KR20160022258A - 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그 - Google Patents

이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그 Download PDF

Info

Publication number
KR20160022258A
KR20160022258A KR1020150113305A KR20150113305A KR20160022258A KR 20160022258 A KR20160022258 A KR 20160022258A KR 1020150113305 A KR1020150113305 A KR 1020150113305A KR 20150113305 A KR20150113305 A KR 20150113305A KR 20160022258 A KR20160022258 A KR 20160022258A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scale
plug
carbide
martensite
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020150113305A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102320752B1 (ko
Inventor
유타 요코미조
고타로 오나
Original Assignee
신호코쿠 세이테츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신호코쿠 세이테츠 가부시키가이샤 filed Critical 신호코쿠 세이테츠 가부시키가이샤
Publication of KR20160022258A publication Critical patent/KR20160022258A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102320752B1 publication Critical patent/KR102320752B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B25/00Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

고온 강도와 스케일 성상을 향상시켜서, 연성, 인성, 내열균열성을 개선한, 장수명의 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그를 제공한다.
표면에 산화 스케일을 형성한 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그로서, 상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 성분 조성이 질량%로, C: 0.10 내지 0.25%, Si: 0.05 내지 0.80%, Mn: 0.20 내지 1.00%, Ni: 2.5 내지 3.5%, Cr: 1.0 내지 2.0%, Mo: 2.5 내지 3.5%, W: 2.5 내지 3.5%, Nb: 0.07 내지 0.40%, 및 Ti: 0.03 내지 0.40%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물이며, 상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 조직 구성이 1 내지 10%의 탄화물과 마르텐사이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.

Description

이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그{PIERCER PLUG FOR MANUFACTURING A SEAMLESS PIPE}
본 발명은 만네스만 천공법에 따른 이음매 없는 관의 제조에 사용되는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그(piercer plug)에 관한 것으로, 특히 장수명화된 피어서 플러그에 관한 것이다.
유정관은 주로 만네스만 천공법으로 제조되고 있다. 천공에 사용되는 피어서 플러그는 공구 중에서는 가장 혹독한 사용 조건에 노출된다. 최근, 이음매 없는 관에 열간에서의 변형 저항이 높은 스테인리스강, 고합금이 사용됨으로써, 피어서 플러그의 수명은 점점 더 저하되어, 심한 경우에는 1 패스 천공이 한도가 되고 있다.
피어서 플러그의 수명 연장과 관련하여, PTA 오버레이, 아크 용사에 의한 표면 개질에 따른 수명 개선이 보고되어 있다.
특허 문헌 1은 모재의 표면에 Fe를 주성분으로 하는 철 선재를 아크 용사함으로써 Fe3O4나 FeO 등의 산화물 및 Fe(금속)로 구성되는 피막이 형성된 천공 압연용 플러그를 개시하고 있다. 이 피막에 의하여, 우수한 열차단성 및 소부 방지성을 실현할 수 있어서, 장수명의 피어서 플러그를 얻을 수 있다.
특허 문헌 2는 주로 특허 문헌 1의 소재의 개량에 관한 것으로, 주조 후, 탈수소 처리된 고경도 소재가 개시되어 있다.
이 발명들은 피어서 플러그의 장수명화에 성공하였으나, 고비용, 품질 불균일 등의 과제가 있다.
종래부터의 피어서 플러그의 수명 연장의 방법으로서 표면에 산화 스케일을 부여하는 발명이 보고되어 있다.
특허 문헌 3은 표면에 산화 스케일을 생성한 열간 가공용 공구를 개시하고 있다. 산화 스케일은 외층으로부터 헤마타이트, 마그네타이트, 우스타이며, 마그네타이트가 40체적% 이상이면 수명을 연장시킨다.
특허 문헌 4는 공구 수명의 연장을 가능하게 하는 열간 제관 공구의 제조 방법을 개시하고 있다. 특허 문헌 4는 금형 주조의 응고 조직은 사형과 비교하여 미세하게 되고, 그 결과, 기체(基體) 표면에 생성되는 산화 스케일은 기지 조직의 미세화에 의하여 치밀하게 되어, 내박리성 및 내소부성이 향상되는 것을 개시하고 있다.
