JPH01197006A - チタン継目無管の製造方法 - 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〕 本発明は工業用純チタンまたはα型もしくはα＋β型チ
タン合金からなる継目無管の熱間製造方法に関する。

（従来の技術〕 チタンは工業用純チタンとα型、α＋β型、β型のチタ
ン合金とに分類される。α型のチタン合金としては、Ｔ
ｉ−０，８Ｎ＋−０，３Ｍｏ、Ｔｌ−５Ａｊ！−２，５
３ｎ、Ｔｉ−０，１５Ｐｄなどがあり、α＋β型のチタ
ン合金としてはＴ　ｉ　−３Ａ　Ｉ　−２゜５ＶＳＴｉ
−６Ａｊ＋−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｊ！−６Ｖ−２Ｓｎ、Ｔ
ｌ−６Ａ１−２３ｎ−４Ｚｒ−６ＭｏＳＴｉＴｌ−６Ａ
１−２３ｎ−４Ｚｒ−６，ＴＩ−８ＡＴｌ−８ＡＪ−Ｉ
などがある。

これらのチタンは軽量、高耐食性を有し、特にその継目
無管は化学プラント、航空機用油圧配管へ適用されてい
る。

ところで、従来より継目無金属管の製造法としては押出
し法、傾斜圧延法等の熱間製管法がよく知られている。

押出し法の一種にはユジーンセジュルネ法と呼ばれる方
法がある。これは熱間でガラス潤滑材を使用して管状に
押出し成型加工を行う方法である。

傾斜圧延法は、傾斜ロール圧延機にて中実ビレットを熱
間で穿孔する方法である。そして、得られた中空素管は
、更にプラグミル、サイザー、レデューサ等のロール圧
延機により熱間で所定の寸法まで縮径減肉圧延される。

チタンは本質的に熱間加工性が悪いため、チタンの継目
無管の製造には前者のユジーンセジュルネ法による押出
し法がもっばら用いられている。

後者の傾斜圧延法は、製造能率が高く、製造コストの面
で有利な方法であるが、チタンの継目無管の製造に適用
された例はない。

〔発明の解決しようとする問題点〕

ところが、チタンは活性で焼付き易く、前者のユジーン
セジェルネ法による押出し法を使用しても押出し後の肌
が悪くなり、押出管の内外面を研削する必要がある。そ
の上、押出し法では製造能率が低く、ビレットの穴ぐり
等の前加工を要する。

そのため、歩留まりが悪く、製造コストの上昇は避けら
れない。

なお、チタン継目無管の製造に後者の高能率な傾斜圧延
法を適用した場合は、加工速度が速く、部分的な昇温に
より＆Ｉ織の不均一が生じ、場合によっては熱間圧延後
に粗大な針状組織ないしは加工組織が残存し、製品の延
性を低下さ゛せるという致命的な問題が生じる。

本発明は、このような現状に鑑み、高能率な傾斜圧延法
でユジーンセジュルネ法による押出し法に匹敵する乃至
はこれを凌ぐ良好な延性を保証するチタン継目無管の製
造法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らの調査によると、チタン継目無管の製造に傾
斜圧延法を適用した場合、最終圧延機（例えばサイザー
とかレデューサ）の出口材料温度によって管の金属組織
が大きな影響を受けることが判明した。

第２図は純チタンとチタン合金の変態温度と、■、Ｍ−
ｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ等のβ相安定化元素量との関係を
模式的に示す状態図である。図によると、β相安定化元
素が増加するにっれβ相からα＋β相に変化する温度、
すなわちβトランザス線が低下することが示される。

純チタンとチタン合金の安定な温度範囲はβトランザス
線の下にある。チタンがβトランザス線より上の高温で
ある場合はβ単相になり、この温度域で加工または焼鈍
されると粗い針状組織を生成し、製品の延性を害するお
それが生じる。したがって、板圧延はβトランザス以下
の温度で行われている。

しかし、純チタンまたはチタン合金が傾斜圧延法のごと
く管理に圧延されて三次元状態の大きな変形歪を受ける
ときは、材料が最終圧延機をβトランザス以上、βトラ
ンザス＋５０℃以下温度で出るならば、針状Ｍ織は生成
するものの、その組織は細かくなり、製品品質に弊害を
及ぼさないことが明らかとなった。また、最終圧延機の
出口温度が２００℃以上、βトランザス以下の温度範囲
内であれば細かな等軸組織を保つことができる。

それ故、傾斜圧延法を導入したときの結晶粗大化を防ぎ
、延性を確保するためには傾斜圧延法における最終圧延
機出口温度を２００℃以上、βトランザス＋５０℃以下
に管理することが必要となる。

一方、傾斜圧延法では部分的な昇温による組織の不均一
が不可避的に生じるが、これを解消するためには、圧延
後に５００℃以上、βトランザス以下の温度で焼鈍する
ことも有効なことも明らかとなった。

