歪、および
Ｓｄ：中空素管の外径（目標値）［ｍｍ］。
上記の製造方法では、ビレットの加熱温度Ｔを１１２０〜１２５０［℃］とし、傾斜ロールのゴージ部での周速Ｖｆを２．２８〜４．５５［ｍ／ｓｅｃ］とし、下記（４）式で表される穿孔圧延比ＥＬを３．５以下とすることができる。
ＥＬ＝Ｍ０／Ｍ１ ・・・（４）
ここで、上記（４）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｍ０：ビレットの断面積［ｍｍ2］、および
Ｍ１：中空素管の断面積［ｍｍ2］。
ＥＬ＝Ｍ０／Ｍ１ ・・・（４）
ここで、上記（４）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｍ０：ビレットの断面積［ｍｍ2］、および
Ｍ１：中空素管の断面積［ｍｍ2］。
本発明の高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法は、下記の顕著な効果を有する：
穿孔圧延の際に、管内面で溶融被れ疵の発生を有効に防止できること。
穿孔圧延の際に、管内面で溶融被れ疵の発生を有効に防止できること。
本発明者らは、上記目的を達成するため、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管をマンネスマン製管法により製造する際、後述する実施例で実証するように、傾斜穿孔圧延機を用い穿孔圧延の諸条件を種々変更して穿孔圧延を実施し、これにより得られた各中空素管の内面で溶融被れ疵の発生有無を調査する試験を行った。この試験の結果、前記特許文献１に開示される技術で着目した諸条件に加え、傾斜ロールのゴージ部の直径、ビレットの直径、および中空素管の外径に着目し、これら加工度に関係する諸条件よる加工発熱量も総合的に加味して、ビレットの加熱温度、およびその他の穿孔圧延の諸条件（ロールゴージ部での周速、穿孔比など）を規定することにより、前記特許文献１に開示される技術で規定されない穿孔圧延条件であっても、溶融被れ疵が発生しないことが判明した。
本発明は、このような調査結果に基づき、完成させたものである。すなわち、本発明の高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法は、傾斜穿孔圧延機を用いて、質量％で、Ｃｒを２０〜３０％、Ｎｉを３０〜５０％、並びにＭｏおよびＷの１種以上をＭｏ＋０．５Ｗで１．５％以上含有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなるビレットを穿孔圧延し、継目無管を製造する方法であって、下記（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する工程を含むこと、を特徴とする。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ ・・・（１）
ただし、上記（１）式中のΦｒおよびΦθは、それぞれ下記（２）式および（３）式により求められる。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ） ・・・（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ） ・・・（３）
ここで、上記（１）式〜（３）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、
Ｄ：傾斜ロールのゴージ部の直径［ｍｍ］、
Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、
Ｖｆ：傾斜ロールのゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、
Φｒ：径方向対数歪、
ｔｈ：中空素管の肉厚（目標値）［ｍｍ］、
Φθ：周方向対数歪、および
Ｓｄ：中空素管の外径（目標値）［ｍｍ］。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ ・・・（１）
ただし、上記（１）式中のΦｒおよびΦθは、それぞれ下記（２）式および（３）式により求められる。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ） ・・・（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ） ・・・（３）
ここで、上記（１）式〜（３）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、
Ｄ：傾斜ロールのゴージ部の直径［ｍｍ］、
Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、
Ｖｆ：傾斜ロールのゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、
Φｒ：径方向対数歪、
