WO2017051632A1 - ピアサープラグ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2017051632A1
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plug
tip
piercer
temperature
rolling
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日高　康善
東田　泰斗
雄一 山成
侑志 山本
達哉 宮井
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新日鐵住金株式会社
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    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Definitions

  • the present invention relates to a piercer plug and a manufacturing method thereof, and particularly to a piercer plug used for piercing and rolling for manufacturing a seamless steel pipe and a manufacturing method thereof.
  • a seamless steel pipe is manufactured by subjecting a heated billet to piercing and rolling by a piercing and rolling machine (Piercer).
  • JP-A-7-96305 and JP-A-3-18901 disclose piercer plugs used for piercing and rolling. Piercer plugs are used in very harsh environments.
  • Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-171733, 10-291008, 2668361 and 3635531 disclose a piercer plug in which wear of a material is suppressed by providing an oxide film on the surface of the material.
  • Has been. JP 2013-248619 A, Japanese Patent No. 4279350 and Japanese Patent No. 5169882 disclose piercer plugs in which the wear of the material is suppressed by providing a thermal spray coating on the surface of the material. Any of these films is consumed by wear or peeling when used for perforation. Piercer plugs that have been depleted can be reused by interrupting use and re-forming the film.
  • Japanese Patent No. 5464300 discloses a piercer plug in which a built-up layer is provided at the tip and a thermal spray coating is provided behind the built-up layer. This piercer plug suppresses deformation of the plug base material (material) by a high-strength overlay layer.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-156410 discloses that the body portion is made of 3Cr (chromium) -1Ni (nickel) based low alloy steel and the tip portion is made of Nb (niobium) alloy.
  • a piercer plug is disclosed in which high-temperature strength is increased and deformation of the tip portion is suppressed.
  • Japanese Examined Patent Publication No. 5-85242 discloses a piercer plug that includes a tip portion made of a heat-resistant alloy and a main body that is mounted so that the tip portion can be relatively rotated, thereby preventing deformation.
  • the conventionally proposed piercer plug has a structure in which a built-up part is formed at the tip part or a structure in which a tip part made of a material different from the trunk part is attached to the trunk part, so that the manufacturing process is complicated. In addition, the manufacturing cost is also high.
  • the entire piercer plug is made of a hard material, the toughness of the material decreases, and cracks may occur during piercing and rolling.
  • the present inventors have found that cracks during piercing and rolling are for coupling provided in the piercer plug mainly for coupling the piercer plug and the bar (core metal). It was found that it originates from the hole.
  • An object of the present invention is to provide a piercer plug in which a tip portion and a body portion are made of the same material, which suppresses deformation of the piercer plug, suppresses cracking, and prolongs the service life. That is.
  • a piercer plug according to an embodiment of the present invention includes a tip portion and a body portion formed of the same material as the tip portion and continuous with the tip portion.
  • the trunk portion includes a cylindrical portion in which a hole for attaching the bar is formed.
  • the tip is harder than the tube.
  • a method of manufacturing a piercer plug according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a piercer plug including a tip portion and a body portion that is formed of the same material as the tip portion and is continuous with the tip portion. Heating the piercer plug so that the temperature of the tube part in which the hole for attaching the bar is formed in the body part becomes lower than the austenite transformation temperature.
  • the life of the piercer plug can be extended.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a piercer plug according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another piercer plug having a shape different from that of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a piercing and rolling mill provided with a piercer plug.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a heating device.
  • FIG. 6 is a schematic view of a heating device different from the heating device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of a heat pattern.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the plug deformation amount and the number of passes.
  • FIG. 9 is a graph showing the Vickers hardness of the tip of the piercer plugs numbered 1 to 15.
  • the piercer plug includes a tip portion and a body portion that is formed of the same material as the tip portion and is continuous with the tip portion.
  • the trunk portion includes a cylindrical portion in which a hole for attaching the bar is formed.
  • the tip is harder than the tube.
  • This piercer plug has a tip part harder than the cylinder part and a cylinder part having higher toughness than the tip part. Therefore, when the piercer plug is used for piercing and rolling, deformation of the tip portion is suppressed and cracking of the cylindrical portion is suppressed. As a result, the piercer plug can be used for a larger number of piercing and rolling operations, and the life is increased.
  • This piercer plug further includes a film formed on the surface of the piercer plug.
  • a method of manufacturing a piercer plug includes a step of preparing a piercer plug including a tip portion and a body portion that is formed of the same material as the tip portion and is continuous with the tip portion, and the temperature of the tip portion is equal to or higher than the austenite transformation temperature and Heating the piercer plug so that the temperature of the cylinder part in which the hole for attaching the bar is formed in the trunk part is lower than the austenite transformation temperature.
