JPH01133661A - 難熱間加工性継目無金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は難熱間加工性継目無金属管の製造方法に関す
る。

［従来技術］ 従来難熱間加工性継目無金属管（例えば高強度耐食性油
井管や耐熱耐食性ケミカルチューブ）等に使用される材
質は、Ｎｉ基耐熱合金が主体である。これらの金属製品
の中間素材である鋳片又は鋳塊は溶融金属を連続鋳造又
は造塊用鋳型に注入して凝固させることにより製造され
ている。しかしながら、これらの技術においては、完全
に溶融した金属を鋳込むので、製造された鋳片等はその
凝固組織の結晶粒径が比較的大きい。このため、これら
鋳片等に大圧下刃を加えて所望の機械的特性を付与しよ
うとしても、鋳片に割れが発生してしまうという間頭が
ある。従って、多数回に分けて圧下刃を加える必要があ
る。しかしこの場合長時間の処理を必要とし、また必要
な熱エネルギーも多くなり、処理コストが高い。特に、
Ｎｉ基耐熱合金の場合、凝固組織の結晶粒径が粗大化す
ることによる割れ感受性が著しく、その製造工程が極め
て複雑になる。

このように一般的な鋳造技術における欠点を解消すべく
、近時、ＶＡＤＥＲ（ｖａｃｕｕｍ　Ａ　　ｒ　　ｃＤ
ｏｕｂｌｅ　ＥＩｅｃｔ、ｒｏｄｅ　ＲｅｍｅｌＬｉｎ
ｇ　：真空アーク２電極溶解）法と称される技術が提案
されている（例えば特開昭５５−１６５２７１）。この
ＶＡＤＥＲ法は一対の電極を製造しようとする鋳塊と同
一組成の金属で構成し、一対の電極間にアークを形成し
て電極の対抗端部を溶解させるものである。この溶融金
属は液滴となって鋳型内に落下し、鋳型より冷却されて
凝固する。溶融金属が凝固して得られた鋳塊は鋳型から
抜き取られる　。この場合に、溶融金属の液滴は電極か
ら鋳型内に落下する過程で若干冷却され半溶融状態にな
る。このため、鋳型内の半溶融金属は固液共存相が均一
に存在するので、鋳塊の凝固組織は小さい。従って、こ
のようにして製造された鋳塊は大圧下刃を加えても割れ
が発生する虞が小さいと考えられる。

このＶＡＤＥＲ法では電極の電流密度を小さくして溶解
速度を極端に遅くすると、注湯された金属滴が鋳型落下
地点近傍で凝固してしまい健全な鋳塊が得られない。ま
た、鋳型内での粒滴の相互の融合が不十分で健全な鋳塊
が得られない。また反対に溶解速度が速すぎると粒滴は
前述のような半溶融状態とならず、粒滴が鋳型の中で形
成する溶湯の温度は凝固点を十分上まわっていて、溶融
金属を鋳型に鋳込む従来の造塊法と同様に結晶粒が粗大
となってＶＡＤＥＲ法の特徴が生かせない。結晶粒度が
微細で且つ健全な鋳塊が得られる溶解速度について前述
の先行技術（例えば特開昭５５−１６５２７１）ではＮ
ｉ基耐熱合金の場合、溶解速度を鋳型内の湯面上昇速度
に換算した適切な値は１．５〜２　ｃｍ　７分となって
いる。

［発明が解決しようとする開題点］ 上述の先行技術は記載されたように鋳型内の湯面上昇速
度を１，５〜２　ｃ＋ａ　７分とすれば微細な結晶組織
を有する鋳塊を得ることができる。しかしながら、この
速度で鋳造された鋳塊は注湯速度が遅いため前述のよう
に内部に多数の微細気孔が存在し加工性が十分満足では
ないため、直接熱間押出工程には装入できず、従来と同
様に鍛造工程を経由して熱間押出工程に装入されていた
ので、製造工程の複雑化およびコストアップになってい
た。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
加工性に優れた鋳塊を製造し、この鋳塊を直接熱間押出
工程に装入することができる雑然間加工性継目無金属管
の製造方法を提供することを目的とする。

