JPS6099407A - 継目無鋼管製管機用ガイドシユ− - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、熱間仕上紺１目無鋼管の製造工程で使用さ
れる傾斜ロール穿孔圧延機や磨管機等に適用され、被圧
延材の飛び出しや外径膨出を防止するガイドシューに関
するものである。

一般に、傾斜圧延方式による熱間仕上継目無鋼管製造工
程で使用される傾斜ロール穿孔圧延機や磨管１幾等には
、例えは第１図に示されるような形状に一体鋳造された
がイドシューが備えられており、鋼管圧延の際に被圧延
材が上下方向に飛ひ出したり、被圧延利の外径が膨出し
たりするのを抑えるストッパー的役割を担わされている
１゜第２図は、前記ガイトンニーの配置状態を、第２ピ
アザーを測知とって説明した模式図であり、左右対向配
置の圧延ロール２，２′とプラグ３とによって拡管減肉
圧延される被圧延イ」１が上下方向に飛び出したり、そ
の外径が必要以上に膨出したりしないように規制するガ
イドシュー４，４が、プラグ３の上下に配置されている
ことを示している。

〈従来技術〉 ところで、従来、このようなガイドシューの材質として
は、製造される鋼管の材質に応じて成分調整を行った面
１熱・耐摩耗性鋳鋼、特にＩＣ−３Ｎｉ−２５Ｃｒ鋼を
使用するのが普通であったが、近年、Ｃｒ、　Ｎｉ及び
１ｖｌｏ等の合金元素を多量に含有した高品質継目無鋼
管の需要増大に伴って、ガイドシューの被圧延拐との摺
接面の摩耗、熱亀裂及びその伸展、或いはガイドシュー
摺接面と被圧延材との焼付等の発生が著しく増加し、こ
れによって製管困難な事態か引き起こされたり、表面疵
発生のだめに製品品質が低下してしまうといった問題が
強く認識されるようになってきた。

そこで、このような不都合現象を抑制すべく、ガイドシ
ューと枝圧延拐間に砂等の粉体研摩材を供給散布して製
品鋼管の表面疵発生を予防しようとの煩わしい試みもな
されたが、このような手段によっても製品鋼管の表面疵
発−’ＩＥを完全に抑えることができなかったばかりで
なく、摩耗等の面からのがイドシュー寿命圓下にもそれ
ほどの効果が得られず、例えばＣｒ成分を１重量係程度
含有する鋼を製管する際にＩ　Ｃ−３Ｎｉ−２５Ｃｒ鋳
鋼製一体鋳造ガイドシューを使用したときの製管可能本
数は、せｂぜい１００本程度にしかならないで、習通鋼
の製管可能本数：　１０００〜２０００本に比べて約１
／１０位の値を抜は出せないでいたのである。

寸だ一方では、がイドシューの被圧延材摺接面に耐熱・
耐摩耗性肉盛金属の溶射を施して焼付防止や寿命延長を
図る試みもなされたが、それでも耐摩耗性や嗣熱亀裂姓
が十分であるとは言えず、しかも従来がら指摘されてい
るように、肉盛溶射層は母材とのＪ産着性にやや問題が
あり、負荷がかかると肉盛溶射層と母材との境界は剪断
しゃすいので、高負荷のかがるガイドシュー摺動面にハ
ネ過当なものであった。

〈発明の目的〉 本発明者等は、上述のような観点から、今後益々の？１
６要増大が予想されるＣｒ、Ｎｉ及びＩｖｉｏ等を隅い
値でせ有する高品質継目無鋼管の製晋時ＶＣ使用して優
れた耐焼・イづ性及び耐摩耗性を発揮し、性状の良い鋼
管製造を可能とするとともに、使用寿命が長く、かつ製
作及び補修・ＴＱ使用が極めて容易ながイドシューを提
供すべく、神々の試験・検刺を繰り返しながら研究を重
ねた結果、以下（ａ）〜（ｄ）に示される如き知見を得
るに至ったのである。

