WO2005123289A1 - 継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

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alkali metal
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Sumio Iida
Tetsuya Nakanishi
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Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a seamless steel pipe by elongating and rolling a hollow shell, and more particularly, to a method for manufacturing a seamless steel pipe capable of preventing the occurrence of internal flaws in a pipe which is likely to occur during elongation and rolling. About.
  • the pipe from which the mandrel bar has been pulled out is cut off by a hot saw at a portion having a poor pipe end shape, and then reheated in a reheating furnace, and its outer surface is descaled by high-pressure water.
  • the outer diameter is reduced and the thickness is reduced slightly by a stretch reducer to obtain predetermined product dimensions.
  • the tubes are cooled on a cooling floor, cut to the required length by a cold saw, and sent to a refining line.
  • a lubricant is usually applied to the surface of the mandrel bar. This is because a relative slip occurs between the inner surface of the hollow shell and the surface of the mandrel bar during elongation rolling. If the lubrication state at the interface is not sufficient, the hollow shell and the mandrel bar are seized and a product with good inner surface quality is obtained. Is no longer available. Therefore, a lubricant is applied to the surface of the mandrel bar to prevent seizure of the hollow shell and the mandrel bar and to secure a stable low friction coefficient.
  • a lubricant mainly containing graphite as disclosed in Patent Document 1 and a lubricant mainly containing My force as disclosed in Patent Document 2 are used.
  • Patent Document 1 JP-A-50-144868
  • Patent Document 2 JP-A-64-16894
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 7-84667
  • An object of the present invention is to provide a seamless steel pipe manufactured by the Mannes mandrel mill method, in which the coefficient of friction at the time of elongation rolling by the mandrel mill is reduced, and the generation of inner surface flaws of the pipe can be reduced.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steel pipe.
  • the gist of the present invention is the following method for producing a seamless steel pipe.
  • a lubricant containing at least one of graphite and my force is applied to one surface of the mandrel bar, and a monovalent alkali is applied to the inner surface of the hollow shell.
  • condition a When the inner surface temperature of the raw pipe immediately after the end of the perforation is 1150 ° C or more, the time from the end of the perforation to the supply of the lubricant mainly composed of borate of a monovalent alkali metal, or after the end of the descaling, 1 5 to 60 seconds until the supply of the lubricant mainly composed of a valency alkali metal borate (hereinafter referred to as condition a),
  • condition b The inner surface temperature of the raw tube at the time of supplying a lubricant mainly composed of borate of a monovalent alkali metal is 1100 ° C or more (hereinafter referred to as condition b),
  • condition d The inner surface temperature of the shell immediately before elongation rolling is 1000 to 1170 ° C (hereinafter referred to as condition d).
  • the "lubricant containing at least one of graphite and my power" as the main component is a lubricant containing 50% by mass or more of graphite or my power alone in a dry film state, or graphite. It is a lubricant containing 50% by weight or more in total.
  • the "lubricant mainly containing a monovalent alkali metal borate” is a lubricant containing 50% by mass or more of a monovalent alkali metal borate.
  • Borax is mainly composed of NaBO-10HO.
  • lubricant mainly composed of borax or simply “borax” may be used instead of “the monovalent alkali metal borate”.
  • the steel type to be subjected to the method of the present invention is a steel type in which a scale mainly composed of iron oxide is generated, such as carbon steel and low alloy steel.
  • the cause is as follows. That is, even if the above-mentioned lubricant is supplied into the raw pipe, it may not be melted properly, and even if it is melted, it may not be uniformly distributed on the entire inner surface of the pipe. Then, the coefficient of friction during rolling is locally increased, and the inner surface quality is degraded.
  • That technique can also be used in the method of the invention.
  • the present inventor has found that if scale exists on the inner surface of a pipe before supplying a lubricant mainly composed of a monovalent alkali metal borate, the lubricant is easily melted and spread over the entire inner surface of the pipe. Uniformly Was found to be distributed. This is for the following reasons (1) and (2).
  • the wettability is good, only the molten borax is easy to spread, and even if the borax is supplied in a lump, the borax in the portion in contact with the inner surface of the base tube is easy to spread, so that the heat transfer property is good and the melt is soft.
  • the borax in the portion in contact with the inner surface of the raw tube is difficult to spread! /, And therefore remains as a lump, and the heat transfer to the inside is delayed, so that melting is prevented.
