JP3073981B1 - 鉄基分散強化型合金管の製造方法 - Google Patents
鉄基分散強化型合金管の製造方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/02—Rollers therefor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
- B21B17/06—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a discontinuous process
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】表面欠陥のない鉄基分散強化型合金管を高生産
性で製造する方法を提供する。 【解決手段】鉄基分散効果型合金の素管2を長手方向に
前進させながら上下の孔型ロール5,5-1によって管材2-1
に成形加工して管を製造する方法であって、少なくとも
圧延域の全域において、孔型の圧延面6,6-1が圧延材の
外周部と接触する長さを圧延材外周長さの0.9倍以上に
する。この方法は、ピルガー圧延機で実施することが望
ましい。
性で製造する方法を提供する。 【解決手段】鉄基分散効果型合金の素管2を長手方向に
前進させながら上下の孔型ロール5,5-1によって管材2-1
に成形加工して管を製造する方法であって、少なくとも
圧延域の全域において、孔型の圧延面6,6-1が圧延材の
外周部と接触する長さを圧延材外周長さの0.9倍以上に
する。この方法は、ピルガー圧延機で実施することが望
ましい。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄基分散強化型合
金管を、孔型ロールとマンドレルとを備える圧延機を用
い、冷間または温間での圧延によって製造する方法に関
する。
金管を、孔型ロールとマンドレルとを備える圧延機を用
い、冷間または温間での圧延によって製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】鉄基分散強化型合金は、鉄マトリックス
の中に酸化物、窒化物、炭化物、金属間化合物などの不
活性粒子が均一に分散した組織を有する合金である。こ
の材料は、鉄の融点に近い温度範囲まで高い強度を維持
する合金であって、ボイラチューブまたは内燃機関の配
管、原子力発電の高速増殖炉の燃料被覆管などの高温高
圧下で使用される管材料として有望である。
の中に酸化物、窒化物、炭化物、金属間化合物などの不
活性粒子が均一に分散した組織を有する合金である。こ
の材料は、鉄の融点に近い温度範囲まで高い強度を維持
する合金であって、ボイラチューブまたは内燃機関の配
管、原子力発電の高速増殖炉の燃料被覆管などの高温高
圧下で使用される管材料として有望である。
【０００３】鉄基分散強化型合金は、上記のような不活
性粒子と鉄基合金の粉末とをボールミルなどで混合し、
成形して焼結する、いわゆる粉末冶金法で製造される。
焼結の後、さらに熱間加工を施して、所定寸法の製品と
することもある。しかしながら、この合金は変形能が小
さいため、熱間加工も容易ではないが、それにも増して
温間や冷間での加工は困難である。
性粒子と鉄基合金の粉末とをボールミルなどで混合し、
成形して焼結する、いわゆる粉末冶金法で製造される。
焼結の後、さらに熱間加工を施して、所定寸法の製品と
することもある。しかしながら、この合金は変形能が小
さいため、熱間加工も容易ではないが、それにも増して
温間や冷間での加工は困難である。
【０００４】ボイラチューブや燃料被覆管などのような
管製品は、寸法精度等の面から、少なくとも最終加工は
冷間、あるいは温間で行う必要がある。しかし、鉄基分
散強化型合金は難加工性であるため、冷間加工や温間加
工で管に加工すると表面に割れを生じて製品化すること
が困難である。
管製品は、寸法精度等の面から、少なくとも最終加工は
冷間、あるいは温間で行う必要がある。しかし、鉄基分
散強化型合金は難加工性であるため、冷間加工や温間加
工で管に加工すると表面に割れを生じて製品化すること
が困難である。
【０００５】特許第2564826号公報には、分散強化型合
金から管材を製造する方法が開示されている。その方法
は、圧延材の軸に対して傾斜するカム溝に支えられた少
なくとも３つの鼓形のロールを管素材の同一円周上にお
いて同時に圧接させ、それらのロールを管素材の軸方向
に往復運動させるというものである。それによって管素
材を半径方向に縮径する揺動圧延が行われ、薄肉小径化
のパイプが製造できるという。なお、ここで用いられて
いる圧延機は、一般にＨＰＴＲ圧延機と呼ばれるもので
ある（日本鉄鋼協会編「鉄鋼製造法（第３分冊）」昭和
47年９月30日、丸善発行、840頁参照）。
金から管材を製造する方法が開示されている。その方法
は、圧延材の軸に対して傾斜するカム溝に支えられた少
なくとも３つの鼓形のロールを管素材の同一円周上にお
いて同時に圧接させ、それらのロールを管素材の軸方向
に往復運動させるというものである。それによって管素
材を半径方向に縮径する揺動圧延が行われ、薄肉小径化
のパイプが製造できるという。なお、ここで用いられて
