JP4720491B2

JP4720491B2 - ステンレス鋼管の製造方法

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Publication number: JP4720491B2
Application number: JP2005369830A
Authority: JP
Inventors: 松本　　聡; 敏秀小野; 康善日高; 紘嗣中池
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007167912A

Description

本発明は、ステンレス鋼を素材として穿孔圧延、マンドレルミル圧延およびストレッチレデューサー圧延して得られた素管を冷間加工する製造方法に関し、より詳細には、マンドレルミル圧延時に非黒鉛系潤滑剤を用いた場合でも発生する内面浸炭を抑制するとともに、その素管を用いた冷間加工に際し、加工前に素管の軟化熱処理を省略することができるステンレス鋼管の製造方法に関する。

穿孔圧延、マンドレルミル圧延およびストレッチレデューサー圧延による素管を冷間加工して得られるステンレス鋼管の製造は、通常、次のようにして行われている。

回転炉床式等の加熱炉を用いて丸鋼片（ビレット）を所定温度（通常、１１５０〜１２５０℃）に加熱し、この丸鋼片を傾斜ロール穿孔圧延機に通して中空のホローシェルに成形する。次いで、このホローシェル内に潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿入し、７〜９スタンドからなるマンドレルミルに通して１パスで所定寸法の仕上げ圧延用素管に粗圧延する。

この粗圧延後、仕上げ圧延用素管を再加熱炉に装入して再加熱（通常、９００〜１０００℃）し、管外面のみに高圧水を吹き付けてデスケールした後、ストレッチレデューサー圧延機により冷間加工用素管に圧延される。

上述の冷間加工用素管の圧延に際し、マンドレルミルによる粗圧延時に使用されるマンドレルバーは、高温状態（通常、１１００〜１２００℃）のホローシェル内に挿入され、ホローシェルと焼き付き易い状態に曝される。また、マンドレルミル圧延後の管形状や肉厚寸法は、圧延時のロール回転数とロール孔型形状の影響を受けるとともに、マンドレルバーとホローシェルとの間の摩擦による影響を受ける。このため、マンドレルバーがホローシェルと焼き付くのを防ぐとともに、ホローシェルとの摩擦を適正にして所定の管形状や肉厚寸法が得られるように、マンドレルバーの外表面には潤滑剤が塗布される。

このような潤滑剤として、例えば、特許文献１に示されるような安価で非常に優れた潤滑特性を有する黒鉛を主成分とする水溶性潤滑剤があり、この黒鉛系の潤滑剤が従来から多く使用されている。しかし、Ｃｒを１０〜３０質量％含有するステンレス鋼を素材とする場合に、黒鉛を主成分とする潤滑剤を塗布したマンドレルバーを用いて粗圧延を行うと、圧延時に浸炭現象が生じ、管の内表面側に炭素濃度が母材よりも高い浸炭層が発生する。

管内表面に発生した浸炭層は、その後の再加熱時、ストレッチレデューサーによる圧延時、さらには冷間加工前に行われる素管の軟化熱処理や最終工程で行われる固溶化処理等の熱処理時に、炭素が母材に拡散して炭素濃度は低くなるが浸炭部の深さは深くなり、依然として高い炭素濃度の浸炭層が残存する。

管内表面に発生した浸炭層は、主としてマンドレルミル圧延時に内面潤滑剤の主成分である黒鉛や有機バインダー中の炭素の一部がＣＯガス化して鋼中に浸入することにより発生する。その結果、管の内表面から肉厚方向に０．５ｍｍ程度までの肉厚部分の炭素濃度が母材の炭素濃度よりも約０．１質量％程度高くなる場合があり、規格等で規定されたＣ含有量の基準の上限値を超えてしまう場合がある。

このように所定の基準を超えて残存する浸炭層部分では、ステンレス鋼にあっては耐食性皮膜である不働態皮膜を形成する主要成分のＣｒが炭化物として固定されるために、管内面の耐食性が著しく劣化する。

このため、管内表面に浸炭層が生じたステンレス鋼継目無管は、そのままでは製品として出荷できないので、浸炭層部分を消滅させる方法が行われている。例えば、浸炭層が残存する管内表面を全面研磨したり、特許文献２では、仕上げ圧延後に管内面の酸化スケールの厚みを減少させるようにデスケールした後、酸化性雰囲気中で１０５０〜１２５０℃に３〜２０分間加熱保持し、脱炭するための特殊な熱処理を提案している。しかし、これらの浸炭層部分を消滅させる方法では、その処理に多大な工数と費用を要するという問題を有している。

