JPS6136567B2 - - Google Patents

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JPS6136567B2
JPS6136567B2 JP58103861A JP10386183A JPS6136567B2 JP S6136567 B2 JPS6136567 B2 JP S6136567B2 JP 58103861 A JP58103861 A JP 58103861A JP 10386183 A JP10386183 A JP 10386183A JP S6136567 B2 JPS6136567 B2 JP S6136567B2
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JP
Japan
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pipe
less
cast
tube
heat
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Application number
JP58103861A
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English (en)
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JPS59229417A (ja
Inventor
Hisakatsu Nishihara
Junichi Sugitani
Hiroyuki Ran
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Publication of JPS59229417A publication Critical patent/JPS59229417A/ja
Publication of JPS6136567B2 publication Critical patent/JPS6136567B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱鋼管の製造方法に関し、特に遠
心鋳造耐熱鋳鋼管を素管とし、冷間加工による展
伸・縮径と、塑性加工歪を回復するための熱処理
を経て、高温強度にすぐれた、所望のサイズの耐
熱鋼管を得るものである。 遠心鋳造管は、遠心鋳造用鋳型の高速回転下に
鋳型内に溶湯を鋳込み、溶湯シリンダーを形成し
て凝固させることにより得られるもので、熱間押
出加工法のような、ビレツトを素材とし、加熱−
ピアシング−再加熱−押出加工の各工程を要する
方法にくらべ、工程が簡素で、経済的である。ま
た、同一化学成分組成の耐熱鋼の高温特性につい
て鋳造品と塑性加工品とを比較すると、鋳造品
は、塑性加工品に比し、高温強度、とくにクリー
プ破断強度が極めて高いという特長を有する。こ
のため、一般に約800℃以上の高温域で使用され
る耐圧配管用鋼管は、経済的・材質的見地から、
そのほとんどが遠心鋳造耐熱鋼管でまかなわれて
いる。 しかし、遠心鋳造法は、比較的大口径の管体の
製造に限られ、小径管の鋳造は容易でない。それ
は口径が小さくなる程、鋳込樋の内孔に溶湯やス
ラグによる閉塞が生じ易く、また単位時間当りの
注湯量の減少に伴い、ひけ巣やキライ(ガス孔)
等の鋳造欠陥が発生し易くなるからである。これ
らの不具合は鋳造管が長尺になるほど、顕著とな
り、実際上、外径50mm以下、単管長2500mm以上の
管を遠心鋳造することは極めて困難である。その
ため、耐熱用途にこのような小径・長尺管を必要
とする場合は、Ni、Co、Moなどを多量に含有
し、あるいは活性金属であるAl、Tiなどを多量
に含む合金、例えばハステロイ、ナイモニツク、
インコネル合金などを素材として熱間塑性加工に
より製管する方法が使用されているが、これらの
合金は極めて高価であり、またその塑性加工も容
〓〓〓〓
易ではない。 本発明は、上記問題に対処するために、遠心鋳
造された耐熱鋳造管を素管とし、冷間加工により
所望の管サイズに縮径・展伸し、ついで塑性加工
歪回復のための熱処理において結晶粒の粗粒化・
整粒化を図ることにより、鋳放し材に匹敵する高
温強度を有し、かつ遠心鋳造では製管困難な小