いる圧延機は、一般にＨＰＴＲ圧延機と呼ばれるもので
ある（日本鉄鋼協会編「鉄鋼製造法（第３分冊）」昭和
47年９月30日、丸善発行、840頁参照）。
【０００６】図１は、３ロール方式のＨＰＴＲ圧延機に
よる圧延法の原理を説明するための図であり、(a)は圧
延ラインの側面からみた一部縦断面図、(b)は圧延ライ
ンの正面からみた横断面拡大図である。
よる圧延法の原理を説明するための図であり、(a)は圧
延ラインの側面からみた一部縦断面図、(b)は圧延ライ
ンの正面からみた横断面拡大図である。
【０００７】３ロール方式ＨＰＴＲ圧延法では、マンド
レル1を挿入した圧延材（素管）2が圧延ロール3の圧延
材軸方向の往復運動によって縮径加工と減肉加工とを施
され、小径・薄肉の圧延材（管材）2-1となる。圧延ロ
ール3は、図1(b)に示すように、軸に平行な縦断面が鼓
形をした回転体である。そのため、圧延面3-1の形状は
棒鋼圧延などで使用するロールの孔型形状に等しく、ロ
ールのすべての円周で同一曲率、同一深さで、その曲率
は圧延後の圧延材（管材）2-1の外径doの曲率と等し
い。この圧延ロール3は、傾斜したカム溝4とともに矢印
fで示すように圧延開始位置R1から圧延終了位置R2（破
線で示す位置）まで前進すると、カム溝4によって圧延
材2の半径方向に押し下げられて圧延材2を縮径加工およ
び減肉加工する。
レル1を挿入した圧延材（素管）2が圧延ロール3の圧延
材軸方向の往復運動によって縮径加工と減肉加工とを施
され、小径・薄肉の圧延材（管材）2-1となる。圧延ロ
ール3は、図1(b)に示すように、軸に平行な縦断面が鼓
形をした回転体である。そのため、圧延面3-1の形状は
棒鋼圧延などで使用するロールの孔型形状に等しく、ロ
ールのすべての円周で同一曲率、同一深さで、その曲率
は圧延後の圧延材（管材）2-1の外径doの曲率と等し
い。この圧延ロール3は、傾斜したカム溝4とともに矢印
fで示すように圧延開始位置R1から圧延終了位置R2（破
線で示す位置）まで前進すると、カム溝4によって圧延
材2の半径方向に押し下げられて圧延材2を縮径加工およ
び減肉加工する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＨＰＴＲ圧延法で鉄基
分散強化型合金を圧延する場合、１回の加工で達成でき
る断面積減少率は、前記特許第2564826号公報に記載さ
れているように、高々20％までである。従って、加工終
了時の管の外径に対する加工開始時の素管外径の比を大
きくすることができず、大きな外径の素管から小径の管
製品を製造するには、多数回の加工を繰り返さなければ
ならない。即ち、生産効率が甚だしく低い。
分散強化型合金を圧延する場合、１回の加工で達成でき
る断面積減少率は、前記特許第2564826号公報に記載さ
れているように、高々20％までである。従って、加工終
了時の管の外径に対する加工開始時の素管外径の比を大
きくすることができず、大きな外径の素管から小径の管
製品を製造するには、多数回の加工を繰り返さなければ
ならない。即ち、生産効率が甚だしく低い。
【０００９】なお、上記の断面積減少率（Rd）とは、次
の式で算出される値である。
の式で算出される値である。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここで、Doおよび Diは、それぞれ加工開
始時の素管の外径および内径、doおよびdiは、それぞれ
加工終了時の管の外径および内径である。
始時の素管の外径および内径、doおよびdiは、それぞれ
加工終了時の管の外径および内径である。
【００１２】従来のＨＰＴＲ圧延法で、上記のように１
回の加工の断面積減少率を大きくできない理由は下記の
とおりである。
回の加工の断面積減少率を大きくできない理由は下記の
とおりである。
【００１３】図２は、従来の３ロール方式ＨＰＴＲ圧延
機による製管時の圧延材と圧延ロールとの接触状態を示
す図であり、(a)は圧延開始位置の接触状態を示す図、
(b)は圧延終了位置の接触状態を示す図である。
機による製管時の圧延材と圧延ロールとの接触状態を示
す図であり、(a)は圧延開始位置の接触状態を示す図、
(b)は圧延終了位置の接触状態を示す図である。
【００１４】図2(a)に示すように圧延開始位置（図１の
符号R1、参照）では、まだ圧延ロール3のエッジ部3-2の
みが圧延材に接触しているだけである。圧延ロール3の
前進によって圧下が始まるとエッジ部3-2が圧延材2の表
面にくい込むことになる。このくい込みが圧延材の表面
に割れを発生させる原因となる。
符号R1、参照）では、まだ圧延ロール3のエッジ部3-2の
みが圧延材に接触しているだけである。圧延ロール3の
前進によって圧下が始まるとエッジ部3-2が圧延材2の表
面にくい込むことになる。このくい込みが圧延材の表面
に割れを発生させる原因となる。
【００１５】加工の進行とともにロール表面と管の接触
は増大し、(b)図に示すように、やがて圧延面3-1の底部
まで圧延材と接触するようになるが、それまでの間は、
ロール表面と圧延材との接触が少ないままに圧延され
る。特に鉄基分散型合金の管は、円周方向の伸びが小さ
く、加工中にロール孔型に追従して変形し難いのでこの
