JPS63299804A - 分散強化型合金薄肉パイプの製造方法 - Google Patents

分散強化型合金薄肉パイプの製造方法

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JPS63299804A
JPS63299804A JP13548087A JP13548087A JPS63299804A JP S63299804 A JPS63299804 A JP S63299804A JP 13548087 A JP13548087 A JP 13548087A JP 13548087 A JP13548087 A JP 13548087A JP S63299804 A JPS63299804 A JP S63299804A
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幸宏 五十川
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B21/00Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B17/00Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/06Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a discontinuous process

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】 【発明の目的】
(産業上の利用分野) 本発明は、分散強化型合金よりなる薄肉パイプを製造す
るのに利用される分散強化型合金薄肉パイプの製造方法
に関するものである。 (従来の技術) 従来、例えば鋼管を製造するに際しては、丸鋼片→回転
炉床式加熱炉→穿孔機→(エロンゲータ)→プラグミル
(マンドレルミル)→(ロータリエキスパンダ)→(リ
ーラ〕→サイザ→(再加熱炉→レデューサ)→冷却床、
の工程を終るプラグミル法(マンドレルミル法)を採用
することが多かった(例えば、「鉄鋼便覧」 第3版 
第1巻(2)  第952頁 図11.9.7)。 また、前記レデューサを通した場合には鋼管の肉厚が大
きくなるため、その後熱処理を行ってマンドレルを芯金
とした引抜き工程を加えて、薄肉の小径パイプとするこ
ともあった。 一方、高速増殖炉などにおいて使用される燃料被覆パイ
プは、従来ステンレス鋼(SUS  316など)より
なる薄肉小径パイプ(直径=6mm、肉厚:0.5mm
)を使用しているが、スウェリング(swe l l 
i ng)を生じてパイプが膨張した場合に多数のパイ
プ同士が干渉することにより亀裂が生ずることもおりる
という問題点があった。 そこで、ステンレス鋼に代わる材料として、分散強化型
合金の使用も考えられ、分散強化型合金よりなる薄肉小
径パイプの要望もあるが、この合金は一般に常温での変
形能が著しく劣り、またエネルギーの遷移温度が室温近
くにあるため、薄肉小径パイプへの加工時に割れを生じ
やすいという問題点があった。 この分散強化型合金を使用して薄肉小径パイプを製造す
る試みはいくつかなされており、なかには、直径が83
mm、肉厚が9.5mmに熱間押出しされたパイプ素材
を用いて熱間温度(約1000℃)および温間温度(約
650℃)付近でピルガ−ミルを用いてパイプを製造す
る試みもなされていた。 しかしながら、ピルガ−ミルを用いてパイプを製造する
場合には、最終サイズが直径20〜30 m m 、肉
厚が2〜3mmまでであり、それ以上の薄肉パイプに加
工することは困難であった。 この理由としては。 ■プラグミル(マンドレルミル)およびピルガ−ミルで
の管径サイズはせいぜい20mmまでに限られ、しかも
肉厚がそれほど薄くできないこと、 ■プラグミル(マンドレルミル)およびピルガ−ミルで
は加工速度が遅いため、加工途中に素材が冷却されてし
まうめで、加工が困難となったり加工中に割れが生じた
りすること、 ■基本的に20−ル圧延の寸法であるため、第6図に示
すように、ロール51.52間で圧延されるパイプ素材
53に第6図矢印方向の大きな幅広がりを生じて圧延効
率が低下するとともに、パイプの加工精度がそれほど高
くならないこと、 などが考えられ、従来の方法では薄肉小径のパイプを製
造することが困難であった。 (発明の目的) 本発明は上述した従来の問題点および要望にかんがみて
なされたものであって、分散強化型合金よりなる薄肉小
径パイプを加工することが可能である分散強化型合金薄
肉パイプの製造方法を提供することを目的としているも
のである。
【発明の構成】
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る分散強化型合金薄肉パイプの製造方法は、
