JPH0547603B2 - - Google Patents

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JPH0547603B2
JPH0547603B2 JP31731487A JP31731487A JPH0547603B2 JP H0547603 B2 JPH0547603 B2 JP H0547603B2 JP 31731487 A JP31731487 A JP 31731487A JP 31731487 A JP31731487 A JP 31731487A JP H0547603 B2 JPH0547603 B2 JP H0547603B2
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Tetsuo Shimizu
Akishi Sasaki
Isao Takada
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Kawasaki Steel Corp
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【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は、オーステナイト系ステンレス継目
無鋼管の仕上げ圧延方法に関し、とくに該ステン
レス継目無鋼管の製品特性の劣化を伴うことなし
に製造工程の簡略化を図ろうとするものである。 (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
ユルネ方式、エアハルトプツシユベンチ方式等の
熱間押出法で製造されるが、比較的小径サイズの
造管には、生産性、寸法精度が優れているマンド
レルミル方式の圧延法が広く利用されている。 さて従来、オーステナイト系ステンレス継目無
鋼管をマンドレルミル方式にて製造する場合の具
体的な工程としては、継目無鋼管用の素材ビレツ
トを回転炉床式加熱炉において所定の温度まで加
熱し、その後マンネスマンピアサにより穿孔圧延
を施すかあるいは連続鋳造機等によつてまず中空
素管を製造する。そして得られた中空素管を延伸
圧延機であるマンドレルミルにて減肉延伸する。
ここにマンドレルミルは中空素管にマンドレルバ
ーを挿入した状態で延伸圧延する圧延機で、通常
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を備え、
隣接するロールスタンド間ではこの孔型ロールの
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。中空素管はマンドレルミル
で元の長さの2〜4倍の長さに延伸され、仕上圧
延用素管となる。次に仕上げ圧延用素管は、必要
に応じて再加熱炉によつて通常900℃〜1000℃の
間の所定の温度に再加熱された後、仕上げの圧延
機である、例えばストレツチレデユーサーによつ
て絞り圧延されさらに冷却床で常温まで冷却され
仕上り管となる。ストレツチレデユーサーでは素
管の外径が最大で75%も絞られ、かつ素材ビレツ
トの長さの40倍以上にも延伸され、さらにその外
表面はストレツチレデユーサーの最終側の数スタ
ンドの真円孔型ロールによつて定形されるため比
較的優れた外径寸法精度の仕上り管となる。その
後仕上り管は、耐食性、所定の機械的性質を附加
する目的で実施される固溶化熱処理のために熱処
理炉にて再び1010℃〜1150℃に加熱保持され、そ
の後焼入槽によつて常温まで冷却される。そして
最後に矯正機を経たのち酸洗槽によつて表面のス
ケールが除去される(第2図参照)。 (発明が解決しようとする問題点) ところで、従来の技術に従つて製造されるオー
ステナイト系ステンレス継目無鋼管は、上述の如
く所望の外径寸法に仕上げたのちに、固溶化熱処
理を行うことが不可欠であるため再加熱による余
計な熱処理費がかかるだけでなく、固溶化熱処理
を施しても必ずしも均一で微細な結晶粒が得られ
