JPH0397805A - クラッド管製造用ビレット - 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、内外が異種金属の多層からなるクラッド管を
熱間押出加工により製造する際に用いるビレットに関し
、詳しくは、同心円状に複数の材料層で構威され、その
材料層の少なくとも一つが粉末である円筒形ビレットに
関する． （従来の技ｉ） 例えば、化学プラント等の構造部材に用いられる管は、
厳しい腐食環境で使用される場合が多いので、高耐食性
が求められる．一方、構造部材としては強度も必要であ
る．このような両方の特性を満たす管として、ステンレ
ス鋼、ニッケル基合金等の耐食性に優れた合金を、強度
の高い炭素鋼や低合金鋼にクラッドした管、いわゆるク
ラッド管がある． クラッド管は、それぞれの材料の優れた性質を有するの
で、上記のような構造部材に好適である．しかし、前記
のような高耐食性の合金は一般に難加工性である場合が
多く、従って、このような難加工性の材料を使用したク
ラッド管は、粉末冶金法を応用した方法で製造されてい
る． その方法とは、例えば第４図に示すような厚肉金属円筒
１１と薄肉金属円筒１２の間に、粉末冶金法で製造した
難加工性の金属粉末工３を装入し、上面と下面をそれぞ
れ上蓋１４および下Ｍ１５で閉鎖した構造の円筒形ビレ
ットを作り、これを熱間押出加工する方法である（特公
昭６０−３７１６２号公報）．この方法で使用されるビ
レットの厚肉金属円筒および金属粉末層は、クラッド管
を構或する部材であるが、薄肉金属円筒はクラッド管を
構威する部材ではないので、熱間押出加工後に除去され
る．即ち、薄肉金属円筒は金属粉末を入れるためのカプ
セルの壁面をなすものである． （発明が解決しようとする課題） 前記のようなビレットからクラッド管を製造する方法で
は、淳肉金属円筒の変形抵抗と金属粉末層の変形抵抗に
大きな差がない場合には、問題なく熱間押出加工するこ
とができるが、例えば、厚肉金属円筒の材料が炭素鋼で
金属粉末層の材料が変形抵抗の高い合金、例えば、４２
％Ｎｉ　−２２％Ｃｒ３％Ｍｏ−３０％Ｆｅ，或いは６
３％Ｎ＋−２０％Ｃｒ−８％Ｍｏ４．５％Ｎｂ　−　Ｆ
ｅのような合金粉末である場合、両者の材料の間に大き
な変形抵抗差があるので、このビレットを熱間押出加工
すると変形抵抗の高い合金粉末層側に割れが生したり、
場合によっては粉末層が裂断した欠品が発生することが
ある。これは押出時の加工が厚肉金属円筒と合金粉末層
との間で不均−となるためである．この問題を解決する
一つの方法は押出時にできるだけ異種金属間のメタルフ
０−を均一にしてやることである。

そこで、従来では組み立て後のビレントに等方静水圧加
圧処理を施し、粉末層を圧縮して密度を高めてから熱間
押出加工している。粉末層の密度を高めることにより、
誘導加熱時には粉末層も厚肉金属円筒からの熱伝達によ
って速やかに昇温し、その結果、ビレット全体が均一に
加熱されるので、熱間押出加工時のメタルフ口ーを均−
に近づけることができる。ところが、第４図に示すよう
な従来のビレットでは、等方静水圧加圧処理しても特に
Ｎｔ５のような合金は硬質であるため、加工硬化が著し
く、密度は高々８０％程度にしか上昇しない。

従来のビレ・冫トでは上蓋および下蓋は粉末を閉塞する
以外に、上蓋は製管初期の安定したメタルフローを生み
出すため、下蓋は製管歩留りを向上させるために取り付
けられているのであるが、これらは肉厚が２０〜５０■
一程度あり且っ厚肉金属円筒に固定されているので、等
方静水圧加圧処理によっても変形せず、粉末層のビレッ
ト長手方向の収縮を阻害しているから密度の上昇が小さ
いのである．粉末層の密度上昇が小さいと、メタルフロ
ーの不均一性が依然として残り、粉末層側に割れ等が発
生する場合がある． また、第４図に示すような従来のビレットから製造した
クラッド管では、薄肉金属円筒（カプセル）の除去が容
易でない．薄肉金属円筒は先に述べたように製品を構威
する部材ではないので、熱間押出加工後に除去する必要
がある．除去は酸洗で行うのが能率的であるが、酸洗で
は厚肉金属円筒の外面も同時に酸に侵されてしまうので
、シリコンゴムや塩化ビニール等で厚肉金属円筒の表面
をシールしてやる必要がある．さらには酸洗後にはその
シールを取り取り除かねばならないので、余分な工程が
増し、生産性が低下する，本発明の課題は、表面品質の
よいクラソド管を熱間押出加工により能率よく製造する
ことができるビレットを提供することにある．本発明は
、具体的には、高変形抵抗金属粉末層の密度を高め、均
一加熱を行いやすくし、前記の変形抵抗差を小さく保ち
、メタルフローの改善を図り、表面欠陥のないクランド
を得ることができる円筒形ビレノト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、カプセルを二重構造とし、この中に厚肉
金属円筒と金属粉末を装入し、金属粉末の上端および下
端にリングを装着した円筒形ビレントを、等方静水圧加
圧処理すれば粉末層の密度が著しく上昇すること、およ
び熱間押出加工後にカプセルの除去が容易であること、
さらにカプセルを適正な材料で構成すれば、一層メタル
フローが改善されることを見出し、本発明に至った。

