JPH01205850A - 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〕 本発明は継目無金属管の製造方法に関し。

特に難加工性金属を素材とする継目無管製造に好適な方
法に関する。

〔従来の技術及び解決すべき課題〕

近年、油井環境は苛酷化する傾向にあり。

このため油井管等として使用される継目無金Ｍｆとして
は、従来のオーステナイトステンレス鋼や二相ステンレ
ス鋼による継目無管にとどまらず、さらに耐食性が高く
しかも難加工性の材料、例えばＮＬ　：　３０〜６０ｃ
ｓ、　Ｃｒ：１５〜２５チ、Ｍｏ：３〜１８チの成分を
有する高Ｎｉ金属のような材料からなる油井管が求めら
れるようになってきた。

継目無管の製造においては、一般に％１８％Ｃｒ−８％
Ｎｉオーステナイトステンレス鋼や、２２〜２５％Ｃｒ
の二相ステンレス鋼までについては、マンネスマン穿孔
による管圧延が可能である。これに対し、変形抵抗が大
きく、熱間加工性が悪く１割れの発生し易い超離加工性
の高Ｎ１合金については１通常の継目無管製造方法であ
る丸ビットを素材とするマンネスマン製管法では、管内
外面に発生する疵のため、良好な管を得ることは不可能
であった。

すなわち、マンネスマン穿孔製管法における加工条件は
きわめて厳しく、丸ビレットの穿孔時には、ピアサ−プ
ラグ先端での加工度。

管外面での拡管度の大きいことにより、ピアサ−プラグ
先端で割れを発生する原因となっていた。

このため、従来、、ａ加工性鋼材の製管法としては、熱
間押出し方式等が適用されていた。

しかしながら、熱間押出し成製管法では、長尺材を得に
くい、また所要動力の関係から得られるサイズにも限界
がある等１種々の問題点がある。

また、遠心鋳造法により中空素材を得、これを継目無管
に適用しようという試みもあるが、これによる管は鋳造
組織で鋳巣やポロシティがある。また、この方法では薄
肉管を得ることが困難であり、量産性にも乏しいという
問題点があり、錐加工性継目無鋼管に適用するのは到底
困難である。

本発明はこのような従来の問題を解決すべくなされたも
ので、マンネスマン製造法テハ不可能であるような難加
工性素材による継目無管を経済的に得ることができる方
法を提供せんとするものである。

Ｃ問題を解決するための手段〕 このため本発明は溶融金属に、この溶融金属の温度より
も低い初期温度を有するガスの高速ジェット流を当てる
ことにより高温の金属粒子流を形成し、該金属粒子を、
軸方向で移動し且つ軸回りに回転するバーまたはパイプ
からなるサブストレート上に堆積させ、引き続きその熱
を利用して熱間加工するようにしたことをその特徴とす
る。

また１本発明はデポジットのサブストレートからの剥離
を適切に行わしめるため、落下する金属粒子を、軸方向
で移動するバーまたはパイプからなるサブストレート上
に堆積させるとともに、これにより形成されるデポジッ
トを回転駆動手段によりサブストレート本体と同期させ
ることなく回転させ、引き続きデポジットをその熱を利
用して熱間加工することを他の特徴とする。

以下、本発明の構成及び作用を第１図に基づき説明する
・ 図において、（１）は溶融金属を入れるタンデイツシュ
、（３）はアトマイザであり、これらタンデイツシュ及
びアトマイザはチャンバαＯａ）。

（１０ｂ）内に配設され、溶融金属の霧化及びサブスト
レートへの堆積は、このチャンバ（ｊｏｂ）内で行われ
るようになっている。

（４）はバーまたはパイプにより構成されるサブストレ
ー）ｉ５）はこのサブストレートを回転させつつ軸方向
に沿って移動させるための駆動装置であり、前記サブス
トレート（４）は入口（９ａ）からチャンバ（１０ｂ）
内に挿入され、駆動装置（５）により軸方向で移動でき
るようになっている。

（８）はデポジット形成位置後面に設けられる熱間加工
装置であり、この装置の後面にはさらに出側チャンバ（
１０（りが設けられている。

その他図面において、　　（７ａ）、（７ｂ）は出入口
のシール板、　　（９ｂ）は出口である。

このような設備において、タンデイツシュ（１）に収容
された溶融金属（４）は、タンデイツシユノズル住ｚを
通って溶融金属流（２）となり、バーまたはパイプから
なるサブストレート（４）に向って落下する。入口（９
ａ）からチャンバ（１０ｂ）内に挿入されたサブストレ
ート（４）は駆動装置（５）によって回転且つ前進駆動
されている。アトマイザ（３）は、前記溶融金属流（２
）に初期温度が溶融金ｓ温度よりも低いガスの高速ガス
ジェット流α３を衝突させ、金属粒子（１１１に霧化さ
せる。この金属粒子流はサブストレート（４）に高速で
ぶつかって堆積しデポジット（６）となる。

