JPH04284904A - チタンおよびチタン合金管の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チタンまたはチタン合
金管、特に薄肉継目無管の連続熱間圧延による製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】チタンまたはチタン合金（　以下、単に
チタンとも総称する）　の継目無管を製造する代表的な
方法としては、熱間押出法と熱間穿孔圧延法とがあるが
、工具と材料との焼付の問題や機械のパワーの問題があ
り、共に肉厚としては６ｍｍ以上のものを製造するのが
限度であり、６ｍｍ以下の肉厚のものを１パスで、ある
いは１プッシュで製造することはできない。そのために
、そのような薄肉管を熱間で製造する方法として、例え
ば特開昭６４−５６０７号公報に開示されている傾斜ロ
ールによる延伸圧延の方法が提案されている。

【０００３】しかしながら、チタンあるいはチタン合金
は熱間加工を受けると、表面に酸化皮膜の硬化層ができ
、これを除去するためには少なくとも１ｍｍ以上の厚さ
の表面層を切削等の方法により落とさなければならない
。この硬化層は管の内外面両方に発生するので、切削量
は内外面合計すると２ｍｍ以上になり、もし熱間圧延さ
れた材料が薄肉であれば、それだけ切削歩留の低下が著
しいことになる。

【０００４】熱間加工時には硬化層の発生は不可避であ
るが、この硬化層は製品出荷までのどこかの段階で必ず
除去する必要があり、それは上記の歩留りの関係で、素
材肉厚の厚い場合に行う方が望ましい。

【０００５】ところで熱間圧延された管の内外面硬化層
を除去した後、酸化皮膜を形成させずに薄肉管を製造す
る方法としては、例えば冷間抽伸あるいは冷間圧延を行
うこと等が考えられるが、いずれの場合も冷間加工前の
素管の外径よりも冷間加工後の管外径のほうが小さくな
らざるを得ない。したがって、径の大きい薄肉管を製造
するためには、径の大きい熱間圧延素管を用いる必要が
あり、そのためには径の大きい押出用あるいは圧延用素
材を用いる必要がある。しかしながら、径の大きい材料
の押出、あるいは圧延には、それなりの大きい押出力あ
るいは圧延反力や圧延トルクに耐え得る設備が要求され
る。実用的とはいえない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
には次のような問題がある。 （１）　硬化層を有しないチタン管あるいはチタン合金
管を熱間で製造するにあたっては、薄肉管になればなる
程、削り歩留りが低下する。 （２）　少なくとも圧延または押出用の素材と同程度の
外径を有する薄肉チタン管、チタン合金管を製造するこ
とは、冷間加工を加える前提では不可能である。 かくして、本発明の目的は、上述のような従来技術の欠
点を解消し、硬化層の除去のための歩留り低下を最小化
するとともに、冷間加工を用いずに熱間圧延による加工
だけを行い、熱間加工用素材外径と同程度以下の外径を
有する薄肉チタン管およびチタン合金管を製造する方法
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明は、２ロ
ールタイプの傾斜型圧延機を使って行う連続熱間圧延に
よるチタンおよびチタン合金管の製造方法であって、穿
孔圧延工程、酸化層除去工程、内外面シール工程、延伸
加工工程、所望により抽伸加工工程、およびシール材除
去工程からなるチタンおよびチタン合金管の製造方法で
ある。

【０００８】このように、本発明によれば、丸棒を素材
として、一対の傾斜ロールを有する穿孔圧延機を用いて
、熱間穿孔圧延で例えば６ｍｍ以上の肉厚の管材を製管
し、その後同管材を内外削し、削り歩留りの低下をこの
切削量だけとする。次いで、この切削された管に内外面
をシールし、大気と切削面との自由な接触を防ぎ、その
材料全体を一回以上、２ロール型の傾向圧延機を用いて
延伸圧延あるいは穿孔圧延することにより、切削面の大
気による連続的酸化を防止するとともに材料を熱間圧延
により薄肉化する。所定の肉厚が実現できた時点で、材
料を　（ｉ）冷間抽伸により、傾斜圧延によって材料表
面に発生したわずかなうねりをとるか、（ｉｉ）あるい
は、そのままで酸洗を行って表層の炭素鋼を除去し、酸
化していないチタン管、チタン合金管の薄肉管を得る。

