JPH0925541A - 高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外径が２０〜７０ｍｍ、長さが２〜６ｍ程度
で、且つ高寸法精度を有する小径厚肉長尺の高強度・高
靱性非調質中空圧延棒鋼及びその製造方法を提供する。 【構成】特定の化学組成を有し、組織がフェライト・
パーライトでしかも前記フェライトの結晶粒度がＪＩＳ
粒度番号６〜１２であり、且つ「肉厚／外径」比が０．
２５〜０．４０の高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼。 丸鋼片または丸鋼塊を、特定の温度域に加熱した後ピ
アサで穿孔して「肉厚／外径」比が０．１以上の中空材
となし、次いでマンドレルを前記中空材に挿入し、その
パスライン周りに臨ませて３個のロールを等間隔に配設
した傾斜圧延機を用いて、特定の温度域で外径縮径率が
０．２以上で、且つ「肉厚圧下率／外径縮径率」比が
０．５５未満の縮径加工と肉厚加工を加えることによっ
て圧延する。「肉厚／外径」比が０．１以上の中空材を
加熱した後、傾斜圧延機を用いて圧延しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度・高靱性非
調質中空圧延棒鋼及びその製造方法に関し、なかでも外
径が２０〜７０ｍｍで長さが２〜６ｍ程度であって高寸
法精度を有する小径厚肉長尺の高強度・高靱性非調質中
空圧延棒鋼及びその製造方法に関する。より詳しくは、
現在最終製品に近いサイズを有する中実棒鋼に切削で穿
孔加工を行い、次いで焼入れ焼戻しの所謂「調質処理」
を施すか、調質処理後に切削で穿孔加工して各種機械構
造部品の素材用として用いられている長尺中空棒鋼と同
等以上の強度と靱性を有し、しかも前記の切削による穿
孔加工を要しない非調質中空圧延棒鋼及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械構造部品は熱間で圧延または
鍛造された鋼材に「２、３次加工」と称される処理を施
して、すなわち冷間で切削や鍛造などの塑性加工を行う
とともに焼入れ焼戻しなどの熱処理を施して、製造され
てきた。しかしこの「２、３次加工」は多大のエネルギ
ーを要するとともに工程数が多いため、最終製品の製造
コストを高くしてしまう。

【０００３】上記の「２、３次加工」を受ける機械構造
部品、例えば自動車の操舵装置部品であるラックバー
は、従来、図６に示すように、調質した棒鋼を用いてシ
リンダー部６１に空気抜き用の小径の孔６３をガンドリ
ルによって穿孔した後、ラック部６２にラック歯６４を
切削加工し、高周波焼入れ、曲がり取りを行って製造さ
れてきた。同じく自動車用部品のひとつであるインプッ
トシャフトも、中実棒鋼に焼ならし処理を行った後で外
面切削と中心部ガンドリル加工を施して製造されてい
る。更に、ピストンピンも小径サイズのものは中実棒鋼
を冷間鍛造で穿孔し、また大型サイズのものは切削によ
り穿孔し、次いでブローチ加工した後、焼入れ焼戻し処
理を行って製造されている。

【０００４】そのため、先ず第一に焼入れ焼戻しなどの
熱処理工程を省略して消費エネルギーと製造処理工程の
削減を図ろうとする動きが大きくなり、熱間での圧延や
鍛造加工のままで熱処理した鋼材と同等の機械的性質を
備えた非調質鋼材やその製造方法が提案されてきた。

【０００５】例えば、特開昭６１−１７０５１３号公報
に提案された「高強度非調質棒鋼の製造方法」がそれに
該当する。この公報に記載の提案は、中炭素鋼に微量の
Ｖとともに比較的多量のＳを含有させた鋼材に加工温度
を規定した熱間での圧延と鍛造を行い、更に鍛造後の冷
却条件を規定して熱間鍛造ままで高強度で靱性、延性に
優れた非調質棒鋼を得ようとするものである。こうした
提案によって確かに熱処理、なかでも「調質処理」の省
略が図れ、機械構造部品の製造コストの削減が可能とは
なった。しかしながら従来のこの種の非調質鋼材やその
製造方法に関する提案は、いずれも中実鋼材を対象とす
るものでしかなかった。

【０００６】一方、特開昭６１−２６４１３０号公報に
は、特定の化学組成を有する鋼材を３個または４個のロ
ールをほぼ等間隔に配設した傾斜圧延機を用いて延伸圧
延して、従来の孔型圧延機を用いる場合に比較して少な
い加工度で、且つ焼ならし処理を施した場合と同等の機
械的性質を有する非調質圧延棒鋼を得る方法が提案され
ている。この方法は中実棒材を素材として成品として中
実棒材を得るだけでなく、中空棒材を素材として成品と
しての中空棒材を得る場合にも適用し得るとの記載があ
る。しかし、前記公報における提案は『非調質圧延棒
鋼』とは称するが、その実体は焼入れ焼戻しの「調質処
理」の前処理として行われていた「焼ならし」を省略で
きるだけのものであり、従って、成品としての中空棒材
を得ることができても、単に切削による穿孔加工を省略
できるだけで、依然として調質処理を行わねばならない
ものであった。更に、前記の方法で得た中空棒材の圧延
ままの寸法精度（偏肉や内径真円度など）は、例えば自
動車の重要保安部品用途には必ずしも充分とはいえない
ものでもあった。

【０００７】一方、前記したガンドリルによる穿孔加工
は、ラックバーやインプットシャフトなどの機械構造用
部品において、その軸方向に液体や気体を供給するため
の孔を加工するのに必要な工程とされてきた。更に、最
近では特に自動車部品に対して、地球環境の保全、高速
運転化や快適なドライブ性などを目的に、これを軽量化
して自動車全体を軽量化したいとする要求が大きくなっ
ている。従って、前記のガンドリルによる穿孔加工は、
軽量化の観点から要求される中空化に対しても効果を有
するものであった。しかし、前記の穿孔加工工程も消費
エネルギー、製造工程の削減、歩留まり向上を図る上で
は大きな障害である。加えて、ガンドリルなどによる機
械加工では１ｍを超えるような長尺材の穿孔は寸法精度
の面で極めて問題があり、実質的に長尺材の穿孔は不可
能であった。

【０００８】そのため、例えば特開平５−３４５２３１
号公報において、通常の方法で製造した非調質継目無鋼
管を素材とするラックバーの製造方法が開示されてい
る。すなわち図７に示すように、「ラック歯型に切削可
能な肉厚を有する非調質継目無鋼管を素材とし、ラック
歯切削部７２をラック歯形に切削可能な肉厚のままでラ
ック歯切削高さｈ７まで平坦状に塑性加工するととも
に、シリンダー部７１に減肉塑性加工を施した後ラック
歯の切削加工を施す」か、「冷間引き抜き加工によりラ
ック歯切削部７２がラック歯型に切削可能な肉厚とし、
シリンダー部７１が薄肉の異形管に加工した後、ラック
歯の切削加工を施す」製造方法が提案されている。

