JPS6320430A

JPS6320430A - エロンゲ−タプラグ用耐熱合金

Info

Publication number: JPS6320430A
Application number: JP16427886A
Authority: JP
Inventors: Isao Takada; 高田　庸; Kenichi Yamamoto; 健一山本; Hisakatsu Nishihara; 西原　久尅; Takao Mihara; 三原　孝夫; Atsushi Funakoshi; 淳船越
Original assignee: Kubota Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Kubota Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-01-28
Also published as: JPH0559975B2

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〕本発明は、シームレス鋼管等のエロンゲータ圧延に使用
されるプラグ用耐熱合金に関する。

〔従来の技術〕

マンネスマン−プラグミル方式によりシームレス鋼管を
製造する場合、赤熱された丸鋼材は穿孔圧延により中空
素管とされたのち、エロンゲータにより減肉・延伸加工
が加えられる。エロンゲータプラグ材として従来より低
合金工具鋼（代表的には、０．３Ｃ−３Ｃｒ−ＩＮｉ−
Ｆｅｍ）が使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

エロンゲータプラグは高圧・高温の苛酷な条件下に使用
されるので、耐摩耗性、耐焼付性、耐変形性および耐ク
ランク性を備えていることが必要であり、またその使用
の前後において急熱・急冷をうけるので、耐熱衝撃性に
もすぐれていなければならない。

しかし、従来の低合金鋼製エロンゲータプラグの耐摩耗
性、耐変形性は十分でな（、耐用寿命は極めて短い。例
えば、０．３Ｃ３Ｃｒ　　ｌＮｉ１製プラグを用いて、
２２％Ｃｒ二相ステンレスホロー材を１０００〜１１０
０℃で圧延する場合のプラグ寿命はわずか１０回程度に
過ぎず、プラグの頻繁な取替えを余儀なくされている。

本発明は上記問題を解決するためのエロンゲータプラグ
用耐熱合金を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明のエ
ロンゲータプラグ用耐熱合金は、６０重量部以上で９０
重量部未満のＣｏ基合金粉末、３０重量部以下のＦｅ基
合金粉末と１０重量部以下のＣｏ粉末のいずれか１種ま
たは２種および１０重量部以下のＷＣ粉末からなる混合
粉末の焼結合金である。

Ｃｏ基合金粉末としては、Ｃｒ：２０〜４０％、Ｗ：１
〜２０％、Ｃ：０．５〜５％、Ｆｅ：０〜５％、および
その他機量の元素（Ｓｉ等）を含むＣｏ基合金（Ｃｏ：
３０〜７８％）の粉末が好ましく用いられる。そのＣｏ
７Ｊ、合金の代表例として、「ステライト」と称される
各種タイプのＣｏ１合金の粉末、例えば「ステライト＃
６Ｊ　　（Ｃｒ　：２６〜３０％、Ｗ：３〜５％、Ｃ：
０．５〜１．３％、Ｆｅ５３％、Ｃｏ：Ｂａｊり、ステ
ライト＃　１　　（Ｃｒ　：　２８〜３２％、Ｗ：１１
〜１３％、Ｃ：２〜３％、Ｆｅ５３％、Ｃｏ：Ｂａ１）
等が挙げられるゆＦｅ基合金粉末としては、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｎｉ：
５〜３０％、Ｍｏ　：　０〜５％等の元素を含む合金（
Ｆｅ：３５〜８５％）、代表的には、各種ステンレス鋼
、伊えば、Ｓ　Ｕ　５３０４（Ｃｒ　：　１８〜２０％
、Ｎｔ：８〜１０％、Ｆｅ　：　Ｂａ　４１）　、５Ｕ
Ｓ３１０　Ｓ（Ｃｒ　　：　２４〜２６％、Ｎ　ｉ　：
１９〜２２％、Ｆｅ：Ｂａ１　）　　、Ｓ　Ｕ　５３１
６（Ｃｒ　　：　１６〜１８％、Ｎ　ｉ　　：　１０〜
１４％、ＭＯ：２〜３％、Ｆｅ：Ｂａ１）等のＦｅ基合
金粉末が好ましく用いられる。