【０００９】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体
的に説明する。 （１）　穿孔圧延工程：素材丸棒を例えば　７５０〜１
０５０℃に加熱し、２つの傾斜ロールを有するロータリ
ー式の熱間穿孔圧延機により穿孔圧延を行い、継目無素
管を製造する。素管を穿孔圧延で製造するのは、押出し
に比較して生産性が高く、また押出し材は内削した中空
ビレットを必要とするため、素管を製造する時点の歩留
りが低下するためである。なお、２ロールタイプの傾斜
圧延の詳細については特開昭６４−５６０７号公報に開
示されているので本文ではそれを援用する。

【００１０】（２）　酸化層除去工程：上記穿孔圧延工
程で得た素管を冷却し、内外面に発生した酸化による硬
化層を、切削等の機械加工により除去する。この硬化層
除去はグラインダーあるいはベルト研磨等によって行っ
てもよい。穿孔圧延直後に切削などの機械的除去作業を
行うのは、厚肉時に切削を行い、硬化層を除去する方が
削り歩留りが高くなるためである。切削量は通常２ｍｍ
程度であれば十分である。

【００１１】（３）　内外面シール工程：このように得
た熱間圧延素管内面にその内径より小さい径の炭素鋼か
ら成る棒または管材を挿入し、外面には機械加工後の外
径よりわずかに大きい内径を有する炭素鋼の管をはめこ
み、はめあい部の残存大気を残したまま、あるいは真空
状態になるように脱気した上で、両管端部を密封する。

【００１２】このときの各管体の組立の様子は図１に断
面図で示す。すなわち、硬化層を除去した熱間圧延素管
１は内面が炭素鋼管体２によって外面が同じく炭素鋼管
体３によってシールされ、シール材であるこれらの管体
２、３は両端において溶接止めされる。４は溶着金属で
ある。管体２は棒材であってもよい。このように熱間圧
延素管の切削内外面をシールするのは、切削面を大気の
自由な接触による酸化から防ぐためである。なお、シー
ル用には好ましくは炭素鋼を使用するが、これは後述す
る最終工程の酸洗工程により容易に除去され得る、安価
な素材であることと、各種寸法、形状の管材、棒材が容
易に入手できるためである。また炭素鋼を用いると後の
冷間抽伸が容易となる。

【００１３】炭素鋼以外の材質としては、例えば銅を用
いても良いが、これはコスト面で炭素鋼に比較して高価
である。チタン材の抽伸に焼付きの問題があり、一般に
は困難であるが、このように本発明によればそれが容易
に行うことができる。図２は脱気後の封止の様子の説明
図であって、溶着金属４を貫通して設けた脱気通路５は
矢印Ａ方向に脱気後、Ｂ方向から加圧して溶断されて封
止される。

【００１４】本工程において、管体２、３で区画される
空間は脱気すれば完全真空になり、そこに置かれた素管
１の切削面の酸化は完全に防止される。脱気しない場合
でも炭素鋼とチタン材との間に含まれた酸素総量は極く
わずかであるため、再加熱により生成する酸化膜の厚み
は極く薄いので、特に問題にならない場合はそのまま、
それを除去する必要がある場合は研磨またはショットブ
ラスト程度で良く、歩留り低下はほどんどない。

【００１５】（４）　延伸加工工程：硬化層を除去して
から上述のように管組立体を構成し、次いでその組立体
全体を加熱した上で延伸加工として例えば穿孔圧延する
。さらに必要であれば該組立体の内面に炭素鋼の丸棒を
挿入した上で、穿孔圧延をくり返し、所定の寸法とした
後に冷却する。この場合にも前述の２傾斜ロールによる
穿孔圧延を再び行えばよい。あるいは穿孔圧延機を用い
て、内面中空状の素管を再度延伸あるいは拡管圧延して
もよい。この延伸加工工程にあって、内面に管体２を挿
入して延伸圧延するのは、管組立体である圧延材が中空
であるため加工が容易で、延伸比が穿孔圧延より大きく
とれるからである。もちろん、前述のように管体２に代
えて丸棒を挿入してもよいが、その場合には穿孔段取り
を大幅に変えず再穿孔ができる。

