JPH1060538A - 酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製造方法 - Google Patents
酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製造方法Info
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Abstract
継目無鋼管の製造方法の提供。 【解決手段】(1)13Cr系ステンレス鋼管を加熱し、全スケール
厚さ100μm 以上の外層と内層とからなるスケールを形成さ
せた後、高圧水で冷却してスケール外層を除去する耐食性と
表面粗さに優れた酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製
造方法。 (2)13Cr系ステンレス鋼管を15vol%以上の水蒸気、又は5vo
l%以上の酸素を含有する雰囲気中で加熱し、上記(1)
に記載する方法により製造する 13Cr系ステンレス鋼管の製造
方法。
Description
に優れた酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製
造方法に関する。
ビレットを中空素管とし、その後中空素管を延伸圧延す
ることにより製造される。延伸圧延方法としては、寸法
精度および生産性で優れているマンドレルミル圧延法が
広く利用されている。マンドレルミルにより圧延された
中空素管は一般的に仕上げ圧延用素管と呼ばれる。
炉によって所定温度(850℃から1100℃)に再加
熱された後ストレッチレデューサー等の仕上げ圧延機に
より所定サイズに延伸され、900℃以上から焼入れ、
次いで700℃近傍での焼戻しをへて、ショットブラス
トさらに硫酸又は硝沸酸による酸洗脱スケールを実施し
た後出荷される。焼入れについては、仕上げ圧延後に放
冷しないでそのまま、又は温度を均一化する補熱を行っ
た後、直接焼入れする方法も行われる。
被圧延材であるビレット、中空素管、又は仕上げ圧延用
素管のそれぞれが、1300℃〜700℃の加熱を受け
るため、管の内外表面には不可避的にスケールが形成さ
れる。本明細書において、鋼表面に形成される酸化層を
スケールと呼ぶが、剥離しやすいスケール外層を除去し
た後、密着性の良好な鋼表面に残ったスケール内層の部
分を“酸化層”と称して区別する場合がある。
と、熱間圧延時において圧延ロールによる押し込み傷に
なるため通常各圧延工程前に高圧水等によるデスケーリ
ングが実施されている。また、焼入れ処理および焼戻し
処理で生成したスケールは、上述のショットおよび酸洗
により除去されるが、地金との密着力が強固であるため
長時間の酸洗が必要となる。このため、高効率のショッ
トブラスト方法又は高効率の酸洗方法が特開昭61−3
611号公報に開示されている。しかし、近年、酸洗工
程のスピードアップ、酸洗液使用量の低減等が要請され
てきており、さらに13Cr系ステンレス鋼管の黒皮ス
ケールまま出荷も検討されてきている。
ンレス鋼管は、つぎの諸点において酸洗によってスケー
ルを除去されたものと比較して劣っている。
音波探傷による表面傷の判別が困難。
発錆。
なることに起因する保管時の発錆。
のこれらの問題に対する解決の要望はますます強くなっ
ている。
r系ステンレス鋼板に対して特開昭57−19329号
公報に、焼入れ処理前に表面のスケールを除去する方法
が開示されているが、スケール除去に酸洗処理を使用す
るため、連続的に製造される鋼管への適用が困難であ
る。
鋼管の熱間圧延中におけるスケール制御を目的とした加
熱圧延条件の最適化の検討はほとんどなされていないの
が実状である。
性と表面粗さに優れた酸化層を有する、13Cr系ステ
ンレス鋼からなる継目無鋼管の製造方法を提供すること
にある。
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、スケールの構造
及び性状等に関してつぎの知見を得ることができた。
は、スケール外層にポーラスで密着性の悪いFe2O3及
びFe3O4が、また、スケール内層に緻密で密着力の優
れた(Fe,Cr)−O系のスピネルスケールが形成さ
れる。さらにこのスピネルスケールには耐食性を高める
Crが濃化していることから耐食性にも優れている。
ルの凹凸は、外層スケールが地金に強固に密着している
スケール内層から外層/内層界面において部分的に剥離
脱落することにより生じる。従って、外層のFe−O系
のスケールを均一に除去することができれば、緻密な耐
食性に優れたスケールが得られる。
ルの除去法を詳細に検討した結果、全スケール厚さが1
00μm以上であれば、加熱後高圧水で急激に冷却する
とFe−O系のスケールが急激に収縮し、熱歪みにより
外層スケール/内層スケール界面より外層スケールが均
一に剥離することが明らかとなった。
燃焼炉中で、900℃〜980℃の温度域で、1時間程
度行われるのが普通である。この条件では約50μm程
度しかスケールが形成されないため、高圧水のみでは外
層のFe−O系のスケールが均一に剥離せず残存するこ
とが明らかとなった。
ケールを厚くする方法としては、焼入れ温度の上昇、又
は加熱時間の延長がある。しかし、温度の上昇は加熱炉
の寿命の確保の点から、また、時間の延長は効率の低下
によるコスト上昇の点から適用は困難である。
囲気の影響を詳細に調査した結果、雰囲気中の水蒸気濃
度を15体積%以上とすることにより、スケールの成長
が著しく加速され、焼入れ前の通常の加熱時間内に10
0μm以上のスケールが形成されることを見いだした。
さらに、酸素を5体積%以上含ませた雰囲気においても
スケールの成長速度が増加することを見いだした。
れたもので、次の13Cr系ステンレス鋼管の加熱条件
及び冷却条件を含む製造方法を要旨とする。
し、全スケール厚さが100μm以上の内層と外層から
なるスケールを形成させた後、高圧水で冷却することに
