KR101516104B1

KR101516104B1 - 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지는 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법 및 그 환강편을 이용한 이음매 없는 관의 제조 방법

Info

Publication number: KR101516104B1
Application number: KR1020137017422A
Authority: KR
Inventors: 나오야 히라세; 다카노리 사토우
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2015-05-04
Also published as: EP2656931A4; BR112013014151B1; EP2656931A1; CN103269808A; KR20130100193A; JPWO2012086179A1; CN103269808B; MX2013007042A; US20130263436A1; JP5056990B2; US9468959B2; MX345041B; WO2012086179A1; BR112013014151B8; EP2656931B1; BR112013014151A2

Abstract

Cr을 20~30질량%, Ni를 30~50질량%, 및 Mo 및 W의 1종 이상을 Mo+0.5W로 1.5질량% 이상 함유하는 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지고, 횡단면이 직사각형인 연속 주조 주편을 분괴 압연하여, 이음매 없는 관의 소재가 되는 직경이 150~400mm인 환강편을 제조할 때에, 주편의 횡단면의 단변 길이를 H(mm) 및 환강편의 직경을 D(mm)로 한 경우에, 1.3≤H/D≤1.8의 관계를 만족하는 조건으로 분괴 압연한다. 이에 의해, 환강편을 천공 압연하여 중공 소관으로 성형하고, 이 중공 소관을 연신 압연 또한 정경 압연하여, 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지는 이음매 없는 관을 제조할 때에, 천공 압연시에, 관단 균열의 발생을 방지할 수 있어, 이음매 없는 관을 수율좋게 제조할 수 있다.

Description

고Cr-고Ni 합금으로 이루어지는 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법 및 그 환강편을 이용한 이음매 없는 관의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR ROUND STEEL BAR FOR SEAMLESS PIPE COMPRISING HIGH Cr-Ni ALLOY, AND PRODUCTION METHOD FOR SEAMLESS PIPE USING ROUND STEEL BAR}

본 발명은, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관의 소재인 환강편(이하, 「원형 빌릿」이라고도 함)의 제조 방법 및 그 환강편을 이용한 이음매 없는 관의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 유정관, 보일러관 등의 사용 환경은 점점 가혹해지고 있다. 이 때문에, 이들 관에 사용하는 이음매 없는 관에 대한 요구 특성이 고도화되고 있다. 예를 들면, 고심도화, 고부식성 환경화가 진행되는 유정에 사용되는 유정관에는, 보다 더 고강도이며, 보다 더 뛰어난 내식성을 갖는 것이 요구된다. 또, 원자력 발전 설비, 화학 플랜트 등에서 이용되는 관에는, 고온의 순수나 염소 이온(Cl^-)을 포함하는 고온수에 노출되는 환경에 있어서, 내식성, 특히 내응력 부식 균열성이 뛰어난 것이 요구된다. 이러한 요구로, 유정관 등에는, Cr 및 Ni, 또한 Mo를 다량으로 함유하는 고Cr-고Ni 합금(이하, 단순히 「고합금」이라고도 함)으로 이루어지는 이음매 없는 관이 적용되고 있다.

고합금의 이음매 없는 관은, 만네스만·맨드릴밀 방식, 만네스만·플러그밀 방식, 만네스만·어셀밀 방식 등의 만네스만 제관법에 의해 제조할 수 있다. 이 제관법은 다음의 단계로 이루어진다:

(1) 천공기(피어서)에 의해, 소정 온도로 가열된 원형 빌릿을 천공 압연하여, 중공 소관(Hollow shell)으로 성형한다；

(2) 연신 압연기(예:맨드릴밀, 플러그밀)에 의해, 중공 소관을 연신 압연한다；

(3) 정경(定徑) 압연기(예:사이저, 스트레치리듀서)에 의해, 연신 압연된 소관을 소정의 외경과 두께로 정경 압연하여, 제품관으로 마무리한다.

고합금 이음매 없는 관의 제조에 이용되는 원형 빌릿은, 용제 공정에서 적절한 성분 조성으로 조정된 용탕을 연속 주조 공정에서 횡단면이 직사각형인 주편으로 주조하고, 그 연속 주조 주편을 분괴 압연 공정에서 공형롤을 이용하여 원하는 직경으로 압연함으로써 제조된다.

