JPS5837160A

JPS5837160A - 継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシユ−用鋳造合金

Info

Publication number: JPS5837160A
Application number: JP56134501A
Authority: JP
Inventors: Tatsumori Yabuki; 矢吹　立衛; Junya Oe; 大江　潤也; Takumi Kawamura; 巧河村
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1981-08-27
Publication date: 1983-03-04
Also published as: DE3248987T1; KR840000659A; CH657379A5; DE3248987C2; JPS6145695B2; KR890001447B1; WO1983000703A1; US4832912A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、特に耐熱衝撃性、高温耐酸化性。

および高温耐摩耗性にすぐれ、これらの特性が要求され
る継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシューとし
て使用するのに適した鋳造合金に関するものである。

一般に、熱間傾斜圧延機は、上下位置に配した一２個の
樽形傾斜ロール、左右位置に配したガイドシュー、およ
び前面中心位置に配し、たプラグを備え、この間に１１
５０〜１２５０℃に加熱された丸ビレットを供給し、前
記樽形傾斜ロールとプラグによ多熱間穿孔圧延して継目
無鋼管を製造するものである。この場合、この素管は楕
円形を亘しながら成形されることになるが、この素管の
外径および肉厚を一定に調整するために設けられたのが
ガイドシューである。

したがって、素管は螺旋状に回転前進しながらガイドシ
ューの表面と摺動するため、高温に加熱された素管と接
触するガイドシューは、熱伝導による急速加熱と冷却水
による急冷の繰返し、並びに大きな応力負荷状態での転
がシ摺動摩擦にさらされることになる。

従来、このような苛酷な条件下で使用に供されるガイド
シューの製造には、Ｆｅ−２３％Ｃｒ−３％Ｎｌ系やＦ
Ｂ−２６％Ｃｒ−２％Ｎ１系などの高Ｃｒ低Ｎ１耐熱耐
摩耗性合金鋼や、Ｆｅ−１％Ｃ−２０％Ｃｒ−７％Ｎ１
−５　％　Ｃｏ−５９！ｉＣｕ系やＮ１−１％Ｃ−１５
％Ｃｒ−５％ＭＯ系などの鋳造合金等が使用されている
が、これらの合金のあるものは、高温耐酸化性不足が原
因で高温加熱された素管の表面に発生したスケールや鋼
片がその表面に焼付き、これが原因で鋼管の表面に疵が
ついて製造歩留を悪くしたシ、また、おるものは局部的
高温加熱と水冷の繰返しによる熱衝撃に耐えられず、割
れが生じたり、さらに、あるものは高温における耐摩耗
性不足が原因で短い使用寿命しか示さないなど、これら
のガイドシューに要求される耐熱衝撃性、高温耐酸化性
。

および高温耐摩耗性を兼ね備えた合金は未だ開発されて
いないのが現状である。

本発明者等は、上述のような観点から、継目無鋼管製造
用熱間傾斜圧延機のガイドシューに要求される特性をす
べて兼ね備えた鋳造合金を得ぺ〈研究を行なった結果、
Ｃ：　０．５５〜１．９　％、　Ｓｉ　：０．１〜３　
％、　Ｍｎ：　０．１．Ｎ２　％、　Ｃｒ：　２　ＢＮ
２９　％。

Ｎ１：　２５〜４６　％、　Ｃｏ：　１〜８　％、　’
ｒｉ：　ｏ、ｏ　１〜３．５％、　ＡＡ　：　０．０１
〜３．１５％９ｗ：ｌ〜８％、　Ｍ。

：０．５〜９チを含有し、さらに必要に応じてＮ：０．
００５〜０．２％と、Ｎｂ：　０．０１〜１．５％およ
びＴａ：Ｏ，０，１〜１．５チのうちの１種または２種
と、Ｂ：０．００１〜０．２％およびｚｒ：ｏ、ｏｏ１
〜０．２チのうちの１種または２種とからなる群から選
んだ少なくとも１種を含有し、残りがＦｅと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）をもった鋳造合金は、す
ぐれた耐熱衝撃性、高温耐酸化性、および高温耐摩耗性
を兼ね備え、したがってこれらの特性が要求される熱間
傾斜圧延機のガイドシューとして使用した場合に、きわ
めて長期に亘ってすぐれた性能を安定的に発揮するとい
う知見を得たのである。

この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下に成分組成範囲を上記の通シに限定した理由を説
明する。

