JPH01228603A - 二相ステンレス鋼継目無鋼管の製造方法 - 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、連続鋳造毅で鋳造した丸ビレットの穿孔圧
延により、内外面の性状が良好な高品質二相ステンレス
鋼継目無鋼管を能率良く、かつ経済的に製造する方法に
関するものである。

〈従来技術とその課題〉 フェライト相とオーステナイト相の二相組織を有する二
相ステンレス鋼は、その潰れた耐食性が注目され、各種
化学工業プラントや腐食環境におけるラインパイプ等の
素材として高い需要を誇っている。そして、二相ステン
レス鋼は管部材としての適用形態をとることが多いが、
中でも円周方向の特性が安定している継目無鋼管がその
主流を占めている。

ところで、従来、継目無鋼管は“鋼塊法で得られたイン
ゴット”や“ブルーム連続鋳造機で鋳造された鋳片”を
分塊圧延により丸ビレットとし、これを穿孔圧延機で圧
延して製造されるのが背進であった。

ところが、最近、連続鋳造技術の進歩によって継目無鋼
管の製造にも丸ビレツト連続鋳造機で鋳造した丸ビレッ
トをそのまま適用する趨勢となってきており、製造能率
や製造コストの点で大きな便益を得ている。

しかしながら、二相ステンレス鋼は一般に熱間加工性が
悪く、丸ビレツト連続鋳造機で鋳造した丸ビレットを分
塊することなくそのまま穿孔圧延すると素管の内外面に
疵を発生ずることが多くて、所望の継目無鋼管製品を安
定製造するのは極めて困難であるとされていた。

つまり、二相ステ・ンレス鋼継目無鋼管の製造に際して
、従来のように“鋼塊法で得たインゴット”等を出発材
料とする場合には分塊圧延が行われるので鋼片表面の結
晶粒が微細化され、穿孔圧延後の素管内外面に疵が発生
することは少なかったが、丸ビレツト連続鋳造機で鋳込
まれた丸ビレツト鋳片をそのまま適用した場合には、鋳
片表面の結晶粒が粗大であるために穿孔圧延後の素管内
外面に疵が多発し、製品化は困難であった。

勿論、二相ステンレス鋼の熱間加工性改善を目指した幾
つかの方法がこれまでにも提案されてはいる。

例えば、特公昭６２−６６１６号公報には、二相ステン
レス鋼中のＳ及び０量を低減すると共に、鋳込み温度を
制限して丸ビレツト連続鋳造鋳片を製造し、これを索材
にして健全な継目無鋼管を製造しようとの提案が開示さ
れており、また特開昭５９−４９５３号には、溶湯に強
制流動を与えつつ連続鋳造した丸ビレツト連続鋳造鋳片
を素材とする二相ステンレス鋼継目無鋼管の製造方法が
提案されている。

しかし、これらの提案になる継目無鋼管の製造方法は、
何れも熱間押出加工によるものであり、加工変形形態が
複雑で、しかも圧延が苛酷な穿孔圧延機による継目無鋼
管の製造にこの条件をそのまま適用したとしても、やは
り前述した問題点を解消することはできなかった。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、丸ビレツト連続
鋳造機によって鋳造された丸ビレツト鋳片を分塊処理す
ることなくそのまま素材とし、かつ製造能率の良好な穿
孔圧延手段によって内外面疵の無い高品質の二相ステン
レス鋼継目無鋼管を安定製造すべ（、鋼組成をも絡めた
総合的見地からの研究を行った結果、「鋼中のＯ含有量
を特に０．００５Ｑ％の値以下に、かつＳ含有量も特に
０．００１５％の値以下にそれぞれ抑えると共に、更に
厳重に規制された範囲内でＣａを添加し、その上で二相
ステンレス鋼として要求される一般特性を付与するため
の他成分を組み合わせてなる二相ステンレス鋼を素材鋼
とした上で、穿孔圧延に際しての加熱温度、穿孔比及び
ドラフト率を適正に選択すれば、丸ビレツト連続鋳造機
によって得られる丸ビレツト鋳片をそのまま穿孔圧延し
ても素管内外面に疵の発生が殆んど見られず、品質の優
れた二相ステンレス鋼継目無鋼管を高能率で生産するこ
とが可能となる」との知見を得ることができた。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 ｒ　Ｃ：　０．Ｏｉ３％以下（以降、成分割合を表わす
％は重量％とする）。