  • the piercer plug manufactured by this method has a tip part harder than the cylinder part and a cylinder part having higher toughness than the tip part. Therefore, when this piercer plug is used for piercing and rolling, deformation of the tip portion is suppressed and cracking of the cylindrical portion is suppressed. As a result, the piercer plug can be used for a larger number of piercing and rolling operations, and the life is increased.
  • the manufacturing method of the piercer plug further includes a step of forming a film on the surface of the piercer plug prior to the heating step.
  • the piercer plug manufactured by this method suppresses deformation of the rolled part by the film.
  • Piercer plugs (hereinafter simply referred to as plugs) are repeatedly used in piercing and rolling machines (piercers) used in the production of seamless steel pipes.
  • the material used for the plug is not particularly limited as long as it is a steel whose hardness is improved by heat treatment, that is, a steel that is baked.
  • the plug is preferably formed by forging, but is not particularly limited thereto.
  • the steel used as a material for the plug preferably contains characteristic elements in the following ranges in addition to Fe (iron) and impurities. In addition, you may contain other than these elements.
  • % related to elements means mass%.
  • Carbon (C) is an active ingredient for improving high temperature strength. If the C content is 0.08% or less, there is no effect. On the other hand, if the C content exceeds 0.5%, the hardness becomes too high. Moreover, it becomes difficult to control the precipitation state of the carbide. Therefore, the C content is 0.08 to 0.5%.
  • the C content is preferably 0.3% or less, and more preferably 0.2% or less.
  • the C content is preferably 0.09% or more, and more preferably 0.1% or more.
  • Si 0.1 to 1.0%
  • Silicon (Si) is an effective component for deoxidation. If the Si content is 0.1% or less, the effect is small. When the Si content exceeds 1.0%, the toughness of the material starts to deteriorate. Therefore, the Si content is set to 0.1 to 1.0%.
  • the Si content is preferably 0.9% or less, and more preferably 0.8% or less.
  • the Si content is preferably 0.2% or more, and more preferably 0.3% or more.
  • Mn 0.2 to 1.5%
  • Manganese (Mn) stabilizes austenite at high temperatures. That is, the formation of ⁇ ferrite is suppressed to suppress toughness reduction. The effect is obtained when the Mn content is 0.2% or more. However, if the Mn content exceeds 1.5%, the hardness becomes too high, and after the perforation, a burning crack is likely to occur. Therefore, the Mn content is 0.2 to 1.5%.
  • the Mn content is preferably 1.4% or less, and more preferably 1.3% or less.
  • the Mn content is preferably 0.3% or more, and more preferably 0.4% or more.
  • the material may contain the following selective elements. That is, none of the following elements may be contained in the material. Moreover, only a part may be contained.
  • Ni 0 to 2.0%
  • Nickel (Ni) has the effect of improving the toughness of the quenched phase formed in the plug surface layer. The effect is almost saturated when the Ni content is 2.0%. Addition of more than that will increase the cost. Therefore, the Ni content is 0 to 2.0%.
  • the Ni content is preferably 1.9% or less, and more preferably 1.8% or less.
  • the Ni content is preferably 0.2% or more, and more preferably 0.3% or more.
  • Mo 0 to 4.0%
  • W 0 to 4.0%
  • Molybdenum (Mo) and tungsten (W) are substitutable elements. These elements are effective in improving the high-temperature strength and have the effect of increasing the Ac1 point and reducing the portion where the surface is burned after drilling. However, if the total exceeds 8.0%, ferrite remains even at a high temperature, and the strength and toughness deteriorate. Therefore, the total sum is 8.0% or less.
  • Mo content becomes like this. Preferably it is 3.9% or less, More preferably, it is 3.8% or less. Mo content becomes like this. Preferably it is 0.75% or more, More preferably, it is 0.8% or more. W content becomes like this. Preferably it is 3.9% or less, More preferably, it is 3.8% or less. W content becomes like this. Preferably it is 0.75% or more, More preferably, it is 0.8% or more.
  • Copper (Cu) is an austenite stabilizing element, and has an effect of improving the toughness of the plug surface layer portion that is held at a high temperature during drilling to become austenite. Therefore, the Cu content is 0 to 0.5%.
  • B 0 to 0.2%
  • Nb 0 to 1.0%
  • V 0 to 1.0%
  • Cr 0 to 10.0%
  • Ti 0 to 1.0%
  • boron (B) is contained even a little, there is an effect of increasing the strength of the grain boundary. However, when the B content exceeds 0.2%, an embrittled phase is precipitated and the toughness deteriorates. Therefore, the B content is 0 to 0.2%.
