JPH02228457A - 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、純チタンまたはα型チタン合金からなる継目
無管を絞り圧延を含む圧延工程で製造するチタン継目無
管の製造方法に関する。なお、本明細書において、特に
ことわりのない限り、チタンとは純チタン、α型チタン
合金を意味する。

〔従来の技術〕

工業的に使用されているこの種のチタンには、ＡＳＴＭ
　　Ｇｒ−１，２，３，４およびＡＳＴＭＧｒ　−７（
Ｔｉ　−０，１５Ｐｄ）　、Ｇｒ　−１２（Ｔｉ　−０
，３Ｍ。

−０，８Ｎｉ）　、Ｇｒ　−６（Ｔｉ−５＾ｌ−７−５
Ｓｎ）等があり、これらは化学工業用配管等として使用
されている。

チタンからなる化学工業用配管は、通常継目無管であり
、チタン継目無管は、従来は熱間押出し法として代表的
なニージン法によって製造されるのが一般的とされてい
る。しかし、ニージン法は製造能率が低く、能率面から
言えばマンネスマンピアサ−に代表される継目無管連続
製造ラインで製造するのが望ましく、既に一部では’Ｔ
ｉｔａｎｉｕｍ＾１１ｏｙ　　：ｖｏｌ、１　（１９８
２）Ｐ３１３〜３２０」に示されるように傾斜ロール穿
孔圧延機による加工の試みが開始されている。

また、継目無管連続製造ラインによるチタン継目無管の
製造については、本出願人もその開発を続けており、既
に幾つかの新しい事実が判明し、特願昭６２−１５３９
７８号、特願昭６３−２３３１７号等でその事実を基礎
とした新規なチタン継目無管の製造方法を提案している
。

継目無管連続製造ラインでチタン継目無管を製造する場
合、先ず、傾斜ロール穿孔圧延機でチタンからなる加熱
ビレットが穿孔圧延されて中空のホローピースとなる。

得られたホローピースは、引き続きマンドレルミルまた
はプラグミルで延伸圧延されてホローシェルとされる。

延伸圧延後には必要に応じて再加熱後、ストレッチレデ
ューサーで絞り圧延、またはサイプで定径圧延される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような継目無管連続製造ラインによるチタン継目無
管の製造では、最終圧延工程にストレンチレデューサ−
による絞り圧延を採用した場合に、最終圧延後のチタン
継目無管に普通鋼等の場合よりも顕著な内面角張りと呼
ばれる形状不良が発生する。これは、第２図に示すよう
に、管内面が六角形になって肉厚が開方向で不均一にな
る現象であり、この現象にともなって最終圧延後のチタ
ン継目無管に対しては、相当量の内面切削加工が必要に
なる。その結果、切削による能率低下および歩留り低下
が生じる。

本発明は、最終圧延を絞り圧延で行った場合に問題とな
る内面角張りを、問題のない程度に抑止し得るチタン継
目無管の製造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〕

本発明者らは、継目無管連続製造ラインによるチタン継
目無管の製造について研究を続けており、その過程で今
回、絞り圧延で問題となる内面角張りに関して次のよう
な知見を得た。

チタンからなるホローシェルをストレッチレデューサ−
で絞り圧延した場合、内面角張りが同一条件で圧延した
普通鋼の場合よりも顕著になるが、それは、延伸圧延後
で形成される集合組繊が絞り圧延中に更に発展すること
が原因である。

すなわち、ストレッチレデューサ−による絞り圧延では
、ホローシェルの内面側が拘束されていないために、そ
の材質に関係なく内面角張りが生じるわけであるが、チ
タン製ホローシェルの場合は、絞り圧延中に発展する集
合組織により変形が等方的に行われず、内面角張りが助
長されるのである。

ホローシェルが綱の場合は、ストレッチレデューサ−の
ロール設計等で内面角張りを支障ない程度に抑制する技
術が開発されているが、鋼の場合よりも顕著な内面角張
りが生じるチタンの場合は、前述したように相当量の内
面切削を余儀なくされる。

チタンで顕著な内面角張りを生じる原因が延伸圧延後に
生じる集合組織の発展にあるならば、延伸圧延後に集合
＆［ｌ織が形成されないようにすれば、チタンでの内面
角張りは鋼と同程度に抑制され、既存の対策で支障ない
程度に抑制される。延伸圧延後に形成される集合組織に
ついては、延伸圧延中および延伸圧延後から絞り圧延前
までの間にホローシェルがβｔｒａｎｓｕｓ以下に冷却
される時点の変態によることが判明した。また、この変
態による集合組織は、延伸圧延後の冷却速度を意図的に
増加させることでその形成が防止でき、これによりチタ
ンにおける内面角張りの問題が解決できることも明らか
となった。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、ストレ
ッチレデューサ−による絞り圧延を含む圧延工程でチタ
ン継目無管を製造する際に、絞り圧延前の圧延工程にお
ける圧延機出口温度をβｔｒａｎｓｕｓ　　　］、　５
０℃以上、１１００℃以下とし、この温度域から材料温
度を空冷以上の速度で６００℃以下まで低下させた後、
６５０℃以上、βｔｒａｎｓｕｓ以下に再加熱してから
絞り圧延を行うことを特徴とするチタン継目無管の製造
方法を要旨とする。

〔作　　用］ 以下に、本発明のチタン継目無管の製造方法における条
件限定理由を説明する。

絞り圧延前の圧延工程は、マンネルマンピアサ−等の継
目無管連続製造ラインでは延伸圧延工程であり、延伸圧
延後にストレンチレデューサ−による絞り圧延が実施さ
れる場合は、この延伸圧延はマンドレルミルにて実施さ
れる。

絞り圧延を含む継目無管製造ラインでは、通常、第１図
（ａ）に示すように、所定温度に加熱されたビレットが
ピアサ−により穿孔されてホローシェルとなり、引き続
きマンドレルミルにより延伸圧延される。この間、材料
温度は降下し続ける。延伸圧延により得られたホローシ
ェルは直ちに再加熱炉に送られ、所定温度に再加熱後、
ストレッチレデューサ−による絞り圧延を受ける。

このような従来方法に対し、本発明の製造方法では、第
１図（ｂ）に示すように、延伸圧延機出口温度Ｔｓを管
理した上で、延伸圧延後のホローピースを一旦空冷以上
の冷却速度で所定の冷却終了温度Ｔｆまで急冷し、その
後、所定再加熱温度Ｔｒまで再加熱して、ストレッチレ
デューサ−による絞り圧延に供する。

象、冷部の圧延機出口温度Ｔｓがβｔｒａｎｓｕｓ　−
１５０℃未満の場合は、圧延終了時点で組織がα相に変
態し、かつ集合組織が形成されているために、内面角張
りが解消されない。逆に、この圧延機出口温度Ｔｓが１
１００°（ｌでは、圧延加工開始前（継目無管連続製造
ラインでは穿孔圧延前）の加熱温度が１２００℃を超え
、このような高温の加熱ではスケールロスが多くなって
外面肌荒れが生じる。したがって、絞り圧延前の圧延工
程における圧延機出口温度Ｔｓは、βｔｒａｎｓｕｓ　
−１５０℃以上、１１００℃以下とする。

また、上記圧延機出口での材料冷却速度が空冷より遅い
と、冷却途中に変態集合組織が形成され、絞り圧延後の
内面角張りが顕著になる。したがって、上記圧延機出口
での冷却は、空冷以上の象、冷とする。この場合、冷却
終了温度Ｔｆが６００　℃超では、上記急冷の効果がな
く、結果的に絞り圧延後に内面角張りを抑止することは
不可能になる。

したがって、冷却終了温度Ｔｆは６００℃以上とする。

ここで、空冷以上とは、自然放冷、強制空冷および強制
空冷よりも冷却速度が大きい水冷等のことであり、ビ（
／ｓｅｃ程度以上の冷却を指す。

上記冷却後は、再加熱を経て絞り圧延が行われるが、こ
の再加熱温度Ｔｒがβｔｒａｎｓｕｓ　Ｆｌであれば、
管内面にガス吸収硬化層が形成され、絞り圧延後に内面
肌荒れが生じる。また、６５０″Ｃ未満では絞り圧延中
に割れが生じる。したがって、絞り圧延前の再加熱温度
Ｔｒは、６５０　℃以上、βｔｒａｎｓｕｓ以下とする
。

なお、と記圧延機出口温度Ｔｓ、冷却終了温度丁ｆは材
料表面温度を指す。

〔実施例〕

次に、本発明の製造方法をその実施例について詳述する
。

純チタンであるＡＳＴＭＧｒ　　３（βｔｒａｎｓｕｓ
９１５℃）からなる直径１５０ｍのビレットを加熱後ピ
アサ−にて穿孔し、引き続きマンドレルミルによる延伸
圧延にて直径１１０ａｇ、肉Ｈ９Ｉ！＋１のホローピー
スとした。マンドレルミル出口においてはホローピース
温度を種々に管理するとともに、その管理温度から徐冷
、空冷（自然放冷）、水冷の３種類の冷却法でホローピ
ースを種々の温度に冷却した。その後、ホローピースを
再加熱炉へ搬送し、種々の温度に再加熱して、３ｏ−ル
２３スタンドのストレンチレデューサ−による絞り圧延
で直径６０鵬、肉厚９．５　ａｍの継目無管に仕上げた
。

マンドレルミル出口温度、冷却終了温度は外面温度で管
理し、外面温度は５００℃以上は放射温度針、５００℃
以下は表面温度計で夫々測定した。

また、ホローピースに対する徐冷とは、マンドレルミル
を出たホローピースの外表面を断熱材でくるんでその冷
却を抑えたもので、この場合はホロピース外表面に熱雷
対を接触させて外表面の温度管理を行なった。

絞り圧延によって得られた継目無管からは、その長手方
向中央部より１０ｍｍ厚の管サンプルを採取した。そし
て、各管サンプルの円周方向に１５度ずつ合計２４点で
マイクロメータにより肉厚を０．００１鵬単位で測定し
、測定データのうちの最大値と最小値との差を肉厚の平
均値で割ったものを肉厚のばらつきとした。そのデータ
を第１表に製造条件とともに示す６ また、同一の製管ラインで炭素鋼（Ｓ　２０　Ｃ）の継
目無骨を製造した場合、２０本の平均の肉厚のばらつき
は６．０％、であったので、上記チタン継目無管につい
ては、肉厚のばらつきが上記炭素鋼より大きい６．０％
超のものを×、これ以下のものをＯで評価した。

第１表から明らかなように、延伸圧延にホローピースを
再加熱炉へ直送した従来方法場合（ｋ１４）は、肉厚の
ばらつきは１０％を超えている。

また、延伸圧延後のホローピースを意図的に冷却しても
、マンドレルミル出口温度が高い場合（隘１）は外面に
激しい肌荒れが生じ、再加熱以降の圧延は不可能であっ
た。逆に出口温度が低すぎる場合（Ｎα６）、冷却速度
が不足する場合（阻８゜１０）、冷却終了温度が高すぎ
る場合＜ｈｔａ。

１６．１７）、再加熱温度が高い場合（Ｎα１８）およ
び低い場合（Ｎα２３）は肌荒れや割れが生じたり、肉
厚のばらつきが６．０％を超えている。しかるに、これ
らの条件が適正な本発明の製造方法による場合（Ｎα２
〜５，７，９．１１，１２，１５．１９〜２２）は、肉
厚のばらつきは６．０％以下に１１′１１制され、炭素
鋼の場合（６，０％）よりも優れるものも多い。また、
肌荒れや割れも生じていない。

次に、α型チタン合金についての例を説明する。

α型チタン合金として代表的なＡＳＴＭ　　Ｇｒ６であ
るＴｉ−５Ａ−２，５５３ｎ　（βｔｒａｎｓｕｓ　１
０３０℃）を素材として、直径１８０ｍのビレットを上
記例と同様の手順で直径１１０ｍ、肉Ｆ２８．５　Ｍの
継目無管に仕上げた。

製造された継目無管の製造条件および肉厚のばらつきを
第２表に示す。同表から明らかなように、α型チタン合
金の場合も本発明の製造方法により、内面角張りが炭素
鋼と同等もしくはそれ以下に抑制される。

〔発明の効果〕

本発明のチタン継目無管の製造方法は、純チタンまたは
α型チタン合金からなる継目無管を、絞り圧延を含む連
続継目無管製造ラインで製造した場合に問題となる内面
角張りを、炭素鋼と同程度乃至はそれ以下に抑制するこ
とができる。したがって、内面切削にともなう工数およ
び歩留り低下が最小限に抑制され、用途によっては切削
を省略することも可能となり、難加工材であるチタン継
目無管が炭素鋼管等と同様に能率よく製造され、その製
造コストが著しく引き下げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法におけるヒートパターンを従来法と比
較して示した線図、第２図は内面角張りの説明図である
。 第 図 （ｂ） 加熱 手続補正書（白側 ■、事件の表示 平成１年特許願第４８７４６号 ２、発明の名称 チタン継目無管の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　大阪市中央区北浜４丁目５番３３号名　称（
２１１）住友金属工業株式会社代表者新宮康男 ４、代理人 ６、補正の内容 明細書第１４頁１行目ｒＴｆ−５Ａ−２，５５Ｓｎ」と
あるをｒＴｉ−５Ａｊ！−２，５５Ｓｎ」に補正します
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、絞り圧延を含む圧延工程でチタン継目無管を製造す
   る際に、絞り圧延前の圧延工程における圧延機出口温度
   をβｔｒａｎｓｕｓ−１５０℃以上、１１００℃以下と
   し、この温度域から材料温度を空冷以上の速度で６００
   ℃以下まで低下させた後、６５０℃以上、βｔｒａｎｓ
   ｕｓ以下に再加熱してから絞り圧延を行うことを特徴と
   するチタン継目無管の製造方法。