そこで、最近では、上記の非黒鉛系潤滑剤の開発とその使用方法の開発が積極的に進められており、例えば特許文献３には、主成分が層状酸化物であるマイカと硼酸塩で、炭素を全く含まないか、仮に含むとしても有機バインダー成分中の炭素のみで、炭素含有量を極力低くした潤滑剤が開示されている。この非黒鉛系潤滑剤の塗布方法は、黒鉛系潤滑剤と同様であり、また、その潤滑性能は、黒鉛系潤滑剤と比べて遜色がないように成分設計されている。

特公昭５９−３７３１７号公報特開平９−２０１６０４号公報特開平９−７８０８０号公報

特許文献３に開示される非黒鉛系潤滑剤は、これを適正に用いることにより、管の内表面に浸炭層が発生するのを防ぐことができる。しかし、実際の製造現場においては、マンドレルバーの表面が黒鉛で汚染されることが多い。これは、次の理由による。

非黒鉛系潤滑剤は、黒鉛系潤滑剤に比べて高価である。このため、内表面に浸炭層が生じないか、仮に生じても特に問題にならない炭素鋼鋼管や低合金鋼鋼管などをマンドレルミル圧延する場合には、経済性の観点から黒鉛系潤滑剤が用いられる。このため、ステンレス鋼管の製造に炭素鋼鋼管や低合金鋼鋼管などのマンドレルミル圧延に使用したマンドレルバーを用いる場合に、そのマンドレルバー表面に黒鉛が必ず残存付着している。

また、マンドレルバーの搬送ライン、なかでも潤滑剤の塗布位置とホローシェルへのマンドレルバー挿入位置との間の搬送ラインには、炭素鋼鋼管や低合金鋼鋼管などのマンドレルミル圧延時にマンドレルバー表面に塗布された黒鉛が多量に転着している。

このため、マンドレルバーをステンレス鋼管のマンドレルミル圧延に使用するために、その表面に非黒鉛系潤滑剤を塗布しても、当該マンドレルバーを炭素鋼鋼管や低合金鋼鋼管などのマンドレルミル圧延に供したか否かに拘わらず、その表面（すなわち、非黒鉛系潤滑剤の皮膜表面）に搬送ラインに転着していた黒鉛が部分的に付着することになる。

この非黒鉛系潤滑剤の皮膜表面に部分的に付着した黒鉛は、被加工材料であるホローシェルと直接接触することになるので、圧延後の管内表面に部分的な浸炭層を生じさせ、黒鉛系潤滑剤を用いた場合に比べ程度こそ差はあるが、浸炭層を生じさせる。

一方、炭素鋼鋼管や低合金鋼鋼管などのマンドレルミル圧延に供したマンドレルバーを用いる場合には、新たに塗布した非黒鉛系潤滑剤皮膜の下部に黒鉛が残存付着しており、マンドレルミルでの過酷な加工にともない、皮膜下部に残存する黒鉛も被加工材料と直接接触することとなり、管の内表面に部分的な浸炭層を圧延中から、およびその後の工程において生じさせる。

このように、マンドレルミル圧延時に非黒鉛系潤滑剤を用いる場合であっても、管内面に浸炭層が発生し冷間加工まで残存すれば、その浸炭層は冷間加工前の酸洗によるデスケーリングにおいて選択的に腐食され肌荒れを発生する。そして、デスケーリングで発生した肌荒れは、冷間加工後においても、例えば管内面のすじ疵として残り、表面品質を劣化させることになる。

上述の通り、マンドレルミル圧延中からその後の工程にかけて、冷間加工用素管の内面に浸炭層を発生させた場合に、冷間加工されたステンレス鋼管はそのままでは製品として出荷できないという問題が生ずることから、その防止策の開発が望まれていた。

さらに、従来のステンレス鋼管の製造では、冷間加工用素管を圧延した後、冷間加工前の段階で素管軟化のための熱処理が必要とされていたため、エネルギーコストの上昇やスケールロスによる歩留まり低下を招くことになる。そのため、冷間加工前に必須とされていた素管の軟化熱処理の省略も望まれていた。

