JPH05228515A

JPH05228515A - エロンゲータ用プラグおよびエロンゲータ圧延方法

Info

Publication number: JPH05228515A
Application number: JP7236292A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsubouchi; 憲治坪内
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】エロンゲータ圧延で、管内面に潤滑剤を供給
した場合のプラグ寿命を延長する。圧延管の内面肌を良
くする。【構成】プラグ１０の表面の、少なくとも損傷が生じ
る領域に、強化層１１を形成する。強化層１１は、１１
００℃での圧縮変形抵抗が２２ｋｇｆ／ｍｍ²以上のＦ
ｅ基合金、Ｎｉ基合金またはＣｏ基合金とする。強化層
１１の深さは、４ｍｍ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンネスマン方式によ
る熱間継目無管の製造に使用されるエロンゲータ用プラ
グ、およびこれを使用したエロンゲータ圧延方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間で継目無管を製造する方法の一つと
して、マンネスマン・プラグミル方式がある。この方式
では、まず、加熱炉で所定温度に加熱されたビレットま
たはブルームをピアサで孔あけして中空管となす。次い
で、これを第２ピアサと通称されるエロンゲータで延伸
圧延し、更に、プラグミル、リーラー、サイザーの各ミ
ルで所定の肉厚および外径に仕上げる。

【０００３】これらの工程のうち、エロンゲータによる
延伸圧延では、図３に示すように、互いに反対方向に傾
斜した状態で同一方向に回転するロール２０，２０と、
ロール２０，２０間にマンドレル３０にて支持されたプ
ラグ１０の間で、中空管４０が回転されながら減肉され
る。このとき、管内面に肌荒れが生じるが、その肌荒れ
は、エロンゲータ以後のプラグミルやリーラー、サイザ
ーによってかなり修正されるので、品質上の問題になる
ことは殆どなかった。そのため、エロンゲータでは、潤
滑剤等は特に使用せずに延伸圧延を行うのが通例とさ
れ、その際の技術的な課題は、もっぱら、材料とプラグ
の焼付防止およびプラグ寿命の向上の２点にあった。

【０００４】エロンゲータでのかかる課題を解決するた
めに、以前から、プラグの改善は種々行われている。例
えば、特開昭６０−８６２６２号公報に示されるよう
な、３Ｃｒ−１Ｎｉ鋼等の低合金鋼からなるプラグの表
面に、熱処理によって酸化スケールを生成させる技術
は、とりわけ効果的で、広く実用化されている。このよ
うなスケール生成プラグを使用した場合、プラグ表面に
元々あるスケールと、圧延中に材料内面から移着して堆
積した所謂ビルドアップスケールとの断熱および潤滑作
用により、圧延中の材料とプラグの焼付きが防止される
と共に、プラグ表層部の温度上昇が抑制され、例えば、
炭素鋼を圧延する場合、高温変形によってプラグが再使
用できなくなるまでに１００本近くの圧延が可能であっ
た。

【０００５】なお、スケールによる潤滑性改善以外の技
術では、プラグの表面にサーメット層を形成するものが
特開平２−８９５０７号公報に、また、プラグ基材とモ
リブデン表層との間にセラミックス中間層を介在させる
ものが特開平３−１０６５０４号公報にそれぞれ開示さ
れている。しかし、スケールによらない潤滑性改善技術
は、あるものは焼付きを生じ、またあるものは表面処理
層が剥離するなどの問題があり、総合的な性能では、適
正材質のプラグ表面に、熱処理によってスケール皮膜を
形成したエロンゲータ用プラグが、最高とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
熱間継目無管の内面品質に対する要求が厳しくなり、プ
ラグ表面に生成させたスケールによる潤滑だけでは、製
品内面肌を要求されるレベルに到達させるのが困難にな
ってきた。そのため、ピアサで孔あけして得た中空管の
内面に潤滑剤を供給し、エロンゲータによる延伸圧延で
も、潤滑剤による強制潤滑が頻繁に行われるようになっ
た。