ｔｈ：中空素管の肉厚（目標値）［ｍｍ］、
Φθ：周方向対数歪、および
Ｓｄ：中空素管の外径（目標値）［ｍｍ］。
上記の製造方法では、ビレットの加熱温度Ｔを１１２０〜１２５０［℃］とし、傾斜ロールのゴージ部での周速Ｖｆを２．２８〜４．５５［ｍ／ｓｅｃ］とし、下記（４）式で表される穿孔圧延比ＥＬを３．５以下とすることができる。
ＥＬ＝Ｍ０／Ｍ１ ・・・（４）
ここで、上記（４）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｍ０：ビレットの断面積［ｍｍ2］、および
Ｍ１：中空素管の断面積［ｍｍ2］。
ＥＬ＝Ｍ０／Ｍ１ ・・・（４）
ここで、上記（４）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｍ０：ビレットの断面積［ｍｍ2］、および
Ｍ１：中空素管の断面積［ｍｍ2］。
以下に、本発明の製造方法を上記のように規定した理由および好ましい態様について説明する。
１．高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の成分組成
本発明で採用する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の具体的な組成は、以下の通りである。以下の記述において、成分含有量の「％」は「質量％」を意味する。
本発明で採用する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の具体的な組成は、以下の通りである。以下の記述において、成分含有量の「％」は「質量％」を意味する。
Ｃｒ：２０〜３０％
Ｃｒは、Ｎｉとの共存下において、耐応力腐食割れ性に代表される耐硫化水素腐食性を向上させるのに有効な元素である。しかし、その含有量が２０％未満では、その効果が得られない。一方、その含有量が３０％を超えると、上記の効果は飽和し、熱間加工性の観点からも好ましくない。そこで、Ｃｒの含有量は２０〜３０％とする。
Ｃｒは、Ｎｉとの共存下において、耐応力腐食割れ性に代表される耐硫化水素腐食性を向上させるのに有効な元素である。しかし、その含有量が２０％未満では、その効果が得られない。一方、その含有量が３０％を超えると、上記の効果は飽和し、熱間加工性の観点からも好ましくない。そこで、Ｃｒの含有量は２０〜３０％とする。
Ｎｉ：３０〜５０％
Ｎｉは、耐硫化水素腐食性を向上させる作用を有する元素である。しかし、その含有量が３０％未満では、合金の外表面にＮｉ硫化物皮膜が十分に生成しないため、Ｎｉを含有させる効果が得られない。一方、５０％を超えるＮｉを含有させても、その効果は飽和するため、合金コストに見合った効果が得られずに経済性を損なう。そこで、Ｎｉの含有量は３０〜５０％とする。
Ｎｉは、耐硫化水素腐食性を向上させる作用を有する元素である。しかし、その含有量が３０％未満では、合金の外表面にＮｉ硫化物皮膜が十分に生成しないため、Ｎｉを含有させる効果が得られない。一方、５０％を超えるＮｉを含有させても、その効果は飽和するため、合金コストに見合った効果が得られずに経済性を損なう。そこで、Ｎｉの含有量は３０〜５０％とする。
Ｍｏ＋０．５Ｗ：１．５％以上
ＭｏおよびＷは、ともに耐孔食性を改善する作用を有する元素であり、いずれか一方または両方を添加することができる。しかし、その含有量が「Ｍｏ＋０．５Ｗ」で１．５％未満では、その効果が得られないので、「Ｍｏ＋０．５Ｗ」で１．５％以上とする。また、これらの元素は必要以上に含有させてもその効果が飽和するだけであり、過度の含有は熱間加工性を低下させる。したがって、「Ｍｏ＋０．５Ｗ」の値が１０％以下の範囲内で含有させることが好ましい。
ＭｏおよびＷは、ともに耐孔食性を改善する作用を有する元素であり、いずれか一方または両方を添加することができる。しかし、その含有量が「Ｍｏ＋０．５Ｗ」で１．５％未満では、その効果が得られないので、「Ｍｏ＋０．５Ｗ」で１．５％以上とする。また、これらの元素は必要以上に含有させてもその効果が飽和するだけであり、過度の含有は熱間加工性を低下させる。したがって、「Ｍｏ＋０．５Ｗ」の値が１０％以下の範囲内で含有させることが好ましい。
本発明で採用する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金は、上記の合金元素の他に、下記の元素を含有してもよい。
Ｃ：０．０４％以下
Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅなどと炭化物を形成するが、その含有量が増加すると延性値と靱性値が低下する。このため、Ｃの含有量は０．０４％以下に制限するのが好ましい。
Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅなどと炭化物を形成するが、その含有量が増加すると延性値と靱性値が低下する。このため、Ｃの含有量は０．０４％以下に制限するのが好ましい。
Ｓｉ：０．５％以下