  • niobium (Nb), vanadium (V), chromium (Cr), and titanium (Ti) are contained in any amount, there is an effect of refining crystal grains. Therefore, the content of each of the elements Nb, V, and Ti is 0 to 1.0%, and the Cr content is 0 to 10.0%.
  • calcium (Ca) and rare earth elements (REM) can be added in small amounts as necessary for the purpose of desulfurization.
  • the plug 1 has, for example, a bullet shape as shown in FIG.
  • the plug 1 includes a distal end portion 2 and a trunk portion 3.
  • drum 3 are circular.
  • the front end portion 2 and the body portion 3 have continuous surfaces.
  • the tip portion 2 and the body portion 3 are formed of the same material and are one part.
  • the front end 2 side is defined as the front
  • the trunk 3 side is defined as the rear.
  • drum 3 has the coupling hole 4 opened in the rear end surface (back surface) provided in order to connect with a bar.
  • the front end (bottom of the hole) of the coupling hole 4 is located at the center or the rear part of the entire length of the plug 1 (the dimension from the front end of the front end portion 2 to the rear end of the body portion 3). .
  • the rear portion of the plug 1 (the rear portion of the body portion 3) is formed into a cylindrical shape by the coupling hole 4.
  • a portion in which the coupling hole 4 is formed is referred to as a cylindrical portion 5.
  • the length from the front end to the rear end (open end) of the coupling hole 4 in the longitudinal direction of the plug 1, that is, the depth of the coupling hole 4 is D [mm], and the front end of the cylindrical portion 5 is the coupling hole 4.
  • the position is 0.1 ⁇ D [mm] forward from the front end of each. That is, the cylindrical portion 5 indicates a portion between a position 0.1 ⁇ D [mm] ahead of the front end of the coupling hole 4 and the rear end of the plug 1 in the longitudinal direction of the plug 1.
  • the plug 1 shown in FIG. 1 may further include an escape portion located behind the trunk portion 3.
  • the plug 1 may have a shape in which the distal end portion 2 is formed to protrude in a convex shape.
  • the plug 1 shown in FIG. 2 further includes an escape portion 10 located behind the trunk portion 3.
  • the plug 1 is used for piercing and rolling by attaching the tip of a bar 15 (core metal) to the coupling hole 4 in the piercing and rolling mill 13.
  • the plug 1 is disposed between the pair of inclined rolls 14 and 14 and on the pass line PL.
  • the solid billet 16 is pushed from the tip end portion 2 of the plug 1, so that it is exposed to a high temperature and receives a high pressure.
  • the plug 1 is divided into a rolling part 11 and a reeling part 12 as shown in FIG. 1 or FIG.
  • the rolling part 11 is a front part continuous to the tip part 2 of the whole tip part 2 and the body part 3, and the reeling part 12 is a part behind the rolling part 11 of the body part 3.
  • the rolling part 11 is a part responsible for most of the thickness reduction in piercing and rolling.
  • the reeling portion 12 is a portion that finishes the thickness of a hollow shell (also referred to as a shell) in piercing and rolling.
  • the plug 1 further includes a film 8.
  • the coating 8 is, for example, a thermal spray coating mainly composed of iron and iron oxide formed by thermal spraying or a scale coating formed by an oxidation heat treatment.
  • the film 8 is formed on the surface of the plug 1 and covers, for example, the entire surface of the plug (excluding the rear end surface provided with a cored bar coupling hole).
  • the coating 8 may be formed on at least the rolled portion 11 on the plug surface, but is preferably formed on the entire surface except the rear end face of the plug. Further, the thickness of the coating 8 is preferably different for each part, and it is preferable to make the coating 8 formed on the surface of the distal end portion 2 thicker than the thickness of the coating 8 formed on the surface of the body portion 3.
  • the tip 2 is harder than the tube 5.
  • the tip portion 2 has a Vickers hardness of 300 Hv or more, while the tube portion 5 preferably has a Vickers hardness of 220 to 260 Hv, but may be 220 Hv or less.
  • the Vickers hardness is a value measured from a cross section obtained by cutting the plug 1 in the longitudinal direction with a test force of 1 kgf based on JIS Z 2244 (2009).
  • the cylinder part 5 is 20 J / cm ⁇ 2 > or more whose impact value in 20 degreeC is comparable to the conventional plug in the Charpy impact test using the full-size test piece based on JISZ2242 (2005).