【０００７】エロンゲータ圧延に潤滑剤を使用すると、
材料とプラグ間の潤滑性は、確実に向上する。しかし、
そのプラグが表面にスケールを生成させたものである
と、材料からのスケール移着・堆積が生じ難くなる上
に、プラグ自体のスケールの消耗も早くなり、スケール
による断熱作用が低下する。その結果、図４に示すよう
なしわ状の変形（図では誇張されている）がプラグ表面
に生じて、プラグが早期に使用不可となり、潤滑剤を使
用しない場合よりも、むしろプラグ寿命が低下する。従
って、製品の内面肌は良くなるものも、製管コストが上
昇し、製管能率の低も招く。

【０００８】本発明の目的は、外部から潤滑剤を供給さ
れる状況下で長寿命を有し、且つ圧延後の管内面肌を従
来より更に改善できるエロンゲータ用プラグを提供する
ことにある。本発明の他の目的は、内面肌の特に優れた
熱間継目無管を製造し、且つ、従来よりも大幅にプラグ
寿命を向上させることができるエロンゲータ圧延方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、外部から
潤滑剤を供給してエロンゲータ圧延を行う場合のプラグ
寿命を向上させるために、種々の実験を行ない、そのデ
ータを解析した結果、以下のことが明らかとなった。

【００１０】潤滑剤を使用せずに圧延する場合には、こ
れまでのように、優れた性能を有するスケールをプラグ
表面に形成させておかないと、すぐに焼付きを生じてプ
ラグが使用できなくなるが、管内面を潤滑している場合
には、プラグそのものの潤滑はそれほど重要でない。但
し、プラグ温度は従来よりも高くなるため、プラグを長
寿命化するためには、従来プラグよりも高温強度を高く
する必要がある。通常、エロンゲータにおける管内面温
度は１０５０℃から１２００℃程度であり、この温度域
で一定値以上の高温強度を有する合金でプラグ表面層を
強化すれば、管内面を潤滑しながらエロンゲータ圧延を
する際のプラグ寿命が大幅に向上する。そして、更に注
目すべき事実は、表面にスケールを生成させたプラグを
使用する場合に、潤滑剤を使用すれば、圧延後の管内面
肌はかなり良くなるが、ここでスケールを取り除けば、
管内面肌が更によくなるということである。これは次の
ように推察される。

【００１１】即ち、従来のプラグにおける熱処理生成ス
ケールは、通常１００〜３００μｍの厚みを有してお
り、潤滑剤を用いて圧延する際にもスケールが不均一に
摩耗してプラグ表面に凹凸が形成され、この凹凸がプリ
ントされて管内面肌を多少なりとも悪化させることにな
る。これに対し、本発明のようにその表面層を強化した
プラグでは、その表層部の不均一摩耗による凹凸が生じ
難いために良好な管内面肌が得られるものと推察され
る。

【００１２】本発明のエロンゲータ用プラグは、かかる
知見に基づいて開発されたもので、表面の少なくとも損
傷が生じる領域に、表面からの深さが４ｍｍ以上で、１
１００℃における圧縮変形抵抗が２２ｋｇｆ／ｍｍ²以
上のＦｅ基、Ｎｉ基またはＣｏ基の合金からなる強化層
が形成されてなる点を特徴とする。

【００１３】また、本発明のエロンゲータ圧延方法は、
加熱された中実ビレットまたはブルームをピアサで穿孔
して得た中空管の内面に潤滑剤を供給し、その供給後直
ちに、請求項１に記載のプラグを使用してエロンゲータ
圧延を行う点を特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明のエロンゲータ用プラグは、基本的に
は、表面にスケールを有しないので、高温強度を必要と
する。１１００℃における高温圧縮試験の値で代表する
と、圧縮変形抵抗（ここでは歪速度約１／ｓで圧縮した
際の真歪0.２における真応力とする）が２２ｋｇ／ｍｍ
²以上のＦｅ基合金、Ｎｉ基合金またはＣｏ基合金でプ
ラグ表層を強化することにより“しわ”または“波打
ち”といったプラグの表面損傷が生じ難くなり、結果と
してプラグの長寿命化を図ることができる。高温強度の
上限は特に規定するものではないが、高温強度の高い合
金ほど靱性や耐熱衝撃性が低く、エロンゲータ圧延中ま
たは圧延後の水冷時に割れを生じ易いため、前記変形抵
抗を３５ｋｇｆ／ｍｍ²程度までにとどめておくほうが
良い。

