JP4172258B2

JP4172258B2 - フェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法

Info

Publication number: JP4172258B2
Application number: JP2002342112A
Authority: JP
Inventors: 洋松尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004174536A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、金属管の熱間押出し製管方法を説明するための断面図で、押出しは次のようにして行われる。
【０００３】
コンテナ６の一方端には、ダイホルダ４とダイバッカー５を介してダイス２が着脱自在に装着されている。コンテナ６の内部には、中心部に貫通孔が穿たれ、所定の温度に加熱後、その内外周面にガラス粉末からなる潤滑剤（それぞれ、内面潤滑剤、外面潤滑剤という）が塗布されたビレット８が挿入されている。
【０００４】
ビレット８の貫通孔には、マンドレル３が挿入されるとともに、その後端面にはダミーブロック７が配置されている。ビレット８の押出し先端面と対向するダイス２の面には、内径がダイス２の内径よりも若干小さく、外径がコンテナ６の内径よりも若干小さい正面潤滑剤としてのガラスディスク１が装着されている。
【０００５】
上記のガラスディスク１は、通常、ガラス粉末またはガラス粉末とガラス繊維の混合物を水ガラスや有機樹脂などからなるバインダーを用いて環状体に成形して固化させたものである。
【０００６】
上記のような構成において、図示を省略したステムを作動させてダミーブロック７を白抜き矢印方向に押圧すると、ビレット８がアップセットされた後、ダイス２とマンドレル３とで形成される環状空隙から押し出されて金属管が製造される。
【０００７】
このとき、正面潤滑剤としてのガラスディスク１はビレット８の熱により少しずつ軟化、溶融して、ビレット８の外周面に塗布された外面潤滑剤のガラス粉末とともにダイス２とビレット８間の潤滑剤として作用する。また、ビレット８の内周面に塗布された内面潤滑剤のガラス粉末は、マンドレル３とビレット８間の潤滑剤として作用する。
【０００８】
しかし、フェライト系ステンレス鋼や二相ステンレス鋼からなるビレット８を上記のようにして押出すと、これらの鋼が塑性変形の異方性が大きい金属であるために、縦じわと称される外面疵が発生する。
【０００９】
縦じわは、深いものでは1.0 mmもあり、外見上や用途上問題があるので、外面研磨や外面切削を行って除去される。しかし、除去には費用がかかり、材料歩留も低下するため、コスト上昇の要因の一つとなっている。
【００１０】
縦じわは、本出願人が先に出願した特開平６−１７０４３７号公報に示される正面潤滑剤を用いた場合、その発生が特に問題にならない程度にまで抑制されることもある。しかし、その際には、縦じわ以外に、管軸方向に一直線に延びた外面すじと称される外面欠陥が発生し、この外面すじの除去が必要なために縦じわの抑制効果が相殺されてしまうという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の実状に鑑みてなされたもので、深い縦じわと外面すじの両方の外面欠陥が発生をするのを防ぐことが可能で、その除去費用の低減と材料歩留の向上が図り得てコスト上昇を抑制することができるフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）および（２）のフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法にある。
【００１３】
（１）押出し温度域における粘度が１０ ⁵ポアズ以上の高粘度ガラスからなる正面潤滑剤と、１０ポアズ以下の低粘度ガラスからなる外面潤滑剤とを用いるフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法。
【００１４】
（２）押出速度を１５０ｍｍ／秒以下とする上記（１）のフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法。
【００１５】
本発明者は、上記の課題を達成するために、種々実験を行い、次のことを知見し、上記の本発明を完成させた。
【００１６】
(a) 縦じわは、ガラスディスクと接触したビレットの端面に凹凸が生じた場合に発生し、その深さは凹凸の深さに比例して深くなる。
【００１７】
（ｂ）ビレットの端面に生じる凹凸の深さは、ガラスディスクの粘度に反比例して浅くなり、特に押出し温度域における粘度が１０ ⁵ポアズ以上のガラスディスクを使用すると、深い縦じわは発生しなくなる。
【００１８】
（ｃ）しかし、押出し温度域における粘度が１０ ⁵ポアズ以上の高粘度のガラスディスクを用いると、ビレットの先端面とガラスディスクの表層との摩擦係数が上昇し、ビレットとガラスディスクとの接触開始部でのメタルの流動が不均一となって外面すじが発生するようになる。
【００１９】
(d) 外面すじは、押出し温度域における粘度が10ポアズ以下の外面潤滑剤を用いると、その発生が抑制され、押出速度を150mm/秒以下にするとより一層抑制される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の熱間押出し製管方法に用いる正面潤滑剤としてのガラスディスクは、押出し温度域における粘度が１０ ⁵ポアズ以上であるので、所定の押出し温度に加熱されたビレットが接触しても容易には軟化、溶融せず、溶融深さが浅いため、押出し先端側のビレットの端面には深さが浅い凹凸しか形成されない。その結果、押出し管の外面には深い縦じわは生じない。