특허 문헌 5는 변형 저항이 높은 재료를 제관하는 경우에도 높은 사용 수명을 가진 열간 제관용 공구를 개시하고 있다. 특허 문헌 5에서는 Mo, W의 다량 첨가에 의하여 고온 변형성을 확보하고, Ni, W에 의하여 스케일의 내박리성, 내마모성을 개선하고 있다.
특허 문헌 6은 안정적이고 긴 공구 수명을 가진 이음매 없는 강관 천공 압연용 공구를 개시하고 있다. 특허 문헌 6에서는 기재측에 형성되는 스케일층을 지철과 복잡하게 얽히는 네트 형태의 스케일층으로 하고, 또한 스케일층과 기재와의 계면으로부터 기재측에 깊이 방향으로 500㎛의 범위의 조직을, 면적율로 50% 이상의 페라이트 상을 가진 조직으로 함으로써, 스케일층의 박리나 마멸을 억제하고, 천공 압연용 공구의 수명을 향상시키고 있다.
[특허 문헌 1] 국제 공개 공보 제2009/057471호 [특허 문헌 2] 국제 공개 공보 제 2014/050975호 [특허 문헌 3] 일본 공개 특허 공보 평8-193241호 [특허 문헌 4] 일본 공개 특허 공보 평8-300014호 [특허 문헌 5] 일본 공개 특허 공보 평7-60314호 [특허 문헌 6] 일본 공개 특허 공보 2003-129184호
피어서 플러그의 장수명화를 목적으로 하여, 지금까지 많은 발명이 이루어져 왔지만, 여전히 스테인리스강, 고합금의 천공 수명은 만족스러운 것이 얻어지지 않고 있다.
피어서 플러그의 손상은 (1) 두부 용손 및 소부, 및 (2) 몸체부의 주름 및 패임에 의한 것이다. 어느 손상에 대하여도, 고온 강도 및 스케일 성상(밀착성, 두께)가 영향을 미친다. 또한, 그 밖의 손상으로서 (3) 세로 균열(균열 손상)이 있다. 이 손상에는 연성, 인성 및 내열균열성이 영향을 미친다.
이들 3개의 과제를 동시에 해결하지 않으면, 피어서 플러그의 장수명화는 달성할 수 없다. 본 발명은 (1) 고온 강도의 향상, (2) 스케일 성상(밀착성, 두께)의 개선, (3) 연성, 인성의 향상, 내열균열성의 개선에 의하여, 장수명화된 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 피어서 플러그를 장수명화하는 방법을 예의 검토하였다. 그 결과, 적절한 성분 조성을 선정하고, 담금질성을 향상시키며, 플러그의 조직을 적절한 양의 탄화물과 마르텐사이트로 함으로써 고온 강도가 크게 개선되는 것을 밝혀내었다.
피어서 플러그의 제조의 최종 공정에서는 윤활성, 단열성을 부여하기 위하여 스케일 부착 처리가 실시되어, 스케일을 생성시킨 후에, 스케일의 박리를 방지하기 위하여 냉각 속도는 20 내지 50℃/시간으로 노랭된다. 본 발명자들은 이 냉각 속도로 탄화물을 석출시키는 동시에 마르텐사이트 변태하는 적절한 성분 조성을 선정함으로써, 고온 강도를 향상시킬 수 있는 것을 밝혀내었다.
또한, 본 발명자들은 스케일의 밀착성이 플러그의 조직의 결정립의 조도에 따른다는 것을 밝혀내었다.
피어서 플러그에는 금형 또는 사형 주조된 주강품이 사용된다. 주조한 그대로의 결정립은 수백 ㎛ 내지 수십 mm로 조대하다. 페라이트-펄라이트 변태한 피어서 플러그에서는 스케일 부착을 위한 열처리(오스테나이트 변태)에 의하여 조대한 결정립은 미세하게 된다. 그러나, 마르텐사이트 변태한 피어서 플러그는 스케일 부착을 위하여 오스테나이트 변태시켜도, 이른바 "메모리 효과" 때문에, 결정립은 조대한 그대로 남게 되고, 종래의 피어서 플러그와 비교하여, 스케일의 밀착성이 저하된다.
어닐링(소둔)을 반복하기만 하면, 본 발명의 성분 조성을 가진 합금은 오스테나이트→마르텐사이트 →오스테나이트 →마르텐사이트 변태를 반복할 뿐, 결정립은 주조의 수백 ㎛ 내지 수십 mm의 조대한 입자 그대로이다.