るとは限らなかつた。 製造工程の簡略化、とくに固溶化熱処理工程を
省略しても、再結晶軟質して耐粒界腐食性に優れ
るとともに、均一でより微細な結晶粒をもつオー
ステナイト系ステンレス継目無鋼管を得ることが
できる圧延方法を提案することがこの発明の目的
である。 (問題点を解決するための手段) オーステナント系ステンレス鋼板の製造にて固
溶化熱処理を省略する試みとして特開昭55−
107729号公報に開示された技術があるけれども、
この技術は鋼板の製造方法に関するもので、変形
挙動が複雑な継目無鋼管とは全く製造プロセスが
異なるために、新規な考えが必要であつた。そこ
で発明者らは前記マンネスマン−マンドレルミル
方式の継目無鋼管製造工程を詳細に見直し、オー
ステナイト系ステンレス鋼の固溶化の目的が再結
晶軟質化と炭化物の固溶化であることを着目して
検討した結果、マンネスマン−マンドレルミル方
式でのオーステナイト系ステンレス継目無鋼管の
製造に於て、再加熱炉以前の工程で附加されたひ
ずみの開放と、析出した炭化物の固溶化を再加熱
炉における仕上げ圧延用素管の加熱中に完了さ
せ、その後の仕上げ圧延時の加工ひずみによる圧
延中の再結晶によつて結晶粒を細粒均一化し、か
つ炭化物を析出させない冷却速度で冷却すること
によつて、仕上げ管を再び加熱して固溶化熱処理
を実施せずとも、圧延ままの状態で再結晶軟質化
し、かつ十分炭化物の固溶化が達成されたオース
テナイト系ステンレス継目無鋼管が得られること
が明らかとなつた。この発明は上記の知見に立脚
するものである。 すなわちこの発明はC:0.08wt%以下(以下単
に%で示す)、Si:1.0%以下、Mn:2.0%以下、
Cr:16〜26%、N:0.3%以下を含むオーステナ
イト系ステンレス継目無鋼管を製造するに当り、
上記成分を含む仕上げ圧延用素管を1050℃以上、
1200℃以下に再加熱したのち、仕上げ圧延用素管
の断面積A0(cm2)、仕上げ管の断面積A(cm2)とす
るときに、ε=ln(A0/A)にて表わされる仕上
げ圧延時の加工ひずみεに応じて仕上げ温度Tが
次式、T≧220・exp(−2・ε)+900を満足する
条件にて仕上げ圧延を実施すること、この仕上げ
圧延後における900〜500℃の温度域にて平均冷却
速度V(℃/S)が次式、V≧C3×104、ここに、
C:炭素含有量(wt%)を満足する条件にて冷
却することを特徴とするオーステナイト系ステン
レス継目無鋼管の仕上げ圧延方法である。 ここで、この発明に適合するオーステナイト系
ステンレス継目無鋼管の成分組成の限定理由につ
きまず説明する。 C: Cはオーステナイト相を安定化し、強度を増
加させるのに有効であるが、0.08%を超えると
Cr炭化物が形成されやすくなり、とくに900〜
500℃の炭化物析出領域での冷却速度は増加さ
せることが必要になるので、Cは0.08%以下に
限定した。 Si: Siは通常脱酸元素として添加されるが、1.0
%を超える添加は熱間加工性を低下させるの
で、Siは1.0%以下に限定した。 Mn: Mnは脱酸と熱間加工性の向上のため添加さ
れるが、2.0%を超える添加は耐食性を阻害す
るので、Mnは2.0%以下に限定した。 Cr: Crはステンレス鋼の耐食性を保つのに必須
の元素であり、オーステナイト系ステンレス鋼
においては硫酸、塩酸等の非酸化性の酸に対す
る耐食性は16.0%未満では不十分である。しか
し、26.0%を超える添加は耐食性が飽和の傾向
を示す一方、オーステナイト組織を保つため高
価なNiを増加する必要があり、コスト上昇を
招く。これらの理由からCrは16.0〜26.0%の範
囲に限定した。 Ni: Niはオーステナイト組織を安定化する作用
を有すると共に、硫酸、塩酸等の非酸化性の酸
に対する耐食性を改善するが、6.0%未満では
十分ではない。しかし、22.0%を超える添加は
耐食性が飽和の傾向を示しコストの上昇にな
る。これらの理由からNiは6.0〜22.0%の範囲
に限定した。 N: Nは強度上昇と耐食性の向上に効果のある元
素であるが、0.3%を超える添加は製造性の低
下を招くので、Nは0.3%以下に限定した。 この発明を実施するに当つては、上記の成分
だけでも良いし、その他必要に応じて4%以下
のMo、25%以下のCu、0.8%以下のNb、0.5%
以下のTiを添加することもできる。なお、こ
れら添加元素の成分範囲について以下に述べ
る。 Mo: Moは耐食性、時に耐孔食性の向上に著しい
効果のある元素であるが高価な元素であるため
多量の添加はコスト増加となるので4%以下が
好ましい。 Cu: CuはMoと同じく耐食性、特に耐孔食性の向
上に著しい効果のある元素であるが、高価な元
素であるため多量の添加はコスト増加となるの
で2.5%以下が好ましい。 Nb: NbはNb炭化物を形成し、Cr炭化物の生成を
抑制して耐粒界腐食性の向上や結晶粒の微細化
のために添加されるために添加されるが、Cと
有効に結びつくためのNb量はC(%)×10で十
分であり、多量の添加は製造法の低下を招くの
で上限を0.8%とするのが好ましい。 Ti: TiはNbと同じく、Ti炭化物を形成してCr炭
化物の生成を抑制して耐粒界腐食性の向上や結
晶粒の微細化のために添加されるがCと有効に
結びつくためのTi量はC(%)×5分で十分で
あり、多量の添加は製造性の低下を招くので上
限を0.5%とするのが好ましい。 (作用) この発明でまず再加熱炉における仕上げ圧延用
素管の加熱温度を1050℃以上、1200℃以下に規制
するが、その理由は、再加熱炉での加熱中に、そ
れ以前の工程で附加された加工ひずみを開放して
再結晶させ、析出した炭化物を固溶化させること
が必要でありそのためには、再加熱炉での加熱温
度は少なくともオーステナイト系ステンレス鋼の
再結晶、固溶化温度以上で、かつその後の仕上げ
圧延に再結晶状態を確保できる1050℃以上が絶対
条件である。しかし、1200℃を超えると、再加熱
炉で結晶粒が粗大化し、その後の工程である仕上
げ圧延での結晶粒の細粒均一化が阻害される。 したがつて、再加熱炉での仕上げ圧延用素管の
加熱温度は1050℃以上、1200℃以下とした。 次に仕上げ圧延用素管の断面積をA0(cm2)、仕
上げ管の断面積A(cm2)とするときに次式 ε=ln(A0/A) ……(1) で表わされる仕上げ圧延時の加工ひずみεに応じ
て仕上げ温度すなわちマンドレルミルの出側にお
ける仕上り管温度T(℃)が次式、 T≧220・exp(−2・ε)+900 ……(2) を満たす条件で仕上げ圧延を実施するのは、下記
の理由からである。 第1図にSUS304鋼について、外径90mm、肉厚
3〜10mm、及び外径146mm、肉厚5mmの仕上げ圧
延用素管を用いて、再加熱温度を1050〜1200℃と
して、絞り圧延での加工ひずみεと仕上り管温度
Tとを変化させて仕上げ圧延を実施した後の未再
結晶組織残存の有無を示す。ここで、加工ひずみ
εは仕上り管の外径絞り率を変えることにより、
また仕上げ温度Tは、仕上げ圧延時のデスケーリ
ング水量、ロール冷却水量等を調整することによ
り変化させた。仕上り管温度Tが低い程、加工ひ
ずみεが小さい程、未再結晶組織が残存し、仕上
り管温度Tが220・exp(−2・ε)+900(℃)以
上であれば、完全な再結晶組織が得られる。未再
結晶が残存すると、YS、TSが上昇し、伸びが低
下し、例えば製品の曲げ、拡管、縮管等の加工を
実施した場合に、割れ、破断等の欠陥が発生しや
すくなり、好ましくない。以上の結果より、この
発明では、再結晶軟質化した加工性の良いオース
テナイト系ステンレス継目無鋼管を得るために、
仕上り管温度Tを220・exp(−2・ε)+900(℃)
以上と限定した。 次に仕上げ圧延後における900〜500℃の温度域
を平均冷却速度V(℃/sec)が鋼中の炭素含有量
C(wt%)に応じてV≧C3×104を満たす条件で
冷却するのは、900〜500℃の温度域での平均冷却
速度V(℃/sec)が、Cr炭化物の析出に及ぼす
影響を炭素含有量の種々異なるオーステナイト系
ステンレス鋼について調査した結果、炭素量C
(wt%)に応じて、V≧C3×104を満足する場合