本発明は、これらの要望に対応するものであり、質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｃｒ：１０〜３０％を含むステンレス鋼管を、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延にて製造する際に、管内面に発生する浸炭層を抑制し、かつストレッチレデューサー圧延された素管を冷間加工する際に、冷間加工前に軟化熱処理を省略でき、表面品質にも優れたステンレス鋼管の製造方法を提供することを目的にしている。

本発明者らは、上記の課題を達成するため、穿孔圧延、マンドレルミル圧延およびストレッチレデューサー圧延された素管を冷間加工してステンレス鋼管を製造する場合に、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた冷間加工用素管の内面、およびその後の冷間加工により得られた管の内面における浸炭層の発生状況について詳細に調査した。

具体的には、ＪＩＳに規定するＳＵＳ３０４鋼およびＳＵＳ３１６鋼（Ｃ上限値、０．０８質量％）のＣ含有量を０．０５〜０．０８質量％とした供試鋼（中Ｃ含有鋼）を素材とし、マンドレルミル圧延で非黒鉛系潤滑剤を用いて圧延し、その後再加熱してストレッチレデューサー圧延した素管の内表面および内表面からの深さ位置におけるＣ濃度を測定した。

上記の測定において、管内表面のＣ濃度は、管内表面に付着した酸化スケールなどの異物を完全除去した管表面を対象として、発光分光分析装置を用いてＣ濃度を測定して求めた。また、管内表面からの深さ位置でのＣ濃度は、酸化スケール除去後の管内表面を所定のピッチで研削除去し、得られた管内表面を対象として、同様の発光分光分析装置を用いてＣ濃度を測定する操作を繰り返し、肉厚方向の各位置におけるＣ濃度を求めた。

図１は、ＳＵＳ３０４鋼のＣ含有量を０．０５〜０．０８質量％とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。また、図２は、ＳＵＳ３１６鋼のＣ含有量を０．０５〜０．０８質量％とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。

図１および図２に示すように、マンドレルミル圧延に非黒鉛系潤滑剤を用いた場合であっても、マンドレルバーや製造ラインへの黒鉛の残存付着に起因し、マンドレルミル圧延後にストレッチレデューサー圧延した素管の内表面に、Ｃ濃度が高い浸炭層が生成している。そして、浸炭層の深さは２００μｍ程度まで達しており、浸炭層のＣ濃度も、供試鋼のＣ含有量よりも、最大で０．０１５質量％程度高くなっている。さらに、その浸炭層にはＭ₂₃Ｃ₆主体の炭化物が析出している。

浸炭層に析出した炭化物に関し、マンドレル圧延後の管内表面に浸炭層が生成した状態で、ストレッチレデュ−サー圧延前に再加熱を行うと、管内への酸素供給が不十分になり黒鉛が不完全燃焼するため、管内のＣＯ分圧が高くなって浸炭現象が進行する。これにともなって浸炭層がさらに深くなり、同時にＣ濃度も高くなり、Ｍ₂₃Ｃ₆主体の炭化物の析出量が増加することが推測される。

炭化物の析出を抑制するため、ストレッチレデューサー圧延後の素管の軟化熱処理において、浸炭層の［Ｃ］を拡散させるとともに、管内面に残った浸炭層をスケールとし、その部分を冷間加工の前処理として行われる酸洗によるデスケールで除去することも検討された。しかしながら、素管の軟化熱処理で浸炭層の［Ｃ］を拡散させたり、浸炭層をスケールにするには、加熱温度を高くするとともに、加熱時間を長くする必要があり、エネルギーコストの高騰やスケールロスによる製品歩留まりの悪化が生じ、さらには素管の熱処理に長時間を要することから生産性も阻害することになる。

管内表面の浸炭層に析出するＭ₂₃Ｃ₆主体の炭化物は、浸炭層のＣ濃度が高いほど多くなる。また、冷間加工の前処理として行われる酸洗によるデスケーリングでは、管内面の表層近傍に析出した炭化物が原因となり、冷間加工用素管の表面に肌荒れが発生し易くなる。

特に、素管の軟化熱処理を行わなかった場合には、浸炭層の［Ｃ］の拡散はなく、Ｍ₂₃Ｃ₆主体の炭化物の析出を抑制できないことから、酸洗によるデスケーリングにより、管内表面の炭化物を起点として、一層、冷間加工用素管の内表面に肌荒れが発生し易くなる。そのため、肌荒れが発生した内表面には、その後の冷間加工にともないすじ疵が発生し、最終製品まで残り、製品品質を著しく劣化させることが予測される。

