JP3292122B2 - 継目無鋼管製造用工具 - Google Patents
継目無鋼管製造用工具Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にマンネスマン
・プラグミル圧延で製造する高合金鋼管の製造用工具
（穿孔プラグあるいは拡管プラグ）に係り、鋼管の内表
面の品質の向上と製造コストの低減を目的とした、耐用
度の良好な継目無鋼管製造用工具に関する。
・プラグミル圧延で製造する高合金鋼管の製造用工具
（穿孔プラグあるいは拡管プラグ）に係り、鋼管の内表
面の品質の向上と製造コストの低減を目的とした、耐用
度の良好な継目無鋼管製造用工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、石油・ガスの採掘において、より
深度の深く、腐食性ガスの多い井戸での採掘が増加し、
これらの油井管用継目無管などに使用されるＡＩＳＩ４
２０相当の１３Ｃｒ鋼などの生産量が増加している。こ
れまで熱間で継目無鋼管を製造する方法の中で、マンネ
スマン・プラグミル法は高生産性から広く実施されてい
るが、この方法では、所定温度に加熱・均熱された丸鋼
片を先ず第一穿孔機であるピアサー圧延機で中空素管と
したのち、この中空素管を第二穿孔機であるエロンゲー
ター圧延機とプラグミル圧延機で延伸する。それぞれで
使用されるプラグはスケール付け熱処理を施して、被圧
延材との焼き付きを防止しているものの、高Ｃｒ鋼では
圧延前加熱時更に圧延中での被圧延材の表面のスケール
生成量が炭素鋼の場合に比べ少ないこととまた炭素鋼に
比べ高Ｃｒ鋼の熱間での変形抵抗が高く、プラグ表面の
スケールが容易に磨耗・損傷し有効にプラグと被圧延材
との焼き付きを防止することが困難になる。
深度の深く、腐食性ガスの多い井戸での採掘が増加し、
これらの油井管用継目無管などに使用されるＡＩＳＩ４
２０相当の１３Ｃｒ鋼などの生産量が増加している。こ
れまで熱間で継目無鋼管を製造する方法の中で、マンネ
スマン・プラグミル法は高生産性から広く実施されてい
るが、この方法では、所定温度に加熱・均熱された丸鋼
片を先ず第一穿孔機であるピアサー圧延機で中空素管と
したのち、この中空素管を第二穿孔機であるエロンゲー
ター圧延機とプラグミル圧延機で延伸する。それぞれで
使用されるプラグはスケール付け熱処理を施して、被圧
延材との焼き付きを防止しているものの、高Ｃｒ鋼では
圧延前加熱時更に圧延中での被圧延材の表面のスケール
生成量が炭素鋼の場合に比べ少ないこととまた炭素鋼に
比べ高Ｃｒ鋼の熱間での変形抵抗が高く、プラグ表面の
スケールが容易に磨耗・損傷し有効にプラグと被圧延材
との焼き付きを防止することが困難になる。
【０００３】特に、ピアサープラグでは、丸鋼片を穿孔
して中空素管になすときにプラグ先端部は約１１００℃
の高温に加熱されることから、プラグの先端部では高温
強度が必要である。特に、高合金鋼などの変形抵抗の高
い鋼管を製造する場合には、プラグの強度が不足し、プ
ラグ先端部での変形が生じることによって、プラグ表面
のスケールを維持することが困難となり、プラグと被圧
延材との焼き付きが顕著に生じる。
して中空素管になすときにプラグ先端部は約１１００℃
の高温に加熱されることから、プラグの先端部では高温
強度が必要である。特に、高合金鋼などの変形抵抗の高
い鋼管を製造する場合には、プラグの強度が不足し、プ
ラグ先端部での変形が生じることによって、プラグ表面
のスケールを維持することが困難となり、プラグと被圧
延材との焼き付きが顕著に生じる。
【０００４】上述したごとく、穿孔プラグ（ピアサープ
ラグ）と拡管プラグ（エロンゲータープラグ）の材料に
求められる特性として、プラグ材料の高温強度と耐磨耗
性と耐剥離性を有したスケールを生成する成分からなる
材料であることである。
ラグ）と拡管プラグ（エロンゲータープラグ）の材料に
求められる特性として、プラグ材料の高温強度と耐磨耗
性と耐剥離性を有したスケールを生成する成分からなる
材料であることである。
【０００５】このような観点から、高合金鋼圧延時の穿
孔用プラグおよび拡管用プラグの寿命を上げる手段とし
て、例えばピアサープラグでは特開平７−０６０３１４
号公報に開示されているように０．２５％Ｃ−３％Ｃｒ
−１％Ｎｉをべース成分として、表面スケールの繊密化
を図るためＮｉを更に添加し、また脱炭によるプラグ表
層部の軟化を抑制するためＭｎを増量添加し、さらに圧
延後の急冷時に生じるおそれのある焼き割れを防止すべ
くＭｏ，Ｗの添加量を制限することが開示されている。
また、特開昭６０−２０８４５８号公報に開示されてい
るようにスケール層の厚さと高温強度の確保の観点から
Ｎｉ／Ｃｒの比を制限し、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒの添加によ
り高温強度の確保を図っている。
孔用プラグおよび拡管用プラグの寿命を上げる手段とし
て、例えばピアサープラグでは特開平７−０６０３１４
号公報に開示されているように０．２５％Ｃ−３％Ｃｒ
−１％Ｎｉをべース成分として、表面スケールの繊密化
を図るためＮｉを更に添加し、また脱炭によるプラグ表
層部の軟化を抑制するためＭｎを増量添加し、さらに圧
延後の急冷時に生じるおそれのある焼き割れを防止すべ
くＭｏ，Ｗの添加量を制限することが開示されている。
また、特開昭６０−２０８４５８号公報に開示されてい
るようにスケール層の厚さと高温強度の確保の観点から
Ｎｉ／Ｃｒの比を制限し、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒの添加によ