〈知見事項〉 （ａ）高温の被圧延材と激しい摩擦接触を生ずるガイト
ンニーの被圧延相対向面の材質として各種の耐熱・耐摩
耗性金属（以下、合金をも含むものとする）を試みても
、Ｃｒ、　Ｎユ及びλ４ｏ等を高い値で含有する高合金
鋼製被圧延材等に対しては満足し得る劇焼伺性及び耐ノ
糸粍性が待らｉｔながったが、金属とは異質のセラミッ
クスでがイドンユーの被圧延相対向面を構成すると、そ
の面］摩耗性や１順焼付性が格段に向」二して、ガイド
シューのノＪ命が著しく延命化するとともに、品質の良
好な製品を得られるようになること、 （ｂ）　更に、被圧延材との対向面（即ち、被圧延刊摺
接面）をセラミックスで構成しだがイドシューを使用す
れは、１独のガイドシューで普通鋼から高合金鋼管まで
のいずれの４２質のものに対しても焼付を発生ずること
なく十分に対応でき、しかも摩耗が極めて少ないので、
製管本数も従来の約２０〜３０倍と極めて著しい延命化
が達成できること、 （Ｃ）シかしながら、ガイドシュ一本体表面に、例えは
最も一般的なセラミックス層付与手段と考えられる溶射
によってセラミックス層を設けたような場合には、得ら
れるセラミックス層表面の凹凸か激しいので被圧延拐の
通過時に該表面に疵を発生しやすく、またがイドシュー
の被用延利との摺接面は曲率の異なる複雑な曲面である
ので、いずれにしても切削及び研削加工を必要とするも
のであるが、セラミックスは極めて硬１及か高＜（）Ｉ
Ｔ（Ｃ６０〜７０程度）、」（史上このような加工を施
すことは極めて困難であった。

ところが、セラミックス層を下部層と」二部層の２層に
分け、該上部層を、セラミックスに耐熱面］摩耗性金属
を混入した混合層にすると、この混合層はセラミックス
単体の下部層との密層性に優れている一方で、比較的摩
耗しやすい性質を持っているので、製管時に、捷ず耐熱
耐摩耗性金属混合上部層が徐々に摩耗して被圧延材とガ
イドシュー面のなじみが良くなるとともに、この摩耗が
セラミックス単体層にまで達すると、該セラミックス単
体層によってそれ以上の進行が阻止される上、焼付も防
止されることとなって、表面の後処理加工を要すること
なく使用でき、かつ耐摩耗性、耐焼旬性に極めて優れた
がイドシューが得られること、 （ｄ）　また、機械構造用材料として一般に使用される
普通鋼又は低合金銅１製のガイドシュ一本体にセラミッ
クス層を直接設けると、製管時の衝撃荷重によって該セ
ラミックス層の剥離を生ずる恐れがでてくるが、ガイド
シュ一本体とセラミックス層間に自溶性合金等の接合金
属基部１層を設けることにより前記剥離問題が有効に解
消されること。

〈発明の構成〉 この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 継目無鋼管製管機用ガイドシューな、普通鋼又は低合金
鋼製本体の被圧延材との対向面に、接合金属基部層、セ
ラミックス単体下部層、及び耐熱耐摩耗性金属とセラミ
ックスとの混合上部層とで構成される積層を設けて構成
することにより、製作や補修・再使用を容易化し、被圧
延材の鋼種を問わず優れた耐焼旬性・耐摩耗性を発揮せ
しめて、製品鋼管の良品質化及びガイドシュー寿命の格
段の延命化を図った点 に特徴を有するものである。

なお、ここで言う「接合金属」とは、Ｎ］基合金或いは
Ｃｏ基合金にＢやＳｌを添加したところの所謂自溶性合
金、Ｎ１−ＡＡ合金、　Ｃｒ　−Ｃｏ−ＡＱ、　−Ｙ合
金。

純Ｃｏ、純Ｎｉ等の「接合材料」として市販されている
ものや、その他セラミックスと鋼との接合４Ｓ料として
知られている金属及び合金のいずれをも２石、味するも
のであるが、６００〜１１００℃に加熱して拡散融合さ
せることにより接合性の一層向上する自溶性合金が好適
なものである。