  • the plug 1 can suppress deformation of the distal end portion 2 due to piercing and rolling by making the distal end portion 2 harder than the cylindrical portion 5.
  • the reduction amount of the total length (also referred to as plug deformation amount) due to the deformation of the tip portion 2 can be suppressed to about 50% of the conventional amount.
  • the plug 1 can pierce and roll the billet with the same piercing efficiency as before.
  • the plug 1 of the present embodiment is a plug in which the tip portion 2 and the body portion 3 are formed of the same material, and the tip portion 2 whose hardness is improved by hardening only the tip portion 2 and a tube having desired toughness. Part 5 can be provided. As a result, the plug 1 can suppress the deformation of the distal end portion 2 while suppressing the occurrence of cracks in the cylindrical portion 5, and can extend the life when repeatedly used.
  • the manufacturing method includes, for example, a process S1 for preparing a plug, a process S2 for forming a film on the plug, a process S3 for heating the plug, and a process S4 for cooling the plug, as shown in FIG.
  • the plug includes a tip portion 2 and a body portion 3.
  • the tip portion 2 and the body portion 3 are formed of the same material. Therefore, the plugs prepared in step S1 have the same hardness at the tip 2 and the body 3 (cylinder 5) and the same toughness.
  • the plug prepared in step S1 preferably has a Vickers hardness of 220 to 260 Hv, but may be 220 Hv or less.
  • a film 8 is formed on the plug.
  • the method for forming the film 8 is a well-known method.
  • the coating 8 is preferably a sprayed coating formed by arc welding.
  • the coating 8 is, for example, a thermal spray coating mainly composed of iron and iron oxide.
  • process S2 may be implemented after process S3, may be implemented after process S4, and does not need to be implemented.
  • a scale film may be formed by an oxidation heat treatment instead of the sprayed film.
  • the coating 8 may be formed at least on the rolled portion 11, but is preferably formed on the entire plug surface (excluding the rear end surface). When the coating 8 is a thermal spray coating, it is preferable to form the coating before heating in step S3.
  • step S3 the tip 2 of the plug is heated.
  • heating is performed so that the temperature of the tip portion 2 is equal to or higher than the austenite transformation temperature ( Ac3 point) and the temperature of the cylinder portion 5 is less than Ac3 point.
  • the cylinder portion 5 whose heating temperature should be less than the Ac3 point is, as described above, between the position in front of the front end of the coupling hole 4 0.1 ⁇ D [mm] and the rear end of the plug. It is a part of. In other words, the region between the rear end and 0.1 ⁇ D [mm] forward position from the front end of the coupling hole 4 of the plug is heated to be less than A c3 point. For example, as shown in FIG.
  • the heat treatment is performed by attaching a high frequency coil 6 to the outer periphery of the tip 2, placing a plug in an Ar atmosphere heating device, and using the coil 6 to cool the tip 2 to 1000 to 1200 ° C.
  • Heat at high frequency The heating time may be a time for baking, and in the case of high-frequency heating, it is sufficient to heat to a temperature of Ac 3 point or higher for several seconds or more, but considering industrial stability, 20 seconds or more is preferable, and 1 minute The above is more preferable.
  • the heating time is preferably within 20 minutes, more preferably within 10 minutes.
  • the heating time is preferably within 10 minutes, and more preferably within 5 minutes.
  • the properties of the film 8 may change when heated for a long time. For example, in the atmosphere, the oxidation of the film 8 may proceed.
  • the temperature of the distal end portion 2 can be increased to the Ac3 point or higher, and the temperature of the cylindrical portion 5 can be made lower than the Ac3 point.
  • the apparatus for heating the plug is not limited to the high frequency coil 6.
  • FIG. 6 shows an example of an apparatus for heating the plug without using the high-frequency coil 6.
  • a heating device 7 shown in FIG. 6 includes heaters 71 and 72.
  • the heater 71 is disposed above the heating device 7.
  • the heater 72 is disposed below the heating device 7.
  • a plug is inserted into the heating device 7.
  • a plurality of plugs are preferably inserted into the heating device 7.
  • the shield 8 is installed between the plug and the heater 72. That is, the shield 8 is disposed above the heater 72, and the plug is placed on the shield 8.
  • the shield 8 is a member that suppresses heat transfer from the heater 72 to the plug.
  • the shape of the shield 8 is, for example, a lattice shape or a plate shape.
  • the shield 8 may be covered with an oxide.
  • the plug in the heating device 7 is heated by the heaters 71 and 72.
  • the heating temperatures (set temperatures) of the heaters 71 and 72 can be the same.
