JP2018094565A - Manufacturing method of seamless metallic pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、継目無金属管の製造方法に関し、より詳しくは、化学組成が、質量%で、Cr:14〜30%、Ni:29〜65%、Mo:2〜17%を含む高Cr・高Ni・高Mo合金の継目無金属管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a seamless metal pipe, and more particularly, a high Cr · chemical composition having a mass% of Cr: 14-30%, Ni: 29-65%, Mo: 2-17%. The present invention relates to a method for producing a seamless metal pipe of a high Ni / high Mo alloy.
継目無金属管の製造方法として、熱間押出製管法が知られている。特開平1−241318号公報には、押出プレスによる金属の熱間押出方法が記載されている。同公報には、高価なビレットを熱間押出しにより押出加工するに際し、ビレットの後部に安価な金属よりなる添加片を予め一体的に付着させることが記載されている。また、添加片部分の加熱温度がビレットより低温になるように加熱することによって、交錯部の発生を少なくできると記載されている。 As a method for producing a seamless metal pipe, a hot extrusion pipe making method is known. Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-224118 describes a hot extrusion method of metal by an extrusion press. The publication describes that when an expensive billet is extruded by hot extrusion, an additive piece made of an inexpensive metal is integrally attached to the rear portion of the billet in advance. Further, it is described that the occurrence of the crossing portion can be reduced by heating the added piece portion so that the heating temperature is lower than that of the billet.
熱間押出製管法では、マンドレルを挿入するための下孔を予めビレットに形成しておく必要がある。製造する継目無金属管の内径が大きい場合、下孔を機械加工だけで形成すると生産性や歩留りが低下する。そのため、穿孔プレスを用いてビレットの孔拡げ(穿孔)を熱間で実施する場合がある。 In the hot extrusion pipe manufacturing method, it is necessary to previously form a pilot hole for inserting a mandrel in a billet. When the inner diameter of the seamless metal pipe to be manufactured is large, if the prepared hole is formed only by machining, productivity and yield decrease. Therefore, there is a case where the billet is expanded (drilled) hot using a drilling press.
特公昭59−6724号公報には、ホロビレットのエキスパンション工具が記載されている。特許第5998614号公報には、熱間押広げ穿孔用ビレット潤滑剤及びそれを用いた熱間押広げ穿孔方法が記載されている。 Japanese Patent Publication No. 59-6724 discloses a horo billet expansion tool. Japanese Patent No. 5998614 describes a billet lubricant for hot spreading and a hot spreading method using the same.
Ni基合金等の高合金の金属管を穿孔する場合、穿孔工程終盤の穿孔力の増加が顕著になる。そのため、設備仕様内での製管を実現するためには、穿孔工程の1パスあたりのビレット内径拡大量を小さくするか、ビレットの下孔径を大きくする必要がある。 When drilling a high-alloy metal tube such as a Ni-based alloy, an increase in the drilling force at the end of the drilling process becomes significant. Therefore, in order to realize pipe making within the equipment specifications, it is necessary to reduce the billet inner diameter expansion amount per pass of the drilling process or increase the billet inner diameter.
そのため、内径の大きな高合金の金属管を製造するためには、複数のパスに分けて穿孔を実施するか、ビレットの下孔径を大きくする必要がある。多パス穿孔はビレットの再加熱が必要になる等、生産能率が低下し、下孔径拡大は歩留りが低下する。 Therefore, in order to manufacture a high-alloy metal tube having a large inner diameter, it is necessary to divide into a plurality of passes or to increase the diameter of the billet. Multi-pass drilling necessitates reheating of the billet and lowers the production efficiency, and enlargement of the pilot hole diameter reduces the yield.
さらに、熱間押出製管法では押出し後の材料をホットソーで切り離す必要がある。高合金の金属管は熱間強度が高く切断負荷が大きいため、ホットソーのブレード(刃)が摩耗しやすく、ホットソーのブレードを頻繁に交換する必要があり、生産能率が低いという問題がある。 Furthermore, in the hot extrusion tube manufacturing method, it is necessary to cut the extruded material with a hot saw. A high alloy metal tube has high hot strength and a high cutting load, so the hot saw blade (blade) is likely to be worn, the hot saw blade needs to be frequently replaced, and the production efficiency is low.