  • the condition for generating a scale having an appropriate thickness on the inner surface of the raw tube is the feature a described above. Specifically, when the inner surface temperature of the raw pipe immediately after drilling is 1150 ° C or more (more preferably 1200 ° C or more), from the completion of drilling to the supply of a lubricant mainly composed of monovalent alkali metal borate. The time must be 5 seconds or more (more preferably, 10 seconds or more). However, this time is when the descaling process using high-pressure water or the like is not performed after the drilling is completed and before the lubricant is supplied. If descaling is performed before supplying the lubricant, the time from the end of the descaling process to the supply of the lubricant must be 5 seconds or more (more preferably, 10 seconds or more).
  • the thickness of the scale is preferably in the range of 5 to 30 ⁇ m. Therefore, the heating temperature and heating time for generating a scale of this thickness are determined. To confirm this, the following experiment was performed.
  • Figure 1 is a diagram showing the results of an experiment conducted in the following procedure and examining the effects of heating temperature and time on scale thickness.
  • a 30 X 30 X 6 (mm) carbon steel plate was used as a test piece, and heated and maintained at a predetermined temperature in a nitrogen atmosphere.
  • the solid line in FIG. 1 is a line where the scale thickness is 5 ⁇ m, and the dotted line is a line where the scale thickness is 20 ⁇ m.
  • the thickness of the scale will be 5 ⁇ m after 5 seconds of ventilation, and 20 ⁇ m after 65 seconds of ventilation.
  • the above test is a so-called lab test, and therefore slightly differs from the actual conditions of the seamless steel pipe production line. However, even if the difference is taken into consideration, it is acceptable to assume that if the inner surface temperature of the pipe is 1150 ° C or more and a time of 5 to 60 seconds is formed, a scale with a thickness of 5 to 20 ⁇ m is formed. The temperature of the inner surface of the pipe after drilling is at most about 1250 ° C. Then, since the inner surface temperature of the raw tube decreases with the passage of time, even if the temperature at the end of drilling is 1250 ° C, there is no possibility that the scale thickness will exceed 30 ⁇ m after 60 seconds.
  • the surface temperature of the blank tube after the end of perforation is 1150 ° C or more, and the time from the end of perforation to the supply of lubricant or the force at the end of descaling is also The time until lubricant supply was set to 5 to 60 seconds.
  • the reason why the descaling end point is used as a reference is that after descaling, it is necessary to regenerate a scale with an appropriate thickness.
  • the lubricant mainly composed of borax supplied into the raw tube melts together with the scale and spreads on the inner surface of the tube.
  • the inner tube inner surface temperature is low, the molten lubricant and scale (hereinafter referred to as “molten lubricant”) do not spread sufficiently due to the increased viscosity. Therefore, the inner surface temperature of the raw pipe immediately before the lubricant supply must be 1100 ° C or higher. More desirable Is 1150 ° C or higher.
  • the lubricant adhering to the inner surface of the pipe does not spread instantaneously, but requires time for spreading. In order for the lubricant to spread, it is necessary to wait at least 10 seconds, more preferably at least 20 seconds, after the supply of the lubricant until the start of stretching and rolling.
  • a 125 X 125 X 6 (mm) carbon steel plate is heated and held in a nitrogen atmosphere to a predetermined temperature.
  • a heated carbon steel plate was used as a test piece, and 0.2 g of borax was placed in the center of the test piece and left in the furnace for a predetermined time.
  • a is the radius of the major axis of the ellipse
  • b is the radius of the minor axis of the ellipse.
  • FIG. 2 shows the experimental results.
  • the solid line shows the results when the test piece was scaled before the borax was placed and when the dotted line force S scale was not applied.
  • the plot shows the time required for spreading the borax force S2000mm 2 or more. From this result, it can be seen that, when the temperature is 1100 ° C or more, sufficient spread of the molten lubricant can be obtained in 10 seconds or more on the surface to which the scale is attached.
  • the inner surface temperature of the tube immediately before the elongation rolling is 1000 to 1170 ° C, more preferably 1050 to 1120 ° C.
  • the inner surface temperature of the raw pipe is 1000 to 1050 ° C, it is used for mandrel mill rolling. It is desirable that the average temperature of one mandrel bar surface be 80 ° C or more.
  • the inner surface temperature of the raw tube immediately before the elongation rolling be 1170 ° C or lower, more preferably 1120 ° C or lower, because graphite or copper which is a main component of the lubricant applied to the bar surface is used. It is caused by heat resistance temperature such as force. They burn or pyrolyze at high temperatures, so there is an upper limit to the application temperature.