그런데, 고Cr-고Ni 합금은, 예를 들면, 탄소강과 비교하여 변형 저항이 2.4배 정도 높고, 13%Cr강이나 BBS강과 비교해도 2배 가깝게 변형 저항이 높다는 점에서, 열간 가공에 의한 전단 변형에 수반하여 가공 발열이 현저하게 발생한다. 또, 고합금의 원형 빌릿을 천공 압연할 때, 빌릿의 양단부에서는 중앙부에 비해 전단 변형이 크다. 이 때문에, 천공 압연시, 고합금 빌릿의 양단부는, 큰 전단 변형이 부여됨과 동시에, 가공 발열이 현저하게 생겨 빌릿 온도가 현저하게 상승한다. 이에 의해, 천공 압연으로 얻어지는 고합금의 중공 소관은, 단면에 원주 방향을 따라서 입계 용융 균열(이하, 「관단(管端) 균열」이라고 함)이 발생하기 쉽다.

이 관단 균열은, 중공 소관의 두께 중에서 관축 방향으로도 신장되어 있으며, 잔존한 채로는, 후공정의 연신 압연 및 정경 압연으로 관축 방향으로 더욱 신장되어, 제품 불량을 일으킨다. 이 때문에, 관단 균열이 발생한 경우, 그 균열이 존재하는 중공 소관의 단부를 불량부로서 잘라낼 필요가 있다. 그 결과, 제품에 사용되지 않는 불량부가 증가하는 점에서, 제품 수율이 저하하고, 이에 수반하여 제조 비용이 악화된다.

따라서, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관의 제조에서는, 천공 압연시에 관단 균열의 발생을 방지하는 것이 강하게 요망된다. 이 요구에 대해, 관단 균열이 발생하는 한 요인으로서 천공 압연시의 가공 발열에 수반하는 빌릿 단부의 온도 상승이 있다는 점에서, 미리 빌릿의 가열 온도를 저하시켜 천공 압연을 행함으로로써, 빌릿 단부의 결정립계에서 용융이 발생하는 것을 억제하는 방책이 생각된다. 그러나, 빌릿의 가열 온도를 저하시키면, 빌릿의 변형 저항이 증대하므로, 천공기에 대한 부하가 증가하여, 조업에 지장을 초래한다는 문제가 나타난다. 이 때문에, 빌릿의 가열 온도를 저하시키는 방책은, 고합금 빌릿의 경우는 실용적이지 않다.

이러한 실정에 대해, 관련된 종래 기술은 하기의 것이 있다.

특허 문헌 1에는, C를 0.7~1.5질량%, 및 Cr을 0.9~2.0질량% 함유하는 고탄소 크롬강의 베어링용 이음매 없는 관을 제조할 때에, 연속 주조 주편을 원형 빌릿으로 분괴 압연할 때에 발생하는 외면흠에 주목하고, 그 빌릿의 외면흠의 발생 방지를 도모하여, 표면 품질이 뛰어난 이음매 없는 관을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 이 문헌에 개시되는 기술은, 고탄소 크롬강을 대상으로 하며, 주편의 횡단면의 장변 길이(W(mm)), 그 단변 길이(H(mm)) 및 원형 빌릿의 직경(D(mm))의 상호의 관계를 규정한 조건으로 분괴 압연을 행하는 것으로 하고 있다.

특허 문헌 2에는, 13%Cr강(마르텐사이트계 스테인리스강)의 이음매 없는 관을 제조할 때에, 연속 주조 주편의 중심 편석부에 생성한 δ-페라이트에 기인하여 이음매 없는 관의 내면흠이 발생하는 것에 주목하여, 그 내면흠의 발생 방지를 도모하는 기술이 개시되어 있다. 이 문헌에 개시되는 기술은, 13%Cr강을 대상으로 하고, 그 성분 조성을 규정함과 더불어, 천공 압연시의 빌릿의 가열 온도를 규정하고, 또한 주편의 편평비(주편 횡단면의 장변 길이/단변 길이)를 1.8 이상으로 규정하는 것으로 하고 있다.

일본국 특허 공개 2007-160363호 공보 일본국 특허 공개 평 4-224659호 공보

상기한 바와 같이, 특허 문헌 1에 개시되는 기술은, 고탄소 크롬강을 대상으로 하고, 빌릿의 외면흠에 주목한 것이다. 특허 문헌 2에 개시되는 기술은, 13%Cr강을 대상으로 하고, 이음매 없는 관의 내면흠에 주목한 것이다. 즉, 특허 문헌 1, 2에 개시되는 어느 기술도, 고Cr-고Ni 합금과는 성분 조성도 특성도 완전히 상위한 강종을 대상으로 하고 있다는 점에서, 고Cr-고Ni 합금 빌릿의 천공 압연시에 발생하는 관단 갈라져에 관해 전혀 주목하지 않았다. 따라서, 특허 문헌 1, 2에 개시되는 기술은, 모두, 고Cr-고Ni 합금 빌릿을 천공 압연할 때에, 관단 균열의 발생을 방지하는 방책이 될 수 없다.

본 발명의 목적은, 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지는 이음매 없는 관의 제조에 이용되고, 다음의 특성을 갖는 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법 및 그 환강편을 이용한 이음매 없는 관의 제조 방법을 제공하는 것이다:

(1) 천공 압연시에 관단 균열의 발생을 방지하는 것；

(2) 이음매 없는 관을 수율좋게 제조하는 것.

본 발명의 요지는, 다음과 같다.

(I) Cr을 20~30질량%, Ni를 30~50질량%, 및 Mo 및 W의 1종 이상을 Mo+0.5W로 1.5~10질량% 함유하는 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지고, 횡단면이 직사각형인 연속 주조 주편을 분괴 압연하여, 이음매 없는 관의 소재가 되는 직경이 150~400mm인 환강편을 제조하는 방법으로서,

상기 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법은,

주편의 횡단면의 단변 길이를 H(mm) 및 환강편의 직경을 D(mm)로 한 경우에, 1.3≤H/D≤1.8의 관계를 만족하는 조건으로 분괴 압연하는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법.

(II) 상기 (I)의 환강편을 천공기에 의해 천공 압연하여 중공 소관으로 성형하고, 이 중공 소관을 연신 압연기에 의해 연신 압연하고 정경 압연기에 의해 정경 압연하는 것을 특징으로 하는 만네스만 제관법에 의한 이음매 없는 관의 제조 방법.

본 발명의 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법은, 하기의 현저한 효과를 갖는다:

(1) 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관을 제조하는 경우에도, 천공 압연시에 관단 균열의 발생을 방지할 수 있는 것；

(2) 관단 균열의 발생에 수반하는 불량부의 로스를 억제하여, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관을 수율좋게 제조할 수 있는 것.

본 발명의 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법이 뛰어난 효과는, 본 발명의 이음매 없는 관의 제조 방법에 의해 충분히 발휘시킬 수 있다.

도 1은, 고Cr-고Ni 합금 빌릿의 표층부에 있어서의 단면 미크로 조직의 일례를 나타낸 도면이며, 도 1(a)는 H(주편의 단변 길이)/D(빌릿의 직경)가 1.3 미만인 대표예를, 도 1(b)는 H/D가 1.3 이상인 대표예를 각각 나타낸다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지는 이음매 없는 관을 만네스만 제관법에 의해 제조할 때, 그 소재로서, 횡단면이 직사각형인 연속 주조 주편을 분괴 압연하여 이루어지는 원형 빌릿을 이용하는 것을 전제로 하고, 여러 가지 시험을 행하여 예의 검토를 거듭했다.

즉, 후술하는 실시예에서 실증하는 바와 같이, 횡단면의 치수(단변 길이, 장변 길이)를 여러 가지 변경한 고Cr-고Ni 합금의 연속 주조 주편을 여러 가지 직경의 원형 빌릿으로 분괴 압연하고, 각 빌릿을 천공기로 천공 압연한 후에 관단 균열의 유무를 조사하는 시험을 행했다. 이 시험의 결과, 주편의 단변 길이를 H(mm) 및 빌릿의 직경을 D(mm)로 한 경우, H/D가 1.3 미만인 빌릿을 천공 압연했을 때에 관단 균열이 발생하고, H/D가 1.3 이상인 빌릿을 천공 압연했을 때에는 관단 균열이 발생하지 않는다고 판명했다.

이와 같이 1.3≤H/D의 조건을 만족시키면 관단 균열이 발생하지 않는다고 판명했는데, 그 사상이 일어나는 이유를 구명하기 위해, 상기 천공 압연 시험에 이용한 각 빌릿과 동일한 분괴 압연 조건의 각 빌릿에 대해서, 각각의 단부로부터 시편을 채취하여, 각 시편의 외주로부터 2.5mm 깊이의 표층 위치에서 단면 미크로 조직 관찰을 실시했다.

도 1은, 고Cr-고Ni 합금 빌릿의 표층부에 있어서의 단면 미크로 조직의 일례를 나타내는 도면이며, 도 1(a)는 H(주편의 단변 길이)/D(빌릿의 직경)가 1.3 미만인 대표예를, 도 1(b)는 H/D가 1.3 이상인 대표예를 각각 나타낸다. 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, H/D가 1.3 미만인 경우에는, 빌릿의 결정 조직이 세립과 조립의 혼합 조직으로 되어 있음을 알 수 있다. 한편, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, H/D가 1.3 이상인 경우에는, 분괴 압연시에 주편을 단변과 평행한 방향으로 누르는 가공도가 높다는 점에서, 빌릿의 결정 조직이 미세하고 균일한 조직으로 되어 있음을 알 수 있다.

도 1(a)에 나타낸 H/D가 1.3 미만인 빌릿은, 결정 조직이 세립과 조립의 혼합 조직이므로, 입경이 조대한 결정립계에 P 등의 불순물이 농화하고, 농화한 불순물에 의해 결정립계의 저융점화가 촉진된다. 이로 인해, H/D가 1.3 미만인 빌릿은, 천공 압연시의 가공 발열에 수반하여 결정립계에서 용융이 일어나기 쉽고, 전단 변형이 큰 양단부에 관단 균열이 발생함을 설명할 수 있다. 한편, 도 1(b)에 나타낸 H/D가 1.3 이상인 빌릿은, 결정 조직이 균일한 미세 조직이므로, 균일하고 미세한 결정립계에 불순물이 분산되어, 결정립계의 저융점화가 억제된다. 이로 인해, H/D가 1.3 이상인 빌릿은, 천공 압연시에 가공 발열이 생겼다고 해도, 결정립계에서 용융이 일어나기 어려워, 관단 균열이 발생하지 않음을 설명할 수 있다.

단, H/D가 너무 크면, 분괴 압연시에 가공도가 현저하게 높아지는 것에 기인하여, 빌릿 표면의 압연 주름흠이 현저해지고, 게다가 빌릿 단부의 형상도 악화되어, 절사량이 증대한다. 이 때문에, H/D는, 1.8 이하로 제한한다.

본 발명은, 상기한 바와 같이, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관을 제조하는 경우, 1.3≤H/D≤1.8의 조건을 만족시키는 빌릿을 천공 압연하면 관단 균열이 발생하지 않는다는 지견에 의거하여 완성시킨 것이다. 즉, 본 발명의 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법은, 상기한 바와 같이, Cr을 20~30질량%, Ni를 30~50질량%, 및 Mo 및 W의 1종 이상을 Mo+0.5W로 1.5~10질량% 함유하는 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지고, 횡단면이 직사각형인 연속 주조 주편을 분괴 압연하여, 이음매 없는 관의 소재가 되는 직경이 150~400mm인 환강편을 제조하는 방법으로서, 주편의 횡단면의 단변 길이를 H(mm) 및 환강편의 직경을 D(mm)로 한 경우에, 1.3≤H/D≤1.8의 관계를 만족하는 조건으로 분괴 압연하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 이음매 없는 관의 제조 방법은, 상기 환강편을 천공기에 의해 천공 압연하여 중공 소관으로 성형하고, 이 중공 소관을 연신 압연기에 의해 연신 압연하고 정경 압연기에 의해 정경 압연하는 것을 특징으로 한다.

이하에, 본 발명의 제조 방법을 상기와 같이 규정한 이유 및 바람직한 양태에 대해서 설명한다.

1. 고Cr-고Ni 합금의 성분 조성

본 발명에서 채용하는 고Cr-고Ni 합금의 구체적인 조성은, 이하와 같다. 이하의 기술에 있어서, 성분 함유량의 「%」는 「질량%」를 의미한다.

Cr: 20~30%

Cr은, Ni와의 공존하에서, 내응력 부식 균열성으로 대표되는 내황화수소 부식성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 그러나, 그 함유량이 20% 미만이면 그 효과를 얻을 수 없다. 한편, 그 함유량이 30%를 넘으면, 상기한 효과는 포화하여 열간 가공성의 관점에서도 바람직하지 않다. 그래서, Cr함유량의 적정 범위는 20~30%로 한다.

Ni:30~50%

Ni는, 내황화수소 부식성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 30%미만이면, 합금의 외표면에 Ni황화물 피막이 충분히 생성되지 않으므로, Ni를 함유시키는 효과를 얻을 수 없다. 한편, 50%를 넘는 Ni를 함유시켜도, 그 효과는 포화하기 때문에, 합금 비용에 걸맞는 효과를 얻지 못해 경제성을 해친다. 그래서, Ni함유량의 적정 범위는 30~50%로 한다.

Mo+0.5W:1.5~10%

Mo 및 W는, 모두 내공식성을 개선하는 작용을 갖는 원소이며, 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 첨가할 수 있다. 그러나, 그 함유량이 「Mo+0.5W」로 1.5% 미만이면, 그 효과를 얻을 수 없기 때문에, 「Mo+0.5W」로 1.5% 이상으로 한다. 또, 이들 원소는 필요 이상으로 함유시키더라도 그 효과가 포화할 뿐이며, 과도한 함유는 열간 가공성을 저하시킨다. 따라서, 「Mo+0.5W」의 값이 10% 이하의 범위 내에서 함유시킨다.

본 발명에서 채용하는 고Cr-고Ni 합금은, 상기한 합금 원소 외에, 하기의 원소를 함유해도 된다.

C:0.04% 이하

C는, Cr, Mo, Fe 등과 탄화물을 형성하는데, 그 함유량이 증가하면 연성값과 인성값이 저하한다. 이 때문에, C의 함유량은 0.04% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Si:0.5% 이하

Si는, σ상의 생성을 방지하고, 연성 및 인성의 저하를 억제하기 때문에, 가능한 한 함유량을 적게 하는 것이 좋다. 따라서, Si의 함유량은 0.5% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn:0.01~3.0%

Mn은, 열간 가공성의 향상에 기여한다. 이 때문에, Mn을 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함유량이 과잉이 되면, 내식성이 열화하는 경우가 있으므로, 3.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, Mn을 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.01~3.0%의 범위로 하는 것이 좋다. 특히,σ상의 생성이 문제가 되는 경우에는, 그 함유량을 0.01~1.0%로 하는 것이 보다 더 바람직하다.

P:0.03% 이하

P는, 통상은 불순물로서 합금중에 포함되는데, 열간 가공성 등에 악영향을 미치는 원소이다. 또, P는, 결정립계에 집적되어, 정도에 따라서는 관단 균열을 조장한다는 점에서 그 함유량을 적게 하는 것이 좋다. 이 때문에, P의 함유량은 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

S:0.03% 이하

S도 불순물로서 합금중에 포함되는데, 인성 등에 악영향을 미치는 원소이다. 또, S도, 결정립계에 집적되어, 정도에 따라서는 관단 균열을 조장한다는 점에서, 그 함유량을 적게 하는 것이 좋다. 이 때문에, S의 함유량은 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Cu:0.01~1.5%

Cu는, 크리프 파단 강도를 향상시키는데 유효한 원소이며, 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함유량이 1.5%를 넘으면, 합금의 연성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Cu의 함유량은 0.01~1.5%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Al:0.20% 이하

Al는, 탈산제로서 유효하지만, σ상 등의 금속간 화합물의 생성을 조장한다. 이 때문에, Al의 함유량은 0.20% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

N:0.0005~0.2%

N은, 고용강화 원소이며, 고강도화에 기여함과 더불어, σ상 등의 금속간 화합물의 생성을 억제하여, 인성의 향상에 기여한다. 이 때문에, N은 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함유량이 0.2%를 넘으면, 내공식성이 열화할 우려가 있다. 이 때문에, N의 함유량은 0.0005~0.2%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Ca:0.005% 이하

Ca는, 열간 가공성을 저해하는 S를 황화물로서 고착시키지만, 그 함유량이 과잉인 경우 오히려 열간 가공성을 열화시킨다. 이 때문에, Ca의 함유량은 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

2. 이음매 없는 관의 제조 조건

본 발명에 있어서, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관은, 상기한 필수 함유 원소를 함유하고, 필요에 따라서 임의 함유 원소를 더 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 고합금에 의해 제조되는 관이며, 공업적으로 관용되는 제조 설비 및 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 고합금의 용제에는, 전기로, 아르곤-산소 혼합 가스 저취탈탄로(AOD로)나 진공탈탄로(VOD로) 등을 이용할 수 있다.

상기 성분 조성으로 용제된 용탕은, 연속 주조법에 의해 횡단면이 직사각형인 주편으로 주조되고, 이 연속 주조 주편은, 공형롤을 이용하여 횡단면이 원형인 원형 빌릿으로 분괴 압연된다. 이 원형 빌릿을 소재로 하고, 만네스만 제관법을 채용함으로써, 즉, 천공기에 의해 천공 압연하여 중공 소관을 성형하고, 이 중공 소관을 연신 압연기에 의해 연신 압연하고 정경 압연기에 의해 정경 압연함으로써, 고합금 이음매 없는 관을 제조할 수 있다.

본 발명에서는, 고합금 이음매 없는 관을 제조할 때에, 연속 주조 주편을 직경이 150~400mm인 원형 빌릿으로 분괴 압연한다. 고합금 이음매 없는 관을 제조하는 경우, 그 소재로서, 직경이 150~400mm인 범위의 원형 빌릿을 채용하는 것이 일반적이고, 이 직경의 범위 내이면 실용적으로 충분하기 때문이다.

이 때, 주편의 횡단면의 단변 길이를 H(mm) 및 원형 빌릿의 직경을 D(mm)로 한 경우에, 1.3≤H/D≤1.8의 관계를 만족하는 조건으로 분괴 압연한다. 이것은 이하의 이유에 의한다. H/D가 1.3 이상이면, 분괴 압연시에 주편을 단변과 평행한 방향으로 누르는 가공도가 높다는 점에서, 빌릿의 결정 조직이 미세하고 균일한 조직으로 되어, P 등의 불순물이 그 균일하고 미세한 결정립계에 분산된다. 이에 의해, 결정립계의 저융점화가 억제되므로, 천공 압연시, 빌릿의 양단부에 전단변형에 수반하는 가공 발열이 발생했다고 해도, 결정립계에서 용융이 일어나기 어려워, 입계의 용융에 기인하는 관단 균열의 발생을 방지할 수 있다. 한편, H/D가 1.8을 넘으면, 분괴 압연시에 빌릿 표면의 압연 주름흠이 현저해지고, 게다가 빌릿 단부의 형상도 악화되어 절사량이 증대하기 때문이다.

또, 천공 압연시, 빌릿의 가열 온도는, 1150~1250℃의 범위 내인 것이 바람직하다. 가열 온도를 1150℃ 미만으로 저하시킨 경우, 빌릿의 변형 저항이 증대하므로, 천공기에 대한 부하가 증가하여 조업에 지장을 초래하기 때문이다. 한편, 가열 온도가 1250℃를 넘은 경우, 가공 발열의 부여와 함께, 입계의 용융에 기인하는 관단 균열이 발생할 우려가 있기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법에 의하면, 연속 주조 주편의 단변 길이와 환강편의 직경으로부터 정해지는 분괴 압연 조건을 적정화함으로써, 천공 압연시에 환강편의 가열 온도를 저하시키지 않아도, 관단 균열의 발생을 방지할 수 있는 고Cr-고Ni 합금의 환강편을 제조하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 그 환강편을 이용한 본 발명의 이음매 없는 관의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법의 뛰어난 효과를 충분히 발휘시킬 수 있어, 관단 균열의 발생에 수반하는 불량부의 로스를 억제할 수 있다는 점에서, 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관을 수율좋게 제조하는 것이 가능해진다.

실시예

본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 횡단면의 치수(단변 길이(H), 장변 길이(W))를 여러 가지로 변경한 고Cr-고Ni 합금의 연속 주조 주편을 여러 가지 직경(D)의 원형 빌릿으로 분괴 압연하고, 각 빌릿을 천공기로 천공 압연하는 실기 시험을 행했다. 그리고, 얻어진 각 중공 소관의 양단면을 육안으로 관찰하여, 관단 균열의 발생 유무를 조사했다. 하기 표 1에, 그 조사 결과 및 평가 결과도 아울러 나타냈다.

표 1 중에서, 「평가」란의 기호의 의미는 다음과 같다.

○:양호. 관단 균열이 보이지 않음을 나타낸다.

×:불가. 관단 균열이 보임을 나타낸다.

또, 상기 천공 압연 시험에 추가해, 상기 표 1에 나타낸 시험 번호 1~7의 각 빌릿에 대해서, 각각의 단부로부터 시편을 채취하여, 각 시편의 외주로부터 2.5mm 깊이의 표층 위치에서 단면 미크로 조직 관찰을 실시했다. 그 관찰 결과가 대표로로서, 상기 도 1(a)에, 시험 번호 1의 빌릿의 단면 미크로 조직을 나타내고, 상기 도 1(b)에, 시험 번호 4의 빌릿의 단면 미크로 조직을 나타냈다.

표 1 및 도 1에 나타낸 결과로부터 다음과 같은 사항이 나타난다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 시험 번호 3, 4, 6 및 7은, 모두 본 발명에서 규정하는 분괴 압연 조건(1.3≤H/D≤1.8)을 만족시키고, 관단 균열이 발생하지 않았다. 이는, 도 1(b)에 시험 번호 4의 경우를 나타낸 바와 같이, 빌릿의 결정 조직이 미세하고 균일한 조직이라는 점에서, 그 균일하고 미세한 결정립계에 불순물이 분산되어, 천공 압연시에 가공 발열이 생겼다고 해도, 결정립계에서 용융이 일어나기 어려운 것에 의한다.

한편, 시험 번호 1, 2 및 5는, 모두 본 발명에서 규정하는 분괴 압연 조건을 만족시키지 않아서, 관단 균열이 발생했다. 이는, 도 1(a)에 시험 번호 1의 경우를 나타낸 바와 같이, 빌릿의 결정 조직이 세립과 조립의 혼합 조직이라는 점에서, 입경이 조대한 결정립계에 불순물이 농화하여, 천공 압연시의 가공 발열에 수반하여 결정립계에서 용융이 일어나기 쉬운 것에 의한다.

본 발명은, 만네스만 제관법에 의한 고Cr-고Ni 합금의 이음매 없는 관의 제조에 유효하게 이용할 수 있다.

Claims

Cr을 20~30질량%, Ni를 30~50질량%, 및 Mo 및 W의 1종 이상을 Mo+0.5W로 1.5~10질량% 함유하는 고Cr-고Ni 합금으로 이루어지고, 횡단면이 직사각형인 연속 주조 주편을 분괴 압연하고, 만네스만 제관법에 의해 천공 압연을 행하여 제조되는 이음매 없는 관의 소재가 되는 직경이 150~400mm인 환강편(丸鋼片)을 제조하는 방법으로서,
상기 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법은,
주편의 횡단면의 단변 길이를 H(mm) 및 환강편의 직경을 D(mm)로 한 경우에, 1.3≤H/D≤1.8의 관계를 만족하는 조건으로 분괴 압연하는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관용 환강편의 제조 방법.
청구항 1에 기재된 환강편을 천공기에 의해 천공 압연하여 중공 소관으로 성형하고, 이 중공 소관을 연신 압연기에 의해 연신 압연하고 정경(定徑) 압연기에 의해 정경 압연하는 것을 특징으로 하는 만네스만 제관법에 의한 이음매 없는 관의 제조 방법.