本発明の目的は、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制し、かつ押出し後の切断負荷を低減することによって、生産能率を向上させた継目無金属管の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the seamless metal pipe which improved the production efficiency by suppressing the increase in the piercing | punching force at the end of a piercing process, and reducing the cutting load after extrusion.
本発明の一実施形態による継目無金属管の製造方法は、中空ビレットの一方の端部に添加片が付着した添加片付きビレットを準備する工程と、前記添加片付きビレットを温度T1に加熱する工程と、前記加熱した添加片付きビレットを前記添加片が付着した端部と反対側の端部から穿孔する工程と、前記穿孔した添加片付きビレットを再加熱する工程と、前記再加熱した添加片付きビレットを前記添加片が付着した端部と反対側の端部が前方となるように押出しして素管にする工程と、前記素管を前記添加片の位置で切断する工程とを備える。前記中空ビレットは、化学組成が、質量%で、Cr:14〜30%、Ni:29〜65%、Mo:2〜17%を含み、前記添加片の温度T1における熱間強度Ka、及び前記中空ビレットの温度T1における熱間強度Kbが、下記の式を満たす。
0.3≦Ka/Kb≦0.75
ここで、熱間強度は、ひずみ速度1.0/秒で応力−ひずみ曲線を測定したとき、ひずみが0.5になるときの変形抵抗とする。
The method of manufacturing a seamless metal pipe according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a billet with an added piece having an added piece attached to one end of a hollow billet, and a step of heating the billet with an added piece to a temperature T1. A step of perforating the heated billet with an added piece from an end opposite to an end to which the added piece is attached; a step of reheating the perforated billet with an added piece; and the reheated billet with an added piece of the billet Extruding so that the end opposite to the end to which the added piece is attached becomes the front, and forming a raw pipe; and cutting the raw pipe at the position of the added piece. The hollow billet has a chemical composition of mass%, Cr: 14-30%, Ni: 29-65%, Mo: 2-17%, the hot strength Ka at the temperature T1 of the added piece, and the The hot strength Kb at the temperature T1 of the hollow billet satisfies the following formula.
0.3 ≦ Ka / Kb ≦ 0.75
Here, the hot strength is the deformation resistance when the strain becomes 0.5 when the stress-strain curve is measured at a strain rate of 1.0 / sec.
本発明によれば、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制し、かつ押出し後の切断負荷を低減することによって、生産能率を向上させた継目無金属管の製造方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the seamless metal pipe which improved the production efficiency is obtained by suppressing the increase in the piercing | punching force at the end of a piercing process, and reducing the cutting load after extrusion.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. The dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate the actual dimensional ratio.
図1は、本発明の一実施形態による継目無金属管の製造方法を示すフロー図である。本実施形態による継目無金属管の製造方法は、添加片付きビレットを準備する工程(ステップS1)、添加片付きビレットを温度T1に加熱する工程(ステップS2)、加熱した添加片付きビレットを穿孔する工程(ステップS3)、穿孔した添加片付きビレットを再加熱する工程(ステップS4)、再加熱した添加片付きビレットを押出しして素管にする工程(ステップS5)、及び素管を添加片の位置で切断する工程(ステップS6)を備えている。以下、各工程を詳しく説明する。 FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a seamless metal pipe according to an embodiment of the present invention. The method of manufacturing a seamless metal pipe according to the present embodiment includes a step of preparing a billet with an added piece (step S1), a step of heating the billet with an added piece to a temperature T1 (step S2), and a step of punching the heated billet with an added piece ( Step S3), the step of reheating the pierced billet with an added piece (Step S4), the step of extruding the reheated billet with an added piece into a blank (Step S5), and cutting the blank at the position of the added piece. A process (step S6) is provided. Hereinafter, each process will be described in detail.
