JP2953356B2

JP2953356B2 - 熱間押出し製管用中空ビレットの酸化防止剤塗布方法

Info

Publication number: JP2953356B2
Application number: JP19024295A
Authority: JP
Inventors: 勝坂村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2015-07-26
Also published as: JPH0929328A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ユジーンセジュル
ネ法に代表される熱間押出し製管法に用いる中空ビレッ
トの加熱前における酸化防止剤塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間押出し製管法においては、素材とし
てその軸心に貫通孔を穿った中空ビレットが用いられる
ことは周知のとおりである。この中空ビレットは、通
常、機械加工によって製作され、押出し製管に先立って
酸化雰囲気の加熱炉を用いて所定の温度に予熱し、次い
で高周波誘導加熱炉を用いて所定の押出し製管温度に加
熱される。

【０００３】この加熱に際し、加熱前の中空ビレットの
内外表面にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂あるいはベンガラを
主成分とする酸化防止剤を塗布することが行われる。こ
れは、中空ビレットが炭素鋼などの酸化し易い材料の場
合は加熱時に発生するスケールによる材料ロスの低減を
図るためである。また、ステンレス鋼などの酸化し難い
材料の場合は製管直前におけるショットブラストなどの
機械的手段によっての除去が困難なスケールの発生を抑
制し、このスケールに起因して押出し製管後の管内外面
に生じる表面欠陥の発生を低減あるいは防止するためで
ある。

【０００４】従来、上記の中空ビレットに対する酸化防
止剤の塗布は、酸化防止剤と水とを混合した水溶液をス
ポンジなどの適宜材料に含浸させ、これを用いてテーブ
ル上に横向きに載置された中空ビレットの内外面および
両端面を人手によって塗布することとしていた。また、
この人手による塗布作業は非能率で、その塗布ピッチが
加熱炉への装入ピッチの約半分でしかないことから塗布
作業を先行実施し、酸化防止剤を塗布した中空ビレット
をラックなどに数日間保管して後、加熱炉へ装入するこ
ととしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の人手による
塗布方法では、酸化防止剤皮膜の膜厚が一定せず、特に
内面側については塗りムラが大きく、膜厚の薄い部分か
ら加熱時に酸化が進展してスケール発生量が著しくな
る。また、塗布作業を先行実施した塗布後の中空ビレッ
トをラックなどに積層保管するので中空ビレット同士が
接触し、加熱炉への装入前に塗膜が剥離してしまう。こ
のため、製管後の管表面、特に内表面に表面欠陥が多発
するという問題があった。

【０００６】なお、塗布能率を向上させるなどするため
にスプレー装置を用いて酸化防止剤と水とを混合した水
溶液を塗布することも考えられるが、装置が高価につく
のに加えてノズル詰まりが頻繁に生じ、実用的でないと
いう問題があった。また、上記水溶液中に常温の中空ビ
レットをその軸心方向を水平状態に維持して浸漬し、か
つ排出してから温風を吹き付けて乾燥固化させることも
考えられるが、この場合には膜厚が一定せず、特に内面
の膜厚が著しく不均一になるという問題があった。

【０００７】このため、加熱炉への装入直前に均一な膜
厚を形成させることができ、かつ費用が嵩むことのない
酸化防止剤の塗布方法の提供が望まれていた。

【０００８】本発明の目的は、上記の実情に鑑みなされ
たもので、加熱炉への装入直前において中空ビレットの
内外全表面に均一な膜厚の酸化防止剤皮膜を能率よく少
ない費用で形成させることのできる塗布方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、種々実験を行い次のことを知見した。

【００１０】加熱炉への装入ピッチに追従して能率よ
く塗布作業を行うには、中空ビレットに対して酸化防止
剤の水溶液を塗るのではなく、温水に浸漬して所定の温
度に予熱した中空ビレットを酸化防止剤の水溶液中に浸
漬すればよいこと。

【００１１】その際、中空ビレットをその軸長方向が
鉛直な状態に維持して浸漬し、かつ排出すると、均一な
厚さの酸化防止剤皮膜を形成させ得ること。

【００１２】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は次の熱間押出し製管用中空ビレット
の酸化防止剤塗布方法にある。