Ｓｉは、σ相の生成を防止し、延性および靱性の低下を抑制するために、できるだけ含有量を少なくする方がよい。したがって、Ｓｉの含有量は０．５％以下に制限するのが好ましい。
Ｓｉは、σ相の生成を防止し、延性および靱性の低下を抑制するために、できるだけ含有量を少なくする方がよい。したがって、Ｓｉの含有量は０．５％以下に制限するのが好ましい。
Ｍｎ：０．０１〜３．０％
Ｍｎは、熱間加工性の向上に寄与する。このため、Ｍｎを０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が過剰になると、耐食性が劣化する場合があるので、３．０％以下とするのが好ましい。したがって、Ｍｎを含有させる場合には、その含有量を０．０１〜３．０％の範囲とするのがよい。特に、σ相の生成が問題となる場合には、その含有量を０．０１〜１．０％とするのが望ましい。
Ｍｎは、熱間加工性の向上に寄与する。このため、Ｍｎを０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が過剰になると、耐食性が劣化する場合があるので、３．０％以下とするのが好ましい。したがって、Ｍｎを含有させる場合には、その含有量を０．０１〜３．０％の範囲とするのがよい。特に、σ相の生成が問題となる場合には、その含有量を０．０１〜１．０％とするのが望ましい。
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、通常は不純物として合金中に含まれるが、熱間加工性などに悪影響を及ぼす元素である。このため、Ｐの含有量は０．０３％以下に制限するのが好ましい。
Ｐは、通常は不純物として合金中に含まれるが、熱間加工性などに悪影響を及ぼす元素である。このため、Ｐの含有量は０．０３％以下に制限するのが好ましい。
Ｓ：０．０３％以下
Ｓも不純物として合金中に含まれるが、靱性などに悪影響を及ぼす元素である。このため、Ｓの含有量は０．０３％以下に制限するのが好ましい。
Ｓも不純物として合金中に含まれるが、靱性などに悪影響を及ぼす元素である。このため、Ｓの含有量は０．０３％以下に制限するのが好ましい。
Ｃｕ：０．０１〜１．５％
Ｃｕは、クリープ破断強度を向上させるのに有効な元素であり、０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が１．５％を超えると、合金の延性が低下する場合がある。したがって、Ｃｕの含有量は０．０１〜１．５％の範囲とするのが好ましい。
Ｃｕは、クリープ破断強度を向上させるのに有効な元素であり、０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が１．５％を超えると、合金の延性が低下する場合がある。したがって、Ｃｕの含有量は０．０１〜１．５％の範囲とするのが好ましい。
Ａｌ：０．２０％以下
Ａｌは、脱酸剤として有効であるが、σ相等の金属間化合物の生成を助長する。このため、Ａｌの含有量は０．２０％以下に制限するのが好ましい。
Ａｌは、脱酸剤として有効であるが、σ相等の金属間化合物の生成を助長する。このため、Ａｌの含有量は０．２０％以下に制限するのが好ましい。
Ｎ：０．０００５〜０．２％
Ｎは、固溶強化元素であり、高強度化に寄与するとともに、σ相等の金属間化合物の生成を抑制して、靱性の向上に寄与する。このため、Ｎは０．０００５％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が０．２％を超えると、耐孔食性が劣化するおそれがある。このため、Ｎの含有量は０．０００５〜０．２％の範囲とするのが好ましい。
Ｎは、固溶強化元素であり、高強度化に寄与するとともに、σ相等の金属間化合物の生成を抑制して、靱性の向上に寄与する。このため、Ｎは０．０００５％以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が０．２％を超えると、耐孔食性が劣化するおそれがある。このため、Ｎの含有量は０．０００５〜０．２％の範囲とするのが好ましい。
Ｃａ：０．００５％以下
Ｃａは、熱間加工性を阻害するＳを硫化物として固着するが、その含有量が過剰な場合、かえって熱間加工性を劣化させる。このため、Ｃａの含有量は０．００５％以下に制限するのが好ましい。
Ｃａは、熱間加工性を阻害するＳを硫化物として固着するが、その含有量が過剰な場合、かえって熱間加工性を劣化させる。このため、Ｃａの含有量は０．００５％以下に制限するのが好ましい。
２．継目無管の製造方法
本発明において、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の継目無管は、上記の必須含有元素を含有し、さらに必要に応じて任意含有元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる高合金により製造される管であり、工業的に慣用される製造設備および製造方法により製造することができる。例えば、高合金の溶製には、電気炉、アルゴン−酸素混合ガス底吹き脱炭炉（ＡＯＤ炉）や真空脱炭炉（ＶＯＤ炉）などを利用することができる。
