JPH04294803A - マンドレルミルの圧延方法 - Google Patents

マンドレルミルの圧延方法

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JPH04294803A
JPH04294803A JP8125591A JP8125591A JPH04294803A JP H04294803 A JPH04294803 A JP H04294803A JP 8125591 A JP8125591 A JP 8125591A JP 8125591 A JP8125591 A JP 8125591A JP H04294803 A JPH04294803 A JP H04294803A
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JP
Japan
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rolling
mandrel
tube
mill
mandrel mill
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Withdrawn
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JP8125591A
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Inventor
Tetsuo Shimizu
哲雄 清水
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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。
【0002】
【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、或いは、ユージンセジ
ュルネ方式、エアハルトプッシュベンチ方式等の熱間押
し出し法で製造されるが、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。
【0003】マンドレルミル方式は、例えば図2に示す
ように、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。尚、かような中空
素管4A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。かかる中空素管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、中空素管4Aに、表面に
熱間圧延用潤滑剤を塗布したマンドレルバー7を挿入し
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て、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。中空素
管4Aはマンドレルミル6でもとの長さの 2から 4
倍の長さに延伸され、仕上圧延機用素管4Bとなる。
【0004】この仕上圧延機用素管4Bは、必要に応じ
て再加熱炉11によって所定の温度に再加熱された後、
仕上圧延機である例えばストレッチレデューサー12に
よって仕上げ圧延される。ストレッチレデューサー12
によって素管の外径は最大で75%も絞られ、素管ビレ
ットの長さの40倍以上にも延伸され、更にその外表面
はストレッチレデューサー10の最終側の数スタンドの
真円孔型ロールによって定径されるため比較的優れた外
形寸法精度の仕上がり管13が得られる。
【0005】ところでマンドレルミルを用いた延伸工程
において、マンドレルバー表面に潤滑剤を塗布しないで
、或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ーの損耗
、焼付等が大きくなるばかりでなく、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。従って、マンドレルバー表面には、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59−3731
7号公報に示されるような黒鉛を主成分とし、バインダ
ーとして有機物を含有する水溶性潤滑剤が最もよく使用
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、SUS3
04やSUS316に代表されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼等の比較的低炭素濃度の材料を、このような黒
鉛を含有する潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿入し
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。
【0007】この高炭素濃度領域はその後の再加熱、仕
上圧延、更に圧延後の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を残存せしめ、例えばオーステナイ
ト系ステンレス鋼の場合ではJISG0575に規定さ
れる硫酸−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
があった。
【0008】従って、オーステナイト系ステンレス鋼の
場合では耐粒界腐食性能を確保するために、圧延された
製品管の内表面側の浸炭部を研磨等により除去する工程
が必要となり、著しくコストを上昇させ、生産性を低下