Ｓｉ　：　０．０１〜２．００％、　　Ｍｒ＋　：　０
．０１〜３．００％。

Ｐ　：　０．０３０％以下、　　　Ｓ　：　０−００１
５％以下。

Ｃｕ　：　０．０１〜２．００％、　　Ｃｒ　：　２０
．００〜３５．００％。

Ｍ＋　：　３．００〜１５．００％、　　Ｍｏ　：　０
．５〜８．００％。

ｓｏｌ、　ＡＩ　＝　０．００１〜０．２０％。

Ｃａ　：　０．００１５〜０．００７０％、　　Ｎ　：
　０．０３〜０．３５％。

ｏ　：　ｏ、ｏｏｓｏ％以下 を含有するか、或いは更に Ｗ　：　０．０１〜１．００％ をも含み、残部が実質的にＦｅからなる二相ステンレス
鋼を溶製し、丸ビレツト連続鋳造機によって丸ビレット
とした後、これを１２００〜１３１０℃に加熱してから
穿孔圧延機にて 穿孔比：　１．４０以下。

ドラフト率：５．０以下 なる条件で圧延し、継目無鋼管とすることにより、内外
面の性状の良好な高品質二相ステンレス鋼継目無鋼管を
能率良く安定製造し得るようにした点」を特徴とするも
のである。

ここで、本発明において素材たる二相ステンレス鋼の成
分組成及び製管条件を前記の如くに数値限定した理由等
について詳述する。

Ａ）二相ステンレス鋼の成分組成 （ａ）　　Ｃ 現在の製鋼技術の下では、Ｃは鋼中へ不可避的に随伴さ
れる元素である。そして、このＣには鋼の強度を確保す
るのに有効であるが、０．０８％を超えて含有させるこ
とは耐食性の面で好ましくないことから、Ｃ含有量は０
．０８％以下と定めた。

（ｂ）　　５ｔ Ｓｔには鋼の脱酸作用があるので好ましい元素であるが
、その含有量が０．０１％未満では脱酸効果が少ない上
、現在の製網技術でＳｉ含有量を０．０１％未満に抑え
ることは実際上極めて困難であり、一方、２．００を超
えてＳｔを含有量させると鋼の強度が高くなり過ぎ、熱
間加工をも含めて加工性の低下を招いたり、靭性上も好
ましくないことから、Ｓｉ含有量は０．０１〜２，００
％と定めた。

（ａ　　Ｍｌ Ｍｎは鋼の強度及び靭性を改善する好ましい作用を有し
ているが、その含有量を０．０１％未満に調整すること
は現在の製鋼技術では実際上極めて困難であり、一方、
３．００％を超えて含有させると前記作用による効果が
飽和する上、Ｍｉがオーステナイト安定化元素であるこ
とからオーステナイト過多を招いて二相ステンレス鋼本
来の特性が生かされなくなる。従って、Ｍｎ含有量は０
．１０〜３．００と定めた。

ｆｄ）　　Ｐ Ｐは鋼中へ不可避的に随伴される不純物元素であり、靭
性及び加工性の面から少ない方が好ましいが、経済性と
の兼ね合いで容認できる０、０３Ｑ％をＰ含有量の上限
と定めた。

ｔｅｌ　　　ｓ Ｓは二相ステンレス鋼の熱間加工性に大きく影響する重
要な元素であり、その含有量は少ないほど好ましい。ま
た、靭性上も極力低減すべき元素である。

即ち、ＳはＮｉＳ、ＭｎＳ等の硫化物としてオーステナ
イト粒界に析出し、穿孔圧延機での圧延時に割れ発生の
起点となり、内外面底の発生原因となることから出来る
だけ低減すべき元素であるが、その含有量を０．００１
５％以下にまで低減することによって上記不都合を容認
できる程度にまで抑え得ることから、Ｓ含有量は０．０
０１５％以下と限定した。

Ｓ含有量を低減する方法は、現在種々あるが、ＡＯＤ炉
、ｒｌｌ−１真空脱ガス槽等手段を用いれば良い。

（ｆ）　　Ｃｕ Ｃｕには非酸化性の酸に対する耐食性を改善する作用が
あるが、２．００％を超えて含有させると熱間加工性に
悪影響を及ぼす。そして、通常、鋼中には積極的添加を
行わなくても０．０１％程度までのＣｕが随伴されるこ
とから、Ｃｕの積極的添加量は０．０１〜２．００％と
定めた。

