JPH06262220A - 熱間継目無管製造用マンドレルバー - Google Patents

熱間継目無管製造用マンドレルバー

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JPH06262220A
JPH06262220A JP7907693A JP7907693A JPH06262220A JP H06262220 A JPH06262220 A JP H06262220A JP 7907693 A JP7907693 A JP 7907693A JP 7907693 A JP7907693 A JP 7907693A JP H06262220 A JPH06262220 A JP H06262220A
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JP
Japan
Prior art keywords
mandrel bar
mandrel
average roughness
steel
seamless tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP7907693A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tsubouchi
憲治 坪内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06262220A publication Critical patent/JPH06262220A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】マンドレルバーの寿命と製品品質の向上。 【構成】熱間継目無管のマンドレルミル圧延に使用され
るマンドレルバーの表面に、軸方向の中心線平均粗さが
0.5〜5.0μmの窒化処理層を形成する。 【効果】13Cr鋼等の高合金鋼の熱間継目無管の製造
においてもマンドレルバー表面に焼付きを生じることが
ない。マンドレルバーの寿命が長い。熱間継目無管の内
面性状を大幅に向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間継目無管のマン
ドレルミル圧延に使用されるマンドレルバーに関する。
【0002】
【従来の技術】熱間で継目無管を製造する工程の一つで
あるマンドレルミル圧延においては、素管内面をマンド
レルバーによって拘束する一方、多スタンドの孔型ロー
ルによって素管外面を拘束しながら軸方向に送りを与え
ることにより素管が圧延される。この際、マンドレルバ
ーには固体潤滑剤を主成分とする潤滑皮膜を予め形成さ
せておくのが普通であるが、マンドレルバーと素管内面
は厳しいすべり摩擦状態となるため、完全な潤滑状態を
実現するのは容易でなく、繰返し摩耗や焼付き、肌荒
れ、クラック等の表面損傷を生じて寿命となる。
【0003】このような状況下で使用されるマンドレル
バーとしては、従来、SKD6やSKD61等の熱間加
工用工具鋼の表面をできるだけ滑らかに研磨した後、硬
度調整と表面へのスケール付与のため焼入れ、焼戻しを
施して圧延に使用するのが一般的である。
【0004】一方、特開平2−270904号公報に
は、マンドレルバー本体の表面に深さが10〜30μm
の螺旋状またはリング状の溝を円周方向に設けるマンド
レルバーの処理方法が提案されている。この方法は、マ
ンドレルバー表面に設けた溝の作用により、マンドレル
バー表面の潤滑剤が保持されて非圧延材との潤滑状態が
改善されるとしたものである。
【0005】また、特開昭63−20105号公報に
は、マンドレルバー本体の表面に、最大深さが50μm
の凹みをつけることにより、マンドレル圧延時の摩擦係
数を小さくすると同時に、スケールの密着性を高めてマ
ンドレルバーの寿命延長をはかるマンドレルバーの処理
方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、近年、13
Cr鋼等の高合金鋼管の需要が高まるにしたがい、種々
の問題が生じてきた。すなわち、従来のマンドレルバー
を使用して高合金鋼を圧延する際には、材料の変形抵抗
が高く、素管内面の酸化スケールも形成されにくい等の
理由から、マンドレルバー表面に潤滑剤を塗布している
にもかかわらず潤滑不十分となり素管内面とマンドレル
バー表面との間で焼付きを生じ易い。焼付きが生じる
と、素管内面に軸方向の筋状疵が発生し、製品とする場
合に多大の手入れ工数および費用を要するという問題が
ある。さらに、マンドレルバー表面にも軸方向の筋状疵
を生じ、それが甚だしい場合には数十本の圧延に使用す
るだけで交換しなければならなかった。
【0007】また、従来提案されているマンドレルバー
本体の表面に深さが10〜30μmの螺旋状またはリン
グ状の溝を円周方向に設ける方法や、最大深さが50μ
mの凹みをつける方法では、普通鋼を圧延する場合にも
必ずしも効果が一定しないという問題を有するのみなら
ず、前記のような高合金鋼素管をマンドレルミル圧延す
る場合においても満足な効果が得られないというのが実
状である。
【0008】この発明はこのような従来の実状よりみ
て、高合金鋼素管をマンドレルミル圧延する場合におい
ても優れた寿命を有し、かつ製品内面品質を大幅に向上
させることが可能な熱間継目無管製造用マンドレルバー
を提案しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、マンドレルバー表面に軸方向の中