り高温強度の確保を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように化学成分を限定した材料を用いた穿孔プラグと拡
管プラグであっても、１３Ｃｒ鋼などの高合金鋼を圧延
する場合には、それらのプラグの十分な寿命は得られて
いない。
ように化学成分を限定した材料を用いた穿孔プラグと拡
管プラグであっても、１３Ｃｒ鋼などの高合金鋼を圧延
する場合には、それらのプラグの十分な寿命は得られて
いない。
【０００７】即ち、鋳造後に熱間鍛造などの熱間加工な
どを行わずに使用するプラグにおいては、鋳造時の引け
巣がプラグの高温強度とより低い温度での強度に影響
し、引け巣の量が多い場合には使用時にプラグの割損が
生じること、また高温強度を上げるべく成分を調整した
のみでは、常温でのプラグの強度は増加するものの一般
にマルテンサイト組織を有するプラグの靭性が低下し、
プラグの割損を生じることが明らかになった。さらに、
Ｎｉ，Ｃｒの含有量を調整することによってスケールの
緻密性を高める方法ではプラグの寿命を高める上で十分
な効果が得られないことが明らかになった。本発明の目
的は、上記の問題点を解決するために、特にマンネスマ
ン・プラグミル圧延で製造する高合金鋼管の内表面の品
質の向上と製造コストの低減を可能にする、耐用度の良
好な継目無鋼管製造用工具を提供することにある。
どを行わずに使用するプラグにおいては、鋳造時の引け
巣がプラグの高温強度とより低い温度での強度に影響
し、引け巣の量が多い場合には使用時にプラグの割損が
生じること、また高温強度を上げるべく成分を調整した
のみでは、常温でのプラグの強度は増加するものの一般
にマルテンサイト組織を有するプラグの靭性が低下し、
プラグの割損を生じることが明らかになった。さらに、
Ｎｉ，Ｃｒの含有量を調整することによってスケールの
緻密性を高める方法ではプラグの寿命を高める上で十分
な効果が得られないことが明らかになった。本発明の目
的は、上記の問題点を解決するために、特にマンネスマ
ン・プラグミル圧延で製造する高合金鋼管の内表面の品
質の向上と製造コストの低減を可能にする、耐用度の良
好な継目無鋼管製造用工具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明の工具は、鋼を溶解し、プラグ形状の鋳型
に鋳造した後スケール付け熱処理を施してなる継目無鋼
管製造用工具であって、該鋼は、重量％で、Ｃ：０．１
〜０．４％と、Ｓｉ：０．１〜３％と、Ｍｎ：０．２〜
２％と、Ｃｕ：０．０５〜１％と、Ｎｉ：０．５〜１０
％と、Ｃｒ：０．５〜５％と、Ｍｏ：０．５〜５％と、
Ｗ：０．５〜５％と、Ｃｏ：０．５〜５％と、Ｔｉ：
０．０１５〜１％と、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１
％とを含有し、かつ下記（１）式を満足する残部がＦｅ
および不可避的不純物からなることを特徴とする、継目
無鋼管製造用工具である。 ０≦Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％≦１８ …（１） （２）本発明の工具は、鋼成分として、さらにＰ、Ｓ、
Ｎの各不可避的不純物元素を、重量％で、Ｐ：０．０５
％以下、Ｓ：０．０６％以下、Ｎ：０．２％以下に規制
することを特徴とする、上記（１）に記載の継目無鋼管
製造用工具である。 （３）本発明の工具は、鋼成分として、重量％でさら
に、Ｖ：０．０５〜２％、Ｚｒ：０．０５〜２％、Ｂ：
０．００５〜０．０２％、及びＮｂ：０．０５〜２％の
群から選択された１種または２種以上を含有することを
特徴とする、上記（１）または（２）に記載の継目無鋼
管製造用工具である。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明の工具は、鋼を溶解し、プラグ形状の鋳型
に鋳造した後スケール付け熱処理を施してなる継目無鋼
管製造用工具であって、該鋼は、重量％で、Ｃ：０．１
〜０．４％と、Ｓｉ：０．１〜３％と、Ｍｎ：０．２〜
２％と、Ｃｕ：０．０５〜１％と、Ｎｉ：０．５〜１０
％と、Ｃｒ：０．５〜５％と、Ｍｏ：０．５〜５％と、
Ｗ：０．５〜５％と、Ｃｏ：０．５〜５％と、Ｔｉ：
０．０１５〜１％と、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１
％とを含有し、かつ下記（１）式を満足する残部がＦｅ
および不可避的不純物からなることを特徴とする、継目
無鋼管製造用工具である。 ０≦Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％≦１８ …（１） （２）本発明の工具は、鋼成分として、さらにＰ、Ｓ、
Ｎの各不可避的不純物元素を、重量％で、Ｐ：０．０５
％以下、Ｓ：０．０６％以下、Ｎ：０．２％以下に規制
することを特徴とする、上記（１）に記載の継目無鋼管
製造用工具である。 （３）本発明の工具は、鋼成分として、重量％でさら
に、Ｖ：０．０５〜２％、Ｚｒ：０．０５〜２％、Ｂ：
０．００５〜０．０２％、及びＮｂ：０．０５〜２％の
群から選択された１種または２種以上を含有することを
特徴とする、上記（１）または（２）に記載の継目無鋼
管製造用工具である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の課題を解決
すべく鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至った。