【０００９】しかし通常の方法で製造された継目無鋼管
の内面形状は綺麗な円形でないため、熱間圧延ままの継
目無鋼管を素材として前記公報に記載の方法で製造した
ラックバーは、捻り強度が低いという問題を抱えてい
た。そのため内面形状の精度を上げるため冷間での加工
が必須であって、必ずしも工程やコストの削減にはつな
がらないものであった。

【００１０】また、例えばインプットシャフト（図８参
照）やロッカーアームシャフトのようにその外面側に段
付き切削加工を施す部品に関しては、通常の鋼管を素材
とした場合「肉厚／外径」比の小さい薄肉鋼管では、削
り代が無く段付き加工そのものが不可能である。

【００１１】このため通常の継目無鋼管とは異なって
「肉厚／外径」比が大きく、しかも長尺の中空棒鋼に対
する要求が極めて高くなっている。

【００１２】塑性加工によって厚肉の中空棒鋼や継目無
鋼管を製造する主な従来技術としては、次の４つの方法
がある。

【００１３】１つ目の方法（以下、従来技術１という）
の工程図を図３に示す。従来技術１は、孔型ロール列に
より中空棒鋼を製造するもので、図３（イ）に示すよう
に、ドリルによる機械加工で鋼片Ｂ１を穿孔して、角形
の中空素材Ｂ２を製作し、次に同図（ロ）に示すように
中空素材Ｂ２にマンガン鋼などのような熱膨張係数の大
きい材質の芯金３１を挿入し、これを加熱炉中で所要温
度に加熱した後（同図（ハ））、同図（ニ）に示すよう
に孔型ロール列を用いて所定の寸法に圧延し、冷却後同
図（ホ）に示すように前記芯金３１を抜き取って中空棒
材Ｂ３を製造する方法である。しかしこの従来技術１に
よる方法では、孔型ロール列での圧延時に、芯金３１自
体も塑性変形するため製品の内面寸法精度が悪化して偏
肉を発生するという問題がある。更に、芯金３１は塑性
変形するため使い捨てることになり、工具原単位が高く
不経済であるという問題点も有する。

【００１４】２つ目の方法（以下、従来技術２という）
は、通常アッセルミル圧延と呼ばれる比較的厚肉の継目
無鋼管を製造する方法で、その工程を図４に示す。

【００１５】従来技術２は内面規制工具としてマンドレ
ルを用いる傾斜圧延法で、その技術内容は第３版鉄鋼便
覧第３巻２、９８４〜９９６ページ（日本鉄鋼協会偏、
昭和５５年１１月２０日発行）に詳しく記載されてい
る。以下、前記文献を参考にして説明する。アッセルミ
ル圧延は、継目無鋼管の中では比較的厚肉の鋼管、特に
軸受用鋼管の製造に適していると言われている。

【００１６】図４に示すように、丸鋼片Ｃ１は同図
（ロ）の加熱炉に装入後、所要温度に加熱され、続いて
同図（ハ）のマンネスマンピアサによって穿孔されて素
管Ｃ２となる。次に、この素管Ｃ２に同図（ニ）のよう
にマンドレル４１を挿入し、ハンプと呼ばれる特殊形状
を有するロール４２を組込んだアッセルミルで外径及び
肉厚を圧下して管Ｃ３とする。圧延後にマンドレル４１
は管Ｃ３から抜き取られ、同図（ホ）の再加熱炉で管Ｃ
３を加熱した後、同図（ヘ）に示すようにシンキングミ
ルで外径を縮径して中空材Ｃ４となし、次いで同図
（ト）のロータリサイザで外径を目標寸法に仕上げ管製
品Ｃ５を製造する。

【００１７】従来技術２の方法によって厚肉の中空棒材
を製造する場合にも以下のような問題点がある。

【００１８】アッセルミル圧延の最大の特徴は、図５に
示すハンプと呼ばれる段差を有するロール４２によって
圧延することである。このハンプの作用は、この部分で
急激に肉厚加工を行い、材料を積極的に管軸方向に延ば
して、外径側への膨張を防止しながら圧延を行うことで
あると言われている。ハンプを有しないロールで大きな
肉厚加工を行うと、材料の外径側への膨張変形が大きく
なって管の寸法精度が悪化し、甚だしい場合には材料後
端部の圧延時に断面が三角形状のふくれ（フレアと称さ
れる）が発生し、圧延不能に至る場合もある。

【００１９】ハンプ部での外径と肉厚の圧下量は、ハン
プ高さｈにほぼ等しい量になると言われており、その結
果、外径縮径率Ｒｄと肉厚圧下率Ｒｔを比較すると、一
般にＲｔの方が大きくなっている。

【００２０】なお、Ｒｄ＝（ｄ₀ −ｄ₁ ）／ｄ₀ 、Ｒｔ
＝（ｔ₀ −ｔ₁ ）／ｔ₀ で、ｄ₀ は中空材の圧延前の外
径、ｄ₁ は中空材の圧延後の外径、ｔ₀ は中空材の圧延
前の肉厚、ｔ₁ は中空材の圧延後の肉厚である。

【００２１】また、アッセルミルの圧延前の「肉厚／外
径」比ｔ₀ ／ｄ₀ と、圧延後の「肉厚／外径」比ｔ₁ ／
ｄ₁ はほぼ等しく、一般には圧延後の方が小さくなると
言われている。

【００２２】そのために、「肉厚／外径」比の異なる管
を製造するには、素管の穿孔圧延段階でのｔ₀ ／ｄ₀ を
圧延後のｔ₁ ／ｄ₁ に近い寸法に穿孔する必要がある。
従って、アッセルミル圧延後のｔ₁ ／ｄ₁ の大きな製品
を得るには穿孔材、換言すればアッセルミル圧延前のｔ
₀ ／ｄ₀ を大きなものとする必要がある。すなわち、ピ
アサで厚肉穿孔をしなければならず、このためプラグロ
ッド径は必然的に細くなって、穿孔時のスラスト荷重に
よるロッドの座屈の問題から、ピアサでの厚肉材の穿孔
には自ら限界が生じてしまうという問題がある。

