JPS63277743A - 圧延法による被削性の良好な継目無鋼管 - 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】 （産業上の利用分野ン 本発明は主として、油圧、空気圧シリンダー、油圧緩衝
器、ボー〃スデフイン用ブツシュ、自動車向けの冷温間
鍛造用中空スラグなどの製造に適した被削性の良好な継
目無鋼管に関する。

（従来の技術） 工作機械を中心とするＮＣ制御部の油圧、空気圧シリン
ダー、油圧緩衝器、ボールスプライン用プフシェなどの
素材に炭素鋼、低合金鋼の継目無鋼管を使用し、内外面
のブローチ加工、ネジ切シなどの機械加工を行っている
が、とくに外面のネジ切り加工が難しく、切りくずによ
る精度不良、むしれ、ネジ山のつぶれなどの問題がある
。また自動車部品でも管を切断した中空スラグからギヤ
ーを冷温間成造で製造する例があり、冷温間鍛造性と被
削性の向上が要求されている。

これらの要求を満たすには鉛快削鋼の継目無鋼管を採用
するのが望ましいが、市販されているものはほとんどな
い。

これは大量生産ができ、コストの安い圧延造管法（アフ
セルミｙなどのマンネスマン方式）では、とくに鉛快削
鋼の場合、管の表面に深いワレキズが多発するため、製
造コストの高い熱間押出法（ユージンセジュルネ方式）
によらねばならず、先棒材に比し、材料費が著しく割高
となるためである。それゆえ鉛快削鋼の継目無鋼管はス
テンレス以上の高合金で、しかも小径の冷間加工管とし
て、ごく少量利−用されているにすぎない。

（発明が解決しようとする問題点） 一方通常の圧延による炭素鋼、低合金鋼の継目無鋼管で
は切りくずの処理性、ドリル穿孔性の改善が難しい。鉛
を添加すると前述のとおり、被削性は十分に満足される
が、熱間加工性の劣化が著しく、圧延造管ができない。

（問題点を解決するための手段） 本願発明者らは台船快削鋼について、圧延造管法（アマ
セ〜ミ／Ｌ’を使用）による現場テストと材料の熱間加
工性および切削試験を進めた結果、鋼中に含有するｐｔ
４’６通常の鉛快削鋼の水準の約１／４の０．０１０４
０６０％とし、さらにＰをα０２峰以下、Ｓをα０１０
％以下、Ａｌをα０１５〜α０４０５Ｊ、　Ｏをα００
１４％以下にコントロールしてこれにＴｊ−（ｉ−ＱＯ
Ｏ３〜０．１００％となるように添加すれば熱間加工性
が著しく向上し、基本鋼と同等の水準となって、アッセ
ルミルによる圧延造管が支障なくできかつ、Ｐｂ量を下
げ、Ｔｌｔ−添加してもドリル穿孔性、切りくず処理性
などの切削性は必要とするレベ）Ｖ　ｆ充分に満足する
ことを見出したものである。すなわちコストの安い圧延
製管ができしかも切削時に特に問題となる切りくずの処
理性、ドｌ））し穿孔性の良い鋼管が得られ友。この２
つの特性はとくに炭素鋼継目無鋼管および低合金鋼紗１
Ｎにおいて顕著である。

本発明の第１の発明は重量％でＣα１０−ｆ１６０％、
Ｓｉ　（１３５％以下、Ｍｎ　Ｑ３０〜１７０％、Ｐα
０２０５Ｊ以下、Ｓ０．０１０％以下、Ａｌ０．０１５
〜（１０４０ｆｆｉ　０ａ００１４％以下、Ｐｂ０．０
１０〜０．０６０ｆｆ＜　Ｔｉ　０．００３〜ｃＬＩ　
Ｏ礁残部Ｆｅｊｉｒｊび必然的に含まれる不純物からな
り、圧延法によることを特徴とする被剛性の良好な継目
無鋼管であシ、同じく第２の発明は重量％でＣα１Ｏ−
Ｑ６０％、Ｓｉ０．３４以下、Ｍｎα３０〜１００％、
Ｐｏ、０２（？ｌｉｌ以下、８０．０１ｏ％以下、Ａｅ
ＱＯ１５〜α０４峰、Ｎ　（１００８０〜（１０２００
％、０（ＬＯＯ１４％以下、　Ｐｂ（Ｌ０１０〜（Ｌ０
６０ＳＫＴｉ（ＬＯＯ３〜（１１００％、さらにＣｒ１
００％以下、Ｎｉ４．５０％以下、　ＭＯＱ７０％以下
、Ｖα３＃２以下、およびＮｂ０．３０％以下の内、１
種もしくは２種以上を含有し、残部Ｆθおよび必然的に
含まれる不純物からなシ圧延法によることを特徴とする
被削性の良好な継目無鋼管である。

次に本発明鋼管の成分範囲を前述のごとく限定した理由
を以下に述べる。なお、特にことわシがないかぎり〔％
〕は重量％である。

Ｃ（炭素） 本発明で対象とする鋼管は冷間加工して、またはズブ焼
入焼もどし或は高周波焼入等を行って利用される。冷間
加工のまま利用される鋼管のＣ量の下限はｏ、１０％、
冷間加工と高周波焼入れを組合せて利用するＣ量の上限
は０．６０％であることから、本発明の鋼管のＣ量につ
いては下限をα１ｏ％とし、上限を（１６０％とした。

Ｓｉ（ケイ素） 鋼中のＳｌは固溶化および焼なまし軟化抵抗の向上に有
効であるが、冷間加工性を阻害し、被削性にも悪影響を
およぼす。できるかぎり低値とするのが望ましいが規格
および操業上の制約から上限ｔ〜０．３５％とした。

Ｍｎ（マンガン） 鋼中のＭｎは焼入性の調整に役立ち、とくに鋼の焼入性
向上には廉価なこともあって好んで用いられる。本発明
の炭素鋼鋼管については経済性を考慮し、下限をα３０
％、上限を１７０％とした。一方、低合金＾については
焼入性を他の元素で補足できるので上限を１７０％にお
さえた。

Ｐ　（リ　ン　） 鋼中のＰは靭性を減じ、有害な元素である。Ｐ量がＱＯ
２Ｑ％以下になると靭性の向上が顕著となるため上限を
ｏ、ｏｚ内した。

Ｓ（イオウ） 鋼中のＳは主として硫化物の形で存在し、熱間加工性を
低下させるため、できるかぎり低減しなければならない
。このＳの低減効果は０．０１０％以下で大きいため、
経済性をも考慮し、上限をα０１０％とした。

Ａｅ　（アルミニウム） Ａｅは酸素レベルの調整、硫化物の析出形態、結晶粒度
の調整に効果的に作用する。

かような効果は０．０１５％付近から顕著となる。

一方Ａｌｔ大量添加すると溶鋼の再酸化、鋼塊内の偏析
などが起こる。

これらの現象）ｊｏ、０４０％をこえるとあられれてく
る。それゆえ下限をα０１５％、上限をα０４０％とし
た。

Ｎ（窒素） 鋼中に含まれるＮは主としてＡｅＮの形で存在し、結晶
粒の調整に効果を発揮する。

この効果はα００８０　％以上で顕著となり、（１０２
００％以上では飽和する。それゆえ、本発明の低合金鋼
鋼管では下限ｔ−（ＬＯＯ８０％。

上＠をα０２００％に設定した。

０（酸素） 鋼の熱間加工性を向上させるには元肥したＰ％Ｓｆｌの
規制に加えて酸素量の低減が必須である。−例としてＰ
量を１１０１０％以下、Ｓｊｌα００５％以下、○量を
α００１０％以下とすればＴ１量がα００３％でも圧延
造管が可能となるので低値が望ましいが、経済性を考慮
し、上限ｔ　（ＬＯＯ１４％とした。

ｐｂ　（鉛） 鋼に鉛を添加すると、鋼中に生成してくる鉛粒の切欠き
効果と潤滑作用により、切削抵抗が減少し、工具寿命、
切屑の破砕性が改善される。

Ｐ、Ｓ、Ｏを本発明の規制値以下に減じた鋼では、この
効果がα０１Ｇ％からあられれるので下限’１（ＬＯＩ
Ｏ％とした。一方α０６０％をこえると熱間加工性の低
下が大きく、圧延造管ができなくなるので上限ｔ〜０．
０６０％とした。

Ｔｉ（チタン） 鋼にＴ１を添加すると、高温強度が改善されることはよ
く知られている。Ｐｂ１ｌ（Ｌｏｉｎ〜０．０６０％を
含む低Ｐ％Ｓ％０材にＴｉｔ−少量添加すると圧延造管
のさい、表面に発生するワレキズの発生を防止できるこ
とがわかった。この効果は低Ｐ、Ｓ、Ｏ材ではＴ１量が
０．００３％を越えると明らかになるので下限を０．０
０３％とした。一方Ｔ１愈がα１００％を趨えるとこの
効果は自利し、被削性の劣化が認められるため、上限を
０．１００％とし友。

Ｐｆｉ　にッケル） 鋼にＮ１を添加する目的は必要な焼入性を与え、焼入、
焼もどし後の機械的性質を向上させるためである。本発
明の鋼管で焼入性、すぐれた機械的性質を必要とする場
合にＮ１を適量添加する。しかしＮ１量が多過ぎると、
浸炭部品などにおいて残留オーステナイトが過剰となっ
て表面カタサが低下し、部品に必要な血路を満たすこと
ができなくなる。それゆえ本発明鋼の低合金鋼管では経
済性をも考慮し上限を４．５０％とした。

Ｏｒ　（クロム） 鋼にクロムを添加する目的は焼入性を与え、浸炭などの
熱処理作業を容易にするためである。しかし４００％を
こえると浸炭時に複炭化物を生成し、焼入性が悪くなる
。

それゆえ上限’ｋ　ｚｏｏ％とじた。

ＭＯ（モリブデン） 鋼にＭＯを添加する目的は必要社焼入性を与え、機械的
性質を改善することにある。

しかしＣｒと同じく添加量が多くなると反対に焼入性が
悪くなり、熱間加工性も急激に低下する。それゆえ、上
限をα７０％とした。

■（バナジウム） ■は鋼中に溶は込み、フェライト’を強化すると共に、
結晶粒を微細化し、その生長を阻止して合金元素の特性
を高める。添加効果と経済性から上限ｉ０．３０％とし
た。

Ｎｂにオブ） Ｎｌ）は鋼中の炭素、窒素などと結びつき、細かい析出
物となって結晶粒１に微細化すると共に、高温における
強さヲＴ１と同じく増加する。Ｔ１と同時添加により、
その効果が増大するため、経済性を重視し、上限をα３
％とした。

（実施例および作用） つぎに実施例によシ、本発明をさらに説明する。基本鋼
種にはＳＴＫＭ１３Ａ、　５４８Ｃ％ＳＭｎ４４ａ、５
Ｃｒ４２０．３０Ｍ４２０、ＳＮ０Ｍ４２０、ＳＮ０Ｍ
８１５　（イずれもＪ工Ｓ規格）１に採用した。試験し
た本発明鋼管（Ｔｌ〜Ｔ８）、比較鋼管（Ｈ１〜Ｈ８、
非含鉛鋼Ｔ１〜Ｔ８の本発明鋼管は３０　ｔｏｎ　ｑ基
性電気炬で溶製し、十分な還元精錬を行った後、とりべ
に出鋼、１５〜３０分間のＲＨ方式によるとりべ脱ガス
中にＡｅ、窒化マンガンもしくは窒化クロムｋｍ加して
、ＡＭ、Ｎ、０ｆｉｉコントロールした。（到達真空度
０．１ＴＯｒｒ　）ついで、とりべ上部を耐火物でライ
ニングした盆でシールし、内部にアルゴンガスを導入し
ながら、同時にとりべ底部にとりつけたポーラスプラグ
より、約ｓ　ｋｇ　／−の圧力でアルゴンガスを溶鋼中
に３〜５分間導入しつつ。

上部の蓋にとりつけたホッパーを介してチタンおよび直
径約１５ｊｌｌＯ鉛粒ｔ−添加し、ひきつづいてアルゴ
ンガスシール雰囲気下で角２．６　ｔｏｎ鋼塊に下注ぎ
した。前記した脱ガス処理とシール方法との組み合わせ
によりて酸素量は容易にα００１４％以下となる。

Ｈｌ−Ｈ８の比較鋼管は同じ（３０ｔＯｎ塩基性電気炉
で溶製、とりべに出鋼後、約１０分量器脱ガスし、大気
中で直径約１５ｆｆＯ鉛粒を添加。

窒禦ガス雰囲気下で２．６　ｔｏｎ鋼塊に下注ぎした。

Ｂ１−Ｂ５の比較鋼管はＨ１〜Ｈ８と同様に溶製、即脱
ガス後、鉛を添加せず、窒素ガヌ算囲気・下で２．６　
ｔｏｎ鋼塊に下注ぎした。

各供試鋼塊はＣ０．０、ａ１４（ｍに圧延後、所定の長
さに切断してアフセルミ／Ｉ／（圧延製管機）によるテ
ストおよび熱部加工性比較試験に供した。

（鎖本発明澗管は、釦を含有しない比較鋼管（［１１〜
６）よりも優れた切屑処理性を有する。

５ＫＩＩ５１：　８順ストレートドリル使用。

□：魚ｒｐ町勧：　７１　ｋｇｆ Ｈ：焼きならし、Ｓ八：球状化焼きなまし比較鋼管の内
、従来の鉛快削鋼管（Ｈｌ−Ｈａ）は、外径（Ｄ）と肉
厚（Ｔ）の比が３．０前後の厚肉管でも、圧延時、管の
中央部を除く岡崎側（先後端部に相当する。）に深さく
１２〜ＬＯｊｌｌ１前後の短いタテワレキズが密集発生
した。

ＳＴＫＭ１３Ａ％５Ｃｒ４２０、ＳＭｎ４４３．３０Ｍ
４２０　鋼ではワレキズの深さがα２Ｍ１１前後のもの
が多数認められ、さらにＳＮＣＭ　　系の鋼ではワレキ
ズの深さがＬＯｎ近くのものがあり、キズ取シによる工
程費用の増加、切断除去による歩留減少などが大きく、
従来の鉛快削鋼の継目無鋼管の製造は困蝶であった。

しかしながら、Ｐｌ）ｆｉｌ減少させ、Ｔｌｔ−添加し
、Ｐ％Ｓ％Ａ１．○などの量をコントロールした本発明
鋼管は、ＳＴＫＭＩ　３Ａ、　５Ｃｒ４２０、Ｓ０Ｍ４
２０鋼では外径（Ｄ　）／Ｔ　（肉厚）の比が８．０〜
９．０となる薄肉管までワレキズの発生がな（、ＳＮ０
Ｍ４２０　、ＳＮ０Ｍ８１５Ｖ　％ＳＮＣＭ８１５Ｎ１
：＋　ｍ　’ｔ”　モＤ　／　Ｔの比が５．０前後でワ
レキズが認められなかった。

鉛を添加しない比較鋼管（Ｂｌ〜Ｂｓ　）では本発明鋼
管とほぼ同一の結果が得られた。

以上の造管テヌト結果によると、本発明鋼管（Ｔｌ〜Ｔ
８　）は従来の鉛快削鋼鋼管（Ｈ１〜Ｈ８）に比し、ワ
レキズの発生がなく、鉛を添加しない鋼管（Ｂｌ〜Ｂ５
　）と同様に圧延法で造管できることがわかった。