本発明において、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の継目無管は、上記の必須含有元素を含有し、さらに必要に応じて任意含有元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる高合金により製造される管であり、工業的に慣用される製造設備および製造方法により製造することができる。例えば、高合金の溶製には、電気炉、アルゴン−酸素混合ガス底吹き脱炭炉（ＡＯＤ炉）や真空脱炭炉（ＶＯＤ炉）などを利用することができる。
上記の成分組成に溶製された溶湯は、連続鋳造法により横断面が矩形の鋳片に鋳造され、この連続鋳造鋳片は、孔型ロールを用いて横断面が円形の丸ビレットに分塊圧延される。この丸ビレットを素材とし、傾斜穿孔圧延機により穿孔圧延して中空素管を成形し、この中空素管を延伸圧延機により延伸圧延し定径圧延機により定径圧延することにより、高合金継目無管を製造することができる。
２−１．傾斜穿孔圧延機
図１は、本発明の高合金継目無管の製造方法を適用できる穿孔機の構成例を模式的に示す上面図であり、図２は、その穿孔機の穿孔位置の周辺を模式的に示す側面図である。図１および図２に示すように、穿孔機１０は、一対の傾斜ロール１と、プラグ２と、芯金３と、プッシャ４と、ＨＭＤ（Hot Metal Detector）５とを備える。
図１は、本発明の高合金継目無管の製造方法を適用できる穿孔機の構成例を模式的に示す上面図であり、図２は、その穿孔機の穿孔位置の周辺を模式的に示す側面図である。図１および図２に示すように、穿孔機１０は、一対の傾斜ロール１と、プラグ２と、芯金３と、プッシャ４と、ＨＭＤ（Hot Metal Detector）５とを備える。
一対の傾斜ロール１は、パスラインＸに対して所定の交叉角γと傾斜角δを有した状態で、プラグ２の周りに対向して配設される。傾斜ロール１は、図１および図２に示すようなコーン型に限られず、バレル型であってもよい。また、穿孔機１０は、図１および図２に示すような傾斜ロール１を２つ設けた２ロール式に限られず、傾斜ロールを３つ設けた３ロール式であってもよい。
プラグ２は、芯金３の先端に嵌め込まれて芯金３と結合され、穿孔機１０の出側となる傾斜ロール１同士の間のパスラインＸ上に配置される。
プッシャ４は、穿孔機１０の入側のパスラインＸ上に配置される。図１に示すプッシャ４は、シリンダ本体４１と、シリンダロッド４２と、接続部材４３と、ビレット押し棒４４とから構成される。ビレット押し棒４４は、接続部材４３により、周方向に回転可能にシリンダロッド４２と連結される。シリンダ本体４１は、油圧式または電動式のものを用いることができ、シリンダロッド４２を進退させる。
このような構成のプッシャ４は、パスラインＸ上に供給されたビレット２０の後端にビレット押し棒４４の先端を当接させ、シリンダ本体４１によってシリンダロッド４２およびビレット押し棒４４を進出させることでビレット２０を押圧する。これにより、ビレット２０は、パスラインＸに沿って傾斜ロール１およびプラグ２に向けて搬送され、傾斜ロール１に噛み込む。さらに、プッシャ４は、傾斜ロール１に噛み込んだビレット２０がプラグ２の先端に接触してから穿孔圧延が定常状態に達するまでの間、すなわち非定常状態の間、ビレット２０を押圧し続ける。
ここで、定常状態とは、穿孔圧延されたビレット２０（中空素管）の先端が傾斜ロール１より抜けた時点からビレット２０の後端が傾斜ロール１より抜けた時点までをいう。非定常状態とは、ビレット２０の先端が傾斜ロール１に噛み込んでから定常状態に入るまでをいう。
ＨＭＤ５は、穿孔機１０の出側であって、傾斜ロール１の後端近傍に配設される。ＨＭＤ５は、穿孔圧延された中空素管の先端が傾斜ロール１の間を通過したか否か、すなわち穿孔圧延が非定常状態から定常状態に達したか否かを検知する。
２−２．穿孔圧延
本発明の高合金継目無管の製造方法は、上述した穿孔機を用い、上記（１）式を満足する条件で高合金ビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する。すなわち、穿孔圧延時に加工度に関係する諸条件として、上記（１）式に示すように、傾斜ロールのゴージ部の直径「Ｄ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比「Ｄ／Ｂｄ」、傾斜ロールのゴージ部での周速「Ｖｆ」、径方向対数歪「Φｒ」、および周方向対数歪「Φθ」に着目し、これらによる加工発熱量を総合的に加味した関係式からビレットの加熱温度「Ｔ」を設定する。ここで、径方向対数歪「Φｒ」は、上記（２）式の通り、中空素管の肉厚「ｔｈ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比の影響を考慮したものであり、周方向対数歪「Φθ」は、上記（３）式の通り、中空素管の外径「Ｓｄ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比、いわゆる拡管比の影響を考慮したものである。