本発明者らは、マンドレルミル圧延後に再加熱してストレッチレデューサー圧延した素管内面における浸炭層の発生状況を、さらに詳細に調査した結果、非黒鉛系潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延する場合であっても、素管内表面に発生するＭ₂₃Ｃ₆主体の炭化物の析出を低減するには、素材のＣ含有量を低くするのが有効であることに着目した。

図３は、ＳＵＳ３０４鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。また、図４は、ＳＵＳ３１６鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。

図３および図４において、ＳＵＳ３０４鋼およびＳＵＳ３１６鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下とした供試鋼（低Ｃ含有鋼）を素材とし、マンドレルミル圧延で非黒鉛系潤滑剤を用いて圧延し、その後再加熱してストレッチレデューサー圧延した素管の内表面におけるＣ濃度を測定する条件は、前記図１および図２に示す場合と同様とした。

図３および図４に示すように、供試鋼としてＣ含有量の低いステンレス鋼を用いる場合には、マンドレルミル圧延に非黒鉛系潤滑剤を用いて圧延しても若干の浸炭層は生成し、浸炭層の最大Ｃ濃度は供試鋼のＣ含有量より高くなるが、その差を０．０１５質量％以下に抑えることができる。

そして、供試鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下と低くすることにより、浸炭層のＣ濃度の絶対値の上昇を抑えることができるので、素管内面の浸炭層にはＭ₂₃Ｃ₆の炭化物は析出しなかった。このため、素管の軟化熱処理を行わない場合でも、冷間加工の前処理として行われる酸洗によるデスケールで肌荒れが発生することなく、冷間加工後の管内面にすじ疵の発生も抑制できる。

従来のステンレス鋼管の製造では、冷間加工前に素管の軟化熱処理を必須の工程としていたため、それを前提として、ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度は厳密な温度管理が行われておらず、ストレッチレデューサー圧延が可能な温度範囲ということで、通常、７５０〜８５０℃の範囲で管理されていた。

ところが、後述する図６に示すように、本発明者らの検討によれば、ステンレス鋼のＣ含有量を低くした素材を用いる場合には、ストレッチレデューサー圧延の仕上げ温度を厳密に管理し、８７０〜１０５０℃と従来よりも高温側で、かつ狭い温度範囲で管理することにより、従来はステンレス鋼管の製造では必須であった冷間加工前での素管の軟化熱処理も省略することができる。

さらに、ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度を高温側で、厳密に管理することにより、冷間加工の前処理として行われる酸洗におけるスケール除去性を向上させることができる。このため、素管の軟化熱処理を省略しても、デスケール時間が長引くことがなく、従来の軟化熱処理を行った後の酸洗に要した時間と同等のレベルになることが明らかになる。

本発明のステンレス鋼管の製造方法は、上述した詳細な調査結果に基づくものであり、質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｃｒ：１０〜３０％を含むステンレス鋼を素材として穿孔圧延し、非黒鉛系潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延した後に再加熱し、ストレッチレデューサー圧延した素管を冷間加工するステンレス鋼管の製造方法であって、前記ストレッチレデューサー圧延を８７０〜１０５０℃の仕上げ温度で行った後、前記素管の軟化熱処理を省略して冷間加工を行い、最終処理として固溶化熱処理を施すことを特徴としている。
さらに、本発明のステンレス鋼管の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｃｒ：１０〜３０％を含むステンレス鋼を素材として穿孔圧延し、非黒鉛系潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延した後に再加熱し、ストレッチレデューサー圧延した素管を冷間加工するステンレス鋼管の製造方法であって、前記ストレッチレデューサー圧延を８７０〜１０５０℃の仕上げ温度で行ったままで、管内表面の浸炭層におけるＣ濃度が０．０４９％以下であり、かつ母材のＣ濃度との差が０．０１５％以下である素管を用いて冷間加工を行うことを特徴とする。

本発明法のステンレス鋼管の製造方法によれば、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延と、その後のストレッチレデューサー圧延で発生する管内面の浸炭層の発生を抑制することができ、かつストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度管理により、冷間加工前に素管の軟化熱処理を省略でき、表面品質に優れた冷間加工製品を高い生産効率で得ることができる。

