JP2581154B2 - 鋼管穿孔機用プラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、継目無鋼管を製造する際に使用される穿
孔機用プラグ、特にステンレス鋼管などの難加工材料の
穿孔に際し、優れた耐用度を有するとともに、内面性状
の良好な鋼管を製造することのできる鋼管穿孔機用プラ
グに関する。

（従来の技術） マンネスマン穿孔機による継目無鋼管の製造方法は、
第２図に示されるように、高温に加熱された丸ビレット
１を、互いに反対方向に傾斜した一対の太鼓型ロール２
間に噛込ませ、そのとき生ずる回転鍛造効果（マンネス
マン効果ともいう）と、マンドレル３の先端部に装着さ
れたプラグ４によって、丸ビレット１の中心部を穿孔し
て鋼管を製造するものである。このように、マンドレル
穿孔機に使用されるプラグの表面は、ビレットから受け
る熱，加工熱，摩擦熱等によって温度が上昇するため、
摩耗，えぐれ，焼付などの損傷を受ける。特にプラグの
先端部は、加工熱，摩擦熱によって、ビレット温度より
高温になるため、連続して穿孔を続けると、プラグ先端
部の温度は一段と高温となり、第３図に示されるよう
に、プラグ４の先端部4aが溶損して変形することすらあ
る。このため、連続して穿孔をするような場合には、穿
孔した後プラグを取り外して水冷し、他の水冷されたプ
ラグと取り替えて穿孔を続けるという方法が行われてい
る。しかし、このような方法では、製管能率が低下し、
また水冷することによってプラグ表面に亀裂が生ずると
いう問題があった。

そこで、従来においても、摩耗，えぐれ，焼付，溶損
等を生じないプラグ材料やプラグの表面処理法が種々提
案されている。たとえば、溶損や焼付等の損傷が激し
い先端部を、高い耐摩耗性，耐溶損性および耐焼付性を
有するセラミック材料にしたプラグ（特開昭60−137511
号公報）、ステンレス鋼などの難加工材を穿孔できる
ように、先端部にモリブデン合金を使用したプラグ、
3Cr−1Ni系低合金鋼製のプラグを、水蒸気と酸素ガスを
所定の割合で含む不活性ガス中で、1000℃以下の温度に
加熱し、密着性に優れた緻密なスケールをプラグ表面に
形成させる方法（特開昭60−86262号公報）などがあ
る。しかしながら、の先端部をセラミックにしたプラ
グは、耐衝撃性が低いため破損し易いという問題があ
る。のモリブデン合金を使用したプラグでは、モリブ
デン合金が500℃程度までは靱性が低いため、穿孔中お
よび穿孔後の温度の急激な変化によって亀裂が生ずるな
どの問題がある。のプラグ表面にスケールを形成させ
るものは、穿孔されるビレットの材質が高合金化するに
つれ、プラグ寿命が極端に低下することが知られてい
る。この理由は、ビレットが高合金化するに従い、断熱
や潤滑作用をする酸化被膜がビレット表面に発生し難く
なると同時に変形抵抗が高くなって穿孔時にプラグに加
わる熱的・力学的負荷が増大し、先端部の摩耗、えぐ
れ、焼付、溶損などの損傷を発生し易くなるためであ
る。特に、SUS304ステンレス鋼やそれ以上の合金元素を
含む材料では、耐酸化性または変形抵抗が極めて高く、
スケール処理したプラグを使用しても、一本のビレット
を穿孔しただけで、第３図に示すように、先端部が大き
く溶損して再使用できなくなり、製管コストの高騰を招
くと共に製管能率の低下を来す。更に、プラグの溶損に
起因して鋼管内面に被れ疵が発生し、手入れ費用が増加
したり、歩留も悪化するなどの問題がある。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、ステンレス鋼などの難加工材料を
穿孔する場合でも、プラグ先端部が損傷することなく連
続穿孔に耐え、製管コストを大幅に低減することがで
き、しかも、内面性状の優れた鋼管を製造することので
きる穿孔機用プラグを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、特にステンレス鋼等の難加工性材料を穿
孔するに際し、損傷がなく、しかも連続穿孔にも耐えう
るプラグの具備すべき条件として、 プラグ先端部が溶損しない、 靱性が高く、急激な温度変化や機械的衝撃が加わって
も亀裂を生じない、 潤滑性が有り材料と焼付を生じない、 ことが必須であることを認識し、種々の材料を用いて
穿孔試験を行った結果、所定量のニオブ（以下、Nbと記
す）を含有するNb合金をプラグ先端部に使用すれば、連
続穿孔にも耐えうるとの知見を得、本発明を完成するに
到った。

