JPH0787930B2 - 継目無鋼管製造用プラグ - Google Patents

継目無鋼管製造用プラグ

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JPH0787930B2
JPH0787930B2 JP2272339A JP27233990A JPH0787930B2 JP H0787930 B2 JPH0787930 B2 JP H0787930B2 JP 2272339 A JP2272339 A JP 2272339A JP 27233990 A JP27233990 A JP 27233990A JP H0787930 B2 JPH0787930 B2 JP H0787930B2
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B25/00Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、継目無鋼管製造用プラグに係り、特に5%以
上のCrを含有する高Cr含有鋼の継目無鋼管を製造するに
好適な継目無鋼管製造用プラグに関する。
[従来の技術] 5%以上のCrを含有する高Cr含有鋼の継目無鋼管を製造
する場合には、穿孔機であるピアサのプラグ寿命が著し
く短い。
そこで従来、プラグ寿命向上のため、プラグ材質の改善
が提案されてきた。例えば、特開昭60−159156号公報や
特開昭60−208458号公報では、3Cr−1Ni鋼をベースにMo
やWを添加したプラグ材質が提案され、或いは、特開昭
63−203205号公報では、プラグ先端部にMo基合金を接合
することが提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 然しながら、穿孔用プラグの寿命をプラグ材質の変更だ
けで改善することには限界があり、例えば、SUS304の直
径110mmφビレットを穿孔する場合、プラグ寿命は3本
/個(1個のプラグにて穿孔できるビレット数が3本の
み)に過ぎない。
本発明は、継目無鋼管製造のための穿孔用プラグの寿命
を向上することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 請求項1に記載の継目無鋼管製造用プラグは、プラグ最
大径をDp(mm)、プラグ先端部からプラグ最大径に達す
るまでのプラグ有効長をLp(mm)とするとき、 とするようにしたものである。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の継目無鋼
管製造用プラグにおいて更に、プラグ先端半径rを10mm
以上30mm以下とするようにしたものである。
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2記載の継目
無鋼管製造用プラグにおいて更に、重量比にて、 C:0.10〜0.40%,Si:0.10〜1.00%, Mn:0.20〜2.00%,Cr:0.95%以下, Mo:0.50〜5.00%,W:0.50〜5.00%, Nb:0.10〜5.00%, を含有し、残部はFeと不可避的不純物からなる鋳造合金
より成形され、その表面に酸化スケール付着処理を施さ
れたプラグを用いるようにしたものである。
請求項4に記載の本発明は、請求項1又は2記載の継目
無鋼管製造用プラグにおいて更に、重量比にて、 C:0.10〜0.40%,Si:0.10〜1.00%, Mn:0.20〜2.00%,Cr:0.95%以下, Mo:0.50〜5.00%,W:0.50〜5.00%, Nb:0.10〜5.00%, を含有し、更に Ni:0.50〜5.00%,Co:0.50〜3.50%, V:0.05〜5.00%,N:0.01〜0.30% のうちから選ばれた1種又は2種以上を含有し、残部は
Feと不可避的不純物からなる鋳造合金より成形され、そ
の表面に酸化スケール付着処理を施されたプラグを用い
るようにしたものである。
[作用] 本発明者は、鋭意研究の結果、プラグ形状の改善により
プラグ寿命を向上でき、更に、プラグ材質を加味するこ
とによりプラグ寿命を更に向上できることを認めた。
第1図は本発明のプラグ形状を示す。ここで、第1図の
プラグは、長さL1のワーク部、長さL2のリーリング部、
長さL3の平行部とからなっているが、本発明の実施にお
いて、リーリング部と平行部を備えることは必須でな
い。尚、ワーク部は、縦断側面において所定曲率半径の
曲面状をなし、傾斜圧延ロールによって回転及び軸方向
に移動せしめられる素材の中心部に押し当てられて素材
を穿孔する。また、リーリング部は、縦断側面において
所定角度のテーパ面状をなし、ワーク部によって穿孔さ
れた素材の内面を平滑化する。従って、穿孔、圧延、平
滑化に寄与するプラグの有効長(プラグ先端部からプラ
グ最大径に達するまでの長さ)をLpとすると、Lp=L1+
L2である。また、平行部は、円筒面状をなし、素管の内
面に略遊装可能となっている。
本発明のプラグ形状は、請求項1、2にそれぞれ記載の
如く、下記(1)、(2)を特徴とする。
(1)プラグ最大径をDp(mm)、プラグ有効長をLp(m
m)とするとき、 とすること。
