JPWO2016084361A1 - ライフルチューブの製造方法 - Google Patents

Abstract

複数の第１螺旋状リブ（１２）を内面に有し、３４ｍｍ以下の外径を有するライフルチューブ（１５）を製造する上記製造方法は、６００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備する工程と、複数の螺旋状溝（２１）と、各々が、隣り合う螺旋状溝（２１）の間に配置される、複数の第２螺旋状リブ（２２）とを有し、式（１）及び式（２）を満たしたプラグ（２）を用いて鋼管に対して冷間引抜きを実施する工程とを備える。０．０８＜Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）＜０．２６ （１）０．８３＜Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）＜２．０ （２）式中のＷはプラグ（２）横断面の螺旋状溝（２１）の溝底面（２１０）の幅（ｍｍ）、Ａはプラグ（２）の最大径（ｍｍ）、Ｂは最大径と同一横断面の最小径（ｍｍ）、Ｎは横断面の第２螺旋状リブ（２２）の個数、Ｓはプラグ縦断面の溝底面（２１０）の幅（ｍｍ）、Ｍは縦断面の第２螺旋状リブ（２２）のピッチ（ｍｍ）である。

Description

本発明は、螺旋状の複数のリブを内面に有するライフルチューブの製造方法に関する。

亜臨界発電用ボイラの水壁管内では、水が蒸気に変わる沸騰現象が発生する。このような水壁管には、ライフルチューブが利用される。ライフルチューブは、螺旋状の複数のリブを内面に有する。複数のリブは、リブを有さない鋼管と比較して、内面の表面積を増加する。そのため、ライフルチューブは、内面と水との接触面を増やし、ボイラの発電効率を高める。

複数のリブはさらに、管内の水を攪拌し、乱流状態にする。そのため、膜沸騰の発生が抑制される。膜沸騰とは、管内を流れる水が加熱され沸点で気体蒸気に変態するとき、管内面に膜状の蒸気相が発生する現象である。膜沸騰が発生すれば、管が沸点を超えた高温に過熱されてしまい、オーバヒートによる噴破が発生する場合がある。複数のリブは、膜沸騰の発生を抑制し、オーバヒートによる噴破を抑制する。

近年の火力発電ボイラは、燃焼効率の改善と、ＣＯ_２排出量の改善（低減）とを強く求められている。これらの改善のためには、蒸気の高温化及び高圧化が必要である。蒸気の高温化及び高圧化を実現するために、高Ｃｒ高強度のライフルチューブが求められている。

国際公開第２００９／０８１６５５号（特許文献１）はライフルチューブの製造方法を開示する。特許文献１に開示されるように、ライフルチューブは通常、次の方法により製造される。初めに、鋼管を準備する。複数の螺旋状の溝を有するプラグを、プラグの軸まわりに回転可能に、マンドレルの先端に取り付ける。マンドレルに取り付けられたプラグを鋼管内に挿入する。ダイスを用いて、プラグが挿入された鋼管に対して冷間引抜き加工を実施する。以上の工程により、ライフルチューブが製造される。

国際公開第２００９／０８１６５５号

上述のとおり、ライフルチューブの内面の形状は複雑である。そのため、冷間引抜き加工では、マンドレルに掛かる荷重が過剰に大きくなる場合がある。この場合、プラグに焼付きが発生する場合がある。高強度のライフルチューブを製造する場合は特に、焼付きが発生しやすい。

本発明の目的は、冷間引抜き加工による焼き付きの発生を抑制できる、ライフルチューブの製造方法を提供することである。

本発明によるライフルチューブの製造方法は、第１螺旋状リブを内面に備え、３４ｍｍ以下の外径を有するライフルチューブを製造する。上記製造方法は、６００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備する工程と、複数の螺旋状溝と、各々が隣り合う螺旋状溝の間に配置される複数の第２螺旋状リブとを備え、式（１）及び式（２）を満たすプラグを用いて、鋼管に対して冷間引抜を実施して、ライフルチューブを製造する工程とを備える。
０．０８＜Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）＜０．２６ （１）
０．８３＜Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）＜２．０ （２）
ここで、式（１）及び式（２）中、Ｗにはプラグの中心軸と垂直な横断面における螺旋状溝の溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ａにはプラグの最大径（ｍｍ）が代入され、Ｂにはプラグのうち、最大径と同一の横断面における最小径（ｍｍ）が代入され、Ｎには横断面における第２螺旋状リブの個数が代入され、Ｓにはプラグの中心軸と平行な縦断面における溝の溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ｍには縦断面における第２螺旋状リブのピッチ（ｍｍ）が代入される。

本発明による製造方法は、冷間引抜き加工による焼き付きの発生を抑制できる。

図１は、本実施形態によるライフルチューブの製造方法における冷間引抜き加工工程の模式図である。 図２は、図１中のプラグの中心軸線と垂直な横断面図である。 図３は、図２と異なる形状の他のプラグの横断面の一部拡大図である。 図４は、図１中のプラグの中心軸線と平行な縦断面の一部拡大図である。 図５は、ライフルチューブの内面近傍の縦断面斜視図である。 図６は、図１及び図３と異なる形状の他のプラグを用いた冷間引抜き加工工程の模式図である。 図７は、図６中のプラグの側面図である。 図８は、実施例におけるＦ１及びＦ２と焼付きとの関係を示す図である。

本発明によるライフルチューブの製造方法は、第１螺旋状リブを内面に備え、３４ｍｍ以下の外径を有するライフルチューブを製造する。上記製造方法は、６００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備する工程と、複数の螺旋状溝と、各々が隣り合う螺旋状溝の間に配置される複数の第２螺旋状リブとを備え、式（１）及び式（２）を満たすプラグを用いて鋼管に対して冷間引抜を実施して、ライフルチューブを製造する。
０．０８＜Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）＜０．２６ （１）
０．８３＜Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）＜２．０ （２）
ここで、式（１）及び式（２）中のＷには、プラグの中心軸と垂直な横断面における螺旋状溝の溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ａにはプラグの最大径（ｍｍ）が代入され、Ｂには、プラグのうち、最大径と同一の横断面における最小径（ｍｍ）が代入され、Ｎには横断面における第２螺旋状リブの個数が代入され、Ｓにはプラグの中心軸と平行な縦断面における螺旋状溝の溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ｍには縦断面における第２螺旋状リブのピッチ（ｍｍ）が代入される。

本実施形態によるライフルチューブの製造方法では、上記式（１）及び式（２）を満たすプラグを用いてライフルチューブが製造される。この場合、冷間引抜き加工工程において、プラグに焼付きが発生するのを抑制できる。

上記ライフルチューブを製造する工程ではたとえば、第１螺旋状リブのリード角が２０〜４３ｄｅｇとなるライフルチューブを製造する。

上記鋼管を準備する工程では、５００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備し、ライフルチューブを製造する工程では、リード角が３０〜４３ｄｅｇであるライフルチューブを製造してもよい。

鋼管の引張強さが５００ＭＰａ以下であれば、３０〜４３ｄｅｇといった大きなリード角のライフルチューブを製造しても、高い精度のリード角が得られる。

鋼管を準備する工程では、質量％で９．５％以下のＣｒを含有する化学組成を有する鋼管を準備してもよい。

鋼管を準備する工程では、質量％で２．６％以下のＣｒを含有する素管に対して２段階熱処理工程を実施して、５００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備してもよい。２段階熱処理工程は、Ａ_ｃ３点〜Ａ_ｃ３点＋５０℃の第１熱処理温度で素管を均熱する工程と、第１熱処理温度で均熱後、熱処理温度をＡ_ｒ１点未満〜Ａ_ｒ１点−１００℃の第２熱処理温度まで下げ、第２熱処理温度で素管を均熱する工程とを含む。

この場合、Ｃｒ含有量が２．６％以下の鋼管の引張強さを５００ＭＰａ以下にすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［ライフルチューブの製造方法］
本実施形態によるライフルチューブの製造方法は、鋼管を準備する工程（準備工程）と、冷間引抜き加工を実施する工程（冷間引抜き加工工程）とを含む。以下、準備工程及び冷間引抜き加工工程について詳述する。

［準備工程］
初めに、ライフルチューブ用の鋼管を準備する。

鋼管の引張強さは６００ＭＰａ以下である。鋼管の引張強さが高すぎれば、加工性が低下する。そのため、冷間引抜き加工が困難になり、プラグに焼付きが発生する。鋼管の引張強さが６００ＭＰａ以下であれば、焼付きが発生しにくい。したがって、鋼管の引張強さの上限は６００ＭＰａであり、好ましくは５００ＭＰａであり、さらに好ましくは４８０ＭＰａである。鋼管の引張強さの好ましい下限は４００ＭＰａである。

上述の引張強さが得られれば、鋼管の化学組成は特に限定されない。好ましくは、鋼管は、質量％で９．５％以下のＣｒを含有する。クロム（Ｃｒ）は、鋼の高温強度を高める。Ｃｒはさらに、高温での耐食性及び耐酸化性を高める。しかしながら、Ｃｒ含有量が高すぎれば、引張強さを６００ＭＰａ以下に抑制するのが困難になる。したがって、好ましいＣｒ含有量の上限は９．５％である。Ｃｒ含有量のより好ましい上限は６．０％であり、さらに好ましい上限は２．６％であり、最も好ましくは２．３％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．５％である。

鋼管は継目無鋼管であってもよいし、電縫鋼管に代表される溶接鋼管であってもよい。鋼管の製造方法は特に限定されない。マンネスマン・マンドレル法により継目無鋼管を製造してもよいし、電気抵抗溶接法等により電縫鋼管を製造してもよい。

［冷間引抜き加工工程］
準備された鋼管に対して、冷間引抜き加工工程を実施する。

図１は、本実施形態の冷間引抜き工程の模式図である。図１を参照して、冷間引抜き装置は、ダイス１と、プラグ２と、マンドレル３とを備える。

ダイス１は、入側（図１の右側）から出側（図１の左側）に向かって順に、アプローチ部、ベアリング部、及び、リリーフ部を連続して備える。アプローチ部では、ダイス１の入側から出側に向かって内径が徐々に小さくなる、いわゆるテーパ形状を有する。但し、アプローチ部の形状はテーパ型に限定されるものではなく、曲率を有するＲ型等、他の形状であることを妨げない。ベアリング部は円筒であり、その内径は一定で、ダイス径に相当する。リリーフ部では、入側から出側に向かって内径が徐々に大きくなる。ダイス１はたとえば、図示しないドローベンチに固定される。

プラグ２は、円柱形状を有する。プラグ２は、表面に複数の螺旋状溝２１と、複数の第２螺旋状リブ２２とを備える。第２螺旋状リブ２２は、隣り合う複数の螺旋状溝２１の間に配置される。複数の螺旋状溝２１及び第２螺旋状リブ２２は、プラグ２の中心軸に沿って螺旋状に延びる。複数の螺旋状溝２１及び第２螺旋状リブ２２は、ライフルチューブ１５の内面１１に、複数の第１螺旋状リブ１２を形成する。第１螺旋状リブ１２は、ライフルチューブ１５の中心軸に沿って螺旋状に延びる。複数の第１螺旋状リブ１２の形成により、内面１１は螺旋状溝を構成する。第１螺旋状リブ１２と螺旋状溝（内面）１１とは交互に配列される。

プラグ２の先端は、マンドレル３の後端に取り付けられる。このとき、プラグ２は、プラグ２の中心軸周りに回転可能にマンドレル３に取り付けられる。冷間引抜き加工において、プラグ２は回転しながら、鋼管１０の内面に第１螺旋状リブ１２を形成する。マンドレル３は、冷間引抜き加工中、プラグ２を支持し、プラグ２を所定の位置に保持する。

［式（１）及び式（２）について］
プラグ２はさらに、式（１）及び式（２）を満たす。
０．０８＜Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）＜０．２６ （１）
０．８３＜Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）＜２．０ （２）
ここで、式（１）及び式（２）中のＷには、プラグ２の中心軸と垂直な横断面における螺旋状溝２１の溝底面の幅（ｍｍ）が代入される。Ａにはプラグ２の最大径（ｍｍ）が代入され、Ｂには、プラグ２のうち、最大径Ａと同一の横断面における最小径（ｍｍ）が代入される。Ｎには、上記横断面における第２螺旋状リブ２２の個数が代入される。Ｓにはプラグ２の中心軸と平行な縦断面における螺旋状溝２１の溝底面の幅（ｍｍ）が代入される。Ｍには、上記縦断面における、隣り合う第２螺旋状リブ２２のピッチ（ｍｍ）が代入される。以下、式（１）及び式（２）について詳述する。

［式（１）について］
式（１）は、プラグ２の横断面における第２螺旋状リブ２２と螺旋状溝２１との関係を示す。図２は、図１中のプラグ２の中心軸と垂直な断面（横断面）図である。図２中の破線で示す最大円は、ライフル管１５の外周面である。

上述のとおり、プラグ２は、螺旋状溝２１と第２螺旋状リブ２２とを備える。螺旋状溝２１に相当する部分に、ライフル管１５の第１螺旋状リブ１２が形成される。

図２を参照して、Ｗは、横断面における螺旋状溝２１の溝底面２１０の幅（ｍｍ）である。幅Ｗは、横断面におけるプラグ２の最小径Ｂの円２１Ｃに沿った距離（ｍｍ）で示される。図３に示すとおり、溝底面２１０の縁部が曲率半径２１Ｒで湾曲する場合、幅Ｗは、曲率半径２１Ｒの縁部と、円２１Ｃとの２つの交点２１Ｐ間の距離（ｍｍ）で定義される。

図２を参照して、最大径Ａ（ｍｍ）は、第２螺旋状リブ２２の頂上から、プラグ２の中心軸ＣＬを通って反対側の第２螺旋状リブ２２の頂上に至るまでの直線距離である。最小径Ｂ（ｍｍ）は、最大径Ａと同一の横断面における、螺旋状溝２１の溝底面２１０から、中心軸ＣＬを通って反対側の溝底面２１０に至るまでの直線距離である。Ｎは、図２に示す横断面における螺旋状リブ２２の個数である。図２では、Ｎは４である。しかしながら、第２螺旋状リブ２２の個数は複数であれば特に制限されない。第２螺旋状リブ２２の個数Ｎは２であってもよいし、６であってもよい。第２螺旋状リブ２２の個数が奇数であってもよい。

冷間引抜き時におけるプラグ２に掛かる荷重は、プラグ２の外周面における凹凸の度合い、つまり、螺旋状溝２１と第２螺旋状リブ２２の形状に依存する。

Ｆ１＝Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）と定義する。Ｆ１は、プラグ２の外周面における、螺旋状溝２１が占める割合を示す。Ｆ１が０．２６以上である場合、プラグ２に掛かる荷重が過剰に高くなり、プラグ２に焼付きが発生しやすい。Ｆ１が０．２６未満であれば、式（２）を満たすことを条件に、プラグ２に掛かる荷重を抑制できる。そのため、冷間引抜き加工において、プラグ２に焼付きが発生しにくい。好ましいＦ１の上限は０．２２であり、さらに好ましくは０．１８である。

一方、Ｆ１が０．０８以下であれば、第１螺旋状リブ１２の横断面積が小さくなりすぎ、ライフルチューブ管としての機能を発現しない。したがって、Ｆ１は０．０８よりも大きい。Ｆ１のさらに好ましい下限は０．１０であり、さらに好ましくは０．１２である。

［式（２）について］
式（２）は、プラグ２の縦断面における第２螺旋状リブ２２と螺旋状溝２１との関係を示す。図４は、図１中のプラグ２の中心軸と平行な断面（縦断面）の一部を示す。

図４を参照して、縦断面における螺旋状溝２１の幅Ｓは、プラグ２の最小径Ｂの外周面（ここでは直線）に沿った距離（ここでは直線距離、単位はｍｍ）で示される。Ｍは、第２螺旋状リブ２２のピッチ（ｍｍ）であり、具体的には、縦断面において、隣り合う第２螺旋状リブ２２の間の距離である。図４に示すとおり、第２螺旋状リブ２２の中央と、隣の第２螺旋状リブ２２の中央との間の距離をピッチ（ｍｍ）と定義する。縦断面における螺旋状溝２１の溝底の縁が曲率半径を有する場合、幅Ｗと同様の求め方で幅Ｓを求める。

冷間引抜き時にプラグ２に掛る荷重は、上述のとおり、プラグ２の外周面の凹凸の度合いに依存する。プラグ２の横断面の形状だけでなく、縦断面の形状も、プラグ２の外周面の凹凸の度合いに影響する。

Ｆ２＝Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）と定義する。Ｆ２は、プラグ２の外周面における螺旋状溝２１が占める割合を示す。Ｆ２が２．０以上である場合、プラグ２に掛かる荷重が過剰に高くなり、プラグ２に焼付きが発生しやすい。Ｆ２が２．０未満であれば、式（１）を満たすことを条件に、プラグ２に掛かる荷重を抑制できる。そのため、冷間引抜き加工において、プラグ２に焼付きが発生しにくい。Ｆ２の好ましい上限は１．８である。

一方、Ｆ２が０．８３以下である場合、ライフル管１５の第１螺旋状リブ１２の縦断形状の面積が小さすぎるため、ライフル管としての機能を発現しない。したがって、Ｆ２の下限は０．８３よりも高い。Ｆ２のさらに好ましい下限は０．９０である。

［冷間引抜き加工］
上記形状のプラグ２を用いた冷間引抜き加工はたとえば、次のとおり実施される。初めに、鋼管１０の先端部を口絞り加工する。続いて、加工された鋼管１０の先端部をダイス１に挿入する。挿入後、鋼管１０を固定する。たとえば、鋼管１０の先端部を図示しないドローベンチのチャックで掴む。これにより、鋼管１０が固定される。

次に、マンドレル３の先端にプラグ２を回転可能に取り付ける。取り付け後、鋼管１０の後端側（ダイス１の入側）から、引抜き方向Ｚ（図１参照）に、プラグ２を鋼管１０内に挿入する。

続いて、チャック等により固定された鋼管１０を、引抜き方向Ｚに引く。このとき、プラグ２を引抜き方向Ｚに押し進めて、プラグ２の最大径Ａを有する部分がダイス１のアプローチ部よりも出側寄りとなる位置で、プラグ２を保持する。プラグ２を保持した後、鋼管１０をさらに引き抜いて、ライフルチューブ１５を製造する。冷間引抜き時、鋼管１０を引抜き方向Ｚに引き抜くに従い、プラグ２は従動（自動回転）する。プラグ２の自動回転により、鋼管１０の内面１１に複数の第１螺旋状リブ１２が形成される。

なお、冷間引抜きの対象となる鋼管の内外面に対して、冷間引抜き前に、化成処理を施し、冷間引抜きを実施する。

上述の製造方法は、外径が３４ｍｍ以下のライフルチューブ１５の製造に特に適している。製造されるライフルチューブ１５の外径が大きい場合、使用するプラグ２の径も大きくなる。プラグ２の径が大きい場合、プラグ２の径に対する螺旋状溝２１の面積割合も当然小さくなる。この場合、冷間引抜き加工に対するプラグ２の外周面の凹凸形状は、プラグ２の焼付きにそれほど影響しない。これに対して、ライフルチューブ１５の外径が小さい場合、プラグ２の径も小さくなる。この場合、プラグ２の径に対する螺旋状溝２１の面積割合が大きくなり、螺旋状溝２１及び第２螺旋状リブ２２の形状が、冷間引抜き加工時のプラグ２の焼付きに影響する。本実施形態の製造方法では、外径が３４ｍｍ以下のライフルチューブ１５を製造する場合であっても、焼付きの発生を抑えることができる。

上述の製造方法では、ライフルチューブ１５の第１螺旋状リブ１２のリード角を２０〜４３ｄｅｇにしても、冷間引抜き加工でのプラグ２の焼付きの発生を抑制できる。本明細書では、図５に示すとおり、ライフルチューブ１５の管軸方向Ｘと、第１螺旋状リブ１２の上面の側縁１２Ａとがなす角度ＡＮを、リード角（ｄｅｇ）と定義する。好ましいリード角は３０〜４３ｄｅｇである。この場合、ライフルチューブ１５は膜沸騰の発生をさらに抑制できる。

［軟化熱処理工程］
好ましくは、上記準備工程は、軟化熱処理工程を含む。軟化熱処理工程では、冷間引抜き加工が実施される前に、素管を熱処理により軟化して鋼管とする。これにより、冷間引抜き工程における鋼管の加工性を高める。

軟化熱処理工程ではたとえば、１段熱処理が実施される。１段熱処理は次のとおりである。素管を熱処理炉に装入する。Ａｃ_１点未満〜Ａｃ_１点−１００℃の熱処理温度で均熱する。好ましい均熱時間は３０〜６０分である。以上の熱処理工程により、鋼管の引張強さを６００ＭＰａ以下に調質しやすくなる。

さらに好ましくは、上記１段熱処理に代えて、２段熱処理を実施する。２段熱処理は、第１熱処理工程と、第２熱処理工程とを含む。第１熱処理工程では、初めに、素管を熱処理炉に装入し、Ａｃ_３点〜Ａｃ_３点＋５０℃のγ域温度である第１熱処理温度で素管を均熱する（第１熱処理工程）。続いて、熱処理温度をＡｒ_１点未満〜Ａｒ_１点−１００℃の第２熱処理温度まで下げ、第２熱処理温度で素管を均熱する（第２熱処理工程）。この熱処理方法では、第１熱処理工程において、素管の組織がオーステナイト単相になる。そして、第２熱処理工程において恒温変態が生じる。この場合、１段熱処理と比較して、熱処理後の鋼管の引張強さはさらに軟化する。第１熱処理工程での好ましい均熱時間は５分〜１０分である。第２熱処理工程での好ましい均熱時間は３０分〜６０分である。第１熱処理工程と第２熱処理工程とを同じ熱処理炉で行ってもよいし、異なる熱処理炉で行ってもよい。

高強度の鋼管であって第１螺旋状リブ１２のリード角を大きくする場合、具体的には、質量％で２．２５％以下のＣｒを含有する鋼管を用いてリブ１２のリード角を３０〜４３ｄｅｇとする場合、２段熱処理を実施すれば、リブ１２のリード角の精度を高めることができる。具体的には、２段熱処理を実施すれば、リード角の設定値（目標値）と製造後のリード角との誤差を３ｄｅｇ以内に抑えることができる。

［その他の工程］
上述の製造方法では、プラグ２を用いた冷間引抜き工程を実施する前に、鋼管の真円度を高める目的で、平滑な表面を有するプラグを用いて円仕上げの冷間引抜き加工を実施してもよい。

さらに、円仕上げの冷間引抜き加工を実施する前に、鋼管の内外面に対して化成処理などの潤滑処理を実施する。熱処理工程後であって、冷間引抜き工程を実施する前に、デスケーリング処理により、鋼管の内外面の酸化スケールを除去してもよい。この場合、化成処理はデスケーリング処理の後で実施される。

［プラグ２の形状］
上述の実施形態では、プラグ２は円柱形状を有する。しかしながら、プラグ２の形状は円柱に限定されない。たとえば、プラグ２は、図６に示すとおり、砲弾形状であってもよい。

プラグ２が砲弾形状である場合、プラグ２の中心軸ＣＬ方向に後端に進むに従い、プラグ２の横断面の面積が大きくなる。したがって、砲弾形状のプラグ２では、最大径Ａがプラグ２の後端部に位置する。図７に示すとおり、最大径Ａが横断面Ｘで得られる場合、最小径Ｂは、最大径Ａが得られた横断面Ｘにおける最小径とする。

プラグ２が砲弾形状であっても、式（１）及び式（２）を満たせば、上述の効果を得ることができる。

リブの形状の異なる複数のライフルチューブを製造し、冷間引抜き加工での焼付きの発生の有無を調査した。

［試験方法］
図１に示す円柱状のプラグを用いて、鋼管を冷間引抜きしてライフルチューブを製造した。

試験番号１〜１０で用いたプラグは、いずれも互いに異なる形状を有した。各プラグのＦ１及びＦ２は、表１に示すとおりであった。

各試験番号の冷間引抜きで準備した鋼管はいずれも、ＪＩＳ Ｇ３４６２（２００９）に規定されたＳＴＢＡ２２に相当する化学組成を有し、１．２５質量％のＣｒを含有した。これらの鋼管のＡｃ_１点は７４２℃であった。各鋼管は次の方法により製造された。上述の化学組成を有するビレットを製造した。ビレットを用いて、マンネスマン・マンドレル法により素管を製造した。真円度を高めるために、表面が平滑なプラグを用いて、素管に対して冷間引抜き加工を実施し、鋼管（継目無鋼管）を製造した。

各鋼管に対して、上述の１段熱処理を実施した。熱処理温度はいずれも７４０℃であり、均熱時間はいずれも２０分であった。

熱処理後の鋼管から引張試験片を採取して、常温（２５℃）で引張試験を実施し、引張強さＴＳ（ＭＰａ）を得た。得られた引張強さＴＳは、４６２ＭＰａ〜４９７ＭＰａであった。

熱処理後の鋼管に対して、リン酸亜鉛系の潤滑剤を用い、表１に示すＦ１及びＦ２を有するプラグを用いて冷間引抜き加工を実施し、ライフルチューブを製造した。ライフルチューブの外径（ｍｍ）及び肉厚（ｍｍ）は、表１に示すとおりであった。

冷間引抜き加工後、使用したプラグの表面を目視にて観察し、焼付き発生の有無を確認した。さらに、冷間引抜き加工時にマンドレルに掛かる最大荷重を測定した。

［試験結果］
表１に試験結果を示す。表１中の「評価」欄の「ＮＦ」（Ｎｏｔ Ｆｏｕｎｄ）は、焼付きが観察されなかったことを意味する。「Ｆ」（Ｆｏｕｎｄ）は、焼付きが観察されたことを意味する。

また、図８はＦ１及びＦ２と、焼付き発生の有無との関係とを示す図である。図８中のオープンサークル（○）は、焼付きが発生したことを意味し、ソリッドサークル（●）は、焼付きが発生しなかったことを意味する。オープンサークル及びソリッドサークルの横に記載された数字は、試験番号を意味する。

表１及び図８を参照して、試験番号１〜３では、使用したプラグのＦ１及びＦ２が式（１）及び式（２）を満たした。そのため、３４ｍｍ以下と外径の小さいライフルチューブを製造しても、冷間引抜き加工時の最大荷重は３．５ｔｏｎ未満であり、焼付きが観察されなかった。

試験番号４〜６では、使用したプラグのＦ２は式（２）を満たすものの、Ｆ１が式（１）を満たさなかった。そのため、冷間引抜き加工時の最大荷重が３．５ｔｏｎ以上となり、焼付きが観察された。

試験番号７〜９では、使用したプラグのＦ１が式（１）を満たさず、Ｆ２が式（２）を満たさなかった。そのため、冷間引抜き加工時の最大荷重が３．５ｔｏｎ以上となり、焼付きが観察された。

試験番号１０では、使用したプラグのＦ１が式（１）を満たすものの、Ｆ２が式（２）を満たさなかった。そのため、３４ｍｍ以下の外径のライフルチューブを製造において、最大荷重が３．５ｔｏｎ以上となり、焼付きが観察された。

軟化熱処理工程の相違による、リード角の精度を調査した。

［試験方法］
ＪＩＳ Ｇ３４６２（２００９）に規定されたＳＴＢＡ２４に相当する化学組成を有し、２．２５質量％のＣｒを含有する複数の鋼管を準備した。これらの鋼管のＡｒ_１点は７７３℃であり、Ａｃ_３点は８８１℃であった。

これらの鋼管は次の方法により製造された。上記化学組成を有するビレットを用いて、マンネスマン・マンドレル法により素管を製造した。真円度を高めるために、表面が平滑なプラグを用いて、素管に対して冷間引抜き加工を実施した。以上の工程の後、各試験番号の鋼管（継目無鋼管）を準備した。

試験番号１１−１には２段熱処理を、試験番号１１−２には１段熱処理を実施した。

具体的には、試験番号１１−１の鋼管に対しては、２段熱処理を実施し、第１熱処理工程での熱処理温度は９２０℃であり、均熱時間は１０分であった。第２熱処理工程での熱処理温度は７２５℃であり、均熱時間は４５分であった。

一方、試験番号１１−２の鋼管に対しては、１段熱処理を実施し、熱処理温度は７６０℃であり、均熱時間は２０分であった。

熱処理後の各鋼管から引張試験片を採取した。引張試験片を用いて常温（２５℃）にて引張試験を実施し、引張強さＴＳ（ＭＰａ）を得た。得られた引張強さＴＳは、試験番号１１は４６０ＭＰａであり、試験番号１２は５３０ＭＰａであった。

続いて、試験番号１１−１及び１１−２の鋼管に対して、表２に示すＦ１及びＦ２のプラグを用いて冷間引抜き加工を実施し、ライフルチューブを製造した。このとき、プラグの螺旋状溝は、ライフルチューブのリード角が４０ｄｅｇとなるよう設定されていた。実施例１と同様に、冷間引抜き加工時のマンドレルに掛かる荷重を測定し、その最大荷重を得た。

製造された各試験番号のライフルチューブの外径は３１．８ｍｍであり、肉厚は、５．６ｍｍであった。

冷間引抜き加工後、使用したプラグの表面を目視にて観察し、焼付きの発生の有無を確認した。さらに、製造されたライフルチューブのリード角を測定した。そして、測定されたリード角の４０ｄｅｇからの誤差を算出した。誤差が−０〜＋３ｄｅｇの場合、リード角の精度が高いと評価した。

［試験結果］
試験結果を表２に示す。「リード角評価」欄には、リード角の測定結果を示す。「リード角評価」欄において「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｅｎｔ）は、誤差が−０ｄｅｇ〜＋３ｄｅｇであることを意味する。「Ｇ」（Ｇｏｏｄ）は、誤差が−０ｄｅｇ〜−１ｄｅｇ（ただし、-０ｄｅｇを除く）、又は、＋３ｄｅｇ超〜＋５ｄｅｇであることを意味する。

表２を参照して、試験番号１１及び１２のライフルチューブではいずれも、プラグのリブ形状は式（１）及び式（２）を満たした。そのため、冷間引抜き後のプラグに焼付きは観察されなかった。

試験番号１１−１の鋼管ではさらに、２段熱処理を実施したことにより、冷間引抜き加工前の引張強さＴＳが試験番号１１−２よりも低く、５００ＭＰａ以下であった。そのため、試験番号１１−１は、試験番号１１−２と比較して、最大荷重は低く、リード角の精度は−０〜＋３ｄｅｇ以内と高かった。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (5)

1. 複数の第１螺旋状リブを内面に備え、３４ｍｍ以下の外径を有するライフルチューブを製造する製造方法であって、
   ６００ＭＰａ以下の引張強さを有する鋼管を準備する工程と、
   複数の螺旋状溝と、各々が隣り合う前記螺旋状溝の間に配置される複数の第２螺旋状リブとを備え、式（１）及び式（２）を満たしたプラグを用いて、前記鋼管に対して冷間引抜き加工を実施してライフルチューブを製造する工程とを備える、ライフルチューブの製造方法。
   ０．０８＜Ｗ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２π×Ａ）＜０．２６ （１）
   ０．８３＜Ｓ×（Ａ−Ｂ）×Ｎ／（２×Ｍ）＜２．０ （２）
   ここで、式（１）及び式（２）中、Ｗには前記プラグの中心軸と垂直な横断面における前記螺旋状溝の溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ａには前記プラグの最大径（ｍｍ）が代入され、Ｂには前記プラグのうち前記最大径と同一の前記横断面における最小径（ｍｍ）が代入され、Ｎには前記横断面における前記第２螺旋状リブの個数が代入され、Ｓには前記プラグの中心軸と平行な縦断面における前記螺旋状溝の前記溝底面の幅（ｍｍ）が代入され、Ｍには前記縦断面における隣り合う前記第２螺旋状リブのピッチ（ｍｍ）が代入される。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記ライフルチューブを製造する工程では、前記第１螺旋状リブのリード角が２０〜４３ｄｅｇとなる前記ライフルチューブを製造する、製造方法。
3. 請求項２に記載の製造方法であって、
   前記鋼管を準備する工程では、５００ＭＰａ以下の引張強さを有する前記鋼管を準備し、
   前記ライフルチューブを製造する工程では、前記リード角が３０〜４３ｄｅｇとなる前記ライフルチューブを製造する、製造方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の製造方法であって、
   前記鋼管を準備する工程では、質量％で９．５％以下のＣｒを含有する化学組成を有する前記鋼管を準備する、製造方法。
5. 請求項３に記載の製造方法であって、
   前記鋼管を準備する工程では、質量％で２．６％以下のＣｒを含有する素管に対して２段階熱処理工程を実施して前記５００ＭＰａ以下の引張強さを有する前記鋼管を準備し、
   前記２段階熱処理工程は、
   Ａ_ｃ３点〜Ａ_ｃ３点＋５０℃の第１熱処理温度で前記素管を均熱する工程と、
   前記均熱後、前記熱処理温度をＡ_ｒ１点未満〜Ａ_ｒ１点−１００℃の第２熱処理温度まで下げ、前記第２熱処理温度で前記素管を均熱する工程とを含む、製造方法。

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