【００２３】３つ目の方法（以下、従来技術３という）
は、特開昭５９−４９０５号公報に開示されている方法
であって、穿孔して得た中空素材を内面規制工具を用い
ることなく、目標とする仕上げ外径および肉厚に応じ
て、交叉角γおよび傾斜角β（図２参照）が調整可能な
３個または４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延機に
よって、中空棒材の外径と肉厚を減じて目標寸法に仕上
げる厚肉中空棒材の製造方法である。

【００２４】上記したように、従来技術３の方法は内面
規制工具を使用しないで傾斜圧延することを特徴として
いる。前記公報に記載されているように、交叉角と傾斜
角の組合わせを変えると目標とする平均的な寸法の小径
厚肉鋼管を得ることは可能である。しかし、本発明者ら
がこの方法に関し詳細な実験・研究を行った結果、内面
規制工具を用いない場合には、圧延中に中空材の内面は
自由に変形できるので内面形状は不安定になってその寸
法精度が悪化することが明らかになった。すなわち従来
技術３の方法は、高い寸法精度を必要としない中空棒材
の製造方法としては確かに優れたものではあるが、高寸
法精度を要する中空棒材の製造に対しては必ずしも適し
たものではないのである。

【００２５】４つ目の方法（以下、従来技術４という）
は、特開平４−１３５００４号公報に開示されている方
法であって、管の内面規制工具としてプラグを用い、３
個のロールを有する傾斜圧延機によって素管の外径を減
じて目標寸法に仕上げる継目無管の傾斜圧延方法であ
る。

【００２６】しかし、本発明者らの詳細な実験によっ
て、管の内面規制工具としてプラグを用いた場合は圧延
に供されるプラグ面は局部に限定されるため、圧延前に
プラグに熱間潤滑剤を充分に塗布したとしても圧延中に
潤滑剤が消費されてしまい、特に長尺の小径厚肉中空材
の圧延においてはプラグに焼付きを生じてしまうことが
判明した。従って、実用的な長尺の中空棒材の製造方法
としては従来技術４の方法も適しているとは言えないも
のである。

【００２７】更に、上記した従来技術１〜４では、その
熱間加工前の加熱が長時間加熱それも複数回の加熱であ
ることが多く、そのため機械構造部品として使用する際
に問題となる表面脱炭が顕著となって、表面硬度の低下
や疲労強度の低下といった問題も含んでいるものでもあ
った。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑みなされたもので、産業界で需要の多い、外径が２
０〜７０ｍｍ、長さが２〜６ｍ程度で、且つ高寸法精度
を有する小径厚肉長尺の高強度・高靱性非調質中空圧延
棒鋼及びその製造方法を提供することを課題とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、先ず傾斜圧
延機を用いて小径厚肉中空圧延棒鋼を高精度に、しかも
安価に製造することのできる方法につき実験、検討を重
ねた。その結果、圧延後の「肉厚／外径」比ｔ₁ ／ｄ₁
が０．２５〜０．４であるような厚肉小径の中空棒材の
傾斜圧延において下記〜の知見を得るに至った。

【００３０】断面が５角形状に変形する角張り現象を
防止するためには、素材として「肉厚／外径」比が０．
１以上の中空材を用いなければならない。

【００３１】寸法精度は「肉厚圧下率（Ｒｔ）／外径
縮径率（Ｒｄ）」比に依存し、Ｒｔ／Ｒｄ比が０．５５
以上になると顕著に寸法精度が悪化し、内面側にスパイ
ラル状のマークが発生する。

【００３２】製品が小径厚肉管の場合にあっては、内
面規制工具としてのマンドレルも小径となり、且つ荷重
が極めて大となるため、Ｒｔ／Ｒｄが０．５５未満とな
るように、減肉加工を比較的小さくしなければならな
い。

【００３３】素材として、「肉厚／外径」比が０．１
以上の中空材を用い、且つ前記Ｒｔ／Ｒｄ比が０．５５
未満の条件で、内面規制工具としてマンドレルを用いて
傾斜圧延を行うと、高寸法精度の中空棒鋼が得られる。
この場合には、その後の矯正工程は不要である。

【００３４】そこで次に、傾斜圧延機を用いて製造した
小径厚肉中空圧延棒鋼に対して非調質すなわち圧延のま
まで、従来タイプの焼入れ焼戻し処理を施して各種機械
構造部品の素材用として用いられている長尺中空棒鋼と
同等以上の強度と靱性を付与するための化学組成と組織
並びに圧延条件に関して検討を行った。その結果、下記
〜の知見を得た。

【００３５】Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＶおよびＮを必
須成分として添加し、且つその含有量を適正範囲に調整
しなければならない。

【００３６】上記の化学組成を有する素材の圧延前加
熱温度の制御が必要である。

【００３７】傾斜圧延機での圧延温度と外径縮径率を
規制することが重要である。

【００３８】圧延後の組織をフェライト・パーライト
となし、且つフェライトの結晶粒度を適正領域に調整し
なければならない。

【００３９】上記知見に基づく本発明は、下記（１）に
示した高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼及び（２）、
（３）に示した高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼の製
造方法を要旨とする。

【００４０】（１）重量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０
％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０％、Ｍｎ：０．３０〜
２．００％、Ｃｒ：０．０２〜１．００％、Ｖ：０．０
１〜０．３０％、Ｎ：０．００５〜０．０２０％、Ｃ
ｕ：０．２０％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｍｏ：０．
２０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ａｌ：０．０５％
以下、Ｐｂ：０．３５％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、
Ｓ：０．１０％以下、Ｔｅ：０．２０％以下及びＣａ：
０．０１％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物
の組成からなり、組織がフェライト・パーライトでしか
も前記フェライトの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号６〜１２
であり、且つ「肉厚／外径」比が０．２５〜０．４０の
高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼。

【００４１】（２）組成が上記（１）に記載の丸鋼片ま
たは丸鋼塊を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱した
後ピアサで穿孔して「肉厚／外径」比が０．１以上の中
空材となし、次いで内面規制工具としてマンドレルを前
記中空材に挿入し、そのパスライン周りに臨ませて３個
のロールを等間隔に配設した傾斜圧延機を用いて、７０
０〜９５０℃の温度域で外径縮径率（Ｒｄ）が０．２以
上、「肉厚圧下率／外径縮径率」（Ｒｔ／Ｒｄ）比で
０．５５未満の縮径加工と肉厚加工を加えて、圧延後の
「肉厚／外径」比ｔ₁ ／ｄ₁ が０．２５〜０．４０、且
つ組織をフェライト・パーライトでしかも前記フェライ
トの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号６〜１２となす高強度・
高靱性非調質中空圧延棒鋼の製造方法。