[添加片付きビレット準備工程(ステップS1)]
中空ビレットの一方の端部に添加片が付着した添加片付きビレットを準備する(ステップS1)。図2は、本実施形態で用いる添加片付きビレット10の斜視図である。添加片付きビレット10は、中空ビレット11と、添加片12とを備えている。
[Additional billet preparation step (step S1)]
A billet with an added piece having an added piece attached to one end of the hollow billet is prepared (step S1). FIG. 2 is a perspective view of the
中空ビレット11は、中心に貫通孔11aが形成された丸ビレットである。添加片12は、中空ビレット11の一方の端部に付着している。添加片12には、中空ビレット11の貫通孔11aと同軸の貫通孔12aが形成されている。中空ビレット11と添加片12とは、概ね同じ径であることが好ましい。また、貫通孔11aと貫通孔12aとは、概ね同じ径であることが好ましい。
The
中空ビレット11と添加片12とは、例えば溶接によって固定されている。添加片付きビレット10は、中空ビレット11及び添加片12にそれぞれ貫通孔11a及び貫通孔12aを形成してから、中空ビレット11と添加片12とを付着させたものであってもよい。あるいは、添加片付きビレット10は、中空ビレット11と添加片12とを付着させてから、貫通孔11a及び貫通孔12aを形成したものであってもよい。貫通孔11a及び貫通孔12aは、例えば機械加工によって形成することができる。
The
中空ビレット11は、製造しようとする継目無金属管と同じ化学組成を有する。本実施形態では、化学組成が、質量%で、Cr:14〜30%、Ni:29〜65%、Mo:2〜17%を含む高Cr・高Ni・高Mo合金の継目無金属管を製造する。したがって、中空ビレット11の化学組成も、質量%で、Cr:14〜30%、Ni:29〜65%、Mo:2〜17%を含む。高Cr・高Ni・高Mo合金は、例えば、Alloy625(Cr:20〜23%、Ni:58%以上、Mo:8〜10%を含む合金)、SM2535(Cr:24〜27%、Ni:29〜37%、Mo:2〜4%を含む合金)、SM2550(Cr:23〜26%、Ni:47〜54%、Mo:6〜9%を含む合金)等である。
The
添加片12は、中空ビレット11よりも熱間強度の低い材料で形成されている。添加片12は、例えばSUS304で形成されている。中空ビレット11の熱間強度と添加片12の熱間強度との関係の詳細については後述する。
The
[加熱工程(ステップS2)]
添加片付きビレット10を温度T1に加熱する(ステップS2)。温度T1の好適値は中空ビレット11の材質に依存するが、例えば1000〜1200℃である。温度T1が低すぎると、穿孔工程(ステップS3)での負荷が大きくなる。一方、温度T1が高すぎると、中空ビレット11の材質によっては熱間加工性が低下し、疵等が発生しやすくなる。
[Heating Step (Step S2)]
The
加熱工程(ステップS2)は、添加片付きビレット10を常温から950℃程度まで予熱(均熱)する工程を含んでいてもよい。加熱方法は特に限定されないが、例えば、予熱にはロータリーハース炉を、予熱温度から温度T1への加熱には誘導加熱炉を用いることができる。
The heating step (Step S2) may include a step of preheating (soaking) the
[穿孔工程(ステップS3)]
加熱した添加片付きビレット10を、添加片12が付着した端部と反対側の端部から穿孔する(ステップS3)。本願において「穿孔」とは、予め機械加工等により中心に孔(ガイドホール)が設けられた中空ビレットの孔を広げること(中空ビレットの内径を広げること)をいう。図3は、穿孔プレス装置20によって添加片付きビレット10を穿孔している状態を示す模式的断面図である。穿孔プレス装置20は、コンテナ21、マンドレル22、プラグ23、及びシャーリング24を備えている。
[Punching Step (Step S3)]
The
図3に示すように、添加片付きビレット10を、添加片12がシャーリング24に接するようにコンテナ21に装入する。中空ビレット11の貫通孔の開口にプラグ23の先端を接触させる。この状態で、プラグ23を下降させる。これによって、中空ビレット11の貫通孔及び添加片12の貫通孔が拡径される。
As shown in FIG. 3, the
[再加熱工程(ステップS4)]