ＣｏとＣｕはプラグとスケールとの界面を凹凸にし、ス
ケールの耐剥離性を顕著に高める元素であって、さらに
Ｃｏはスケール中の緻密性を高めることによってスケー
ルの耐磨耗性も高める。しかしながら、Ｃｏの添加は、
鋼の変態点（Ａｃ1 ，Ａｃ3 ）を高める元素であって、
単純にＣｏを添加した場合にはスケール付け熱処理温度
でも完全にオーステナイトに変態しないためにスケール
付け熱処理での冷却時にマルテンサイト組織に変態せ
ず、プラグの常温強度が不足する。なお、スケール付け
熱処理温度を高めた場合、スケール中の空隙の生成量が
増加し、スケールの耐剥離性が劣化することから、完全
なオーステナイト組織を得るために、スケール付け熱処
理温度を高めることには限度がある。またマルテンサイ
ト主体の組織であるプラグの常温強度には適正値が存在
し、その強度が低い場合にはプラグの変形が生じ、また
その強度が高い場合にはプラグの靭性が不足し、使用時
にプラグ割損が生じる。このためＣｏを添加する場合に
は材料の変態点とプラグの常温強度を調整するために
Ｃ，Ｎｉの含有量の調整が必要になる。なお、Ｃｕは鋼
の変態点に影響を余り与えないもののＣｕの過剰な添加
はスケール付け熱処理時に、スケール近傍のプラグ表面
のオーステナイト粒界を脆弱にし、このためプラグの靭
性を損なうこととなる。このため、Ｃｕの含有量の上限
値を見いだした。
すべく鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至った。
ＣｏとＣｕはプラグとスケールとの界面を凹凸にし、ス
ケールの耐剥離性を顕著に高める元素であって、さらに
Ｃｏはスケール中の緻密性を高めることによってスケー
ルの耐磨耗性も高める。しかしながら、Ｃｏの添加は、
鋼の変態点（Ａｃ1 ，Ａｃ3 ）を高める元素であって、
単純にＣｏを添加した場合にはスケール付け熱処理温度
でも完全にオーステナイトに変態しないためにスケール
付け熱処理での冷却時にマルテンサイト組織に変態せ
ず、プラグの常温強度が不足する。なお、スケール付け
熱処理温度を高めた場合、スケール中の空隙の生成量が
増加し、スケールの耐剥離性が劣化することから、完全
なオーステナイト組織を得るために、スケール付け熱処
理温度を高めることには限度がある。またマルテンサイ
ト主体の組織であるプラグの常温強度には適正値が存在
し、その強度が低い場合にはプラグの変形が生じ、また
その強度が高い場合にはプラグの靭性が不足し、使用時
にプラグ割損が生じる。このためＣｏを添加する場合に
は材料の変態点とプラグの常温強度を調整するために
Ｃ，Ｎｉの含有量の調整が必要になる。なお、Ｃｕは鋼
の変態点に影響を余り与えないもののＣｕの過剰な添加
はスケール付け熱処理時に、スケール近傍のプラグ表面
のオーステナイト粒界を脆弱にし、このためプラグの靭
性を損なうこととなる。このため、Ｃｕの含有量の上限
値を見いだした。
【００１０】鋳造後に熱間鍛造などの熱間加工などを行
わずに使用するプラグにおいては、プラグの割損を防止
する上で、鋳造ままの状態で鋳造時の引け巣が少ないこ
とが望まれる。引け巣は溶鋼中のガス成分であるＮが凝
固時に十分に浮上せず溶鋼中に残存し発生するものであ
ることから、引け巣の生成量の低減にはＮ含有量の少な
い溶解原料の使用あるいは押湯の配置とその容量の適正
化あるいはＲＨ脱ガス装置などの溶鋼の二次精錬の適用
がもっとも望ましい。しかしながら、これらの手段によ
っては、プラグの製作費用を高めることになる。従っ
て、引け巣の生成量を低減する簡便な方法を検討した結
果、Ｔｉの添加が有効であることが明らかになった。さ
らにこのＴｉの添加は溶鋼中あるいは凝固直後にＴｉＮ
あるいはＴｉＣとして析出し、プラグの高温強度を高め
る効果を有する。
わずに使用するプラグにおいては、プラグの割損を防止
する上で、鋳造ままの状態で鋳造時の引け巣が少ないこ
とが望まれる。引け巣は溶鋼中のガス成分であるＮが凝
固時に十分に浮上せず溶鋼中に残存し発生するものであ
ることから、引け巣の生成量の低減にはＮ含有量の少な
い溶解原料の使用あるいは押湯の配置とその容量の適正
化あるいはＲＨ脱ガス装置などの溶鋼の二次精錬の適用
がもっとも望ましい。しかしながら、これらの手段によ
っては、プラグの製作費用を高めることになる。従っ
て、引け巣の生成量を低減する簡便な方法を検討した結
果、Ｔｉの添加が有効であることが明らかになった。さ
らにこのＴｉの添加は溶鋼中あるいは凝固直後にＴｉＮ
あるいはＴｉＣとして析出し、プラグの高温強度を高め
る効果を有する。
【００１１】以上の知見に基づき、本発明者らは、プラ
グ材料の高温強度と耐摩耗性と耐剥離性を有したスケー
ルを生成するため、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｔｉを一定量添加し、
さらにＣ，Ｎｉの含有量をＣｏの添加量に応じて調整す
るようにして、耐用度の良好な継目無鋼管製造用工具を
見出し、本発明を完成させた。
グ材料の高温強度と耐摩耗性と耐剥離性を有したスケー
ルを生成するため、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｔｉを一定量添加し、
さらにＣ，Ｎｉの含有量をＣｏの添加量に応じて調整す
るようにして、耐用度の良好な継目無鋼管製造用工具を
見出し、本発明を完成させた。
【００１２】すなわち、本発明は、鋼組成を下記範囲に
限定することにより、特にマンネスマン・プラグミル圧
延で製造する高合金鋼管の内表面の品質の向上と製造コ
ストの低減を可能にする、耐用度の良好な継目無鋼管製