ような現象が起きやすい。また、外径の大きな素管を用
いて、大きな断面積減少率で加工しようとすると、圧延
材に接触する圧延ロールの幅が相対的に小さくなり、ロ
ールとロールとの間隔（圧延材の非拘束部）3-3が大き
くなる。その非拘束部では、圧延材の外表面に円周方向
の引張り応力が発生し、これが表面割れを引き起こす。
これらの理由で圧延材の断面積減少率を大きくすること
ができないのである。
は増大し、(b)図に示すように、やがて圧延面3-1の底部
まで圧延材と接触するようになるが、それまでの間は、
ロール表面と圧延材との接触が少ないままに圧延され
る。特に鉄基分散型合金の管は、円周方向の伸びが小さ
く、加工中にロール孔型に追従して変形し難いのでこの
ような現象が起きやすい。また、外径の大きな素管を用
いて、大きな断面積減少率で加工しようとすると、圧延
材に接触する圧延ロールの幅が相対的に小さくなり、ロ
ールとロールとの間隔（圧延材の非拘束部）3-3が大き
くなる。その非拘束部では、圧延材の外表面に円周方向
の引張り応力が発生し、これが表面割れを引き起こす。
これらの理由で圧延材の断面積減少率を大きくすること
ができないのである。
【００１６】本発明の目的は、鉄基分散強化型合金素管
から割れ等の表面欠陥のない小径・薄肉の管を製造する
方法であって、たとえば、１回の加工での断面積減少率
が20％を超えるような大きい断面積減少率で製造するこ
とが可能な高能率の製造方法を提供することにある。
から割れ等の表面欠陥のない小径・薄肉の管を製造する
方法であって、たとえば、１回の加工での断面積減少率
が20％を超えるような大きい断面積減少率で製造するこ
とが可能な高能率の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鉄基分散強
化型合金管を、大きい断面積減少率が得られ、原子炉の
燃料被覆管（ジルコニウム合金管）の製造に実績のある
ピルガー圧延機を用いて製造することを目的として種々
研究を行った。その結果、圧延ロール１ストロークの圧
延域の全域において、孔型が圧延材の外周部と接触する
長さ（以下「ロール接触長さ」という）を圧延材外周長
さの0.9倍以上とすれば、大きな断面積減少率で圧延し
た場合でも割れ等の表面欠陥を防止できることを確認し
た。さらに、この条件を維持すれば、ＨＰＴＲ圧延機、
その他の圧延機による加工でも、同様な結果が得られる
ことを確認した。
化型合金管を、大きい断面積減少率が得られ、原子炉の
燃料被覆管（ジルコニウム合金管）の製造に実績のある
ピルガー圧延機を用いて製造することを目的として種々
研究を行った。その結果、圧延ロール１ストロークの圧
延域の全域において、孔型が圧延材の外周部と接触する
長さ（以下「ロール接触長さ」という）を圧延材外周長
さの0.9倍以上とすれば、大きな断面積減少率で圧延し
た場合でも割れ等の表面欠陥を防止できることを確認し
た。さらに、この条件を維持すれば、ＨＰＴＲ圧延機、
その他の圧延機による加工でも、同様な結果が得られる
ことを確認した。
【００１８】本発明の要旨は、図３に示すように、「鉄
基分散強化型合金の圧延材（素管）2を、回転しつつ圧
延材の軸方向に移動する孔型ロール5,5-1とマンドレル9
とによって管材2-1に成形加工する方法であって、少な
くとも圧延域の全域にわたって孔型の圧延面6,6-1の圧
延材の外周部と接触する長さ、即ち、前記のロール接触
長さ、を圧延材外周長さの0.9倍以上にすることを特徴
とする管の製造方法」にある。なお、「圧延域」とは、
後述する図４に示す圧延域Rである。
基分散強化型合金の圧延材（素管）2を、回転しつつ圧
延材の軸方向に移動する孔型ロール5,5-1とマンドレル9
とによって管材2-1に成形加工する方法であって、少な
くとも圧延域の全域にわたって孔型の圧延面6,6-1の圧
延材の外周部と接触する長さ、即ち、前記のロール接触
長さ、を圧延材外周長さの0.9倍以上にすることを特徴
とする管の製造方法」にある。なお、「圧延域」とは、
後述する図４に示す圧延域Rである。
【００１９】上記の方法は冷間で実施できるが、材料の
再結晶温度以下の温度、たとえば鉄基分散強化型合金で
は700℃程度までの温度域での温間で実施してもよい。
また、本発明方法は、孔型圧延ロールを配設したピルガ
ー圧延機で実施するのが望ましい。ピルガー圧延機以外
の圧延機、例えば先に述べたＨＰＴＲ圧延機でも実施で
きるが、ピルガー圧延機を使用すればロール孔型を工夫
することによって極めて大きな断面積減少率が得られる
からである。
再結晶温度以下の温度、たとえば鉄基分散強化型合金で
は700℃程度までの温度域での温間で実施してもよい。
また、本発明方法は、孔型圧延ロールを配設したピルガ
ー圧延機で実施するのが望ましい。ピルガー圧延機以外
の圧延機、例えば先に述べたＨＰＴＲ圧延機でも実施で
きるが、ピルガー圧延機を使用すればロール孔型を工夫
することによって極めて大きな断面積減少率が得られる
からである。
【００２０】鉄基分散強化型合金とは、前記のように、
鉄基合金の素地（マトリックス）に酸化物、窒化物、炭
化物、金属間化合物などの粒子を分散させて強化した合
金である。そのような合金自体は様々な物が既に知られ