스케일 부착 가열, 노랭 처리에 의하여 페라이트·펄라이트 변태한 피어서 플러그와, 마르텐사이트 변태한 피어서 플러그의 결정립 사진을, 각각 도 1, 도 2에 나타낸다. 페라이트·펄라이트 조직의 플러그의 결정립은 20㎛로 미세하지만, 마르텐사이트 변태한 플러그의 결정립은 약 500㎛로 조대하다. 그 결과, 마르텐사이트 조직 플러그의 스케일 계면적은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 페라이트+펄라이트 조직 플러그보다 분명히 작고, 각각의 플러그를 사용하여 13Cr 스테인리스강 천공 시험을 한 결과, 플러그 수명도 6 패스로부터 3 패스 반으로 저하하였다. 즉, 단지 피어서 플러그의 조직을 마르텐사이트로만 하는 것만으로는 고온 강도는 향상시킬 수 있으나, 충분한 스케일 밀착성은 얻을 수 없다.
스케일 부착에 있어서는 매트릭스와 스케일의 계면적이 큰 것이 스케일의 밀착성이 우수하다. 스케일은 매트릭스의 입내보다 입계를 선택적으로 산화하므로, 플러그의 결정립이 미세한 편이 매트릭스와 스케일 계면적이 증가하고, 그 결과, 스케일의 밀착성이 향상한다.
이에, 본 발명자들은 스케일 부착시에 마르텐사이트 변태시키는 플러그의 스케일 부착에 있어서, 결정립을 미세화하는 방법을 예의 검토하였다. 그 결과, 스케일 부착 전에, 탄화물을 조대 응집시킴으로써, 플러그 조직의 평균 결정립을 미세하게 하는 것이 가능한 것을 밝혀내었다.
또한, 연성, 인성, 내열균열성에 대하여, 일반적으로 마르텐사이트 변태한 피어서 플러그에서는 종래의 페라이트-펄라이트 변태한 피어서 플러그보다 연성, 인성, 내열균열성은 저하된다고 생각하고 있었다. 그러나, 본 발명자들은 C량과 탄화물량을 최적화함으로써, 지금까지의 피어서 플러그보다, 오히려 연성, 인성, 내열균열성을 향상시킬 수 있는 것을 밝혀내었다.
즉, 본 발명은 (1) 노랭에서도 마르텐사이트 변태하는 담금질성이 매우 높은 성분 조성의 설계, (2) 결정립의 미세화, (3) 담금질성과 탄화물량에 바람직한 탄소량의 최적화에 의하여, 장수명화된 피어서 플러그를 제공하는 것으로, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 표면에 산화 스케일을 형성시킨 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그로서, 상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 성분 조성이, 질량%로, C: 0.10 내지 0.25%, Si: 0.05 내지 0.80%, Mn: 0.20 내지 1.00%, Ni: 2.5 내지 3.5%, Cr: 1.0 내지 2.0%, Mo: 2.5 내지 3.5%, W: 2.5 내지 3.5%, Nb: 0.07 내지 0.40%, 및 Ti: 0.03 내지 0.40%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물이며, 상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 조직 구성이 1 내지 10%의 탄화물과 마르텐사이트 조직으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
(2) 상기 마르텐사이트 조직의 평균 결정립경이 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
(3) 상기 피어서 플러그의 성분 조성이, 또한 질량%로, Mg: 0.001 내지 0.100%, REM: 0.01 내지 0.50%, Ca: 0.0005 내지 0.0500%, Al: 0.005 내지 0.200%, 및 B: 0.0001 내지 0.0050%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
본 발명에 의하면, 고온 강도와 스케일 성상(밀착성, 두께)을 종래의 피어서 플러그보다 현저하게 향상시키고, 연성, 인성, 내열균열성을 개선한, 장수명의 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그를 제공할 수 있다.
[도 1] 페라이트+펄라이트 변태한 피어서 플러그의 조직을 나타내는 도면이며, (a)는 피어서 플러그 내부의 조직, (b)는 스케일 계면의 조직이다.
[도 2] 마르텐사이트 변태한 피어서 플러그의 조직을 나타내는 도면이며, (a)는 피어서 플러그 내부의 조직, (b)는 스케일 계면의 조직이다.