（ｇ）　　Ｃｒ Ｃｒはフェライト安定化元素であって二相ステンレス鋼
のフェライト相生成に寄与するので、耐食性１強度の面
から添加される成分であるが、その含有量が２０．００
％未満では所望の効果を確保することができず、一方、
３５．００％を超えて含有させても得られる効果が飽和
してしまい、しかもオーステナイト相生成に必要な価格
の高いＮｉの多量添加を要することとなる。従って、Ｃ
ｒ含有量は２Ｑ、００〜３５．００％と定めた。

（ｈ）　　　Ｎｉ 旧はオーステナイト安定化元素であって二相ステンレス
調のオーステナイト相生成に寄与するので、耐食性１強
度の面から添加される成分であるが、その含有量が３．
００％未満では所望の効果を確保することができず、一
方、１５．００％を超えて含有させても得られる効果が
飽和してしまう」二、旧は高価な元素であることから、
Ｎｉ含有量は３．ＣＯ〜１５．００％と限定した。

（１）　　Ｍ。

Ｍｏには孔食等の局部腐食を抑制する作用があるが、そ
の含有量が０．５％未満であると上記作用による所望の
効果が得られず、一方、８．００％を超えて含有量させ
てもその効果が飽和してしまって経済的に不利となるば
かりか、熱間加工性にも悪影響を及ぼすことから、Ｍｏ
含有量は０．５〜８．００％と定めた。

（Ｊ）　　ｓｏｌ、Ａｆ 八！は鋼の脱酸剤として添加される元素であるが、ｓｏ
ｌ、Ａｌｌとしての含有量がｏ、ｏｏｉ％未満であると
脱酸効果が少なく、本発明の重要な要件である鋼中酸素
の低減が不十分となる。一方、ｓｏｌ、ＡＲ含有量が０
．２０％を超えるとＡｌ　！　０３系介在物が多くなっ
て靭性上好ましくない。従って、ｓｏ７．Ａｆの含有量
は０．００１〜０．２０％と定めた。

（ｋｌ　　　Ｃａ Ｃａは本発明において重要な役割を果たす鋼成分である
。即ち、Ｃａは鋼中の０及びＳと結合し介在物を形成す
る元素ではあるが、十分に規制された０量及びＳ貴下で
は、０及びＳをＣａ−０−３系介在物として固定し無害
化することによって継目無鋼管圧延時の内外面の疵発生
を抑える効果を発揮する。そして、Ｃａ含有量が０．０
０１５％未満では前記効果が十分でなく、一方、０．０
０７０％を超えて含有させるとＣａ−０−３系介在物が
増加して鋼の清浄度を悪化するようになることから、Ｃ
ａは０．００１５〜０．００７０％と定めた。

（１１Ｎ Ｎには鋼の耐食性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．０３％未満では耐食性向上効果は小さく、一方
、０．３５％を超えて含有させると溶解度の関係からブ
ローホールを生じるようになることから、Ｎ含有量は０
．０３〜０．３５％と定めた。

ところで、Ｎは一般に継目無鋼管圧延時の内外皿底発生
の原因になるとされがちであるが、本発明で対象とする
“ＢやＴｉの如き窒化物形成元素を含まない鋼種”では
オーステナイト粒界に窒化物を析出させることも少ない
ため、割れ発生の原因にならないと考えられる。

（ｍ）０ ０は製鋼過程で鋼中に必然的に随伴される不純物元素で
あるが、熱間加工性を著しく害するので可能な限り低域
する必要がある。しかし、経済性との兼ね合いからＯ含
有量が０．００５０％までは容認できることから、Ｏ含
有量は０．００５０％以下と定めた。

０含有量を低減する方法も、現在種々あるが、やはりＡ
ＯＤ炉、ＲＩ−１真空脱ガス槽等手段を用いれば良い。

（ｎ）　　Ｗ Ｗはフェライト生成元素であり、固溶硬化等により鋼の
強度を上昇させる作用を有しているのでより高い強度が
望まれる場合に必要により添加される成分であるが、そ
の含有量がｏ、ｏｉ％未満では上記作用による所望の効
果が確保できず、一方、１．００％を超えて含有させて
もその効果か飽和して経済上好ましくないことから、Ｗ
含有量は０．０１〜１．００％と定めた。

