JPH02137604A - α+β型チタン合金継目無管の製造方法 - Google Patents

α+β型チタン合金継目無管の製造方法

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JPH02137604A
JPH02137604A JP29302788A JP29302788A JPH02137604A JP H02137604 A JPH02137604 A JP H02137604A JP 29302788 A JP29302788 A JP 29302788A JP 29302788 A JP29302788 A JP 29302788A JP H02137604 A JPH02137604 A JP H02137604A
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titanium alloy
billet
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ingot
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Atsuhiko Kuroda
篤彦 黒田
Yoshiaki Shida
志田 善明
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

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、航空機、化学工業用装置、油井、地熱井、
ガス井等で使用されるα+β型チタン合金の継目無管の
製造方法に関する。
(従来技術) チタン合金の継目無管は、チタン合金が難加工材である
ため通常熱間押出し法(ユジーンセジュルネ法)で製造
されている。
継目無管の製造方法には熱間押出し法とは別に、穿孔圧
延機(ピアサ)で、加熱された中実ビレットからで中空
体を形成するマンネスマン法がある。
熱間押出し法では、押出し前に機械加工によりビレット
に下穴を設けておかなければならないが、マンネスマン
法ではその必要がなく、製造能率および歩留りの点では
押出し法よりもはるかに優れている。
マンネスマン法における前記ピアサの形式としては、傾
斜ロールによりビレットに回転を与えプラグで穿孔する
傾斜ロールピアサと、ビレットにプラグを押圧し穿孔す
るとともに外面をカリバーロールで造形するプレスロー
ルピアサとがある。
また、傾斜ロールピアサにはロールを2つ配置した20
−ルタイプと3つのロールを配置した30−ルタイプと
がある。これらのとアサによる穿孔の過程では、被穿孔
材(加工物)は激しい変形を受け、加工物の変形能が不
足する場合には割れ等の欠陥の発生が生じる。α+β型
チタン合金は変形能が劣るため、上記のピアサによる穿
孔では、穿孔中、穿孔材内面及び外面にカブレ、疵、割
れ等の表面欠陥が発生する。このような表面欠陥を除去
するためには多大な切削加工工程を要し、また歩留りも
低下する。
本出願人は、α+β型チタン合金の継目無管を20−ル
タイプのマンネスマン法によって製造する技術を開発し
、先に特許出願をした(特願昭62−167593号)
。また、Titanium and Titanium
^11oys Vol、1(1982)p、313 P
lenum Pressには30−ルタイプのピアサに
よるチタン合金継目無管の製造についての紹介がある。
しかし、上記の先願発明および文献記載の技術では、ピ
アサ穿孔時の欠陥防止に決定的な重要性を持つビレット
の変形能についての検討がなされておらず、インゴット
から変形能の優れたビレットを製造する条件は究明され
ていない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、マンネスマン法によるα+β型チタン合金継
目無管の製造における製管素材であるビレットに充分な
変形能を与え、穿孔過程での内面及び外面にカブレ、疵
、割れ等の表面欠陥の発生を防ぐことを課題とし、これ
ら欠陥の発生を防止する製管方法を提供することを目的
とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、「α+β型チタン合金のインゴットを850
〜1250℃の温度に加熱し、加工終了温度が1100
℃〜600℃で加工度が2以上の加工を加えて中実ビレ
ットとし、その中実ビレットを1250℃からβ変態点
−100℃までの温度域で穿孔圧延することを特徴とす
るα+β型チタン合金継目無管の製造方法」をその要旨
とする。
α+β型チタン合金としては、Ti−6^f−4V、T
i −3Aj!−2,5V、Tl−8^1−IMo−I
V、Ti−6Aj!−2Sn  4Zr−2MoS T
l−6八j!−2Sn−4Zr−6Mo、 Ti−6A
j!−2Nb−ITa−IMo、 Ti6AI!−6V
−25nなど、多くの種類の合金が知られているが、本
発明の方法はこれらを含めたα+β型チタン合金の全て
