JPH04168221A - オーステナイト系ステンレス継目無鋼管の製造方法 - 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、ステンレス継目無鋼管、特にオーステナイト
系ステンレス継目無鋼管をマンネスマン−マンドレルミ
ル方式により製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

継目無鋼管は一般に、マンドレルミル方式、プラグミル
方式等の圧延法、あるいは、ユージンセジュルネ方式、
エアハルトブツシュベンチ方式等の熱間押し出し法で製
造される。比較的小径サイズの造管には、生産性及び寸
法精度の点で優れているマンドレルミル方式の圧延法が
広く利用されている。

マンドレルミル方式の継目無鋼管の製造プロセスの一例
を第２図に示す。素材ビレット１を回転炉床式加熱炉２
において所定の温度（−数的には１１００℃〜１３００
℃）まで加熱した後、マンネスマンピアサ−３により穿
孔圧延して中空素管４Ａとする。このような中空素管４
Ａは中空素管製造用連続鋳造機５によって直接製造して
もよい。中空素管４Ａは厚肉短尺であるので、延伸圧延
機であるマンドレルミル６により減肉延伸される。マン
ドレルミル６は、表面に熱間圧延用潤滑剤を塗布したマ
ンドレルバ−７を中空素管４Ａに挿入した状態で延伸圧
延する圧延機であり、通常６〜８基のロールスタンドか
ら構成されている。

各ロールスタンドには一対の孔型ロール８を備え、隣接
するロールスタンド間ではこの孔型ロール８の回転軸を
圧延軸に垂直な面内で相互に９０度づつずらして配置し
ている。マンドレルミル６における素管温度は、圧延機
入側では１０５０℃〜１２ｏＯ℃、圧延機出側では８０
０℃〜１０００℃となるのが一般的である。中空素管４
Ａはマンドレルミル６でもとの長さの２〜４倍の長さに
延伸され、仕上圧延機用素管４Ｂとなる。

この仕上圧延機用素管４Ｂは、必要に応じて再加熱炉１
１に装入されて所定の温度（−数的には８５０〜１００
０℃）に再加熱された後、仕上圧延機である例えばスト
レッチレデューサ１２によって仕上げ圧延される。なお
再加熱炉１１はスケールオフ量を少なくするために燃焼
ガスの制御によって低酸素濃度（−数的には３％以下）
に雰囲気調整されている。ストレッチレデューサ１２に
よって素管の外径は最大で７５％も絞られ、素材ビレッ
トの長さの４０倍以上にも延伸され、さらにその外表面
はストレッチレデューサ１２の最終側の数スタンドの真
円孔型ロールによって定型されるため比較的優れた外径
寸法精度の仕上り管１３が得られる。その後仕上り管１
３は固溶化熱処理のため、熱処理炉１４において所定の
固溶化温度で熱処理され、必要に応じて内面研磨機１７
にて内面を研磨し、酸洗槽１６にて仕上げ酸洗され製品
となる。

ところでマンドレルミルを用いた延伸工程において、マ
ンドレルバ−表面に潤滑剤を塗布しないで、あるいは潤
滑性能の悪い潤滑剤を塗布して圧延すると、圧延負荷が
大きくなり、ロールやマンドレルバ−の損耗、焼付等が
太き（なるばかりでな（、場合によってはロールフラン
ジ部への材料の噛み出し等により圧延不能となる。した
がって、マンドレルバ−表面には、熱間での潤滑性能に
優れた熱間圧延用潤滑剤を塗布する必要がある。このよ
うな潤滑剤としては、安価でかつ非常に優れた潤滑性能
を持つこともあって例えば特公昭５９−３７３１７号公
報に示されるような黒鉛を主成分とする水溶性潤滑剤が
最もよく使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、５ＵＳ３０４や５ＵＳ３１６等に代表さ
れるオーステナイト系ステンレス鋼を、このような黒鉛
系の潤滑剤を塗布したマンドレルバ−を挿入してマンド
レルミル圧延を実施すると、圧延時に素管内面に浸炭が
起こり、管内表面側に炭素濃度が高い部分が発生する。

この高炭素濃度領域はその後の再加熱、仕上圧延、さら
に圧延後の固溶化熱処理によって炭素が拡散し、炭素濃
度が低くなるとともに広がるもののいぜんとして炭素濃
度が高い部分が残存し、例えばＪＩＳＧＯ５７５に規定
されている硫酸−硫酸銅による粒界腐食試験で割れが発
生する程度に内表面の耐粒界腐食性能を劣化させるとい
う問題点があった。

したがって、耐粒界腐食性能を確保するためには、圧延
された製品の内表面を研磨等により浸炭部を除去する工
程が必要となり、著しくコストな上昇させ、生産性を低
下させる等の問題が発生していた。さらに、細径サイズ
の製品では、内径が小さいために研磨用の砥石を挿入す
ることが不可能な場合があり、事実上製造不可となるこ
ともある。