【００１６】（５）　抽伸加工工程：延伸加工後には、
必要に応じて冷間の抽伸加工を行う。最終段階に冷間抽
伸を入れるのは、チタン管の内外面のうねりをとるため
であり、その必要性のないときはこの工程は不要である
。抽伸の代替として圧延を行ってもよく、具体的には、
例えばコールドピルガーミルを用いればよい。

【００１７】（６）　シール材除去工程：例えば硝酸浴
に漬けることにより炭素鋼を除去し、チタンまたはチタ
ン合金の管を得ることができる。酸洗は、炭素鋼を除去
するためである。チタンやチタン合金は耐酸性が強いの
で、酸による腐食はなく、歩留り低下はない。その他、
炭素鋼部分だけの切削等の手段も考えられる。この方法
であれば、チタンの歩留り低下も防止でき、且つ切削工
具の損耗もチタンの切削の場合に比べて少なくてよい。 かくして、本発明によれば肉厚６ｍｍ　以下の薄肉継目
無チタン管が歩留りよく製造される。次に、実施例によ
って本発明をさらに具体的に説明する。

【００１８】

【実施例】それぞれ直径６０ｍｍの素材：（１）純チタ
ン丸棒　（切削材）　および　（２）Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ丸棒　（切削材）　を用意し、２ロール傾斜圧延法に
よって穿孔圧延を行った。 穿孔温度は１０００℃であった。このとき、穿孔寸法：
　６３φｏ　×５０φｉ　×６．５ｔ、つまり外径６３
ｍｍ、内径５０ｍｍ、そして肉厚は６．５ｍｍ　であっ
た。

【００１９】次いで、熱間圧延時に生成した硬化層を除
去するために内外面をそれぞれ２ｍｍつづ切削加工した
。 このとき、切削寸法：　６１φｏ　×５２φｉ　×４．
５ｔであった。

【００２０】図１に示すように切削後、熱間圧延素管１
は炭素鋼管２、３によって内外面のシールを行った。こ
のとき、 外面：７５φｏ　×６１．５φｉ　炭素鋼管内面：５１
．５φｏ　×３５φｉ　炭素鋼管であった。

【００２１】脱気は次の二態様で行った。 脱気　　（ｉ）　脱気なしで密封 （ｉｉ）　図２の形態で脱気管５を付け、１０−３Ｔｏ
ｒｒまで脱気した後、脱気管５を加熱、圧着し密封した
。 シール処理後、１０００℃に加熱して延伸圧延を行った
。延伸圧延後の管組立体の寸法は７７φｏ　×６５φｉ
（外径７７ｍｍ、内径６５ｍｍ）　である。つまり、内
訳寸法は外側の炭素鋼は外径７７ｍｍ、内径７２ｍｍ、
内側の炭素鋼は外径６９．２ｍｍ、内径６５ｍｍであり
、従ってチタン層は外径７２ｍｍ、内径６９．２ｍｍで
ある。延伸圧延後は、冷却してから硝酸によってシール
材である炭素鋼を溶解除去した。その結果、脱気の有無
にかかわらず、７２φｏ　×６９．２φｉ（外径７２ｍ
ｍ、内径６９．２ｍｍ、肉厚１．４　ｍｍ）の仕上げ寸
法の薄肉継目無チタン管が得られた。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、６ｍｍ　以下という薄
肉チタン管が歩留りよく製造することができ、従来切削
によって薄肉化していたことを考えると、継目無管の品
質の向上はもちろん製造コストの低減効果は著しい。ま
た、熱間圧延素管と比較して実質上内径を縮少させるこ
となく薄肉化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例での延伸圧延用管組立体の略式
断面図である。

【図２】管組立体の脱気機構の説明図である。

【符号の説明】

１　　素管 ２　　管体 ３　　管体 ４　　溶着金属 ５　　脱気通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２ロールタイプの傾斜型圧延機を使っ
   て行う連続熱間圧延によるチタンおよびチタン合金管の
   製造方法であって、穿孔圧延工程、酸化層除去工程、内
   外面シール工程、延伸加工工程、およびシール材除去工
   程を備えたチタンおよびチタン合金管の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記シール材除去工程に先立って行わ
   れる冷間での抽伸加工工程をさらに備えた請求項１記載
   の方法。