分散強化型合金よりなるパイプ素材に対して、同一円周
上(若干のずれは許容)の少なくとも3個所においてロ
ールが圧接するロール圧延および/または同一円周上の
少なくとも3個所において工具が加圧するスェージング
により塑性加工を行って薄肉化および/または小径化す
るようにしたことを特徴としているものである。 本発明が適用される分散強化型合金としては、金属マト
リックス中に高温でも安定な硬くかつ微細な炭化物、酸
化物、窒化物、金属間化合物等の粒子を分散会複合させ
た合金(Dispersion  S t  r e 
n g −thened  A11ot)が用いられ1
例えば、AMマトリックス中にAn2o、粒子を分散・
複合させたSAP合金や、Niマトリックス中にTh0
2粒子を分散・複合させたTDニック・ルなどがある。 このような分散強化型合金は、一般に分散粒子の量とと
もに降伏点、加工硬化率、引張強さが増加し伸びが減少
する傾向にある。このように分散粒子の量が多くなるほ
どすなわち粒子間隔が狭くなるほど強度は向上するが、
一定の限度を超えると微細な均一組織をつくることが難
しくなるため強度はかえって低下するようになる。そし
て、分散粒子が著しく安定であるために強度の温度依存
性が少なく、加工硬化状態は高温まで維持されるので、
高温での強度とくにクリープ強度が優れている。 このような分散強化型合金の製造法としては、■粉末混
合法(メカニカルアロイング法など1例えばNt−Y2
O3系)、■表面酸化法(例えば5AP)、■内部酸化
法、■共沈法(例えばTDニッケル)、■還元法(例え
ばFe−A見203系)、■噴霧法、■被覆法などがあ
る。 本発明に係る分散強化型合金薄肉パイプの製造方法は、
上記したような分散強化型合金を素材とし、この分散強
化型合金を例えば熱間押出しすることによってパイプ素
材を得たのち、同一円周上の少なくとも3個所において
ロールが圧接するロール圧延および/または同一円周上
の少なくとも3個所において工具が加圧するスェージン
グにより塑性加工を行って薄肉化および/または小径化
するが、一実施態様においては前記ロール圧延としてロ
ールがパイプ軸方向に往復動する揺動圧延を採用するこ
とが可能であり、他の実施態様においては前記スェージ
ングとして全面同時スェージングやロータリースェージ
ングを採用することが可能である。 第1図ないし第3図は3つのロールを同一円周上に用い
た揺動圧延装置の概略構造を示すもので、回転手段に一
端を連結した芯金1の他端にはマンドレル2を連結し、
このマンドレル2にはパイプ素材3を被せた状態にしで
ある。このパイプ素材3の同一円周上には3つのロール
4a。 4b、4cが等間隔すなわち120°間隔で配設してあ
り、各ロール4a、4b、4cがホルダー5a、5b、
5cで保持されるようになっている。これら各ホルダー
5a、5b、5cはこの外周部のケーシング6に対して
パイプ軸方向に相対摺動可能となっており、ケーシング
6にはリンク8の一端が連結しであると共にホルダー5
a(その他のホルダー5b、5cも同様であるが図示路
、)にはリンク9の一端が連結しである。 他方、モータの回転軸に固定したクランク板11にはリ
ンク12の一端が枢着しであると共にリンク12の他端
には別のリンク13の一端が枢着してあり、このリンク
13の途中には前記リンク9の他端が連結しであると共
にリンク13の他端には別のリンク14の一端が連結し
てあり、このリンク14の他端には前記リンク8の他端
が連結してあって、モータおよびクランク板11の回転
により各リンク8,9,12,13.14を介してケー
シング6ならびにホルダー5a。 (5b、5C)およびロール4a (4b 、4c)が
往復摺動して、パイプ素材3を薄肉化および/または小
径化する。この場合、パイプ素材3に対する塑性加工を
より良好に行うことができるように、圧延部分のごく近
傍に加熱手段15を設けて加工途中においてパイプ素材
3の温度が低下するのを極力防止している。 また、必要ならば、圧延部分の近傍に予備加熱手段16
を設けて、パイプ素材3に対する予備加熱を行うように
することも望ましい。 そして、これらの加熱手段15および予備加熱手段16
としては高周波加熱装置を用いることができ、この際周
波数を高めてパイプ素材3のみを加熱するようになすこ
とも必要に応じて望ましい。 第4図は3つの工具を同一円周上に用いたロータリース
ェージング装置によるスェージングの概略を示すもので
、マンドレル22にはパイプ素材23を被せた状態にし
てあり、このパイプ素材23の同一円周上には3つの工
具24a。 24b 、24cが等間隔すなわち120°間隔で配設
してあり、パイプ素材23と工具24a。 24b 、24cとは相対回転しながら、同一円周上の
三方向から工具24a、24b、24cによる加圧を行
うことによって、パイプ素材23を薄肉化および/また
は小径化する。 本発明の実施態様においては、上述したパイプ素材3.
23に対する塑性加工に先立って、第1図に示した加熱
手段15および/または予備加熱手段16によってパイ
プ素材3.23に対して加熱および/または予備加熱を
行うようにすることも望ましい、この加熱は、上記塑性
加工の際の延性を向上させ変形抵抗を減少させるために
行うもので、ロールや工具の耐久性向上にも役立つもの
であり、例えばパイプ素材3,23がFe系の分散強化
型合金よりなる場合には600〜700°C程度に加熱
する。 また、塑性加工に際しては、パイプ素材3゜23の内外
表面に2硫化モリブデン(MoS2)や2硫化タングス
テン(WS2)などの固体潤滑剤を介在させもしくはペ
ースト状としてコーティングし、パイプ素材3.23に
対してあらかじめ加熱を行った際における当該パイプ素
材3゜23の酸化を防止すると共に、潤滑性の向上およ
び温度低下の防止などによってパイプ素材3゜23に対
する塑性加工性を改善し、かつまたロール4a 、4b
 、4cや工具24a 、24b 。 24cの耐用寿命を延長させるようになすことも必要に
応じて望ましい、また、ロール4a。 4b 、4cとロールホルダー5a、5b、5cとの間
にペースト状の2硫化モリブデンや2硫化タングステン
を潤滑剤として用いることがロール4a、4b、4cと
ロールホルダー5a、5b。 5Cとの焼付きを防止するうえで望ましい。 かくして、塑性加工後の分散強化型合金よりなる薄肉お
よび/または小径パイプに対して、割れが発生しない程
度の仕上げ加工、いわゆるスキンパス、サイジング等を
行うことにより1寸法、精度の向上をはかるとともに表
面品質をも向上させるようにするのがよく、とくに管径
サイズが5.86mm、肉厚が0.56mmでしかも肉
厚精度が±0.03mmであるという高精度が要求され
る該燃料用被攬管の製造においては、上記したような高
精度の要求を満たすための仕上げ加工を行うことが望ま
しい。 このように、本発明に係る分散強化型合金薄肉パイプの
製造方法によれば、パイプ素材に対して同一円周上の少
なくとも3方向から加工を行うようにしているので、圧
延力が少なくとも3方向の広い面によりパイプ素材に対
して作用し、第5図に矢印で示すような幅広がりを従来
の第6図に示した場合に比べて大きく抑制させることが
可能であり、圧延方向と直角の方向に圧縮応力が大きく
作用するためパイプ素材は延びの方向に大きく変形し1
幅に出る方向の変形はそれに相応して小さくなることか
ら、圧延効率を大幅に高めることが可渣であり、圧延中
における幅広がりを従来の20−ル圧延に比べて著しく
小さなものにして圧延の変形効率を例えば2倍程度にで
きるため同じ圧延加工を行うに際してより小さな塑性変
形量で良いので、加工変形応力の大きいしかも割れの生
じやすい難塑性加工材の分散強化型合金からなるパイプ
素材に対する加工を割れ発生のおそれなく良好に行うこ
とが可能である。 (実施例〕 第一1表に示す成分の分散強化型合金を用い、熱間押出
しによって外径18mm、長さ300mmの丸棒状素材
を用意した。 第  1  表 次に、前記丸棒状素材に対してガンドリルによる孔あけ
加工を行い、外径18 m m 、内径12.56mm
、長さ300mmのパイプ素材を製作した。 次いで、第1図ないし第3図に示した構造の揺動圧延装
置を使用し、等間隔(120°間隔)でかつ同一円周上
に配設した3つのロール4a。 4b、4cを往復揺動させることによって、各パスにお
ける減面率を10%ないし20%とし、合計25パスな
いし9パスの圧延を650℃の温度で行って薄肉化およ
び小径化し、最終スキンパスを冷間圧延で行って薄肉小
径パイプを作製した。 この実施例により作製したパイプは、外径が5 、86
 m m 、肉厚が0.56mm、長さが2.5mのも
のであり、外径のばらつきは±0.01mmの範囲内に
おさまっていて精度の高いものであり、割れなどの発生
も認められなかった。
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る分散強化型合金
薄肉パイプの製造方法によれば、分散強化型合金よりな
るパイプ素材に対して、同一円周上の少なくとも3個所
においてロールが圧接するロール圧延および/または同
一円周上の少なくとも3個所において工具が加圧するス
ェージングにより塑性加工を行って薄肉化および/まは
た小径化するようにしたから、分散強化型合金よりなる
薄肉小径パイプを精度良くかつ割れ等の発生なく製造す
ることができ、とくに高温でのクリープ強度にすぐれて
いることが要求されるパイプの製造に適しているという
非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は3つのロールを同一円周上に用いた揺動圧延装
置の概略構成を示す説明図、第2図は第1図の圧延部分
およびロール駆動部分の拡大説明図、第3図は第2図の
ロール部分の断面説明図、第4図は3つの工具を同一円
周上に用いたスェージング装置の工具部分の説明図、第
5図は本発明によるパイプ素材に対する塑性加工状況を
示す説明図、第6図は従来のパイプ素材に対する塑性加
工状況を示す説明図である。 3.23・・・パイプ素材、 4a 、4b 、4a−=ロール。 24a 、24b 、24cm・−工具。 特許出願人   大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士  小  塩  豊 図画の浄側内容に変更なし) 第1図 第2図 第3I!1 第4図 手続補正書 昭和62年06月o1  日 特許庁長官  黒 1)明 雄 殿 2、発明の名称 分散強化型合金薄肉パイプの製造方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 氏名(名称) (371)大同特殊鋼株式会社4、代理
人 住所(居所)〒104東京都中央区銀座二丁目8番9号
木挽館銀座ビル 電話03(567)27e1番(代表
)6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 図面の第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第6
図8、補正の内容

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)分散強化型合金よりなるパイプ素材に対して、同
    一円周上の少なくとも3個所においてロールが圧接する
    ロール圧延および/または同一円周上の少なくとも3個
    所において工具が加圧するスエージングにより塑性加工
    を行って薄肉化および/まはた小径化することを特徴と
    する分散強化型合金薄肉パイプの加工方法。
  2. (2)ロール圧延は、ロールがパイプ軸方向に往復動す
    る揺動圧延であることを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項に記載の分散強化型合金薄肉パイプの製造方法。
  3. (3)スエージングは全面同時スエージングであること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の分散強
    化型合金薄肉パイプの製造方法。
  4. (4)スエージングはロータリスエージングであること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の分散強
    化型合金薄肉パイプの製造方法。
  5. (5)分散強化型合金よりなるパイプ素材に対して加熱
    を行ったのちロール圧延および/またはスエージングに
    より塑性加工を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項ないし第(4)項のいずれかに記載の分散強化
    型合金薄肉パイプの製造方法。
  6. (6)分散強化型合金よりなるパイプ素材に対して2硫
    化モリブデン、2硫化タングステン系の固体潤滑剤をコ
    ーティングしておくことを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項ないし第(5)項のいずれかに記載の分散強化
    型合金薄肉パイプの製造方法。
  7. (7)ロール圧延および/またはスエージングによる塑
    性加工を行ったのち仕上げ加工を行うことを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項ないし第(6)項のいずれか
    に記載の分散強化型合金薄肉パイプの製造方法。
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