造用工具を提供することができる。
限定することにより、特にマンネスマン・プラグミル圧
延で製造する高合金鋼管の内表面の品質の向上と製造コ
ストの低減を可能にする、耐用度の良好な継目無鋼管製
造用工具を提供することができる。
【００１３】以下、本発明の成分添加理由、成分限定理
由について説明する。 （１）成分組成範囲 Ｃ：０．１〜０．４％ Ｃは、プラグの常温強度と高温強度を高めるために必須
の元素であり、０．１％以上のＣを含有せしめる必要が
ある。一方、０．４％を越える添加では、常温強度が過
度に上昇するために靭性が低下し、プラグの割損を招く
ことになる。従って、その含有量は０．１〜０．４％で
ある。
由について説明する。 （１）成分組成範囲 Ｃ：０．１〜０．４％ Ｃは、プラグの常温強度と高温強度を高めるために必須
の元素であり、０．１％以上のＣを含有せしめる必要が
ある。一方、０．４％を越える添加では、常温強度が過
度に上昇するために靭性が低下し、プラグの割損を招く
ことになる。従って、その含有量は０．１〜０．４％で
ある。
【００１４】Ｓｉ：０．１〜３％ Ｓｉは、脱酸元素であり、０．１％未満ではその効果が
少なく、またその含有量が３％を超えると、プラグ表面
の酸化スケール厚さが減少し、プラグの寿命を低下させ
る。従って、その含有量は０．１〜３％である。
少なく、またその含有量が３％を超えると、プラグ表面
の酸化スケール厚さが減少し、プラグの寿命を低下させ
る。従って、その含有量は０．１〜３％である。
【００１５】Ｍｎ：０．２〜２％ Ｍｎは高温強度を高めるために添加されるが０．２％未
満ではその効果が少なく、２％を越えるとプラグ表面の
酸化スケール厚さが減少し、プラグの寿命を低下させ
る。従って、その含有量は０．２〜２％である。
満ではその効果が少なく、２％を越えるとプラグ表面の
酸化スケール厚さが減少し、プラグの寿命を低下させ
る。従って、その含有量は０．２〜２％である。
【００１６】Ｃｕ：０．０５〜１％ Ｃｕはスケールの密着性を高める有効な元素であって、
０．０５％未満ではその効果は少なく、１％を越えると
スケール付け熱処理時に、スケール近傍のプラグ表面の
オーステナイト粒界を脆弱にし、このためプラグの靭性
を損なうこととなる。従って、その含有量は０．０５〜
１％である。
０．０５％未満ではその効果は少なく、１％を越えると
スケール付け熱処理時に、スケール近傍のプラグ表面の
オーステナイト粒界を脆弱にし、このためプラグの靭性
を損なうこととなる。従って、その含有量は０．０５〜
１％である。
【００１７】Ｎｉ：０．５〜１０％ Ｎｉは、固溶強化元素であるとともにオーステナイト安
定化元素であって、０．５％未満ではその効果が小さ
く、１０％を越えるとスケールの生成量が低下しプラグ
の寿命が著しく低下する。従って、その含有量は０．５
〜１０％である。
定化元素であって、０．５％未満ではその効果が小さ
く、１０％を越えるとスケールの生成量が低下しプラグ
の寿命が著しく低下する。従って、その含有量は０．５
〜１０％である。
【００１８】Ｃｒ：０．５〜５％ Ｃｒは炭化物となって著しくプラグの強度を高める元素
であって、０．５％未満では十分なＣｒ炭化物の析出量
が得られず、プラグの常温強度と高温強度が不足する。
５％を越えると、プラグ表面のスケールの生成量が低下
し、プラグと被圧延材の焼き付けを防止することができ
ないためプラグの寿命が低下する。従って、その含有量
は０．５〜５％である。
であって、０．５％未満では十分なＣｒ炭化物の析出量
が得られず、プラグの常温強度と高温強度が不足する。
５％を越えると、プラグ表面のスケールの生成量が低下
し、プラグと被圧延材の焼き付けを防止することができ
ないためプラグの寿命が低下する。従って、その含有量
は０．５〜５％である。
【００１９】Ｍｏ：０．５〜５％ Ｍｏは鋼中に固溶することあるいはＭｏ炭化物として析
出することによって高温強度を高める元素である。ま
た、常温あるいは焼き戻し温度での鋼の靭性を高める元
素である。Ｍｏの添加量が０．５％未満では、所望の効
果が得られない。一方、５％を超えると、常温強度が過
度に高くなり、靭性の低下を招くことになる。従って、
その含有量は０．５〜５％である。
出することによって高温強度を高める元素である。ま
た、常温あるいは焼き戻し温度での鋼の靭性を高める元
素である。Ｍｏの添加量が０．５％未満では、所望の効
果が得られない。一方、５％を超えると、常温強度が過
度に高くなり、靭性の低下を招くことになる。従って、
その含有量は０．５〜５％である。
【００２０】Ｗ：０．５〜５％ Ｗは炭化物となって著しくプラグの強度を高める元素で
あって、０．５％未満では十分な炭化物の析出量が得ら
れず、プラグの常温強度と高温強度が不足する。５％を
越えると、靭性の低下を招くことになる。従って、その
含有量は０．５〜５％である。
あって、０．５％未満では十分な炭化物の析出量が得ら
れず、プラグの常温強度と高温強度が不足する。５％を
越えると、靭性の低下を招くことになる。従って、その
含有量は０．５〜５％である。
【００２１】Ｃｏ：０．５〜５％，０≦Ｃｏ％×７−Ｃ
％×１０−Ｎｉ％≦１８ Ｃｏは本発明に置いて重要な元素である。即ち、Ｃｏの
添加により、高温強度を高めるとともに、スケールの耐
磨耗性と耐剥離性を顕著に向上させる上で有効な元素で
ある。Ｃｏが０．５％未満では上述したような効果が十
分に得られず、一方５％以上の添加ではプラグの製造コ
ストを高めるとともに、鋼の変態点が上昇し、マルテン
サイト組織が主体の組織のプラグを得ることが困難とな
り、プラグの常温強度が低下しプラグの変形が生じやす