このような問題点を解決するために、Ｓｂ。

Ｓｎを添加して耐浸炭性能を向上させたオーステナイト
系ステンレス鋼を素材として使用することにより、耐粒
界腐食性能を確保することが特開昭６３−２７４７４１
号公報に開示されている。その方法では、完全に耐浸炭
性能を具備させるためには、Ｓｂ、Ｓｎを多量に添加す
ることが必要であり、熱間加工性が低下する。このため
、却って圧延欠陥疵が発生したり、あるいは製造可能な
肉厚の範囲が狭くなる等の問題がある。

本発明は、上述の事情にかんがみて開発されたもので、
黒鉛系の潤滑剤を塗布したマンドレルバ−を挿入してマ
ンドレルミル圧延により、オーステナイト系ステンレス
継目無鋼管を製造する場合に、耐粒界腐食性能を劣化さ
せることなく、圧延欠陥疵を発生させることなく、生産
性を低下させることな（、安価に製造することができる
技術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１ 本発明者は、上記の問題点を解決すべく、オーステナイ
ト系ステンレス継目無鋼管のマンドレルミル圧延におけ
る内面浸炭状況について調査研究を重ねた。その結果、
黒鉛系潤滑剤の浸炭に起因する高炭素濃度層の深さはマ
ンドレルミル圧延直後の仕上圧延用素管では高々内表面
よりＥｉＯｕｍ程度以下であること、また内表面上に黒
鉛系潤滑剤が残存すること、この高炭素濃度層及び残存
潤滑剤がその後の仕上圧延前の再加熱、仕上圧延、さら
に仕上り管に実施する固溶化熱処理時に拡散、浸炭し広
がり、製品の耐粒界腐食性能を劣化させることを見出し
た。

すなわち、本発明者らは、 Ｃ：０．０４５重量％、Ｓｉ：０．５１重量％、Ｍｎ：
１．５４重量％、Ｃｒ：１８．１重量％、Ｎｉ：８．６
重量％ の成分の５ＵＳ３０４の外径１１０ｍｍ、長さ１３００
ｍｍの丸ビレットを１２４０℃に加熱後、マンネスマン
ピアサ−にて外径１１０ｍｍ、肉厚１１．２５ｍｍ、長
さ３２００ｍｍの中空素管に穿孔圧延し、ついで表面に
黒鉛２８％、有機バインダ１０．４％、水６１．６％の
組成からなる潤滑剤を塗布したマンドレルバ−を挿入し
、マンドレルミルにて外径９０ｍｍ、肉厚３．７５ｍｍ
、長さ１１７００ｍｍの仕上圧延用素管を製造した。こ
の仕上圧延用素管の長手方向中央部よりサンプルを採取
し、管内表面より０．０１ｍｍ毎に平均炭素濃度を分析
し、第３図に示すような結果を得た。

例えば、ＪＩＳＧ３４５９に規定される配管用ステンレ
ス鋼鋼管５ＵＳ３０４ＴＰ−ＳＨでは、炭素量が、０．
０８重量％以下となっているのに対し、本結果では内表
面より０．０２ｍｍまでは炭素濃度は０．１４％以上と
著しく高濃度であり、内表面より０．０５　ｍ　ｍを超
えると母材の炭素濃度０、０４５％にほぼ同程度の濃度
となっている。したがって、少なくとも内表面から０．
０２ｍｍまでの高濃度の炭素領域を脱炭することができ
れば、浸炭による影響をすべて除去して、耐粒界腐食性
能を良好に維持することができる。

そこで、さらにこの点につき研究を重ねたところ、マン
ドレルミル圧延後の仕上圧延用素管な特定の酸素濃度雰
囲気中で、特定の温度範囲で特定時間加熱保持し、内面
の残存潤滑剤と高炭素濃度層を酸化脱炭により完全に除
去することにより、その後の仕上圧延、固溶化熱処理を
実施して、耐粒界腐食性能が劣化することのないオース
テナイト系ステンレス継目無鋼管を得ることができるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。

すなわち本発明は、マンドレルミル圧延後の仕上圧延用
素管を酸素濃度が６％以上、１５％以下の雰囲気にて９
５０℃以上１２００℃以下の温度域で１０分以上３０分
以下保持した後仕上圧延することを特徴とするオーステ
ナイト系ステンレス継目無鋼管の製造方法である。

［作用１ 以下本発明を作用と共に具体的に説明する。

本発明は、５ＵＳ３０４系をはじめとして５ｔＪＳ３１
０系、同３１６系、同３２１系、及び同３４７系等すべ
てのオーステナイト系ステンレス継目無鋼管の製造に適
用できるものである。

本発明においてマンドレルミル圧延直後の仕上圧延用素
管を酸素濃度が６％以上、１５％以下の雰囲気にて９５
０℃以上１２００℃以下の温度域で１０分以上３０分以
下保持した後仕上圧延するが、その理由は以下の通りで
ある。