（ａ）　　ＣＣ成分には、高温で素地中に固溶する一方、ｃｒ。

Ｗ　、　Ｍｏ、　Ｔｉ、　Ｎｂ、およびＴａなどと結合
してＭ、Ｃ３゜ＭＣ，およびＭ、Ｃ６型などの炭化物を
形成し、もって強度と硬さの向上をはかシ、この結果と
してすぐれた耐摩耗性のほか、溶接性および鋳造性を確
保する作用があるーが、その含有量が０．５５％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方１．９％を越
えて含有させると、炭化物の析出が多くなるばかシでな
く□、その粒径が粗大化して靭性が低下し、急熱急冷に
よる熱衝撃に耐えられなくなることから、その含有量を
０．５５〜１．９％と定めた。

（ｂ）　　５ｉＳｉ成分には、Ｃｒと共に耐熱性を向上させる作用があ
るほか、脱酸作用並びに溶湯の流動性を改善して鋳造性
を向上させる作用があシ、さらに高温強度も改善する作
用があるが、その含有量が０．１チ未満では前記各作用
に所望の効果が得られず、一方３チを越えて含有させる
と、Ｃｒとの関連において靭性および溶接性が低下する
ようになることから、その含有量を０．１〜３％と定め
た。

（ｃ）　　ＭｎＭｎ成分には、Ｎ１と共に素地に固溶してオーステナイ
トを安定化させ、また耐熱衝撃性および高温耐摩耗性を
向上させる作用があり、かつ脱酸作用も合せもつが、そ
の含有量がＯ，１％未満では所望の作用効果を確保する
ことができず１．一方２チを越えて含有させると、高温
耐酸化性が劣化するようになることから、その含有量を
０．１〜２％と定めた。

（ａ）　　Ｃｒｃｒ酸成分は、その一部が素地に固溶し、残シの部分が
炭化物を形成して合金の硬さを向上させ、もって高温耐
摩耗性を改善するほか、高温耐酸化性をも向上させる作
用があるが、その含有量が２８チ未満では所望の作用効
果が得られず、一方３９チを越えて含有させると耐熱衝
撃性が低下するようになることから、その含有量を２８
〜３９チと定めた。

（ｅ）　　ＮｉＮｉ成分には、オーステナイト地を安定にして耐熱衝撃
性および靭性を高めるほか、ＡεおよびＴｉと結合して
金属間化合物（Ｎｉ３（ＡＬＴＩ）　）を形成し、合金
の高温強度および高温耐摩耗性を改善し、さらにＣｒと
共に高温耐酸化性を向上させる作用があるが、その含有
用が２５チ未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方４９％を越えて含有させてもよシ一層の改善効果は
見られず、経済性をも考慮して、その含有量を２５〜４
９チと定めた。

（ｆ）　　Ｃ。

Ｃｏ成分には、素地に固溶して、これを強化し、高温強
度を改善するほか、高温耐摩耗性および耐熱衝撃性を向
上させる作用があるが、その含有量が１チ未満では所望
の作用効果、が得られず、一方８チを越えて含有させて
もよシ一層の改善効果が見られず、むしろ前記作用効果
の減少すら見られるようになることから、その含有量を
１〜８％と定めた。

（ｇ）ＴＩＴｉ成分には、素地の結晶粒の成長を抑制するばかシで
なく、むしろこの結晶粒を微細化し、かつＭＣ型の炭化
物および窒化物、さらに上記のようにＮｉ３（Ａ１．　
’ｒｉ　）の金属間化合物を形成して、高温強度および
高温耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．０１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方３．５％を越えて含有させると、高温における炭化
物形成が促進されて、合金の靭性が低下し、さらに高温
での酸化物の生成も顕著となって高温耐酸化性の劣化を
まねくように々ることから、その含有量を０．０１〜３
．５％と定めた。

（ｈ）　　　ＡＱＡｅ酸成分は、ｃｒとの共存において高温での耐酸化性
および耐食性を改善し、さらに上記のようにＮ１および
Ｔｉと結合してＮｉｓ　（Ａｔ！、　Ｔｉ　）の金属間
化合物を形成するほか、窒化物を形成して高温強度およ
び耐摩耗性を一段と高め、かつ耐熱衝撃性および靭性を
向上させる作用があるが、その含有量が０．０１％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方３．５チを
越えて含有させると、溶湯の流動性および鋳造性が低下
して製造が困難と２なるばかりでなく、靭性および溶接
性も低下して実用的でなくなることから、その含有量を
０．０１〜３．５チと定めた。