［開題点を解決するための手段］ この発明に係わる雑然間加工性継目無金属管の製造方法
は、一対の難熱間加工性合金の電極を適長間隔に配設し
、この一対の電極間にアークを形成させて電極の対向端
部を溶融させ、これにより生成された溶融液滴を電極下
方に設置された水冷銅鋳型内に滴下し、前記水冷銅鋳型
内の湯面上昇速度が１０／ｖ’Ｄ〜３０／ｖ’Ｄ　　口
７分く但しＤは鋳型内断面を同一面積の円におきかえた
時の直径、単位を１で表した数値、以下りを鋳型の相当
直径という）の範囲になるように前記溶融液滴を鋳型内
に滴下させて鋳塊を製造し、この鋳塊を直接熱間押出工
程に装入することを特徴とする。

［作用コ 本発明者等はＶＡＤＥＲ法を利用えると加工性に優れた
鋳塊の雑然間加工性継目無金属管の製造方法について種
々検討を重ねた結果、微細な結晶間に存在する多量の微
細気孔が加工性を損なうことを見いだした。前述の通り
その健全な鋳塊が得られる溶解速度であってもその下限
付近では微細な結晶ではあるが、前記微細気孔のため加
工性が損なわれ、溶解速度を上げていくに従って微細気
孔は急激に減少する。さらに溶解速度を上げていくと結
晶粒の粗大化が起こり再び加工性が損なわれる。こうし
て加工性に優れた鋳塊を得るためには適当な溶解速度の
範囲があることが明らかにした。さらに、微細気孔の密
度、結晶の平均粒径、鋳型内の湯面上昇速度等は鋳型の
大きさに関係することに注目し、鋳型の相当直径をパラ
メータとする実験も合わせて行った。

その結果鋳型内の湯面上昇速度と鋳型の相当直径りとの
比を１０／ｒＤ〜３０／ｆＤ　Ｃ１１１７分の範囲にす
れば結晶構造が微細で加工性の優れた鋳塊が得られ、さ
らに、その鋳塊を鍛造工程経由しないで、この鋳塊を直
接熱間押出工程に装入することを見出した。

［実施例］ 以下添付図面を参照してこの発明の一実施例について、
具体的に説明する。第１図はこの発明の一実施例を示す
模式図である。鋳型４は鋳塊６製造用のものであり水冷
銅板で作られている。この鋳型４の上方には、製造する
鋳塊と同一組成を有する金属で作られた一対の電極１が
適長間隔をおいて配設されている。この一対の電極１は
適宜電源装置（図示せず）から給電され、この電極１間
にアーク２が形成されるようになっている。電極１は、
アーク２によりその対向端部が溶解して液滴３となり、
この液滴３は鋳型４内に落下するようになっている。こ
の装置は、鉄製の真空容器（図示せず）中に収納され、
この容器に適宜真空排気系装置（図示せず）に接続され
ている。上記のように構成された装置において、先ず電
極１間に通電してアーク２を形成することにより電極１
の対向端部が溶融し、この溶融金属の液滴３は電極１か
ら鋳型４に落下するまでの間に放射伝熱により冷却され
半溶融状態で鋳型４に鋳込まれる。

この半溶融金属５は、鋳型４内で固液共存相が均一に存
在する状態で鋳型４により冷却されて鋳塊６となる。こ
のため、得られた鋳塊６の凝固組織は基本的に細かい。

第２図は鋳型の内径（円筒状鋳型の直径）１０ｃｍの場
合に前述の装置について、注湯速度として鋳型内の湯面
上昇速度を収りこれに対する気孔指数及び結晶粒径を示
すグラフ図である。ここでいう気孔指数はＪＩＳ非金属
介在物測定法に準拠した微小気孔占有率に比例する指数
で、結晶粒度指数はＪＩＳ切断法による結晶粒径に比例
した量である。第２図に示す関係及び別途実施した熱間
加工性の材料試験を含む一連の検討結果によれば鋳塊を
製造する場合は注湯速度として鋳型内の湯面上昇速度で
３ｃｍ／分以上になると急激に気孔量が減少し、これに
伴って熱間加工性が向上するが、注湯速度が上昇に従っ
て結晶粒径が大きくなり鋳型内の湯面上昇速度的１０ｃ
ｍ／分以上になると結晶粒の粗大化は熱間加工性に悪影
響が出てくる。鋳型内の湯面上昇速度と熱間加工性をさ
らにあきらかにするため、第３図は鋳塊の熱間加工性の
指標として高温（１０００〜１１００℃）における絞り
値と鋳型内の湯面上昇速度と示すグラフ図である。Ｎｉ
基耐熱合金（例えばＣｒ：２１〜２３％、ＭＯ：８〜１
０％、Ｎｂ：３〜４％、Ｆｅ：５％以下、Ｔｉ０１１５
〜０．２５％残りはＮｉ、例えばインコネル６２５）使
用して１０ａｔｓ、　　１５Ｃ１１，２０ｃｍ、　３０
Ｃ１１および４０ｃｍの鋳塊を製造する場合についてつ
いて示した。この図によれば絞り値の上昇つまり熱間加
工性の向上する湯面上昇速度の範囲は鋳塊の直径が１０
ｃｍの場合で３〜９．５ＣＩＩｌ／分、１５ｃｍの場合
で２．５〜７．７ｃｍ／分、２ＯＣＴ１１の場合で２〜
６．７ｃ＋ｎ／分、３０ｃｍ（１）場合で１．８〜５．
５ｃ＋＝／分、４０ｃｍの場合で１　、６〜４　、７ｃ
ｍ／分となっていて鋳塊の直径に応じて変化している。