  • a base tube obtained by perforating a billet of carbon steel having a C content of 0.2% was subjected to elongation rolling by a Mannes mandrel mill method, and the effect of the present invention was verified.
  • the rolling setup is as follows.
  • a powdered lubricant in which 80% by mass of borax and 20% by mass of metallic soap were mixed was supplied to the inside of the raw tube before being subjected to the mandrel mill.
  • the supply is carried out by mixing the above lubricant with the carrier gas sent to the injection pipe through the carrier gas supply device power valve, inserting the nozzle at the tip of the injection pipe into the base pipe, and spraying the inner surface. went.
  • Feed rate was lm 2 per lOOg of elementary tube surface.
  • the temperature on the inner surface of the tube was measured using a radiation thermometer.
  • the mandrel bar used for the mandrel mill rolling is made of JIS SKD6 tool steel, and has a 50- ⁇ m-thick Cr plating on its surface. As shown in Table 1, apply a graphite-based or my-powered water-soluble lubricant on this Cr plating and dry it. A lubricating film was formed.
  • the graphite-based lubricant is a mixture of graphite and a resin-based organic binder in a mass ratio of 3: 1.
  • the My force lubricant is a mixture of My force and a boric acid inorganic binder in a mass ratio of 2: 1. These were applied as an aqueous solution, and the thickness of the dried film was 100 m.
  • Tables 1 and 2 show the test conditions, the friction coefficient during elongation rolling, and the evaluation results of the inner surface quality of the product steel pipe.
  • the evaluation criteria are as follows.
  • the ratio of the total load ( ⁇ pi) in a steady state where a load was applied to all stands and the thrust force acting on the mandrel bar (F) during mandrel mill rolling was read from a recording chart. It was calculated as FZ ⁇ pi.
  • the value of the coefficient of friction was 0.03 or less: ⁇ , 0.031 to 0.04 was ⁇ , 0.041 to 0.05 was ⁇ , and X was 0.051 or more.
  • the inner surface quality was evaluated based on the rate of occurrence of flaws linearly generated in the axial direction on the inner surface of the product steel pipe (the number of flawed steel pipes is expressed as a percentage of the total number of product steel pipes). If the above incidence rate is less than 0.5% ⁇ , from 0.5% to 1.0% ⁇ , from over 1.0% to 2.0% ⁇ , from 2.0% The larger one was designated X.