（］）ＷＷ成分にも、素地中に固溶すると共にＣと炭化物を形成
して高温硬さおよび耐摩耗性を改善する作用があるが、
その含有量が０．５％未満では所望の作用効果が得られ
ず、一方８％を越えて含有させると、耐摩耗性は向上す
るようになるが、靭性および耐熱衝撃性が劣化するよう
になることがら、その含有量を０．５〜８チと定めた。

（ｊ）　　Ｍ。

Ｍｏ成分には、Ｗと同様に、特に高温耐摩耗性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が０．５％未満では所望
のすぐれた高温耐摩耗性を得ることができず、一方９チ
を越えて含有させると、Ｗと同様に靭性および耐熱衝撃
性が劣化するようになることから、その含有量を０．５
〜９チと定めた。

（ｋ）ＮＮ成分には、その一部がオーステナイト素地に固溶して
、これを安定化すると共に、残シの部分が金属窒化物を
形成して高温強度を一段と向上させる作用があるので、
特に高温強度が要求される場合に必要に応じて含有され
るが、その含有量が０．００５％未満では、よシ一層の
高温強度改善効果が見られず、一方０．２％を越えて含
有させると、窒化物量が増大するばかシでなく、窒化物
粒子の粗大化が起って脆化し、耐熱衝撃性が劣化するよ
うに々ることから、その含有量を０．００５〜０．２％
と限定した。

（ｔ）ＮｂおよびＴａこれらの成分には、特に素地の結晶粒の成長を抑制し、
かつＭＣ型の炭化物および窒化物を形成して、高温強度
および高温耐摩耗性をさらに一段と向上させる均等的作
用があるので、これらの特性が特に必要とされる場合に
必要に応じて含有されるが、そ９含有量がそれぞれ０．
０１％未満では前記向上作用に所望の効果が得られず、
一方１５チを越えてそれぞれ含有させると、高温での酸
化物の生成が著しくなるなどの高温耐酸化性の劣化をも
たらし、さらに炭化物の形成が多くなシ過ぎて靭性およ
び耐熱衝撃性の劣化をもたらすことから、それぞれの含
有量を０．０１〜１．５％と定めた。

（→　ＢおよびＺｒこれらの成分には、高温強度、高温耐摩耗性。

耐熱衝撃性、および高温耐酸化性をよシ一層向上させる
均等的作用がちるので、必要に応じて含有されるが、そ
の含有量がそれぞれ０．００１％未満では所望の向上効
果が得られず、一方０．２％を越えて含有させると、靭
性、耐熱衝撃性、さらには鋳透性および溶接性の劣化を
きたすようになることから、それぞれの含有量を０．０
０１〜０．２チと定めた。

つぎに、この発明の鋳造合金を実施例によシ比較例と対
比しながら説明する。

実施例通常の高周波溶解炉を用い、それぞれ第１表に示される
通シの成分組成をもった溶湯を大気中溶解し、ついで砂
型に鋳造することによって、本発明鋳造合金１〜３２．
比較鋳造合金ユ〜１２．および従来鋳造合金１，２の各
種試験片をそれぞれ製造し、これらの試験片を用いて、
硬さ測定試験。

常温シャルピー衝撃試験、大違式金属間摩耗試験。

および実機の急速加熱および急速冷却の繰返しに近い条
件での熱衝撃試験をそれぞれ行なった。

なお、硬さ測定試験は常温、９００℃、および′ユ００
０℃におけるビッカース硬さを測定することによシ行な
い、また大違式金属間摩耗試験は、相手材：　５ＵＪ−
２（ＨＲＣ：　５７以上）、荷重：１８．２ｋｇ、摩擦
速度＝０．０８３ｒｒＬ／ｓ＋ｅｃの条件で、かつ常温
乾燥状態で行ない、これらの結果から比摩耗量を算出し
た。さらに熱衝撃試験は、一方端面の中心部に直径：１
０ｍｍφの球面凹みを形成した１　２ｍ１Ｘ　１２Ｈｚ
ｘ　３０．ｉの角柱状試験片を用い、この試験片の球面
凹みを、酸素−プロパンガスバーナによ９３０秒間加熱
して、その温度を約９００℃とした後、直ちに噴霧水を
２０秒間吹付けて、その温度を約２００℃とする工程を
１サイクルとし、これを繰返し行ない、３回ごとに前記
球面凹みを螢光探傷法を用いて観察し、割れが発生する
までのサイクル数を測定することによシ行なった。