本発明の高合金継目無管の製造方法は、上述した穿孔機を用い、上記（１）式を満足する条件で高合金ビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する。すなわち、穿孔圧延時に加工度に関係する諸条件として、上記（１）式に示すように、傾斜ロールのゴージ部の直径「Ｄ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比「Ｄ／Ｂｄ」、傾斜ロールのゴージ部での周速「Ｖｆ」、径方向対数歪「Φｒ」、および周方向対数歪「Φθ」に着目し、これらによる加工発熱量を総合的に加味した関係式からビレットの加熱温度「Ｔ」を設定する。ここで、径方向対数歪「Φｒ」は、上記（２）式の通り、中空素管の肉厚「ｔｈ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比の影響を考慮したものであり、周方向対数歪「Φθ」は、上記（３）式の通り、中空素管の外径「Ｓｄ」とビレットの直径「Ｂｄ」との比、いわゆる拡管比の影響を考慮したものである。
上記（１）式を満足する条件で穿孔圧延を行うことにより、ビレットに加工発熱が生じても、ビレット温度は粒界溶融割れが発生する温度以下に抑えられるため、中空素管の内面で溶融被れ疵の発生を有効に防止することができる。もっとも、穿孔圧延による加工度が比較的小さい場合には、上記（１）式の条件を満足する範囲内でビレットの加熱温度を高くすることができ、これに伴って穿孔速度を上昇することが可能となるため、穿孔機への負荷の低減と能率向上が図られると同時に、プラグとビレットとの接触時間の短縮化が図られ、その結果としてプラグ寿命を向上できる。
穿孔圧延の際、ビレットの加熱温度「Ｔ」は、１１２０〜１２５０［℃］の範囲内であることが好ましい。加熱温度が１１２０℃未満と低い場合、ビレットの変形抵抗が増大するので、穿孔機への負荷が増加し、操業に支障を来たすからである。一方、加熱温度が１２５０℃を超えた場合、加工発熱の付与とあいまって、粒界溶融割れに起因する溶融被れ疵が発生するおそれがあるからである。
傾斜ロールのゴージ部での周速「Ｖｆ」は、２．２８〜４．５５［ｍ／ｓｅｃ］の範囲内であることが好ましい。ロールゴージ部での周速が低すぎると、穿孔圧延の所要時間が増加し、これに伴ってプラグ寿命が低下するとともに、操業効率が悪くなるからである。一方、ロールゴージ部での周速があまりに高いと、粒界溶融割れが発生し、溶融被れ疵が発生し易くなるからである。なお、図１および図２に示すように、傾斜ロール１のゴージ部１ａは、傾斜ロール１同士の間隔が最も小さくなる位置のことを意味する。
上記（４）式で表される穿孔圧延比「ＥＬ」は、３．５以下であることが好ましい。穿孔圧延比が大きいほど、加工量増大によるロールスリップや穿孔時間増大によるプラグ溶損等といったトラブルが発生し易くなるからである。
［試験方法］
本発明の効果を確認するため、前記図１および図２に示す傾斜穿孔圧延機を用いて、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金のビレットを穿孔圧延し、中空素管に成形する試験を行った。その際、下記表１および表２に示す通りに、穿孔圧延の諸条件を種々変更した。
本発明の効果を確認するため、前記図１および図２に示す傾斜穿孔圧延機を用いて、高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金のビレットを穿孔圧延し、中空素管に成形する試験を行った。その際、下記表１および表２に示す通りに、穿孔圧延の諸条件を種々変更した。
その他の試験条件は、下記の通りである。
・ビレットの直径：２２５ｍｍ
・傾斜ロールのゴージ部の直径：１４００ｍｍ
・中空素管の外径：３３０ｍｍ
・ビレットの直径：２２５ｍｍ
・傾斜ロールのゴージ部の直径：１４００ｍｍ
・中空素管の外径：３３０ｍｍ
［評価方法］
穿孔圧延後、各中空素管の内面を観察し、溶融被れ疵の発生状況を調査した。上記表１および表２にその調査結果も併せて示す。
穿孔圧延後、各中空素管の内面を観察し、溶融被れ疵の発生状況を調査した。上記表１および表２にその調査結果も併せて示す。
表１および表２中で、「溶融被れ疵評価」の欄の記号の意味は次の通りである。
○：良。溶融被れ疵が認められなかったことを示す。
×：不可。溶融被れ疵が認められたことを示す。
○：良。溶融被れ疵が認められなかったことを示す。
×：不可。溶融被れ疵が認められたことを示す。
［試験結果］
表１および表２に示す結果から次のことが示される。試験番号１〜５、７〜１０、１３〜１５、１９〜２１、２５〜２７、３１〜３３、３７〜３９、４３〜４５、４９〜５０、および５５〜５７では、いずれも（１）式の条件を満たし、溶融被れ疵が発生しなかった。一方、（１）式の条件を満たさないその他の試験番号では、溶融被れ疵が発生した。