くなる。
％×１０−Ｎｉ％≦１８ Ｃｏは本発明に置いて重要な元素である。即ち、Ｃｏの
添加により、高温強度を高めるとともに、スケールの耐
磨耗性と耐剥離性を顕著に向上させる上で有効な元素で
ある。Ｃｏが０．５％未満では上述したような効果が十
分に得られず、一方５％以上の添加ではプラグの製造コ
ストを高めるとともに、鋼の変態点が上昇し、マルテン
サイト組織が主体の組織のプラグを得ることが困難とな
り、プラグの常温強度が低下しプラグの変形が生じやす
くなる。
【００２２】また、適正な強度と靭性を有したマルテン
サイト主体の組織を得るために、Ｃ含有量とＮｉ含有量
およびＣｏ含有量は次式に示す関係式を満足する必要が
ある。
サイト主体の組織を得るために、Ｃ含有量とＮｉ含有量
およびＣｏ含有量は次式に示す関係式を満足する必要が
ある。
【００２３】 ０≦Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％≦１８ 即ち、図１に示すように、Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎ
ｉ％の値が０未満である場合には、プラグの常温強度が
高くなり、靭性が低下し、プラグの割損が生じることに
なる。
ｉ％の値が０未満である場合には、プラグの常温強度が
高くなり、靭性が低下し、プラグの割損が生じることに
なる。
【００２４】一方Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％の値
が１８を越える場合にはプラグの常温強度が不足し、プ
ラグの変形が生じて、プラグの寿命が劣化することとな
る。 Ｔｉ：０．０１５〜１％ Ｔｉは溶鋼中あるいは凝固時にＴｉＮあるいはＴｉＣと
して析出することにより、固溶Ｎ量を低減し、鋳造まま
の鋼片の引け巣の生成量を低減するための有効な元素で
ある。０．０１５％未満ではこの効果が得られず、また
Ｔｉを１％を越えて添加すると、鋼中に存在するＴｉ
Ｃ，ＴｉＮが割れの起点となって、プラグの割れを助長
し、その寿命を阻害することとなる。このため、Ｔｉの
含有量は０．０１５〜１％である。 ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％ ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは脱酸元素であり、鋼の延性と靭性
を確保する上で必要な元素であり、０．０１％未満では
所望の効果が得られず、一方０．１％を超えて含有させ
ても、その効果が飽和し、あるいは逆に延性と靭性の低
下を招くことになる。このため、Ａｌの含有量は０．０
１〜０．１％である。
が１８を越える場合にはプラグの常温強度が不足し、プ
ラグの変形が生じて、プラグの寿命が劣化することとな
る。 Ｔｉ：０．０１５〜１％ Ｔｉは溶鋼中あるいは凝固時にＴｉＮあるいはＴｉＣと
して析出することにより、固溶Ｎ量を低減し、鋳造まま
の鋼片の引け巣の生成量を低減するための有効な元素で
ある。０．０１５％未満ではこの効果が得られず、また
Ｔｉを１％を越えて添加すると、鋼中に存在するＴｉ
Ｃ，ＴｉＮが割れの起点となって、プラグの割れを助長
し、その寿命を阻害することとなる。このため、Ｔｉの
含有量は０．０１５〜１％である。 ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％ ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは脱酸元素であり、鋼の延性と靭性
を確保する上で必要な元素であり、０．０１％未満では
所望の効果が得られず、一方０．１％を超えて含有させ
ても、その効果が飽和し、あるいは逆に延性と靭性の低
下を招くことになる。このため、Ａｌの含有量は０．０
１〜０．１％である。
【００２５】Ｐ：０．０５％以下 Ｐは不可避的不純物元素であり、かつオーステナイト加
熱時に粒界に偏析して、粒界強度を低下させ、顕著にプ
ラグ強度を劣化させる。このため、その上限値は０．０
５％である。
熱時に粒界に偏析して、粒界強度を低下させ、顕著にプ
ラグ強度を劣化させる。このため、その上限値は０．０
５％である。
【００２６】Ｓ：０．０６％以下 Ｓは不可避的不純物元素であり、かつオーステナイト加
熱時に粒界に偏析して、粒界強度を低下させ、顕著にプ
ラグ強度を劣化させる。このため、その上限値は０．０
６％である。
熱時に粒界に偏析して、粒界強度を低下させ、顕著にプ
ラグ強度を劣化させる。このため、その上限値は０．０
６％である。
【００２７】Ｎ：０．２％以下 Ｎは不可避的不純物であり、その含有量が０．２％を越
える場合にはプラグ中に鋳造時の引け巣が生じることに
よりプラグの強度を低下させて、プラグの割損を招くこ
とがある。従って、その上限値は０．２％である。
える場合にはプラグ中に鋳造時の引け巣が生じることに
よりプラグの強度を低下させて、プラグの割損を招くこ
とがある。従って、その上限値は０．２％である。
【００２８】さらに、本発明では、下記のような各含有
量のＶ，Ｚｒ，Ｂ，Ｎｂを１種または２種以上含有させ
ることにより、本発明の目的であるピアサープラグある
いはエロンゲータープラグの寿命を向上させることがで
きる。
量のＶ，Ｚｒ，Ｂ，Ｎｂを１種または２種以上含有させ
ることにより、本発明の目的であるピアサープラグある
いはエロンゲータープラグの寿命を向上させることがで
きる。
【００２９】Ｖ：０．０５〜２％ Ｖは高温強度を高めるために添加されるが０．０５％未
満ではその効果が得られず、２％を越える場合には靭性