[도 3] (a)은 스케일 부착한 피어서 플러그를 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 탄화물 조직을 나타내는 도면이고, (b)는 탄화물을 흑백 화상으로 변환 처리한 도면이다.
[도 4] (a)는 탄화물 응집 처리 후, 스케일 부착한 피어서 플러그의 조직을 나타내는 도면이고, (b) 탄화물 응집 처리를 하지 않고 스케일 부착한 피어서 플러그의 조직을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명의 피어서 플러그의 성분 조성에 대하여 설명한다. 이하, 성분 조성에 관한「%」의 표기는 「질량%」를 의미하는 것으로 한다.
C는 담금질성에 크게 영향을 미치는 원소이다. 또한, Mo, W, Nb, Cr과 탄화물을 생성한다. C의 함유량이 0.10% 미만이면 담금질성이 저하하여, 스케일 부착 처리 후의 냉각으로 마르텐사이트를 얻을 수 없게 된다. C의 함유량이 0.25%를 넘으면, 탄화물량이 많아져서, 인성 및 내열균열성이 저하된다.
Si는 탈산 원소이다. Si의 함유량이 0.05% 미만이면 산소량이 많아져서, 연성이 저하된다. Si의 함유량이 0.80%를 넘으면, 내산화성이 증가하여, 산화 스케일의 막 두께가 얇아진다.
Mn는 탈산 원소인데, 담금질성의 향상에 C, Cr과 함께 필수적인 원소이다. 탈산 원소로서의 효과를 얻으려면, Mn의 함유량은 0.20% 이상이 필요하다. Mn의 함유량이 1.00%를 넘으면 인성이 저하된다.
Ni는 밀착성이 높은 산화 스케일을 생성하는데 필수적인 원소이다. Ni의 함유량이 2.5% 미만이면, 스케일과 매트릭스 계면의 요철이 감소한다. Ni의 함유량이 3.5%를 넘으면, 탄화물 응집 처리를 하여도 결정립이 미세하게 되지 않는다.
Cr는 C, Mn와 마찬가지로 담금질성 향상 원소이다. Cr의 함유량이 1.0 미만이면 충분한 담금질성을 얻을 수 없다. Cr의 함유량이 2.0%를 넘으면, 산화 스케일의 생성이 억제되어 스케일의 두께가 부족하다.
Mo는 매트릭스에 고용하여 고온 강도를 높인다. 또한, 복탄화물인 M6C(M은 금속 원소. 이하 동일)를 생성하는 것에 의하여도 고온 강도를 높인다. 또한, C, Cr, Mn과 마찬가지로 담금질성 향상 원소이다. Mo의 함유량이 2.5% 미만이면 담금질성 개선 효과를 충분히 얻지 못하고, 고온 강도도 저하된다. Mo의 함유량이 3.5%를 넘으면, 입계 탄화물이 증가하여 연성, 인성이 저하된다.
W는 Mo와 함께 매트릭스에 고용하여 고온 강도를 높인다. 또한, M6C 타입의 탄화물을 생성하여 고온 강도를 높인다. 또한, W는 저융점 스케일을 생성한다. W의 함유량이 2.5% 미만이면, 고용 강화를 충분히 얻을 수 없다. Mo의 함유량이 3.5%를 넘으면, 입계 탄화물이 증가하여 연성, 인성이 저하된다.
Nb는 탄화물을 MC 타입의 탄화물로 생성하는 동시에, 매트릭스에 고용하여 고온 강도를 높인다. Nb의 함유량이 0.07% 미만이면 강화를 충분히 얻지 못하고, Nb의 함유량이 0.40%를 넘으면, 조대한 탄화물이 정출하여, 인성, 연성이 저하된다.
Ti는 TiN를 생성하는 동시에, 매트릭스에 고용하여 고온 강도를 높인다. Ti의 함유량이 0.03% 미만이면 강화를 충분히 얻지 못하고, Ti의 함유량이 0.40%를 넘으면, 조대한 질화물이 정출하여, 인성, 연성이 저하된다.
Mg, REM 및 Ca는 임의의 첨가 원소인데, 필수 원소는 아니지만, 소정의 범위 내에서 첨가하면 스케일의 밀착성을 한층 더 개선할 수 있다. REM는 희토류 원소이다.
Mg는 함유량이 0.001% 미만이면 스케일 밀착성 개선 효과를 보지 못하고, 함유량이 0.100%를 넘으면 효과가 포화된다.
