JPS59153506A - 耐摩耗性および耐焼付性に優れたシ−ムレス管製造用ガイドシユ−の製造方法 - Google Patents

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】 本発明はシームレス管製造用ガイドシューの製造方法に
関する シームレス管製造用ガイドシューは９００〜１２５０℃
ニ加熱されたシームレスパイプの圧延に用いられる熱間
工具である。

従来、このガイドシューにはハステロイ系、高Ｃ−Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｍｏ系などの鋼種が用いられていた。これら従
来のガイドシューは中径シームレス管を５００〜７００
禾圧延するとパイプ素材と接触しているガイドシュー表
面が高温での摩耗によって局部的に削り取られ、交換を
余儀なくされていた。また、交換を要するほどの摩耗が
生じない場合でもパイプ素材の一部がカイトシューに焼
付くと、その後の圧延パイプ外表面にシューマークと呼
ばれる疵を生じさせる。そのため、その度ことに生産ラ
インを一時停止し、ガイドシューを取りはずし焼付き部
を研摩手入しなければならなかった。その手入れ頻度は
１時間に５〜ｌＯ回に及ぶこともあり、シームレスパイ
プ製造の生産能率を著しく低下させていた。

このようなことからカイトシューの延命および耐焼付性
向上を図ることは急務であった。

このため、多種の合金鋼を試作し、ガイドシューへの適
用を試みたか、金属では従来品以上の長寿命化および耐
焼付性の改善は達成できなかった。

そこで、耐熱性、耐摩耗性および耐焼付性に優れている
セラミックスの焼結体をガイドシューとして使用する工
夫も考えられた。しかし、セラミ、クスの焼結体をガイ
ドシューのような大きな」法に成形するのは極めてコス
ト高となり実用上困難であった。

本発明者らはセラミックスの肉厚溶射が可能である水プ
ラズマ溶射によってガイドシューの表面にセラミックス
を被着し、カイトシューの延命を図ると共にその耐焼付
性を改善し、シームレスパイプの製造における生産性を
著しく向上させることに成功した。

セラミックスは金属材料に比べ９００℃〜１３００°Ｃ
の高温での硬度が極めて高く、鋼板との耐焼付性に優れ
ている。

シームレスパイプ圧延中にガイドシューがパイプと接触
する部分は第１図に示すごとく限られている。第１図に
おいて１はガイドシューで２がパイプと接触する部分で
ある。従って、この領域を耐摩耗性および耐焼付性の優
れたセラミックスで被覆すればよいことがわかった。

そこで、本発明者らはカイトシュー表面に第２図に示す
如＜１ｍｍ〜３０ｍｍ深さのアンダーカット加工を施し
、その領域を溶射法を用いてセラミックスで肉盛した。

第２図において３がアンターカント施工領域（セラミッ
クス溶射肉盛領域）である。

アンダーカット加工は次に述べる理由によって必要であ
る。溶射被膜とくにセラミックス溶剤被膜は母材１との
剪断密着力が小さくアンターカット加工を施さないとシ
ームレスパイプ圧延中に容易に剥離するためである。ア
ンダーカット加工後セラミックス溶射施工に先立ってア
ンダー力・ント部にアリ溝加工を施工することはガイド
シューの使用環境に応じて選択できる。

また、セラミックス溶射施工前に下地溶射としてＮｉ−
Ｃｒ、Ｎｉ　−Ａ１合金などの金属溶射を施すことは圧
延時の急熱、急冷サイクルによるセラミックス被膜と母
材との熱膨張差による応力を緩和する役割をなし、セラ
ミックスの密着性を高めるのに有効である。

しかし、下地金属がカイトシュー表面から剥離すると上
記の効果はなく、上層のセラミックス被膜を伴って剥離
する。下地金属とカイトシュー素材との密着機構は投錨
効果による機械的結合であり、下地金属の溶射被膜が多
孔質であるため、カイトシューの使用中に下地金属とカ
イトシューとの界面にスケールを発生することが剥離の
原因となっている。このような下地金属の剥離を防止す
るために、本発明者らはＮｉ−Ｃｒ合金やＣｒ金属等の
耐酸化性に債れる金属を下地材料とし、溶射したド地金
属に９００〜１３００°Ｃの温度で３０分〜１０時間の
熱処理を施すことにより、下地金属とガイドシュー素材
表面との間に拡散層を形成させ極めて密着度の高い下地
金属被膜を形成させた。９００°Ｃ未満の温度での熱処
理は、下地金属とカイトシュー素材との間に拡散層を形
成させるのに極めて長い時間が必要であり不経済となる
。また１３００℃を超える温度での熱処理はガイドシュ
ー素材が軟化変形を起こすことや、熱処理炉の損傷も大
きくなるため、上限を１３００°Ｃとした。熱処理時間
は熱処理温度に応じて適宜選択できるが、３０分未満で
は均一な拡散層が得られず１０時間を超える熱処理は不
経済であるため、３０分〜１０時間の熱処理時間が望ま
しい。