の低下を招き、プラグの割損を生じる。従ってその含有
量は０．０５〜２％である。
満ではその効果が得られず、２％を越える場合には靭性
の低下を招き、プラグの割損を生じる。従ってその含有
量は０．０５〜２％である。
【００３０】Ｚｒ：０．０５〜２％ Ｚｒは窒化物となって、高温強度を高める元素であっ
て、０．０５％未満ではその効果が得られず、２％を越
える場合には靭性の劣化を招き、プラグの割損を生じ
る。従って、その含有量は０．０５〜２％である。
て、０．０５％未満ではその効果が得られず、２％を越
える場合には靭性の劣化を招き、プラグの割損を生じ
る。従って、その含有量は０．０５〜２％である。
【００３１】Ｂ：０．００５〜０．０２％ Ｂは窒化物となって、高温強度を高める元素であって、
０．００５％未満ではその効果が得られず、０．０２％
を越える場合には靭性の劣化を招き、プラグの割損を生
じる。従って、その含有量は０．００５〜０．０２％で
ある。
０．００５％未満ではその効果が得られず、０．０２％
を越える場合には靭性の劣化を招き、プラグの割損を生
じる。従って、その含有量は０．００５〜０．０２％で
ある。
【００３２】Ｎｂ：０．０５〜２％ ＮｂはＮｂＣとして析出することによって、室温と高温
の強度を高める元素であって、０．０５％未満では、所
定の強度の上昇が得られない。一方２％を越える添加で
は、靭性の低下を招くことになって、プラグの割れが生
じることになる。従って、その含有量は０．０５〜２％
である。
の強度を高める元素であって、０．０５％未満では、所
定の強度の上昇が得られない。一方２％を越える添加で
は、靭性の低下を招くことになって、プラグの割れが生
じることになる。従って、その含有量は０．０５〜２％
である。
【００３３】なお、製造条件については、本発明では特
に限定されない。すなわち、プラグ製造時の鋼の溶解方
法、鋳造方法、及びスケール付け熱処理方法は、通常採
用される条件であればよい。以下に本発明の実施例を挙
げ、本発明の効果を立証する。
に限定されない。すなわち、プラグ製造時の鋼の溶解方
法、鋳造方法、及びスケール付け熱処理方法は、通常採
用される条件であればよい。以下に本発明の実施例を挙
げ、本発明の効果を立証する。
【００３４】
【実施例】表１に示す化学組成の５００ｋｇｆ鋼を大気
溶解し、最大径１０５ｍｍのピアサープラグの形状に鋳
造した。鋳造プラグは被圧延材と接触する部分を機械研
削により仕上げたのち、水蒸気酸化雰囲気中でスケール
付け熱処理を実施し、それぞれの鋼のプラグミルプラグ
をそれぞれ１９個ずつ製作し、その中の１８個を１３Ｃ
ｒ継目無鋼管の圧延に使用した。残りの１個について
は、ビッカース硬さを測定し、表面スケールの厚さを光
学顕微鏡により測定した。なお、プラグ表面のスケール
は内層スケールと外層スケールからなり、この内の内層
スケールがプラグと被圧延材の焼き付けを防止すること
から、内層スケールの厚さを測定した。
溶解し、最大径１０５ｍｍのピアサープラグの形状に鋳
造した。鋳造プラグは被圧延材と接触する部分を機械研
削により仕上げたのち、水蒸気酸化雰囲気中でスケール
付け熱処理を実施し、それぞれの鋼のプラグミルプラグ
をそれぞれ１９個ずつ製作し、その中の１８個を１３Ｃ
ｒ継目無鋼管の圧延に使用した。残りの１個について
は、ビッカース硬さを測定し、表面スケールの厚さを光
学顕微鏡により測定した。なお、プラグ表面のスケール
は内層スケールと外層スケールからなり、この内の内層
スケールがプラグと被圧延材の焼き付けを防止すること
から、内層スケールの厚さを測定した。
【００３５】さらに、１０ｍｍ径×１５ｍｍ高の試験片
を採取し、１１００℃の試験温度で歪み速度が１０／秒
での圧縮試験を行い、その際の歪み０．１のときの平均
変形抵抗を測定し、それぞれの鋼の高温強度を把握し
た。
を採取し、１１００℃の試験温度で歪み速度が１０／秒
での圧縮試験を行い、その際の歪み０．１のときの平均
変形抵抗を測定し、それぞれの鋼の高温強度を把握し
た。
【００３６】なお、水蒸気酸化熱処理は、９００〜１０
００℃で約５時間保持した後、５００℃の温度まで徐冷
したのち、熱処理炉から搬出し、大気中で放冷した。１
３Ｃｒ鋼圧延は、直径１７０ｍｍの長さ３２８０ｍｍの
丸鋼片を第一穿孔機（ピアサー）で穿孔し１７４ｍｍ径
×３０ｍｍ厚×５７００ｍｍ長さの中空素管にした。プ
ラグの寿命は、１パス毎のプラグ頭部あるいは胴部の変
形の有無と焼付きによるプラグ表層部の損傷の有無ある
いはプラグ割損によって、使用することができなくなっ
た時のパス数で評価した。
００℃で約５時間保持した後、５００℃の温度まで徐冷
したのち、熱処理炉から搬出し、大気中で放冷した。１
３Ｃｒ鋼圧延は、直径１７０ｍｍの長さ３２８０ｍｍの
丸鋼片を第一穿孔機（ピアサー）で穿孔し１７４ｍｍ径
×３０ｍｍ厚×５７００ｍｍ長さの中空素管にした。プ
ラグの寿命は、１パス毎のプラグ頭部あるいは胴部の変
形の有無と焼付きによるプラグ表層部の損傷の有無ある
いはプラグ割損によって、使用することができなくなっ
た時のパス数で評価した。
【００３７】表１において、Ｎｏ．１〜４は本発明鋼で
あり、Ｎｏ．５〜１８は比較鋼である。表２に、それぞ
れの化学成分のピアサープラグのビッカース硬さ、内層
スケール厚さ、１１００℃での平均変形抵抗、及び１３
Ｃｒ継目無鋼管を圧延した際のピアサープラグの寿命
（パス数）の平均値を示す。表２から明らかなように、
本発明鋼Ｎｏ．１〜４は、常温および高温でのプラグ強
度が得られるとともに所望のスケール厚さが得られるこ
とから、良好なプラグ寿命（１９〜２９パス）が得られ