  • the coefficient of friction at the time of mandrel mill rolling can be reduced, and the seamless steel pipe can be formed without causing flaws on the inner surface. Can be manufactured.
  • FIG. 1 is a diagram showing the effect of heating temperature and heating time of a steel plate as a test piece on the scale thickness generated.
  • FIG. 2 is a graph showing the effect of heating temperature and heating time on the spread of a lubricant mainly composed of borax.

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Abstract

　マンドレルミルによる延伸圧延時の摩擦係数を低くし、管の内面疵の発生を少なくすることのできる継目無鋼管の製造方法である。 　中空素管を延伸圧延する際に、マンドレルバー表面に黒鉛およびマイカの少なくとも一方を主成分とする潤滑剤を塗布し、さらに中空素管の内面に１価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤を供給し、下記（ａ）から（ｄ）までの条件を満足させる。 　（ａ）穿孔終了直後の素管内面温度を1150°C以上とし、穿孔終了から１価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時間、またはデスケーリング終了後、同潤滑剤の供給までの時間を５～60秒とする。（ｂ）１価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給時の素管内面温度を1100°C以上とする。（ｃ）１価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給後、延伸圧延開始までの時間を10秒以上とする。（ｄ）延伸圧延直前の素管内面温度を1000～1170°Cとする。  

Description

明 細 書
継目無鋼管の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、中空素管を延伸圧延する継目無鋼管の製造方法に関し、さらに詳しく は延伸圧延時に発生しやすい管の内面疵の発生を防止することができる継目無鋼 管の製造方法に関する。
背景技術
[0002] マンネスマン マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造においては、まず回転 炉床式加熱炉で加熱された丸鋼片を穿孔機で穿孔して中空のシェル (素管）となす 。次いで、表面に潤滑剤を塗布したマンドレルバ一をこのシェルに串状に挿入し、 5 〜9スタンドからなるマンドレルミルでシェルを所定の寸法に 1パスで圧延する。これを 延伸圧延という。
[0003] 延伸圧延後、マンドレルバ一が引き抜かれた管は、管端形状の悪い部分がホットソ 一で切断された後、再加熱炉で再加熱され、高圧水によってその外面をデスケーリ ングする。次いで、ストレツチレデューサ一により外径圧下と若干の肉厚圧下を施して 所定の製品寸法にする。その後、管は冷却床で冷却され、コールドソーにより所要の 長さに切断されて精整ラインに送られる。
[0004] 上記工程のうち中空素管をマンドレルミルによって延伸圧延する工程では、通常、 マンドレルバ一の表面に潤滑剤を塗布する。これは、延伸圧延時に中空素管の内面 とマンドレルバ一表面との間に相対滑りが生じるので、その界面の潤滑状態が十分 でないと、中空素管とマンドレルバ一が焼き付き、内面品質の良好な製品が得られな くなるからである。このため、中空素管とマンドレルバ一が焼き付くのを防ぐとともに、 安定な低 ヽ摩擦係数を確保するために、マンドレルバ一の表面に潤滑剤を塗布する のである。
[0005] 潤滑剤としては、特許文献 1に開示されるような黒鉛を主成分としたものや、特許文 献 2に開示されるようなマイ力を主成分としたものが用いられる。
さらに、近年、管の内面品質の向上を目的とし、特許文献 3に開示されるような硼砂 を主成分とした潤滑剤を中空素管の内面に供給することで、管内面のスケールを溶 融させて内面品質を改善する方法が提案されている。
特許文献 1：特開昭 50— 144868号公報
特許文献 2：特開昭 64 - 16894号公報
特許文献 3 :特公平 7— 84667号公報
[0006] ところが、マンドレルミル圧延に際して、硼砂を主成分とした潤滑剤を中空素管の内 面に供給しても、その効果が十分に発揮されないことがある。さらには、逆に圧延時 の摩擦係数が高くなつて内面品質が悪ィ匕するなどの好ましくない現象が生じることが ある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明の目的は、継目無鋼管をマンネスマン マンドレルミル方式により製造する に当たって、マンドレルミルによる延伸圧延時の摩擦係数を低くし、管の内面疵の発 生を少なくすることのできる継目無鋼管の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、下記の継目無鋼管の製造方法を要旨とする。