【００４２】（３）組成が上記（１）に記載の圧延前の
「肉厚／外径」比ｔ₀ ／ｄ₀ が０．１以上の中空材を９
５０〜１２５０℃の温度域に加熱した後、内面規制工具
としてマンドレルを前記中空材に挿入し、そのパスライ
ン周りに臨ませて３個のロールを等間隔に配設した傾斜
圧延機を用いて、７００〜９５０℃の温度域でＲｄで
０．２以上、Ｒｔ／Ｒｄ比で０．５５未満の縮径加工と
肉厚加工を加えて、圧延後の「肉厚／外径」比ｔ₁ ／ｄ
₁ が０．２５〜０．４０、且つ組織をフェライト・パー
ライトでしかも前記フェライトの結晶粒度がＪＩＳ粒度
番号６〜１２となす高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼
の製造方法。

【００４３】上記の（１）〜（３）の各要件について、
その作用効果とともに以下で詳しく説明する。なお、成
分含有量の「％」は「重量％」を意味する。

【００４４】（Ａ）化学組成 Ｃ：Ｃは強度および靱性を支配する重要な元素である。
所望の強度を得るには、０．２０％以上含有することが
必要である。しかし含有量が０．６０％を超えるとパー
ライト分率の増加が起こり、靱性の劣化をきたすことと
なる。従って、Ｃの含有量を０．２０〜０．６０％とし
た。

【００４５】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の脱酸の安定化及び強度の
向上を図る作用がある。しかし、その含有量が０．０５
％未満では所望の効果が得られず、１．５０％を超える
と靱性の低下を招くようになるので、Ｓｉの含有量を
０．０５〜１．５０％とした。

【００４６】Ｍｎ：Ｍｎは強度を高める作用を有する。
しかし、その含有量が０．３０％未満では所望の効果が
得られず、２．００％を超えると焼入れ性が著しく高く
なって所望の組織と機械的性質が得られなくなる。従っ
て、Ｍｎの含有量を０．３０〜２．００％とした。

【００４７】Ｃｒ：ＣｒはＭｎと同様に強度を高める作
用がある。しかし、その含有量が０．０２％未満では所
望の効果が得られない。一方、１．００％を超えて含有
させると、焼入れ性が著しく上昇して所望の組織と機械
的性質が得られなくなる。従って、Ｃｒの含有量を０．
０２〜１．００％とした。

【００４８】Ｖ：Ｖはオーステナイト相からフェライト
相への変態の際に析出する窒化物や炭窒化物がフェライ
ト相に分散析出してフェライトを強化する。また結晶粒
の微細化を促進して強度と靱性を向上させる作用を有す
る。しかし、その含有量が０．０１％未満では添加効果
に乏しく、一方、０．３０％を超えて含有させても強度
向上効果は飽和し、製造コストを上昇させるだけである
ため、Ｖの含有量を０．０１〜０．３０％とした。

【００４９】Ｎ：ＮはＶとフェライト中で窒化物や炭窒
化物を形成し強度を高めるとともに結晶粒を微細化して
鋼を強靱化する作用がある。しかし、その含有量が０．
００５％未満では所望の効果が得られず、０．０２％を
超えると却って靱性の低下をもたらすようになるので、
Ｎの含有量を０．００５〜０．０２％とした。

【００５０】Ｃｕ：Ｃｕは添加しなくても良い。添加す
れば強度、靱性及び耐候性の向上に寄与する。この効果
を確実に得るには、Ｃｕは０．０１％以上の含有量とす
ることが好ましい。しかし、その含有量が０．２０％を
超えると熱間加工性が低下し、製造コストが上昇するば
かりとなる。従って、Ｃｕ含有量の上限を０．２０％と
した。

【００５１】Ｎｉ：Ｎｉは添加しなくても良い。添加す
れば焼入れ性、強度、靱性及び耐候性の向上に寄与す
る。この効果を確実に得るには、Ｎｉは０．０５％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が
１．０％を超えるとベイナイト変態が生じ易くなって靱
性を逆に劣化させ、また製造コストも上昇するばかりと
なる。

【００５２】従って、Ｎｉ含有量の上限を１．０％とし
た。

【００５３】Ｍｏ：Ｍｏは添加しなくても良い。添加す
れば焼入れ性、強度、靱性及び耐候性の向上に寄与す
る。この効果を確実に得るには、Ｍｏは０．０３％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が
０．２０％を超えるとベイナイト変態が生じ易くなって
靱性を逆に劣化させ、製造コストが上昇するばかりとな
る。従って、Ｍｏ含有量の上限を０．２０％とした。

【００５４】Ｎｂ：Ｎｂは添加しなくても良い。添加す
ればその窒化物や炭窒化物がオ−ステナイト結晶粒の粗
大化を抑制するとともに析出強化に寄与する。この効果
を確実に得るには、Ｎｂは０．００５％以上の含有量と
することが好ましい。しかし、その含有量が０．４０％
を超えると強度向上効果は飽和し、製造コストが上昇す
るばかりとなる。従って、Ｎｂ含有量の上限を０．４０
％とした。

【００５５】Ａｌ：Ａｌは添加しなくても良い。添加す
れば鋼の脱酸の安定化及びＮと反応してＡｌＮを形成し
結晶粒を微細化する作用がある。こうした効果を確実に
得るには、Ａｌは０．００５％以上の含有量とすること
が好ましい。しかし、その含有量が０．０５％を超える
と前記効果が飽和することに加えて靱性が劣化するよう
になるので、Ａｌの含有量を０．０５％以下とした。

【００５６】Ｐｂ：Ｐｂは添加しなくても良い。添加す
れば被加工鋼材と工具との間に潤滑作用を生じるので鋼
の被削性が向上する。この効果を確実に得るには、Ｐｂ
は０．０２％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が０．３５％を超えると鋼の清浄度が低
下し、更に靱性も低下するようになる。従って、Ｐｂ含
有量の上限を０．３５％とした。

【００５７】Ｂｉ：Ｂｉも添加しなくても良い。添加す
ればＰｂと同様に被加工鋼材と工具との間に潤滑作用を
生じるので鋼の被削性が向上する。この効果を確実に得
るには、Ｂｉは０．０２％以上の含有量とすることが好
ましい。しかし、その含有量が０．２０％を超えると鋼
の清浄度が低下し、更に靱性も低下するようになる。従
って、Ｂｉ含有量の上限を０．２０％とした。

【００５８】Ｓ：Ｓは添加しなくても良い。添加すれば
Ｍｎと化合物を形成して鋼の被削性を向上させる作用を
有する。この効果を確実に得るには、Ｓは０．０２％以
上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量
が０．１０％を超えると鋼の清浄度が低下し、更に靱性
も低下するようになるので、Ｓの含有量を０．１０％以
下とした。