サブストレート（４）は前進且つ回転しているので、サ
ブストレート（４）の外周面にその長手方向において順
次デポジット（６）が形成される。

このデポジット（６）の厚みは、溶湯流量とサブストレ
ート（４）の回転数によって決められる。

デポジット（６］は急速凝固されているので１組織は非
常に微細であるが１通常５チ以上の気孔を含んでいるた
め、このままでは機械的強度が低く使いものにならない
。このため、デポジット形成直後熱間カロエ装置（８）
にて加工する必要がある。すなわち、デポジットが形成
されたサブストレート（４）は順次熱間加工装置（８）
方向に進行し、その外面のデポジットが熱間加工装置（
８）で鍛造等の加工を受ける。熱間加工装置（８）を経
たデポジッ）　（ｊ）及びサブストレート（４）は出側
チャンバ（１０ｃ）の出口（９ｂ）からチャンバ外に導
かれる。なお、上記デポジット形成は、チャンバ（１０
ｂ）内にて無酸化雰囲気内で行なわれるが、上記熱間加
工も同様に無酸化雰囲気内で行ない、気孔の酸化を防止
する必要があるーまた、図示しないが、熱間加工機の直
前に、加熱・冷却装置を設はデポジットの温度をコント
ロールすることも可能である。

以下に１本発明を実施する上での好ましい条件を説明す
る。

（１）浴融金属の溶解 真空状態ないし無酸化加熱が好ましい。

（２）タンデイツシュ 湯面制御を適切に行うことが好ましく、これが適切でな
いと、デポジット厚さの制御が複雑（例えば、サブスト
レートの回転速度を制御しなければならなくなる等）に
なる。

（３）アトマイザ− 溶湯流量に合ったガス圧、ガス流量を設定することが好
ましい。霧化された金属粒子はサブストレート上に半溶
融状態で到達するのが好ましい。

（４）サブストレート（バーまたはパイプ）表面温度及
び表面粗さがデポジットの付着性に大きな影響を与える
。具体的には、表面温度は高いほうがよく、また表面粗
さはＲｚｌＯｐ島以上が好ましい。

（５）熱間加工 デポジットの熱加工は本発明において必須である。アト
マイズ条件によって真密度に近いものを得ることは可能
であるが、その条件範囲（溶湯流量、カス圧、ガス流量
。

サブストレートルアトマイザ間距離等）は狭く、このた
め熱間加工によって気孔を圧着し、真密度体を得るのが
実際的である。

ここでの熱間加工は１例えば、引張応力成分の少ない鍛
造等が適当であり、その圧下率は少くとも１０チ、望ま
しくは５０％以上が好ましい、この鍛造を行うための装
置としては１例えば、４つ割りダイスを備えた４方向鍛
造機等が用いられる。

また、気孔の酸化を防止するために熱間加工は無酸化雰
囲気内で行なうことが必要である。

本発明において、デポジットのみで中空素材のパイプを
得るためには、デポジット（６）をサブストレート（４
）から剥離させる必要がある。

サブストレート（４）上に堆積する金属粒子Ｃ１１）は
、サブストレート上で急冷されるためサブストレートと
の冶金的結合のおそれはあまりないが、サブストレート
と、デポジットとの剥離を効果的に行うため、形成され
たデポジット（４）を回転駆動手段によりサブストレー
ト本体と同期させることなく回転させ、デポジットをそ
の製造中サブストレート本体に対し常時周方向ですべら
せるようにする方法を採ることができる。

このため１例えば第２図に示すような構造のサブストレ
ートを用いることができる。すなわち、サブストレート
（４）は、先端部（４１）が本体（４０）から分割され
、サブストレート本体（４０）内部に挿入された駆動手
段α４）（例えば、パイプ等）により独立して回転でき
るように構成されている。

このようなサブストレート（４）によれば、駆動手段Ｉ
によりサブストレートの先端部（４１）をデポジット形
成速度に応じた速度で回転させ、一方、サブストレート
本体（４０）は非回転とするか或いは上記先端部（４１
）と非同期状態で回転させる。このような方法によれば
、デポジット（６）は、サブストレートの先端部（４１
）に形成された先行デポジットに連続的に付着し、この
ため先端部（４１）と同一速度で回転しながら順次形成
される。そして、このデポジット（６）は非回転または
先端部〔４１〕に対し非同期回転するサブストレート本
体（４０）に対し。

