JPH02133106A - 製管機用プラグ - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、継目無鋼管を製造するに際して用いられる
穿孔機用或いはエロンゲーター用プラグに関し、特にス
テンレス鋼，高合金鋼等の難加工材料の穿孔に対しても
優れた耐用度を発揮すると共に、内面性状の安定した素
管を製造し得る製管機用プラグに関するものである。

〈従来技術とその課題〉 マンネスマン方式にて継目無管を製造する際の穿孔工程
は、交叉して回転する２本の樽型ロールとマンドレル先
端に取付けられたプラグ（芯金）とで所定温度に加熱さ
れた丸型ビレットの中心部に熱間穴あけ加工をする点に
特徴を有しているが、このような状況においては、前記
プラグ表面は穿孔加工中にビレットからの熱伝導，加工
熱，摩擦熱により温度上昇して摩耗，えぐれ，焼付等の
損傷を受けやすい。特に、プラグ先端部ではビレットの
加熱温度程度にまで高温度となるため、“溶損“と呼ば
れる現象によって変形してしまうこともある。

そこで、これらに対処すべくプラグの材質，熱処理法．
冷却法等の面からの様々なプラグ性能改善に関する研究
がなされ、今日ではａＣｒ　　ＩＮｉ系低合金鋼製プラ
グに例えば特開昭６０−８６２６２号に示すような熱処
理（不活性ガスに特定量の水蒸気と０２とを混合した雰
囲気中での加熱処理）施すことにより密着性に優れかつ
緻密なスケールを生成させ、これによってプラグの寿命
延長を図っている。

ところが、最近、ＬａＣｒ鋼やＳＵＳ３０４等の如き高
合金鋼をマンネスマン方式で製管する必要性が高まって
きたことに伴い、このような材料を対象とする場合には
上記“スケール処理した低合金鋼プラグであっても十分
な耐久性を示さず、プラグ寿命は極端に低下することが
指摘された。これは、被穿孔材が高合金鋼の場合には、
変形抵抗が高いため穿孔中にプラグ表面が溶損しやすく
、数パス穿孔後ではプラグ変形が生じて素管内面品質を
悪化させるようになり使用できなくなることによるもの
である。

このため、新たなプラグ材質の検討がなされ、高温変形
抵抗の高い純モリブデン（以降“純ＭＯ”と記す）製或
いはモリブデン合金（以降“Ｍｏ合金”と記す）製プラ
グが開発された（特開昭６２−２０７５０３号）。

そして、このプラグでは高合金鋼を穿孔してもプラグ表
面の溶撰．焼付等は生じないとの報告もなされている（
「鉄と鋼Ｊ　Ｖｏｌ．７２，　Ｎｏ．１２，第４６９頁
）。

しかしながら、純Ｍｏ製又はＭｏ合金製プラグの適用を
要する穿孔では、穿孔後の表面温度がビレット加熱温度
である１２００℃程度にまで上昇するため、この高温下
でプラグ表面は酸化してＭｏＯｚが白煙となって昇華し
てしまうと言う現象が生じることが分った。それ故、プ
ラグ寸法は次第に減少してゆき、純Ｍｏ製又はＭｏ合金
製プラグは“溶損”や“焼付”からではなく　“昇華”
の点から寿命がもくろみよりも短くなることが明らかと
なった。

その上、純Ｍｏ製又はＭｏ合金製プラグからの昇華物で
ある酸化モリブデン（ＭＯＯ３）は環境衛生的にも好ま
しいものでなく、十分な対策を講じる必要があった。

このようなことから、本発明が目的としたのは、純Ｍｏ
製又はＭｏ合金製プラグの高温酸化を抑制し、継目無鋼
管穿孔時等における“酸化物の昇華に起因した寸法変化
”の小さい、かつ環境衛生上も問題を生じることのない
純Ｍｏ製又はＭｏ合金製プラグの提供である。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく様々な観点からの
実験・研究を重ねた結果、以下に示すような知見を得、
これを基にして本発明を完成するに至った。