径・長尺サイズの耐熱鋼管を得ようとするもので
ある。 以下、本発明について詳しく説明する。 本発明の耐熱鋼管製造法は、素管として、
C0.05〜0.25%、Si2.0%以下、Mn2.0%以下、
Cr19.0〜27.0%、Ni30.0〜40.0%、Nb0.2〜2.0
%、N0.1%以下、残部Feおよび不可避不純物か
らなる耐熱鋳鋼遠心鋳造管を使用し、これを切削
加工により内外径加工したのち、冷間縮径圧延加
工を加えて所望サイズの継目無管となし、ついで
温度1150〜1250℃での熱処理を施すことにより結
晶粒度番号(JIS G 0551にもとづく。以下同
じ)を3以下に調整することからなる。 本発明に素管として使用される遠心鋳造管は常
法により鋳造されるもので、その鋳造サイズは、
目的とする管サイズに応じて、不必要に大径でな
く、かつ鋳造技術上の困難を伴なわない適当なサ
イズであればよい。例えば、外径38.1mm、肉厚
3.2mm、長さ50000mmの管体を目的とする場合、切
削加工により外径52mm、肉厚6mm、長さ2000mmに
仕上げられた鋳造管を使用することができる。 遠心鋳造素管は適当な内外径加工が加えられた
のち、塑性加工により所望の管サイズに縮径・展
伸される。本発明はその塑性加工法として冷間圧
延法を適用する。冷間圧延によれば、塑性加工時
の割れが発生しにくく、遠心鋳造管のように冷間
加工性の劣る材料にとつて有利な加工法である。
ただし、その加工条件が適正を欠くと、管端面な
どに多数の亀裂を生じ、加工が困難となる。この
ようなトラブルを防止するための好ましい加工条
件は、減面率(%)〔(1−塑性加工後の管断面
積/素管の断面積)×100〕が40〜60%となるよう
にし、かつその場合の減径率(%)〔(1−塑性加
工後の管外径または内径/素管の外径または内
径)×100〕が30%以下、更に好ましくは、10〜30
%となるように設定することである。かかる加工
条件下に、亀裂などを生じずに、所望の管サイズ
への展伸・縮径を容易に達成することができる。 上記冷間加工にて得られた管体は、ついで塑性
加工歪を回復させるための熱処理に付される。こ
の場合に問題となるのは、熱処理による鋳造組織
の消失と再結晶化に伴つて、鋳造管の特長である
高温強度が失なわれ、とくに高温クリープ破断強
度の著しい低下が生じることである。とりわけ、
再結晶組織が、第2図に示すような混粒組織であ
る場合には、その平均結晶粒度番号が5以上と極
めて細かい結晶組織となり、高温のクリープ破断
試験における同一負荷応力での破断時間は、鋳造
品の試験片の破断時間の約1/10程度もしくはそれ
以下となる。再結晶組織が混粒組織となる原因
は、第3図に示すように鋳造組織の不均一性にあ
り、析出物(この場合は炭化物)の部分的な粗密
によつて各部分での塑性加工歪の蓄積のされ方が
異なるからであり、この組織的不均一は一般の鋳
造材に程度の差はあれ、不可避的に付随するもの
である。 本発明は、上記の高温強度低下を防止するため
に、熱処理における加熱温度の下限を1150℃と
し、かつ1250℃を越えないものとする。下限を
1150℃とするのは、それより低いと、塑性加工歪
の回復効果が不足するだけでなく、再結晶組織が
前記のような混粒組織となり、一方上限を1250℃
とするのは、それを越えると、管表面の酸化によ
るスケールの発生および熱変形による管の円形断
面のゆがみを生じ、さらにはコスト負担が大きく
なるからである。また、この熱処理における適正
な加熱温度は、管材の化学成分組成、とくにCお
よびNb含有量とも関連して、ミクロ組織におい
て再結晶後、結晶粒成長とともに混粒状態が消去
され、粗粒化および整粒化が達成されるように設
定される。すなわち、最適の加熱温度は、Cおよ
びNb量の増加とともに、前記温度範囲(1150〜
1250℃)における高温側に求められる。なお、加
熱保持時間は約1〜10時間であり、所要時間加熱
保持したのち、水冷などの急冷を行えばよい。 上記の熱処理を行うことにより、結晶粒の粗粒
化・整粒化が達成され、平均結晶粒度番号3以下
の粗い再結晶組織が形成される。第1図にその例
を示す。このような整粒・粒大結晶組織により、
後記実施例にも示されるように、鋳造材と同等も
しくはそれ以上の高温クリープ破断強度が保証さ
〓〓〓〓