【００５９】Ｔｅ：Ｔｅも添加しなくても良い。添加す
ればＭｎと化合物を形成して鋼の被削性を向上させる作
用を有する。この効果を確実に得るには、Ｔｅは０．０
０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、そ
の含有量が０．２０％を超えると鋼の清浄度が低下し、
更に靱性も低下するようになる。従って、Ｔｅ含有量の
上限を０．２０％とした。

【００６０】Ｃａ：Ｃａも添加しなくても良い。添加す
ればＭｎと化合物を形成して鋼の被削性を向上させる作
用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃａは０．０
００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、
その含有量が０．０１％を超えると鋼の清浄度が低下
し、更に靱性も低下するようになるので、Ｃａの含有量
を０．０１％以下とした。

【００６１】（Ｂ）組織 上記の化学組成を有する鋼であっても、傾斜圧延機によ
る加工の後常温まで冷却した時、その組織がベイナイト
やマルテンサイトといった所謂「低温変態生成物」から
なるものでは、圧延のままでは所望の機械的性質（従来
タイプの焼入れ焼戻し処理した長尺中空棒鋼と同等以上
の強度と靱性）が得られない。従って、所望の機械的性
質を付与するためには後工程としての調質処理が必須と
なってコストアップとなり本発明の目的から逸脱してし
まう。更に、変態歪による曲がりが生ずるため曲がり取
りの矯正工程が必要となり、この点でもコスト上昇につ
ながる。従って、鋼材の組織はフェライト・パーライト
組織とする必要がある。この場合、フェライト・パーラ
イト組織におけるフェライト結晶粒度がＪＩＳ粒度番号
６〜１２であれば従来タイプの焼入れ焼戻し材と同等の
強度と靱性が容易に得られる。フェライト結晶粒度がＪ
ＩＳ粒度番号で６未満の場合には強度−靱性バランスが
悪くなり靱性の低下が生じる。一方、フェライト結晶粒
度がＪＩＳ粒度番号で１２を超える場合は低温で傾斜圧
延しなければならず、このため機械的性質に異方性を生
じることになるので好ましくない。

【００６２】（Ｃ）圧延 （Ｃ−１）加熱温度 上記（Ａ）の化学組成を有する丸鋼片または丸鋼塊をピ
アサで穿孔加工する前の加熱温度、及び前記化学組成を
有するＲｔ／Ｒｄ比が０．１以上の中空素材を傾斜圧延
する前の加熱温度は、Ｖをオ−ステナイト中へ充分に固
溶させるために９５０℃以上とする必要がある。一方、
１２５０℃を超える高温加熱では、オーステナイト粒の
成長が著しく、圧延後に冷却したままの非調質状態では
所望の組織と機械的性質を得ることができない。従っ
て、本発明においては前記加熱の温度域を９５０〜１２
５０℃に限定する。なお、通電加熱や高周波加熱などの
急速加熱手段により加熱時の昇温時間を５分以内とすれ
ば、表面脱炭の低減や結晶粒粗大化防止が図れるため効
果が大きい。

【００６３】傾斜圧延前の鋼材は、熱間での塑性加工に
よって穿孔された後に一旦冷却された鋼管であっても良
い。しかし、例えば脱炭や表面疵といった表面品質の観
点からは丸鋼片または丸鋼塊を加熱し、ピアサ穿孔とマ
ンドレルを挿入した傾斜圧延とを連続的に実施すること
が望ましい。傾斜圧延前の鋼材が機械加工あるいは冷間
で塑性加工して得た中空素材である場合には、傾斜圧延
する前に一旦冷却されていても表面品質の観点からは何
ら問題がないため、前記温度域に加熱して傾斜圧延すれ
ば良い。

【００６４】（Ｃ−２）傾斜圧延温度 マンドレルを挿入した傾斜圧延を、９５０℃を超える温
度で行うと再結晶が著しくなって所望の微細な組織と機
械的性質を得ることができない。一方、７００℃を下回
る温度での圧延は鋼材の変形抵抗が大きくなって圧延機
への負荷が極めて大きくなるとともに、組織に異方性を
生じその結果として製品の機械的性質にも異方性が生じ
てしまう。従って、マンドレルを挿入した傾斜圧延の温
度を７００〜９５０℃とする。

【００６５】（Ｃ−３）３個の傾斜圧延ロールによる傾
斜圧延 ２個の傾斜圧延ロールで圧延を行うと、圧延中に被圧延
材がロールに接していない部分で膨張する。その膨張を
防止するためには、ガイドシューが必要となり、ガイド
シューにより管の外面に疵が発生する。従って、２ロー
ル傾斜圧延方式を用いるのは好ましくない。

【００６６】一方、傾斜圧延ロールを４個にすると、構
造上各ロールの径を小さくしなければならず、そのため
大きな荷重がかかる小径厚肉鋼管の圧延には強度の点で
適さない。被圧延鋼材の外面に疵を発生させることがな
く、小径厚肉鋼材の圧延による高負荷に耐えられるのは
３ロール方式の傾斜圧延のみであった。従って、本発明
では３ロールに限定する。

【００６７】（Ｃ−４）内面規制工具としてのマンドレ
ル 内面規制工具としてマンドレルを用いるのは、高寸法精
度に仕上げるため及び長尺の圧延に発生しやすい焼付き
を防止するためである。ロールで外径を縮径すると当然
同時に内径も縮径される。この時、中空材の内面は、内
面がマンドレルに接触するまでの間は自由に変形するか
ら、縮径とともに内面は、３ロールによりスパイラル状
に内径が寸法変動する。次いで、中空材の内面がマンド
レルに接触すると、マンドレルで内面の変形は規制され
るので、内径を高寸法精度に仕上げることができる。ま
た、圧延中はマンドレルは圧延方向に移動するので、圧
延部で中空材と接するマンドレルの面は常時新しい面と
なるので焼付きが発生しない。

【００６８】なお、内面規制工具をマンドレルに限定す
るのは、既に述べたようにプラグの場合には内面焼付き
を生じ易く長尺中空棒鋼の圧延は困難なことによる。

【００６９】（Ｃ−５）傾斜圧延前の中空素材の「肉厚
／外径」（ｔ₀ ／ｄ₀ ）比 傾斜圧延の素材としての中空材のｔ₀ ／ｄ₀ 比が０．１
未満の場合には、圧延中に中空材の断面が５角形状に変
形する所謂「角張り現象」が発生する。従って、傾斜圧
延前の中空素材のｔ₀ ／ｄ₀ 比の下限を０．１に限定す
る。なお、安定した圧延とするには上記ｔ₀ ／ｄ₀ 比は
０．１２以上とするのが好ましい。