図５は、本発明のステンレス鋼管の製造工程を示す図である。ビレット加熱では素材となる丸鋼片（ビレット）を回転炉床式等の加熱炉を用いて、通常、１１５０〜１２５０℃に加熱し、次いで穿孔圧延ではマンネスマンピアサーに代表される傾斜ロール穿孔圧延を用いて、丸鋼片を中空のホローシェルに成形する。

マンドレルミル圧延では、得られたホローシェル内に非黒鉛系潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿入し、所定寸法の圧延用素管に粗圧延する。この粗圧延後には、圧延用素管を軟化するために再加熱を行った後、ストレッチレデューサー圧延では仕上げ温度を８７０〜１０５０℃の範囲で管理し、外径圧下と若干の肉厚圧下の加工を経て所定寸法の冷間加工用素管に圧延する。

熱間圧延された冷間加工用素管は、素管段階で軟化熱処理を行うことなく、直ちに酸洗によるデスケーリングが行われ、素管の内外表面のスケールが除去される。その後の冷間加工では、ダイスのみまたはダイスとプラグを用いる冷間抽伸、または／およびコールドピルガーミルを用いる冷間圧延により製品寸法に仕上げ加工した後、最終処理として固溶化熱処理や酸洗処理を施して冷間仕上げ製品管とされる。

冷間加工のスケジュールによっては、１回の冷間加工では高加工度になるため、複数回にわたり冷間加工を施すことが必要になることがある。このような場合には、素管の軟化熱処理を省略するが、冷間加工の途中工程では被加工材の軟化のために途中熱処理を行ってから冷間加工を加え、最終仕上げの冷間加工を行った後、最終処理として固溶化熱処理や酸洗処理を施して冷間仕上げ製品管とすることがある。

本発明の製造方法の素材として用いるステンレス鋼の成分のうち、Ｃ含有量を０．０４質量％以下と規定したのは、前述のように、非黒鉛系潤滑剤を使用してマンドレルミル圧延を行った場合でも問題となる、管内表面での最大Ｃ濃度をＣ含有量を０．０４質量％以下と低くすることで、極力、低く抑えることができるからである。さらに浸炭層の発生を有効に抑制するには、Ｃ含有量を０．０３質量％以下にするのが望ましく、０．０２質量％以下にするのがさらに望ましい。

また、ステンレス鋼の成分のうち、Ｃｒ含有量を制限するのは、その含有量が１０質量％未満であると所望の耐食性が確保できず、また、３０質量％を超えて含有させても効果が飽和し、コストの上昇を招くことによる。このため、素材として用いるステンレス鋼のＣｒ含有量を１０〜３０質量％とした。

本発明の製造方法の素材に適用できるステンレス鋼としては、例えばＪＩＳに規定されるＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＮＣＦ８００、ＮＣＦ８２５およびこれらに相当する合金鋼などを挙げることができる。

本発明の製造方法に採用できる非黒鉛系潤滑剤としては、人造マイカ、天然マイカであるカリウム四珪素マイカ、ナトリウム四珪素マイカ、天然金マイカ、ベントナイト、モンモリロナイトおよびバーミキュライトのうちから選ばれた１種または２種以上の粒子状の層状酸化物と、酸化硼素、硼酸、アルカリ金属硼酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウムおよび珪酸カリウムとを任意の比率で配合した潤滑剤と、窒化硼素（ＢＮ）を主成分とする潤滑剤と、並びに珪酸ガラスおよび硼珪酸ガラスなどを主成分とした潤滑剤とを挙げることができる。

本発明の製造方法ではストレッチレデューサー圧延の仕上げ温度を８７０℃以上としたが、８７０℃未満では圧延された素管の軟化が不十分なため、次工程の冷間加工で軸方向内面割れ等の加工疵が発生し易く、十分な加工度を確保することができない。また、圧延後の素管表面に緻密なスケールができるため、冷間加工の前処理として行われる酸洗によるデスケーリング時にスケールが除去し難く、酸洗時間が長くなってしまう。

さらに、ストレッチレデューサー圧延の仕上げ温度を８７０℃以上にすることにより、ストレッチレデューサー圧延された素管の降伏強度を冷間加工が可能な強度レベルまで低下させることが可能になる。