【００１３】熱間押出し製管用の中空ビレットを酸化雰
囲気中で加熱するに先立ってその表面に酸化防止剤を塗
布する方法であって、温水中で予熱した中空ビレットを
その軸長方向が鉛直な状態に維持して酸化防止剤の混合
溶液中に浸漬し、かつ排出することを特徴とする熱間押
出し製管用中空ビレットの酸化防止剤塗布方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の方法を、添付図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施態様の一例を示す図
である。図において、傾斜テーブルからなる装入台１上
にその軸長方向を水平にして横置された複数本の中空ビ
レット８は、装入台１上に交互に出没操作される上流側
ストッパー１ａと下流側ストッパー１ｂおよび図示しな
い揺動転送キッカーあるいはロータリーキッカーなどの
適宜な移載手段とによって１本づつ湯浴槽２に供給され
る。

【００１６】湯浴槽２に供給された中空ビレット８は、
槽内に設けられたドグ付チエーン２ｂの図示省略したド
グ間に載置されて搬送される間に、図示しない配管から
の蒸気により昇温された槽内の温水２ａによって所定の
温度に予熱された後、図示しない上記と同様の適宜な移
載手段によって上流側のビレット反転装置３に移載され
る。

【００１７】ビレット反転装置３は、例えば、図２に示
すように、上面にＶ溝を形成した載置台３ａと、この載
置台３ａの長手方向の一端に垂直固定された中空部の残
留温水の排出を容易にする複数の孔（図示省略）を穿設
したストッパー台３ｂを有しており、支点３ｃを中心に
シリンダー３ｄによって、図中の太実線で示す姿勢から
細実線で示す姿勢の２姿勢に倒立自在な構造で、中空ビ
レット８をその軸長方向が鉛直になるようにストッパー
台３ｂ上に起立させる。なお、図２中の３ｅは転動防止
壁であるが、これは省略してもよい。

【００１８】ビレット反転装置３によって起立された中
空ビレット８は、上下および左右方向に移動可能な搬送
機４の開閉自在な上流側のチャック４ａによってその起
立上端部を把持されて酸化防止剤塗布槽５に搬送され、
図示しない適宜な撹拌手段により懸濁状態に維持された
酸化防止剤水溶液５ａを満たした槽内に設けられ、連続
的または間欠的に中空ビレットが転倒しないように低速
度で回転駆動される回転テーブル５ｂ上に鉛直な姿勢で
順次浸漬載置される。

【００１９】この酸化防止剤塗布槽５への浸漬に際し、
湯浴槽２による予熱時の表面湿潤化によって表面の濡れ
性が向上しているので、中空ビレット８の内外全表面に
は酸化防止剤水溶液５ａがその全表面にムラなく馴染ん
で接するようになる。また、湯浴槽２における予熱効果
によってその全表面に均一な膜厚の酸化防止剤皮膜が形
成し始める。

【００２０】回転テーブル５ｂ上に載置された中空ビレ
ット８は、回転テーブル５ｂが１８０°回転した時点
で、搬送機４の上流側のチャック４ａで新たな中空ビレ
ット８を装入すと同時に、開閉自在な下流側のチャック
４ｂによってその上端を把持されて酸化防止剤水溶液５
ａ中から排出し、下流側のビレット反転装置６に移載さ
れる。この操作終了後、搬送機４は上流側のチャック４
ａが上流側のビレット反転装置３の直上に位置するよう
に復帰し、次の浸漬に備える。

【００２１】上記排出時、中空ビレット８の内外表面に
付着した酸化防止剤水溶液５ａは、重力の作用によって
余分の量が円周および軸長方向均等に流れ落ち、湯浴槽
２での予熱による温度によって速やかに乾燥固化し、内
外面にムラなく均一な所定膜厚の酸化防止剤皮膜が形成
される。