ている。その中から製品管材の使用目的に応じ、必要な
特性を有する合金を選べばよい。
鉄基合金の素地（マトリックス）に酸化物、窒化物、炭
化物、金属間化合物などの粒子を分散させて強化した合
金である。そのような合金自体は様々な物が既に知られ
ている。その中から製品管材の使用目的に応じ、必要な
特性を有する合金を選べばよい。
【００２１】なお、「素管」とは加工開始前の管を意味
する。従って、本発明方法で使用する素管は、鉄基分散
型合金から例えば熱間押出法で製造したもの、それに冷
間加工等の加工や、必要に応じて熱処理等を施したもの
である。本発明方法による加工を複数回実施する場合
は、前回の加工で得られた管が次回の加工における素管
となる。
する。従って、本発明方法で使用する素管は、鉄基分散
型合金から例えば熱間押出法で製造したもの、それに冷
間加工等の加工や、必要に応じて熱処理等を施したもの
である。本発明方法による加工を複数回実施する場合
は、前回の加工で得られた管が次回の加工における素管
となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図３は、本発明方法を実施するの
に使用する装置の一例（２ロールピルガーミル）を模式
的に示す図である。この図によって本発明方法の原理を
説明する。
に使用する装置の一例（２ロールピルガーミル）を模式
的に示す図である。この図によって本発明方法の原理を
説明する。
【００２３】図３には孔型ロールと圧延材との相対関係
を示してあり、(a)は圧延ラインの側面からみた縦断面
図、(b)、(c)および(d)は圧延ラインの正面からみた横
断面図である。
を示してあり、(a)は圧延ラインの側面からみた縦断面
図、(b)、(c)および(d)は圧延ラインの正面からみた横
断面図である。
【００２４】ピルガーミルPは、上下一対の２つの孔型
ロール5,5-1を回転させながら前進させ、圧延開始位置R
sから圧延終了位置Rfまでの間でマンドレル9を挿入した
圧延材（素管）2に縮径加工および減肉加工を施す装置
である。
ロール5,5-1を回転させながら前進させ、圧延開始位置R
sから圧延終了位置Rfまでの間でマンドレル9を挿入した
圧延材（素管）2に縮径加工および減肉加工を施す装置
である。
【００２５】この孔型6,6-1は、ロールの周方向におい
て図３(b)〜(d)に示すように、圧延開始位置から圧延終
了位置までの間で連続的に小さくなるように形成されて
いる。同様に、マンドレル9は、圧延開始位置から圧延
終了位置までを先細りの円錐状に形成されている。
て図３(b)〜(d)に示すように、圧延開始位置から圧延終
了位置までの間で連続的に小さくなるように形成されて
いる。同様に、マンドレル9は、圧延開始位置から圧延
終了位置までを先細りの円錐状に形成されている。
【００２６】図４は、ピルガー方式の圧延ロールの１ス
トローク中の圧延状況を説明するための図である。
トローク中の圧延状況を説明するための図である。
【００２７】ピルガー方式の圧延では、１ストローク
（図４のSt）の間が、図４に示すごとく圧延開始位置Rs
前段の解放域O1、それに続く圧延域R、成形域Fおよび成
形域後段の解放域O2の４領域に分けられている。
（図４のSt）の間が、図４に示すごとく圧延開始位置Rs
前段の解放域O1、それに続く圧延域R、成形域Fおよび成
形域後段の解放域O2の４領域に分けられている。
【００２８】圧延域Rでは、圧延材2の外周面を孔型の圧
延面に接触させ、圧延材の内面をマンドレル9で支え、
ロールの回転と前進とによって圧下を加えて圧延材内外
径の縮径加工と肉厚の減肉加工とが行われ、ほぼ目標寸
法に延伸される。
延面に接触させ、圧延材の内面をマンドレル9で支え、
ロールの回転と前進とによって圧下を加えて圧延材内外
径の縮径加工と肉厚の減肉加工とが行われ、ほぼ目標寸
法に延伸される。
【００２９】成形域Fでは、圧延材の外径、肉厚の加工
はほとんど行われず、最終的な目標寸法に調整される。
成形域後段の解放域O2および圧延開始位置Rs前段の解放
域O1の間では、圧延ロールの孔型の一部または全てが圧
延材から離れた非拘束の状態である。これらの解放域で
は、圧延材は回転され、軸方向にわずかに（約１〜20m
m）送られる。
はほとんど行われず、最終的な目標寸法に調整される。
成形域後段の解放域O2および圧延開始位置Rs前段の解放
域O1の間では、圧延ロールの孔型の一部または全てが圧
延材から離れた非拘束の状態である。これらの解放域で
は、圧延材は回転され、軸方向にわずかに（約１〜20m
m）送られる。
【００３０】図５の(a)は、ピルガーミルの従来の孔型
と圧延材との接触状況を示す図で、は圧延開始時、
は圧延終了時、はその中間の状態である。それぞれ、
図４の−断面、−断面および−断面に相当
する。ロールの円周方向の孔型形状は、真円部10、真円
部よりも曲率の大きいフランジ部11およびコーナー部12
から形成されている。従って、図の７の部分では、孔
型と圧延材とは接触せず、管の外周に対する接触長さの
比は、通常0.9未満である。その値は、加工の初期ほど
小さい。このため、従来のピルガーミル圧延法で鉄基分
散型合金管のように伸びの小さい合金の管を圧延すれ
ば、圧延材の非拘束部で表面割れが発生する。