一方、ストレッチレデューサー圧延の仕上げ温度を１０５０℃以下としたが、１０５０℃を超えても、圧延された素管の軟化程度はさほど変わらないが、逆にスケールの生成が極度に多くなり、製品の表面品質を損なうだけでなく、スケールロスにより製品歩留まりを低下させるためである。冷間加工での加工性や製品の表面品質を考慮すれば、ストレッチレデューサー圧延の仕上げ温度を９００〜１０００℃、より望ましくは９５０〜１０００℃とさらに厳密に管理するのがよい。

（実施例１）
ステンレス鋼の圧延素材として、表１に示す成分組成を有するＳＵＳ３０４鋼とＳＵＳ３１６鋼を準備した。供試鋼のＣ含有量は、０．０２％レベルおよび０．０４％レベル（低Ｃ含有鋼）の４鋼種（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）、並びに０．０５〜０．０８％（中Ｃ含有鋼）の２鋼種（Ｅ、Ｆ）とした。

ナトリウム４珪素マイカ：硼酸塩化合物＝１：１で配合した非黒鉛系潤滑剤を室温下で刷毛塗り後乾燥させ、その表面に膜厚約１００μｍの皮膜を形成させた、外径９４．５ｍｍのマンドレルバーを準備した。

次いで、このマンドレルバーを用い、傾斜ロール穿孔圧延機で穿孔圧延して得られた外径１３６．０ｍｍ、肉厚１６．８ｍｍおよび長さ７７００ｍｍで、温度が１１００℃である前記表１に示す６鋼種のホローシェルを、７スタンドからなるマンドレルミルに通して外径１１０．０ｍｍ、肉厚５．８ｍｍおよび長さ２５６００ｍｍの圧延用素管に粗圧延した。その後、入り側近傍に設けた環状ノズルから高圧水を噴射してデスケールを行った。

引き続いて、マンドレルミル圧延で得られた管を１１００℃に再加熱した後、２６スタンドからなるストレッチレデューサーに供給し、仕上げ温度を８４０〜１０５０℃の範囲で変更させながら、外径４５．０ｍｍ、肉厚５．０ｍｍおよび長さ７６０００ｍｍ（断面減少率（Ｒｄ）：６７％）の冷間加工用素管に圧延した。

圧延された素管は、常温まで冷却してから、クロップ部を切捨てた後、長さ１４０００ｍｍに５分割切断した。得られた素管の管長手方向からＪＩＳ規定の１１号試験片を採取し、引張試験により降伏強度と破断強度を求めた。

図６は、ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度と引張試験結果との関係を示す図であり、（ａ）は降伏強度を示し、（ｂ）は破断強度を示している。ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度が高いほど降伏強度と破断強度が低下しており、仕上げ温度が８７０℃以上になると、降伏強度が６００ＭＰａ以下となり、冷間加工（冷間抽伸および／または冷間圧延）が可能な強度レベルまで低下した。

また、ＳＵＳ３０４鋼およびＳＵＳ３１６鋼は、低Ｃ含有鋼または中Ｃ含有鋼に拘わらず、いずれの鋼種であっても仕上げ温度の影響が大きく、同程度の強度レベルであった。
（実施例２）
上記実施例１で製造した冷間加工用素管のうち、ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度を９００〜１０００℃で圧延した供試管について、素管内面の浸炭状況（管内表面のＣ濃度と浸炭層へのＭ₂₃Ｃ₆の析出炭化物の有無）および酸洗後の肌荒れ状況を調査した。その結果を表２に示す。

前述の通り、管内表面のＣ濃度は、管内表面に付着した酸化スケールなどの異物を完全除去した管表面を対象として、発光分光分析装置を用いてＣ濃度を測定して求めた。また、管内表面でのからの深さ位置でのＣ濃度は、酸化スケール除去後の管内表面を所定のピッチで研削除去し、得られた管内表面を対象として、同様の発光分光分析装置を用いてＣ濃度を測定する操作を繰り返し、肉厚方向の各位置におけるＣ濃度を求めた。

さらに、浸炭によるＭ₂₃Ｃ₆の炭化物の有無は、横断面をＪＩＳＧ０５７１（ステンレス鋼のしゅう酸エッチング試験方法）に基づいて組織判定を行い、結晶粒界への析出程度を比較した。さらに、供試管を硝弗酸液に６０分間浸漬して酸洗を行った後、管内面側の肌荒れ状況を目視観察で評価した。