そして、基部層を形成するには、ガイド／ニ一本体表面
に接合金属の肉盛溶接を施す方法、溶剤によって肉盛を
施す方法、或いはインザート拐としてガイドシュ一本体
とセラミックス層間に挿入してから熱処理にて拡散させ
る方法等、いずれの手段を採用しても良いが、「接合金
属基部層」の役割がガイドシュ一本体とセラミックス層
とを強固に接合することにある点を考慮すれは、本体と
の間に高い接合強度の得られる肉盛溶接による手段を採
用するのか望せしい。なお、その層厚（ｄ格別に制限さ
れるものではなく、本体とセラミックス層との接合性が
得られれは良いわけであるが、０１〜０．５７１１７１
１の層厚で十分にその目的を達成でき、またこの範囲の
層厚か接合強度や作業性等を考慮した場合に有利である
ので、Ｏ１〜０．５　ｍｙｎの厚さとすることが推奨さ
れる。

また、「セラミックス」についても、その種類に格別な
制（根はないが、耐酸化性に優れている土に比較的安価
であるアルミナ系セラミックス、それも９層重量％のＵ
、、Ｏ３と４重量飴の’ｌ”ｉ０２から成るグレーアル
ミナが好適である。

上部層に混入される「耐熱耐摩耗性金属」も、耐熱性及
び耐摩耗性を有するものとして通常知られているＮｉ　
、　Ｃｒ　、　Ｉ＋Ａｏ　、　Ｃｏ　、及びそれらの合
金等、いずれをも意味するものであるが、例えば１．５
ｃｍ　７８Ｎｉ−１９Ｃｒ合金のように、Ｎｉ−Ｃｒ系
合金或いはＮｉ−Ｃｒ−１０系合金に１〜１．５重量％
のＣを添加したものを採用すると、高温での炭化物の信
用が容易となって被圧延材との高温における耐焼付性が
向上するので良好な結果を得ることができる。

「セラミックス単体下部層」は、その気孔率か１烏くな
ると表面摩耗の程度も大きくなり、気孔部からの割れ剥
離発生の懸念もでてくることから、できるたけ緻密なも
の（気孔率：５チ以下のもの）とするのか望捷しい。

ｒ　＋ｍ４熱１ＩＩｉ−１１塘Ａ゛シ・１４１金属とセ
ラミックスとの混合上部層」における金属とセラミック
スの混合比率は、重ｈ１割合で（４０〜６０）：（６０
〜４０）とするのが望丑しい。なぜなら、この範囲外の
混合比率では所望程度を越えた摩耗や焼角が発生ずる恐
れがでてくる上、溶剤によって層を形成する場合には金
属とセラミックスの混合か十分になされずに分離する恐
れがでてくるからである。

なお、前記「セラミックス単体下部層」及び「混合−４
二部層」は、ガイドシュ一本体表面に「接合金属基部層
」を介した溶身」肉盛を順次行うことで形成するのが重
重しいが、粉末冶金の手法によって両層のみを予め形成
した後、接合金属によってガイド／ニ一本体に接合する
等の手段を採用しても良いことはもちろんである。

そして、上記「セラミックス単体層」と「混合上部層」
とから成る積層は、その境界部が明瞭に区別できるもの
はもちろんのこと、所望１早のセラミックス単体層に続
いて、セラミックス中への耐熱酬摩粍性金属混入割合か
徐々に増加しなから混合層か形成されているようなもの
でも良いが、被圧延材とのなじみ性と１１摩耗性のバラ
ンスという観点からずれは、むしろ境界部の明瞭でない
後者のものか推奨される。

従って、層形成時の作業性や得られる層の特性からみて
、層形成手段として、まず接合金属基部層上にセラミッ
クスのみを溶射肉盛して所望厚さのセラミックス単体層
を形成し、引き続いて溶射するセラミックス中に耐熱耐
摩耗性金属を混入しなからの溶射を続行し、かつセラミ
ックス中に混入する耐熱耐摩耗性金属の割合を徐々に増
加して所望比率・所望厚さに達したときに作業を中止す
るという方法を採用するのが望ましい。

［セラミックス単体下部層」及び「混合上部層」の厚さ
は、被圧延材の鋼種等に応じて決められるものであって
格別な制限のあるものではないが、「セラミックス単体
下部層」の厚さを５朋以上とすることによって被圧延材
の鋼種の如何を問わず十分に摩耗に耐えるガイドシュー
が得られ、寸だ「混合上部層」の厚さを２　ｒｒｕｎ以
上とすることによって該混合上部層の摩耗による被圧延
材とのなじみ性が十分に確保できることから、セラミッ
クス単体下部層厚を３肱以上、混合上部層厚を２朋以上
とすることが推奨される。。

丑だ、「セラミックス単体下部層」と「耐熱耐摩耗性金
属とセラミックスとの混合上部層」とから成る積層を、
ガイドシュ一本体の被圧延材との対向面（被圧延材摺接
面）を凹状に陥没形成した陥没部に設けるようにすれば
、ガイドシュ一本体と積層部とがより強固に一体化する
上、積層部形成作業も容易化するので実用的である。

第３図は、溶射によって被圧延材との対向面（摺接面）
に積層を形成するだめの、本発明継目無鋼管製管桟用ガ
イドシュ一本体の一例を示す概略胴視図であり、普通！
ｉｌｌ又は低合金鋼製本体５の被圧延材との対向面（摺
接面）が凹状に陥没形成（掘込み）ｅされているものを
示す。なお、掘込み深さは５〜１０　＋ｕｉ程度の肉盛
厚が得られるようにするのか適当である。

第４図は、第３図に示されるガイドシュ一本体に肉盛心
射を行って本発明の継目無鋼管製管１幾川ガイドシユー
としたものの概略横断面図であるが、陥没成形された本
体の被圧延材との対向面に、例えに、９５Ｎｉ　−５Ａ
Ｑに微量のＢを添加した自溶性合金な肉盛溶接した接合
金属基部層７が形成され、次いで好−ましくは３頭以上
の厚さで１００％セラミックスの単体下部層８が溶射肉
盛され、更にその上に耐熱耐摩耗性金属とセラミックス
との混合上部層９が、好ましくは２Ｍ以」二の厚さで溶
射肉盛されている。なお、前述したようにこの混合上部
層９ば、セラミックス檗体下部層８が形成された後、溶
射するセラミックス中にＮｊ、−Ｃ１・−ＭＯ合金等の
高温での特性が良好な金属を添加して溶射を行い、該金
属の割合を徐々に増加しなから溶射を続けて、表層部は
ど金属配合割合を高ぐするのが好ましい。

〈作用〉 このように構成されたがイドシコーーを配置して継目無
鋼管の製管を行うと、第５図に示されるように、捷す耐
熱耐摩耗性金属とセラミックスとの混合上部層９が被圧
延材（パイプ）１０と摩擦接触して摩耗することでなじ
みができ、該混合」二部１曽９の摩耗が進んで被圧延材
ｌＯがセラミックス単体下部層８と接触するようになる
と、該セラミックス単体下部層８の優れた耐摩耗性のた
めに摩耗が抑制され、総じて摺動面の切削・研削加工等
を要することなく、耐焼付性、耐摩耗性ともに優れた特
性が発揮され、表面性状の良好な鋼管を高寿命の下で安
定して製造することかできるのである。丑だ、ガイドシ
ュ一本体を普通鋼又は低合金銅］製としたので、セラミ
ックスの面］衝撃性に劣る点や成形性の悪い点を十分に
補うことができ、かつコストの低下をも図ることが可能
となり、更に、セラミックス層と本体との間に接合金属
層を介在させたことでセラミックス層の剥離か有効に防
止され、取扱い、寿命、製作の面からも極めて実用的な
効果が発揮されるのである。なお、第す図において符号
］■で示されるものはガイドシュー据付台である。

次いで、この発明を実施例によって比較例と対比しなが
ら説明する。

〈実施例〉 丑ず、Ｃ：０．４５％、　Ｓｌ　：０．３　％　、　Ｍ
ｎ　’、　１．３　％　。

Ｐ：０．０１係、Ｓ：０．０１％を含有し、残部が実質
的に１１゛ｅである成分組成の鋼を使用して、第３図の
符号５で示される如き継目無鋼管製管用ガイドシュ一本
体を１５個鋳造した。

次いで、そのうちの１４個のガイドシュ一本体５の凹状
に陥没形成された被圧延材との対向ｍ」６に９５Ｎｉ　
−５ＡＱ金合金溶射して、約０．２　Ｂの接合金属基部
層を得、更にその表面に４Ｍ量係のＴｌＯ２を含むとと
もに残部が実質的にＡＱ２０３から成るグレーアルミナ
を比１表に示される如き厚さに溶射してセラミックス単
体下部層とし、続いて、前記グレーアルミナ中に１．．
５　Ｃ−７８Ｎｉ　−１９Ｃｒ合金を同じく第１表に示
される割合で混合し／こ金属・セラミックス混合体を溶
射して、同様に第１表に示される如き厚さの混合上部層
としだ後、これらの全体を１　］、　Ｏ０℃に３０分間
加熱保持して接合金属基部層の拡散処理を行い、本発明
継目無鋼管製管機用がイドシューＡ−Ｎを作成し／こ。

また、ガイドシュ一本体の残りの１つについては、接合
金属基部層を設けることなくセラミックス、並びに耐熱
耐摩耗性金属とセラミックスの混合物を溶射し、比較ガ
イドソニー０としだ。

更に、これらとは別に、コ−，３Ｃ−３Ｎｊ−２５０ｒ
鋼から成る従来の一体鋳造がイドシューＰと、同じく１
０Ｃ−３ＯＮｊ、　−３０Ｃｒ鋼から成る従来の一体鋳
造ガイドシューＱをも用意した。

次に、これらのガイドシューＡ〜Ｑ　ヲ、それぞれマン
ネスマン・プラグミル方式の継目無鋼管造管設備の第２
ピアサ−に設置し、実操業にて、１３．０ｒ鋼管及びオ
ーステナイト系ステンレス鋼管の製造試験を行った。

このような試験によって確かめられた製管可能本数と、
ガイド／ニーの摩耗状況、及びガイドシューと被圧延材
との焼付状況を調査した結果とを第１表に併せて示した
。

第１表に示される結果からも、本発明のガイドシューを
使用すれば、従来のがイドシューを使用した場合に比べ
て焼付の発生はなく、しかも製管可能本数も格段に向上
することか明らかである。

寸た、１３Ｃｒ鋼及び５ＵＳ３０４鋼から成るフインチ
鋼管の製管についても同様の試験を行ったところ、９イ
ンチ管におけるとほぼ同じ結果が得られた。

〈総括的な効果〉 上述のように、この発明によれば、例えばＣｒ。

Ｎｉ、Ｍｏ等を含有する鋼のような焼イ」を生じ易い材
質の継目無鋼管製造時にも優れた耐焼付性及び耐摩耗性
を発揮して品質の良好な製管製品をもたらし、しかも従
来品に比べて格段に長い寿命を有する上、製作も極めて
容易な継目無鋼管製管用がイドシューをコスト安く提供
することかできるなど、工業上極めて有用な効果が得ら
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一体鋳造ガイドシューの１例を示す概略
斜視図、第２図はガイドシューの配置状態の１例を示す
概略模式図、第３図は本発明がイドシュ一本体の１例を
示す概略斜視図、第４図は本発明がイドシューの１例の
横断面概略模式図、第５図は本発明がイド７ユーの使用
状態を示す４Ｊ（断面概略模式図である。 図面において、 １．１０・・被圧延材、 ２．２′・・圧延ロール、 ３・・・プラグ、　４・・・ガイドシュー、５・・・ガ
イドシュ一本体、 ６・・・陥没形成された力゛イドシュ一本体）被圧延材
との対向面、 ７・・接合金属基部層。 ８・・セラミックス単体下部層、 ９・・・耐熱酬摩粍性金属とセラミックスとの混合上部
１曽、 １１・・・ガイドシュー据付台。 出願人　住友金属工業株式会社 代理人　富　１）　和　夫　はが１名 ポ１図 学２図 ／′＋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）普通鋼又は低合金鋼製本体の被圧延材との対向面
   に、接合金属基部層、セラミックス単体下部層、及び耐
   熱劇摩耗性金属とセラミックスとの混合」二部層とで構
   成される積層か設けられて成ることを特徴とする継目無
   鋼管製管成用がイドシュー　〇
2. （２）本体の被圧延材との対向面が一部凹状に陥没形成
   されており、かつ、積層が前記陥没形成された対向面に
   設けられて成る、特許請求の範囲第１項に記載の継目無
   鋼管製管機用がイドシュー。