そして、この最終圧延機出口温度の管理と圧延後の焼鈍
とにより、チタン継目無管を高能率な傾斜圧延法で延性
低下を生じることなく製造することが可能となる。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、純チタ
ンまたはα型もしくはα＋β型チタン合金継目無管を傾
斜圧延法により製造するに際し、第１図に示すように、
最終圧延機出口温度を２００℃以上、βトランザス＋５
０℃以下とし、圧延後さらに５００℃以上、βトランザ
ス以下の温度で焼鈍するチタン継目無管の製造方法を要
旨とする。

ここで、最終圧延機とは、傾斜圧延ラインの最終段に位
置する圧延機を言い、通常は定径圧延機、絞り圧延機と
呼ばれるサイザー、レデューサ、が該当する。

〔作　　用〕

本発明の方法において、最終圧延機出口温度を２００℃
以上、βトランザス＋５０℃以下としたのは、２００℃
未満では製品の加工中に割れを発生し、βトランザス＋
５０℃超では最終圧延後゛の冷却中に針状組織が粗大化
し、たとえ圧延後に焼鈍を行っても製品の延性回復を望
めないためである。

また、圧延後の焼鈍温度を５００℃以上、βトランザス
以下としたのは、５００℃未満では組織の不均一が解消
されず、βトランザスを超えて焼鈍すれば粗大な針状組
織が発生し、製品の延性が低下するからである。

〔実施例〕

本発明の効果を明らかにするため、４種類の比較試験を
行った。各比較試験における材質、加工工程、性能試験
を第１表に整理して示す。

比較試験！ 工業用純チタンに対する比較試験でＡＳＴＭＧｄｌ相当
材を使用し、そのβトランザスは９１５℃である。傾斜
圧延工程は、熱間で中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸
圧延機にて１１０ｍｍφ×１２ｍ５ｔの素管とし、これ
を再加熱炉で加熱しストレンチレデューサにて６０．５
鶴φＸ１２＋＋ｎｔに仕上げるものとした。その後、焼
鈍を施し焼鈍後の管に脱スケールのための内外削を０．
５鶴づつ施し製品寸法を６０鶴φＸｌ１ｍｍｔとした。

得られた製品について扁平性と組織の均一性を調査した
。

扁平試験では、製品を平行治具間に挟んで２０ｍ高さま
で圧縮して割れの発生をしらべ、金属組織の均一性は、
マクロ＆ｌｌ織の観察とビッカース硬度の分布偏差（２
０以上）とによって判断した。

第２表に試験結果を傾斜圧延での最終圧延機であるスト
レッチレデューサの出口温度と焼鈍温度とを対応させて
示す。

第　　２　　表 ＊　：本発明範囲外　　　＊＊：１ｈ保持Ｎａ１〜５は
、レデューサ出口温度がβトランザス（９１５℃）＋５
０℃超える場合であり、性能試験結果では扁平試験で割
れが発生し、゛組織の粗大化による延性低下をおこして
おり、総合評価は不良である。

嵐６〜１４は、レデューサ−出口温度と焼鈍温度とが共
に本発明温度範囲内にある場合であり、扁平性、組織不
均一性とも良好である。

１１ｍ１５〜２０は、焼鈍温度がβトランザスを超える
場合であり、組織の粗大化をおこして扁平試験で割れが
発生している。

−１８〜２０は、焼鈍温度が５００℃未満の場合であり
、熱間圧延で生じた組織不均一が解消されていない。

隠２１〜２５は、レデューサ出口温度が２００℃未満の
場合であり、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じ
た割れもそのまま残存している。

比較試験■ α型チタン合金に対する比較試験で、Ｔｉ−５Ａ　１−
２．５　Ｓ　ｎを使用し、βトランザスは１０４θ℃で
ある。（ＩＪｌ斜圧延工程は穿孔機、延伸圧延機にて製
造した１１０ｍφＸ１２ｍｔの素管をストレッチレデュ
ーサにて６０．５ｔｓｔＸ１２龍ｔに仕上げるものとし
た。その後、焼鈍を施し、内外削により６０ｆｉφＸ１
１ｗｔの製品を得た。

得られた製品に比較試験■と同じ試験を実施したときの
結果をレデューサ出口温度と焼鈍温度とに対応させて第
３表に示す。

第　　３　　表 ＊　：本発明範囲外　　　＊＊：１ｈ保持Ｎｌｌ〜５は
レデューサ出口温度がβトランザス（１０４０℃）＋５
０℃を超える場合であり、扁平試験での割れと組織の粗
大化とをおこし総合評価は不良である。

嵐６〜１４は、レデューサ出口温度と、焼鈍温度とが共
に本発明範囲内であるため、扁平試験、組織均一とも良
好な成績を得ている。

Ｎａ１５〜１７は、焼鈍温度がβトランザスを超えてい
るため、組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れが発生
している。

１１ｍ１８〜２０は、焼鈍温度が５００℃未満であるた
め、組織不均一が解消されていない。

−２１〜２５は、レデューサ出口温度が２００℃未満の
範囲外であるため、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中
も割れが発生した。