REM는 함유량이 0.01% 미만이면 스케일 밀착성 개선 효과를 보지 못하고, 함유량이 0.50%를 넘으면 스케일 두께가 얇아진다.
Ca는 함유량이 0.0005% 미만이면 스케일 밀착성 개선 효과를 보지 못하고, 함유량이 0.0500%를 넘으면 효과가 포화된다.
그 밖에, 탈산제로서 Al를, 0.005 내지 0.200%의 범위에서 첨가하여도 된다. 첨가량은 0.005% 내지 0.200%이다.
또한, 담금질성 향상을 위하여, B를 0.0001 내지 0.0050%의 범위에서 첨가하여도 된다.
성분 조성의 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 불가피한 불순물이란, 원료에 원래 포함되어 있거나, 또는 제조 과정에서 혼입되는 등에 기인하여 본 발명에 함유되는 성분으로, 의도적으로 넣은 것이 아닌 성분을 가리킨다.
연성, 인성, 내열균열성의 관점에서, 불가피한 불순물 중 P 및 S는 낮은 것이 좋으며, 0.02% 이하로 하는 것이 좋다.
상기와 같은 성분 조성으로 함으로써, 담금질성이 현저하게 높아져서, 주조한 그대로도 대부분이 마르텐사이트 변태한다.
다음으로, 매트릭스의 조직과 스케일에 대하여 설명한다.
플러그의 조직 구성은 1 내지 10%의 탄화물과 매트릭스가 마르텐사이트 조직이다. 탄화물과 마르텐사이트 조직은 고온 강도를 높이는 동시에, 연성, 인성, 내열균열성도 개선한다. 본 발명의 성분 조성이면, 950 내지 1100℃에서의 스케일 부착 후, 20 내지 50℃/시간의 노랭으로, 조직이 마르텐사이트 변태한다.
본 발명의 플러그의 경우, 마르텐사이트 변태 전에 탄화물이 석출하기 때문에, 광학 현미경 또는 경도 측정으로 마르텐사이트와 하부 베이나이트를 식별하는 것은 곤란하고, 마르텐사이트라고 부르는 조직에는 하부 베이나이트를 포함하기도한다.
탄화물의 양은 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 3000배로 5시야 관찰하여, 그 면적율을 구한다. 본 합금의 경우, NbC와 같은 정출 탄화물과, M6C와 같은 냉각 중에 석출하는 탄화물이 있다. 정출 탄화물은 고온 강도에 기여하지 않기 때문에, 면적율의 측정으로부터 제외하고, 석출 탄화물의 면적율을 구한다. 일례를 도 3에 나타낸다. (a)는 스케일 부착한 피어서 플러그를 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 탄화물 조직을 나타내는 도면이며, (b)는 탄화물을 흑백 화상으로 변환 처리한 도면이다.
탄화물량이 1% 미만이면 고온 강도의 개선이 불충분하고, 10%를 넘으면 인성, 연성의 저하가 현저해진다.
표면 스케일의 밀착성은 스케일의 조성과 함께 그 요철에 의존한다. 플러그의 조직의 결정립이 미세하면, 밀착성이 높은 스케일을 생성시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는 스케일 부착 전에 이하의 처리를 하여, 탄화물을 조대 응집시킴으로써, 플러그의 결정립을 좋기로는 50㎛ 이하로 미세화하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 마르텐사이트 변태한 플러그를 AC1 변태점 바로 아래의 700 내지 750℃로 가열하여, M6C, M23C6 등의 탄화물을 응집시키고, 마르텐사이트를 페라이트+탄화물 조직으로 한 후, 스케일 부착을 실시한다. 이에 의하여, 마르텐사이트 메모리 효과가 소실되어, 미세한 오스테나이트 결정립을 얻을 수 있다. 더 구체적으로는, AC1 점 -30 내지 AC1 점 -150℃의 온도 범위에서, 3 내지 20시간 가열하면 좋다. 가열 온도가 낮으면 탄화물이 충분히 응집하지 않고, 가열 온도가 높으면 실조업에서 AC1 변태점을 넘을 우려가 있다. 가열 시간이 짧으면 탄화물이 충분히 응집하지 않고, 가열 시간이 길면 효과가 포화된다.
