JP3777997B2 - 継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管の製造方法、詳しくは、傾斜ロールを用いた穿孔機による熱間継目無鋼管の穿孔圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管は、マンネスマン方式の場合、中実の丸ビレット鋼片を穿孔圧延して中空素管となし、この中空素管を所定寸法に延伸圧延することにより製造される。
【０００３】
例えば、前記中実丸ビレット鋼片の穿孔圧延工程では、パスラインの周りに配設された複数の傾斜ロールの間に被加工材としての中実丸ビレットを噛み込ませてこの中実丸ビレットをその軸心線方向に移動させると共に、この移動中の中実丸ビレットに対し、その軸心線方向に沿ってプラグを貫入させることで、前記中実丸ビレットを穿孔して中空素管となしている。
【０００４】
また、延伸圧延工程では、前記中空素管に対し、その軸心線方向に沿ってプラグ若しくはマンドレルバー等の内面拘束工具を貫入させて延伸圧延し、所望の外径、肉厚を有する継目無鋼管を製造する。
【０００５】
ところで、前記傾斜ロールを用いた穿孔圧延工程においては、プラグは加熱されたビレット及び中空素管との絶え間ない接触によって、常時、高温・高負荷にさらされ、摩耗、溶損しやすい状態となっている。従って、一般にプラグには９００〜１１００℃の高温でスケール処理を施し、プラグ表面に数１００μｍのスケール被膜を形成させて、損耗防止を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、損耗防止のためにプラグ表面に数１００μｍのスケール被膜を形成させた場合であっても、穿孔圧延過程において、プラグ表面のスケールが溶融或いは剥離した場合には、スケールの断熱効果が減少してプラグが溶損することになる。プラグが溶損すると、穿孔機で穿孔された母管の内面に疵を転写してしまい、製品として不良となってしまう。
【０００７】
なお、特開平５−１３８２１３号や特開平８−１９７１１３号等にプラグに黒鉛系や水ガラス系の潤滑剤を塗布する方法が開示されているが、これらの方法は何れもプラグ寿命の向上を目的としており、本発明とは目的が異なるのみならず、内面疵の発生を防止するのに十分な性能を有していない。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、傾斜ロールを用いた穿孔機での穿孔圧延において、内面品質の良好な継目無鋼管を製造する方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、本発明に係る継目無鋼管の製造方法は、表面に形成させたスケール被膜構造の内で、プラグの地金表面外方に形成されるＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄層を主体とする外層スケールを除去したプラグを使用して穿孔圧延することとしている。そして、このようにすることで、内面品質の良好な継目無鋼管を製造できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者は上記した目的を達成すべく、鋭意研究した結果、以下のような知見を得た。
▲１▼ 継目無鋼管の製造において内面疵が発生するのは、プラグの熱処理後１パス目に集中しており、２パス目以降は激減すること。
【００１１】
▲２▼ 熱処理後１パス目のプラグを使用した場合と、２パス目以降のプラグを使用した場合を比較すると、１パス目のプラグを使用した場合の方が穿孔速度が遅いすなわち穿孔効率が悪いこと。
【００１２】
▲３▼ プラグ表面のスケール構造は、大別するとＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ からなるポーラスな構造を有する外層、ＦｅＯからなる緻密な構造を有する層、プラグ母材とＦｅ−Ｃｒ系（母材材質によりＦｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｗ系も存在する）酸化物とが入り混じったスピネル層の３層構造であり、このスケール構造の内で、外層のＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ からなるポーラスな層を除去すると、１パス目でも内面疵の発生が減少し、穿孔効率もスケールを除去しない場合と比べて良くなること。
【００１３】
▲４▼ 通常、マンネスマン製管でのビレット加熱温度は１１００〜１３００℃であるため、少なくとも穿孔初期には、融点が１３００℃を超えるＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ の層は溶融しない。従って、プラグから脱落したものについてはプラグと被穿孔材の間に入り込み、被穿孔材の内面に疵をつけると推測できる。また、脱落せずにプラグに密着しているＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ の層については被穿孔材の内面で抵抗となり、穿孔効率を悪くさせる原因になると共に、被穿孔材の内面に疵をつけると推測できること。
【００１４】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法は、上記した知見に基づいてなされたものであり、表面にスケール被膜を形成させたプラグを用いてビレットを穿孔し、継目無鋼管を製造する方法において、前記スケール被膜構造の内で、プラグの地金表面外方に形成されるＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄層を主体とする外層スケールを除去したプラグを使用するものである。