表１および表２に示す結果から次のことが示される。試験番号１〜５、７〜１０、１３〜１５、１９〜２１、２５〜２７、３１〜３３、３７〜３９、４３〜４５、４９〜５０、および５５〜５７では、いずれも（１）式の条件を満たし、溶融被れ疵が発生しなかった。一方、（１）式の条件を満たさないその他の試験番号では、溶融被れ疵が発生した。
本発明は、マンネスマン製管法による高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金の継目無管の製造に有効に利用できる。
１：傾斜ロール、 １ａ：ゴージ部、 ２：プラグ、 ３：芯金、
４：プッシャ、 ５：ＨＭＤ（Hot Metal Detector）、
１０：穿孔機、 ２０：ビレット、
４１：シリンダ本体、 ４２：シリンダロッド、
４３：接続部材、 ４４：ビレット押し棒、 Ｘ：パスライン
４：プッシャ、 ５：ＨＭＤ（Hot Metal Detector）、
１０：穿孔機、 ２０：ビレット、
４１：シリンダ本体、 ４２：シリンダロッド、
４３：接続部材、 ４４：ビレット押し棒、 Ｘ：パスライン
Claims (2)
- 傾斜穿孔圧延機を用いて、質量％で、Ｃｒを２０〜３０％、Ｎｉを３０〜５０％、並びにＭｏおよびＷの１種以上をＭｏ＋０．５Ｗで１．５％以上含有する高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなるビレットを穿孔圧延し、継目無管を製造する方法であって、
当該継目無管の製造方法は、下記（１）式を満足する条件でビレットを加熱して穿孔圧延し、中空素管に成形する工程を含むこと、
を特徴とする高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法。
Ｔ≦１４７５．５−１．５６４×Ｄ／Ｂｄ−１５．９５１×Ｖｆ−１７８．０８８×Φｒ−１０５．９８３×Φθ ・・・（１）
ただし、上記（１）式中のΦｒおよびΦθは、それぞれ下記（２）式および（３）式により求められる。
Φｒ＝−ｌｎ（２×ｔｈ／Ｂｄ） ・・・（２）
Φθ＝ｌｎ（２×（Ｓｄ−ｔｈ）／Ｂｄ） ・・・（３）
ここで、上記（１）式〜（３）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｔ：ビレットの加熱温度［℃］、
Ｄ：傾斜ロールのゴージ部の直径［ｍｍ］、
Ｂｄ：ビレットの直径［ｍｍ］、
Ｖｆ：傾斜ロールのゴージ部での周速［ｍ／ｓｅｃ］、
Φｒ：径方向対数歪、
ｔｈ：中空素管の肉厚［ｍｍ］、
Φθ：周方向対数歪、および
Ｓｄ：中空素管の外径［ｍｍ］。 - ビレットの加熱温度Ｔを１１２０〜１２５０［℃］とし、傾斜ロールのゴージ部での周速Ｖｆを２．２８〜４．５５［ｍ／ｓｅｃ］とし、下記（４）式で表される穿孔圧延比ＥＬを３．５以下とすること、
を特徴とする請求項１に記載の高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金継目無管の製造方法。
ＥＬ＝Ｍ０／Ｍ１ ・・・（４）
ここで、上記（４）式中の記号の意味は下記の通りである。
Ｍ０：ビレットの断面積［ｍｍ2］、および
Ｍ１：中空素管の断面積［ｍｍ2］。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011240376A JP5765191B2 (ja) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011240376A JP5765191B2 (ja) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013094819A true JP2013094819A (ja) | 2013-05-20 |
| JP5765191B2 JP5765191B2 (ja) | 2015-08-19 |
Family
ID=48617344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011240376A Active JP5765191B2 (ja) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5765191B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014187137A1 (zh) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | 苏州贝思特金属制品有限公司 | 一种镍铜合金无缝管 |
| CN105202275A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-12-30 | 东港市东方高新金属材料有限公司 | 一种钛合金tc4热轧管及其制备方法 |