ここに本発明の要旨は「異種金属の多層からなるクラッ
ド管を熱間押出加工によって製造するためのビレノトで
あって、このビレソトは、二重の薄肉金属円筒からなる
カプセルの内部に、クラッド管となる厚肉金属円筒と金
属粉末層、および金属粉末層の密度上昇用の可動押さえ
リングを有し、前記金属粉末層ぱ厚肉金属円筒の外面お
よび内面の一方又は両方に同心円状に配置されており、
可動押さえリングは金属粉末層の上端および下端の一方
又は両方に装着されていることを特徴とするクラッド管
製造用ビレット」にある． （作用） 以下、添付図面に示した実施例に基づいて本発明のビレ
ットを詳細に説明する． 第１図乃至第３図は、本発明にかかるビレットの一実施
例を示す縦断面図である． 本発明のビレットは、同心円状に配した内側の薄肉金属
円筒１と外側の薄肉金属円筒２からなる二重構造のカプ
セル３の内部に、厚肉金属円筒４、金属粉末７１５およ
び可動押さえリング６が装入されている． 前記厚肉金属円筒４および金属粉末層５は、第１図のよ
うにカプセル３内の外方側に厚肉金属円筒４を配し、内
方側に金属粉末Ｎ５を配してもよく、第２図のように内
方側に厚肉金属円筒４を配し、外方側に金属粉末層５を
配してもよい．或いは、第３図のように中央に厚肉金属
円筒４を配し、この両側に種類の異なる金属粉末層５を
配してもよい．厚肉金属円筒４と金属粉末層５をどのよ
うに配するかはクラッド管の使用条件等により適宜決め
ればよい。

この厚肉金属円筒４と金属粉末層５は、製品を構成する
部材となる．例えば、強度と耐食性を必要とする環境で
使用されるクラッド管であれば、厚肉金属円筒４には例
えば、０．１％Ｃ−０．２５％Ｓ＋一〇．５％Ｍｎ−１
％Ｍｏ−２．２５％Ｃｒ　−　Ｆｅ等の鋼材が、金属粉
末層５には例えば、６３％Ｎｉ−２０％Ｃｒ−８％Ｍｏ
一４．５％Ｎｂ−Ｐｅ等の合金粉末が使用される。

可動押さえリング６は、後述するように等方静水圧加圧
時に金属粉末層５の密度を高める作用をもつ．この可動
押さえリング６は、図示のように金属粉末層５の上端お
よび下端の両方にあってもよく、或いは、どちらか一方
のみであってもよい．一方のみの場合でも従来のビレッ
トに比べ、等方静水圧加圧で金属粉末層の密度は高くな
るが、両方にある場合は一層密度が高くなる． カプセル３の上下端は肉厚が４＋ｍｓ程度の上蓋７およ
び下蓋８によって溶接密閉されている．カプセル３、上
蓋７および下蓋８は、クラッド管を構戒する部材ではな
いので、熱間押出加工後に除去される．本発明ではカプ
セル３と上蓋７には、極低炭素鋼を使用するのがよい．
極低炭素鋼を使用すれば、熱間押出加工時に優れた潤滑
効果が得られるとともに金属粉末層５との間で脆い金属
間化合物を形成することがない。