すなわち、本発明の要旨は「少なくとも先端部が重量
比で50％以上のNbを含有するNb合金からなることを特徴
とする鋼管穿孔機用プラグ」にある。

ここで、プラグ先端部とは、外径がプラグの最大径の
約４分の１以下の範囲をいう。また、50重量％以上のNb
を含有する合金とは、Hf,W,Mo,Zr,V,Ti,Ta,Yのような成
分の１種以上を含み、残部が50重量％以上のNbからなる
ものをいう。

（作用） 以下、本発明の穿孔機用プラグについて、更に詳しく
説明する。第１図は、本発明になるプラグの略式断面図
である。同図において、４はプラグであり、該プラグ４
は先端部4aおよび本体部4bから構成されている。このプ
ラグの特徴は、プラグの先端部4aがNbを重量比で50％以
上を含有するNb合金によりできていることにある。即
ち、前記先端部がNb合金であるため、ステンレス鋼など
の難加工材料を穿孔する際にもプラグ先端部に溶損が生
じない。また急激な温度変化や機械的衝撃が加わっても
亀裂が生じない上に、表面に形成される酸化膜が極めて
良好な潤滑性を有するため、摩耗や焼付が発生しない。

ところで、本発明においてプラグ先端部がNbを重量比
で50％以上含むNb合金に限定するのは、Nb含有量が50％
未満では、靱性が不足して亀裂を生じ易く、また充分な
潤滑性を得られないからである。

本発明になる穿孔用プラグは、少なくとも先端部がNb
含有量50％重量％以上の合金であればよく、本体部まで
Nb合金である必要はないが、同じであっても何ら差し支
えない。本体部の材質については、コストの点から従来
プラグと同様に低合金鋼を使用し、その表面に密着性の
良いスケール被膜を形成させたものでもよいが、連続穿
孔を実施し、本体部にも摩耗やえぐれが発生すると考え
られ場合には、高温強度の高い高合金鋼（例えば、Fe−
20〜40％Cr−20〜50％Ni等）、Ni基合金、Co基合金など
にするのが好ましい。また先端部と本体部とを接合する
手段としては、焼嵌、圧入、圧接等の方法があるが、何
れでもよく、その手段に制約されるものではない。

（実施例） 第１図に示される先端部と本体部からなるプラグをマ
ンネスマン製管機に配置し、1200℃に加熱された直径60
mmのステンレス鋼（SUS304）ビレットを使用し、外径60
mm、内径55mm、長さ1200mmの継目無し管を製造した。そ
の際に、先端部のNb含有量が種々異なるプラグを用い、
プラグ先端部が溶損または亀裂を生ずるまでの処理本数
を調べた。その結果を第１表に示す。なお第１表には本
発明に規定するNb量を含まないプラグ（比較例）および
Nbを全く含有しない表面スケール処理したプラグ（従来
例）を使用して穿孔した場合も合わせて記載している。

第１表において、No.1〜６は本発明のプラグを使用し
た場合であり、いづれの場合も20本以上連続して穿孔し
てもプラグ先端部には溶損や亀裂を生じておらず、また
製造された鋼管内面にも疵の発生はなかった。これに対
し、No.7〜９は本発明に規定するNb量未満のプラグを使
用した場合であり、僅か１本穿孔しただけで、プラグ先
端部が溶損または亀裂を生じており、鋼管内面にすり疵
が見られた。No.10は従来のスケール処理したプラグを
使用した場合であるが、１本の穿孔で損傷した。No.11
は従来から使用されているMo−0.5％Tiの成分を有する
プラグを使用した場合であるが、１本の穿孔で先端部に
亀裂を生じた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の鋼管穿孔機用プラグを
使用すれば、普通鋼や低合金鋼の連続穿孔に使用できる
ことは勿論のこと、ステンレス鋼等の難加工材も連続し
て穿孔可能となり、製管コストを大幅に低減できる。し
かも鋼管内面性状も良好であるなど、その効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の鋼管穿孔機用プラグの略式断面図、 第２図は、マンネスマン製管機によりビレットを穿孔し
ている状態を示す図、 第３図は、穿孔機プラグの先端部が溶損した状態を示す
図、である。 １は丸ビレット、２はロール、３はマンドレル、４はプ
ラグ、4aは先端部、4bは本体部、５は鋼管。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも先端部が重量比で50％以上のニ
   オブを含有するニオブ合金であることを特徴とする鋼管
   穿孔機用プラグ。