の継目無管の製造に適用できる。そして、本発明の方法
の穿孔圧延は、20−ル、30−ルいずれの方式の傾斜
ロールピアサでも、またプレスロールピアサでも実施す
ることができる。
先に述べたとおり、チタン合金の継目無管をマンネスマ
ン法によって製造する場合に、ピアサに供給する穿孔用
ビレットの変形能が不足すると穿孔材の内面にカブレ、
疵、割れ等の表面欠陥が生じる。また、仮に変形能を向
上させたビレットを用いてもピアサでの穿孔条件が適正
でなければ、やはり穿孔材内外面に表面欠陥が発生する
。しかし、先に述べたようなα+β型チタン合金におい
て、穿孔用に良好な変形能を有するビレットを製造する
方法は未だ知られておらず、また、表面欠陥を発生させ
ない穿孔条件も知られていない。
本発明方法の特徴は、穿孔工程にかける以前のビレット
を、良好な変形能を持つように改質すること、および穿
孔工程での条件を適正にして、表面欠陥の発生を抑制す
ることの組合わせにある。
(作用) 以下、本発明の製造方法を工程ごとに詳しく説明する。
ンゴ・ の 鋳造のままのインゴットは粗大な鋳造組織であり、この
組織の変形能は著しく低い。また、空隙も併せ持つ。従
って、このようなインゴットをそのまま加熱してピアサ
で穿孔すると、変形能の不足より穿孔時に内面に疵、割
れ等の表面欠陥が発生する。
そこで、本発明方法においては、まずインゴットに適当
な加工を加えて、穿孔工程にかけるのに相応しい組織を
もったビレットにするのである。
インゴットは、850〜1250℃に加熱するが、12
50℃を超える高温では、ガス吸収によりスケールのロ
スが増大する。850℃未満では、インゴットの変形能
低下により鍛造中に割れが発生する。
加工終了温度は1100℃以下、600℃以上になるよ
うに加工する。加工終了温度は加工後のビレットの組織
を微細にするのに重要な影響をもつ。この温度が110
0℃より高いと、加工終了後の組織が細かくならず、得
られたビレットは良好な変形能を持たない、加工終了の
下限温度は、余り低温になると変形能の低下で鍛造時に
割れるため、600℃程度にするのがよい。 なお、こ
こでの温度は、実操業上はインゴットまたはビレットの
表面温度を基準にして差し支えない。
この工程でいまひとつ重要なことは、加工度を2以上に
することである。上記の温度域で、加工度2以上の加工
を施すことによって、インゴットに内在する組織の不均
一と空隙が解消され、得られるビレットは優れた変形能
を持つに到る。
ここでいう加工度とは、 インゴットの横断面積/加工後の横断面積である。
■=穿孔圧延 前の工程で製造されたビレットを、1250℃からβ変
態点(βtransus)  100℃までの温度範囲
で穿孔圧延する。この場合、■の製造工程で得たビレッ
トを、必要に応じて補助的な加熱を行って、引き続き穿
孔工程に付してもよく、また、−旦常温まで冷却したビ
レットを再加熱して穿孔圧延してもよい、穿孔圧延を1
250℃を超える温度で行うと、ビレット表面に酸素、
窒素の吸収に起因するαケースという脆い相が生成し、
このαケースが穿孔時に割れを誘起し、穿孔材外面に割
れ等の表面欠陥が発生する。
穿孔温度が下がって(るとビレット変形能が低下する。
変態点−100℃より低い温度で穿孔すると変形能が不
足し、穿孔後穿孔材内面にカブレ、疵、割れ等の表面欠
陥を生じる。なお、ここでβ変態点(βtransus
)というのは、β1相からα+β2相に変態する温度で
ある。また、穿孔温度とは穿孔前の中実ビレットの表面
温度をいう。
上記のインゴットの加工工程およびそれによって得られ
たビレットの穿孔工程の後は、エロンゲータ、マンドレ
ルミル、プラグミル、レデエーサーのような継目無管製
造における通常の工程で処理する。穿孔工程までで、穿
孔材内面及び外面に表面欠陥のない素管が得られれば、
その後の工程は、特別の条件で行わなくても最終製品と
して健全なものが得られる。
(実施例1) 代表的なα+β型チタン合金として、Tl−6Aj!4
V(β変態点!=i 990℃)を用いた。化学組成を
第1表中のCa)に示す。
第1表     (wt%) 750 armφX 3000mm 11に鋳造したイ
ンゴットから第2表に示す寸法の素材を切出し、同じく
第2表に示す条件で熱間鍛造を行った。仕上げ寸法は、
後述の傾斜ロールタイプのとアサ用素材の場合は701
IIIφ、プレスロールタイプのピアサ用素材の場合は
65nnφとした。鍛造仕上り温度は表面温度で管理し
た。
穿孔試験は20−ルの樽型ロールを持つマンネスマン穿
孔機(傾斜ロールタイプ)及びプレスロールタイプのピ
アサの2種類を用いて行った。
傾斜ロールタイプのピアサ用には、70■−φの鍛造材
から6抛−φX250m+ofのビレットを機械加工に
て採取し、第2表に示す加熱温度で2時間加熱保持した
後、穿孔比(穿孔前後の長さの比)2.1で穿孔した。
この時、ロール傾斜角は12°、ロール交叉角はOoと
し、各条件について3本穿孔した。この時の穿孔直前の
ビレット表面温度(穿孔材3本の平均値)を第2表に示
す。