【００２２】なお、その上端面には酸化防止剤水溶液５
ａが比較的多く残留し、また下端面には表面張力によっ
て上端面同様に酸化防止剤水溶液５ａが比較的多く残留
し、これら両端面の酸化防止剤皮膜の膜厚は内外周面の
膜厚よりも厚くなるが、これは何ら問題ない。すなわ
ち、一般に、両端面のうちの隅部にアール面取りを施し
た端面（図示例では下方端面）は押出し先端側にされ
る。この場合、端面の一部が押出し製管後の管外表面と
なり表面欠陥を生じ易いが、この部分が膜厚の厚い酸化
防止剤皮膜で覆われていると、加熱時に生じるスケール
発生量がより効果的に抑制されて外表面欠陥が発生し難
くなり、むしろ好ましいためである。また、隅部にアー
ル面取りを施さない端面（図示例では上方端面）は押出
し後端側となり、押し滓となって管製品にならないため
である。

【００２３】上記ビレット反転装置６は、転動防止壁３
ｅの配置位置が反対であるのを除けば前述の上流側のビ
レット反転装置３と同様の構造で、上流側のビレット反
転装置３とは逆に起立姿勢の中空ビレット８を水平姿勢
に転倒させる。このビレット反転装置６によって水平な
姿勢に転倒された酸化防止剤皮膜の形成された中空ビレ
ット８は、図示しない上記と同様の適宜な移載手段によ
って搬送テーブル７上へ移載される。

【００２４】搬送テーブル７によって搬送される中空ビ
レット８は、直ちに図示しない酸化雰囲気の加熱炉へ連
続的に装入されて所定の温度に予熱され、次いで高周波
誘導加熱炉によって所定の押出し製管温度に加熱される
が、その内外表面が所定膜厚の均一な酸化防止剤皮膜で
覆われているので、局部的な酸化進行が確実に防止され
る。この結果、押出製管後の管の内外面に発生する表面
欠陥がなくなるか、もしくは低減する。

【００２５】上記湯浴槽２における中空ビレット８の予
熱は、温水２ａ中に中空ビレット８を長時間浸漬して肉
厚中央部と内外表面との温度が同一になるように予熱す
るのが好ましい。しかし、この場合には能率が低下し、
また能率低下を防止するには極めて長大な装置となって
設備費が嵩むので、設備の長大化を避け、かつ能率向上
を図る観点からはその表層部、具体的には表面から１０
ｍｍ程度までが所定の温度になるように予熱するように
するのが好ましい。

【００２６】また、具体的な予熱温度は、次工程の酸化
防止剤塗布槽５で用いる酸化防止剤の種類、その水との
混合比および得るべき酸化防止剤皮膜の膜厚によって異
なるので、上記の各条件に応じて適宜定めればよい。例
えば、酸化防止剤水溶液５ａとして、日本フェロー
（株）社製の商品名アクナスＦ１６７からなる酸化防止
剤と水とを１：１の体積割合で混合したものを用い、膜
厚が６０〜１００μｍ程度の酸化防止剤皮膜を形成させ
る場合には、７５〜８５℃に予熱すればよい。

【００２７】酸化防止剤としては、加熱時に酸化が防止
できるものであればどのようなものでもよい。しかし、
熱管押出し製管においては潤滑剤としてガラス潤滑剤を
用いるので、これとの親和性のよいガラス系の酸化防止
剤を用いるのが好ましい。ガラス系の酸化防止剤として
は、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂を主成分とする酸化防止剤が
例示することができ、より具体的には上記商品名アクナ
スＦ１６７の他に、日本フェロー（株）社製の商品名ア
クナスＦ１６１、同Ｆ１６３、同Ｆ１６５などを挙げる
ことができる。

【００２８】酸化防止剤水溶液５ａとしては、上記各酸
化防止剤と水とを１：１の体積割合で混合したものを用
いるのが、所定膜厚の酸化防止剤皮膜を均一厚さに形成
させる点で最も好ましいが、酸化防止剤と水とを３：４
〜３：２の体積割合で混合したものを用いることができ
る。すなわち、その混合割合が３：４未満であると酸化
防止剤の量が少な過ぎて膜厚の厚い皮膜を形成させるこ
とが困難となり、逆に３：２を超えると酸化防止剤の量
が多くなり過ぎて均一な膜厚を形成させることが困難に
なる。