れる。 次に、本発明における管材の化学成分組成の限
定理由を説明する。 C:0.05〜0.25% 強度向上に有効な元素であるが、0.25%をこえ
ると冷間圧延縮径での加工性が悪く、亀裂等の発
生により健全な管を得難く、一方0.05%に満たな
いと、耐熱用途に必要な高温強度が不足する。 Si:2.0%以下 素管鋳造時の溶湯の流動性の確保に必要である
が、2.0%をこえると管体の溶接性が劣化する。 Mn:2.0%以下 溶湯の脱酸・脱硫、溶解時のスラグの流動性向
上のために加えられるが、2.0%をこえると効果
はほぼ飽和する。 Cr:19.0〜27.0% 高温用材料としての耐酸化性を得るのに必要で
ある。19.0%未満ではその効果が不足し、一方
27.0%をこえると、材料の硬化により縮径加工の
困難が増し、かつ溶接性も悪くなる。 Ni:30.0〜40.0% 高温強度の確保に必要な元素である。30.0%未
満では、他の元素との組合せにおいても高温強度
が不足する。一方、40.0%をこえても、Niの増量
に見合う高温強度改善効果は得られず、不経済と
なる。 Nb:0.2〜2.0% 高温強度、その他の高温特性の確保に重要な元
素である。0.2%に満たないと、その効果は十分
でなく、一方2.0%をこえると、高温域での耐酸
化性の劣化が著しくなる。 N:0.1%以下 強度改善に寄与するが、0.1%をこえると、冷
間加工性が悪く、縮径加工が困難化し、健全な管
を得難い。 P.S.その他の不純物元素は、通常の溶製技術に
伴う不可避的混入を許容する。例えば、Pは0.03
%以下、Sは0.03%以下混在しても本発明の樹旨
は損なわれない。 第1表に、遠心鋳造管を素管とし、冷間縮径圧
延により小径・長尺サイズに展伸・縮径した製管
例、および得られた各供試管から採取した試験片
につき熱処理後の高温クリープ破断試験(温度
900℃・荷重4.0Kg/mm2)の結果を示す。素管の切
削加工による内外径加工後の管サイズは、外径50
〜60mm、肉厚4〜6mm、長さ2000mm、冷間縮径圧
延における減面率は40〜60%、減径率は30%以下
であり、いづれも亀裂などを生じることなく、展
伸・縮径加工を達成した。加工後の管サイズは、
いづれも外径38.1mm、肉厚3.2mm、長さ5000mmで
ある。 熱処理は次の3通りの各条件で行つた:(A)1130
℃×10Hr→水冷、(B)1150℃×10Hr→水冷、(C)
1250℃×10Hr→水冷。 また、比較のために、各供試管の鋳放し材につ
き前記と同じクリープ破断試験(900℃・4.0Kg/
mm2)を行つた。 なお、表中、試番(1)〜(8)の供試管材は本発明に
規定の化学成分組成を有し、(9)および(10)はそれぞ
れC量およびNb量が不足するものである。 第1表の、試番(1)、(5)〜(8)の熱処理(B)、(C)の
例、および試番(2)〜(4)の熱処理(B)の例に示される
ように、本発明の化学成分組成の規定と、化学成
分組成に応じた熱処理条件を満たすことにより、
粗粒化・整粒化が十分に進み、平均結晶粒度番号
は2.0〜2.5と良好な粗大・整流再結晶組織が形成
され、そのクリープ破断強度は鋳放し材のそれと
同等もしくはそれ以上である。 一方、試番(9)、(10)(それぞれC量またはNb量
が本発明規定の下限に満たない)では、熱処理
(B)、(C)(加熱温度:1150℃、1250℃)において、
平均結晶粒度番号は1.0と粗粒化・整粒化が十分
に進んではいるが、C量またはNb量が不足する
ため、クリープ破断時間の向上は殆んど認められ
ない。また、C量またはNb量が比較的高目に調
整された試番(2)〜(4)に対する熱処理(B)(加熱温
度:1150℃)の例では、加熱温度が十分でなく、
粗粒化・整粒化が不足し、平均結晶粒度番号は
4.1〜5.7と微細なため、クリープ破断時間は鋳放
し材の約1/10程度と著しく短い。なお、熱処理(A)
(加熱温度<1150℃)の例では、化学成分組成の
適否にかかわらず、所定の粗粒化・整流化をなし
得ず、クリープ破断時間の向上に見るべき効果は
殆んどない。 〓〓〓〓
【表】
【表】 以上のように、本発明によれば、遠心耐熱鋳鋼
管を素管として、鋳造管に匹敵する高温強度を有
し、かつ所望の管サイズ、とくに遠心鋳造では不
可能な小径・長尺サイズの耐熱鋼管を得ることが
できる。しかも、遠心鋳造管を素管とするのであ