Ｂ）製管条件 上記成分の鋼を溶製した後、丸ビレツト連続鋳造機で丸
ビレットとする方法は、通常の丸ビレツト連続鋳造にて
通常の鋳込み条件で鋳込めば良いが、鋳込み速度を速く
するとヒビ割れを発生することもあるので、鋳込み速度
はあまり速くしない方が良い。

丸ビレットに鋳込んだ後、分塊圧延を施さずに製管すれ
ば良いが、丸ビレットに切削等による手入れを施すと、
継目無鋼管圧延時に内外面に発生する疵は少な（なる。

しかし、工程を省略したい場合には、無手入れのままで
、所謂“黒皮製管”をしても良いことは言うまでもない
。

穿孔圧延機で穿孔圧延するに際しての加熱温度を１２０
０〜１３１０℃と限定したのは、該加熱温度が１３１０
℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化することに起因
して穿孔圧延の際に素管内外面に疵が発生するようにな
り、一方、１２００℃未満の加熱では、圧延温度が低く
なり過ぎることに起因して二相ステンレス鋼の加工性が
悪化し、やはり素管内外面の圧発生の原因となるためで
ある。

穿孔圧延における穿孔比（丸ビレット長さに対する穿孔
後の素管長さの比）を特に１．４０以下とした理由は、
１．４０を超える穿孔比で圧延し７た場合は圧延が苛酷
となり、丸ビレットの変形能を超えてしまうため、素管
の内外面に疵が発生することにある。

また、弐 で示される穿孔圧延時のドラフト率が５．０％を超えた
場合にも圧延が苛酷となり、同様に丸ビレットの変形能
を超えてしまって素管の内外面に疵が発生ずることから
、該ドラフト率は５．０％以下に抑える必要がある。

一方、穿孔温度は特に限定されるものではないが、出来
れば１１００〜１１５０℃の範囲とするのが好ましい。

なぜなら、１１５０°Ｃを超える穿孔温度とするために
は加熱温度を高くしなければならず、それによってオー
ステナイト粒が粗大化して素管内外面の圧発生原因を作
ることとなり、また穿孔温度が１１００℃未満であると
丸ビレットの変形能が小さく、やはり素管内外面に疵が
発生するためである。

そして、以上の条件の下で穿孔圧延機による圧延が終了
した後、例えば穿孔圧延機としてマンネスマン穿孔圧延
機を採用した場合にはマンドレルミルやプラグミル及び
リーラ−等による製管が行われ、継目無鋼管製品とされ
る。なお、適用される穿孔圧延機はマンネスマン穿孔圧
延機に限らず、アラセルミル等の穿孔圧延機であっても
良いことは勿論である。

即ち、本発明に係る製管条件上の大きな特徴は、工夫を
凝らした特定組成の二相ステンレス鋼素材を用いると共
に、許される限り前記二相ステンレス鋼の変形能が大き
くなる温度、並びに許される限りの圧下条件・圧延条件
で圧延を行うことにより、内外面の疵を少な（すること
にある。

続いて、本発明を実施例により具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　１ まず、第１表に示される成分組成の二相ステンレス鋼Ａ
−ＤをＡＯＤ炉溶製し、ＲＨ真空槽処理した後、丸ビレ
ツト連続鋳造機に鋳込んで丸ビレット（鋳片）を得た。

一方、比較のため、従来例として第１表の二相ステンレ
ス鋼Ｅを転炉溶製し、ＲＨ真空槽処理した後、角ブルー
ム連続鋳造機に鋳込んで角ブルーム鋳片とし、これを分
塊圧延して丸ビレットとなした。

次いで、得られた丸ビレットＡ、Ｂ及びＥをマンネスマ
ン式穿孔圧延機（第１ピアサ−１第２ピアサ−）にて穿
孔圧延しく加熱温度：１３０５℃。

穿孔温度：１１３５℃、穿孔比：　１．３０．　　ドラ
フト率：　４．５）、プラグミル、リーラ−及びサイザ
ーにて第２表に示す寸法に仕上げた後、得られた継目無
鋼管内外面のカブレ疵を検査した。

これらの検査結果も第２表に併せて示した。

第２表に示される検査結果からは、本発明によると、丸
ビレツト連続鋳造鋳片を分塊圧延することなくそのまま
穿孔圧延しても、内外面性状が角ブルームを分塊圧延し
てから穿孔圧延する従来法の場合と同様程度の継目無鋼
管を得られることが分かる。