[0009] 中空素管をマンドレルミルによって延伸圧延する際に、マンドレルバ一表面に黒鉛 およびマイ力の少なくとも一方を主成分とする潤滑剤を塗布し、さらに中空素管の内 面に 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤を供給する継目無鋼管の製造 方法であって、下記 aから dまでの条件のすべてを満足させることを特徴とする内面品 質に優れた継目無鋼管の製造方法。
[0010] a.穿孔終了直後の素管内面温度が 1150°C以上で、穿孔終了から 1価のアルカリ 金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時間、またはデスケーリング終了後 、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時間が 5〜60秒で あること (以下、条件 aという）、
[0011] b. 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給時の素管内面温度が 1 100°C以上であること（以下、条件 bという）、
[0012] c 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給後、延伸圧延開始まで の時間が 10秒以上であること（以下、条件 cという）、
[0013] d.延伸圧延直前の素管内面温度が 1000〜1170°Cであること（以下、条件 dという
) o
[0014] ここで、「黒鉛およびマイ力の少なくとも一方を主成分とする潤滑剤」とは、乾燥被膜 の状態で黒鉛もしくはマイ力をそれぞれ単独で 50質量％以上含有する潤滑剤、また は黒鉛およびマイ力を合計で 50質量％以上を含有する潤滑剤である。
[0015] 「1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤」とは、 1価のアルカリ金属の硼 酸塩を 50質量％以上含む潤滑剤である。なお、硼砂は、 Na B O - 10H Oを主成分
2 4 7 2 とするもので、本発明方法で使用する潤滑剤の主成分として好適である。従って、本 明細書では「1価のアルカリ金属の硼酸塩」のかわりに「硼砂を主体とする潤滑剤」ま たは単に「硼砂」と記すこともある。
[0016] 本発明方法の対象になる鋼種は、炭素鋼、低合金鋼等の主に酸化鉄からなるスケ ールが生じる鋼種である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 前記のように、マンドレルミル圧延を行う際に硼砂を主体とした潤滑剤を中空素管 の内面に供給しても、その効果が十分に発揮されない場合がある。本発明者等が究 明したところ、その原因は、次の点にあることが明らかになった。即ち、上記の潤滑剤 が素管内に供給されても、それが適切に溶融せず、また、溶融しても管内面全面に 均一に分布しないことがある。そうすると、圧延時の摩擦係数が局部的に高くなつて、 内面品質が悪ィ匕するのである。
[0018] 上記のような好ましくない事態を防ぐには、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とす る潤滑剤を供給するときの素管内面の温度を適正にし、かつ潤滑剤供給後の延伸 圧延の条件を適正化することが必要である。本発明は、このような知見を基礎とする ものである。
[0019] なお、管内面の全面に均一に潤滑剤を供給する技術は、既に実用化されている。
その技術は、本発明方法でも使用できる。
[0020] 本発明者は、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤を供給する前の管 内面にスケールが存在していれば、潤滑剤は容易に溶融して管内面全面に均一に 分布することを見出した。これは、下記 (1)および (2)の理由による。
[0021] (1)溶融した潤滑剤と酸ィ匕鉄を主成分とするスケールとの濡れ性が関係しており、鋼 と溶融硼砂よりも、スケールと溶融硼砂の方が濡れ性が良好である。
[0022] (2)潤滑剤とスケールとの相互反応によって、潤滑剤だけでなくスケールも溶融し、 溶融した潤滑剤とスケールの流動性が良好であるために素管内面に均一に分布す る。
[0023] 濡れ性が良いと、溶融した硼砂が拡がりやすいだけでなぐ仮に硼砂が塊状で供給 されても素管内面と接触した部分の硼砂が拡がりやすいので、伝熱性が良好で溶融 しゃすい。これに対して、濡れ性が悪いと、素管内面に接触した部分の硼砂が拡がり にく!/、ために塊状のままで存在し、その内部までの伝熱が遅れて溶融が妨げられる。
[0024] 以上の理由で、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給の前まで に管内面に適正量のスケールを生成させておくことが重要なのである。
[0025] 1.条件 aについて
素管内面に適正厚さのスケールを生成させる条件が、前記の特徴 aである。具体的 には、穿孔終了直後の素管内面温度が 1150°C以上（より望ましいのは 1200°C以上 )で、穿孔終了から 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時 間が 5秒以上（より望ましいのは 10秒以上）であることが必要である。但し、この時間 は、穿孔終了後、潤滑剤供給までに高圧水などによるデスケーリング処理を行わな い場合である。潤滑剤供給前にデスケーリングを行う場合は、デスケーリング処理終 了後、潤滑剤供給までの時間を 5秒以上 (より望ましいのは 10秒以上)とすることが必 要である。