穿孔した添加片付きビレット10を再加熱する(ステップS4)。好適な再加熱温度は中空ビレット11の材質に依存するが、例えば1000〜1200℃である。再加熱温度は、加熱工程(ステップS3)の温度T1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。再加熱温度が低すぎると、押出工程(ステップS5)での負荷が大きくなる。一方、再加熱温度が高すぎると、中空ビレット11の材質によっては熱間加工性が低下し、疵等が発生しやすくなる。
[Reheating process (step S4)]
The
[押出工程(ステップS5)]
再加熱した添加片付きビレット10を添加片12が付着した端部と反対側の端部が前方となるように押出しして素管にする(ステップS5)。図4及び図5は、押出プレス装置30によって添加片付きビレット10を押出ししている状態を示す模式的断面図である。押出プレス装置30は、コンテナ31、ステム32、マンドレルホルダ33、マンドレル34、ダイホルダ35、ダイス36、及びホルスタ37を備えている。
[Extrusion process (step S5)]
The reheated
再加熱した添加片付きビレット10及びダミーブロック38にマンドレル34を挿入しながら、同時にステム32でコンテナ31内に押し込む。このとき、添加片12が付着した端部と反対側の端部が前方になるように、添加片付きビレット10を配置する。すなわち、添加片12がダミーブロック38に接するように、添加片付きビレット10を配置する。コンテナ31内で加圧された添加片付きビレット10は、コンテナ31内に充満しアップセットされる。ステム32をさらに加圧前進させることで、中空ビレット11がマンドレル34とダイス36とによって形成される同心円状の開口部から連続的に塑性変形を受けて流れ出し、素管Pになる(図4を参照)。ステム32をさらに加圧前進させることで、添加片12の一部も同様に加工される(図5を参照)。
The
[切断工程(ステップS6)]
素管Pを添加片12の位置で切断する(ステップS6)。図6は、ホットソー39によって素管Pを切断している状態を示す模式的断面図である。押出終了後、コンテナ31を100mm程度後退させ、コンテナ31とダイス36との間にホットソー39装入し、素管Pを添加片12の位置で切断する。これによって、素管Pと、コンテナ31内に残った押しかす(ディスカード)とが分離される。
[Cutting step (step S6)]
The raw tube P is cut at the position of the addition piece 12 (step S6). FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state where the raw tube P is cut by the
なお、素管Pの後端には添加片12の一部が付着したままであるが、これは後工程で改めて切断すればよい。
In addition, although the part of the
[中空ビレット11の熱間強度と添加片12の熱間強度との関係]
本実施形態では、添加片12の温度T1における熱間強度Ka、及び中空ビレット11の温度T1における熱間強度Kbが、下記の式を満たす。
0.3≦Ka/Kb≦0.75
ここで、熱間強度は、ひずみ速度1.0/秒で応力−ひずみ曲線を測定したとき、ひずみが0.5になるときの変形抵抗とする。なお、穿孔プレス時の被プレス材(中空ビレット)の変形速度及び変形量におおむね合わせて、ひずみ速度1.0/秒、ひずみ0.5の場合の変形抵抗を用いている。
[Relationship between hot strength of
In the present embodiment, the hot strength Ka at the temperature T1 of the
0.3 ≦ Ka / Kb ≦ 0.75
Here, the hot strength is the deformation resistance when the strain becomes 0.5 when the stress-strain curve is measured at a strain rate of 1.0 / sec. The deformation resistance in the case of a strain rate of 1.0 / second and a strain of 0.5 is used in accordance with the deformation speed and deformation amount of the pressed material (hollow billet) at the time of punching press.