(2)プラグ先端半径rを10mm以上30mm以下とするこ
と。
第2図は、(Lp−50)/Dpとプラグ寿命との関係を示
す。(Lp−50)/Dpが1.5以上になると、著しくプラグ寿
命が長期化する。これは、プラグ有効長Lpが長いので
プラグの熱容量が大であること、プラグ有効長Lpが長
いので同一減肉厚を達成するための圧延長さが長くな
り、結果として、穿孔がスムーズとなり、平均歪速度が
遅くなるため、プラグの負荷が軽減されること、等に起
因するものと推察される。
尚、(Lp−50)/Dpは長い程良いが、3.5以下が望まし
い。これは、(Lp−50)/Dpを3.5超としてもプラグ寿
命はそれ程延びないのに重くなるので原単位が悪化する
こと、素材はロールとプラグの間で圧延されるのであ
って、プラグのみが長くなってもロール胴長が短ければ
圧延されず、ロール胴長より長いプラグは考えられな
い、等による。
また、プラグ先端半径rが10mm未満の場合、先端半径r
が小さ過ぎてプラグ先端部の熱容量が過小となって溶損
し易くなる。他方、プラグ先端半径rが30mmより大であ
ると、プラグ先端部にて被圧延材が強圧下され過ぎるの
で、プラグ先端部への負荷が過大となり、この場合にも
溶損し易くなる。また、プラグ先端半径rが30mmより大
であると、穿孔速度も遅くなり、プラグへの受熱量が大
となるため、これによってもプラグ寿命は低下する。
プラグ寿命は、上記形状によって著しく改善されるが、
請求項3、4のそれぞれに記載のプラグ材質をあわせ採
用することにより更に向上する。
即ち、本発明者は、本発明のプラグ形状を持つプラグに
おいて、1%以上のCrを含有するものについて、高Cr含
有鋼を穿孔した場合、Crの酸化物を含む酸化スケールが
穿孔中に高Cr被穿孔材と密着する傾向にあり、プラグ側
の酸化スケールが被穿孔材によってこすり取られて、断
熱効果、潤滑効果が消失し、プラグのえぐれ又は被穿孔
材の焼付が生じて寿命が著しく低下することを見い出し
た。
そして、本発明者は、本発明のプラグ形状を持つプラグ
においてそのCr含有量を低減し、適切なプラグ表面の高
温酸化スケール付着処理によって地鉄との界面近傍のス
ケールを穿孔中に高Crを含有する被穿孔材にこすり取ら
れることなく、むしろプラグ表面に強固に溶着されるよ
うなFeO主体の組成とし、更に適当量のMo、W、Nb、N
i、Co、V、Nを添加して高温強度と表面酸化スケール
の地鉄への密着性を高めることにより、高Crを含有する
ステンレス鋼の穿孔及び延伸加工用の高寿命プラグ材料
を得ることができた。
次に、本発明における化学成分の限定理由について述べ
る。ここで、成分組成は全て重量%である。
C: Cは高温強度を高めるために添加されるが、0.10%未満
ではその効果がなく、0.40%を越えると使用中に割れが
発生し易くなり、プラグの寿命を著しく低下させる。
Si: Siは脱酸のために添加されるが、0.10%未満ではその効
果が小さく、1.00%を越えると酸化スケール付着量が少
なくなり寿命を低下させる。
Mn: Mnは高温強度を高めるために添加されるが、0.20%未満
ではその効果が小さく、2.00%を越えると穿孔中の熱履
歴により、熱疲労割れが発生し易くなり寿命を低下させ
る。
Cr: Crは表面に地鉄合金との密着性が良く、且つ断熱性の良
いスケールを生成させ、またCrの炭化物生成による高温
強度の増加のために添加されるが、0.95%を越えると地
鉄界面近傍のスケール組成が全てFeCr3O4となり、9%
以上の如く高Crを含有する材料を穿孔する場合、プラグ
側のスケールが被圧延材にこすり取られるため寿命が低
下する。
Mo: Moは高温強度を高めるために添加されるが、0.50%未満
ではその効果が小さく、5.0%を越えると酸化スケール
生成量が低下し寿命が著しく低下する。
W: Wは高温強度を高めるために添加されるが、0.50%未満
ではその効果が小さく、5.0%を越えると酸化スケール
生成量が低下し寿命が著しく悪化する。
Nb: Nbは高温強度を高めるために添加されるが、0.05%未満
ではその効果が小さく、5.0%を越えると穿孔中に割れ
が発生し易くなり、寿命を低下させる。
上記C、Si、Mn、Cr、Mo、W、Nbの各限定量を本発明の
穿孔又は伸延加工用プラグ材料の必須成分とするが、更
にNi、Co、V、Nを下記限定量内において1種又は2種
以上含有させることにより、本発明の目的を達成するこ
とができる。
Ni: Niは酸化雰囲気における加熱中に選択酸化を促進し界面
のスケールを根が生えたような形状にして、密着性を高
めプラグ寿命を向上させるが、0.50%未満ではその効果
が小さく、5.0%を越えるとスケール生成量が低下し、
寿命が著しく悪化する。
Co: Coは高温強度を高めると共に、酸化雰囲気中における加
熱中に選択酸化を促進し、また地鉄界面近傍のスケール
中に金属粒を多数生成させてスケールと地鉄の密着性を
著しく高めて、プラグ寿命を延長させるが、0.50%未満
ではその効果が小さく、3.5%を越えるとスケール生成
量が低下し寿命が悪化する。
V: Vは高温強度を高めるために添加されるが、0.05%未満
ではその効果が小さく、5.0%を越えると穿孔中にプラ