心線平均粗さが0.5〜5.0μmの窒化処理層を形成
することを要旨とするものである。
【0010】
【作用】この発明において、マンドレルバー表面に軸方
向の中心線平均粗さが0.5〜5.0μmの窒化処理層
を形成するのは、以下に記載する理由による。 (1)マンドレルミル圧延において、マンドレルバーと
素管の間を完全な潤滑状態に保つことは容易ではなく、
特に素管が高合金鋼である場合には潤滑膜が不十分とな
り易い。このような点から、マンドレルバー表面が従来
の焼入れ、焼戻しされた熱間工具鋼では強度的に不十分
であり、窒化処理等で表面を強化する必要がある。ま
た、窒化処理の場合、最表面に形成される鉄窒化物層が
さらに耐焼付き性を高める。 (2)鋼材に窒化処理を施す場合、表面を平滑に仕上げ
た後に窒化を行い、その後ラッピング等で表面をさらに
平滑にするのが一般的である(例えば最新塑性加工要
覧、68頁、昭和61年8月社団法人塑性加工学会発
行)。しかしながら、この方法とは逆に、適度な表面粗
さを付与した方が摩擦係数が低くなり、焼付きも生じ難
くなる。 (3)窒化処理したマンドレルバーにおける最適な表面
粗さは、軸方向で測定した中心線平均粗さで0.5〜
5.0μmの範囲であり、最大凹凸深さ等で規定される
ものではない。なお、この窒化処理層の表面粗さが0.
5μm未満の粗さ、5.0μmを超える粗さでは、いず
れの場合も摩擦係数が高くなり、焼付きが生じ易い。
【0011】この発明に係るマンドレルバーは、表面に
窒化処理層が形成されているために表面強度が高く、し
かも最表面には鉄窒化物が形成されているため潤滑膜切
れを生じても被加工材との焼付きは発生し難い。また、
表面粗さが軸方向の中心線平均粗さで0.5〜5.0μ
mに仕上げられているため、潤滑性の保持性の向上によ
り優れた摩擦特性が得られる。
【0012】窒化処理は、一般の機械部品等で用いられ
ているガス窒化やイオン窒化等、いずれの方法でもよ
く、処理条件も特に限定するものではない。表面粗さ
は、窒化処理を施す前後で大きく変化するものではない
ため、窒化処理前の段階でブラスト加工、ペーパー研磨
等を施して調整すればよい。
【0013】窒化処理を施す母材の材質は、炭素鋼や低
合金鋼等でもよいが、圧延中にマンドレルバー自体に加
わる張力に耐え得ることを考慮すると、SKD6、SK
D61等の熱間工具鋼が望ましい。
【0014】
【実施例1】マンドレルバーの圧延状況を模擬した熱間
圧延試験により、バーの表面粗さを種々変えて摩擦特性
を調査した結果を以下に示す。本実施例における試験方
法は、上下一対の孔型ロールの軸心に供試材のマンドレ
ルバーを配し、この間隙に1000℃に加熱した13C
r鋼からなる被圧延材を噛込ませて圧延試験を行った結
果を従来と比較して図1に示す。表1に圧延条件を示
す。
【0015】図1の結果より明らかなごとく、表面粗さ
(Ra)を種々に変化させた窒化処理材のうち、軸方向
の中心線平均粗さが0.5〜5.0μmの本発明材につ
いては、摩擦係数が極端に低くなっており、マンドレル
バーの表面に焼付き等の発生は見られなかった。一方、
同じ窒化処理材でも本発明範囲外の表面粗さのものは摩
擦係数が高く、ミクロ的に観察するとバー表面に微細な
焼付き物が生じていた。これに対し、従来のマンドレル
バーの場合は、いずれも摩擦係数が高く、目視で確認で
きる大きな焼付きが生じていた。
【0016】
【表1】
【0017】
【実施例2】外径134mm(材質:SKD6)のマン
ドレルバー表面をグリットブラスト加工した後にガス窒
化処理を施し、軸方向の中心線平均粗さ(Ra)2.6
μmの窒化処理層を形成した。このマンドレルバーと、
従来のマンドレルバー(材質:SKD6、表面粗さ2.
4μm)を、それぞれ同一条件で13Cr鋼の継目無管
の圧延に使用した。その結果、従来マンドレルバーで
は、13Cr鋼を約30パス圧延するとバー表面に焼付
きを生じて使用不能となったのに対し、本発明のマンド
レルバーは13Cr鋼を100本圧延してもバー表面に
焼付きを生じることがなく、再使用可能であった。ま
た、圧延材の内面性状は、従来マンドレルバーでは筋疵
が確認されたのに対し、本発明のマンドレルバーでは焼
付き疵の発生もなく極めて良好であった。
【0018】
【発明の効果】以上説明したごとく、この発明のマンド
レルバーは13Cr鋼等の高合金鋼の継目無管の圧延に
おいても優れた摩擦特性および耐用度を有し、マンドレ
ルバーの寿命および熱間継目無管の内面品質の向上に多
大な効果を奏する。また、この発明のマンドレルバーは
高合金鋼のみならず、炭素鋼や低合金鋼の熱間継目無管
の圧延にも優れた効果を発揮することはいうまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1におけるマンドレルバーの
軸方向の中心線平均粗さ(Ra)と摩擦係数の関係を示
す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材表面に軸方向の中心線平均粗さが
    0.5〜5.0μmの窒化処理層を有することを特徴と
    する熱間継目無管製造用マンドレルバー。
JP7907693A 1993-03-12 1993-03-12 熱間継目無管製造用マンドレルバー Pending JPH06262220A (ja)

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