【００７０】ところで、上記ｔ₀ ／ｄ₀ 比が大きいほど
傾斜圧延後厚肉とすることができるが、丸鋼片または丸
鋼塊をピアサで厚肉穿孔する場合には、素材径に対しプ
ラグロッド径が必然的に細くなってしまう。従って、こ
の場合には、上記ｔ₀ ／ｄ₀比は０．３以下とすること
が好ましい。

【００７１】（Ｃ−６）傾斜圧延による外径縮径率（Ｒ
ｄ） 傾斜圧延によるＲｄが０．２未満の場合、外径圧下量が
小さいため所望の調質鋼と同等以上の機械的性質を得る
ことができない。従って、前記Ｒｄの下限を０．２とす
る。

【００７２】Ｒｄを過大にすると内面性状の悪化を生ず
るので、上記Ｒｄの上限を０．６程度に抑えることが好
ましい。

【００７３】（Ｃ−７）傾斜圧延による「肉厚圧下率／
外径縮径率」（Ｒｔ／Ｒｄ）比 傾斜圧延によるＲｔ／Ｒｄ比を限定することは、マンド
レルを用いた高寸法精度圧延を実現するために重要であ
る。肉厚圧下率Ｒｔを大きくとると、材料の外径側への
膨張が大きくなり寸法精度が悪化する。寸法精度は肉厚
圧下率Ｒｔと外径縮径率Ｒｄの比（Ｒｔ／Ｒｄ比）に依
存し、Ｒｔ／Ｒｄ比が０．５５以上になると寸法精度が
悪化し、内面側にスパイラル状のマークが生ずる。従っ
て、前記Ｒｔ／Ｒｄ比を０．５５未満に規制する。望ま
しいＲｔ／Ｒｄ比は０．５０以下である。

【００７４】ところで、前記Ｒｔ／Ｒｄ比が小さすぎる
場合、換言すれば圧延後に増肉してＲｔの値が負になり
Ｒｔ／Ｒｄ比が負の値でその絶対値が大きい場合には、
傾斜圧延後の増肉が大きくなって所望の「肉厚／外径」
（ｔ₁ ／ｄ₁ ）比が得られなくなる。このため、Ｒｔ／
Ｒｄ比の下限を−１．０程度とすることが好ましい。

【００７５】なお、アッセルミルに代表されるマンドレ
ルを用いる傾斜圧延に関する従来の常識では、中空材の
肉厚を減ずることが主目的となっており、外径の縮径加
工はわずかで、後工程のシンキングミルなどで縮径を行
っている。従って、従来のマンドレルミルを用いた傾斜
圧延では、Ｒｔ／Ｒｄ比は１．０を超える値となってい
る。その結果、マンドレルは熱的にも、応力的にも高負
荷を受けている。本発明の対象とする、製品寸法として
「肉厚／外径」（ｔ₁ ／ｄ₁ ）比が０．２５〜０．４
０、外径が２０〜７０ｍｍのような小径厚肉棒鋼の製造
では、マンドレルの径が必然的に小さくなる。従って、
前記した小径厚肉棒鋼の製造において、従来と同様にＲ
ｔ／Ｒｄ比が１．０を超える圧延を行うと、マンドレル
が変形してしまうので、高寸法精度が得られなくなるば
かりでなく圧延ができなくなる。従って、この観点から
もＲｔ／Ｒｄ比は０．５５未満とする必要がある。

【００７６】上記のＲｔ／Ｒｄ比を０．５５未満に規制
することにより、マンドレルは高温になるが、負荷応力
は低いレベルになり、その素材としてはＪＩＳ熱間工具
鋼のＳＫＤ６１クラスで充分実用に供することができ
る。

【００７７】なお、本発明に用いる圧延ロールの形状は
特に限定するものではないが、従来のアッセルミルロー
ルのようなハンプを有さず滑らかな外面形状をなしてい
るものの方がよい。これは、ハンプがあると外径縮径量
がハンプ高さで規制され、材料寸法に応じた適正な縮径
量を加えるには不都合となるからであり、更に従来技術
２の問題点で指摘したように、ハンプがあると基本的に
「肉厚／外径」（ｔ₁／ｄ₁ ）比の大きな中空棒鋼の圧
延には不都合を生ずるためである。

【００７８】（Ｃ−８）傾斜圧延後の中空棒鋼の「肉厚
／外径」（ｔ₁ ／ｄ₁ ）比 傾斜圧延後の中空棒鋼のｔ₁ ／ｄ₁ 比が０．２５を下回
る場合、肉厚が薄いため最終の機械構造部品の形状によ
っては後加工での切削加工代が取れなくなる場合が生ず
る。更に、機械構造部品の耐久性（曲げ力や軸力）も充
分なものとは言えなくなってしまう。一方、また、ｔ₁
／ｄ₁ 比が０．４０を超える場合には圧延ままでは軽量
化の効果が小さく、またその製造は現在の塑性加工技術
では容易ではない。従って、傾斜圧延後の中空棒鋼のｔ
₁ ／ｄ₁ 比を０．２５〜０．４０と限定した。

【００７９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る中空棒鋼の
製造方法を実施するための工程を示す模式図である。

【００８０】先ず、丸鋼片Ａ１を加熱炉１１で所定温度
に加熱し、これを同図（ハ）に示すように、ピアサで丸
鋼片Ａ１の中心部をプラグ１２で穿孔して中空素材Ａ２
を形成する。次いで、同図（ニ）に示すように、中空素
材Ａ２に潤滑剤を塗布したマンドレル１３を挿入して３
個のロール１４を有する傾斜圧延機により延伸圧延を施
して製品の中空棒鋼Ａ３とする。

【００８１】図２は、傾斜圧延機を説明するための図
で、同図（イ）は中空素材Ａ２の入側から見た正面図
で、中空素材Ａ２を圧延中の状態を示し、同図（ロ）は
同図（イ）のＡ−Ａ線による断面図、同図（ハ）は同図
（ロ）のＢ−Ｂ線から見た側面図である。

【００８２】マンドレル１３は、前進後退装置のスラス
トブロック１５に回転自在に連結されており、マンドレ
ル１３をパスセンタＸ−Ｘに沿って前後方向に移動調整
可能としてある。

【００８３】圧延時には中空材の前進速度に対して、所
定の比率の速度でマンドレル１３を前進させる。

【００８４】ロール１４は軸長方向の中間部にゴージ部
１６を備え、該ゴージ部１６に対し圧延方向入側は軸端
に向けて漸次直径が縮小された滑らかな略円錐台状をな
す入口面１７、圧延方向出側は軸端に向けて漸次直径が
拡大された滑らかな略円錐台状をなす出口面１８を備
え、各ロール１４はそれぞれ所定の交叉角γ、傾斜角β
で、中空材Ａ２およびＡ３のパスラインＸ−Ｘ回りに略
等間隔に配設され、図示しない駆動源によりそれぞれ図
２（イ）のように矢印方向に回転駆動される。

