JPH09295038A - 炭素鋼鋼管の冷間引抜き法および製造方法 - Google Patents

炭素鋼鋼管の冷間引抜き法および製造方法

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JPH09295038A
JPH09295038A JP13965396A JP13965396A JPH09295038A JP H09295038 A JPH09295038 A JP H09295038A JP 13965396 A JP13965396 A JP 13965396A JP 13965396 A JP13965396 A JP 13965396A JP H09295038 A JPH09295038 A JP H09295038A
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steel pipe
carbon steel
phosphate
compound
phosphorus
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JP13965396A
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Kazuyuki Hamada
和幸 浜田
Tetsuya Nakanishi
哲也 中西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素鋼鋼管の冷間引抜き加工後の熱処理によ
る浸リンを防止し、かつ製造工程を省略する。 【解決手段】 炭素鋼鋼管を冷間引抜き加工前に、チタ
ン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の化合物
液に、リン付着量が100mg/m2以下になるように
浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21重量%以上の
油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を塗布しつ
つ、加工度45%以上の冷間引抜き加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭素鋼鋼管の冷
間引抜き加工により浸リンのない炭素鋼鋼管を得るため
の高加工度冷間引抜き法および製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼管の冷間引抜き加工の前処理として
は、脱スケールおよび潤滑処理が行われる。脱スケール
は、引抜き加工時のダイス、プラグの焼付き防止、鋼管
表面疵の防止および潤滑処理のための表面活性化などの
ために、非常に重要な作業であり、酸洗処理法、アルカ
リ溶融塩処理法、機械的脱スケール法などがある。ま
た、潤滑処理は、冷間引抜き加工における鋼管とダイス
間あるいは鋼管とプラグ間の摩擦を減少し、摩擦熱の局
部的集中による焼付きを防止するもので、化成処理法、
樹脂被膜法、油潤滑法がある。
【0003】化成処理法は、表1に示すとおり、しゅう
酸塩被膜の場合、酸洗→中和→しゅう酸塩被膜→ステア
リン酸塩被膜→乾燥→引抜き→熱処理、リン酸塩被膜の
場合、酸洗→中和→リン酸塩被膜→ステアリン酸塩被膜
→乾燥→引抜き→脱脂→熱処理の工程を経るため、工程
が煩雑である。樹脂被膜法は、化成処理法と同様に工程
が煩雑である。油潤滑法は、表1に示すとおり、酸洗→
中和→乾燥→油潤滑引抜き→熱処理と、工程が極めて簡
略化でき、コスト削減を図ることができるが、焼付きの
問題があり実施されていない。
【0004】
【表1】
【0005】上記化成処理法のしゅう酸塩被膜の対象鋼
種は、低合金鋼、ステンレス鋼などの高合金鋼で、リン
酸塩被膜の対象鋼種は、炭素鋼、低合金鋼である。ま
た、リン酸塩被膜処理を施す方法では、リンを含有して
いることから冷間引抜き加工後の熱処理による浸リンの
問題があり、熱処理前に脱脂処理する必要があった。こ
のため、浸リン問題があるCrを0.50%以上含有す
る合金鋼鋼管の冷間引抜き加工に際しては、酸洗処理し
た後しゅう酸塩被膜処理を施す方法が主流である。
【0006】従来、鋼管の潤滑処理法としては、チタン
含有化合物とアルカリ性リン酸塩との反応生成物から形
成されるコロイダルチタンをチタンとして0.001〜
0.5g/l含有しているpH8〜11のコロイダルチ
タン含有液と接触させたのち乾燥し、次いで硫黄分が2
3〜30重量%の油脂とオレフィンとの化合物および硫
黄分が23〜30重量%の高級エステル化合物とオレフ
ィンとの化合物から選ばれる1種または2種以上の混合
物40〜95重量%と、油溶性高分子化合物、油脂、合
成油、鉱物油、高級脂肪酸および高級脂肪酸のアミンか
ら選ばれる1種または2種以上を5〜50重量%含み、
必要であればリン系極圧添加剤を含み、かつ20℃にお
ける粘度を100〜3000センチポアズの範囲内に調
節した潤滑油を塗布する方法(特開平4−33998号
公報)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−339
98号公報に開示の方法は、冷間引抜き加工後の熱処理
によって浸リンの問題があり、熱処理前に脱脂処理する
必要があるという問題点を有している。
【0008】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、炭素鋼鋼管の冷間引抜き加工後の熱処理におい
て浸リンの問題がなく、しかも、製造工程を省略できる
炭素鋼鋼管の冷間引抜き法および製造方法を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の炭素鋼鋼管の
冷間引抜き法は、炭素鋼鋼管を冷間引抜き加工前に、チ
タン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の化合
物液に、リン付着量が100mg/m2以下になるよう
に浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21重量%以上
の油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を塗布し
つつ、加工度45%以上の冷間引抜き加工することとし
ている。このように、リン付着量が100mg/m2
下になるようにチタン含有化合物とリン酸塩からなるp
H8〜11の化合物液に浸漬したのち乾燥することによ
って、熱処理前に脱脂処理しなくても浸リンを防止する
ことができる。また、チタン含有化合物とリン酸塩被膜
を施して乾燥し、硫黄分が21重量%以上の油脂とオレ
フィンとの化合物からなる潤滑油を塗布しつつ、加工度
45%以上の高加工度で冷間引抜き加工することによっ
て、2回の引抜きを1回の引抜き加工で処理することが
でき、作業効率の向上を図ることが可能となる。しか
も、45%以上の高加工度によりダイスと素材との焼付
きに対し、従来の油潤滑と比較して飛躍的に焼付きを防
止することができ、従来の油潤滑工程と同一工程で処理
でき、化成処理法に比較して大幅に製造工程を省略でき
る。
【0010】また、この発明の炭素鋼鋼管の製造方法
は、チタン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11
の化合物液に、リン付着量が100mg/m2以下にな
るように浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21重量
%以上の油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を
塗布しつつ加工度45%以上の冷間引抜き加工したの
ち、200℃以上1050℃以下の熱処理を施すことと
している。このように、リン付着量が100mg/m2
以下になるようにチタン含有化合物とリン酸塩からなる
pH8〜11の化合物液に浸漬したのち乾燥することに
よって、熱処理前に脱脂処理しなくても浸リンのない炭
素鋼鋼管を製造することができる。また、チタン含有化
合物とリン酸塩被膜を施して乾燥し、硫黄分が21重量
%以上の油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を
塗布しつつ加工度45%以上の高加工度で冷間引抜き加
工したのち、200℃以上1050℃以下の熱処理を施
すことによって、2回の引抜きを1回の引抜き加工で処
理することができると共に、冷間引抜き加工時の焼付き
が防止でき、従来の油潤滑工程と同一工程で処理でき、
化成処理法に比較して大幅に製造工程を省略できる。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明は、炭素鋼鋼管を冷間引
抜き加工前に、チタン含有化合物とリン酸塩からなる化
合物液をpH8〜11に調整し、リン付着量が100m
g/m2以下になるように浸漬したのち乾燥する。この
処理を行った炭素鋼鋼管の内外面には、鋼管表面のFe
とリン酸塩とが反応してリン酸鉄が生成すると共に、リ
ン酸塩、チタン酸化物が付着している。この被膜形成後
の炭素鋼鋼管は、硫黄分が21重量%以上の油脂とオレ
フィンとの化合物からなる潤滑油を鋼管内外面に塗布し
つつ加工度45%以上の冷間引抜きする。この加工度4
5%以上の冷間引抜きによって、2回の引抜きを1回の
引抜き加工で処理することが可能となる。
【0012】この発明で用いるチタン含有化合物として
は、チタンのオキシ酸塩、例えば硫酸チタニル(TiS
4)、硝酸チタニル等を挙げることができるが、特に
硫酸チタニルが好ましい。また、リン酸塩としては、第
二リン酸アルカリ金属塩、例えば第二リン酸ナトリウム
が好ましく、また、縮合リン酸塩、例えばピロリン酸ナ
トリウムも用いることができる。チタン含有化合物とリ