熱間強度は、より具体的には、次のように測定する。外径8mm、長さ12mmの円柱試験片を作製し、高温での圧縮試験を実施する。図7は、同試験のヒートパターンである。まず、試験片を、室温から1250℃まで5℃/秒の昇温速度で加熱する。1250℃で60秒間保持した後、温度T1まで2℃/秒で降温し、温度T1で5秒間保持する。ただし、温度T1が1250℃の場合は、この降温及び保持は行わない。その後、1.0/秒のひずみ速度で試験片に圧縮応力を加え、応力−ひずみ曲線を測定する。加工量は9.5mmとする。すなわち、試験片の長さが2.5mmになるまで圧縮応力を加える。ひずみが0.5となるときの変形抵抗を、温度T1における熱間強度とする。 More specifically, the hot strength is measured as follows. A cylindrical test piece having an outer diameter of 8 mm and a length of 12 mm is prepared, and a compression test at a high temperature is performed. FIG. 7 is a heat pattern of the test. First, the test piece is heated from room temperature to 1250 ° C. at a heating rate of 5 ° C./second. After holding at 1250 ° C. for 60 seconds, the temperature is lowered to temperature T 1 at 2 ° C./second, and held at temperature T 1 for 5 seconds. However, when the temperature T1 is 1250 ° C., the temperature lowering and holding are not performed. Thereafter, a compressive stress is applied to the test piece at a strain rate of 1.0 / second, and a stress-strain curve is measured. The processing amount is 9.5 mm. That is, compressive stress is applied until the length of the test piece becomes 2.5 mm. The deformation resistance when the strain becomes 0.5 is defined as the hot strength at the temperature T1.
以下、中空ビレット11の熱間強度と添加片12の熱間強度との関係を上記のように限定する理由を、本実施形態の効果とともに説明する。
Hereinafter, the reason for limiting the relationship between the hot strength of the
図8は、Ni基合金(Alloy625)及びステンレス鋼(SUS304)の材料温度と熱間強度との関係を示すグラフである。図8に示すように、Ni基合金等の高合金はステンレス鋼と比較して、温度低下に伴う熱間強度の増加割合が大きい。このことが穿孔工程(図1のステップS3)終盤の穿孔力増加の原因であると考えられる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the material temperature and hot strength of the Ni-based alloy (Alloy 625) and stainless steel (SUS304). As shown in FIG. 8, a high alloy such as a Ni-based alloy has a higher rate of increase in hot strength due to a temperature drop than stainless steel. This is considered to be the cause of the increase in the drilling force at the end of the drilling process (step S3 in FIG. 1).
本実施形態では、継目無金属管の材料となる中空ビレット11の一方の端部に、中空ビレット11よりも熱間強度の低い添加片12を付着させた添加片付きビレット10を準備する(図2を参照)。そして、添加片付きビレット10を、添加片12がシャーリング24に接するようにコンテナ21に装入し、添加片12が付着した端部と反対側の端部から穿孔する(図3を参照)。
In the present embodiment, a
穿孔工程の間、添加片付きビレット10の温度は次第に低下する。特に添加片12は、シャーリング24との接触に伴う抜熱によって温度が大きく低下する。本実施形態によれば、温度が最も低下する穿孔工程終盤では、中空ビレット11よりも熱間強度の低い添加片12が穿孔される。そのため、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制することができる。
During the drilling process, the temperature of the
また、本実施形態では、切断工程(図1のステップS6)において、素管Pを添加片12の位置で切断する(図6を参照)。そのため、熱間強度の高い中空ビレット11を切断する場合と比較して、切断負荷を低減することができる。これによって、ホットソー39の寿命を延長することができる。
Further, in the present embodiment, in the cutting process (step S6 in FIG. 1), the raw tube P is cut at the position of the addition piece 12 (see FIG. 6). Therefore, cutting load can be reduced compared with the case where the
中空ビレット11の熱間強度に対する添加片12の熱間強度の比Ka/Kbが低すぎると、穿孔工程(図1のステップS3)や押出工程(図1のステップS5)において、変形した添加片12が工具の隙間に侵入する等して、加工が不可能になる場合がある。そのため、Ka/Kbは、0.3以上とする必要がある。Ka/Kbは、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制し、かつ押出し後の切断負荷を低減するという効果の観点からは小さい方が好ましい。ただし、上述のとおり、低すぎると加工が不可能となる。操業の安定性、すなわち、操業時に囲うが不可能になるというトラブルを低減する観点から、Ka/Kbの下限は、0.35とすることが好ましい。
If the ratio Ka / Kb of the hot strength of the added
一方、Ka/Kbが大きすぎると、添加片12を付着させたメリットが失われる。そのため、Ka/Kbは0.75以下である。Ka/Kbの上限は、0.70とすることが好ましい。
On the other hand, if Ka / Kb is too large, the merit of attaching the
以上、本発明の一実施形態による継目無金属管の製造方法を説明した。本実施形態によれば、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制し、かつ押出し後の切断負荷を低減することによって、生産能率を向上させた継目無金属管の製造方法が得られる。また、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制することで、マンドレル22(図3)の折損や、プラグ23(図3)の焼付きを抑制することもできる。 In the above, the manufacturing method of the seamless metal pipe by one Embodiment of this invention was demonstrated. According to this embodiment, a method for producing a seamless metal pipe with improved production efficiency can be obtained by suppressing an increase in piercing force at the end of the piercing process and reducing a cutting load after extrusion. Further, by suppressing an increase in the piercing force at the end of the piercing process, breakage of the mandrel 22 (FIG. 3) and seizure of the plug 23 (FIG. 3) can also be suppressed.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.
表1に示す化学組成を有する各材料の熱間強度を実施形態で説明した方法によって測定した。なお、表1の「−」は、対応する元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。 The hot strength of each material having the chemical composition shown in Table 1 was measured by the method described in the embodiment. In Table 1, “-” means that the content of the corresponding element is at the impurity level.
図9〜図12はそれぞれ、Alloy625、SUS304、SM2535、及びSM2550の、前述の方法で測定したひずみ速度1.0/秒の応力−ひずみ曲線である。 9 to 12 are stress-strain curves of Alloy 625, SUS304, SM2535, and SM2550, respectively, measured at the strain rate of 1.0 / sec.
Alloy625の中空ビレットの一方の端部に、SUS304の添加片を溶接して添加片付きビレットとした。図13は、添加片付きビレットの溶接部近傍の模式的断面図である。図13に示すように、添加片の内径・外径は、中空ビレットの内径・外径とほぼ等しくなるようにした。 An added piece of SUS304 was welded to one end of a hollow billet of Alloy 625 to form a billet with an added piece. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the welded portion of the billet with an added piece. As shown in FIG. 13, the inner diameter / outer diameter of the additive piece was made substantially equal to the inner diameter / outer diameter of the hollow billet.
この添加片付きビレットを用いて、表2に示す条件で熱間押出製管法による継目無金属管の製造を実施した。穿孔工程前の加熱温度T1及び押出工程前の再加熱温度はともに1100℃とした。なお、1100℃における熱間強度は、図9及び図10に示されるとおりであり、Alloy625が約320MPa、SUS304が約140MPa、Ka/Kbは約0.44である。また、比較例として、添加片を付着させずに同じ条件で継目無金属管の製造を実施した。 Using this billet with an added piece, a seamless metal tube was manufactured by a hot extrusion tube manufacturing method under the conditions shown in Table 2. The heating temperature T1 before the drilling process and the reheating temperature before the extrusion process were both 1100 ° C. The hot strength at 1100 ° C. is as shown in FIG. 9 and FIG. 10, and Alloy 625 is about 320 MPa, SUS304 is about 140 MPa, and Ka / Kb is about 0.44. In addition, as a comparative example, a seamless metal tube was manufactured under the same conditions without attaching an additional piece.
図14は、穿孔工程における穿孔力の時間変化を示すグラフである。図14に示すように、添加片を付着させることによって、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制することができた。 FIG. 14 is a graph showing the change over time of the piercing force in the piercing step. As shown in FIG. 14, an increase in the piercing force at the end of the piercing process could be suppressed by attaching the additional piece.
また、ホットソーの寿命についても、添加片を付着させなかった場合は押出管6本切断後にブレード交換が必要であったのに対し、添加片を付着させることによりブレードの損耗はほとんど見られなくなった。 In addition, with regard to the life of the hot saw, when the added piece was not attached, the blade had to be replaced after cutting the six extruded tubes, but the blade was hardly worn by attaching the added piece. .