[0026] 一方、スケールが多量になりすぎると、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤 滑剤を供給してもスケールを完全には溶融させることができず、一部のスケールが溶 融しないで残るために、管の内面品質を悪化させる。従って、穿孔終了後またはデス ケーリング終了後、 1価のアルカリ金属の硼酸塩供給までの時間を過度に長くしては ならない。
[0027] 多数の試験結果から、スケールの厚さは 5〜30 μ mの範囲が好ましいことが明らか になった。そこで、この厚さのスケールを生成させるための加熱温度と加熱時間を確 認するため、次に述べる実験を行った。
[0028] [実験 1]
図 1は、以下の手順で実験を行い、加熱温度と時間がスケールの厚さに及ぼす影 響を調査した結果を示す図である。
(1) 30 X 30 X 6 (mm)の炭素鋼の板を試験片とし、窒素雰囲気下で所定温度まで 加熱して保持。
(2)その後、所定時間（図 1の縦軸に示す種々の時間）大気を通気した後、直ちに 窒素を通気して冷却。
(3)冷却した後に、試験片の断面のミクロ観察を行い、スケールの厚さを測定。
[0029] 図 1中の実線がスケールの厚さが 5 μ mとなる線で、点線がスケールの厚さが 20 μ mとなる線である。即ち、試験片の加熱温度が 1150°Cであれば、 5秒間の大気の通 気でスケールの厚さは 5 μ mになり、 65秒間の大気の通気で 20 μ mになる。
[0030] 上記の試験は、 V、わゆるラボ試験であるから、実際の継目無鋼管製造ラインの条件 とは若干異なる。しかし、その相違を考慮しても、管内面温度を 1150°C以上として、 5〜60秒の時間をおけば、 5〜20 μ mの厚さのスケールが生成すると考えて差し支 えない。なお、穿孔終了後の管内面の温度は、最高でも 1250°C程度である。そして 、時間の経過とともに素管内面温度が下がるから、穿孔終了時点の温度が、仮に 12 50°Cであっても、 60秒経過した後にスケール厚さが 30 μ mを超えるおそれはない。
[0031] 上記の実験結果に基づいて、条件 aでは、穿孔終了後の素管表面温度が 1150°C 以上であること、および穿孔終了時点から潤滑剤供給までの時間、またはデスケーリ ング終了時点力も潤滑剤供給までの時間を 5〜60秒とすることとした。なお、デスケ 一リング終了時点を基準にするのは、デスケーリングした場合は、その後に適正厚さ のスケールを再生させる必要があるからである。
[0032] 2.条件 bおよび条件 cについて
素管内部に供給された硼砂を主体とする潤滑剤は、スケールとともに溶融して、管 内面に拡がる。この時、素管内面温度が低いと溶融した潤滑剤とスケール (以下「溶 融潤滑剤」と記す)は、その粘度が大きくなつて十分には拡がらない。そのため、潤滑 剤供給直前の素管内面温度は 1100°C以上であることが必要である。より望ましいの は 1150°C以上である。また、管内面に付着した潤滑剤は瞬時に拡がるわけではなく 、拡がるための時間が必要である。潤滑剤が拡がるためには、その供給後、延伸圧 延開始まで 10秒以上、より望ましくは 20秒以上必要である。これらの条件は、下記の 実験によって確かめられた。
[0033] [実験 2]
以下の手順で実験を行 、、加熱温度と時間が硼砂の拡がり性に及ぼす影響を調 查した。
(1) 125 X 125 X 6 (mm)の炭素鋼の板を、窒素雰囲気下で所定温度まで加熱し て保持。
(2)その後、スケール付けを行うものについては 30秒間だけ大気を通気した後、直 ちに窒素を通気。この処理で厚さ 10〜20 μ mのスケールが付着する。
(3)加熱された炭素鋼の板を試験片とし、その中央に 0.2gの硼砂をのせ、所定時 間炉内に放置。
(4)所定時間が過ぎた後、直ちに炉力 取り出して冷却。
(5)冷却した後に、溶融した硼砂が楕円状に拡がった面積 Sを、次式で算出。
S = π ab
ここで、 aは楕円の長軸の半径、 bは楕円の短軸の半径である。
[0034] 実験結果を図 2に示す。図中、実線が硼砂をのせる前に試験片にスケール付けを 行った場合、点線力 Sスケール付けを行わなカゝつた場合の結果である。それぞれ硼砂 力 S2000mm2以上拡がるのに要した時間をプロットしたものである。この結果から、ス ケールの付着した表面では、その温度が 1100°C以上の場合には、 10秒以上で十 分な溶融潤滑剤の拡がりが得られることが分かる。
[0035] 3.条件 dについて
次に、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤を素管内に供給した場合の 適正な圧延条件を詳細に調査した。その結果、延伸圧延直前の素管内面温度に適 正範囲が存在することが明らかになった。具体的には、延伸圧延直前の素管内面温 度が 1000〜 1170°Cであることが必要であり、より望まし ヽのは 1050〜 1120°Cであ る。さらに、素管内面温度が 1000〜1050°Cの場合は、マンドレルミル圧延に供され るマンドレルバ一表面の平均温度が 80°C以上であることが望ましい。