【００２９】また、酸化防止剤水溶液５ａ中への中空ビ
レット８の浸漬時間は、所定膜厚の酸化防止剤皮膜を均
一厚さに形成させる点で１〜２分間とするのが望まし
い。すなわち、浸漬時間が１分未満では所定膜厚の酸化
防止剤皮膜を形成させ得ず、逆に２分を超えると膜厚に
ムラが生じ、均一厚さの酸化防止剤皮膜を形成させるこ
とが困難になる。

【００３０】中空ビレット８の表面に形成させる酸化防
止剤皮膜の膜厚は、その目的によって異なるので、その
目的に応じて適宜定めればよい。例えば、ステンレス鋼
製のビレットを対象とし、これを１１００℃の酸化性雰
囲気の加熱炉中に２〜３時間保持した場合、そのスケー
ル厚さが１０μｍ以下になるようにするには、６０〜１
００μｍの厚さの酸化防止剤皮膜を形成させればよい。

【００３１】

【実施例】ＳＵＳ３１６製の外径１７４ｍｍ、内径３８
ｍｍ、長さ７００ｍｍの中空ビレットを対象に、図１に
示す本発明の方法と従来の手塗りによった場合における
酸化防止剤皮膜の塗布能率と膜厚、この皮膜形成後の一
部の中空ビレットを酸素濃度が２％の酸化性雰囲気の加
熱炉で１１００℃に３時間保持して加熱し、水冷後の発
生スケール厚さを調査した。また他の中空ビレットにつ
いては、上記同様、酸素濃度が２％の酸化性雰囲気の加
熱炉で１１００℃に２．５時間保持加熱し、次いで大気
雰囲気の縦型高周波誘導加熱炉を用いて１２２０℃に均
一加熱したままの中空ビレットの内外面にＳｉＯ₂系ガ
ラス潤滑剤（５３％ＳｉＯ₂−１０％Ｂ₂Ｏ₃−１４％
Ａｌ₂Ｏ₃−２１％ＣａＯ）を塗布後、押出製管を行っ
て外径４７ｍｍ、肉厚６ｍｍ、長さ１９６４０ｍｍの管
に成形し、得られた管内外面の表面欠陥を検査してその
発生率（本数率）を調査した。

【００３２】また、比較のため、無塗装の中空ビレッ
ト、並びに常温状態の中空ビレットを水平状態に維持し
て酸化防止剤水溶液中に浸漬し、かつ排出してから平均
温度が２００℃（１８０〜２２０℃）の温風を内外両面
に１．５分間吹き付けることにより乾燥固化させて酸化
防止剤皮膜を形成させた場合についても、同様の調査を
行った。

【００３３】なお、本発明の方法における湯浴槽での中
空ビレットの予熱は、８０±５℃の温水中に１．５分間
浸漬維持して行った。また、酸化防止剤塗布槽での中空
ビレットへの酸化防止剤塗布は、日本フェロー（株）社
製の商品名アクナスＦ１６７からなる酸化防止剤と水と
を１：１の体積割合で混合したものを用い、この酸化防
止剤水溶液中に１．５分間浸漬した後に排出した。さら
に、酸化防止剤皮膜の膜厚は、図３に示すａ〜ｎの１４
箇所を対象に、膜厚測定器を用いて測定し、その平均値
と標準偏差（３σ）値で評価した。また更に、加熱炉に
よる加熱水冷後の発生スケール厚さは、上記図３と同様
の１４箇所を対象に、当該箇所からサンプルを切り出し
採取し、ミクロ観察によって測定し、その平均値と標準
偏差（３σ）値で評価した。これらの調査結果を、表１
から表４に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】表１から明らかなように、従来法の手塗り
による酸化防止剤皮膜の平均膜厚は、外面が８３．２μ
ｍ、内面が９２．３μｍであり、その標準偏差値はそれ
ぞれ１０．７μｍ、１９．９μｍで、塗りムラが大き
く、特に内面の塗りムラが大きい。これに対し、本発明
の方法によった場合の酸化防止剤皮膜の平均膜厚は、外
面が９０．５μｍ、内面が８８．７μｍで手塗りの場合
と大差ないが、その標準偏差値は外面が５．３μｍ、内
面が５．６μｍと小さく、特に内面の塗りムラが大幅に
改善されている。