도 4에, 탄화물 응집 처리에 의한 결정립의 일례로서 750℃에서 5시간 처리한 후, 스케일 부착 처리한 플러그의 사진을, 처리하지 않은 플러그와 함께 나타낸다. 무처리의 경우의 평균 결정립경은 87㎛였지만, 탄화물 응집 처리에 의하여, 평균 결정립경은 12㎛로 미세하게 되었다.
이 응집 탄화물은 스케일 부착 처리시에, 일부는 고용하지만, 일부는 잔존한다. 잔존 탄화물과 스케일 부착 냉각시의 석출 탄화물의 분별은 SEM 관찰로는 어렵기 때문에, 모두 석출 탄화물로서 그 면적을 측정한다.
상기 처리에 이어서, 스케일 처리를 한다. 스케일 부착 처리는 노 내의 CO 농도가 1 내지 8%인 연소 가스 분위기에서, 950 내지 1100℃에서 3 내지 10시간 가열하고, 그 후, 20 내지 50℃/시간으로 노랭함으로써 실시한다. CO 농도가 낮으면 탈탄층이 2 mm보다 깊어지고, 높으면 스케일 두께가 얇아진다. 처리 온도가 낮으면 스케일 두께가 얇고, 높으면 포어(기공)를 많이 포함하는 밀착성이 저하된 스케일이 된다. 처리 시간이 짧으면 스케일이 얇고, 길면 두께가 포화된다. 본 발명의 성분 조성이면, 그 가열, 노랭에 의하여, 조직 구성이 1 내지 10%의 탄화물과 잔부가 마르텐사이트가 된다.
스케일 부착 처리 후에, 마르텐사이트를 500 내지 650℃ 템퍼링 처리하면 연성, 인성, 내열균열성을 더 개선할 수 있다.
[실시예 1]
표 1에 나타내는 성분 조성을 가진 외경 185 mm의 피어서 플러그를 주조한 후, 전기로로 700 내지 750℃에서 5시간 가열하는 탄화물 응집 처리를 하였다. 일부의 비교예에서는 탄화물 응집 처리는 하지 않았다. 그 후, 노내의 CO 농도가 1%인 연소 가스 분위기 중에서, 1000℃에서 4시간 유지한 후, 노랭하여 스케일 부착 처리를 하였다.
얻은 표면에 산화 스케일이 형성된 피어서 플러그를 사용하여, 13Cr 스테인리스강을 제관하고, 수명을 평가하였다. 결과를 표 2에 나타낸다. 비교예의 피어서 플러그의 손상은 두부 용손, 균열 손상, 몸체부의 주름이고, 수명도 짧지만, 본 발명 피어서 플러그의 손상은 두부 용손만 있었고, 수명도 크게 연장되었다.
Figure pat00001
Figure pat00002

Claims (3)

  1. 표면에 산화 스케일을 형성시킨 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그로서, 상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 성분 조성이, 질량%로,
    C: 0.10 내지 0.25%,
    Si: 0.05 내지 0.80%,
    Mn: 0.20 내지 1.00%,
    Ni: 2.5 내지 3.5%,
    Cr: 1.0 내지 2.0%,
    Mo: 2.5 내지 3.5%,
    W: 2.5 내지 3.5%,
    Nb: 0.07 내지 0.40%, 및
    Ti: 0.03 내지 0.40%
    를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물이며,
    상기 산화 스케일을 제외한 플러그의 조직 구성이 1 내지 10%의 탄화물과 마르텐사이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마르텐사이트 조직의 평균 결정립경이 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성분 조성이 또한 질량%로,
    Mg: 0.001 내지 0.100%,
    REM: 0.01 내지 0.50%,
    Ca: 0.0005 내지 0.0500%,
    Al: 0.005 내지 0.200%, 및
    B: 0.0001 내지 0.0050%
    의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그.
