JPS63256226A

JPS63256226A - 偏肉曲管の製造方法

Info

Publication number: JPS63256226A
Application number: JP9157487A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suiho; 水穂　幸一
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-10-24

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、高周波曲げ加工による偏肉曲管の製造方法に
関する。

〔従来の技術〕

耐摩耗用途あるいは耐食用途などの配管系に使用される
ニルボウやＵ字管などの曲管は、−ｉにその湾曲部の腹
側内壁面に比べ、背側内壁面において摩耗や腐食による
減肉が速く進む。従って、その曲管として腹側に比べて
背側の肉厚を厚くした偏肉曲管を使用するのが合理的で
ある。

そのような偏肉曲管は、砂型と中子とを組合わせた鋳型
を用いて置注ぎ鋳造により製造するのが一般である。し
かし、置注ぎ鋳造により得られる偏肉曲管は、偏析、引
は巣などの鋳造欠陥を伴うのが常であり、品質上の問題
が多い。

なお、遠心力鋳造法により得られる直管を素管とし、こ
れを高周波加熱下に曲げ加工して曲管を製造することは
公知であるが、遠心鋳造管は、通常均一肉厚に形成され
ているので、偏肉曲管を製造することができない。また
、曲げ加工を行うと、曲げ部の背側（テンション側）の
肉厚が素管段階での肉厚に比べて薄くなるので、その肉
厚減少を補償する必要上、素管（直管）の肉厚を厚くせ
ねばならず、そのため腹側の肉厚が不必要に厚くなり、
経済的撰失を免れない。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の偏
肉曲管の製造方法は、遠心力鋳造により得られた偏肉直管を素管として高周波
曲げ加工を行うことを特徴としている。

以下、本発明について詳しく説明する。

第１図は、偏肉遠心鋳造直管を高周波曲げ加工に付して
、曲げ角度（σ）９０°の曲管に加工した状態を示して
いる。

第２図は、遠心力鋳造による偏肉直管の製造例を示して
いる。（１０）は遠心力鋳造用鋳型である。

鋳型（１０）は回転駆動ローラ（３０，３０）上に担持
され、該ローラ（３０，３０）の回転駆動により回転す
る。鋳型（１０）の外面（Ｆｌ）は、断面真円の円筒面
であり、その円筒面の中心軸線が鋳型（１０）の回転中
心軸線となる。他方、鋳型（１０）の内面は、通常は図
中、Ｉ￥線（Ｆ２’）で示すように、鋳型の外面（Ｆｌ
）と同心円をなしているけれども、偏肉直管を鋳造する
ための同図に示した鋳型の内面（Ｆ２）の中心軸線は、
鋳型外面（Ｆｌ）の中心軸線、すなわち鋳型の回転中心
軸線（Ｌａ）から一定の距離（鋳造管の設計偏肉の度合
に対応する距離）だけずれている。

鋳型（１０）の開口端部に装着された湯止めバンド（２
０）の注湯孔（２１）を介して鋳型（１０）内に金属溶
湯を鋳込むと、鋳型（１０）の回転運動による遠心力の
作用下に、鋳型内面にそって溶湯のシリンダが形成され
、その状態を保持して溶湯の凝固を完了させることによ
り、遠心鋳造直管（Ｐｓ）が得られる。その鋳造直管（
Ｐｓ）は、鋳型の内面形状に一致する断面真円の外面を
有し、他方その管内面（Ｆ３）は、鋳型内面（Ｆ２）と
は無関係に、鋳型の回転中心軸線（Ｌａ）を半径中心と
する断面真円の円筒面を有している。従って、その鋳造
直管（Ｐｓ）の肉厚は、鋳型の回転中心軸線（Ｌ　ａ）
と鋳型内面（Ｆ２）の中心軸線とのずれ量に対応して一
方の側（イ）で薄く、その直径方向の反対側（ロ）にお
いて厚肉となる。その偏肉の度合、すなわち、薄肉部（
イ）の肉厚（１）と厚肉部（ロ）の肉厚（Ｔ）との比（
Ｔ／　ｔ　）は、目的とする曲管の用途・要求仕様等に
より適宜法められるが、曲げ加工時、背側（テンション
側）に減肉が、腹側（コンプレッション側）に増肉が生
じるので、製品肉厚の偏肉の点からＴ／ｌ≧１．５であ
ることが好ましい。

第２図に示した遠心力鋳造鋳型（外面および内面ともに
断面真円）を用いて形成される偏肉直管（Ｐｓ）の断面
形状は、内外面ともに真円であるけれども、管外面は必
ずしも厳密な真円断面である必要はなく、やや変形した
円形断面であってもよい。むろん、その管外面形状は、
使用する鋳型（ｌＯ）の内面形状によって決定される。

本発明は、遠心鋳造偏肉直管の厚肉部を背側（曲げ加工
時のテンション側）とし、薄肉部を腹側（曲げ加工時の
コンプレッション側）として高周波曲げ加工を行うもの
であり、第１図の曲管（Ｐｂ）は、第２図の遠心力鋳造
により形成された偏肉直管（Ｐｓ）をそのように曲げ加
工して製造したもの（但し、曲げ角度（θ）：９０”）
である。

本発明において遠心力鋳造された偏肉直管を素管として
、高周波曲げ加工を行うに当たっては、予めその内外面
に機械加工を加えて表層部を研削除去しておくことが望
ましい。それというのは、遠心力鋳造管は、置注ぎ鋳造
管に比べ、鋳造組織が緻密で高品質であるとはいえ、鋳
造品特有の鋳肌の凹凸を有し、かつ表面に偏析や引は巣
等の欠陥（その欠陥は、遠心力鋳造の凝固のメカニズム
上、特に外側面よりも内側面に生じ易い）を伴うのが一
般であり、そのような不健全部を残したまま高周波曲げ
加工を行うと、不健全部を起点とする割れが発生し易い
からである。そのため、まず該素管の内外面に機械加工
を加え不健全部を除去しておく。その機械加工代は１〜
２ｍｍであればよい。機械加工による表面粗さは５０Ｓ
（立）以上であればよいが、好ましくは内面の粗さは２
５　Ｓ　（”；２３．）以上とする。

本発明で素管として使用される遠心力鋳造偏肉直管の管
材料は特に限定されないけれども、耐摩耗用途に使用さ
れる場合の管材料として、例えば、Ｃ：Ｑ、３〜０．４
％、Ｓ　ｉ　：０．２〜０．５％、Ｍｎ：０、７〜１．
１％、Ｃｒ　：０．６〜０．９％、Ｎｉ　：０．４〜０
．７％、Ｍｏ：０．２〜０．５％、残部実質的にＦｅか
らなる鋳鋼が挙げられる。

上記鋳鋼からなる遠心力鋳造偏肉直管を素管とする高周
波曲げ加工の好ましい加工工程を以下に説明する。

まず、素管の内外面の不健全部を除去するための機械加
工を加えたのち、高周波曲げ加工を行うに先立って、軟
化焼鈍処理を行う。これは、軟化焼鈍処理によって、そ
の後の曲げ加工時に管体に生じる応力を分散させ、応力
集中とそれに因る割れの発生を未然に防止するためであ
る。その軟化焼鈍処理は、好ましくは、６５０℃±２０
℃に適当時間（例えば、１〜３時間）保持したのち、炉
冷（好適には１００℃／Ｈｒ以下）を行うことにより達
成される。

軟化焼鈍処理後、高周波加熱コイルによる加熱下に曲げ
加工を行う。その曲げ加工における加工温度は好ましく
は、８００〜９００℃である。この温度域において最も
良好な延性を示すからである。

更に、曲げ加工における好ましい加工速度は、０．５〜
１ｍｍ／秒である。それというのは、他の条件が適切で
あっても、加工速度が速すぎると、管体に割れが発生し
易く、逆に遅すぎると、曲げ部の管口径が楕円化し易い
からである。なお、加工速度は、テンション側とコンプ
レッション側との中間位、すなわち管軸線上のそれを意
味している。

また、管体の曲げ加工部の曲率半径（Ｒ）は管体の外径
（Ｄ）の２倍以上、すなわち、Ｒ≧２Ｄとする。曲率半
径（Ｒ）がそれより小さい強曲げ加工を行うと、管体の
背側（テンション側）に微細な亀裂が生じ易いからであ
る。但し、その曲率半径（Ｒ）は３．５Ｄより大きくす
る必要はない。

なお、曲げ加工部の曲げ角度、（θ）に制限はなく、Ｕ
字曲げも可能である。

曲げ加工は、曲げ加工を加えようとする所定の領域（管
軸方向の所定の軸長領域）の一端側から他端に向って、
例えば第１図における、８点（加工開始点）からＦ点（
加工終了点）に向って管軸に沿って行われる。その加工
開始点から終了点に到るまでの領域において、各部分は
所定の加工を終えると共に順次冷却される。その冷却を
以下の説明では加工冷却と称する。加工温度（８００〜
９００℃）から４００℃に到るまでの温度域における加
工冷却は放冷により、行うことが好ましい。その冷却速
度は、概ね５℃／分以下である。曲げ加工後放冷により
冷却された管体（曲管）はマルテンサイトの析出が回避
され、比較的延性のよいフェライトとパーライトの混合
組織となること、および熱歪みが抑制されること等によ
り、冷却過程での割れ発生が効果的に回避される。なお
、４００℃までの温度領域において相変態がほぼ完了す
るの、割れ防止の点から、それ以下の温度域に恒って放
冷を行う利益はない。

加工冷却された後の管体（曲管）は、ついで調質のため
の焼入れおよび焼もどし処理に付される。

その焼入れ処理は、好ましくは、９３０℃±１０℃に加
熱保持したのち水冷することにより行われ、また焼もど
し処理は、５００℃±１０℃に加熱保持したのち、空冷
することにより好適に達成される。この熱処理により、
曲管は、均質なマルテンサイト組織となり、高硬度・高
耐摩耗性と良好な機械的諸性質を兼ね備えたものとなる
。

〔実施例〕

第２図に示す遠心力鋳造により鋳造した耐熱鋳鋼偏肉直
管の内外面に機械加工（加工代：ｌ〜２寵１）を加えて
素管とし、高周波曲げ加工により第１図に示す偏肉曲管
を製造した。

（１）素管材質Ｃ：　０．３３％、Ｓ、　ｉ　：　０．２５％、Ｍ　ｎ
　：　０．８５％、Ｃｒ：０．７％、Ｎｉ：０．６５％
、Ｍｏ：０．３５％、残部実質的にＦｅゆサイズ（機械加工後）外径：３００φ、内径：２５０φ、管長：　３０００ｊ
２薄肉部肉厚（ｔ）　　：２０．１も、厚肉部肉厚（Ｔ
）：　３０．１’　、Ｔ／　ｔ　＝１．５、外表面粗さ
：５０Ｓ（）内表面粗さ：２５Ｓ（二り（ｎ）軟化焼鈍処理６５０℃に２時間加熱保持後、炉冷（Ｉ［Ｉ）曲げ加工薄肉側（イ）を腹側に、厚肉側（ロ）を背側にして曲げ
加工を実施。

（ｉ）加工温度：８４０℃ （ｉｉ　）加工速度：０．８■ｌ／秒（ｉｉｉ　）曲げ部曲率半径（Ｒ）　　：　３．５　Ｄ
　（１０５０ｍｍ）曲げ角度（θ）：９０’ （ｉｖ　）加工冷却＝８４０℃から４００℃まで放冷（
ＩＶ）焼入れ・焼もどし処理焼入れ＝９３０℃に２時間加熱保持後、水冷焼もどし２
５００℃に２時間加熱保持後、空冷（Ｖ）結果（ｉ）得られた曲管の表面の割れの有無を目視および螢
光浸透探傷法により調査し、割れのないことが確認され
た。

（１１）寸法測定第１表に、曲げ部の両端（Ｓ）と（Ｆ）およびその中間
部（Ｍ）の３個所における腹側のＡ点および背側の０点
の肉厚測定結果を示す。

また、第２表に曲げ部の（Ｓ）、（Ｍ）および（Ｆ）点
の各位置における直角２方向（ＡＣ方向、ＢＤ力方向の
管外径測定結果を示す。第２表中、「外径ＡＣＪはＡ−
Ｃ方向、「外径ＢＤＪはＢ−Ｄ方向の各外径であり、「
楕円度」はく外径ＢＤ−外径ＡＣ）／外径ＢＤＸ１００
（％）である。

これらの測定結果から、偏肉曲管として十分実用できる
寸法精度と管形状を有していることがわかる。

（ｉｉｉ　）硬度測定第３表は、曲げ部の中間位置（Ｍ）における背側（Ｃ）
と腹側（Ａ）との各部分について、焼入れ・焼もどし処
理前と処理後の管外面硬度（Ｈｓ）測定結果を示してい
る。

この表から、熱処理をうける前の曲管の硬度は低く、ば
らつきも大きいけれども、熱処理をうけることにより、
高硬度化し、しかも均一性にすぐれていることがわかる
。

（ｉｖ　）機械試験第６表は、焼入れ・焼もどし処理をうけた曲管の機械試
験測定結果を示す。測定は、Ｍ位置におけるＡ点（ＩＩ
Ｉ側）と０点（背側）、並びに曲げ加工時のつかみ代で
ある直管温（Ｘ）の３個所について行った。同表から明
らかなように、強度、延性等、いづれも高く、かつその
バラツキが少なく均質性にもすぐれている。

第　１　表　　肉厚測定（■１）第　２　表　　管径（鴎）第　３　表　　管外面硬度（Ｈｓ）第　４　表　　管材質測定結果〔発明の効果〕本発明方法によれば、遠心力鋳造された偏肉直管を素管
とする高周波曲げ加工により、割れ等の欠陥を伴うこと
なく、硬度や機械的諸性質にすぐれた均質性にとむ偏肉
曲管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）は曲げ加工された偏肉曲管の例を示す軸方
向断面説明図、（ｎ）はその径方向断面説明図、第２図
（１）は偏肉直管の遠心力鋳造例を示す径方向断面図、
（［Ｉ）はそのｒ−ｒ断面図である。ＰＳ：遠心鋳造偏肉直管、Ｐｂ：偏肉曲管Ｆ１：鋳型外
面、Ｆｌ鋳型内面、Ｆ３：偏肉直管内面、イ：薄肉側、
ロ：厚肉側、１０：遠心力鋳造用鋳型。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）遠心力鋳造された偏肉直管の厚肉部を背側に、薄
肉部を腹側として、該素管に高周波曲げ加工を施すこと
を特徴とする偏肉曲管の製造方法。
（２）管材が、Ｃ：０．３〜０．４％、Ｓｉ：０．２〜
０．５％、Ｍｎ：０．７〜１．１％、Ｃｒ：０．６〜０
．９％、Ｎｉ：０．４〜０．７％、Ｍｏ：０．２〜０．
５％、残部実質的にＦｅからなる耐摩耗鋳鋼である上記
第１項に記載の偏肉曲管の製造方法。
（３）素管を軟化焼鈍処理したのち、高周波曲げ加工を
、管温：８００〜９００℃、曲げ部曲率半径（Ｒ）：２
Ｄ〜３．５Ｄ（但し、Ｄは管外径）、曲げ加工速度：０
．５〜１ｍｍ／秒の条件下に行い、加工冷却を放冷とし
、ついで焼入れおよび焼もどし処理を行う上記第２項に
記載の偏肉曲管の製造方法。