ている。
あり、Ｎｏ．５〜１８は比較鋼である。表２に、それぞ
れの化学成分のピアサープラグのビッカース硬さ、内層
スケール厚さ、１１００℃での平均変形抵抗、及び１３
Ｃｒ継目無鋼管を圧延した際のピアサープラグの寿命
（パス数）の平均値を示す。表２から明らかなように、
本発明鋼Ｎｏ．１〜４は、常温および高温でのプラグ強
度が得られるとともに所望のスケール厚さが得られるこ
とから、良好なプラグ寿命（１９〜２９パス）が得られ
ている。
【００３８】一方、比較鋼Ｎｏ．５〜１８の鋼からなる
プラグの寿命は、本発明鋼Ｎｏ．１〜４の鋼からなるプ
ラグの寿命に比べ小さい値（１〜１４パス）になってい
る。比較鋼Ｎｏ．５〜８は、それぞれの元素の含有量は
本発明による請求範囲にあるもののＣｏ，Ｃ，Ｎｉの含
有量から計算したＣｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％の値
が本発明の請求範囲外の値であるため、プラグ耐用度が
劣化している。
プラグの寿命は、本発明鋼Ｎｏ．１〜４の鋼からなるプ
ラグの寿命に比べ小さい値（１〜１４パス）になってい
る。比較鋼Ｎｏ．５〜８は、それぞれの元素の含有量は
本発明による請求範囲にあるもののＣｏ，Ｃ，Ｎｉの含
有量から計算したＣｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％の値
が本発明の請求範囲外の値であるため、プラグ耐用度が
劣化している。
【００３９】比較鋼Ｎｏ．９，１０，１２，１３，１
４，１５はＣ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉの添加量が
高いことから、プラグの常温強度が過度に高く、靭性が
低下することによって、使用時にプラグの割れが生じ、
耐用度が劣化している。また比較鋼Ｎｏ．１１はＣｕの
含有量が高いことから、プラグ表層部での脆化が起こる
ことによって使用時にプラグの割れが生じてプラグの耐
用度が低下している。比較鋼Ｎｏ．１６とｌ７では、Ｓ
ｉとＮｉの含有量が高いことから、プラグ表面のスケー
ル厚さが不足し、使用時のスケールの消失が早期に生じ
耐用度が低下している。比較鋼Ｎｏ．１８はＣｏ含有量
が高いことから、鋼の変態点が上昇し、スケール付け加
熱温度で完全なオーステナイト組織を得ることができな
いことから、プラグの常温強度が低下し、耐用度が低下
している。
４，１５はＣ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉの添加量が
高いことから、プラグの常温強度が過度に高く、靭性が
低下することによって、使用時にプラグの割れが生じ、
耐用度が劣化している。また比較鋼Ｎｏ．１１はＣｕの
含有量が高いことから、プラグ表層部での脆化が起こる
ことによって使用時にプラグの割れが生じてプラグの耐
用度が低下している。比較鋼Ｎｏ．１６とｌ７では、Ｓ
ｉとＮｉの含有量が高いことから、プラグ表面のスケー
ル厚さが不足し、使用時のスケールの消失が早期に生じ
耐用度が低下している。比較鋼Ｎｏ．１８はＣｏ含有量
が高いことから、鋼の変態点が上昇し、スケール付け加
熱温度で完全なオーステナイト組織を得ることができな
いことから、プラグの常温強度が低下し、耐用度が低下
している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【発明の効果】上記した如く、本発明によれば、鋼組成
を特定することにより、特にマンネスマン・プラグミル
圧延で製造する高合金鋼管の内表面の品質の向上と製造
コストの低減を可能にする、耐用度の良好な継目無鋼管
製造用工具を提供することができる。従って、継目無鋼
管製造のためのピアサープラグとエロンゲータープラグ
の寿命を向上することができるなど、産業上の利用価値
は大きい。
を特定することにより、特にマンネスマン・プラグミル
圧延で製造する高合金鋼管の内表面の品質の向上と製造
コストの低減を可能にする、耐用度の良好な継目無鋼管
製造用工具を提供することができる。従って、継目無鋼
管製造のためのピアサープラグとエロンゲータープラグ
の寿命を向上することができるなど、産業上の利用価値
は大きい。
【図１】本発明の実施の形態に係るＣｏ，Ｃ，Ｎｉ含有
量とプラグ寿命の関係を示す図。
量とプラグ寿命の関係を示す図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｍ (72)発明者 山崎 基晴 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−195002（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282241（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−270003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−208458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−153871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−9154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264163（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 25/00 C22C 38/00