と圧延材との接触状況を示す図で、は圧延開始時、
は圧延終了時、はその中間の状態である。それぞれ、
図４の−断面、−断面および−断面に相当
する。ロールの円周方向の孔型形状は、真円部10、真円
部よりも曲率の大きいフランジ部11およびコーナー部12
から形成されている。従って、図の７の部分では、孔
型と圧延材とは接触せず、管の外周に対する接触長さの
比は、通常0.9未満である。その値は、加工の初期ほど
小さい。このため、従来のピルガーミル圧延法で鉄基分
散型合金管のように伸びの小さい合金の管を圧延すれ
ば、圧延材の非拘束部で表面割れが発生する。
【００３１】図５(b)は、本発明方法におけるロールの
孔型と圧延材との接触状況を示す図で、は圧延開始
時、は圧延終了時、はその中間の状態である。この
場合は、圧延開始位置から圧延終了位置まで、ロール孔
型が、圧延材の外周部にほぼ完全に接触する。即ち、図
５(b)の８の非拘束部が前記(a)図の７の部分よりも小さ
くなっている。
孔型と圧延材との接触状況を示す図で、は圧延開始
時、は圧延終了時、はその中間の状態である。この
場合は、圧延開始位置から圧延終了位置まで、ロール孔
型が、圧延材の外周部にほぼ完全に接触する。即ち、図
５(b)の８の非拘束部が前記(a)図の７の部分よりも小さ
くなっている。
【００３２】上記のように非拘束部を小さくする手段と
しては、（イ）ロール孔型の真円部の範囲を拡大する、
（ロ）フランジ部の曲率半径を真円部のそれに近くす
る、（ハ）上下ロールのギャップを極力小さくして圧延
する、等の手段がある。これらの一つまたはそれ以上の
組み合わせで、圧延域の全域において前記のロール接触
長さを圧延材の外周部と接触する長さを圧延材円周長さ
の0.9倍以上にするのである。
しては、（イ）ロール孔型の真円部の範囲を拡大する、
（ロ）フランジ部の曲率半径を真円部のそれに近くす
る、（ハ）上下ロールのギャップを極力小さくして圧延
する、等の手段がある。これらの一つまたはそれ以上の
組み合わせで、圧延域の全域において前記のロール接触
長さを圧延材の外周部と接触する長さを圧延材円周長さ
の0.9倍以上にするのである。
【００３３】上記のように、ロール接触長さを圧延域の
全体で圧延材外周長さの0.9倍以上にすれば、後の実施
例に示すように、１回の加工での断面積減少率を65％と
いうような大きな値にすることもできる。これにより、
素管寸法から所定寸法の製品に圧延するまでの加工回数
が少なくなり、生産性が向上する。
全体で圧延材外周長さの0.9倍以上にすれば、後の実施
例に示すように、１回の加工での断面積減少率を65％と
いうような大きな値にすることもできる。これにより、
素管寸法から所定寸法の製品に圧延するまでの加工回数
が少なくなり、生産性が向上する。
【００３４】本発明方法は、ピルガーミルに限らず、他
の種類のロール式圧延装置でも実施できる。例えば、３
ロール方式ＨＰＴＲ型圧延装置を用いて実施する場合に
は、加工開始時の素管外径に応じてロールの孔型形状を
定め、孔型の圧延面と圧延材の外周部とが接触する長さ
を、圧延域の全域で圧延材外周長さの0.9倍以上に保つ
ようにすれば、１回の加工で20％を超える断面積減少率
での加工が可能になる。
の種類のロール式圧延装置でも実施できる。例えば、３
ロール方式ＨＰＴＲ型圧延装置を用いて実施する場合に
は、加工開始時の素管外径に応じてロールの孔型形状を
定め、孔型の圧延面と圧延材の外周部とが接触する長さ
を、圧延域の全域で圧延材外周長さの0.9倍以上に保つ
ようにすれば、１回の加工で20％を超える断面積減少率
での加工が可能になる。
【００３５】
【実施例】（実施例１）２ロールピルガー圧延機を用
い、表１に示す様々なロール接触長さが得られる条件で
鉄基分散強化型合金から薄肉小径管を製造する実験を行
った。使用した合金は下記の２種類である（％は重量
％）。
い、表１に示す様々なロール接触長さが得られる条件で
鉄基分散強化型合金から薄肉小径管を製造する実験を行
った。使用した合金は下記の２種類である（％は重量
％）。
【００３６】 材質記号Ａ：12%Cr-2%W-0.3%Ti-0.23%Y2O3 材質記号Ｂ：9%Cr-2%W-0.2%Ti-0.35%Y2O3 なお、Y2O3は鉄合金マトリックスに分散させた不活性粒
子である。
子である。
【００３７】上記の合金から、熱間押出法等の加工によ
って製造した素管のサイズが表１中に圧延前寸法として
示すものである。その素管を表１に示す圧延温度、断面
積減少率およびロール接触長さで圧延した。この１回の
加工の後の管サイズを圧延後の寸法として表１に示し
た。なお、断面積減少率は前記の(1)式で求めた。
って製造した素管のサイズが表１中に圧延前寸法として
示すものである。その素管を表１に示す圧延温度、断面
積減少率およびロール接触長さで圧延した。この１回の
加工の後の管サイズを圧延後の寸法として表１に示し
た。なお、断面積減少率は前記の(1)式で求めた。
【００３８】得られた管製品の外表面を20μｍ研磨した
後、浸透探傷法で検査して、割れの有無を調べた。その
結果を表１に示す。
後、浸透探傷法で検査して、割れの有無を調べた。その