このような下地金属の拡散熱鬼理後に目的とするセラミ
ックスを被覆したカイトシューは圧延に供しても剥離す
ることはなく、長寿命化が達成される。

本発明に用いるセラミックスとしては粉末材料のＺｒＯ
２（安定化もしくは部分安定化したもの）、ＡｆＬ２０
３　　、ＴｉＯ２、Ｃｒ２０３　．５ｉ０２　　、　Ｍ
ｇＯ、Ｓ　ｉ３　Ｎ４　、サイアロンの弔独もしくはこ
れら２種以−ヒを含む複合酸化物などを用いることがで
きる。このようなセラミックス粉末材料の粒子径は施工
する溶射方法によって適宜選択し、溶射はガスプラズマ
または水プラズマ溶射法を用いることが被膜の結合力お
よび密着性の観点から望ましい、また、アンダーカット
深さ２ｍｍ以上のガイドシューについては単位時間当り
の溶射溶着量の大きい水プラズマ溶射で施工することが
溶射施工能率、経済性および被膜の性能向」−の観点か
ら望ましい。

アンダーカット深さ１ｍｍ未満では圧延中溶射被膜が剥
離しやすく、３０ｍｍを超えるアンダーカット深さへの
溶射肉盛は不経済である。したがってアンダーカツト深
さを１〜３０ｍｍと限定した。

本発明方法により、寿命が長く耐焼伺性、耐剥離性の優
れたガイドシューを容易に製造することができ、シーム
レス管製造用ラインの休止損失を防止し、生産能率が向
上した。

次に実施例により本発明の効果をさらに詳しく説明する
。

実施例 中径シームレス管圧延機を用い、外径２２５ｍｍφの圧
延材を１１５０°Ｃで圧延しシームレス管を製造した。

圧延材の化学成分はＣ：０．２４％、Ｓｉ：０．２７％
、Ｍｎ＋１．２８％、Ｔｉ：０．０３％、Ｂ：０，００
２１％である。

この圧延条件では従来の鋳造合金鋼（Ｃ：１．２％　、
Ｓｔ　　　二　　〇、５　　％　、　　Ｍ　　ｎ　　　
：　　　０．　５　　％　、Ｎｉ：３．８％、Ｃｒ：２
４％）における平均圧延本数（ガイドシューの平均寿命
）は６００本程度であり、シューマーク発生率は２６％
であった。

本発明方法によって製造されたガイドシューの溶射施工
に供したカイトシュー素材には上記従来の鋳造合金鋼を
用いた。まずこの素材に第２図に示した０（ＯＩ〜θ４
）を３０°として種々の深さのアンダーカットを施した
。また比較例としてアンダーカット加工をしないカイト
シューも準備し、その表面上に溶射施工し、各部を所定
の寸法にした。実機による圧延実験結果を第１表に示す
。第１表中Ｎ、ｏ、１〜４は比較例、Ｎｏ、５〜１２は
本発明の実施例である。

アンダーカット加工をしない比較例のＮｏ、１〜３では
圧延中溶射被膜が剥離したりまたは割れが生じ実用に供
することは困難であることがわかる。また、アンダーカ
ットが１ｆＯｍ未満では従来品を超える長寿命化は達成
できない。

それに対して、本発明方法によって製造した実施例であ
るＮｏ、５〜１２では著しい長寿命を得ることができた
。下地金属溶射後熱処理し、その後セラミックス溶射施
工したガイドシューは特に優れており実施例Ｎｏ、５〜
９に示す如〈従来鋳造合金鋼のガイドシューに比ベシュ
ーマーク発生率を著しく低下させることができ、また圧
延本数すなわち寿命も８〜９倍に増加した。なお第１表
中ＳＭ率木（シューマーク発生率（％））は（シューマ
ーク発生パイプ本数）／（圧延本数）ｘｉｏ。

を示すものである。

３

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカイトシューを示しくａ）は平面図、（
ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）図のＡ−Ａ、Ｂ−８矢視
、第２５４は本発明方法によって製造されたカイトシュ
ーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ
（ａ）図のＣ−Ｃ。 Ｄ−Ｄ矢視図である。 １・・・カイトシュー、２・・・損傷部、３・・・アン
ダー力、ト加丁領域（溶射肉盛領域）、０１〜θ噂・・
・アンターカント角度 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士　　　小杉佳男 第１図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　シームレス管製造用がイドシューの表面に１ｍｍ〜
   ３０ｍｒｒ１深さのアンダーカット加工を施し、そのア
   ンダーカント部に、もとのガイドシュー表面位置までセ
   ラミックスを溶射肉′盛することを特徴とする耐摩耗性
   および耐焼付性に優れたカイトシューの製造方法。 ２　セラミックスの溶射施工前にアンターカント部に下
   地金属溶射を施す特許請求の範囲第１項記載の方法 ３　前記ド地金属を溶射後９００〜１３００°Ｃに加熱
   する熱処理を施す特許請求の範囲第２項記載の方法。