？ち、一般的な純ＭＯ又はＭｏ合金製品の耐酸化性改善
手段として、珪素の拡散浸透処理方法を適用し、該純局
又はＭｏ合金製品表面に珪化モリブデン（ＭｏＳｉｚ）
被覆層を設けるのが有効であるとの提案がみられる（特
公昭４８−１５７７８号公報）。そこで、本発明者等は
珪化モリブデン被覆によって純Ｍｏ又はＭｏ合金製品の
耐酸化性が向上する理由を追求したところ、珪化モリブ
デン被覆層を設けた純Ｍｏ又はＭｏ合金製品を高温の酸
化性雰囲気下に曝すと珪化モリブデン被覆層の表面でＳ
ｉが酸化されて緻密なＳｉＯ■膜を形成し、これが酸化
から純Ｍｏ又はＭｏ合金製品本体を保護するためである
ことを解明した。

そこで、本発明者等はこの事実に基づき、高温酸化性雰
囲気下で緻密なＳｉＯｚ膜を形成する被覆層をより多く
見出すと共に、高温下で苛酷な摩擦条件に置かれる穿孔
機用の純Ｍｏ又はＭｏ合金製プラグの保護対策としての
適否を、実機によって様々な角度から検討したところ、
Ｓｉ浸透法等によって純Ｍｏ又はＭｏ合金製プラグ表面
にＳｉ富化層（ＭｏＳｉｚ，Ｍｏ５Ｓｉｚ，　’Ｍｏ＝
Ｓｉ等の珪化物層やＭｏ−Ｓｉ固溶層等）を形成すると
、これを用いた継目無管の穿孔工程におけるプラグの酸
化が殆んど見られずにＭｏｂ，の昇華は極力抑えられる
上、これを繰り返して長期に亘って使用してもその効果
が殆んど落ちることがなく、この処理は特に純Ｍｏ又は
Ｍｏ合金製プラグの耐用度延長に替えがたい効果を発揮
することを見出した。しかも、純Ｍｏ又はＭｏ合金製プ
ラグ表面にＳｉ冨化層を設けたものは、エロンゲーター
用プラグとしても同様に優れた効果を発揮することも明
らかとなった。

本発明は上記知見事項等に基づいてなされたものであり
、 「純Ｍｏ又はＭｏ合金製プラグ本体の表面をＳｉ冨化層
で被覆して製管機用プラグを構成することにより、その
耐酸化性を極力改善した点」 に特徴を有するものである。

ここでｒＳｉ富化層」とは、プラグ本体を構成する純Ｍ
ｏ又はＭｏ合金にＳｉが浸透してＳｉ分の富化された層
のことであり、Ｍｏｓｔｔ層，　ＭｏｓＳｉｚ層，　Ｍ
ｏ３Ｓｉ層？の如き珪化物層やＭＯ−Ｓｉの固溶層を意
味している。なお、これらＳｉ富化層は何れも大気加熱
中にその最表面にＳｉｎｇを形成してプラグ本体を保護
するものの、継目無管穿孔時の耐酸化性に係わる効果が
最も著しいと言う点からすれば、Ｓｉ富化層はＭｏＳｉ
ｚ層とするのが望ましい。

また、本発明においてＳｉ富化層の厚みは特に規定され
るものではないが、５〜２００μｍ程度が大きな効果を
確保できることから望ましい。なぜなら、Ｓｉ冨化層の
厚みが５一よりも薄いと穿孔時等の機械的な摩耗で損耗
しやすく、一方、２００μｍよりも厚くするとＳｉ富化
層に熱衝撃によるクランクが入りやすくなるためである
（但し、Ｓｉ冨化層にクランクが入ったとしても、穿孔
時にはプラグ表面の温度が１２００℃程度にまで上昇す
ることからクラソク表面にもＳｉＯ■層が形成されるの
で、耐酸化性は劣化することはない）。

ところで、上記Ｓｉ富化層の形成には、（ａｌ　　純Ｍ
ｏ又はＭｏ合金製プラグ本体を（Ｓｉ＋ＮａＦ）粉末中
にパックしてＨ２ガス，　Ａｒガス或いはＳ　ｉ　Ｃｌ
　ｚ？スを流しながら９００〜１１００℃で拡散浸透処
理する方法， （ｂ）　　前記プラグ本体を（Ｓｉ　＋　Ｎ　Ｈ　ａＣ
β）粉末中にパックしてＨ２ガス，　Ａｒガス或いはＳ
ｉｆＪｚガスを流しながら９００〜１１００℃で拡散浸
透処理する方法， （Ｃ）前記（Ｓｉ＋ＮａＦ）又は（Ｓｉ　＋　Ｎ　Ｈ　
ｎＣｌ　）の混合粉末中に焼結防止のため八１■０３を
分散させ、前記（ａｌ又は（ｂｌと同様に拡散浸透処理
する方法，ｆｄｌｃＶＤ法により所望のＳｉ富化層を被
覆する方法， ｆｅｌＰＶＤ法により所望のＳｆ冨化層を被覆する方法
９ 等の何れを採用しても良ク、Ｓｉ富化層が純Ｍｏ又はＭ
ｏ合金製プラグ本体に密着して形成されさえすればその
手段が問われるものではない。

