JPH0523711A - 熱間継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 穿孔、延伸圧延により製造される熱間継目無
鋼管の内面スケール押し込み疵を抑える。 【構成】 延伸圧延中の材料内面温度を、当該材料に生
成される酸化スケールの融点以下に抑える。酸化スケー
ルの生成量が少なくなる上に、液化したスケールと固体
のスケールとが入り交じって材料内面に大きな押し込み
を形成する事態が避けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中実のビレットを穿孔
して得た中空のシェルを延伸圧延して継目無管となす熱
間継目無鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間継目無鋼管の製造方法として、加熱
された中実のビレットをマンネスマンピアサー等の穿孔
機で穿孔して中空のシェルとなし、更に、このシェルを
ロータリーエロンゲータ（第２穿孔機）、アッセルミ
ル、ディッシャミル等の延伸圧延機で順次減肉させて継
目無管となす方法がある。この方法では、穿孔によって
出来る新生面（シェルの内面）が酸化され、その酸化は
次工程の延伸圧延で更に進行する。

【０００３】延伸圧延中の材料内面に付着する酸化スケ
ールは、材料内の内面工具と材料内面との間に噛み込ま
れて、製品の内面に中ピット疵と呼ばれる押し込み疵を
つくる原因になることが知られている。これを防止する
ために、一般には、ロータリーエロンゲータの手前で中
空のシェル内に高圧水を吹き込んで、内面スケールを除
去することが行われている。また、特開昭５８−１６８
４０５号公報には、ロータリーエロンゲータの内面工具
から圧延直前の材料内面に冷却水を吹き付ける押し込み
疵防止技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの押し込み疵防
止技術のうち、中空シェルの内面スケールを高圧水で除
去するものでは、数ｍから１０数ｍの長さに及ぶシェル
の全長にわたって内面スケールを充分に除去することが
困難である。また、内面スケールを除去してから圧延が
開始されるまでの間に数秒程度の時間遅れがあり、更
に、材料の後端ほどスケール除去から圧延までの時間が
長くなる。そのため、スケールの除去された材料内面が
復熱し、ここに新たに酸化スケールが発生する問題もあ
る。従って、押し込み疵の防止効果は、著しく不安定で
しかも小さい。

【０００５】その点、内面工具から圧延直前の材料内面
に冷却水を吹き付ける技術は、材料の長さや復熱による
影響を受けず、安定な効果を発揮することが期待でき
る。しかし、実際にこの技術を採用してみると、その効
果が材料間で、また、材料の軸長方向で大きくばらつく
ことが明らかになった。

【０００６】本発明の目的は、全ての材料の全長にわた
って押し込み疵を確実に防止できる熱間継目無鋼管の製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】延伸圧延機の内面工具か
ら圧延直前の材料内面に冷却水を吹き付けるスケール押
し込み疵防止技術は、材料によっては、また材料の特定
部位においては優れた効果を発揮する。しかし、全ての
材料の全長にわたって押し込み疵を充分に抑えることは
出来ない。本発明者は、その原因として、材料内面を冷
却する際の目安となる温度が解明されていない点に着目
し、冷却温度と押し込み疵の発生状況との関係について
調査解析を繰り返した。その結果、押し込み疵の発生温
度に材料の材質に固有の臨界点が存在し、これを境にし
て押し込み疵の発生量が激しく増減すること、及び臨界
点が材料に特定的に生じる酸化スケールの融点に相当す
ることが明らかになった。

【０００８】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
ので、中実のビレットを穿孔して得た中空のシェルを延
伸圧延して継目無管となす際に、延伸圧延中の圧延部分
における材料内面温度を、当該材料に生成される酸化ス
ケールの融点以下に抑えることを特徴とする熱間継目無
鋼管の製造方法を要旨とする。

【０００９】

【作用】本発明の熱間継目無鋼管の製造方法において
は、延伸圧延中の圧延部分における材料内面温度が、当
該材料に生成される酸化スケールの融点以下に抑えられ
ることにより、全ての材料の全長にわたって酸化スケー
ル押し込み疵が充分に防止される。その理由は、次のよ
うに推定される。

【００１０】酸化スケールは延伸圧延中にも発生し続
け、その温度、換言すれば材料内面温度が酸化スケール
の融点を超えるとスケール生成速度は急激に増大する。
従って、図３に示すように、加工発熱および摩擦発熱の
加わるロール２とプラグ３とによる圧延部分において、
シェル１の内面材料温度が発生し続ける酸化スケールの
融点を超える場合には、加工度の大きい圧延前半部分の
ロール２とプラグ３間に大量の溶融酸化スケールＳが生
成発生し、この溶融酸化スケールＳが加工度が小さく抜
熱冷却の大きい圧延後半部分において固体あるいは半溶
融状態の酸化スケールＳ’となって材料に押し込まれ、
圧延後の管内面にて大きな押し込み疵を発生させること
になるが、本発明にあっては前記圧延部分の材料内面温
度を圧延中にも発生し続ける酸化スケールの融点以下に
制御するから、圧延前半部分における溶融酸化スケール
Ｓの大量生成発生を確実に防止できる結果、押し込み疵
の発生を効果的に抑制できるものと考えられる。

【００１１】内面温度の下限については、材料内面を過
度に冷却すると、材料内面の硬化が進み、次工程の圧延
で内面工具との摩擦により焼き付き疵が発生したり、極
端な場合は圧延そのものが困難になる。そのため、これ
らの問題が生じないように材質や次工程の圧延条件等に
よって適宜決められ、通常は１１００℃以上、望ましく
は１１５０℃以上とする。