| CN110252813A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-09-20 | 西北工业大学 | 一种镍基高温合金实心棒坯的二辊斜轧穿孔方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105964693B (zh) * | 2016-01-12 | 2018-02-02 | 江苏隆达超合金航材股份有限公司 | 镍基高温合金管的行星轧制生产工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008161906A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金鋼からなる継目無鋼管の製造方法 |
-
2011
- 2011-11-01 JP JP2011240376A patent/JP5765191B2/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008161906A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金鋼からなる継目無鋼管の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014187137A1 (zh) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | 苏州贝思特金属制品有限公司 | 一种镍铜合金无缝管 |
| CN105202275A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-12-30 | 东港市东方高新金属材料有限公司 | 一种钛合金tc4热轧管及其制备方法 |
| CN110252813A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-09-20 | 西北工业大学 | 一种镍基高温合金实心棒坯的二辊斜轧穿孔方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5765191B2 (ja) | 2015-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4513807B2 (ja) | Ｆｅ−Ｎｉ合金素管及びその製造方法 | |
| JP4475429B2 (ja) | Ｎｉ基合金素管及びその製造方法 | |
| JP5003151B2 (ja) | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金鋼からなる継目無鋼管の製造方法 | |
| JP4420140B2 (ja) | 高合金継目無管の製造方法 | |
| JP4553073B1 (ja) | 高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金継目無管の製造方法 | |
| JP4692650B2 (ja) | 継目無管の製造方法 | |
| JP5273231B2 (ja) | 継目無金属管の製造方法 | |
| JP5765191B2 (ja) | 高Ｃｒ−高Ｎｉ基合金からなる継目無管の製造方法 | |
| JP4315155B2 (ja) | 継目無管の製造方法 | |
| JP5056990B2 (ja) | 高Ｃｒ−高Ｎｉ合金からなる継目無管用丸鋼片の製造方法、およびその丸鋼片を用いた継目無管の製造方法 | |
| JP5273230B2 (ja) | 継目無金属管の製造方法 | |
| JP2009120875A (ja) | 高合金継目無管及びその製造方法 | |
| JP5716468B2 (ja) | 継目無管の冷間圧延方法 | |
| JP3407704B2 (ja) | 高炭素継目無鋼管の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140212 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141014 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20141117 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150519 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150601 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5765191 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |