JPH0289507A - 製管用プラグ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は継目無鋼管の製管用プラグに関するものである
。

（従来の技術） 継目無鋼管製造プロセスにおいて、穿孔、圧延等の内部
工具としてプラグが使用される。一般にプラグは表面に
断熱、耐摩耗のため、Ｆｅ１ｏ４やＦｅＯといったＦｅ
系酸化皮膜をその表面に生成せしめた３Ｃｒ−ＩＮｉ系
低合金鋼材質が使用される。

なお、該プラグの使用段階での状況は、使用直前、直後
の温度変化が激しく、且つ熱鋼塊に象、速度で押込まれ
る際の厳しい摩擦を受けている。

従って、急速な熱応力の変化に対応できる伸びと、製管
時の厳しい圧力と摩擦に対応する強度が必要であり、更
に摩擦熱が起因する融合、焼付に対応する潤滑性が必要
である。

（発明が解決しようとする課題） 酸プラグは、１２００〜１３００　’Ｃといった高温の
被加工材に接触し、且つ高い面圧下で使用されるため、
使用に従い損耗し、製品内面に多大な影響を与える。但
し被加工材が、普通鋼の場合は、明細書の浄谷（内子変
更なし） 表層酸化膜の消耗は少なく、プラグ寿命は数百本と良好
である。

しかし被加工材がＣｒ含有するステンレス鋼をはじめと
する合金鋼の場合は、変形抵抗が高いことによる面圧の
増大および摩擦係数が高いことから、表層の酸化被膜が
剥離、消耗しやすい。

その結果、課題な入熱による工具母材の損耗や被加工材
の直接接触による焼付きが生じ、早期に寿命に至り、製
品品質上、工具原単位上大きな問題となる。

本発明は上述の如き、従来技術における問題点を解決す
ることを目的としてなされたものである。

（課題を解決するための手段） この発明の特徴とするところはＣｒ含有鋼から成る、管
素材を圧延にて製管する場合に用いられるところの内部
基材と、表層部から成る複合プラグに於いて、基材がＮ
ｉ−Ｃｒ系のオーステナイト系鋼であり、その表面に常
温から９００℃迄の平均熱膨張係数の基材との差が、１
５％以下であり、重量比で〔Ｃ〕が０．１０％以下であ
るＦｅ基、Ｎｉ基、Ｃｏ基及びＮｉ十Ｃｏ基のオーステ
ナイト系金属をバインダー金属とし２重量比で２０〜４
０％の金属炭化物を含むサーメットから構成される層を
形成することを特徴とし、更に表面層のサーメットを構
成する金属炭化物が、実質的にＮｂｃであることを、特
徴とする複合製管用プラグにある。

以下に、この発明の詳細な説明する。

本発明の熱間圧延用プラグにあっては、プラグ全体の強
度を保持するための基材と、製管の際、管素材の管内面
に直接接触する表面層との複合体から成る。

そしてプラグ基材（本体）の所定の表面部位に、前述の
サーメツト層を所定の厚さを設けた構造となっている。

この場合、プラグ基材（本体）と表面部位に溶接された
表面層との接合性が問題で、使用中に剥離等で使用不能
となってはならない。

本発明者らはかかる問題点を解決する為種々検討を行っ
た結果プラグ基材及び表面層のサーメツト層 危、冷の熱変化に対して、同一挙動を示す必要があるこ
とを見出し、本発明に至ったものである。

その結果プラグ基材（本体）は熱による組織変化が少な
いもの、即ち表層部との連続性や溶接性を考え、熱変化
にも似た様な膨張収縮をし、且つ強度や切欠靭性が高い
Ｃｒ−Ｎｉ系のオーステナイト鋼とする。

品質は特に限定しないが、１８％Ｃｒ−８Ｎｉ（ＳｔＪ
Ｓ３０４．５ＵＳ３０４Ｌ）、２２％Ｃｒ−１２％Ｎｉ
　　（ＳＵＳ３０９）２５％Ｃｒ−２０％Ｎｉ　　（Ｓ
ＵＳ３１０）、１８％Ｃｒ−１２％Ｎｉ−２，５％Ｍｏ
　（ＳＵＳ３１６）等で、鋳鋼或いは圧延鋼、鍛鋼いず
れでもよい。

いずれも次の様な点に配慮されている。即ち、その表面
に肉盛りするサーメットのバインダー金属が、オーステ
ナイト系金属であり、この金属との接合性を重視したも
ので、プラグとして使用中に受ける高圧で急熱、急冷の
熱衝撃と厳しいスヘリで生ずる溶接部の剥離や、実用に
支障となるり明細書の浄書（内容に変更なし） ラックを防止する為である。

次に基材表面の所定の位置にサーメツト層を形成するの
であるが、サーメツト層を構成する金属炭化物は、重量
比にして２０〜４０％のＮｂＣとする。この場合、Ｎｂ
Ｃに限定する理由は、粒形状が丸型であるためバインダ
ー金属とのヌレ性が良く、且つ応力集中点が少なく更に
比較的低温で熱分解を起しＮｂの酸化物となり、潤滑性
を発揮するからである。

ＮｂＣ等を重量比で２０〜４０％としたのは、耐焼付性
と耐摩耗性が２０％未満では、耐焼付性を損じて、期待
する程の寿命に至らない。また４０％超のＮｂＣを添加
しても、これを保持するためのバインダー金属の保有力
が不足し、結果的にクラック成長の原因となり、寿命を
著しく、短くする結果となる。

金属炭化物と共にサーノ・ント層を構成するバインダー
金属は、基材（本体）上の肉Ｓ溶接の際に充分なじみを
持たせるためと、ＮｂＣやその他の金属炭化物とのヌレ
性を確保するため、オーステナイト系の高合金材料で、
然も基材との熱膨張係数の差が１５％以下であることを
必要とするもので、Ｆｅ基、Ｎｉ基、Ｃｏ基系の耐熱、
耐摩耗合金（即ち、ステンレス系、ステライト系、ハス
テロイ系、ディスカロイ系又はその類似型合金）等いず
れでもよい。

常温から９００℃迄の平均熱膨張率が、基材と表層部バ
インダーとの差が１５％以下としたのは、使用中の急熱
、象、冷による基材、表層部それぞれの容積変化が、大
巾に異なる事による膨張、収縮量の差から生ずるクラン
クや、溶着部のハタ離現象防止をする事をねらい、これ
等の熱膨張率を１５％以下とする事でクラック剥離は大
巾に減少する。

また溶接時の熱膨張の差から生ずる溶接欠陥も、大巾に
改善される。

また、バインダーとなる金属中の炭素含有量を０．１０
％以下としたのは、これ以上だと溶接後のバインダーメ
タルの伸び不足による割れが発生するからで、Ｎｉ基、
Ｃｏ基、Ｃｒ−Ｎｉ系オーステナイト鋼いずれにおいて
も、炭素含有量を０．１０％以下にする事によって、硬
度は低下するものの耐クランク性は大巾に向上する。

これ等のバインダー金属中に、耐焼付は性及び耐摩耗性
を目的とするため、金属炭化物を混在せしめるが、その
量も重量比で２０〜４０％に制約する。

また、これ等の合金にＭＯを含有させると、Ｎｂｃ粉末
とのヌレ性が向上すると共に、熱間強度の改善の為１％
以上のＭｏを添加させる事も好ましい。

この様に金属炭化物と耐熱バインダー金属とからなるサ
ーメットを肉盛溶接する方法としては、粉体を利用した
プラズマパウダーウェルディング法が最も好ましいが、
充分に設計管理された健全な溶接金属が得られる方法で
あれば特に制約はない。

また、肉盛り厚さは、クランクの発生の防止と不測の事
情で発生したクランクが、サーメツト層の欠落などの致
命的損傷に発展させないため、３明細書の浄書（内容に
変更なし） 間取下の厚さとすることが好ましい。

（実施例） 先ずプラグ基材としては、５ＵＳ３０４を使用した。そ
の表層部に第１表に示される種々の組合せのセラミンク
スのバインダー合金粉末混合物（粒度６０〜２７０メツ
シユ）を、公知のプラズマパウダーウェルディング法で
肉盛り溶接し、厚さ１〜５−のサーメツト層を形成した
。

次いでこの様にして得たプラグで、下記のような条件に
てモデルミル試験を実施し、クランクの発生状況を調べ
た。

（注）モデルミル試験の条件 試験機：エロンゲータ−ミル 圧延素材：サイズ　外径７５ｍｍφ　厚み１４＋ｎ＋ａ
鋼種　　５ＵＳ４０３ 製品寸法：　　　　外径７５０１１φ　厚み５ＩＩＩＩ
１１圧延温度：　　１２００℃ プラグ径：　　　　６０φ かかる試験の結果を第１表に併わせ示すカベその結果か
ら明らかなように、本発明に従う条件のプラグでは焼付
き、有害なりラック及び剥離は、認められなかったのに
対して、本発明の条件に反するプラグは、いずれも焼付
きか、または有害なりランクが発生した。

（以下余白、次頁へつづく） （発明の効果） 以上のように、本発明を利用すれば、クランク、表層剥
離の生じない耐熱、耐焼付き性にすぐれた高寿命の鋼管
圧延用工具を製造することが可能となり、製品品質の向
上、工具原単位の低減するなどその工業的効果は、極め
て大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃｒ含有鋼からなる管素材を圧延にて製管するため
   の内部基材と表層部からなる複合プラグにおいて、基材
   がＮｉ−Ｃｒ系のオーステナイト系鋼であり、その表面
   に常温から９００℃迄の平均熱膨張係数の基材との差が
   、１５％以下であり、重量比で〔Ｃ〕が０．１０％以下
   であるＦｅ基、Ｎｉ基、Ｃｏ基及びＮｉ＋Ｃｏ基のオー
   ステナイト系金属をバインダー金属とし、重量比で２０
   〜４０％の金属炭化物を含むサーメットから構成される
   層を形成したことを特徴とする製管用プラグ。 ２　表面層のサーメットを構成する金属炭化物が実質的
   にＮｂＣであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の製管用プラグ。