【００２２】
また、外面潤滑剤は、押出し温度域における粘度が10ポアズ以下であるので、容易に軟化、溶融し、ビレットとガラスディスクとの接触開始部分に十分な量の潤滑剤が円滑に流入するため、この部分の摩擦係数が低下する。その結果、ビレットとガラスディスクとの接触開始部でのメタルの流動が均一となり、外面すじが発生しにくくなる。
【００２３】
正面潤滑剤の粘度は、１０ ⁵ポアズ以上であればよく、その上限は特に規定しない。しかし、あまり高すぎると、潤滑不良を起こし、ダイス寿命を低下させる。このため、上限は１０⁶ポアズ程度とするのがよい。
【００２４】
また、外面潤滑剤の粘度も10ポアズ以下であればよく、その下限は規定しないが、あまり低すぎると塗布後に下部に滴り落ちやることとなる。このため、下限は10^０．３ポアズ程度とするのがよい。
【００２５】
熱間押出し温度域における粘度がそれぞれ１０ ⁵ポアズ以上および１０ポアズ以下の正面潤滑剤および外面潤滑剤のガラス組成は、いずれも特に制限しないが、一般に、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃、さらにはＣａＯおよびＭｇＯを多く含むガラスは粘度が高く、Ｎａ₂ＯやＫ₂Ｏ、さらにはＢ₂Ｏ₃を多く含むガラスは粘度が低い。従って、これらの成分の配合量を調整することにより、所定の粘度とすることは容易である。
【００２６】
フェライト系ステンレス鋼の熱間押出し温度は、通常、１０２０℃前後であるが、１０２０℃における粘度が１０ ⁵ポアズ以上のガラスとしては、ＮＷＨおよびＺ、１０ポアズ以下のガラスとしてはＣ−７６０やＣ−７００Ｐ（いずれも商品名で、千代田化学（株）の製品）を例示することができる。
【００２７】
上記ビレットとガラスディスクとの接触開始部分に流入する外面潤滑剤の量は、押出速度を遅く、特に150mm/秒以下にすると顕著に増加し、外面すじがより一層発生しにくくなる。このため、押出速度は150mm/秒以下とするのが望ましい。しかし、あまり遅くすると熱伝導により工具（ダイスやマンドレルなど）の温度が上昇し、工具の摩耗や変形が著しくなるだけでなく、生産性が低下するので、その下限は70mm/秒程度とするのがよい。なお、押出速度とは、ステムを前進させるラム速度のことである。
【００２８】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２９】
【実施例】
表１に示す５種類で、平均粒径がいずれも150μmのガラス粉末を準備した。準備したガラス粉末は、一部を外面潤滑剤用にする一方、残りのガラス粉末を図２に示す形状寸法のガラスディスク（正面潤滑剤）に成形した。その際、バインダーには、いずれのガラスディスクも、水ガラス（キミダ化学(株)社製の商品名「ケイ酸ソーダ３号」）を用いた。
上記の外面潤滑剤とガラスディスク（正面潤滑剤）とを表２に示すように組み合わせ、フェライト系ステンレス鋼（JIS SUS444相当鋼）からなる外径176 mm、内径38mm、長さ603 mmのビレットを、押出温度1020℃で、外径47.5mm、内径35mm、長さ16,452mmの鋼管に押出した。その際、ビレットの外面には、0.75mg/cm^２の外面潤滑剤を塗布した。また、押出速度を120mm/秒、150mm/秒および180mm/秒の３通りに変化させた。
【００３０】
得られた鋼管について、表面のガラスを弗硫酸と弗硝酸とによる酸洗法で除去した後、縦じわの最大深さ、外面すじの発生率(％)および最大深さを調べ、その結果を表２に併記した。なお、外面すじの発生率は下記の(1) 式により定義される値である。
【００３１】
発生率(％)＝（外面すじ発生本数／押出し本数）×100 ・・・・・・・(1)
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
表２からわかるように、本発明で規定する条件で押出した試番10〜12および16〜18の鋼管は、縦じわの最大深さが0.2 mm以下と浅い。また、外面すじの発生率も５％以下と少なく、その最大深さも0.5 mm以下と浅い。特に、押出速度が150mm/秒以下のものは、外面すじが発生していなかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、深い縦じわが発生しないだけでなく、外面すじの発生も抑制される。その結果、これらの外面欠陥の除去費用の低減が図れ、材料歩留も向上するので、製品の製造コストが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱間押出し製管方法を説明するための断面図である。
【図２】実施例で用いたガラスディスク（正面潤滑剤）の形状、寸法を示す図である。
【符号の説明】
１：ガラスディスク（正面潤滑剤）、
２：ダイス、
３：マンドレル、
４：ダイホルダ、
５：ダイバッカー、
６：コンテナ、
７：ダミーブロック、
８：ビレット。

Claims

押出し温度域における粘度が１０ ⁵ポアズ以上の高粘度ガラスからなる正面潤滑剤と、１０ポアズ以下の低粘度ガラスからなる外面潤滑剤とを用いることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管方法。
押出速度を１５０ｍｍ／秒以下とすることを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼管の熱間押出し製管法。