KR1020150113305A 2014-08-19 2015-08-11 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그 KR102320752B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014166591A JP6385195B2 (ja) 2014-08-19 2014-08-19 シームレスパイプ製造用ピアサープラグ
JPJP-P-2014-166591 2014-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160022258A true KR20160022258A (ko) 2016-02-29
KR102320752B1 KR102320752B1 (ko) 2021-11-02

Family

ID=55371774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150113305A KR102320752B1 (ko) 2014-08-19 2015-08-11 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6385195B2 (ko)
KR (1) KR102320752B1 (ko)
CN (1) CN105369151B (ko)
TW (1) TWI648108B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106282782B (zh) * 2016-10-12 2018-05-25 天津钢管集团股份有限公司 高合金热轧穿孔顶头
CN111282996A (zh) * 2020-04-08 2020-06-16 冯永涛 一种穿轧一体四段式复合顶头
CN112899564A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 常州宝菱重工机械有限公司 钢管穿孔顶头及制备方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920463A (ja) * 1982-07-22 1984-02-02 Kawasaki Steel Corp 継目無鋼管製造用工具材料の製造方法
JPS6024297A (ja) * 1983-07-18 1985-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無鋼管製管用ガイドシユ−
JPH0760314A (ja) 1993-08-24 1995-03-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管用工具及びその製造方法
JPH08193241A (ja) 1994-09-26 1996-07-30 Kawasaki Steel Corp 熱間加工用工具及びその製造方法
JPH08206709A (ja) * 1994-12-09 1996-08-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管工具およびその製造方法
JPH08300014A (ja) 1995-04-27 1996-11-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管工具の製造方法
JPH11197716A (ja) * 1998-01-20 1999-07-27 Nkk Corp 継目無鋼管製造用プラグミルプラグ
JP2940188B2 (ja) * 1991-02-23 1999-08-25 住友金属工業株式会社 熱間製管工具及びその製造方法
JP2002047533A (ja) * 2000-07-28 2002-02-15 Nippon Chuzo Kk 継目無管製造用工具及びその製造方法
JP2002047534A (ja) * 2000-07-28 2002-02-15 Nippon Chuzo Kk 継目無管製造用工具及びその製造方法
JP2003129184A (ja) 2001-10-25 2003-05-08 Kawasaki Steel Corp 穿孔圧延用工具
KR20090057471A (ko) 2006-09-27 2009-06-05 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 탱크 벤팅 장치, 제어 장치 및 내연 기관의 점검 방법
JP2013112869A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Jfe Steel Corp 穿孔圧延用工具
WO2014050975A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 新報国製鉄株式会社 シームレス鋼管製造用ピアサープラグ用素材およびその製造方法
KR20140050975A (ko) 2012-10-22 2014-04-30 삼성전자주식회사 메모리 셀을 리페어 하는 방법과 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5939018A (en) * 1984-10-10 1999-08-17 Kawasaki Steel Corporation Martensitic stainless steels for seamless steel pipe
JPH02179843A (ja) * 1988-12-29 1990-07-12 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管用工具材料
CN1040778C (zh) * 1995-04-19 1998-11-18 宝山钢铁(集团)公司 一种钢管穿孔顶头材料
JP3292122B2 (ja) * 1997-12-19 2002-06-17 日本鋼管株式会社 継目無鋼管製造用工具
JP3620707B2 (ja) * 2000-05-19 2005-02-16 日産自動車株式会社 無段変速機用転動体
JP2005240135A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Jfe Steel Kk 曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法および耐摩耗鋼
CA2572156C (en) * 2004-06-30 2013-10-29 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Fe-ni alloy pipe stock and method for manufacturing the same
EP1777313B1 (en) * 2004-06-30 2012-08-01 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Ni BASE ALLOY MATERIAL TUBE AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
CN1891398A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 住友金属工业株式会社 马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法
JP4880336B2 (ja) * 2006-03-20 2012-02-22 日産自動車株式会社 セルフピアスリベットおよびその製造方法
CN101070561A (zh) * 2006-05-12 2007-11-14 江苏南山冶金机械制造有限公司 一种穿孔顶头的热处理加工工艺
CN101070581A (zh) * 2006-05-12 2007-11-14 江苏南山冶金机械制造有限公司 不锈钢无缝钢管穿孔顶头
CN100453685C (zh) * 2006-07-11 2009-01-21 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 高Cr系不锈钢无缝油井管及其生产方法
CN102586700A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 宜兴市景程模具有限公司 高合金管穿孔顶头材料及其制造方法和表面处理方法
US9340847B2 (en) * 2012-04-10 2016-05-17 Tenaris Connections Limited Methods of manufacturing steel tubes for drilling rods with improved mechanical properties, and rods made by the same
CN103451551B (zh) * 2013-08-30 2015-07-01 北京工业大学 一种耐高温磨蚀铸钢穿孔机顶头的制备方法
CN103789685A (zh) * 2014-02-17 2014-05-14 上海海隆石油管材研究所 一种高强度、高韧性石油钻杆及其生产方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920463A (ja) * 1982-07-22 1984-02-02 Kawasaki Steel Corp 継目無鋼管製造用工具材料の製造方法
JPS6024297A (ja) * 1983-07-18 1985-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無鋼管製管用ガイドシユ−
JP2940188B2 (ja) * 1991-02-23 1999-08-25 住友金属工業株式会社 熱間製管工具及びその製造方法
JPH0760314A (ja) 1993-08-24 1995-03-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管用工具及びその製造方法
JPH08193241A (ja) 1994-09-26 1996-07-30 Kawasaki Steel Corp 熱間加工用工具及びその製造方法
JPH08206709A (ja) * 1994-12-09 1996-08-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管工具およびその製造方法
JPH08300014A (ja) 1995-04-27 1996-11-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管工具の製造方法
JPH11197716A (ja) * 1998-01-20 1999-07-27 Nkk Corp 継目無鋼管製造用プラグミルプラグ
JP2002047533A (ja) * 2000-07-28 2002-02-15 Nippon Chuzo Kk 継目無管製造用工具及びその製造方法
JP2002047534A (ja) * 2000-07-28 2002-02-15 Nippon Chuzo Kk 継目無管製造用工具及びその製造方法
JP2003129184A (ja) 2001-10-25 2003-05-08 Kawasaki Steel Corp 穿孔圧延用工具
KR20090057471A (ko) 2006-09-27 2009-06-05 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 탱크 벤팅 장치, 제어 장치 및 내연 기관의 점검 방법
JP2013112869A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Jfe Steel Corp 穿孔圧延用工具
WO2014050975A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 新報国製鉄株式会社 シームレス鋼管製造用ピアサープラグ用素材およびその製造方法
KR20140050975A (ko) 2012-10-22 2014-04-30 삼성전자주식회사 메모리 셀을 리페어 하는 방법과 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016041844A (ja) 2016-03-31
KR102320752B1 (ko) 2021-11-02
CN105369151A (zh) 2016-03-02
TW201615295A (zh) 2016-05-01
CN105369151B (zh) 2020-04-03
TWI648108B (zh) 2019-01-21
JP6385195B2 (ja) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4423254B2 (ja) コイリング性と耐水素脆化特性に優れた高強度ばね鋼線
JP4666388B2 (ja) 耐熱耐摩耗性高Cr鋳鉄
JP2010168628A (ja) 冷間鍛造性に優れた浸炭用鋼の製造方法
JPWO2014050975A1 (ja) シームレス鋼管製造用ピアサープラグ用素材およびその製造方法
JP3971571B2 (ja) 高強度ばね用鋼線
JP7152832B2 (ja) 機械部品
JP2009263763A (ja) 浸炭用鋼の製造方法
JP6691452B2 (ja) ばね用鋼線
KR20160022258A (ko) 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그
JP4188307B2 (ja) 浸炭部品及びその製造方法
JP2010163666A (ja) 浸炭時の粗大粒防止特性と疲労特性に優れた肌焼鋼とその製造方法
JP2009235523A (ja) オイルテンパー線とその製造方法、及びばね
JP6766362B2 (ja) 浸炭時の粗大粒防止特性と疲労特性と被削性に優れた肌焼鋼およびその製造方法
JP5986434B2 (ja) 中空ばね用シームレス鋼管
JP6018394B2 (ja) 高強度ばね用中空シームレスパイプ
JP4569961B2 (ja) ボールネジまたはワンウェイクラッチ用部品の製造方法
JP2012017484A (ja) ボルト用鋼、ボルトおよびボルトの製造方法
JP5816136B2 (ja) 中空ばね用シームレス鋼管の製造方法
JP5217403B2 (ja) 被削性および疲労特性に優れた機械構造用鋼材
JP6680406B1 (ja) 機械部品及び機械部品の製造方法
JP6635100B2 (ja) 肌焼鋼
JP4307329B2 (ja) ピストンリング用線材及びピストンリング
JP3971569B2 (ja) 高強度ばね用熱間圧延線材
JP2016074951A (ja) 肌焼鋼の製造方法
JP7323850B2 (ja) 鋼材及び浸炭鋼部品

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant