JPH11169946A

JPH11169946A - 鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH11169946A
Application number: JP9341735A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsui; 博之松井; Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Akira Yorifuji; 章依藤; Motoaki Itaya; 元晶板谷; Yuji Hashimoto; 裕二橋本; Masanori Nishimori; 正徳西森
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧延荷重で圧延でき、加工硬化を抑制
し、しかも表面状態を悪化させずに、高強度高延性を有
する鋼管を製造でき、高生産能率で、小ロット多品種生
産にも対応できる鋼管の製造方法を提案する。【解決手段】帯鋼１を成形ロールで連続的に成形して
オープン管７とし、該オープン管を、その両エッジ部を
キュリー点以上にエッジ予熱しついで1300℃以上融点未
満にエッジ加熱した後、スクイズロール６で固相圧接し
て母管８とし、好ましくはシーム部の増肉を抑制または
圧延・減肉したのち、該母管をＡc₃点以上に加熱して急
冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で、
好ましくは２ロール以上のロールをもつ複数スタンドの
絞り圧延装置21により絞り加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の製造方法に
関し、とくに、固相圧接による鋼管の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管は、鋼板または鋼帯を管状に成
形しその継目を溶接したもので、小径から大径まで各種
の製造方法によりつくられているが、主な製造方法とし
て、電気抵抗溶接（電縫）、鍛接、電孤溶接によるもの
が挙げられる。小径〜中径鋼管用としては、高周波誘導
加熱を利用した電気抵抗溶接法（電気抵抗溶接鋼管、電
縫管）が主として利用されている。この方法は、連続的
に帯鋼を供給し、成形ロールで管状に成形してオープン
管として、続いて高周波誘導加熱によりオープン管の両
エッジ部端面を鋼の融点以上に加熱したのち、スクイズ
ロールで両エッジ部端面を衝合溶接して鋼管を製造する
方法である（例えば、第３版鉄鋼便覧第III 巻（２）10
56〜1092頁）。

【０００３】上記した高周波誘導加熱を利用した電縫管
の製造方法では、オープン管の両エッジ部端面を鋼の融
点以上に加熱するため、電磁力の影響により溶鋼が流動
し、生成された酸化物が衝合溶接部に噛み込まれペネト
レータ等の溶接欠陥あるいは、溶鋼飛散（フラッシュ）
が発生しやすいという問題があった。この問題に対し、
例えば、特開平2-299782号公報には、２つの加熱装置を
有する電縫鋼管の製造方法が提案されている。第１の加
熱装置でオープン管の両エッジ部の温度をキュリー点以
上に加熱し、第２の加熱装置でさらに融点以上に加熱
し、スクイズロールで両エッジ部を衝合溶接して鋼管を
製造する。また、特開平2-299783号公報には、第１の加
熱装置で周波数45〜250kHzの電流を流し、両側エッチ部
を予熱し、第２の加熱装置で更に融点以上に加熱し、ス
クイズロールで両エッジ部を衝合溶接して鋼管を製造す
る電縫管製造装置が提案されている。

【０００４】しかしながら、これらの電縫管製造技術で
は、エッジ部を均一に加熱することは示唆しているもの
の、両エッジ部を鋼の融点以上に加熱するため、衝合溶
接時に、溶融した鋼が管の内外面に排出されビード（余
盛）が形成される。そのため、衝合溶接後に管内外面の
溶接ビードの除去が必要であり、殆どがビード切削用バ
イトにより切削されて除去されている。

【０００５】このようなことから、この方法では、ビード切削用バイトの切削量の調整で、材料と時間の
ロスが発生する。ビード切削用バイトは消耗品あるため、造管速度によ
って異なるが、3000〜4000m のビード切削長毎にバイト
を交換する必要があり、３〜５分程度の交換時間毎にラ
インの停止を余儀なくされる。

【０００６】特に造管速度が100m/minを超える高速造
管では、ビード切削用バイトの寿命が短く、交換頻度が
高い。など、ビード切削がネックとなり、高速造管がで
きないため、生産性が低いという問題があった。また、
さらにこの電縫管では、オープン管は両エッジのみ接合時に融点以上とされる
以外は冷間状態にある冷間製管のゆえに、孔型ロール等
の製管工具と鋼帯とのスリップ疵の防止や成形荷重抑制
等の措置を必要とするため生産能率が悪い。

【０００７】製品鋼管寸法に合わせた孔型ロールを用
いなければならないことから小ロット多品種の鋼管製造
には適していない。などの問題があった。一方、比較的
小径鋼管用としては、極めて高い生産性を有する鍛接鋼
管製造方法がある。この方法は、連続的に供給した鋼帯
を加熱炉で1300℃程度に加熱したのち、成形ロールで管
状に成形してオープン管とし、続いてオープン管の両エ
ッジ部に高圧空気を吹きつけて端面のスケールオフを行
い、ウェルディングホーンにより端面に酸素を吹きつ
け、その酸化熱で端面を1400℃程度に昇温させてから鍛
接ロールで両エッジ部端面を衝合させ固相接合して鋼管
を製造する方法である（例えば、第３版鉄鋼便覧第III
巻（２）1056〜1092頁）。

【０００８】しかし、この鍛接鋼管製造方法では、造管
速度が速く生産性は高いが、端面のスケールオフが完全でないため、鍛接衝合部へ
のスケール噛込みが発生し、シーム部の強度が母材部に
比べかなり劣る。帯鋼を高温に加熱するため、管表面にスケールが生成
し表面肌が悪い。などの欠点を有している。

【０００９】このような電気抵抗溶接鋼管製造方法ある
いは鍛接鋼管製造方法の問題点を解消するため、例え
ば、特開昭63-33105号公報には、電縫鋼管等の中空素管
を冷間状態で３つのロールからなる孔形を複数個用いて
圧延して外径縮小する鋼管の絞り圧延方法が提案されて
いる。しかし、この方法では、電縫鋼管等の中空素管を
冷間状態で、絞り圧延を行うため、大きな圧延荷重に耐
え得る大型の圧延機や、ロールとの焼付き防止のための
潤滑圧延装置の設置を必要とするうえ、帯鋼をオープン
管に成形するときの成形歪にさらに冷間絞り圧延による
加工歪が重畳して材料の加工硬化が著しくなり、鋼管の
伸びが低下し製管後熱処理工程を追加しなければならな
いという問題がある。また、冷間絞り圧延では、大幅な
外径縮小を行うと偏肉やロール疵が発生するという問題
もあり、成形用孔型ロール寸法の大幅な統一ができにく
いという問題もある。

【００１０】また、特公平2-24606 号公報には、帯鋼を
Ａ₃ 変態点未満程度に加熱し、オープン管に成形したの
ち、高周波誘導加熱とスクイズロールによりオープン管
の両縁部を溶接して母管とし、その後母管をＡ₃変態点
以上に昇温し、管絞り圧延装置で所定の外径の製品管と
する鋼管の製造方法が提案されている。図８はこの鋼管
の製造方法を示す模式図であり、１は帯鋼、８は母管、
16は製品管、２は帯鋼予熱炉、４は帯鋼加熱炉、26は母
管加熱炉、21は絞り圧延装置、３は成形ロール群からな
るオープン管成形装置、９は誘導コイル、６はスクイズ
ロール、11はビード切削機である。

【００１１】しかし、この方法では、管全体を800 〜95
0 ℃程度の高温に加熱するため、新たなスケールロスを
生じ歩留り低下に加えて、絞り圧延時にスケール噛込み
を誘発し、表面疵の発生や表面肌が悪化するといった問
題や、加熱炉の設置、加熱のための燃料費が増加すると
いったコスト増加の問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題を有利に解決し、表面状態を悪化させずに、高強度高
延性を有する鋼管を製造でき、高生産能率で、小ロット
多品種生産にも対応できる溶接鋼管の製造方法を提案す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高強度で
高延性を有する溶接鋼管を製造するために、鋭意検討し
た結果、加熱急冷処理を施した鋼管に温間加工を施すこ
とにより高延性が得られることを新たに知見した。本発
明はかかる知見に基づいて完成されたものである。

【００１４】すなわち、本発明は、帯鋼を成形ロールで
連続的に成形してオープン管とし、該オープン管の両エ
ッジ部を加熱し、スクイズロールで衝合接合して母管と
したのち、該母管に絞り加工を施す鋼管の製造方法にお
いて、前記オープン管の両エッジ部への加熱を、キュリ
ー点以上の温度に加熱するエッジ予熱と、さらに1300℃
以上融点未満の温度域に加熱するエッジ加熱とからなる
誘導加熱により行い、かつ、衝合接合後の前記母管をＡ
c₃点以上に加熱して急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再
加熱し、該温度域で絞り加工を施すことを特徴とする高
強度高延性鋼管の製造方法である。

【００１５】本発明では、急冷後の母管を所定長さに切
断するか、または加熱前の母管を所定長さに切断してお
くこともできる。また、母管の加熱および／または再加
熱は誘導加熱で行うことが好ましい。また、本発明で
は、前記絞り加工が、２ロール以上のロールをもつ複数
スタンドの絞り圧延装置を用いる絞り圧延であることが
好ましい。

【００１６】また、本発明では、オープン管の両エッジ
部への加熱を、誘導加熱で行うに代えて、通電加熱、タ
ングステンイナートガスアーク、レーザビーム、電子ビ
ーム、プラズマビームのうちのいずれかで行うことがで
きる。また、本発明では、衝合接合後に母管シーム部を
圧延するのが好適である。また、本発明では、成形後加
熱前のオープン管を700 ℃以下に予熱してもよい。この
予熱は誘導加熱で行うのがよい。

【００１７】また、本発明は、帯鋼を払いだすアンコイ
ラと、帯鋼の先行材と後行材とを接合する帯鋼接合装置
と、帯鋼をオープン管に成形する成形ロール群からなる
オープン管成形装置と、オープン管のエッジ部を予熱お
よび加熱するエッジ予熱装置およびエッジ加熱装置と、
オープン管を衝合接合するスクイズロールと、母管を加
熱する母管加熱装置と、母管を急冷する急冷装置と、母
管を再加熱する母管再加熱装置と、母管を絞り圧延する
２ロール以上のロールをもつ複数スタンドの絞り圧延機
とがこの順に配置されてなることを特徴とする鋼管製造
ラインである。

【００１８】前記鋼管製造ラインは、急冷装置と母管再
加熱装置との間、あるいはビード切削機と母管加熱装置
との間に、母管を所定長さに切断する切断装置が配置さ
れたものでもよく、また、オープン管成形装置とエッジ
予熱装置との間に、オープン管を予熱するオープン管予
熱装置が配置されたものでもよい。また、前記鋼管製造
ラインは、スクイズロールの出側に母管シーム部近傍を
管内外から圧延する圧延ロールを有するシーム部圧延装
置が配置されたものであることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は以下のように実施され
る。まず、帯鋼をアンコイラ等により払いだし、成形ロ
ールで連続的に成形してオープン管とする。この成形に
は、通常使用されている複数の成形ロールによる加工方
法が好適に適用できる。

【００２０】ついで、オープン管の両エッジ部をエッジ
予熱する。エッジ予熱は、誘導加熱コイルによる誘導加
熱方式とする。このエッジ予熱によりエッジ部の温度
を、キュリー点以上、好ましくは1300℃未満とする。エ
ッジ部をキュリー点以上に加熱することにより比透磁率
が１に近い値となり浸透深さが大きくなり、被圧接面内
の温度分布が均一化する方向に向かうため、一旦キュリ
ー点以上の温度域にエッジ部を予熱するのである。加熱
エネルギー効率の観点からは、キュリー点以上1300℃未
満の温度で行うのが好ましいが、1300℃以上としてもな
んら不都合はない。しかし、この段階で一気に昇温する
と、角部のみが融点以上となり、接合時にビード（余
盛）が発生して高速造管ができなくなる場合があるか
ら、エッジ予熱は1300℃未満で行うのがより好ましい。

【００２１】予熱されたオープン管の両エッジ部は、さ
らに1300℃以上融点未満の固相圧接可能温度域に加熱さ
れるエッジ加熱を施される。エッジ加熱は、エネルギー
効率の観点から誘導コイルによる誘導加熱方式が好まし
いが、通電による抵抗加熱、タングステンイナートガス
溶接（TIG ）アーク、レーザービーム、電子ビーム、プ
ラズマビームのうちのいずれかの方式により行ってもよ
い。また、これら複数の加熱手段を併用してもよい。

【００２２】エッジ加熱の温度が1300℃未満では、エッ
ジ部端面の接合が不十分となりシーム品質が劣化する。
また、エッジ部の温度が管材の融点を超えると、溶融し
た鋼が衝合接合時に管内外にビード（余盛）を形成する
ため、ビード切削を必要とする。このことから、エッジ
加熱は1300℃以上融点未満、より好ましくは1400℃以上
融点未満である。

【００２３】本発明でいう固相圧接とは、ビード（余
盛）の盛り上がりを抑え、ビード切削を必要としない圧
接を意味する。本発明では、ビード（余盛）の盛り上が
りを抑制するため、エッジ加熱温度は固相域が好ましい
が、若干の液相が存在する融点未満の固液２相域でも何
ら不都合はない。なお、エッジ予熱の前に、オープン管
全体を700 ℃以下に予熱してもよい。この予熱（管体予
熱）は、後に行うエッジ加熱時にエッジ部とその近傍の
母管との温度差を小さくし、エッジ部の温度及び温度分
布が固相圧接時に適正範囲（固相圧接可能温度域）に収
まるように制御するための措置である。予熱温度が700
℃を超えるとオープン管表面に多量のスケールを形成
し、鋼管の表面肌が劣化するため、700 ℃を予熱温度の
上限とした。なお、200 ℃未満では、エッジ部近傍の温
度、温度分布が適正とならないため、予熱温度は好まし
くは200 〜700 ℃である。予熱方法は、加熱炉を用いる
方法、誘導コイルを用いる誘導加熱方法、通電による抵
抗加熱方法のいずれも好適である。

【００２４】両エッジ部を上記固相圧接可能温度域に加
熱されたオープン管は、スクイズロールで両エッジ部を
衝合され、固相圧接される。固相圧接により形成された
母管シーム部では、エッジ部の到達温度あるいはスクイ
ズロールによる圧接の程度によりシーム部の管内外（図
６（ｂ）参照）または管内（図６（ａ）参照）に管体肉
厚の５％以上の増肉を生じることがある。このような場
合には、圧接直後以降の適時にこの増肉したシーム部近
傍を圧延して減肉するのが好ましい。増肉したシーム部
近傍はこれを、例えば図７（ａ）に示すように、圧接シ
ーム部圧延ロール30により管内外から圧延する。圧接シ
ーム部圧延ロール30は、外面圧延用ロール30ａと内面圧
延用ロール30ｂからなり、この内面圧延用ロール30ｂは
内面圧延用ロール支持棒30ｃにより支持される。

【００２５】また、圧接接合部管内外面にロール等を当
接させる方法を採用することによって、材料を上下方向
に拘束することによって、圧接による増肉を５％未満に
抑え、圧接以降の圧延を不要とすることも可能である。
例えば図７（ｂ）に示すように、スクイズロール６と内
面拘束用ロール31ａにより管内外から材料を拘束し、圧
接による増肉を抑制する。なお、内面拘束用ロール31ａ
は内面拘束用ロール支持棒31ｂにより支持されている。

【００２６】本発明では、絞り加工前の母管は、Ａc₃点
以上に加熱・急冷され、マルテンサイト、ベーナイト等
の急冷組織としたものが好適である。このような急冷組
織とし、その後の温間加工と組合わせることにより高延
性が確保できるのである。本発明に好適な帯鋼の化学組
成は、Ｃ：0.05〜0.19wt％、Si：0.01〜1.5 wt％、Mn：
0.5 〜3.5 wt％を基本組成として必要に応じNi、Cr、M
o、Cu、Nb、Ｖ、Ti、Ｂ等の合金元素を添加してもよ
い。