比較試験■ 代表的なα＋β型チタン合金であるＴｌ−６ＡＩ−４ｖ
合金（βトランザス９８０℃）に対する試験である。傾
斜圧延工程は中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸圧延機
にて１１０ｍｔｘ（Ｊｎｔの管とした後、この管を再加
熱炉で加熱しストレッチレデューサにて６９．５　ｗφ
Ｘ　８．５　ｍ　ｔに仕上げるものとした。その後、焼
鈍を施し、更に脱スケールのための内外剤により６９ｗ
ｍφｘ　７．５　ｍ　ｔの製品とした。得られた製品に
扁平試験として製品を平行治具間に挟み、２３ｆｌの高
さまで圧縮して割れの有無を調べた０組織の不均一性の
評価は試験１１ｈｌｌと同一である。試験結果をレデュ
ーサ出口温度と焼鈍温度に対応させて第４表に示す。

第　　４　　表 ＊　：本発明範囲外　　　＊＊：ｌ１１保持Ｎ１１Ｌ１
〜５は、レデューサ出口温度がβトランザス（９８０℃
）＋５０℃を超えている場合で、焼鈍温度に関係なく延
性の低下による扁平割れを生じ、組織の粗大化も生じ、
総合評価は不良である。

−６〜１４はレデューサ出口温度、焼鈍温度が共に本発
明範囲内にある場合で、扁平性、組織均一性とも良好な
成績を得ている。

Ｎａ１５〜１７は、焼鈍温度がβトランザスを超えてい
るため、扁平試験で割れが発生している。

＆１８〜２０は、焼鈍温度が５００℃未満であるため、
組織不均一が解消されていない。

１１ｍ２１〜２５は、レデエーサ出ロ温度力５２００℃
未満である′ため、延性が不足し、扁平試験で割れが生
じるとともに、圧延材そのものにも割れが生じ、また材
料内部にボイド疵が発生した。

比較試験■ 工業用純チタンに対する試験で、工業用純チタンとして
はＡＳＴＭ　　Ｇｄｒｉｌ相当材を使用し、そのβトラ
ンザスは９５０℃である。傾斜圧延工程は、中実丸ビレ
ットを穿孔圧延機と延伸圧延機にて１９１　ｍｍφＸ１
５ｗｔの管とし、更にこの管を再加工熱炉にて加熱し、
最終圧延機としてのサイザーにて１？４．５ｆｉφＸ　
１５　ｗ　ｔに仕上げるものとした。

そして、焼鈍後、管に脱スケールのための内外剤を０．
５　ｍづつ施し製品寸法は１７４ｗφ×１４ｗｔとした
。得られた製品に対する扁平試験は、製品を平行治具間
に挟んで５８鶴の高さまで圧縮するものとした。

試験結果をサイザー出口温度と焼鈍温度とに対応させて
第５表に示す。

第　　５　　表 ＊　：本発明範囲外　　　＊＊印：Ｉｈ保持ｌ１ｋＬ１
〜５はサイザー出口温度がβトランザス（９５０℃）＋
５０℃趨える場合であり、焼鈍温度に関係なく扁平試験
で割れが発生している。

１ｌｈ６〜１４はサイザー出口温度、焼鈍温度とも本発
明範囲内であるため扁平性、組織不均一性とも良好な成
績を得ている。

Ｎ１１５〜１７は、焼鈍温度がβトランザスを超えてい
るため組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れを発生し
ている。

−１８〜２０は、焼鈍温度が５００℃未満であるため、
熱間圧延で生じた組織不均一が解消されずに残存し、組
織の均一性が不良である。

１１ｍ２１〜２５は、サイザー出口温度が２００℃未満
であるため、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じ
た割れもそのまま残存した。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明はレデューサ、サイザーといった
最終圧延機での出口材料温度を２００℃〜βトランザス
＋５０℃に保ち、更に圧延後５００℃〜βトランザスの
間で焼鈍を行うことにより、延性ならびに＆１Ｉｖａの
均一性に優れた純チタン、チタン合金の傾斜圧延法によ
る継目無管の製造を可能にするものである。

その結果、素材ビレットから製品に至るまでの歩留りは
８１〜８５％となり、従来のユジーンセジュルネ法によ
る熱間押出し管の場合の５０〜７０％に比べ大幅に向上
するものとなり、製管速度の向上とあいまって製管コス
トを著しく低下させる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の傾斜圧延後の熱処理工程を示す概念図
、第２図は変態温度とβ相安定化元素量との関係を模式
的に示す状態図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）純チタンまたはα型もしくはα＋β型チタン合金
   からなる継目無管を傾斜圧延法により製造するに際し、
   最終圧延機出口温度を２００℃以上、βトランザス＋５
   ０℃以下とし、圧延後さらに５００℃以上、βトランザ
   ス以下の温度で焼鈍することを特徴とするチタン継目無
   管の製造方法。