【００１５】強化層の厚みは、４ｍｍ未満では表面層強
化の効果が十分でなく、早期にプラグ損傷が生じる。強
化層の厚みの上限は特に規定するものではなく、極端な
場合、プラグ全体を前記合金としても良いが、これらの
合金は高価なものであるから、経済性をも考慮するとプ
ラグ表面から５０ｍｍ程度までを強化層とすることが好
ましい。その際のプラグ本体は、必要に応じて高合金
鋼、耐熱鋼などを使用しても良いが、通常は炭素鋼や低
合金鋼でも十分な効果を発揮することができる。

【００１６】次に、強化層によるプラグ長手方向の強化
範囲を、図１および図２を参照して説明する。１はプラ
グ本体、２は表面強化層である。

【００１７】プラグの長手方向については、通常は、図
１のように管材と接触する表面全体を強化するが、必ず
しもその必要はなく、図２のように圧延中の負荷が高く
損傷が生じ易い領域のみを強化しても良い。その際、比
較的負荷が小さい部分でも、管材と接触して相対滑りが
生じる限り、焼付などの損傷が生じる危険性が全くない
とは言えないこと、また更に、負荷が小さい部分ではプ
ラグの表面スケールの不均一摩耗による凹凸が生じ難
く、管内面肌を劣化させるおそれがほとんどないことか
ら、非強化部の表面には、例えば従来プラグのように熱
処理によるスケール付けを行っておくことが好ましい。
また、強化層の表面も、管内面の潤滑状態によっては潤
滑切れを生じる危険性があるので、高温加熱等により多
少なりともスケール皮膜を形成させておくのが望ましい
が、そのスケール厚さが厚すぎる場合には前述したよう
にスケールの不均一摩耗が生じて管内面肌を悪化させる
ことになるから、スケール皮膜を形成させる場合は、そ
の厚みを１０μｍ以下とするのが望ましい。

【００１８】強化層を構成するＦｅ基合金としては、具
体的には、高Ｃｒ−高Ｍｎ鋼（例えばＦｅ−0.３Ｃ−１
５Ｃｒ−１５Ｍｎ−Ｍｏ，Ｖ）、高Ｃｒ−高Ｎｉ−高Ｃ
ｏ鋼（例えばＦｅ−２０Ｃｒ−２０Ｎｉ−２０Ｃｏ−Ｍ
ｏ，Ｗ）等を挙げることができる。また、Ｎｉ基合金、
Ｃｏ基合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金やＮｉ−
Ｆｅ−Ｍｏ系合金（例えばＮｉ−１５Ｃｒ−１６Ｍｏ−
ＷやＮｉ−２０Ｆｅ−２０Ｍｏ）、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系
合金（例えばＣｏ−0.２Ｃ−２７Ｃｒ−５Ｍｏ）等を挙
げることができる。

【００１９】強化層の形成方法は特に限定するものでは
なく、例えば溶接肉盛りする方法、遠心鋳造によって強
化層を凝固させた後にプラグ本体となる内層を鋳込む方
法、プラグ本体と強化層を別々に作製した後に両者を接
着・焼きばめなどにより接合する方法等があり、いずれ
を用いても良い。

【００２０】本発明のエロンゲータ圧延方法は、潤滑剤
を使用し、且つ、本発明の強化プラグを使用することに
より、スケール生成プラグに潤滑剤を組み合わせた場合
よりも、内面肌の優れた熱間継目無管が製造でき、しか
も、プラグ寿命を大幅に延長する。

【００２１】ここで使用する潤滑剤としては、潤滑成分
が５０〜９０重量％のカルシウム化合物と、１０〜５０
重量％の黒鉛とからなるものが良い（特願平３−２６２
９７４）。この潤滑剤は、潤滑成分が黒鉛単体の潤滑剤
と同程度の潤滑性能を有し、しかも、被圧延材の潤滑面
に浸炭層などの有害層を発生させない。カルシウム化合
物としては、炭酸カルシュウム、水酸化カルシウム、酸
化カルシウム等を挙げることができ、これらを単独また
は複合で使用することができる。

【００２２】潤滑剤の供給直後にエロンゲータ圧延を開
始するのは、高温の管内面に付着した潤滑剤が変質する
のを防ぐためで、例えば黒鉛を含む潤滑剤を用いる場
合、これを管内に供給後長時間放置すると、黒鉛が酸化
・消耗してしまって潤滑性が劣化あるいは消失してしま
うからである。

【００２３】

【実施例】表１に示す化学組成の炭素鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼
からなる中実ビレットを所定穿孔温度に加熱した後、ピ
アサで穿孔して、外径２３５ｍｍ×肉厚４3.２×長さ５
ｍの中空管とした。得られた中空管の一方の管端から高
圧水を注入して管内面をデスケールした後、直ちに、そ
の管内面に窒素ガスの噴射によって表２に示す組成の潤
滑剤を供給し、その後、種々のプラグを使用して速やか
にエロンゲータによる延伸圧延を行った。延伸圧延比は
2.０であり、圧延後の管寸法は外径２５０ｍｍ×肉厚１
7.８ｍｍ×長さ１０ｍである。使用したプラグの材質と
プラグ寿命の調査結果を表３および表４に示す。プラグ
寿命は、３Ｃｒ−１Ｎｉの低合金鋼からなるプラグの表
面に酸化スケールを生成させた従来プラグの寿命を１と
したときの寿命比で表わした。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】従来例９のプラグに比べ、本発明例１〜８
のプラグは、優れた寿命を有していることがわかる。こ
れに対し、表面強化層の高温強度が本発明範囲に満たな
い比較例１０のプラグ、表面強化層の厚みが本発明範囲
に満たない比較例１１のプラグでは、プラグ寿命の大幅
な改善はみられず、かえってプラグコストの高騰を招
く。

【００２９】また、表３のNo. ５に示す表面肉盛強化プ
ラグ（ただし強化層の厚みは１０ｍｍ）を使用して得た
炭素鋼圧延管の内面粗さを測定したところ、Ｒｍａｘ３
3.５μｍであった。これに対し、表３のNo. ９に示すス
ケール生成プラグを使用して得た炭素鋼圧延管の内面粗
さはＲｍａｘ４7.６μｍであった。また、このスケール
生成プラグを潤滑剤なしで使用した場合の内面粗さはＲ
ｍａｘ７8.１μｍであった。結果を表５に整理して示
す。表５から明らかなように、スケール生成プラグに潤
滑剤を組み合わせても、圧延管の内面肌品質は向上する
が、スケールのない本発明プラグのほうが内面肌は更に
良好となる。

【００３０】

【表５】

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のエロンゲータ用プラグおよびエロンゲータ圧延方法に
よれば、内面潤滑剤を使用した場合のプラグ寿命が著し
く向上し、製管コストの低減および製管能率の向上が達
成される。同時に圧延管の内面肌が良くなり、製品の品
質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエロンゲータ用プラグの構造例を示す
縦断側面図である。

【図２】他のプラグ構造を示す縦断側面図である。

【図３】エロンゲータ圧延を説明するための模式図であ
る。

【図４】従来プラグで問題となる表面変形の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０プラグ１１プラグ本体１２表面強化層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面の少なくとも損傷が生じる領域に、
表面からの深さが４ｍｍ以上で、１１００℃における圧
縮変形抵抗が２２ｋｇｆ／ｍｍ²以上のＦｅ基、Ｎｉ基
またはＣｏ基の合金からなる強化層が形成されてなるエ
ロンゲータ用プラグ。
【請求項２】加熱された中実ビレットまたはブルーム
をピアサで穿孔して得た中空管の内面に潤滑剤を供給
し、その供給後直ちに、請求項１に記載のプラグを使用
してエロンゲータ圧延を行うことを特徴とするエロンゲ
ータ圧延方法。