【００２７】Ｃは、焼入れ性を向上させる元素であり、
マルテンサイト、ベイナイト等の急冷組織とするために
必要である。このためには、0.05％以上の含有が必要で
あるが、0.19％を超えると固相圧接性、溶接性が劣化す
るため、Ｃは0.05〜0.19％とするのが好ましい。Siは、
強度を向上させる元素であり、所望の強度を得るために
必要である。このためには、0.01％以上の含有が必要で
あるが、1.5 ％を超えると固相圧接性、溶接性、加工性
が劣化するため、Siは0.01〜1.5 ％とするのが好まし
い。

【００２８】Mnは、焼入れ性を向上させる元素であり、
マルテンサイト、ベイナイト等の急冷組織とするために
必要である。このためには、0.5 ％以上の含有が必要で
あるが、3.5 ％を超えると溶接性、加工性が劣化するた
め、Mnは0.5 〜3.5 ％とするのが好ましい。その他、強
度を高めるために、Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ｖ、Ti、Ｂ等
の合金元素を添加できるが、Niは２％以下、Crは１％以
下、Moは２％以下、Cuは１％以下、Nbは0.1 ％以下、Ｖ
は0.3 ％以下、Tiは0.2 ％以下、Ｂは0.003 ％以下とす
るのが望ましい。

【００２９】ついで、本発明では、母管を再加熱し、20
0 〜700 ℃の温度域（温間域）で外径絞り率で５〜60％
の絞り加工（温間絞り加工）を施し、所定の外径の製品
管とする。母管の再加熱方法は、絞り加工を温間域で実
施できるように加熱すること以外はとくに限定されない
が、加熱炉、誘導コイル等を用いる加熱方法が好まし
く、なかでも誘導コイルによる誘導加熱が最適である。

【００３０】上記要領で加熱された母管に対し、引き続
き２ロール以上の孔型ロール構造の複数スタンドの絞り
圧延機により温間絞り加工を施す。絞り加工には、例え
ば図５（ａ）〜（ｃ）に示す２ロール〜４ロールのロー
ル配置を有する孔型ロールスタンドをタンデムに配設し
てなる絞り圧延装置を使用するのが好ましい。なお、外
径絞り率が５％未満では、機械的性質に劣るため温間絞
り加工の外径絞り率は５％以上とするのが好ましい。

【００３１】また、絞り加工温度は200 〜700 ℃の温度
域とする。この温度域で絞り加工を施すことにより導入
された加工歪と管材の前組織とが複合して、延性が著し
く増加する。しかし、絞り加工温度が、200 ℃未満で
は、管材の加工硬化が著しく、延性が劣化し、さらに被
圧延材の変形抵抗が高く圧延荷重が増大して、管表面に
ロールの焼付き疵が発生する。また、絞り加工温度が70
0 ℃を超えると圧延中に発生するスケールの噛み込み疵
により管表面の粗さが増大し、表面肌が劣化する。

【００３２】温間絞り加工を施された製品管は、空冷あ
るいは水冷されて室温まで冷却される。得られた製品管
は、切断機により所定長さに切断されたのち管矯正装置
で矯正されるか、あるいは管矯正装置で矯正されたのち
コイル状に巻き取られる。なお、製造ラインのレイアウ
トあるいは工程の同期化その他の関係で、オープン管成
形〜温間絞り加工を連続して行うことが不都合な場合に
は、温間絞り加工のための再加熱の前段階、あるいはビ
ード切削の後段階のいずれかの段階で、母管を適当な長
さに切断し、適時下流工程に送るようにしてもよい。

【００３３】図１は、本発明の鋼管製造ラインの第１例
を示す模式図であり、帯鋼払いだしから絞り加工完了ま
でを連続して行うケースに対応する。図１において、１
は帯鋼、14は帯鋼を払いだすアンコイラ、15は先行する
帯鋼の尾端と後行する帯鋼の先端とを接続する帯鋼接合
装置、17はルーパ、３は成形ロール群からなるオープン
管成形装置、７はオープン管、24はオープン管両エッジ
部を予熱するエッジ予熱装置、25はオープン管両エッジ
部を加熱するエッジ加熱装置、６はオープン管エッジ部
を衝合接合するスクイズロール、８は母管、30は好適形
態として配置された圧接シーム部圧延ロール、40は母管
加熱装置、41は急冷装置、42は母管再加熱装置、21は母
管に絞り加工を施す絞り圧延装置、18は切断装置、16は
製品管、19は管矯正装置、20は温度計である。

【００３４】なお、図１のような連続ラインでは、母管
加熱装置40は連続通管される母管８をＡc₃点以上（オー
ステナイト域）に、母管再加熱装置42は母管８を温間域
に、それぞれ所定区間内で短時間で昇温できる誘導コイ
ルで構成するのが好ましい。また、急冷装置41は、連続
通管される母管８をオーステナイト域から急冷してマル
テンサイト、ベーナイト等急冷組織に変態させる冷却能
力を有するものであれば何でもよく、通常用いられてい
る水ジェット、水スプレー等々が採用できる。

【００３５】図２は、本発明の鋼管製造ラインの第２例
を示す模式図である。図２において、８Ａは切断後の母
管、18Ａは急冷装置41出側の切断装置であり、図１と同
一または相当部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省
略する。これは、帯鋼払いだしから母管８の急冷までを
連続して行ったのち、母管８を所定長さに切断し、この
切断された母管８Ａを再加熱して温間絞り加工を施すケ
ースに対応する。なお、この場合、母管再加熱装置42に
は切断後の母管８Ａ全体を同時に加熱できる加熱炉を充
ててもよい。

【００３６】図３は、本発明の鋼管製造ラインの第３例
を示す模式図である。図３において、18Ｂはビード切削
機11出側の切断装置であり、図１と同一または相当部分
にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。これは、
帯鋼払いだしからビード切削までを連続して行ったの
ち、母管８を所定長さに切断し、切断された母管８Ａに
対して、加熱・急冷−再加熱−温間絞り加工を順次施す
ケースに対応する。なお、この場合、母管加熱装置40に
は切断後の母管８Ａ全体を同時に加熱できる加熱炉を充
ててもよく、急冷装置41には切断後の母管８Ａ全体を同
時に急冷できる浸漬水槽を充ててもよい。

【００３７】図４は、本発明の鋼管製造ラインの第４例
を示す模式図である。図４において、23はオープン管成
形装置３とエッジ加熱装置５との間に配置されたオープ
ン管予熱装置であり、図１と同一または相当部分にはこ
れと同じ符号を付し、説明を省略する。オープン管予熱
装置には誘導コイルを充てるのが好適である。なお、ビ
ード切削機11より下流の鋼管製造ラインは、図示を省略
したが、図１〜図３のいずれの形態であってもよい。

【００３８】

【実施例】＜実施例１＞図１に示した鋼管製造ラインに
て、組成がＣ：0.17wt％、Si：0.20wt％、Mn：1.30wt
％、Cr：1.0 wt％である帯鋼１をアンコイラ14により払
いだし、オープン管成形装置３によりオープン管７とし
たのち、表１に示す条件でオープン管７の両エッジ部に
対しコイル誘導式のエッジ予熱装置24によりエッジ予熱
を、さらにコイル誘導式のエッジ加熱装置25によりエッ
ジ加熱を施し、スクイズロール６により固相圧接し、圧
接シーム部圧延ロール30でシーム部の増肉を圧延・減肉
して、60.5mmφ×2.5mm 厚の母管８とした。

【００３９】この母管８を、コイル誘導式の母管加熱装
置40によりＡc₃点以上の900 ℃に加熱し、水スプレー型
の急冷装置41で室温まで急冷して急冷組織（マルテンサ
イト主体組織）に変態させ、ついでコイル誘導式の母管
再加熱装置42により150 〜800 ℃に再加熱したのち、３
ロール圧延機をタンデムに20基配置した絞り圧延装置21
により外径15.0〜42.7mmφ×肉厚2.3mm の製品管16とし
た。このときの絞り圧延温度、外径絞り率を表１に示
す。得られた製品管のうち製造条件が本発明範囲を満た
すもの（No.1〜3 ）を発明例、本発明範囲を外れるもの
（No.4〜7 ）を比較例とした。