【００１５】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法では、プラグ表面スケールの少なくともＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄を主体とする外層を除去したプラグを使用するので、穿孔途中にＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄を主体とする外層が脱落することがなくなる。
【００１６】
従って、脱落したスケールが穿孔機で穿孔された母管の内面に穿孔中に押し込まれることにより発生する内面疵や、プラグ表面粗度が粗いことにより前記穿孔機で穿孔された母管の内面にプラグより転写される内面疵や、少なくとも穿孔初期に溶融せずに被圧延材に対する抵抗となり、穿孔効率が悪くなってしまうことによるビレット中心でのマンネスマン破壊を抑制できるようになる。
【００１７】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法において、Ｆｅ ₂ Ｏ ₃ 、Ｆｅ ₃ Ｏ ₄ を主体とする外層スケールを除去する方法としては、ベルター、ハンマーやショットによる機械的な方法、酸を使用して除去したい層を溶融させる化学的な方法等がある。
【００１８】
上記した何れの方法を採用してもかまわないが、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ からなるポーラスな層を除去した後のプラグ表面は滑らかであることが好ましいことは言うまでもない。従って、外層スケールを除去した後等に研磨を施してもよい。
【００１９】
上記した本発明に係る継目無鋼管の製造方法のうち、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 層を主体とする外層スケールを除去したプラグを使用する場合において、プラグ表面を急速に加熱することにより熱衝撃を加えて外層スケールを除去したプラグを使用すると、可及的にプラグ母材表面に疵をつけることなく、外層スケールの除去が容易にしかも短時間で行えるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係る継目無鋼管の製造方法の効果を確認するために行った実施例について説明する。
実験に使用した下記表１に示すプラグは、０．１５％Ｃ−０．５％Ｃｒ−１．０％Ｎｉ−３．０％Ｗ−１．５％Ｍｏ系のプラグを使用した。実験にはプラグ母材とＦｅ−Ｃｒ系（母材材質によりＦｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｗ系も存在する）酸化物とが入り混じったスピネル層が５０〜２５０μｍのものを使用した。この場合、スピネル層の厚みは熱処理条件によって変化させた。なお、このスピネル層の厚みは、プラグ寿命の観点から２０μｍ以上であることが望ましい。
【００２１】
また、プラグ表面のＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ からなるポーラスな構造を有する層を除去する際は、実験ではプラグを熱処理した後、プラグ表面をバーナによって急速加熱する方法を採用した。
【００２２】
圧延試験では、外径が１８７ｍｍ、長さが９２０ｍｍの、１２３０℃に加熱されたＳＵＳ３０４相当鋼（１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼）の丸ビレットを、穿孔機にて外径が１９２ｍｍ、肉厚が１２．１９ｍｍ、長さが３５２０ｍｍに穿孔圧延し、続いてマンドレルミルにて外径が１１０ｍｍ、肉厚が３．５０ｍｍ、長さが２１１８０ｍｍに延伸圧延し、最後にストレッチレデューサミルにて外径が３４．０ｍｍ、長さが８３６５７ｍｍに定径圧延し、長手方向に３分割した。そして、各々各１５本の製品内面を検査し、内面疵の発生本数を調査した。その結果を下記表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１に示すように、プラグ表面スケールの外層スケールを除去した実施例Ｎｏ．１〜３は、何れの場合にも、１パス目から内面疵の発生率は少なく、良好な結果を示した。一方、熱処理したままでプラグ表面スケールの外層スケールを除去しない比較例Ｎｏ．１１〜１３の場合には、何れの場合も特に１パス目の内面疵の発生本数が多く、製品としての歩留りが悪かった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラグ表面スケールの少なくともＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄を主体とする外層を除去したプラグを使用するので、穿孔途中にＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄を主体とする外層が脱落することがなくなり、内面疵やビレット中心でのマンネスマン破壊を効果的に抑制することができる。

Claims (2)

1. 表面にスケール被膜を形成させたプラグを用いてビレットを穿孔し、継目無鋼管を製造する方法において、
   前記スケール被膜構造の内で、プラグの地金表面外方に形成されるＦｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄層を主体とする外層スケールを除去したプラグを使用することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
2. 使用するプラグは、プラグ表面を急速に加熱することにより熱衝撃を加えて外層スケールを除去したものであることを特徴とする請求項１記載の継目無鋼管の製造方法。