結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】表１から明らかなように、発明例の試験番
号1〜5は、圧延域の全域においてロール接触長さを圧延
材円周長さの0.9倍以上にしたので、断面積減少率が47
〜65％であっても割れのない管が製造できた。これは、
上下の圧延ロールの間の非拘束部が圧延開始時において
も小さく抑えられ、これによって、圧延材の非拘束部に
生じる円周方向の引張り応力が小さくなって、割れの発
生が防止できたものと考えられる。
号1〜5は、圧延域の全域においてロール接触長さを圧延
材円周長さの0.9倍以上にしたので、断面積減少率が47
〜65％であっても割れのない管が製造できた。これは、
上下の圧延ロールの間の非拘束部が圧延開始時において
も小さく抑えられ、これによって、圧延材の非拘束部に
生じる円周方向の引張り応力が小さくなって、割れの発
生が防止できたものと考えられる。
【００４１】これに対して、比較例の試験番号6〜9は、
ロール接触長さが、圧延の初期において圧延材の円周長
さの0.9倍に満たないので、圧延材の表面に割れが観察
された。この場合は、非拘束部が大きいために、圧延材
の表面の円周方向の引張り応力が大きくなり、割れが発
生したものと考えられる。
ロール接触長さが、圧延の初期において圧延材の円周長
さの0.9倍に満たないので、圧延材の表面に割れが観察
された。この場合は、非拘束部が大きいために、圧延材
の表面の円周方向の引張り応力が大きくなり、割れが発
生したものと考えられる。
【００４２】（実施例２）図１に示したような３ロール
方式ＨＰＴＲ型圧延機を用いて、実施例１と同様な実験
を行った。この実験では、圧延前の素管寸法として外径
8.9mm、肉厚0.82mmのものを使用し、１回の加工で外径
8.0mm、肉厚0.675mmの管とする加工を行った。即ち、断
面積減少率は25％の一定とした。実験結果を表２に示
す。
方式ＨＰＴＲ型圧延機を用いて、実施例１と同様な実験
を行った。この実験では、圧延前の素管寸法として外径
8.9mm、肉厚0.82mmのものを使用し、１回の加工で外径
8.0mm、肉厚0.675mmの管とする加工を行った。即ち、断
面積減少率は25％の一定とした。実験結果を表２に示
す。
【００４３】
【表２】
【００４４】表２から明らかなように、発明例の試験番
号10〜12は、圧延開始から終了まで、ロール接触長さを
圧延材外周長さの0.9倍以上になるようにして圧延した
ので、断面積減少率が25％であっても割れ発生率は０で
あった。
号10〜12は、圧延開始から終了まで、ロール接触長さを
圧延材外周長さの0.9倍以上になるようにして圧延した
ので、断面積減少率が25％であっても割れ発生率は０で
あった。
【００４５】これに対して、比較例の試験番号13〜16
は、ロール接触長さが、圧延開始時において圧延材の外
周長さの0.9倍に満たないので、高い発生率で圧延材の
表面に割れが観察された。
は、ロール接触長さが、圧延開始時において圧延材の外
周長さの0.9倍に満たないので、高い発生率で圧延材の
表面に割れが観察された。
【００４６】上記のように、３ロール方式ＨＰＴＲ型圧
延機であっても、孔型が材料に接触する長さを、圧延の
全域で圧延材の外周の0.9倍以上に設定すれば、割れを
発生させることなく25％という大きい断面積減少率で縮
径加工、減肉加工できることが確認された。
延機であっても、孔型が材料に接触する長さを、圧延の
全域で圧延材の外周の0.9倍以上に設定すれば、割れを
発生させることなく25％という大きい断面積減少率で縮
径加工、減肉加工できることが確認された。
【００４７】
【発明の効果】本発明方法によれば、加工の困難な鉄基
分散強化型合金の素管から、冷間加工または温間加工に
よって、表面欠陥がなく寸法精度の高い管材を製造する
ことができる。しかも、この方法は、１回の加工の断面
積減少率を大きくとれるので、所定寸法の管製品を少な
い加工回数で生産することができる。本発明方法は、高
温特性に優れた鉄基分散強化型合金をボイラチューブや
原子力炉の燃料被覆管等として実用化するのに大きく寄
与する発明である。
分散強化型合金の素管から、冷間加工または温間加工に
よって、表面欠陥がなく寸法精度の高い管材を製造する
ことができる。しかも、この方法は、１回の加工の断面
積減少率を大きくとれるので、所定寸法の管製品を少な
い加工回数で生産することができる。本発明方法は、高
温特性に優れた鉄基分散強化型合金をボイラチューブや
原子力炉の燃料被覆管等として実用化するのに大きく寄
与する発明である。
【図１】３ロール方式ＨＰＴＲ圧延法による製管の原理
を説明するための図であり、(a)は圧延ラインの側面か
らみた一部縦断面図、(b)は圧延ラインの正面からみた
横断面図である。
を説明するための図であり、(a)は圧延ラインの側面か
らみた一部縦断面図、(b)は圧延ラインの正面からみた
横断面図である。
【図２】３ロール方式ＨＰＴＲ圧延法による製管時の圧
延材とロールとの接触状態を示す図であり、(a)は圧延
加工開始位置の接触状態を示す図、(b)は圧延加工終了
位置の接触状態を示す図である。
延材とロールとの接触状態を示す図であり、(a)は圧延
加工開始位置の接触状態を示す図、(b)は圧延加工終了