【００８５】ロール１４としては、ゴージ部１６の両面
をそれぞれ軸端に向けて漸次縮径させた樽形ロールを用
いてもよく、またゴージ部１６に対し圧延方向入側は軸
幅に向けて漸次拡径させ、圧延方向出側は軸端に向けて
漸次縮径させたロールを用いてもよい。

【００８６】ここで、圧延中の中空材の変形状態につい
て補足説明する。中空素材Ａ２は３個のロール１４で外
径と内径が縮径され、その際、圧延後の肉厚ｔ₁ は一般
に圧延前の肉厚ｔ₀ より若干増肉する傾向がある。従っ
て「肉厚／外径」比ｔ／ｄは素材より外径縮径によって
増大することになる。但し、本発明者の実験によれば厳
密に言えばｔ₁ の変化はｔ₀ ／ｄ₀ 、Ｒｄに関係し、ｔ
₀ ／ｄ₀ 、Ｒｄの組合せによってはｔ₁ はｔ₀ より減少
することがある。しかしその場合ではｔ₁ ／ｄ₁ はｔ₀
／ｄ₀ より増大している。内径の縮径が進行すると、中
空材内面はついにはマンドレルに接触し肉厚圧下が始ま
る。その後、圧延の前半部の縮径時に発生したスパイラ
ル状の内面の寸法変動も内径がマンドレルに接触するこ
とによって矯正されて寸法精度が改善される。

【００８７】以下、本発明を実施例によって更に具体的
に説明する。

【００８８】

【実施例】表１に示す化学組成の鋼を通常の方法によっ
て溶製した。表１において、鋼Ａ〜Ｅは本発明の対象鋼
（以下、「本発明鋼」という）、鋼ａ〜ｅは成分のいず
れかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較鋼
である。なお、比較鋼ｅはＪＩＳのＳ４５Ｃ相当鋼であ
る。

【００８９】上記の表１における鋼のなかで鋼Ａ〜Ｅ及
び鋼ａ〜ｄを通常の方法によって分塊圧延、棒鋼圧延し
て直径５０ｍｍの棒鋼を製造した。

【００９０】こうして得られた棒鋼を１５００ｍｍ長さ
に切断し、表２に示す条件で通電加熱または炉加熱によ
って１２００℃に加熱した後、ピアサを用いた通常の方
法で穿孔して５０ｍｍ直径、２６ｍｍ内径で「肉厚／外
径」比が０．２４の中空材にした。続いて、黒鉛を潤滑
剤とし、内面規制工具として直径１３ｍｍのＳＫＤ６１
鋼製のマンドレルを前記中空材に挿入し、圧延温度１０
００℃で図１に模式的に示した傾斜圧延機で外径３５ｍ
ｍ、内径１３ｍｍの中空棒鋼に傾斜圧延を行った。この
傾斜圧延のＲｄ＝０．３、Ｒｔ／Ｒｄ＝０．２８であ
る。

【００９１】また表１に記載の鋼Ａに関し、前記のよう
にして得られた直径５０ｍｍの棒鋼を１０００ｍｍ長さ
に切断し、機械加工による穿孔で外径が５０ｍｍで内径
が２６ｍｍ（「肉厚／外径」比は０．２４）の中空材と
した。次いでこれを表２に示す条件で通電加熱によって
１２００℃に加熱した後、黒鉛を潤滑剤とし、内面規制
工具として直径１３ｍｍのＳＫＤ６１鋼製のマンドレル
を前記中空材に挿入し、圧延温度１０００℃で図１に模
式的に示した傾斜圧延機で外径３５ｍｍ、内径１３ｍｍ
の中空棒鋼に傾斜圧延を行った。この傾斜圧延のＲｄ＝
０．３、Ｒｔ／Ｒｄ＝０．２８である。

【００９２】なお、前記の傾斜圧延はいずれもロールゴ
ージ部直径：１８０ｍｍ、ロール回転数：１５０ｒｐ
ｍ、ロール傾斜角β：１２度、ロール交叉角γ：３度、
マンドレル移動速度：圧延方向に材料速度の２５％の条
件にて実施した。

【００９３】こうして製造した中空棒鋼の寸法精度の評
価として、傾斜圧延後の中空棒鋼を長さ方向に２等分
し、その断面の内径真円度Δｄ（最大内径−最小内径）
を測定した。またその断面について、角張りの発生の有
無を目視で観察すると共に、中空棒鋼を縦に切断して内
面の表面状況を観察した。ここで、寸法精度の評価指標
として内径真円度を用いたのは、傾斜圧延では外径精度
は内径精度に比べてかなり良好であり、実用的には内径
精度の良否で判断すればよいからである。

【００９４】また、得られた中空棒鋼の肉厚中央部から
組織観察試験片、ＪＩＳ４号ハーフサイズの引張試験
片、ＪＩＳ３号ハーフサイズのシャルピー衝撃試験片を
採取し、常温で試験に供した。組織を観察した後、組織
観察試験片を用いて硬度（Ｈｖ）を測定した。

【００９５】一方、傾斜圧延機で製造した外径３５ｍ
ｍ、内径１３ｍｍの中空棒鋼を素材として、冷間での通
常の方法によって外径３２ｍｍ、内径１２ｍｍの中空棒
鋼に引き抜き加工した。引き抜き後の中空棒鋼について
も肉厚中央部から硬度（Ｈｖ）試験片、ＪＩＳ４号ハー
フサイズの引張試験片、ＪＩＳ３号ハーフサイズのシャ
ルピー衝撃試験片を採取し、常温で試験に供した。

【００９６】傾斜圧延ままの中空棒鋼の各種特性と引き
抜き加工後の中空棒鋼の各種特性の調査結果を各々表２
と表３に示す。

【００９７】次に、表１における鋼のなかで鋼Ａ〜Ｅを
通常の方法によって分塊圧延した後、未再結晶域で棒鋼
圧延して直径３５ｍｍの非調質棒鋼（中実棒鋼）を製造
した。得られた直径３５ｍｍの圧延まま棒鋼を機械加工
で穿孔して内径１３ｍｍの中空棒鋼に加工した。こうし
て得られた中空棒鋼について、肉厚中央部から組織観察
試験片、ＪＩＳ４号ハーフサイズの引張試験片、ＪＩＳ
３号ハーフサイズのシャルピー衝撃試験片を採取し、常
温で試験に供した。組織を観察した後、組織観察試験片
を用いて硬度（Ｈｖ）を測定した。各種特性の調査結果
を表４に示す。