次に、添加片の鋼種を炭素鋼(SC45C、1100℃における熱間強度は約80MPa)に変更し、他は同じ条件として継目無金属管の製造を実施した。この場合、Ka/Kbは約0.25である。この場合、押出工程中の添加片の変形が顕著になり、コンテナとダミーブロックとの隙間に添加片が侵入した。そのため、コンテナ内で材料が詰まって製管が不可能となった。 Next, the steel type of the added piece was changed to carbon steel (SC45C, the hot strength at 1100 ° C. was about 80 MPa), and the production of a seamless metal tube was carried out under the same conditions. In this case, Ka / Kb is about 0.25. In this case, the deformation of the added piece during the extrusion process became significant, and the added piece entered the gap between the container and the dummy block. As a result, the material was clogged in the container, making pipe production impossible.
続いて、中空ビレットの鋼種をSM2535、添加片の鋼種をSUS304に変更して継目無金属管の製造を実施した。穿孔工程前の加熱温度T1及び押出工程前の再加熱温度はともに1200℃とした。1200℃における熱間強度は、図10及び図11に示されるとおりであり、SM2535が約140MPa、SUS304が約100MPa、Ka/Kbは約0.71である。この場合、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制することができ、また、ホットソーのブレードの摩耗を抑えることができた。 Subsequently, the steel type of the hollow billet was changed to SM2535, and the steel type of the added piece was changed to SUS304, thereby producing a seamless metal pipe. The heating temperature T1 before the drilling process and the reheating temperature before the extrusion process were both set to 1200 ° C. The hot strength at 1200 ° C. is as shown in FIGS. 10 and 11, SM2535 is about 140 MPa, SUS304 is about 100 MPa, and Ka / Kb is about 0.71. In this case, an increase in the drilling force at the end of the drilling process could be suppressed, and wear of the hot saw blade could be suppressed.
同様に、中空ビレットの鋼種をSM2550、添加片の鋼種をSUS304に変更して継目無金属管の製造を実施した。穿孔工程前の加熱温度T1及び押出工程前の再加熱温度はともに1200℃とした。1200℃における熱間強度は、図10及び図12に示されるとおりであり、SM2550が約160MPa、SUS304が約100MPa、Ka/Kbは約0.63である。この場合も、穿孔工程終盤の穿孔力の増加を抑制することができ、また、ホットソーのブレードの摩耗を抑えることができた。 Similarly, a seamless metal pipe was manufactured by changing the steel type of the hollow billet to SM2550 and the steel type of the added piece to SUS304. The heating temperature T1 before the drilling process and the reheating temperature before the extrusion process were both set to 1200 ° C. The hot strength at 1200 ° C. is as shown in FIGS. 10 and 12, and SM2550 is about 160 MPa, SUS304 is about 100 MPa, and Ka / Kb is about 0.63. Also in this case, an increase in the piercing force at the end of the piercing process could be suppressed, and wear of the hot saw blade could be suppressed.
添加片に必要な熱間強度を、数値解析によって調査した。母材(中空ビレット)の熱間強度Kbを200MPaとし、添加片の熱間強度Kaを40、50、60、100MPaに変更したときの添加片の変更挙動を有限要素法によって調査した。溶接材料の強度は母材と同じとした。 The hot strength required for the added piece was investigated by numerical analysis. The change behavior of the added piece when the hot strength Kb of the base material (hollow billet) was changed to 200 MPa and the hot strength Ka of the added piece was changed to 40, 50, 60, 100 MPa was investigated by the finite element method. The strength of the welding material was the same as that of the base material.