ン酸塩からなる化合物液のpHは、炭酸アルカリ金属
塩、水酸化アルカリ金属塩またはリン酸アルカリ金属塩
を添加することによってpH8〜11に調整することが
できる。具体的には、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウ
ム、第二リン酸ナトリウム、第三リン酸ナトリウム等を
挙げることができる。
【0013】この発明においてチタン含有化合物とリン
酸塩からなる化合物液のpHを8〜11としたのは、バ
ウデン試験によりチタン含有化合物とリン酸塩からなる
化合物液のpHと液濃度と焼付くまでの回数を試験した
ところ、図1に示す結果が得られ、pHが8未満ではリ
ン酸塩、チタン酸化物の分散性が低下するので炭素鋼鋼
管の内外面へのリン酸鉄、リン酸塩、チタン酸化物の付
着量が低減し、耐焼付き性が低下する。また、pHが1
1を超えてもリン酸塩、チタン酸化物の分散性が低下し
耐焼付き性が低下する。
【0014】この発明において炭素鋼鋼管内外面のリン
付着量を100mg/m2以下とした理由は、次の通り
である。熱処理における浸リンは、鋼管表面が溶融して
リンが浸入する現象で、900℃以下ではリン含有量に
関係なく浸リンしないが、900℃を超えるとリン含有
量に比例して溶融温度が低下して浸リンし易くなる。ま
た、高合金鋼、例えばCrの含有量が多い合金鋼では、
表層にCr23が生成してリンが浸入してくるのを防止
できるが、炭素鋼はCr23が生成しないのでリンが浸
入し、浸リンする。このため、炭素鋼鋼管においては、
熱処理温度200〜1050℃の範囲ではリン付着量が
100mg/m2を超えると浸リンが生じるからであ
る。
【0015】この発明で潤滑油として用いる硫黄分が2
1重量%以上の油脂とオレフィンとの化合物は、例えば
不飽和動植物油脂にオレフィンのメルカプタン化合物お
よび硫黄を塩基性触媒の存在下、150〜160℃で3
時間反応させたのち、減圧蒸留により未反応留分を除去
し、約80℃で通気して硫化水素を除去して得られる。
潤滑油は、硫黄分が高いほど極圧性が高くなるが、油性
が低下する傾向を示すので、具備すべき極圧性と油性の
双方を勘案して硫黄含有分を決定すべきである。この発
明において潤滑油中の硫黄分を21重量%以上としたの
は、硫黄分が21重量%未満では極圧性が低下して炭素
鋼鋼管の冷間引抜き加工時に焼付きが発生し易くなる。
また、硫黄分の多すぎる化合物は、不安定で硫黄が析出
するので、これらを勘案して潤滑油中の硫黄分の上限を
決定すべきであるが、好ましくは30重量%以上であ
る。この発明で用いる油脂としては、菜種油、ラード
油、やし油、ひまし油、牛脂等が挙げられる。
【0016】この発明において冷間引抜きにおける加工
度を45%以上としたのは、従来の油潤滑法では断面減
少率で示す加工度が45%以上では1回の引抜きでは焼
付きが発生するため2回の引抜きで実施していたが、こ
の発明の潤滑処理を行うことによって、冷間引抜き加工
における鋼管とダイス間あるいは鋼管とプラグ間の摩擦
が低減し、1回の引抜きで実施でき、作業能率の向上を
図ることができるようになった。また、加工度の上限
は、特に限定されないが、60%とすることが焼付き防
止および加工破断の観点から望ましい。
【0017】
【実施例】
実施例1 外径48.6mm、肉厚5.0mmの炭素鋼の継目無鋼
管を、酸洗したのち水酸化ナトリウムで中和し、水洗し
て乾燥したのち、油脂(菜種油)とオレフィンとからな
る硫黄分21重量%の潤滑油を5 l/minで塗布し
つつ、テーパー型ダイスとセミフローティングプラグを
使用して引抜き速度40m/minで、1回の冷間引抜
き加工により加工度(断面減少率)を50%となした従
来工程による炭素鋼の継目無鋼管を得た。一方、外径4
8.6mm、肉厚5.0mmの炭素鋼の継目無鋼管を、
酸洗したのち、チタン含有化合物とリン酸塩からなるp
H8〜11の化合物液に、リン付着量が100mg/m
2以下になるように浸漬したのち乾燥し、油脂とオレフ
ィンとからなる硫黄分21重量%の潤滑油を5 l/m
inで塗布しつつ、テーパー型ダイスとセミフローティ
ングプラグを使用して引抜き速度40m/minで、1
回の冷間引抜き加工により加工度(断面減少率)50%
となした本発明工程による炭素鋼の継目無鋼管を得た。
上記により得られた従来工程による継目無鋼管と本発明
工程による継目無鋼管の冷間引抜き加工時の焼付き率を
調査した。その結果を図2に示す。
【0018】図2に示すとおり、本発明工程による炭素
鋼の抽伸した継目無鋼管は、従来工程による炭素鋼の抽
伸した継目無鋼管に比較し、耐焼付き性が極めて大幅に
向上している。
【0019】実施例2 前記実施例1で用いた外径48.6mm、肉厚5.0m
mの炭素鋼の継目無鋼管を、酸洗したのち、濃度の異な
るチタン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の