これらの試験結果を第２表に合せて示した。なお、第２
表の割れ発生までのサイクル数の欄における「３０以上
」は、３０サイクルの繰返し熱衝撃試験でも球面凹みに
割れ発生が見られないものである。

第２表に示される結果から、本発明鋳造合金１〜３２は
、いずれも従来鋳造合金１．２に比して、きわめてすぐ
れた常温および高温硬さを有し、かつ常温靭性、耐摩耗
性、および耐熱衝撃性にもすぐれていることがわかる。

このように本発明ジｊ造合金１〜３２は、いずれもすぐ
れた常温および高温硬さ、靭性、耐摩耗性、耐熱衝撃性
を兼ね備えているのに対して、構成成分のうちのいずれ
かの成分（※印表示）の含有量がこの発明の範囲から外
れた組成を有する比較鋳造合金１〜１２においては、こ
れらの特性のうち少なくともいずれかの特性が劣ったも
のになっている。

上述のように、この発明の鋳造合金は、特に、すぐれた
耐熱性、耐摩耗性、および耐熱衝撃性を具備しているの
で、これらの特性が要求される継目無鋼管製造用熱間傾
斜圧延機（穿孔機も含む）のガイドシューとして使用し
た場合、きわめて長期に亘って安定的性能を発揮するな
ど工業上有用な特性を有するのである。

出願人　　三菱金属株式会社代理人　　富　　１）和　夫手続補正書（自発）１、事件の表示特願昭５６−１３４５０１　　号３、補正をする者事件との関係特許出願人フリガナ住所　　東京都千代田区大手町−丁目５番２号７　リ　
　ガナ氏名（名称）　（６２６）三菱金属株式会社代表者　稲
井好廣４、代　理　人住所　東京都千代田区神田錦町−丁目器番地宗保第二ビ
ル８階（１１明細書、第９頁１発明の詳細な説明の項。

第１０行と第１１行の間に以下の記載を挿入する。

「なお、　Ｓｉ成分は、これを脱酸剤として使用した場
合など不可避不純物として０．１％未満の範囲で含有す
る場合があるが、この場合には、不可避不純物含有量を
含め、全体含有量が０．１％以上になるようにすればよ
い。」（２）明細書、第９頁、発明の詳細な説明の項、下から
２行と末行との間に以下の記載を挿入する。

「なお、Ｍｎ成分も、　Ｓｉ成分と同様に不可避不純物
としてＯ，１％未満の範囲で含有する場合があるが、こ
の場合も不可避不純物含有量を含め、全体含有量がＯ，
１％以上になるように成分調整すればよい。」以上 −ユー