本発明耐熱合金（焼結合金）は、Ｃｏ基合金粉末とＦｅ
基合金粉末および／またはＣｏ粉末より生成した基地に
、ＷＣ粒子が分散相として均一に分布した複合焼結組織
を有していることにより、耐摩耗性、耐焼付性、耐変形
性、耐クラツク性および耐熱衝撃性等のエロンゲータプ
ラグ材として望まれる緒特性を韮ね備えている。

本発明合金の焼結原料である混合粉末の組成限定理由は
次のとおりである。

ＷＣ粉末：１０重量部以下ＷＣ粒子は、焼結体の基地中に均一に分散して焼結体の
硬度を高めることにより、プラグ表面の耐摩耗性を強化
する。その配合量を１０重量部以下とするのは、ＷＣｏ
熱膨張係数が低いため、１０重量部をこえると、基地の
熱膨張係数との差により、エロンゲータプラグとしての
使用時にクランクが生じ易くなるからである。好ましい
配合量は１〜ｌＯ重量部である。

Ｃｏ基合金粉末：６０重量部以上、９０重量部未満Ｃｏ
基合金粉末はＦｅ基合金粉末と共に、焼結体の基地を構
成し、エロンゲータプラグとして必要な耐熱性および耐
肌荒性をもたらす。配合量を６０重量部以上とするのは
、これらの特性を確保するためであり、配合量の増加に
伴ってその効果は増大する。しかし、９０重量部以上で
は、焼付きが発生し易くなり、また耐クランク性の低下
をみるので、９０重量部未満とする。

Ｆｅ基合金粉末２３０重量部以下Ｆｅ基合金粉末は、Ｃｏ基合金粉末と共に焼結体の基地
を形成し、焼結体の強度を高めると共に、耐クラツク性
を付与する。

しかし、配合量が３０重量部をこえると、耐変形性、耐
摩耗性が低下し、圧下の最も厳しい部分（ゴージ部）の
摩耗、えぐれが著しくなるので、３０重量部を上限とす
る。好ましくは、１〜２５重量部である。

Ｃｏ粉末：１０重量部以下Ｃｏ粉末の添加により焼結体の基地のｃｏ濃度が高めら
れ、基地の耐熱性が向上するほか、ＷＣ粒子と基地の濡
れ性が良くなり、基地とＷＣ粒子との結合が強化される
。配合量の上限を１０重量部とするのは、それをこえて
も、効果の増加は殆どなく、経済的でないからである。

好ましくは、１〜１０重量部である。

上記のように調合された混合粉末の焼結条件は特に限定
されないが、好ましくは熱間静水圧加圧焼結法により、
例えば温度：　１０００〜１２００℃、加圧カニ　５０
０〜２０００ｋｇ　ｆ　／ｃｄの条件下に行われる。

〔実施例〕

混合粉末を焼結原料とし熱間静水圧加圧焼結法による焼
結を行ってエロンゲータプラグ（隘１〜４、隘１１〜１
５）を製造した。

第１表に各供試プラグの混合粉末の配合組成を示す。魚
１〜４は発明例、隘１１〜１５は比較例である。比較例
のうち、患１１〜１４は、混合粉末のいずれかの成分く
表中、下線材）が本発明の規定からはずれている例であ
り、寛１５は低合金工具鋼（０，３Ｃ−３Ｃｒ−ＩＮｉ
−Ｆｅ）からなる従来のエロンゲータプラグ（鋳造品）
の例である。