【００４０】また、オープン管の両エッジ部を固相圧接
した母管に、加熱・急冷および再加熱なしの絞り圧延
（従来の冷間絞り圧延）と、加熱・急冷なしで再加熱の
みの温間絞り圧延とをそれぞれ施したもの（No.8,9）
を、それぞれ比較例Ａ、比較例Ｂとし、オープン管の両
エッジ部を溶融接合した母管を冷間絞り圧延したもの
（No.10 ）を従来例Ａ、従来の鍛接法（加熱1300℃）に
よる母管を冷間絞り圧延したもの（No.11 ）を従来例Ｂ
とした。なお、表１には従来例Ａに対する絞り圧延荷重
比、造管速度比も示した。

【００４１】これら製品管の機械的性質、焼付きの有
無、表面粗さを表１に示す。なお、焼付きの有無は目視
で判定し、表面粗さは触針式表面粗さ計で製品管の15mm
長さ×円周５mmについて測定しRmaxを求めた。表１か
ら、発明例は引張強さが700MPa以上、かつ伸びが3０％
以上といずれも高く高強度高延性の鋼管で、表面肌も良
好であることがわかる。これに対し比較例のうち絞り圧
延温度が高すぎるものは表面粗さが劣り、低すぎるもの
は表面疵が発生した。

【００４２】また、加熱・急冷なしで再加熱のみの温間
絞り圧延を施した比較例Ａでは、引張強さが470MPaと強
度が低い。また、冷間絞り加工を行う比較例Ｂでは、伸
びが５％と低い。さらに、発明例では、絞り圧延の荷重
も低く、焼付きも皆無であり、造管速度も従来例Ａに比
べ1.5 倍以上となっている。

【００４３】

【表１】

【００４４】＜実施例２＞図３のタイプに図４のオープ
ン管予熱装置23を配置した鋼管製造ラインにて、組成が
Ｃ：0.08wt％、Si：0.5wt ％、Mn：3.0wt ％、Cr：0.3
wt％、Nb：0.02wt％の帯鋼１をアンコイラ14により払い
だし、オープン管成形装置３によりオープン管７とした
のち、表１に示す条件でオープン管７の両エッジ部に対
しコイル誘導式のエッジ予熱装置24によりエッジ予熱
を、さらにコイル誘導式のエッジ加熱装置25によりエッ
ジ加熱を施し、スクイズロール６により固相圧接し、圧
接シーム部圧延ロール30でシーム部の増肉を圧延・減肉
して、外径60.5mmφ×肉厚2.0mm の母管８とし、この母
管８を切断装置18Ｂで所定長さ（５〜12ｍ）に切断して
母管８Ａとした。

【００４５】切断後の母管８Ａを、加熱炉式の母管加熱
装置40によりＡc₃以上の880 ℃に加熱し、浸漬水槽式の
急冷装置41で室温まで急冷して急冷組織（マルテンサイ
ト主体組織）に変態させ、ついで加熱炉式の母管再加熱
装置42により500 ℃に再加熱したのち、３ロール圧延機
をタンデムに16基配置した絞り圧延装置21により外径3
1.8mmφ×肉厚1.8mm の製品管16とした。このときの絞
り圧延温度は450 〜500℃で、外径絞り率は47％であっ
た。

【００４６】この製品管は、表２に示すように、降伏強
さが1270MPa 、引張強さが1390MPa、伸びが28％で、表
面肌も良好な高強度高延性の鋼管であった。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、母管を低荷重で絞り加
工でき、表面状態を悪化させずに、高強度高延性を有す
る鋼管を高い生産性で製造でき、しかも母管サイズを統
合できて、少ない母管サイズから多くのサイズの製品管
が製造できるようになり、小ロット多品種生産にも対応
できるという格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼管製造ラインの第１例を示す模式図
である。