更に、継目無鋼管の品質に及ぼす製管条件の影響を確認
するため、鋼種がＣ及びＤである前記丸ビレット（鋳片
）につき条件を変えてマンネスマン式穿孔圧延機で穿孔
圧延し、プラグミル、リーラ−及びサイザーで仕上げ製
管した継目無鋼管の内外面における疵の発生状況を調べ
た。

このときの製管条件及び内外面の疵発生状況を第３表に
示す。

第３表からも分かるように、本発明で規定する条件通り
に製管されたものは良好な内外面性状を有しているのに
対し、穿孔比が１．４０を、またドラフト率が５．０％
を超えた比較例では、鋼管の内外面、特に外面での疵発
生が目立ち、製品不良を起こすことが明らかである。

また、第３表に示される結果からは、ビレット外削なし
の黒皮製管についても、製管条件の選択や製管後におけ
る酸洗等の手入れにより、鋳造のままの丸ビレットを用
いた穿孔圧延製管が可能であることも確認できる。

実施例　２ 第４表に示す如き成分組成の二相ステンレス鋼Ｆ−（を
転炉−ＡＯＤ炉で溶製した後、丸ビレ・ノド連続鋳造機
に鋳込んで直径が２０６　ｍｍの丸ビレット（鋳片）を
得た。

次に、各丸ビレットを１２９０℃に加熱してからマンネ
スマン穿孔圧延機で穿孔圧延しく穿孔後の寸法：１５６
１ｎφＸ１２ｍ＋＊’″、穿孔比？　１．３０゜穿孔回
数：１回）、プラグミル、リーラ−及びサイザーで仕上
げ製管した継目無鋼管の外面における疵の発生状況を調
べた。

この結果を第５表に示した。

第５表に示される結果からは、本発明で規定する成分組
成の二相ステンレス鋼を素材とし、本発明で規定する条
件通りに製管すれば優れた品質の継目無鋼管が得られる
のに対して、素材鋼の成分組成が本発明で規定する条件
を満足しない場合には、同じ製管加工条件であっても連
続鋳造丸ビレットからでは高品質製品が得られないこと
が分かる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、内外面性状の
優れた高品質二相ステンレス鋼継目無鋼管を、丸ビレツ
ト連続鋳造で得た丸ビレ−／　トの穿孔圧延により高能
率で安定生産することが可能となるなど、産業上極めて
有用な効果がもたらされる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．００％、Ｍ
   ｎ：０．０１〜３．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ
   ：０．００１５％以下、Ｃｕ：０．０１〜２．００％、
   Ｃｒ：２０．００〜３５．００％、Ｎｉ：３．００〜１
   ５．００％、Ｍｏ：０．５〜８．００％、ｓｏｌ．Ａｌ
   ：０．００１〜０．２０％、Ｃａ：０．００１５〜０．
   ００７０％、Ｎ：０．０３〜０．３５％、Ｏ：０．００
   ５０％以下、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り からなる二相ステンレス鋼を溶製し、丸ビレット連続鋳
   造機によって丸ビレットとした後、これを１２００〜１
   ３１０℃に加熱してから穿孔圧延機にて 穿孔比：１．４０以下、 ドラフト率：５．０％以下 なる条件で圧延し、継目無鋼管とすることを特徴とする
   、二相ステンレス鋼継目無鋼管の製造方法。
2. （２）重量割合にて Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．０１〜２．００％、Ｍ
   ｎ：０．０１〜３．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ
   ：０．００１５％以下、Ｃｕ：０．０１〜２．００％、
   Ｃｒ：２０．００〜３５．００％、Ｎｉ：３．００〜１
   ５．００％、Ｍｏ：０．５〜８．００％、ｓｏｌ．Ａｌ
   ：０．００１〜０．２０％、Ｃａ：０．００１５〜０．
   ００７０％、Ｎ：０．０３〜０．３５％、Ｏ：０．００
   ５０％以下、Ｗ：０．０１〜１．００％、Ｆｅ及び不可
   避的不純物：残り からなる二相ステンレス鋼を溶製し、丸ビレット連続鋳
   造機によって丸ビレットとした後、これを１２００〜１
   ３１０℃に加熱してから穿孔圧延機にて 穿孔比：１．４０以下、 ドラフト率：５．０以下 なる条件で圧延し、継目無鋼管とすることを特徴とする
   、二相ステンレス鋼継目無鋼管の製造方法。