させる等の問題が発生していた。更に、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。
【0009】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
ト径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63−27474
1 に開示されている。然しながら、この従来法では、
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、結果として、熱間加
工性を低下させるため、却って圧延欠陥疵を発生させる
、或いは製造可能な肉厚の範囲を狭める等の問題がある
【0010】本発明は、上述の事情に鑑みて開発された
もので、黒鉛を含有する潤滑剤を塗布したマンドレルバ
ーを挿入してマンドレルミル圧延を実施したとしても、
素管内表面側に浸炭による炭素濃度が高い部分を発生さ
せることなく、生産性を低下させることなく安価に造管
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点を解決すべく、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
、マンドレルミル圧延時に素管とマンドレルバーとの間
隙では、マンドレルバー表面に塗布された黒鉛系の潤滑
剤の主成分である黒鉛、及びバインダーとして含有して
いる有機物が反応燃焼し、COガスが多量に生成するこ
と、更にこれら燃焼生成ガスは浸炭反応を促進するガス
であり、これら浸炭性のガスにより素管内面に浸炭する
ことを見いだした。
【0012】そこで、更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直前に予め素管とマンドレル
バーの間隙に、CO2 ガス又はO2 ガス、水蒸気、
或いはこれらの混合ガス等の酸化性ガスを充満させるこ
とにより、黒鉛系潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿
入してマンドレルミル圧延しても浸炭反応を阻止するこ
とが可能となり、浸炭のない仕上圧延用素管が得られる
ことを見いだし本発明を完成させるに至ったのである。
【0013】即ち本発明は、黒鉛を含む潤滑剤を塗布し
たマンドレルバーを素管に挿入してマンドレルミル圧延
する際に、マンドレルバーと素管の間隙を酸化性ガスに
て満たした状態下で圧延することを特徴とするマンドレ
ルミル圧延方法である。
【0014】
【作用】以下、本発明を作用と共に具体的に説明する。
【0015】本発明においてマンドレルミル圧延直前に
マンドレルバーと素管との間隙に充満させる酸化性ガス
としては、CO2 ガス、O2 ガス、水蒸気、又はこ
れらの混合ガス等が適用できる。これら酸化性ガスの作
用は以下に示すとおりである。
【0016】黒鉛、バインダーとしての有機物を含む潤
滑剤を塗布したマンドレルバーを素管に挿入してマンド
レルミル圧延を実施すると、高温の素管と接触すること
により、潤滑剤中の黒鉛は燃焼し、COガス、CO2 
ガスを発生する。この際、マンドレルバーと素管との間
隙は一般的に非常に狭いため、黒鉛が完全燃焼するに足
りる酸素量は存在しないため、通常の状態で圧延中に発
生する燃焼ガスは、大部分がCOガスとなる。
【0017】一方、CO+CO2 混合ガス中における
鋼の浸炭及び脱炭平衡は次式で表される。
【0018】
【数1】 ここで、(C)は鋼中に溶解している炭素濃度である。 即ち、(1) 式は、雰囲気中のCO分圧が高ければ、
反応が(1) 式の左方向へ進行して鋼中の平衡炭素濃
度(C)が増加、言い換えれば浸炭することを示してい
る。逆に、雰囲気中のCO2 分圧が高ければ、反応が
(1) 式の右方向へ進行し、脱炭することを示してい
る。
【0019】従来の圧延方法では、潤滑剤の燃焼ガスの
大部分が不完全燃焼によるCOガスであるので、(1)
 式の反応は左方向へ進行して、素管の内面は浸炭によ
り炭素濃度が高くなる。一方、予めマンドレルミル圧延
中の素管とマンドレルバーとの間隙の雰囲気をCO2 
分圧の高い状態にすることにより(1) 式の反応は右
方向へ進行するため、素管の内面の浸炭を防止すること
ができる。
【0020】また、マンドレルミル圧延中の素管とマン
ドレルバーとの間隙の雰囲気を予めO2 分圧の高い状
態にしておけば、潤滑剤中の黒鉛は完全燃焼し、結果と
してCO2 分圧の高い状態となり、上記の通り浸炭す
ることはない。
【0021】一方、高温の水蒸気中での反応は不可逆的
に次式で表される。
【0022】
【数2】 更に反応によって生成したガスの各成分の間には二次的
に次式で示される平衡反応式が成り立つ。
【0023】
【数3】 ここで、雰囲気中の水蒸気分圧を高めれば、(4) 式
の反応は右方向へ進行し、結果としてCO2 分圧が高
まり、(1) 式の反応は右方向へ進行する。
【0024】即ち、マンドレルミル圧延中の素管とマン
ドレルバーとの間隙の雰囲気を予め水蒸気分圧の高い状
態にしておけば素管内面の浸炭が防止できる。
【0025】以上の様に、黒鉛を含む潤滑剤を塗布した
マンドレルバーを素管に挿入してマンドレルミル圧延す
る際に、マンドレルバーと素管の間隙を酸化性ガス、即
ちCO2 ガス又はO2 ガス、水蒸気、或いはこれら
の混合ガスにて満たした状態下で圧延することにより、
圧延後の素管の内面の浸炭を防止することができる。
【0026】
【実施例】図1は本発明が実施される継目無鋼管製造ラ
インの一例を示す工程図である。
【0027】図1において、素材ビレット1は回転炉床
式加熱炉2において所定の温度(一般的には1100℃