位置の接触状態を示す図である。
【図３】ピルガーミルにおける孔型ロールと圧延材との
相対関係を示す図であり、(a)は圧延ラインの側面から
みた縦断面図、(b)、(c)および(d)は圧延ラインの正面
からみた横断面図である。
相対関係を示す図であり、(a)は圧延ラインの側面から
みた縦断面図、(b)、(c)および(d)は圧延ラインの正面
からみた横断面図である。
【図４】ピルガーミルにおける管の加工状況を説明する
ための図である。
ための図である。
【図５】ピルガーミルで管をの加工する際の圧延開始か
ら圧延終了までの孔型と圧延材との接触状況を示す図
で、(a)が従来の方法、(b)が本発明の方法である。
ら圧延終了までの孔型と圧延材との接触状況を示す図
で、(a)が従来の方法、(b)が本発明の方法である。
１．マンドレル ２．圧延材 ３．圧延ロール
４．カム溝 ５．圧延ロール ６．圧延加工面 ７、８．圧延材
の非拘束部 ９．マンドレル 10．真円部 11．フランジ部
12．コーナー部
４．カム溝 ５．圧延ロール ６．圧延加工面 ７、８．圧延材
の非拘束部 ９．マンドレル 10．真円部 11．フランジ部
12．コーナー部
フロントページの続き (72)発明者 水田 俊治 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002核燃料 サイクル開発機構大洗工学センター内 (72)発明者 吉武 庸光 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002核燃料 サイクル開発機構大洗工学センター内 (72)発明者 萩 茂樹 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所 内 (72)発明者 廣畑 憲明 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所 内 (72)発明者 安部 勝洋 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 奥田 隆成 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭52−17357（ＪＰ，Ａ) 特許2564826（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 17/02 B21B 17/06 B21B 21/00 - 21/06
Claims (2)
- 【請求項１】鉄基分散強化型合金の素管を、回転しつつ
圧延材の軸方向に移動する孔型ロールおよびマンドレル
により成形加工して管を製造する方法であって、少なく
とも圧延域の全範囲において孔型の圧延面が圧延材の外
周部と接触する長さを、圧延材外周長さの0.9倍以上と
することを特徴とする鉄基分散強化型合金管の製造方
法。 - 【請求項２】鉄基分散強化型合金の素管を、ピルガー圧
延機に設けられている孔型ロールおよびマンドレルによ
り成形加工して管を製造する方法であって、少なくとも
圧延域の全範囲において孔型の圧延面が圧延材の外周部
と接触する長さを、圧延材外周長さの0.9倍以上とする
ことを特徴とする鉄基分散強化型合金管の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076825A JP3073981B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 鉄基分散強化型合金管の製造方法 |
| US09/526,480 US6250125B1 (en) | 1999-03-19 | 2000-03-15 | Method for producing iron-base dispersion-strengthened alloy tube |
| FR0003450A FR2790981B1 (fr) | 1999-03-19 | 2000-03-17 | Procede de production d'un tube en alliage a base de fer a durcissement par phase dispersee |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076825A JP3073981B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 鉄基分散強化型合金管の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3073981B1 true JP3073981B1 (ja) | 2000-08-07 |
| JP2000263105A JP2000263105A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13616465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076825A Expired - Lifetime JP3073981B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 鉄基分散強化型合金管の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6250125B1 (ja) |