【００９８】また、上記の外径３５ｍｍ、内径１３ｍｍ
の中空棒鋼を素材として、冷間での通常の方法によって
外径３２ｍｍ、内径１２ｍｍの中空棒鋼に引き抜き加工
した。引き抜き後の中空棒鋼についても肉厚中央部から
硬度（Ｈｖ）試験片、ＪＩＳ４号ハーフサイズの引張試
験片、ＪＩＳ３号ハーフサイズのシャルピー衝撃試験片
を採取し、常温で試験に供した。各種特性の調査結果を
表５に示す。

【００９９】更に、表１における鋼ｅを通常の方法によ
って分塊圧延、棒鋼圧延して直径３５ｍｍの棒鋼（中実
棒鋼）を製造した。得られた直径３５ｍｍの圧延まま棒
鋼を機械加工で穿孔して内径１３ｍｍの中空棒鋼に加工
した。こうして得られた中空棒鋼について、肉厚中央部
から組織観察試験片、ＪＩＳ４号ハーフサイズの引張試
験片、ＪＩＳ３号ハーフサイズのシャルピー衝撃試験片
を採取し、常温で試験に供した。組織を観察した後、組
織観察試験片を用いて硬度（Ｈｖ）を測定した。各種特
性の調査結果を表４に示す。

【０１００】更に、上記の外径３５ｍｍ、内径１３ｍｍ
の中空棒鋼を８６０℃から油焼入れし、次いで４００℃
で焼戻し処理した後、冷間での通常の方法によって外径
３２ｍｍ、内径１２ｍｍの中空棒鋼に引き抜き加工し
た。引き抜き後の中空棒鋼についても肉厚中央部から硬
度（Ｈｖ）試験片、ＪＩＳ４号ハーフサイズの引張試験
片、ＪＩＳ３号ハーフサイズのシャルピー衝撃試験片を
採取し、常温で試験に供した。各種特性の調査結果を表
５に示す。

【０１０１】表２〜５から明らかなように、本発明の中
空棒鋼は内径寸法精度が良好で、且つ焼付きが全く生じ
ていない。更に、本発明の中空棒鋼は、従来の調質中空
棒鋼や本発明鋼を用いた機械加工で穿孔した非調質中空
棒鋼と同等の機械的性能を有していることが明らかであ
る。また、本発明の中空棒鋼は圧延ままで中空であるた
め、工程省略の観点で極めて優れている。通電加熱で急
速短時間加熱すれば表層脱炭が浅く、フェライト粒径も
小さくなるので効果が大きいことも分かる。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】

【表２】

【０１０４】

【表３】

【０１０５】

【表４】

【０１０６】

【表５】

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による高強
度・高靱性非調質中空圧延棒鋼は、現在最終製品に近い
サイズを有する中実棒鋼に切削で穿孔加工を行い、次い
で調質処理を施すか、あるいは調質処理後に切削で穿孔
して各種機械構造部品の素材用として用いられている長
尺中空棒鋼と同等の強度と靱性を有し、しかも内径寸法
精度が良好であるので機械構造部品として利用すること
ができる。機械構造部品のなかでも厳しい特性が要求さ
れるラックバー、インプットシャフト、ロッカーアーム
シャフト、ピストンピンなどの自動車用部品、あるいは
ボールネジなどの工作機械用部品にも勿論利用すること
が可能である。この高強度・高靱性非調質中空圧延棒鋼
は本発明方法によって、比較的容易に低コストで製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に係る中空棒鋼の製造方法の工程を
示す模式図である。

【図２】傾斜圧延機での圧延状態を示す模式図である。

【図３】従来の孔型ロール列により中空棒鋼を製造する
方法の工程図である。

【図４】従来のアッセルミル圧延による継目無鋼管の製
造方法の工程図である。

【図５】アッセルミル圧延のハンプによる圧延の状況を
模式的に示す断面図である。

【図６】従来の調質棒鋼を機械加工で穿孔して製造され
たラックバーの断面図である。

【図７】通常の方法で製造された非調質継目無鋼管を素
材として製造されたラックバーの断面図である。

【図８】自動車のインプットシャフトを示す図である。

【符号の説明】

１１：加熱炉 １３：マンドレル １４：傾斜圧延ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓ
   ｉ：０．０５〜１．５０％、Ｍｎ：０．３０〜２．００
   ％、Ｃｒ：０．０２〜１．００％、Ｖ：０．０１〜０．
   ３０％、Ｎ：０．００５〜０．０２０％、Ｃｕ：０．２
   ０％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｍｏ：０．２０％以
   下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｐ
   ｂ：０．３５％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓ：０．
   １０％以下、Ｔｅ：０．２０％以下及びＣａ：０．０１
   ％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物の組成か
   らなり、組織がフェライト・パーライトでしかも前記フ
   ェライトの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号６〜１２であり、
   且つ「肉厚／外径」比が０．２５〜０．４０の高強度・
   高靱性非調質中空圧延棒鋼。
2. 【請求項２】組成が請求項１に記載の丸鋼片または丸鋼
   塊を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱した後ピアサ
   で穿孔して「肉厚／外径」比が０．１以上の中空材とな
   し、次いで内面規制工具としてマンドレルを前記中空材
   に挿入し、そのパスライン周りに臨ませて３個のロール
   を等間隔に配設した傾斜圧延機を用いて、７００〜９５
   ０℃の温度域で外径縮径率で０．２以上、「肉厚圧下率
   ／外径縮径率」比で０．５５未満の縮径加工と肉厚加工
   を加えて、「肉厚／外径」比が０．２５〜０．４０、且
   つ組織をフェライト・パーライトでしかも前記フェライ
   トの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号６〜１２となす高強度・
   高靱性非調質中空圧延棒鋼の製造方法。
3. 【請求項３】組成が請求項１に記載の「肉厚／外径」比
   が０．１以上の中空材を９５０〜１２５０℃の温度域に
   加熱した後、内面規制工具としてマンドレルを前記中空
   材に挿入し、そのパスライン周りに臨ませて３個のロー
   ルを等間隔に配設した傾斜圧延機を用いて、７００〜９
   ５０℃の温度域で外径縮径率で０．２以上、「肉厚圧下
   率／外径縮径率」比で０．５５未満の縮径加工と肉厚加
   工を加えて、「肉厚／外径」比が０．２５〜０．４０、
   且つ組織をフェライト・パーライトでしかも前記フェラ
   イトの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号６〜１２となす高強度
   ・高靱性非調質中空圧延棒鋼の製造方法。