化合物液に浸漬したのち乾燥し、リン付着量が100m
g/m2以下になるように浸漬したのち乾燥し、油脂と
オレフィンとからなる硫黄分30重量%の潤滑油を5
l/minで塗布しつつ、テーパー型ダイスとセミフロ
ーティングプラグを使用して引抜き速度40m/min
で、1回の冷間引抜き加工により加工度(断面減少率)
30%、45%、60%で引抜き加工し、各加工度にお
ける焼付くまでの回数を調査した。その結果を図3に示
す。
【0020】図3に示すとおり、本発明工程の場合は、
加工度45%、60%の場合においても、加工度30%
の場合と殆ど差は認められなかった。
【0021】実施例3 前記実施例1で用いた外径48.6mm、肉厚5.0m
mの炭素鋼の継目無鋼管を、酸洗したのち、濃度の異な
るチタン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の
化合物液に浸漬したのち乾燥し、リン付着量が100、
200、300および400mg/m2程度になる継目
無鋼管を油脂(菜種油)とオレフィンとからなる硫黄分
21重量%の潤滑油を5 l/minで塗布しつつ、テ
ーパーダイスとセミフローティングプラグを使用して加
工度50%、引抜き速度40m/minで1回冷間引抜
き加工し、外径35mm、肉厚3.5mmの抽伸した継
目無鋼管を得た。得られた各抽伸した継目無鋼管を、無
酸素雰囲気中で熱処理温度900℃、975℃、105
0℃および1100℃でそれぞれ熱処理した。得られた
各熱処理した継目無鋼管のリン付着量と浸リン深さとの
関係を求めた。その結果を図4に示す。
【0022】図4に示すとおり、熱処理温度900℃で
はリン付着量に関係なく浸リンしていないが、熱処理温
度1050℃になるとリン付着量100mg/m2以上
で浸リンが見られ、熱処理温度1100℃では、リン付
着量100mg/m2であっても浸リンが見られた。
【0023】
【発明の効果】この発明は、炭素鋼鋼管を冷間引抜き加
工前に、チタン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜
11の化合物液に、リン付着量が100mg/m2以下
になるように浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21
重量%以上の油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑
油を塗布しつつ加工度45%以上で冷間引抜きすること
によって、平滑で金属光沢を有し、摩擦係数の低減でビ
ビリが減少し、高い加工度で冷間引抜きでき、熱処理前
に脱脂処理しなくても浸リンの問題がない炭素鋼鋼管が
得られ、しかも、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チタン含有化合物とリン酸塩からなる化合物液
のpHと液濃度と焼付くまでの回数との関係を示すグラ
フである。
【図2】実施例1における本発明工程と従来工程の焼付
き率の関係を示すグラフである。
【図3】実施例2の加工度と焼付率との関係を示すグラ
フである。
【図4】実施例3の熱処理温度とリン付着量と浸リン深
さとの関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 // C10N 10:08 40:24 80:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素鋼鋼管を冷間引抜き加工前に、チタ
    ン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の化合物
    液に、リン付着量が100mg/m2以下になるように
    浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21重量%以上の
    油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を塗布しつ
    つ、加工度45%以上の冷間引抜き加工することを特徴
    とする炭素鋼鋼管の冷間引抜き法。
  2. 【請求項2】 炭素鋼鋼管を冷間引抜き加工前に、チタ
    ン含有化合物とリン酸塩からなるpH8〜11の化合物
    液に、リン付着量が100mg/m2以下になるように
    浸漬したのち乾燥し、次いで硫黄分が21重量%以上の
    油脂とオレフィンとの化合物からなる潤滑油を塗布しつ
    つ加工度45%以上の冷間引抜き加工したのち、200
    ℃以上1050℃以下の熱処理を施すことを特徴とする
    炭素鋼鋼管の製造方法。
JP13965396A 1996-05-08 1996-05-08 炭素鋼鋼管の冷間引抜き法および製造方法 Pending JPH09295038A (ja)

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