[0036] これは、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の潤滑特性と、バー表面 に塗布されるバー潤滑剤の潤滑特性に起因する。まず、延伸圧延直前の素管内面 温度の下限が 1000°C (より望ましいのは 1050°C)であることが必要なのは、 1価のァ ルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の潤滑特性に起因すると考えられる。この 潤滑剤を適用した場合、これが有効に作用するのはバーと素管との界面の温度が高 ぐ界面に存在する溶融潤滑剤の粘性が低い場合に限られるのである。
[0037] 一方、延伸圧延直前の素管内面温度が、 1170°C以下、さらに望ましくは 1120°C 以下であることが必要なのは、バー表面に塗布される潤滑剤の主成分である黒鉛や マイ力等の耐熱温度に起因する。これらは高温では燃焼したり、熱分解したりするた め、適用温度に上限が存在するのである。
実施例
[0038] C含有量が 0. 2%の炭素鋼のビレットとを穿孔して得た素管をマンネスマン マン ドレルミル方式にて延伸圧延し、本発明の効果を検証した。圧延段取りは以下のとお りである。
[0039] 1.ビレット寸法：径 310mm、長さ 2997mm
2.マンドレルミル圧延前の素管寸法：外径 324mm、肉厚 33mm、長さ 7818mm
3.マンドレルミル圧延後の寸法：外径 276mm、肉厚 17mm、長さ 16420mm
4.製品寸法：外径 197mm、肉厚 20mm、長さ 19841mm。
ピアサーミルによって穿孔した後、マンドレルミルに供する前の素管内部に硼砂 80 質量％と金属石けん 20質量％を混合した粉末状潤滑剤を供給した。その供給は、キ ャリア一ガス供給装置力 バルブを介して噴射配管に送られるキャリアーガスに上記 の潤滑剤を混合し、噴射配管先端のノズルを素管内に挿入し、その内面に吹き付け ることによって行った。供給量は、素管内表面の lm2当たり lOOgとした。なお、素管 内面の温度は放射温度計を用いて測定した。
[0040] マンドレルミル圧延に用いるマンドレルバ一は、 JISの SKD6の工具鋼製で、その表 面に厚さ 50 μ mの Crメツキが施されたものである。この Crメツキの上に表 1に示すよう に黒鉛系またはマイ力系の水溶性潤滑剤を塗布し乾燥して、 100 m厚の乾燥固体 潤滑被膜を形成させた。黒鉛系潤滑剤は、黒鉛と榭脂系の有機バインダーとが質量 比で 3 : 1に混合したものである。マイ力系潤滑剤は、マイ力と硼酸系の無機ノインダ 一とが質量比で 2: 1に混合したものである。これらを水溶液として塗布し、乾燥被膜 で 100 mの厚さとした。
[0041] 表 1および表 2に試験の諸条件と、延伸圧延中の摩擦係数および製品鋼管の内面 品質の評価結果を示す。評価基準は下記のとおりである。
[0042] (1)摩擦係数
摩擦係数は、マンドレルミル圧延中、全スタンドに荷重がかかった定常状態での合 計荷重（∑pi)とマンドレルバ一に働くスラスト力（F)との比を記録チャートから読み取 り、摩擦係数 =FZ∑ piとして求めた。この摩擦係数の値が 0. 03以下のものを◎、 0 . 031〜0. 04のものを〇、 0. 041〜0. 05のものを△、 0. 051以上のものを Xとし た。
[0043] (2)内面品質
内面品質は、製品鋼管の内面に軸方向直線状に発生する疵の発生率 (製品鋼管 全本数の中で、疵のある鋼管の本数を％で表示)で評価した。上記発生率が 0. 5% 未満のものを◎、 0. 5%〜1. 0%のものを〇、 1. 0%を超えて〜 2. 0%のものを△、 2. 0%より大きいものを Xとした。
[0044] なお、表 1と表 2中の No.3〜20および No.33〜38は、穿孔終了後、延伸圧延まで の間に管内面のデスケーリングを行ったので、穿孔終了から潤滑剤供給までの時間 の欄には、デスケーリング終了時点力も潤滑剤供給までの時間を記入した。
[0045] [表 1]
§〔 表 1
No. 穿孔直後の 穿孔終了から 潤滑剤供給直前の 潤滑剤供給から 圧延直前の 圧延直前の パ一
摩擦係数 内面品質 素管内面温度 潤滑剤供給までの時間 素管内面温度 圧延開始までの時間 素管内面温度 ハ一表面温 潤滑剤
(°C) (秒） (。C) (秒） (。c) (°C)
1 1150 5 1140 20 1080 25 黒鉛系 〇 〇
2 1150 10 1130 20 1070 25 黒鉛系 〇 〇
3 1150 30 (デスケ一リンゲ後） 1100 30 1010 25 黒鉛系 〇 o
4 1150 30 (デスケーリング後) 1100 30 1010 60 黒鉛系 〇 o
5 1150 30 (デスケーリング後） 1100 30 1010 80 黒鈴系 〇
6 "50 30 (デスケーリング後） 1t00 30 1010 100 黒鉛系 ◎ o
7 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 20 1040 25 黒鉛系 O 〇
8 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 20 1040 60 黒鉛系 〇 〇
9 1150 30 (デスケーリング後） 1100 20 1040 80 黒鉛系 o
10 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 20 1040 100 黒鉛系 ◎ o
11 1150 30 (デスケーリング後) 1100 10 1060 25 黒鉛系 ◎ o
12 1150 30 (デスケーリング後） 1100 30 1010 25 マイ力系 0 o
13 1150 30 (デスケーリング後） 1100 20 1040 25 マイ力系 〇 o