なお、必要に応じてカプセル３内に残留する気体を吸引
除去するための管を上蓋７に設けてもよい． 本発明のビレットは以上のような構威である．このビレ
ットは下記のように加工されてクラ７ド管となる． まず、組み立てたビレットに等方静水圧加圧処理を施す
．このとき、本発明のビレットは、金属粉末層の両端も
しくは片端に可動押さえリングを有しているので、金属
粉末層の密度が著しく上昇する． これは、等方静水圧加圧処理の際に可動押さえリングが
ビレットの長さ方向に移動し、従来のビレ７Ｆでは不足
していた粉末層の長さ方向の収縮、つまり長さ方向の粉
末の圧縮が可能となるからである． なお、可動押さえリングの外側にある上蓋および下蓋は
ともに肉厚がたかだか４問程度であるので、等方静水圧
加圧処理の際に上蓋および下蓋が可動押さえリングの移
動を阻害することがない．次いで、ビレフトを所定温度
に加熱して熱間押出加工する．加熱は後述する実施例の
ようにガス炉で予熱した後、誘導加熱で所定温度まで加
熱してもよく、或いは最初から誘導加熱で所定温度まで
加熱してもよい． ビレットは、可動押さえリングの効果によって金属粉末
層が高密度化されているので、誘導加熱が行いやすくな
って、均一な温度に加熱される。

その結果、熱間押出加工時のメタルフローは均一となる
。また、カプセルおよび上蓋に極低炭素鋼を使用したビ
レフトであれば、押出加工装置のマンドレル、コンテナ
およびダイスと接するビレットの内外面および上端面が
極低炭素鋼となり、ガラス〈潤滑剤）を併用して熱間押
出加王すれば、優れた潤滑効果を得ることができるので
、押出力が低減し、メタルフロ一の改善が促進される。

熱間押出加工後は、カプセル、上下蓋および可動押さえ
リングを除去して、製品クラツドにする．このとき、本
発明のビレッｌで製造したクラツド管の内外面は、加工
を受けたカプセルの薄肉金属で均しく覆われている。従
って、厚内金属円筒が酸洗の腐食を受けやすい材料であ
っても、その表面を別途シールすることなく酸洗して内
外面の不要な部材（カプセル）を除去することができる
．以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する
． （実施例） 第１図乃至第３図に示す構造の本発明のビレットおよび
第４図に示す構造の従来のビレットを第■表に示す条件
で製作し、こわらを４３００気圧、２分間保持の条件で
等方静水圧加圧処理した。

等方静水圧加圧処理により、充填時は粉末の真密度がい
ずれも約６９％であったものが、本発明のビレソトは約
８７％、可動押さえリングのない従来のビレントは約７
８％に上昇した。

次いで、等方静水圧加匝処理後のビレノトをガス炉で１
０００゜Ｃに予熱し、その後インダクションヒータで１
２００“Ｃに加熱してから熱間押出加Ｊ叫ッた。

熱間押出加工後は、本発明のビレ冫・トから製造したも
のについては、クラソド管の先端および後端を切断して
上下蓋および可動押さえリングを除去するとともに、内
外面の薄肉金属（カプセル）は酸洗により除去した．従
来例のビレットから製造したものについては、同しくク
ランド管の先端および後端を切断して上下蓋を除去し、
外面の厚肉円筒の表面をシリコンゴムでシールして酸洗
を施し内面の薄肉金属（カプセル）を除去した。

こうして得たクラッド管の表面を、０視観察し，て表面
欠陥の有無を調べた．その結果を第１表にビレットおよ
びクラツド管の寸法、材料とともに示す． （以下、余白） 第１表から明らかなように、本発明のビレットから製造
したクラッド管には、表面欠陥が発生していない．これ
に対して、従来のビレットから製造したクラッド管には
、表面欠陥が発生している．（発明の効果） 以上説明した如く、本発明のビレットは等方静水圧加圧
処理により金属粉末層が高密度となるので、熱間押出加
工が良好となり、クラッド管には表面欠陥が発生しない
．また、本発明のビレットは、熱間押出加工後に不要な
部材を酸洗で取り除くことができるので、生産性を損な
うことがない．さらには、ビレットの組み立ておよびカ
プセルのリークテストが容易である．

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明のビレットの一実施例を示
す縦断面図、 第４図は、従来のビレットの一例を示す縦断面図、であ
る． １：内側の薄肉金属円筒　２：外側の薄肉金属円筒３：
カプセル　　　　　　４：厚肉金属円筒５：金属粉末層 ７：上蓋 ６：可動押さえリング ８：下蓋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異種金属の多層からなるクラッド管を熱間押出加工によ
   って製造するためのビレットであって、このビレットは
   、二重の薄肉金属円筒からなるカプセルの内部に、クラ
   ッド管となる厚肉金属円筒と金属粉末層、および金属粉
   末層の密度上昇用の可動押さえリングを有し、前記金属
   粉末層は厚肉金属円筒の外面および内面の一方又は両方
   に同心円状に配置されており、可動押さえリングは金属
   粉末層の上端および下端の一方又は両方に装着されてい
   ることを特徴とするクラッド管製造用ビレット。