〜1300℃)まで加熱された後、マンネスマンピアサ
3により穿孔圧延され中空素管4Aとなる。尚、中空素
管4Aは中空素管製造用連続鋳造機5によって直接製造
されてもよい。
【0028】上記中空素管4Aはマンドレルミル6によ
り減肉延伸される。マンドレルミル6は、潤滑剤塗布装
置21により表面に黒鉛含有潤滑剤を塗布したマンドレ
ルバー7を中空素管4Aに挿入した状態で該中空素管4
Aを延伸圧延する。尚、マンドレルミル6は、 6〜 
8基のロールスタンドから構成されており、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での素管温度は、圧延機入側では105
0℃〜1200℃、圧延機出側では 800℃〜100
0℃となるのが一般的である。中空素管4Aはマンドレ
ルミル6でもとの長さの 2から 4倍の長さに延伸さ
れ、仕上圧延機用素管4Bとなる。
【0029】上記仕上圧延機用素管4Bは、再加熱炉1
1によって所定の温度(一般的には850〜1000℃
)に再加熱された後、ストレッチレデューサー12によ
って仕上げ圧延される。ストレッチレデューサー12に
よって素管の外径は最大で75%も絞られ、素管ビレッ
トの長さの40倍以上にも延伸され、更にその外表面は
ストレッチレデューサー10の最終側の数スタンドの真
円孔型ロールによって定径されるため比較的優れた外形
寸法精度の仕上がり管13が得られる。
【0030】然るに、本実施例にあっては、マンドレル
ミル6において、黒鉛含有潤滑剤を塗布したマンドレル
バー7を中空素管4Aに挿入して延伸圧延する際に、酸
化性ガス供給装置22が噴出する酸化性ガスを中空素管
4Aの後端(又は先端)から中空素管4A内に供給する
。これにより、マンドレルバー7と中空素管4Aの間隙
を酸化性ガスにて満たした後に、直ちに上記マンドレル
ミル圧延を行なう。
【0031】然るに、表1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
ットを回転炉床式加熱炉にて1240℃に加熱した後、
マンネスマンピアサーにて外径:110mm 、肉厚:
12.25mm 、長さ:3200mmの中空管に穿孔
圧延しマンドレルミル圧延用素管とした。ついで表面に
黒鉛:28%、有機バインダー(ポリビニルアルコール
):10.4%、水:61.6%の組成から成る潤滑剤
を塗布したマンドレルバーを挿入した後、表2に示す組
成の酸化性ガスを図1の酸化性ガス供給装置9により素
管後端からマンドレルバーと素管の間隙に充満させ、直
ちにマンドレルミル圧延を行ない、外径:90mm、肉
厚:3.75mm、長さ11700mm の仕上圧延用
素管とした。得られた仕上圧延用素管をそれぞれ再加熱
後、ストレッチレデューサーにて外径60.5mm、肉
厚3.5mm 、長さ18600mm の仕上がり管と
した。更に1080℃に加熱、固溶化処理後、水冷し、
製品とした。
【0032】製品の長手方向中央部よりサンプルを採取
し、JISG0575に規定される硫酸−硝酸銅による
粒界腐食試験を実施し、割れのあるなしにより耐粒界腐
食性能を評価し、浸炭の有無を確認した。
【0033】表2から明らかなように、本発明に従いマ
ンドレルミル圧延時にマンドレルバーと素管の間隙に酸
化性ガスを充満させた場合には浸炭のない製品が得られ
る。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、黒鉛系の潤滑剤を塗布
したマンドレルバーを挿入してマンドレルミル圧延を実
施したとしても、生産性を阻害することなく内表面に浸
炭のない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】
【図1】図1は本発明の概念を示す工程図である。
【図2】図2は従来方法を示す工程図である。
【符号の説明】
4A  中空素管 4B  仕上圧延用素管 6  マンドレルミル 7  マンドレルバー 21  潤滑剤塗布装置 22  酸化性ガス供給装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  黒鉛を含む潤滑剤を塗布したマンドレ
    ルバーを素管に挿入してマンドレルミル圧延する際に、
    マンドレルバーと素管の間隙を酸化性ガスにて満たした
    状態下で圧延をすることを特徴とするマンドレルミルの
    圧延方法。
  2. 【請求項2】  前記素管材料がオーステナイト系ステ
    ンレス鋼である請求項1記載のマンドレルミルの圧延方
    法。
JP8125591A 1991-03-22 1991-03-22 マンドレルミルの圧延方法 Withdrawn JPH04294803A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136703A (ja) * 1993-11-17 1995-05-30 Nippon Steel Corp シームレスパイプ圧延方法
WO2006008804A1 (ja) * 2004-07-20 2006-01-26 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Cr含有鋼の熱間加工方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07136703A (ja) * 1993-11-17 1995-05-30 Nippon Steel Corp シームレスパイプ圧延方法
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Effective date: 19980514