14 1150 30 (デスケーリング後） 1100 10 1060 25 マイ力系 ® ◎
15 1150 30 (デスケーリング後） 1100 30 1010 60 マイ力系 〇 〇
16 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 30 1010 30 マイ力系 ◎ ◎
17 1150 30 (ザスケーリング後） 1100 30 1010 100 マイ力系 ◎
18 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 20 1040 60 マイ力系 〇 〇
19 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 20 1040 80 マイ力系 ◎ ◎
20 1150 30 (デスケーリング後） 1100 20 1040 100 マイ力系 © ◎
21 1180 60 1120 20 1060 25 黒鉛系 o o
22 1180 60 1120 10 1080 25 黒鉛系 o o
23 1200 10 1180 20 1120 25 黒鉛系 ◎
24 ◎
1200 10 1180 20 1120 25 マイ力系 © ◎
25 1200 60 1140 20 1080 25 黒鉛系 o 〇
26 1220 5 1210 10 1170 25 黒鉛系 o 〇
27 1220 5 1210 10 1170 25 マイ力系 〇 〇
28 1220 60 1160 20 1100 25 黒鉛系
29 1220 60 1160 ◎
10 1120 25 ◎
黒鉛系 © 〇
表 2 穿孔直後の 穿孔終了から 潤滑剤供給直前の 潤滑剤供給から 圧延直前の 圧延直前の バ一
摩擦係数 内面品質
No. 素管内面温度 潤滑剤供給までの時間 素管内面温度 圧延開始までの時間 素管内面温度 ノ ΐ一表面温度 潤滑剤
(。c) (秒） (°C) (秒） (°C) (°C)
30 1130 5 1120 20 1060 25 黒鉛系 Δ X
31 1150 0 1150 20 1090 25 黒鉛系 Δ X
32 1150 60 1090 20 1030 25 黒鉛系 厶 X
33 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 40 990 25 黒鉛系 X X
34 1150 30 (デスケーリング後） 1100 40 990 80 黒鉛系 X X
35 1150 30 (デスケーリング後） 1100 40 990 100 黒鉛系 X X
36 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 40 ggo 25 マイ力系 X X
37 1150 30 (デスケーリング後） 1100 40 990 80 マイ力系 X X
38 1150 30 (デスケ一リング後） 1100 40 990 100 マイ力系 X X
39 1200 80 1120 20 1060 25 黒鉛系 Δ X
40 1220 60 1160 5 1130 25 黒鉛系 Δ X
41 1240 5 1230 10 1190 25 黒鉛系 X X
42 1240 5 1230 10 1190 25 マイ力系 Δ X
[0047] 表 1および表 2から明らかなように、前記 aから dまでの全ての条件を満たす本発明 方法で製造した場合は、摩擦係数が小さぐ製品鋼管の内面品質が良好である。一 方、条件 aから dまで条件のいずれか一つ以上を満たさない場合には、摩擦係数が 大きくなつて良好な内面品質が得られて!/ヽな ヽ。
産業上の利用可能性
[0048] 本発明方法によれば、継目無鋼管をマンネスマン マンドレルミル方式により製造 する場合に、マンドレルミル圧延時の摩擦係数を低くすることができ、内面に疵を発 生させることなく継目無鋼管を製造することができる。
図面の簡単な説明
[0049] [図 1]試験片である鋼板の加熱温度と加熱時間力 生成するスケールの厚さに及ぼ す影響を示す図である。
[図 2]加熱温度と加熱時間が、硼砂を主体とする潤滑剤の広がりに及ぼす影響を示 す図である。

Claims

請求の範囲
中空素管をマンドレルミルによって延伸圧延する際に、マンドレルバ一表面に黒鉛 およびマイ力の少なくとも一方を主成分とする潤滑剤を塗布し、さらに中空素管の内 面に 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤を供給する継目無鋼管の製造 方法であって、下記 aから dまでの条件のすべてを満足させることを特徴とする内面品 質に優れた継目無鋼管の製造方法。
a.穿孔終了直後の素管内面温度が 1150°C以上で、穿孔終了から 1価のアルカリ 金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時間、またはデスケーリング終了後 、 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給までの時間が 5〜60秒で あること、
b. 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給時の素管内面温度が 1 100°C以上であること、
c 1価のアルカリ金属の硼酸塩を主体とする潤滑剤の供給後、延伸圧延開始まで の時間が 10秒以上であること、
d.延伸圧延直前の素管内面温度が 1000〜 1170°Cであること。
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