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　Ｃ：　０．５５〜１９％、　Ｓｉ：　０．１
〜３％、Ｍｎ：Ｏ１１〜２　％、　Ｃｒ：　　２８〜３
９　％、　　Ｎｉ：　　２５〜４９％、　ＣＯ：　１〜
’８　％、　Ｔｉ　：　０．０１〜３．５％、Ａ１：　
０．０１〜３．５％、　Ｗ　：　０．５〜８％、ＭＯ：
０．５〜９％を含有し、残りがＦｅと不可避不純物から
なる組成（以上重量、チ）を有することを特徴とする継
目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合
金。（２）　　Ｃ：　０．５５〜１．９　％、　Ｓｉ：　０
．１〜３％、Ｍｎ：Ｏ，１〜２％、　Ｃｒ：　２　ＢＮ
２９　％、　Ｎｉ：　２　！５〜４９％、　　Ｃｏ：　
１〜８　％　、　Ｔｉ：　０．０１〜３．５％、、ｙ：
ｏ、ｏユ〜３．５％、　Ｗ　：　０．５〜８％、Ｍｏ：
０．５〜９％を含有し、さらにＮ：０．００５〜０．２
％を含有し、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成（
以上重量％）を有することを特徴とする継目無鋼管製造
用熱間傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合金。（３）　　Ｃ：　０．５５〜１．９％、　Ｓｉ　：　０
．１〜３％、Ｍｎ：　０．１〜２　％、　Ｃｒ：　２８
〜３９％、Ｎｉ：２５〜４９　％、　ｃｏ：　１〜８％
、　Ｔｉ　：　０．０１〜３．５％、　Ａｌ：　０．０
１〜３．５％、Ｗ：０．５〜．８％、Ｍｏ：０．５〜９
チを含有し、さらにＮｂ：０．０１〜１．５％およびＴ
ａ：　ｏ、ｏ　１−１．５４のうちの１種または２種を
含製造用熱間傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合金。（４）　Ｃ：　０．５５〜１．９％、Ｓｉ：０．１〜３
％、Ｍｎ：　Ｏ０１〜２　％、　Ｃｒ：　２８〜３９％
、Ｎｉ：２５〜４９チ、　Ｃｏ：　１〜８チ、　Ｔｉ：
　０．０１〜３．５チ、Ａε：　０．０１〜３．５　％
、　Ｗ　：　０．５〜８　％、　Ｍｏ：　０．５〜９％
を含有し、さらにＢ：Ｏ，ＯＯ１〜０．２％およびＺｒ
：　０．００１〜０．２％のうちの１種または２種を含
有し、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成（以上型
量％）を有することを特徴とする継目無鋼管製造用熱間
傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合金。（５）　　Ｃ：　０．５５〜１．９　％、　Ｓｉ：　０
．１〜３％、Ｍｎ：　０．１〜２　％、　Ｃｒ：　２８
〜３９　％、　Ｎｉ：　２５〜４９％、Ｃ’Ｏ：１〜８
％、　Ｔｉ　：　０．０１〜３．５％、７Ｖ！：　０．
０１〜３．５％ｒ　Ｗ　：　０．５〜Ｂ　％、　Ｍｏ：
　０．５〜９チを含有し、さらにＮ：０．００５〜０．
２％と、Ｎｂ：　０．０１〜１．５％およびＴａ：　０
．０１〜１．５％の久ちの１種または２種を含有し、残
シがＦｅと不可避不純物からなる組成（以上重量％）を
有することを特徴とする継目無鋼管製造用熱間傾斜圧延
機のガイドシュー用鋳造合金。（６）　　Ｃ：　０．５５〜１．９％、　Ｓｉ：　０．
１〜３％、Ｍｎ：０．１　〜２　　％　、　　　Ｃｒ：
　　　２　　Ｂ　　〜　３９　　％　、Ｎｉ：２５　〜
４９％、　Ｃｏ：　１〜８％、　Ｔｉ：　０．０１〜３
．５％、　Ａｅ：　０．０１〜３．５％、Ｗ：０．５〜
８％、Ｍｏ：０．５〜９％を含有し、さらにＮ：０．０
０５〜０．２％と、Ｂ：０．００１〜０．２％およびＺ
ｒ：Ｏ，０ＯＩＮＯ，２％のうちの１種または２種を含
有し、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成（以上重
量％）を有することを特徴とする継目無鋼管製造用熱間
傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合金。（’ｉ’）　　Ｃ：　０．５５〜１．９　％、　Ｓｉ　
：　０．１〜３％、Ｍｎ：０．１〜２％、　ｃｒ：　２
８〜３９％、Ｎｉ：２５〜４９　’ｌｒ、　Ｃｏ：　１
〜８％、　Ｔｉ　：　０．０１〜３．５％、　ｊＶ：０
．０１〜３．５％、Ｗ：０．５〜８％、Ｍｏ：０．５〜
９％を含有し、さらにＮｂ：０．０１〜１．５％および
Ｔａ：　０．０１〜１０．５　％のうちの１種または２
種と、Ｂ　：　０．００１〜０．２　％およびＺｒ　二
〇、ｏｏ１〜０．２％のうちの１種または２種とを含有
し、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成（以上重量
％）を有することを特徴とする継目無鋼管製造用熱間傾
斜圧延機のガイドシュー用鋳造合金。（８）　　Ｃ：　０．５５〜１．９％、　Ｓｉ　：　０
．１〜３％、Ｍｎ：０．１〜２％、　ｃｒ：　２８〜３
９％、Ｎｉ：２５〜４９　％、　Ｃｏ：　１〜８　％、
　’Ｉ’ｉ：　ｏ、ｏ　１〜３．５％、Ａｅ：０．０１
〜３．５％、Ｗ：０．５〜８％、Ｍｏ：０．５〜９％を
含有し、さらにＮ　：　０．００５〜０．２％と、Ｎｂ
：　０．０１〜１．５％およびＴａ：　０．０１〜１．
５％のうちの１種または２種と、Ｂ：Ｏ，ＯＯ１〜０．
２％およびＺｒ　：　０．００１〜０．２％のうちの１
種または２種とを含有し、残シがＦｅと不可避不純物か
らなる組成（以上重量％）を有することを特徴とする継
目無鋼管製造用熱間傾斜圧延機のガイドシュー用鋳造合
金。