には耐粒界腐食性を維持できるが、上記関係式を
満足しない遅い平均冷却速度で冷却した場合は
Cr炭化物が析出して耐粒界腐食性が劣化するこ
とが判明した。従つて、この発明では900〜500℃
の温度域での平均冷却速度をV≧C3×104と規定
した。なお、ここで900℃を超える高温域あるい
は500℃未満の低温域における冷却速度はCr炭化
物の析出に影響を与えないので、900〜500℃の温
度域についてのみ冷却速度を限定した。 (実施例)
【表】 上記第1表に示す6鋼種のオーステナイト系ス
テンレス鋼を用いて、第2表に示す製造条件にて
継目無鋼管を製造して、得られた各鋼管における
機械的性質等を調査した。その結果を第2表に併
せて示す。 なお、機械的性質は仕上り管の外径が60.5mm以
下のものはJISZ2201に規定される14C号試験片、
それを超える外径のものは同じく14B号試験片に
てJISZ2241に規定される金属材料引張試験方法
で測定し、再結晶組織は断面の顕微鏡観察にて、
未再結晶組織が残存しておらず、完全な再結晶組
織となつているものに関して○、未再結晶組織が
残存しているものに×を記した。また耐粒界腐食
性は、JISG0571に規定される10%しゆう酸エツ
チ試験法による判別で段状組織を○、それ以外を
×として評価した。さらに粒度番号はJISG0551
に規定されるオーステナイト結晶粒度試験法にて
算出した。
【表】
【表】 第2表より明らかなようにこの発明に従えば再
結晶軟質化して耐粒界腐食性に優れ、かつ均一で
より微細な結晶粒を持つオーステナイト系ステン
レス継目無鋼管が得られているのが認められる。 なお参考までに第3表に、圧延後に固溶化処理
を実施した従来例のデータを示すが、この発明に
従えば固溶化処理を施した場合と同等の結果が得
られることは明らかである。
【表】 (発明の効果) この発明によれば、圧延工程後の熱処理炉によ
る固溶化熱処理工程を省略できるし、十分再結晶
軟質化して耐粒界腐食性に優れた、かつ均一でよ
り微細な結晶粒を持つオーステナイト系ステンレ
ス継目無鋼管が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は加工ひずみと仕上り管温度を変えた時
の未再結晶残存の有無を示すグラフ、第2図はマ
ンネスマン−マンドレルミル方式での継目無鋼管
製造ラインの従来例を示す概略図である。 1……ビレツト、2……回転炉床式加熱炉、3
……マンネスマンピアサ、5……連続鋳造機、4
A……中空素管、4B……仕上げ圧延用素管、6
……マンドレルミル、7……マンドレルバー、8
……孔型ロール、9……再加熱炉、10……スト
レツチレデユーサ、11……仕上り管、12……
冷却床、13……熱処理炉、14……焼入槽、1
5……矯正機、16……酸洗槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.08wt%以下、Si:1.0wt%以下、Mn:
    2.0wt%以下、Cr:16〜26wt%、N:0.3wt%以
    下を含むオーステナイト系ステンレス継目無鋼管
    を製造するに当り、 上記成分を含む仕上げ圧延用素管を1050℃以
    上、1200℃以下に再加熱したのち、仕上げ圧延用
    素管の断面積A0(cm2)、仕上げ管の断面積A(cm2
    とするときに、 ε=ln(A0/A) にて表わされる仕上げ圧延時の加工ひずみεに応
    じて仕上げ温度Tが次式、 T≧220・exp(−2・ε)+900 を満足する条件にて仕上げ圧延を実施すること、 この仕上げ圧延後における900〜500℃の温度域
    にて平均冷却速度V(℃/S)が次式、 V≧C3×104、ここに、C:炭
    素含有量(wt%)、 を満足する条件にて冷却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仕上げ圧
    延方法。
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