このような実験結果を整理して直径１０〜４０命の鋳塊
について鋳型内の湯面上昇速度範囲はＤは鋳型の相当直
径として１０／ＪＤ〜３０／ｒＤｃｍ／分であれば、得
られた鋳塊は微細な結晶構造をもちかつ熱間加工性の優
れたものであることが認められた。

次に以上のように溶製した鋳塊を熱間鍛造してビレット
を製造することなく、直接熱間押し出し工程に鋳塊を装
入して継目無管を製造した。鋳塊の直径は２０　ｃｍ　
、鋳造時の鋳型内の鋳型内の湯面上昇速度は２．８ｃｍ
／分、鋳塊の主要成分は、Ｃｒ：２２．５％、Ｍｏ：９
．２％。

Ｎｂ：４．１％、Ｆｅ：２．５％。

Ｃ：０．０５％、Ｓｉ　：０．３０％。

Ｍｎ：０．１５％、Ｎｉ　：Ｂａｌ である。上記鋳塊から機械切削によりホロピースを製作
し、熱間押出しを実施した。熱間押出し温度は１１７０
°Ｃ〜１２１０°Ｃで、熱間押出し比４〜１０、押出し
寸法は７６ｍｍΦＸ９．Ｏｍｍｔである。このようにし
て得られた熱間押出し管は、上記熱間押出し条件の内で
その内面、外面ともに割れ疵等の欠陥は認められず良好
な表面性状のものであった。上記熱間押出し管は、冷牽
、固溶化熱処理、冷牽の各工程を経て健全な継目無管が
製造された。なおこの発明の実施例においては、本発明
の単なる例示であって本発明の技術的範囲は実施例に限
定されるものではない。

［発明の効果コ この発明によれば一対の雑然間加工性合金の電極を適長
間隔に配設し、この一対の電極間にアークを形成させて
電極の対向端部を溶融させ、これにより生成された溶融
液滴を電極下方に設置された水冷銅鋳型内に滴下し、前
記水冷＠鋳型内の湯面上昇速度が１０／ｖｌ−Ｄ〜３０
／ＪＤ　　１７分の範囲になるように前記溶融液滴を鋳
型内に滴下させて鋳塊を製造し、この鋳塊を直接熱間押
出工程に装入して、継目無管が製造するような構成にし
たことにより、微小気孔が極めて少なく且つ微細な結晶
組織を持ち、加工性に優れた鋳塊を得ることができるの
で、従来のような鋳塊から半製品（例えばビレッ１〜）
製造し熱間押出し工程に装入する必要がなく、鋳塊から
直接熱間押出し工程に装入し、継目無鋼管が製造できる
ので製造コストの低減と製造期間の短縮という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す模式図、第２図は鋳
型内の湯面上昇速度に対する気孔指数及び結晶粒径を示
すグラフ図、第３図は鋳塊の熱間加工性の指標の絞り値
と鋳型内の湯面上昇速度を示すグラフ図である。 １・・・電極、２・・・アーク、３・・・液滴、４・・
・鋳型、５・・・半溶融金属、６・・・鋳塊。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一対の難熱間加工性合金の電極を適長間隔に配設し、
   この一対の電極間にアークを形成させて電極の対向端部
   を溶融させ、これにより生成された溶融液滴を電極下方
   に設置された水冷銅鋳型内に滴下し、前記水冷銅鋳型内
   の湯面上昇速度が１０／√Ｄ〜３０／√Ｄｃｍ／分（但
   しＤは鋳型内断面を同一面積の円におきかえた時の直径
   、単位をｃｍで表した数値）の範囲になるように前記溶
   融液滴を鋳型内に滴下させて鋳塊を製造し、この鋳塊を
   直接熱間押出工程に装入することを特徴とする継目無金
   属管の製造方法。