【００１２】延伸圧延中の材料内面温度を低下させる方
法としては、例えば、内面工具から圧延直前の材料内面
に冷却水を吹き付ける方法と、材料の送り速度あるいは
回転速度のいずれか一方または双方を調整する方法とが
ある。

【００１３】内面工具から圧延直前の材料内面に冷却水
を吹き付ける方法は、圧延中の材料内面温度をダイナミ
ックに調節できる。その際、冷却圧延直後の材料内面温
度を検出し、その検出温度に基づいて圧延部分における
材料内面温度が適正な温度、すなわち生成酸化スケール
の融点以下となるように冷却水の噴射量を制御するのが
良い。材料内面温度を検出するには、例えば、プラグ等
の内面工具もしくはその芯全等にセンサを取り付け、こ
のセンサで材料内面温度を直接測定する。また、内面工
具の表面温度から材料内面温度を推定したり、工具表面
の測定温度と材料内面の測定温度の両方を用いて、材料
内面温度を高精度に検出することもできる。

【００１４】図１は延伸圧延中の材料に対する内面冷却
および内面温度測定の例を示している。中空のシェル１
は、２ロールロータリーエロンゲータにおける２個の傾
斜ロール２とプラグ３との間で延伸圧延されて減肉され
る。プラグ３は、後方に開口した空洞を有する砲弾型
で、材料の進行方向前方から中空の芯金４により支持さ
れている。プラグ３の先端部には、斜め前方に向けて開
口する複数のノズル孔５が放射状に設けられている。ノ
ズル孔５は、プラグ３内から芯金４内にかけて配設され
た配管６を通して供給される冷却水を、圧延直前の材料
内面に吹き付ける。配管６には、プラグ３の内部に冷却
水を循環させるために、第２配管７が外嵌されている。
芯金４の先端部には、非接触式温度計の集光部８が取り
付けられている。集光部８は、圧延直後の材料内面に対
向されて、冷却圧延直後の材料内面温度を検出する。そ
して、検出された温度に基づいて圧延部分における材料
内面温度が適正となるように、冷却水の噴出量を制御す
る。

【００１５】材料の送り速度または／および回転速度を
調整する方法は、材料全体の平均的な内面温度を抑える
のに適しており、延伸圧延機のロール回転速度あるいは
ロール傾斜角のいずれか一方または双方の調節により実
現される。実際には、この方法と冷却水の噴射によるダ
イナミックな内面冷却方法とを組み合わせて実施するの
が望ましい。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００１７】表１に示す成分組成の３種類の材料Ａ〜Ｃ
を対象に、マンネスマンピアサーにて穿孔圧延して得た
外径３０５ｍｍ、肉厚３５ｍｍ、長さ５０００ｍｍのシ
ェルを、２ロールロータリーエロンゲータ（第２穿孔
機）により外径３５０ｍｍ、肉厚１３ｍｍ、長さ１０５
００ｍｍに延伸圧延した。その際、ロータリーエロンゲ
ータのプラグから圧延直前の材料内面に冷却水を吹き付
けて、圧延部分の材料内面温度を種々に調整した。ロー
タリーエロンゲータによる延伸圧延後の３種類の材料Ａ
〜Ｃからなる鋼管の内面肌を十点平均粗さＲｚ（μｍ）
で評価した結果を図２に示す。なお、圧延中の材料内面
温度は放射温度計により測定した。

【００１８】

【表１】

【００１９】鋼管Ａは、炭素鋼からなり、その酸化スケ
ールの融点は１３７０℃である。ロータリーエロンゲー
タによる延伸圧延において圧延中の材料内面温度をこの
融点以下に抑えることにより、製品内面のスケール押し
込み疵が著しく減少する。鋼管Ｂは、１Ｃｒ鋼からな
り、その酸化スケールの融点は１３１０℃である。ま
た、鋼管Ｃは、2.５Ｃｒ鋼からなり、その酸化スケール
の融点は１２７０℃である。いずれの鋼管の場合も、ロ
ータリーエロンゲータによる圧延の材料内面温度をスケ
ールの融点以下に抑えることにより、製品内面のスケー
ル押し込み疵が著しく減少する。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱間継目無鋼管の製造方法は、延伸圧延中の材料内面
温度を酸化スケールの融点と関連させて管理することに
より、製品内面のスケール押し込み疵を確実かつ安定に
低減させる。従って、製造される全ての鋼管の全長にわ
たって良好な内面肌を確保し、その品質向上に大きな効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す縦断側面図である。

【図２】本発明の実施効果を示す図表で、延伸圧延中の
材料内面温度と製品内面肌の粗さとの関係を示してい
る。

【図３】内面押し込み疵の発生機構を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ シェル ２ 傾斜ロール ３ プラグ ４ 芯金 ５ ノズル ８ 温度計の集光部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中実のビレットを穿孔して得た中空のシ
   ェルを延伸圧延して継目無管となす際に、延伸圧延中の
   圧延部分における材料内面温度を、当該材料に生成され
   る酸化スケールの融点以下に抑えることを特徴とする熱
   間継目無鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】 延伸圧延機の内面工具から延伸圧延直前
   の材料内面に冷却水を噴射すると共に、その噴射により
   冷却されて圧延された材料内面の温度を検出し、検出さ
   れた温度に基づいて前記圧延部分における材料内面温度
   が酸化スケールの融点以下になるように、冷却水の噴射
   量を制御することを特徴とする請求項１の熱間継目無鋼
   管の製造方法。
3. 【請求項３】 延伸圧延中の圧延部分における材料内面
   温度を酸化スケールの融点以下に抑えるために、材料の
   送り速度あるいは回転速度のいずれか一方または双方を
   調節することを特徴とする請求項１または２の熱間継目
   無鋼管の製造方法。