プレスロールタイプのピアサ用には、65nnφの鍛造
材から6抛−φX250m+gj!のビレットを機械加
工にて採取し、第2表に示す温度で2時間加熱保持した
後、穿孔比1.3で穿孔した。穿孔は各条件について3
本行った。この時の穿孔直前のビレット表面温度(穿孔
材3本の平均値)を第2表に示す。
穿孔後の評価は、各穿孔試験条件で得られた穿孔試験材
の3本全数ついて行った。
穿孔試験材を円周方向に8等分して全長を縦割りにした
後、内外面全長をサンドブラストにて脱スケールし、浸
透探傷試験法により疵の有無を副査した。調査数は穿孔
試験条件当たり48面(穿孔試験材3本X分割数8ヶ所
×内外面2面)である。
浸透探傷試験法はJIS Z2343に従い、水洗性染
色浸透液により行った。この浸透探傷試験法によりll
l11以上の長さの欠陥が1ケ所以上内外面(48面)
上に検出された場合を第2表の探傷試験結果の評価×と
した。また、内外面(48面)上に欠陥が検出されなか
ったものを探傷試験結果の評価Oとしている。
第2表の結果から、傾斜ロールピアサ、プレスロールピ
アサのいずれによる場合でも、インゴットの鍛造終了温
度が1100℃以下600℃以上で、かつインゴットか
らビレットへの加工度である鍛造比が2以上となる条件
で加工されたビレットで、更に、1250℃以下、β変
態点−100℃以上の温度域で穿孔された場合にのみ内
外面ともカブレ、疵、割れ等の表面欠陥のない穿孔材が
得られることがわかる。
(実施例2) 素材として、第1表の(b)に示すTi−6AI12 
Sn −4Zr−6Mo合金(β変態点−960℃)を
用いた。この場合は、インゴットからビレットにする加
工方法として圧延を用いた。圧延条件は第3表に示す。
また、実施例1でプレスロールと傾斜ロール間に差がな
かった事から穿孔試験は傾斜ロールタイプのとアサだけ
で行った。圧延の仕上げ寸法、穿孔試験方法及び穿孔後
の評価方法は実施例1と同じである。結果を第3表に示
す。
第3表の結果から、実施例1と同様に、本発明で定める
条件内でインゴットの加工(ビレットの製造)と穿孔圧
延を行った場合、内外面ともにカブレ、疵、割れ等の表
面欠陥のない穿孔材が得られている。
実施例1および2の結果から、本発明の方法はα+β型
チタン合金の組成が変化しても同じように表面欠陥の発
生防止の効果を奏することが明らかである。
(以下、余白) (発明の効果) 本発明は、マンネスマン法によってカブレ、疵、割れ等
の表面欠陥のない健全なα+β型チタン合金の継目無管
を製造する方法を提供するものである0本発明方法によ
れば、α+β型チタン合金の継目無管が、極めて能率よ
(、かつ高い歩留りで製造できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. α+β型チタン合金のインゴットを850〜1250℃
    の温度に加熱し、加工終了温度が1100℃以下で60
    0℃以上、加工度が2以上の加工を加えて中実ビレット
    とし、その中実ビレットを1250℃からβ変態点−1
    00℃までの温度域で穿孔圧延することを特徴とするα
    +β型チタン合金継目無管の製造方法。
JP29302788A 1988-11-18 1988-11-18 α+β型チタン合金継目無管の製造方法 Granted JPH02137604A (ja)

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US07/437,273 US4991419A (en) 1988-11-18 1989-11-16 Method of manufacturing seamless tube formed of titanium material
EP89311895A EP0369795B1 (en) 1988-11-18 1989-11-16 Method of manufacturing seamless tube formed of titanium material
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103909112A (zh) * 2014-03-31 2014-07-09 攀钢集团成都钢钒有限公司 110ksi级钛合金油管及其生产方法
CN106269981A (zh) * 2016-09-22 2017-01-04 天津钢管集团股份有限公司 适用于钻杆料的钛合金无缝管的生产方法
CN106540985A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 鑫鹏源智能装备集团有限公司 一种智能温控生产钛合金无缝管的方法
CN113305261A (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 西部超导材料科技股份有限公司 一种tc4钛合金薄壁高筒环件或管类锻件的制备方法

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