図15及び16は、数値解析によって求めた、穿孔途中及び穿孔終了時の添加片の変形状況を示す図である。Ka/Kbが0.25以下になると添加片の変形が顕著になり、ビレット外面に添加片が差し込み、ビレット取り出し不良やコンテナ内面疵の発生が懸念される。これは、前述の製造結果ともよく一致している。また、Ka/Kbが0.20の場合、添加片のビレット内面側への流出が顕著になった。そのため、添加片厚みが減少し、穿孔力低減効果がなくなることが分かった。 FIGS. 15 and 16 are diagrams showing deformation states of the added pieces during and after the completion of drilling, which are obtained by numerical analysis. When Ka / Kb is 0.25 or less, the deformation of the added piece becomes remarkable, and the added piece is inserted into the outer surface of the billet, and there is a concern that the billet may be taken out poorly or the inner surface of the container may be damaged. This is in good agreement with the above manufacturing results. Moreover, when Ka / Kb was 0.20, outflow of the added pieces to the billet inner surface side became significant. Therefore, it was found that the thickness of the added piece was reduced and the effect of reducing the piercing force was lost.
以上、本発明の実施の形態を説明した。上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 The embodiment of the present invention has been described above. The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
例えば、中空ビレット(高Cr・高Ni・高Mo合金)として、ハステロイC276(Cr:14.5〜15.5%、Ni:51〜63.5%、Mo:15〜17%を含む合金)を用い、添加片として、上述した実施の形態と同様にSUS304を用いる場合においても、同様の効果を期待できる。図17は、ハステロイC276の、前述の方法で測定したひずみ速度1.0/秒の応力−ひずみ曲線である。ハステロイC276は、例えば、1200℃に加熱して穿孔することができる。1200℃におけるハステロイC276の熱間強度は、図17に示されるとおり、約260MPaであり、SUS304の熱間強度は、前述のとおり、約100MPaである。したがって、この場合のKa/Kbは約0.38となる。 For example, as a hollow billet (high Cr / high Ni / high Mo alloy), Hastelloy C276 (an alloy containing Cr: 14.5 to 15.5%, Ni: 51 to 63.5%, Mo: 15 to 17%) The same effect can be expected when SUS304 is used as the additive piece as in the above-described embodiment. FIG. 17 is a stress-strain curve of Hastelloy C276 measured at the strain rate of 1.0 / sec as described above. Hastelloy C276 can be perforated by heating to 1200 ° C., for example. As shown in FIG. 17, the hot strength of Hastelloy C276 at 1200 ° C. is about 260 MPa, and the hot strength of SUS304 is about 100 MPa as described above. Therefore, Ka / Kb in this case is about 0.38.
Claims (1)
前記添加片付きビレットを温度T1に加熱する工程と、
前記加熱した添加片付きビレットを前記添加片が付着した端部と反対側の端部から穿孔する工程と、
前記穿孔した添加片付きビレットを再加熱する工程と、
前記再加熱した添加片付きビレットを前記添加片が付着した端部と反対側の端部が前方となるように押出しして素管にする工程と、
前記素管を前記添加片の位置で切断する工程とを備え、
前記中空ビレットは、化学組成が、質量%で、Cr:14〜30%、Ni:29〜65%、Mo:2〜17%を含み、
前記添加片の温度T1における熱間強度Ka、及び前記中空ビレットの温度T1における熱間強度Kbが、下記の式を満たす、継目無金属管の製造方法。
0.3≦Ka/Kb≦0.75
ここで、熱間強度は、ひずみ速度1.0/秒で応力−ひずみ曲線を測定したとき、ひずみが0.5になるときの変形抵抗とする。 A step of preparing a billet with an added piece with an added piece attached to one end of a hollow billet;
Heating the billet with added pieces to a temperature T1,
Perforating the heated billet with added pieces from the end opposite to the end to which the added pieces are attached;
Reheating the perforated billet with added pieces;
Extruding the reheated billet with an added piece so that the end opposite to the end to which the added piece is attached becomes the front,
Cutting the raw tube at the position of the added piece,
The hollow billet has a chemical composition of mass%, including Cr: 14-30%, Ni: 29-65%, Mo: 2-17%,
The method for producing a seamless metal pipe, wherein the hot strength Ka of the additive piece at temperature T1 and the hot strength Kb of the hollow billet at temperature T1 satisfy the following formula.
0.3 ≦ Ka / Kb ≦ 0.75
Here, the hot strength is the deformation resistance when the strain becomes 0.5 when the stress-strain curve is measured at a strain rate of 1.0 / sec.
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