グ割れが発生し易くなり、寿命を著しく低下させる。
N: Nは高温強度を高めるために添加されるが、0.01%未満
ではその効果がなく、0.30%を越えると窒化物が多量に
析出するため、使用中に割れが発生し易くなり、プラグ
寿命は逆に低下する。
また、酸化雰囲気中におけるスケール付着処理時の温度
を900〜1050℃の範囲としたのは900℃以下のときにはス
ケールの生産量が少なく、また1050℃を越えるときには
スケール中に空隙が多くなり密着性が低下して、いずれ
の場合もプラグの寿命の低下が著しい。
上記温度範囲における保持時間が1時間未満のときには
スケール生成量が少なくプラグの寿命が低下するが24時
間で生成量は飽和し、これ以上保持するのは生産性を低
下させ、加熱原単位を上昇させるだけであるので無意味
である。
[実施例1] プラグ最大径Dpが78mmφ、プラグ有効長Lpが122mm、先
端半径rが5mmの比較例としてのI型と、同一プラグ径
でプラグ有効長Lpが230mm、先端半径rが15mmの本発明
例のII型の、2種類のプラグ形状を用意した。そして、
それらI型、II型の両プラグ形状のプラグの材質とし
て、表1に示す如く、比較例としてのA材質と、本発明
例としてのB、C材質とを適用した。
上記の如くによって用意した6種類のプラグ(I A、I
B、I C、II A、II B、II Cの6種類)を用いて、SUS304
の直径110mmφビレットを穿孔した。
表2は、各プラグの寿命を示す。本発明品であるII A、
II B、II Cのプラグは、比較例としてのIAのプラグに比
して著しく寿命向上できることが認められる。
そして、比較例としてのプラグ形状IでB、C材質(本
発明材質)のプラグI B、I Cに対し、本発明例としての
プラグ形状IIでB、C材質のプラグII B、II Cの寿命は
2倍以上に向上している。即ち、本発明形状のプラグに
B、C材質(本発明材質)を適用することにより、従来
形状のプラグにB、C材質を適用するよりも格段の寿命
向上効果を奏する。
[実施例2] プラグ最大径Dpが146mmφ、プラグ有効長Lpが250mm、先
端半径rが20mmのIII型(比較材)と、プラグ有効長Lp
が350mm、先端半径rが20mmのIV型(本発明材)の2種
類のプラグ形状に、表1のA材質とD材質を適用した4
種類のプラグ(III A、III D、IV A、IV Dの4種類)を
用いて、13%Cr鋼の直径175mmφビレットを傾斜圧延機
にて穿孔した。
表3は、各プラグの寿命を示す。本発明品であるIV A、
IV Dのプラグは、比較例としてのIII Aのプラグに比し
て著しく寿命向上できることが認められる。
そして、比較例としてのプラグ形状IIIでD材質(本発
明材質)のプラグIII Dに対し、本発明例としてのプラ
グ形状IVでD材質のプラグIV Dの寿命は4倍以上に向上
している。即ち、本発明形状のプラグにD材質(本発明
材質)を適用することにより、従来形状のプラグにD材
質を適用するよりも格段の寿命向上効果を奏する。尚、
プラグIV Dの寿命は、本発明形状IVで旧材質Aのプラグ
IV Aのものに比較しても1.75倍の向上である。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、継目無鋼管製造のための
穿孔用プラグの寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラグ形状を示す模式図、第2図はプラグ形状
とプラグ寿命との関係を示す線図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラグ最大径をDp(mm)、プラグ先端部か
    らプラグ最大径に達するまでのプラグ有効長をLp(mm)
    とするとき、 とする継目無鋼管製造用プラグ。
  2. 【請求項2】プラグ先端半径rを10mm以上30mm以下とす
    る請求項1記載の継目無鋼管製造用プラグ。
  3. 【請求項3】重量比にて、 C:0.10〜0.40%,Si:0.10〜1.00%, Mn:0.20〜2.00%,Cr:0.95%以下, Mo:0.50〜5.00%,W:0.50〜5.00%, Nb:0.10〜5.00%, を含有し、残部はFeと不可避的不純物からなる鋳造合金
    より成形され、その表面に酸化スケール付着処理を施さ
    れた請求項1又は2記載の継目無鋼管製造用プラグ。
  4. 【請求項4】重量比にて、 C:0.10〜0.40%,Si:0.10〜1.00%, Mn:0.20〜2.00%,Cr:0.95%以下, Mo:0.50〜5.00%,W:0.50〜5.00%, Nb:0.10〜5.00%, を含有し、更に Ni:0.50〜5.00%,Co:0.50〜3.50%, V:0.05〜5.00%,N:0.01〜0.30% のうちから選ばれた1種又は2種以上を含有し、残部は
    Feと不可避的不純物からなる鋳造合金より成形され、そ
    の表面に酸化スケール付着処理を施された請求項1又は
    2記載の継目無鋼管製造用プラグ。
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