【００３９】これに対し、常温の中空ビレットを水平状
態を維持して酸化防止剤水溶液中に浸漬し、かつ排出し
てから温風を吹き付ける比較法によった場合の酸化防止
剤皮膜の平均膜厚は、外面が８９．９μｍ、内面が９
２．８μｍで本発明の方法とほとんど変わらないが、そ
の標準偏差値は外面が１０．３μｍ、内面が２３．３μ
ｍと大きく、特に内面の塗りムラが極めて大きく、均一
な皮膜形成ができなかった。

【００４０】また、表２から明らかなように、加熱後に
発生するスケール厚さについても、本発明の方法によっ
た場合の平均厚さは、外面が６．２μｍ、内面が５．４
μｍであり、その標準偏差値はそれぞれ１．３μｍ、
１．８μｍと小さく、均一な酸化防止剤皮膜形成による
効果が顕著に現れていた。これに対し、従来法の手塗り
によった場合の平均厚さは、外面が７．２μｍ、内面が
１１．８μｍと厚く、特に内面のスケール厚さは約２倍
と多く発生した。また、その標準偏差値はそれぞれ１．
９μｍ、３．２μｍで、内面のバラツキが大きい。さら
に、常温の中空ビレットを水平状態を維持して酸化防止
剤水溶液中に浸漬し、かつ排出してから温風を吹き付け
る比較法によった場合の平均厚さは、外面が６．８μ
ｍ、内面が１０．７μｍで、内面では約２倍の厚さのス
ケールが発生した。またさらに、無塗装によった場合の
平均厚さは、外面が５２．０μｍ、内面が４４．０μｍ
であり、その標準偏差値はそれぞれ１０．３μｍ、１
３．２μｍと、８倍強の厚さの均一なスケールが発生し
た。

【００４１】この結果、表３に示すように、本発明の方
法で酸化防止剤を塗布した中空ビレットを用いて製管し
た管には、外面に表面欠陥が全く発生しておらず、内面
でも４．０％と表面欠陥の発生が少なかった。これに対
し、従来法の手塗りによった中空ビレットを用いて製管
した管には、外面で２０．０％、内面で３６．０％と極
めて多くの表面欠陥が発生した。また、上記比較法によ
って酸化防止剤皮膜を形成させた中空ビレットを用いて
製管した管には、外面では８．０％で比較的表面欠陥の
発生が少ないが、内面では４０．０％で極めて多くの表
面欠陥が発生した。さらに、無塗装のビレットを用いて
製管した管の表面欠陥は、内外面ともに約９０％とほと
んどの管に表面欠陥が発生した。

【００４２】また、表４に明かなように、その塗布能率
は従来法である手塗りの約２倍であり、炉入れピッチに
十分に追従することができた。

【００４３】

【発明の効果】本発明の酸化防止剤塗布方法によれば、
中空ビレットの内外周面に必要な厚さの酸化防止剤皮膜
を均一かつ迅速に形成させることができる。この結果、
加熱時に生じるスケール発生量を抑制でき、押出し製管
後の管内外面の表面欠陥を大幅に低減させることが可能
となる。また、その塗布作業は比較的シンプルな構造の
装置で実施することができ、故障停機の恐れがほとんど
ないので効能率かつ経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置を示す模式
図である。

【図２】ビレット反転装置の一例を示す図で、同図
（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のイ−イ線矢
視断面図である。

【図３】酸化防止剤皮膜の膜厚および加熱後のスケール
厚さの測定位置を示す図で、同図（ａ）は正面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のロ−ロ線矢視図である。

【符号の説明】１：装入台、２：湯浴槽、３：
ビレット反転装置、４：搬送機、５：酸化
防止剤塗布槽、６：ビレット反転装置、
７：搬送テーブル、８：中空ビレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21C 29/00 B21C 23/08 C21D 1/70 C23F 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間押出し製管用の中空ビレットを酸化雰
囲気中で加熱するに先立ってその表面に酸化防止剤を塗
布する方法であって、温水中で予熱した中空ビレットを
その軸長方向が鉛直な状態に維持して酸化防止剤の混合
水溶液中に浸漬し、かつ排出することを特徴とする熱間
押出し製管用中空ビレットの酸化防止剤塗布方法。