〈作用〉 前述したように、Ｓｉ冨化層で表面を被覆して成る本発
明に係わる純Ｍｏ又はｌ’ｌｏ合金製プラグ（穿孔機用
又はエロンゲーター用プラグ）は、継目無管？穿孔作業
時等において温度上昇するとＳｉ冨化層の表面でＳｉが
酸化されて緻密なＳｉＯ■膜を形成する。そして、これ
が純Ｍｏ又はＭｏ合金製プラグ本体の酸化を防止して該
酸化による寸法変化を抑えるだけでなく、モリブデン酸
化物成分の昇華を防ぐと共に苛酷な摩擦状況の中でプラ
グの摩耗を抑え、長期に亘って素管内面品質の劣化や環
境汚染を生じることなく穿孔作業等の継続が行えること
を保証するわけである。

続いて、本発明を実施例によって更に具体的に説明する
。

く実施例〉 Ｍｏ−０．５ｗｔ％Ｔｉ　−０．０８ｗｔ％Ｚｒ　−　
０．０２５ｗｔ％Ｃなる成分組成のＭｏ−Ｔｉ−Ｚｒ−
Ｃ合金と純Ｍｏのビレットを準備し、それぞれ１４００
℃に１時間加熱した後、切削加工によってマンネスマン
方式での継目無鋼管穿孔機用プラグ本体を作成した。

次いで、上記プラグ本体を第１表に示した種々の浸透剤
と共に予めクロマイズ処理した鉄製容器の中に入れ、Ｈ
２気流中で１　０　０　０　’ｃに所定時間加熱処理し
て表面にＳｉ富化層（ＭｏＳｉｚ層）を形成させること
により、本発明に係わる穿孔機用プラグを製造した。ま
た、このときプラグ本体と共に５１ｌ厚ＸＩＱ＋＋＋ｍ
幅×２０ｎ長のプラグ本体と同様材質のブロックも同時
に処理し、処理後にブロックは切断してその膜厚測定と
Ｘ線回折による試料表面の膜組成測定を行った。

なお、比較のため、従来通りの“Ｓｉ富化層を設けない
純Ｍｏ及びＭｏ−Ｔｉ　−Ｚｒ　−　Ｃ合金製プラグを
も用意した。

次に、上記各プラグを用い、マンネスマン方式の穿孔機
によってＳＵＳ３０４ビレットを製管素材とした３０パ
スの穿孔テスト（穿孔比：２．５）を実施した。なお、
この際、割れ防止のために各プラグは４００℃に予熱し
ておいた。

この穿孔テストにおける「穿孔プラグ長さの減少量」を
測定した結果を第１表に併せて示す。

上記穿孔テストの結果、“プラグ先端の変形”や“プラ
グの割損”については本発明例及び従来例（Ｓｉ富化層
を設けなかったもの）ともに生しることはなかったが、
第１表に示される通り、従来例である試験番号６及び７
のものでは昇華によりプラグの長さは大きく減少した。

これに対して、本発明例である試験番号１〜５のもので
は、３０パス穿孔後も殆んど寸法の変化は見られず、し
かも穿孔中の白煙の発生も全く認められなかった。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、穿孔又は伸管
作業中及び冷却中の酸化が極力少なく、ＰＩｏ０３の昇
華によるプラグ径の減少や環境悪化が殆んど認められな
い高寿命の製管機用プラグを提供することができ、高合
金鋼の製管作業を格別なコスト高を招くことなく高能率
下で実施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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 純モリブデン又はモリブデン合金製プラグ本体の表面を
   Ｓｉ富化層で被覆して成ることを特徴とする、耐酸化性
   に優れた製管機用プラグ。