JP2705499B2 - 熱間継目無炭素鋼鋼管の製造方法 - Google Patents

熱間継目無炭素鋼鋼管の製造方法

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JP2705499B2 JP4354519A JP35451992A JP2705499B2 JP 2705499 B2 JP2705499 B2 JP 2705499B2 JP 4354519 A JP4354519 A JP 4354519A JP 35451992 A JP35451992 A JP 35451992A JP 2705499 B2 JP2705499 B2 JP 2705499B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中実素材を穿孔機で穿
孔した中空シェルの外径をシェルサイザを用いて縮径し
た後、主として延伸圧延機で延伸圧延することにより熱
間継目無炭素鋼鋼管を製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】熱間継目無鋼管の製造方法の代表的なプ
ロセスの1つであるマンネスマン・マンドレルミル圧延
法では、中実ビレットをマンネスマン穿孔機で穿孔して
中空シェルとし、この中空シェルにシェルインサータで
予め表面に熱間潤滑材を塗布したマンドレルバーを挿入
した後、マンドレルミルでこの中空シェルを延伸圧延す
る。
【0003】ところが、製造すべき鋼管が、Cr含有量
が1重量%以下の鋼(以下、これを「炭素鋼」という)
である場合、穿孔後の中空シェルは、マンドレルミルま
で搬送される間に大気に曝されて外面及び内面に酸化ス
ケールが生成する。そして、このうちの内面酸化スケー
ルがマンドレルミルによる圧延時に圧延材の内面に押し
込まれて内面肌荒れが発生する。また、この内面酸化ス
ケールが起因となって材料内面に焼付きによる内面筋疵
も発生する。従って、これを防ぐ為に、中空シェルにマ
ンドレルバーを挿入する前に、中空シェルの片端より中
空シェル内面に向かって高圧水を注入して内面のデスケ
ールを行う場合がある。
【0004】しかし、中空シェルは、通常、全長が30
00mm〜10000mmと長いため、その片端から高
圧水を吹き込む方法では、中空シェルの全長にわたって
内表面を十分にデスケールすることはできない。
【0005】すなわち、中空シェルの片端面から吹き込
まれる高圧水は所定の角度をつけて中空シェル内面に噴
出されるので、中空シェル内面を螺旋状に進行する。こ
の際、デスケール水の噴出圧力は一般に数十気圧〜数百
気圧と高圧であるが、螺旋状に進行する際に表面に1回
あたる毎に水圧は急激に減衰するため、2回目以降に中
空シェル内面にあたるところでは必然的に衝撃力が小さ
くなってデスケール能力を殆ど失ってしまい、内面水冷
の効果しかなくなってしまう。
【0006】従って、このような状態で次の延伸圧延を
行った場合は、必然的に製品である熱間継目無鋼管の内
面品質は悪いものとなる。
【0007】そこで、上記した問題点を解決せんとし
て、本出願人は平成4年特許願第84787号に記載の
熱間継目無鋼管の内面品質向上方法を提案した。この方
法は、高圧流体噴射ノズルを具備するヘッドを中空シェ
ル内に挿入し、前記ヘッドと中空シェルのいずれか一方
または両方を中空シェル軸方向に移動させて中空シェル
内面の酸化スケールを除去した後、該中空シェルを延伸
圧延機で圧延するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が平成4年特
許願第84787号で提案した方法によれば、中空シェ
ル内面のデスケールを完全に行うことは可能であるが、
かかる高圧水を用いた内面デスケール法では、大量の高
圧水を中空シェル内に注入する必要があるので、高圧水
デスケール設備には、大容量の高圧ポンプを必要とし、
しかも高圧流体噴射ノズルを移動させるために、ノズル
移動装置が必要である等、設備費用が高額となって経済
的に不利である。
【0009】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
ものであり、高額な設備費用を必要とすることなく、内
面品質をより向上可能な熱間継目無炭素鋼鋼管の製造方
法を提供することを目的としている。すなわち、本発明
は、穿孔機に供給される中実素材の外径の種類を少なく
して中実素材を製造する上工程の設備及び製造コストの
減少を図るべくなされた、穿孔機とマンドレルミルの間
に、製管の最終工程で外径を製品外径に調整するための
仕上げサイザとは別のシェルサイザを配置し、穿孔機で
穿孔された外径より数%〜10数%外径を縮径した後に
マンドレルミルで圧延する方法に着目し、このシェルサ
イザを有効に活用して中空シェルの内面デスケールを行
うことによって、内面の肌荒れと筋疵の低減を図ろうと
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の熱間継目無炭素鋼鋼管の製造法は、炭
素鋼からなる中実素材を穿孔した中空シェルを、シェル
サイザによって外径を縮径した後、肉厚を減少させる延
伸圧延により熱間継目無炭素鋼鋼管を製造する方法にお
いて、シェルサイザによる前記中空シェル縮径時の内面
温度を、縮径時に内面の酸化スケールが剥離する温度に
制御しつつ行うこととしているのであり、また、前記温
度に制御しつつシェルサイザにより縮径し、次いで外径
を縮径した中空シェルの内面を水、エアー、窒素ガスあ
るいは気水混合ミストによりパージした後、延伸圧延す
ることとしているのである。
【0011】
【作用】図1に示すように、炭素鋼鋼管(S45C)を
シェルサイザで縮径圧延すると、1100℃以下で顕著
な内面スケールの剥離効果がある。これは、シェルサイ
ザで中空シェルの内面温度を1100℃以下に制御して
外径を縮径すると、中空シェル内面の酸化スケールに曲
げ応力が生じ、この時酸化スケールが破壊されて酸化ス
ケールと母材が剥離することによると考えられる。
【0012】つまり、酸化スケールの主成分であるFe
Oは温度が上昇する程硬度が低くなって軟化するので、
高温では母材の変形に伴って酸化スケールに曲げ応力が
作用しても母材の変形に容易に追従変形してしまい、酸
化スケールの破壊や母材からの剥離には到らないが、1
100℃以下の場合には酸化スケールの硬度が高くなっ
て母材の変形に追従変形しなくなり、破壊変形するため
と考えられる。
【0013】なお、この現象は図1から判るように縮径
率とは無関係である。また、S45Cに限らずCr含有
量が1重量%以下の炭素鋼では、材料の内面温度が11
00℃以下としてシェルサイザで縮径圧延した場合に内
面スケールの剥離効果があることも確認済である。
【0014】第1の本発明は、上記した効果を応用し
て、シェルサイザにおいて効果的に内面スケールを剥離
させようとするものであり、第2の本発明は、シェルサ
イザで内面スケールを効果的に剥離させた後中空シェル
内面を、水、エアー、窒素ガスあるいは気水混合ミス
用いてパージすることにより、剥離スケールが中空シ
ェル内に残存して次工程の圧延で内面疵を発生させるこ
とを防止し、内面スケールの剥離効果をより大きくしよ
うとするものである。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図2に示す実施例に基づいて
説明する。図2において、1は内面の酸化スケールを除
去された中空シェル2aを減肉延伸する例えば7スタン
ドのマンドレルミルで、2個1対の孔型ロールスタンド
の場合は、90°の位相差を有して連設され、また、3
個1対の孔型ロールスタンドの場合は、60°の位相差
を有して連設されている。
【0016】3は延伸圧延時に中空シェル2aの内面に
挿入されるマンドレルバー、4は通常、前記マンドレル
バー3の後端を拘束して減肉延伸中のバー速度を制御
し、延伸圧延済管2bの軸方向肉厚を均一になるように
するマンドレルバー・リテイナである。
【0017】また、このマンドレルバー・リテイナ4
は、減肉延伸終了後にマンドレルバー3後端の拘束を解
除してマンドレルミル1の出側に延伸圧延済管2bと共
に排出し、図示省略したバー返却経路を経て、マンドレ
ルミル1の入側に配置したマンドレルバー・インサータ
5ラインに再供給する場合と、マンドレルバー3後端の
拘束を解除せずに元に復帰させてマンドレルバー・イン
サータ5に再供給する場合がある。
【0018】なお、フルフロート圧延(バー速度無制御
圧延)時には、マンドレルバー・インサータ5でマンド
レルバー3を挿入した中空シェル2aを、マンドレルミ
ル1の出側にマンドレルバー3を内嵌した状態で延伸圧
延済管2bが排出され、マンドレルバー3の抜取後、マ
ンドレルバー3を再循環して使用し、延伸圧延済管2b
は出側テーブル6に送給されるので、前記マンドレルバ
ー・リテイナ4は設置不要ではある。
【0019】また、出側テーブル6は、通常、横送りテ
ーブルでバッファー機能をもたせてあり、延伸圧延済管
2bは更に下流に設置されている再加熱炉を経由して仕
上圧延機であるストレッチレデューサ、或いは仕上げサ
イザで縮径圧延して所定の製品寸法に仕上げられる。
【0020】7は入側テーブル8から供給される中空シ
ェル2aの外径をさらに数%〜10数%縮径する、例え
ば4スタンドの2ロール又は3ロール式孔型圧延機、或
いは3ロールロータリサイザ等のシェルサイザであり、
この縮径圧延は、中空シェル2aの内面温度を1100
℃以下にして行う。
【0021】9は前記シェルサイザ7の出側に配置され