Claims (3)
- 【請求項１】 鋼を溶解し、プラグ形状の鋳型に鋳造し
た後スケール付け熱処理を施してなる継目無鋼管製造用
工具であって、 該鋼は、重量％で、Ｃ：０．１〜０．４％と、Ｓｉ：
０．１〜３％と、Ｍｎ：０．２〜２％と、Ｃｕ：０．０
５〜１％と、Ｎｉ：０．５〜１０％と、Ｃｒ：０．５〜
５％と、Ｍｏ：０．５〜５％と、Ｗ：０．５〜５％と、
Ｃｏ：０．５〜５％と、Ｔｉ：０．０１５〜１％と、ｓ
ｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％とを含有し、かつ下記
（１）式を満足する残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする、継目無鋼管製造用工具。 ０≦Ｃｏ％×７−Ｃ％×１０−Ｎｉ％≦１８ …（１） - 【請求項２】 鋼成分として、さらにＰ、Ｓ、Ｎの各不
可避的不純物元素を、重量％で、Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０６％以下、Ｎ：０．２％以下に規制すること
を特徴とする、請求項１に記載の継目無鋼管製造用工
具。 - 【請求項３】 鋼成分として、重量％でさらに、Ｖ：
０．０５〜２％、Ｚｒ：０．０５〜２％、Ｂ：０．００
５〜０．０２％、及びＮｂ：０．０５〜２％の群から選
択された１種または２種以上を含有することを特徴とす
る、請求項１または２に記載の継目無鋼管製造用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35128097A JP3292122B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 継目無鋼管製造用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35128097A JP3292122B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 継目無鋼管製造用工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179407A JPH11179407A (ja) | 1999-07-06 |
| JP3292122B2 true JP3292122B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=18416250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35128097A Expired - Lifetime JP3292122B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 継目無鋼管製造用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292122B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3955719B2 (ja) * | 2000-07-27 | 2007-08-08 | 株式会社東芝 | 耐熱鋼、耐熱鋼の熱処理方法および耐熱鋼部品 |
| JP5534482B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-07-02 | 日立金属株式会社 | 耐発錆性および熱伝導性に優れた金型用鋼およびその製造方法 |
| JP5321673B2 (ja) | 2011-11-30 | 2013-10-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 穿孔圧延用工具 |
| CN104685085B (zh) * | 2012-09-28 | 2016-10-26 | 新报国制铁株式会社 | 无缝钢管制造用穿孔机顶头用坯料及其制造方法 |
| CN103667970B (zh) * | 2013-11-08 | 2016-01-27 | 铜陵安东铸钢有限责任公司 | 一种热强高碳钢材料及其制备方法 |
| JP6385195B2 (ja) * | 2014-08-19 | 2018-09-05 | 新報国製鉄株式会社 | シームレスパイプ製造用ピアサープラグ |
| RU2611250C1 (ru) * | 2015-11-25 | 2017-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Инструментальная сталь |
| ES2846779T3 (es) * | 2016-07-13 | 2021-07-29 | Vallourec Deutschland Gmbh | Acero microaleado y método para producir dicho acero |
| CN111315906A (zh) * | 2017-11-02 | 2020-06-19 | 日本制铁株式会社 | 穿轧机顶头及其制造方法 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35128097A patent/JP3292122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11179407A (ja) | 1999-07-06 |
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