酸素濃度ニ オーステナイト系ステンレス鋼の脱炭反応は、酸化性雰
囲気中で酸化と同時に進行する。酸素濃度が６％未満で
は酸化速度が遅（、脱炭の効果が無いので下限を６％と
する。一方１５％を越えると、酸化が進行し、スケール
オフ量が多くなり、歩留りが減少するだけでなく、かえ
って粒界酸化が進行して、その後の仕上圧延時に圧延欠
陥の発生原因となるので、上限を１５％とする。

加熱温度： 酸化速度は温度が高い程進行し、脱炭効果が大きくなる
。９５０℃未満では酸化速度が遅（、脱炭効果が少ない
ので、加熱温度の下限を９５０℃とする６一方、１２０
０℃を越えると粒界酸化が進行して、その後の仕上圧延
時に圧延欠陥の発生原因となるので、加熱温度の上限を
１２００℃とする。

保持時間： 脱炭量は保持時間が長ければ長いほど大きくなる。保持
時間１０分未満では脱炭が不十分となるため、保持時間
の下限を１０分とする。一方、３０分を越えると脱炭の
効果が飽和し、かえって生産性を阻害するので上限を３
０分とする。なお１本発明は上述したように、マンドレ
ルミル圧延用潤滑剤として黒鉛系潤滑剤を用いる場合に
効果があるのは勿論であるが、ＢＮと有機系バインダの
混合物のように、炭素を含む潤滑剤であればすべての場
合に有効である。

〔実施例〕

第１表に示すそれぞれの組成のオーステナイト系ステン
レス鋼の外径１１０ｍｍの丸ビレットを第１図に示す製
造工程で製造し試験に供した。素材ビレット１を回転炉
床式加熱炉２にて１２４０℃に加熱した後、マンネスマ
ンピアサ−３にて外径：　１１０ｍｍ、肉厚：１２．２
５ｍｍ、長さ：３２００ｍｍの中空素管４Ａに穿孔圧延
し、ついで表面に黒鉛＝２８％、有機バインダ：１０．
４％、水：６１．６％の組成の潤滑剤を塗布したマンド
レルバ−７を挿入し、マンドレルミル６にて孔型ロール
８を用いて外径：９０ｍｍ、肉厚：３．７５ｍｍ、長さ
：　ｌ　１７００ｍｍの仕上圧延用素管４Ｂとした。

得られた仕上圧延用素管４Ｂを再加熱炉１１においてそ
れぞれ第２表に示す再加熱炉条件で再加熱した後、スト
レッチレデューサ１２にて外径６０、５　ｍ　ｍ、肉厚
３．５ｍｍ、長さ：１８６００ｍｍの仕上り管１３とし
た。さらに熱処理炉１４にて１０８０℃に加熱、固溶化
処理後、水冷し、酸洗槽１６を経て製品とした。

製品の長平方向中央部よりサンプルを採取し、ＪＩＳＧ
Ｏ５７５に規定される硫酸−硫酸銅による粒界腐食試験
を実施し、割れのあるなしによって耐粒界腐食性能を評
価した。その結果を第２表に示した。

第２表から明らかなように、本発明に従いオーステナイ
ト系ステンレス継目無鋼管を製造した実施例１〜１４で
は、優れた耐粒界腐食性能を有した製品が得られている
。本発明の条件から外れた再加熱炉条件で再加熱した比
較例１５〜２１では割れが発生するか又は粒界酸化が発
生した。

［発明の効果１ 本発明によれば、黒鉛系の潤滑剤を塗布したマンドレル
バ−を挿入してマンドレルミル圧延を実施し、生産性を
阻害することな（、耐粒界腐食性能に優れたオーステナ
イト系ステンレス継目無鋼管を容易に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す工程図、第２図は従来方法
を示す工程図、第３図は仕上圧延用素管内面の炭素濃度
分布を示す図である。 １・・・素材ビレット　　２・・・回転炉床式加熱炉３
・・・マンネスマンピアサ− ４Ａ・・・中空素管　　　４Ｂ・・・仕上圧延用素管５
・・・中空素管製造用連続鋳造機 ６・・・マンドレルミル　７・・・マンドレルバ−８・
・・孔型ロール　　　１１・・−再加熱炉１２・・・ス
トレッチレデューサ １３・・・仕上り管　　　１４・・・熱処理炉１５・・
・仕上げ酸洗用素管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炭素を含む潤滑剤を用いたマンドレル圧延により仕
   上圧延用素管とし、その後仕上圧延を行うステンレス継
   目無鋼管の製造におい て、前記仕上圧延用素管を酸素濃度が６％以上１５％以
   下の雰囲気にて、９５０℃以上 １２００℃以下の温度域で１０分以上３０分以下保持し
   た後、仕上圧延することを特徴とするオーステナイト系
   ステンレス継目無鋼管の製造方法。