周方向ですべりを生じるため、サブストレート表面に対
する接着が適切に防止される。

このような方法を実施するためには、製造中、初期形成
のデポジットがサブストレートの先端部（４１）に付着
していることが必要であり、このため先端部（４１）の
表面粗さをサブストレート本体（４０）の表面粗さより
も粗く構成し、デポジット（６）とサブストレート本体
（４０）の間でのみすべりが生じるようにすることが好
ましい− また、デポジットをサブストレートから適切に剥離させ
るために、径が拡縮する拡縮サブストレートを用いたり
、或いは表面に、例えば窒化処理、ＰＶＤ処理、セラミ
ック溶射等の表面処理を施したサブストレートを用いる
こともできる。

また１本発明ではクラッド用の素材（パイプまたはバー
）をサブストレートとすることによりタララドパイプ等
を製造することもできる。

〔実　施　例〕

第１図に示す装置を用い、下記の条件で高Ｎｉ合金管を
製造したー ・金属材料　　：　５０％Ｎｉ　、　２５％Ｃｒ、　７
＊Ｍｏ。

残Ｆｅ ・溶解温度　　：　１０００℃ ・　タンデイツシュノズル径　：　７■グ・アトマイザ
供給ガス ガ　　ス　二Ｎ３ ガス圧カニ　７４／ｉ ガス流量：２Ｎｍ３／ｍｉｎ ・サブストレート 材料、サイズ：炭素鋼パイプ、外径５０露表面粗さ：Ｒ
ｚ＝５０μｍ 回転数：２０ｒｐｍ 進行速度＝１０ＩＩＩ１１／８ ・熱間圧延 設　　　備：４方向鍛造機、マンドレルミル圧下車二〇
、５チ、１０％、３０チ、５０チ。

６０％ ・仕上中空材寸法　：内径５Ｑ＄Ｘ４．５ｔ■本実施例
において、マンネスマンミルで熱間加工したものは、圧
下率ｓ％でバラバラに破損した。また、熱間加工を鍛造
機で行うことによって得られた中空材について、その切
出試験片の捻回試験を行った。第３図はその結果を示す
もので、比較材として、同一組成のインゴツト材から切
り出した試験片及び熱間加工を施さないデポジット材か
ら切り出した試験片についての試験値も合せて示した。

同図から判るように、熱間加工を施さないデポジットま
まのものは、内部の気孔のため特性が極めて悪い。これ
に対し、熱間加工したものは、圧下率１０％以上でイン
ゴツト材の特性を上回り、圧下率５０％以上で最も高い
特性が得られている。

〔発明の効果〕 以上述べた本発明によれば、従来のマンネスマン製管法
では事実上不可能である゛ような難加工材料から継目無
管を能率的且つ低コストに製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施状況を示す説明図である。第２
図は本発明の他の実施状況を示す説明図である。ｓ３図
は実施例により得られた中空材の捻回試験値を比較材と
ともに示したものである。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 発　　明　　者　　　冨　　　１）　　省　　　骨間　
　　　　　　　　三　　　原　　　　　　　　査問　　
　　　　　　　鎌　　　１）　　正　　　誠同　　　　
　　　　　平　　　川　　　智　　　之代理人弁理士　
　　吉　　　原　　　省　　　三第　　３　　図 渦Ｊ！　（’Ｃ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属に、この溶融金属の温度よりも低い初期
   温度を有するガスの高速ジェ ット流を当てることにより高温の金属粒 子流を形成し、該金属粒子を、軸方向で 移動し且つ軸回りに回転するバーまたは パイプからなるサブストレート上に堆積 させ、引き続きその熱を利用して熱間加 工することを特徴とする継目無金属管の 製造方法。
2. （２）溶融金属に、この溶融金属の温度よりも低い初期
   温度を有するガスの高速ジェ ット流を当てることにより高温の金属粒 子流を形成し、該金属粒子を、軸方向で 移動するバーまたはパイプからなるサブ ストレート上に堆積させるとともに、こ れにより形成されるデポジットを回転駆 動手段によりサブストレート本体と同期 させることなく回転させ、引き続きデポ ジットをその熱で利用して熱間加工する ことを特徴とする継目無金属管の製造方 法。
3. （３）デポジットを１０％以上の圧下率で熱間加工する
   ことを特徴とする特許請求の 範囲（１）または（２）記載の継目無金属管の製造方法
   。
4. （４）熱間加工を鍛造により行うことを特徴とする特許
   請求の範囲（１）、（２）または（３）記載の継目無金
   属管の製造方法。