た水又は不活性気体或いは空気等の内面パージ装置であ
り、シェルサイザ7で縮径圧延された中空シェル2aの
内面に残存する剥離スケールを除去するためのものであ
る。
【0022】本発明方法は、上記した構成の延伸圧延装
置を使用して次のようにして延伸圧延するものである。
第1は、シェルサイザ7で縮径圧延する中空シェル2a
の内面温度を、縮径時に内面の酸化スケールが剥離する
1100℃以下の温度に制御して行った後、マンドレル
バー・インサータ5ライン上でマンドレルバー3を前記
縮径圧延した中空シェル2aに貫入してマンドレルミル
1で減肉延伸するのである。
【0023】第2は、第1の方法と同じくシェルサイザ
7で縮径圧延し、次いで中空シェル2aの内面を、内面
パージ装置9を用いて例えば水でパージして中空シェル
2aの内面に残存する剥離スケールを除去した後に、マ
ンドレルバー・インサータ5ライン上でマンドレルバー
3を前記縮径圧延した中空シェル2aに貫入してマンド
レルミル1で減肉延伸するのである。
【0024】以上のような本発明方法によれば、シェル
サイザ7での縮径圧延時に効果的に内面スケールを剥離
させることができ、さらにこの剥離した内面スケールは
流体のパージによって完全に中空シェル2a内面から除
去できるので、製造した継目無炭素鋼鋼管の内面性状は
良好になる。
【0025】次に、本発明方法を実施した場合の効果に
ついて説明する。炭素鋼(S45C)を用いて、外径φ
200mm、肉厚t=18.7mm、長さL=8000
mmの中空シェルを、シェルサイザで一旦、外径φ18
6mm、肉厚t=19.0mm、長さL=8300mm
に縮径圧延した後、外径φ158mm、肉厚t=6.5
mm、長さL=26700mmに延伸圧延した際の、内
面肌と内面疵発生率を本発明の各種条件と併せて下記表
1に示す。表1には比較として、デスケールしないで内
面パージのみしたもの(従来法)、及び本出願人が平成
4年特許願第84787号で提案した方法(比較法)も
示している。
【0026】
【表1】
【0027】表1に示すように、従来方法では内面スケ
ールによって圧延後の内面粗さが悪く、内面疵の発生率
が比較的多い。これに対して、本発明方法では、内面ス
ケールの剥離効果により、比較法と同等或いはそれ以
上、内面粗さが良好で内面疵の発生率も比較的少ない。
なお、本発明1は、剥離スケールが中空シェルの内面に
残存した状態で圧延した結果であり、これが比較方法と
同様の結果となったことより、比較法のように、高圧水
の噴射によるデスケールではスケールの完全剥離化が不
可能であることが確認できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内面品質が従来と比較して向上するため、マンネスマン
・マンドレル製管工場に適用した場合、当該工場の中ピ
ット疵発生率(検査成績)が半減して内面手入れ費用が
減少し、また内面品格が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】シェルサイザにおける内面スケールの剥離効果
を示す図面である。
【図2】本発明の構成図である。
【符号の説明】
1 マンドレルミル 2a 中空シェル 3 マンドレルバー 5 マンドレルバー・インサータ 7 シェルサイザ 9 内面パージ装置

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素鋼からなる中実素材を穿孔した中空
    シェルを、シェルサイザによって外径を縮径した後、肉
    厚を減少させる延伸圧延により熱間継目無炭素鋼鋼管を
    製造する方法において、シェルサイザによる前記中空シ
    ェル縮径時の内面温度を、縮径時に内面の酸化スケール
    が剥離する温度に制御しつつ行うことを特徴とする熱間
    継目無炭素鋼鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記温度に制御しつつシェルサイザによ
    り縮径し、次いで外径を縮径した中空シェルの内面を
    水、エアー、窒素ガスあるいは気水混合ミストによりパ
    ージした後、延伸圧延することを特徴とする請求項1記
    載の熱間継目無炭素鋼鋼管の製造方法。
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CN103317305B (zh) * 2013-06-08 2015-08-12 宝鸡市天瑞有色金属材料有限责任公司 小口径镍基合金无缝方管的制备方法
CN114210763B (zh) * 2021-11-09 2024-05-31 苏州东米智能设备有限公司 翅片管滚轧机多段调档拉拔装置和方法

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