表２に示す結果から分かるように、Ｃ含有量が本発明で規定する０．０４質量％以下の範囲となる本発明例では、管内表面の最大Ｃ濃度は抑えられ、いずれも管の肉厚全域に亘りＣ含有量がＪＩＳで規定するＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６の上限値（０．０８質量％）を満足した。また、浸炭層へのＭ₂₃Ｃ₆の炭化物の析出も認められなかった。

一方、Ｃ含有量が本発明で規定する範囲を超える比較例では、管内表面の最大Ｃ濃度が高くなり、管の内表面でのＣ含有量がＪＩＳで規定する上限値を超えるものがあった。また、浸炭層へのＭ₂₃Ｃ₆の炭化物が析出しており、酸洗で管内表面に肌荒れが認められた。
（実施例３）
上記実施例１で製造した冷間加工用素管のうち、ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度を９００〜１０００℃で圧延した供試管について、素管段階での肌荒れ有無を確認した後、冷間加工を行った。冷間加工の前処置としては、素管の軟化熱処理を行わず、直ちに外径４５．０ｍｍ、肉厚５．０ｍｍおよび長さ１４０００ｍｍの素管を硝弗酸液に６０分間浸漬して酸洗によるデスケーリングを行った。

冷間加工としては、前記表１に示す６鋼種の供試管を用いて、冷間抽伸と冷間圧延を行った。冷間抽伸では、ダイスとプラグを用いて外径３８．０ｍｍおよび肉厚４．０ｍｍ（断面減少率（Ｒｄ）：３３％）に引き抜き加工した。冷間圧延では、コールドピルガーミルを用いて外径２５．４ｍｍおよび肉厚２．１ｍｍ（断面減少率（Ｒｄ）：７５％）に仕上げ圧延した。冷間加工後の管内面の表面状況を目視で観察した。素管段階および冷間加工後の観察結果を表３に示す。

表３の結果から明らかなように、Ｃ含有量が本発明で規定する範囲を超える比較例は、素管段階で肌荒れが発生しており、冷間加工後において管内表面にすじ疵等が発生した。

一方、Ｃ含有量が本発明で規定する０．０４質量％以下の範囲の本発明例では、素管段階でも肌荒れが発生せず、冷間加工後の管内表面にも内面疵の発生が認められず、良好な表面状況のステンレス鋼管が得られた。

本発明法のステンレス鋼管の製造方法によれば、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延と、その後のストレッチレデューサー圧延で発生する管内面の浸炭層の発生を抑制することができ、かつストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度管理により、冷間加工前に素管の軟化熱処理を省略でき、表面品質に優れた冷間加工製品を高い生産効率で得ることができる。これにより、ステンレス鋼管の製造方法として、広く適用することができる。

ＳＵＳ３０４鋼のＣ含有量を０．０５〜０．０８質量％とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。図２は、ＳＵＳ３１６鋼のＣ含有量を０．０５〜０．０８質量％とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。ＳＵＳ３０４鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。図４は、ＳＵＳ３１６鋼のＣ含有量を０．０４質量％以下とした素材を用い、非黒鉛系潤滑剤を用いたマンドレルミル圧延により得られた素管の内表面におけるＣ含有量（またはＣ濃度）の分布を示す図である。本発明のステンレス鋼管の製造工程を示す図である。ストレッチレデューサー圧延での仕上げ温度と引張試験結果との関係を示す図であり、（ａ）は降伏強度を示し、（ｂ）は破断強度を示している。

Claims

質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｃｒ：１０〜３０％を含むステンレス鋼を素材として穿孔圧延し、非黒鉛系潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延した後に再加熱し、ストレッチレデューサー圧延した素管を冷間加工するステンレス鋼管の製造方法であって、
前記ストレッチレデューサー圧延を８７０〜１０５０℃の仕上げ温度で行った後、前記素管の軟化熱処理を省略して冷間加工を行い、最終処理として固溶化熱処理を施すことを特徴とするステンレス鋼管の製造方法。
質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｃｒ：１０〜３０％を含むステンレス鋼を素材として穿孔圧延し、非黒鉛系潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延した後に再加熱し、ストレッチレデューサー圧延した素管を冷間加工するステンレス鋼管の製造方法であって、
前記ストレッチレデューサー圧延を８７０〜１０５０℃の仕上げ温度で行ったままで、管内表面の浸炭層におけるＣ濃度が０．０４９％以下であり、かつ母材のＣ濃度との差が０．０１５％以下である素管を用いて冷間加工を行うことを特徴とするステンレス鋼管の製造方法。