| JP (1) | JP3073981B1 (ja) |
| FR (1) | FR2790981B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US20050006900A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-13 | Lewis John K. | System and method for coupling conduit |
| US20050006899A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-13 | Lewis John K. | Weldable conduit and method |
| US7243409B2 (en) * | 2003-07-09 | 2007-07-17 | Lewis John K | Weldable conduit method of forming |
| US7596848B2 (en) * | 2004-04-12 | 2009-10-06 | United States Steel Corporation | Method for producing bimetallic line pipe |
| US7714888B2 (en) * | 2005-03-07 | 2010-05-11 | Blue Marlin Llc | Reflection spectroscopic means for detecting patterned objects |
| CA2550913C (en) * | 2005-06-28 | 2009-01-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Cold rolling process for metal tubes |
| EP1738839B1 (en) * | 2005-06-28 | 2009-08-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Cold rolling process for metal tubes |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE639223C (de) * | 1930-12-23 | 1936-12-01 | Fritz Kocks Dr Ing | Walzenkalibrierung fuer Pilgerschrittwalzwerke |
| FR2557819B1 (fr) * | 1984-01-05 | 1986-05-02 | Vallourec | Procede permettant d'accroitre les performances des laminoirs a pas de pelerin a froid, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
| JP2564826B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1996-12-18 | 大同特殊鋼株式会社 | 分散強化型合金薄肉パイプの製造方法 |
| FR2687337B1 (fr) * | 1992-02-13 | 1994-04-08 | Valtubes | Procede de realisation de tubes par travail a chaud de poudres metalliques et tubes ainsi obtenus. |
| JP3316979B2 (ja) * | 1992-11-30 | 2002-08-19 | 住友金属工業株式会社 | 管の圧延方法及びその実施に使用する装置 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076825A patent/JP3073981B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-15 US US09/526,480 patent/US6250125B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-17 FR FR0003450A patent/FR2790981B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2790981B1 (fr) | 2005-03-18 |
| US6250125B1 (en) | 2001-06-26 |
| JP2000263105A (ja) | 2000-09-26 |
| FR2790981A1 (fr) | 2000-09-22 |
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