各供試プラグにつき、硬度測定、熱衝撃試験、および摩
耗試験を行う一方、実機使用に供して耐久性を評価した
。

（１）原料粉末（ａ）Ｃｏ基合金粉末（平均粒径：２０μｍ）成分組成
（ｗｔ％）：Ｃｒ２６、Ｗ４、Ｃ１，２、Ｆｅ２．Ｏ，
Ｃｏ　　Ｂａｆｆ１（ステライト性６相当）（ｂ）Ｆｅ基合金粉末（平均粒径：２０μｍ）成分組成
（ｗｔ％）：Ｃｒ２４、Ｎｉ２１、Ｃ０，０７、Ｆｅ　
　Ｂａｌ　（ＳＵＳ３１０Ｓ相当）（ｅ）ＷＣ粉末：平均粒径１０μｍ（ｄ）Ｃｏ粉末：平均粒径５μｍ（ｎ）熱間静水圧加圧焼結温度：　１１００℃、加圧カニ　１０００ｋｇ　ｆ　／
ａＪ、保持時間：２Ｈｒ（ＩＩＩ）特性試験（１）熱衝撃試験各供試プラグを１０００℃に加熱後、水冷（水中浸漬）
する急熱・急冷の熱サイクルを反復し、１０回の急熱・
急冷の後にもクランクの発生がないものを「良Ｊと判定
した。それ以外のものは、クランク発生までの反復回数
を示す。

（２）摩耗試験各供試プラグから板状試験片を切り出し、大越式摩耗試
験機により、比摩耗量（ＷＳ）を判定（常温試験）。

相手材（回転輪）：５ＵＪ２すべり速度：３．４ｍ／ｓすべり距離：２００ｍ最終荷重：６．４ｋｇｆ（ＩＹ）実機試験２２％Ｃｒ１ｉホロー材のエロンゲータプラグとして使
用し、耐クランク性、耐焼付性、耐変形性、耐表面肌荒
性を比較評価した。耐クランク性については、クランク
の発生により、使用し得なくなった段階を耐用限界とし
、耐焼付性はプラグ表面に焼付が生じ、パイプ内面に疵
が付き始める段階を耐用限界とし、また耐変形性は、プ
ラグ表面が摩耗により使用不能となる段階を、更に耐溶
損性は、溶損によりプラグとしての機能を失う段階を、
それぞれ耐用限界と判定した。

第１表に示すように、従来の低合金工具鋼（３Ｃｒ−Ｉ
Ｎｉ−Ｆｅ）エロンゲータプラグ（患１５）の寿命は１
８本（廃却原因：変形、クラ７り）であるのに対し、本
発明例のエロンゲータプラグ（Ｎｌｌ−４）は３倍以上
の耐用寿命を示している。

なお、本発明例のエロンゲータプラグの廃却原因は、い
ずれも微小クランクの発生であり、その廃却段階におい
ても、焼付、変形、溶損等の異常は殆ど認められなかっ
た。

一方、原料配合が不適当な比較例隘１１〜１４のうち、
Ｎａ１ｌ（Ｃｏ基合金粉末過多、Ｆｅ％合金合金粉末子
）は、耐摩耗性は良いものの、耐焼付性が不足している
ため、その耐用寿命は、従来のプラグ（Ｎｃｔ１５）と
同じ水準にとどまっている。また、患１２とＮｎ１３（
Ｃｏ基合金粉末不足、Ｆｅ基合金粉末過多）は、従来品
（％１５）に比し、やや耐用寿命が良くなっているが、
魚１２はクランクの発生により、阻１３はクランクと変
形のために、早期の廃却を余儀なくされている。なお、
ｋ１４　（ＷＣ粉末過多）は耐熱衝撃性に乏しく、使用
開始段階の急熱により割れが発生し、使用に供すること
ができなかった。

〔発明の効果〕

本発明の焼結合金からなるエロンゲータプラグは、耐摩
耗性、耐焼付性、耐クランク性および耐熱衝撃性等を具
備しており、従来の低合金工具鋼製エロンゲータプラグ
に比し著しく耐用寿命が長く、エロンゲータ圧延操業の
安定・効率化、および管内面品質の改善に大きく寄与す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）６０重量部以上で９０重量部未満のＣｏ基合金粉
末、３０重量部以下のＦｅ基合金粉末と１０重量部以下
のＣｏ粉末の１種または２種、および１０重量部以下の
ＷＣ粉末からなる混合粉末を焼結してなるエロンゲータ
プラグ用耐熱合金。