第１図には、本発明鋼管（Ｔ４、Ｔ５）、比較鋼管（Ｈ
４、Ｂ５および鉛を添加しないＢ２．３）の熱間ねじり
試験結果を示した。同図中には圧延造管温度域をも示し
た。

本発明鋼管は比較鋼管の従来の鉛快削鋼鋼管（Ｈ４、Ｈ
ｓ　）に比し、破断までのねじり回数が向上し、圧延造
管温度域１０００〜１２００°Ｃでみると、向上率はＬ
４〜Ｌ８倍になって、同じ比較鋼管の鉛を添加しない鋼
管（Ｂ２．３）に近似の値を示した。すなわち本発明鋼
管の熱間加工性は従来の鉛快削鋼鋼管よりも著しく改善
され、鉛を添加しない鋼管とほぼ同等の水準であった。

表３にはハイス切削時の切りくず処理性を示し念。本発
明−管は比俊鋼管の鉛を添加しない鋼管（Ｂｌ〜Ｂｓ　
）より優れた被削性を有し、同じ比較鋼管の鉛快削ｓｕ
ｅ＋管とほぼ同等の水準であった。

同様の結果が表４のトリ／Ｌ／穿孔テストでも得られた
。すなわち、本発明鋼管は比較鋼管尊の鉛快削鋼管（Ｈ
ｌ　−Ｈａ　）に比し、Ｐｂ、Ｓ。

Ｐなどの快削元素を低減しているにもかかわらず、良好
な被削性を保持していた。これは切削工具の摩耗、チッ
ピングに大きな影響を与える酸化物が著しく低減されて
いるためと考えられる。

（発明の効果） 以上、詳述したように本発明鋼管はＰｂｊｌのコントロ
ール、Ｔ１の添加などによって、従来の鉛快削鋼鋼管の
熱間加工性を改善したもので、圧延造管ができ、しかも
良好な被剛性を有する。本発明の炭素鋼の継目無鋼管、
低合金鋼の継目無鋼管を油圧、空気圧シリンダー、油圧
緩［器、ボールスプライン用ブツシュなどに使用すると
、゛現用材に比し、大幅な工程費用の低減、加工能率の
向上が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋼管と比較鋼管の熱間ねビり試験の結
果を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ０．１０〜０．６０％、Ｓｉ０．３５％以下、Ｍｎ０
   ．３０〜１．７０％、Ｐ０．０２０％以下、Ｓ０．０１
   ０％以下、Ａｌ０．０１５〜０．０４０％、Ｏ０．００
   １４％以下、Ｐｂ０．０１０〜０．０６０％、Ｔｉ０．
   ００３〜０．１００％、残部Ｆｅおよび必然的に含まれ
   る不純物からなり圧延法によることを特徴とする被削性
   の良好な継目無鋼管。
2. （２）重量％で Ｃ０．１０〜０．６０％、Ｓｉ０．３５％以下、Ｍｎ０
   ．３０〜１．７０、Ｐ０．０２０％以下、Ｓ０．０１０
   ％以下、Ａｌ０．０１５〜０．０４０％、Ｎ０．００８
   ０〜０．０２００％、Ｏ０．００１４％以下、Ｐｂ０．
   ０１０〜０．０６０％、Ｔｉ０．００３〜０．１００％
   、さらにＣｒ２．００％以下Ｎｉ４．５０％以下、Ｍｏ
   ０．７０％以下、Ｖ０．３０％以下、およびＮｂ０．３
   ０％以下の内、１種もしくは２種以上を含有し、残部Ｆ
   ｅおよび必然的に含まれる不純物からなり圧延法による
   ことを特徴とする被削性の良好な継目無鋼管。