【図２】本発明の鋼管製造ラインの第２例を示す模式図
である。

【図３】本発明の鋼管製造ラインの第３例を示す模式図
である。

【図４】本発明の鋼管製造ラインの第４例を示す模式図
である。

【図５】絞り圧延装置のロール配置の説明図である。

【図６】母管シーム部の増肉の説明図である。

【図７】増肉したシーム部近傍の圧延（ａ）または接合
部の管内外面拘束による増肉抑制を行う実施形態の説明
図である。

【図８】従来の鋼管製造ラインの１例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１帯鋼２帯鋼予熱炉３オープン管成形装置４帯鋼加熱炉５エッジ加熱装置６スクイズロール７オープン管８，８Ａ母管９誘導コイル 11 ビード切削機 12 シーム冷却装置 14 アンコイラ 15 帯鋼接合装置 16 製品管 17 ルーパ 18，18Ａ，18Ｂ切断装置 19 管矯正装置 20 温度計 21 絞り圧延装置 23 オープン管予熱装置 24 エッジ予熱装置 25 エッジ加熱装置 26 母管加熱炉 30 圧接シーム部圧延ロール 30ａ外面圧延用ロール 30ｂ内面圧延用ロール 30ｃ内面圧延用ロール支持棒 31ａ内面拘束用ロール 31ｂ内面拘束用ロール支持棒 40 母管加熱装置 41 急冷装置 42 母管再加熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者依藤章愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者板谷元晶愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者橋本裕二愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者西森正徳愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯鋼を成形ロールで連続的に成形してオ
ープン管とし、該オープン管の両エッジ部を加熱し、ス
クイズロールで衝合接合して母管としたのち、該母管に
絞り加工を施す鋼管の製造方法において、前記オープン
管の両エッジ部への加熱を、キュリー点以上の温度に加
熱するエッジ予熱と、さらに1300℃以上融点未満の温度
域に加熱するエッジ加熱とからなる誘導加熱により行
い、かつ、衝合接合後の前記母管をＡc₃点以上に加熱し
て急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域
で絞り加工を施すことを特徴とする高強度高延性鋼管の
製造方法。
【請求項２】急冷後の母管を所定長さに切断する請求
項１記載の鋼管の製造方法。
【請求項３】加熱前の母管を所定長さに切断しておく
請求項１記載の鋼管の製造方法。
【請求項４】母管の加熱を誘導加熱で行う請求項１〜
３のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項５】母管の再加熱を誘導加熱で行う請求項１
〜４のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項６】絞り加工が、２ロール以上のロールをも
つ複数スタンドの絞り圧延装置を用いる絞り圧延である
請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項７】オープン管の両エッジ部への加熱を、誘
導加熱で行うに代えて、通電加熱、タングステンイナー
トガスアーク、レーザビーム、電子ビーム、プラズマビ
ームのうちのいずれかで行うとした請求項１〜６のいず
れかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項８】衝合接合後に母管シーム部を圧延する請
求項１〜７のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項９】成形後加熱前のオープン管を700 ℃以下
に予熱する請求項１〜８のいずれかに記載の鋼管の製造
方法。
【請求項10】オープン管の予熱を誘導加熱で行う請求
項９記載の鋼管の製造方法。
【請求項11】帯鋼を払いだすアンコイラと、帯鋼の先
行材と後行材とを接合する帯鋼接合装置と、帯鋼をオー
プン管に成形する成形ロール群からなるオープン管成形
装置と、オープン管のエッジ部を予熱および加熱するエ
ッジ予熱装置およびエッジ加熱装置と、オープン管を衝
合接合するスクイズロールと、母管を加熱する母管加熱
装置と、母管を急冷する急冷装置と、母管を再加熱する
母管再加熱装置と、母管を絞り圧延する２ロール以上の
ロールをもつ複数スタンドの絞り圧延機とがこの順に配
置されてなることを特徴とする鋼管製造ライン。
【請求項12】急冷装置と母管再加熱装置との間に、母
管を所定長さに切断する切断装置が配置された請求項11
記載の鋼管製造ライン。
【請求項13】ビード切削機と母管加熱装置との間に、
母管を所定長さに切断する切断装置が配置された請求項
11記載の鋼管製造ライン。
【請求項14】オープン管成形装置とエッジ予熱装置と
の間に、オープン管を予熱するオープン管予熱装置が配
置された請求項11〜13のいずれかに記載の鋼管製造ライ
ン。
【請求項15】スクイズロールの出側に母管シーム部近
傍を管内外から圧延する圧延ロールを有するシーム部圧
延装置が配置された請求項11〜14のいずれかに記載の鋼
管製造ライン。