るから、複雑な加工々程を要する熱間押出加工管
を素管とする場合にくらべて極めて経済的であ
る。 また、本発明における管材は、C量が比較的低
く(0.05〜0.25%)、かつ適量のNbを含有してい
るので、高温域での長時間加熱使用後、室温など
の低温域降下時における延性・靭性にも富むもの
である。従つて、そのような使用環境、例えば
800℃以下で使用されるインコロイ800Hの安価な
〓〓〓〓
代替品として使用でき(前記第1表、試番(1)の管
材のCrおよびNi量はインコロイ800Hのそれに相
当する)、また上記より更に高温域において使用
することもできる。例えば、水素製造装置におけ
るピグテイルやコレクター、あるいはエチレン製
造装置におけるクラツキングコイルやトランスフ
アーラインパイプなど、その他各種高温用途に適
用されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は塑性加工管の熱処理後の整粒組織を示
す図面代用顕微鏡写真、第2図は塑性加工管の熱
処理後の混粒組織を示す図面代用顕微鏡写真、第
3図は遠心鋳造管の鋳放し状態での結晶組織を示
す図面代用顕微鏡写真(いずれも100倍率)であ
る。 〓〓〓〓

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 C0.05〜0.25%、Si2.0%以下、Mn2.0%以
    下、Cr19.0〜27.0%、Ni30.0〜40.0%、Nb0.2〜
    2.0%、N0.1%以下、残部Feおよび不可避不純物
    からなる耐熱鋳鋼遠心鋳造管を素管とし、これを
    切削加工により内外径加工したのち、冷間縮径圧
    延加工を加えて所望サイズの継目無管となし、つ
    いで温度1150〜1250℃に加熱保持して結晶粒度番
    号3以下に調整することを特徴とする高温強度の
    すぐれた耐熱鋼管の製造法。
JP58103861A 1983-06-10 1983-06-10 高温強度のすぐれた耐熱鋼管の製造法 Granted JPS59229417A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58103861A JPS59229417A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 高温強度のすぐれた耐熱鋼管の製造法

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JP58103861A JPS59229417A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 高温強度のすぐれた耐熱鋼管の製造法

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Publication Number Publication Date
JPS59229417A JPS59229417A (ja) 1984-12-22
JPS6136567B2 true JPS6136567B2 (ja) 1986-08-19

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106311797A (zh) * 2016-08-30 2017-01-11 安吉县鹏大钢管有限公司 一种齿轮钢无缝管的制备工艺
US10970187B2 (en) * 2018-10-31 2021-04-06 Jpmorgan Chase Bank, N.A. System and method for proactively healing a mainframe computer system

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CN106311797A (zh) * 2016-08-30 2017-01-11 安吉县鹏大钢管有限公司 一种齿轮钢无缝管的制备工艺
CN106311797B (zh) * 2016-08-30 2018-05-22 安吉县鹏大钢管有限公司 一种齿轮钢无缝管的制备工艺
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