よりスケール外層を除去する耐食性と表面粗さに優れた
酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製造方法
(〔発明1〕とする)。
積%以上の水蒸気、又は5体積%以上の酸素を含む雰囲
気中で加熱し、全スケール厚さが100μm以上の内層
と外層からなるスケールを形成させた後、高圧水で冷却
することによりスケール外層を除去する耐食性と表面粗
さに優れた酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の
製造方法(〔発明2〕とする)。
ンレス鋼とはマルテンサイト系ステンレス鋼であって、
化学組成として、重量%で、Cr:11〜15%、M
o:0〜0.75%、Ni:0〜3.5%、Pb:0〜
0.3%、C:0.15%以下、Si:1%以下及びM
n:1.25%以下を含む鋼で、例えばJIS規格のS
US403等が該当する。
m以上のスケールを形成させる”のは、焼入れ前の加熱
のときである。すなわち、直接焼入れの場合は、仕上げ
圧延後の補熱のときであり、再加熱焼入れの場合は連続
式加熱炉で加熱するときである。
ケール内層からなるスケール全体の厚さをさす。“耐食
性と表面粗さに優れた酸化層”は、スピネルスケール等
を主成分とするスケール内層からなる密着性に優れたス
ケールの部分をさす。
去するための冷却をさし、焼入れのための冷却とは別の
ものである。本発明の対象とする13Cr鋼の場合、焼
入れはエアークェンチにより行われる。
は、水蒸気15体積%以上の他に酸素、窒素、炭酸ガス
を含むことができ、また、他の一つは、酸素5体積%以
上の他に水蒸気、窒素、炭酸ガスを含んでもよい。
層の均一な剥離が悪化し高圧水で水冷しても部分的に外
層スケールが残存し、表面粗さが増大するので、全スケ
ール厚さは100μm以上とする。一方、全スケール厚
さが500μmを超えるとスピネルスケール等のスケー
ル内層の密着性が劣化するので、500μm以下とする
ことが望ましい。良好な密着性を確保したうえで、脱ス
ケールもより完全なものとするには、100〜300μ
mとするのが望ましい。
することにより上記全スケール厚さ100μm以上の確
保を容易にした発明である。
促進させ、〔発明1〕の全スケール厚さ100μmを通
常の焼入れ前の加熱において実現しやすくするために、
水蒸気を15体積%以上雰囲気に含ませるものである。
焼入れ前の加熱炉の水蒸気濃度が15体積%未満ではス
ケールの成長速度が遅く、通常の焼入れ前の加熱時間で
は100μm以上のスケールが形成されないので15体
積%以上とする。
と、加熱炉の損傷を招き炉の寿命を縮めるので、50体
積%以下とすることが望ましい。炉の寿命を確保したう
えでスケールの成長をより一層速めるには、15〜50
体積%とするのが望ましい。
もよいし含まなくてもよい。
ル成長速度を高めるものである。酸素濃度が5体積%未
満ではスケールの成長が十分でなく、水蒸気との共存の
効果が認められないため5体積%以上とする。
は炉壁等の損傷が激しくなるので、10体積%以下とす
るのが望ましい。
も、また、含んでもよい。
Institute)規格13Cr系ステンレス鋼および13C
r改良鋼を用いた。
がAPI規格13Cr系ステンレス鋼であり、鋼符号A
Sが改良13Cr系ステンレス鋼である。
床式加熱炉において1100℃から1200℃の温度域
に加熱し、マンネスマンピアサーによって外形192m
m、肉厚16mm、長さ6650mmの中空素管を製造
し、その後マンドレルミルによって外形151mm、肉
厚6.5mm、長さ20mの仕上げ用素管を製造し、再
加熱炉で1100℃にて20分間加熱後ストレッチレデ
ューサーによって外形63.5mm、肉厚5.5mm、
長さ56mの製品とした。
ール厚さを示す一覧表である。
入れ、その後730℃での焼戻し処理を実施し、管外表
面に、通常の方法であるスプレーによりアマニ油を塗布
し最終製品とした。表2に示す加熱雰囲気のH2O及び
O2以外の残り組成は、 CO2:11体積%及び残部窒
素である。
5重量%の塩化ナトリウムに浸析後、野外に暴露し発錆
するまでの日数により耐食性を評価した。
試験番号1〜8は、焼入れ前の加熱中に生成する全スケ
ール厚さが100μm以上あるために高圧水による冷却
で外層スケールが均一に剥離し表面粗さが良好になり、
上記した発錆防止油(アマニ油)が均一に塗布されてい
るため発錆が生じない。
に形成される全スケール厚さが100μm未満であるた
め、高圧水で冷却しても表面の粗さが悪く発錆防止油塗
布後数日で錆が発生した。
からなる、耐食性と表面粗さに優れた酸化層を有する継
目無鋼管の製造方法を提供でき、黒皮ままで同鋼管を供
給できることになり、関連産業に非常に有益である。
Claims (2)
- 【請求項1】13Cr系ステンレス鋼管を加熱し、全ス
ケール厚さが100μm以上の内層と外層からなるスケ
ールを形成させた後、高圧水で冷却することによりスケ
ール外層を除去することを特徴とする耐食性と表面粗さ
に優れた酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製
造方法。 - 【請求項2】13Cr系ステンレス鋼管を15体積%以
上の水蒸気、又は5体積%以上の酸素を含む雰囲気中で
加熱し、全スケール厚さが100μm以上の内層と外層
からなるスケールを形成させた後、高圧水で冷却するこ
とによりスケール外層を除去することを特徴とする耐食
性と表面粗さに優れた酸化層を有する13Cr系ステン
レス鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP22246396A JP3379345B2 (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 酸化層を有する13Cr系ステンレス鋼管の製造方法 |
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