  • the inside of the heating device 7 is preferably an inert gas atmosphere such as Ar.
  • the plug can be heated by the heating device 7 without using the shield 8.
  • the heating temperature of the heater 72 located below the plug is made lower than the heating temperature of the heater 71 located above the plug.
  • the heat transfer to the upper part of a plug can be enlarged, and the heat transfer to the lower part of a plug can be made small. Therefore, similarly to the case where the shield 8 is used, the plug can be heated so that the temperature of the distal end portion 2 becomes equal to or higher than the Ac3 point while the temperature of the cylindrical portion 5 becomes lower than the Ac3 point.
  • thermocouple can be attached to each of the tip 2 and the cylinder 5 to measure the temperatures of the tip 2 and the cylinder 5.
  • one temperature of the cylindrical portion 5 is less than the A c3 point, that the temperature of the tip portion 2 detects that it has reached a predetermined temperature not lower than c3 points A, takes out the plug from the heating device 7 in the preferred timing it can.
  • step S4 the plug heated in step S3 is cooled.
  • the coil 6 is de-energized, the door of the heating device is opened, and the plug is cooled to 400 ° C. or lower, usually room temperature. Thereby, the plug 1 is manufactured.
  • the cooling rate may be a rate at which baking is performed, and may be about the rate of cooling or more.
  • the plug 1 manufactured by this manufacturing method can improve the hardness of the tip 2 by heating the tip 2 to the Ac3 point or higher. Furthermore, the plug 1 can suppress the deterioration of the toughness of the cylinder part 5 by heating by suppressing the temperature of the cylinder part 5 to less than Ac3 point. As a result, the plug 1 can be provided with the tip portion 2 with improved hardness and the cylindrical portion 5 having desired toughness, and the life can be extended. Further, when used for piercing and rolling, peeling of the film 8 due to deformation of the tip 2 can be suppressed.
  • the manufacturing method of the plug 1 is not limited to the above.
  • the plug 1 whose tip part 2 is harder than the cylinder part 5 may be manufactured.
  • the Vickers hardness of the tip portion 2 is 300 Hv or more
  • a plug 1 having a Vickers hardness of 220 to 260 Hv of the cylindrical portion 5 can be manufactured.
  • a plurality of plugs were manufactured from steel having the chemical composition shown in Table 1. These plugs were prepared as plugs numbered 1-16. In Table 1, the element content is mass%. Furthermore, in the chemical composition, the balance is Fe and impurities.
  • Each of the plugs numbered 1 to 17 formed a film 8 on the tip 2 and the trunk 3.
  • the coating 8 is a thermal spray coating by arc welding using an iron wire (ordinary steel wire).
  • the plug provided with the film 8 was heated by the heating device shown in FIG. 5, and then the coil 6 was turned off, the door of the heating device was opened, and the plug 1 was allowed to cool. .
  • Table 2 shows the heating time and heating temperature of each of the heating devices of Nos. 1 to 15.
  • FIG. 7 shows a heat pattern of the tip 2 in the number 1 plug. Specifically, the number 1 plug was heated to 1000 ° C. in 120 seconds using the coil 6 and then held at 1000 ° C. for 600 seconds. Further, the plug is cooled from 1000 ° C.
  • the plug 1 of the number 16 is a comparative example which is not heated.
  • No. 16 is marked with “-” in the heating temperature and the heating time as unheated.
  • the plug 1 of No. 17 is a comparative example in which the entire plug is heat-treated with a coil capable of heating.
  • the heating temperature and heating time of No. 17 are 1200 ° C. and 1200 seconds as shown in Table 2.
  • the plugs 1 of Nos. 1 to 3 and 16 had the same deformation amount in the first piercing and rolling, as shown in FIG. In the second and subsequent piercing and rolling, the deformation amount of the plugs 1 to 3 was smaller than that of the plug 1 having the number 16. In particular, in the third and subsequent piercing and rolling, the number of deformations of the plugs 1 to 3 was less than that of the plug 1 of number 16 by about 50%. Also, no cracks occurred in any of the plugs 1 of Nos. 1 to 3 and 16.
  • the plug 1 having the number 1 showed no separation of the coating 8 due to deformation.
  • the plug 1 of No. 16 was deformed with the tip 2 bulging sideways, and the film 8 was peeled off at the swollen portion.
  • the plugs 1 of Nos. 1 to 15 each had a Vickers hardness of 300 Hv or more at the tip 2. Furthermore, in these plugs 1, there was a tendency that the higher the heating temperature, the higher the Vickers hardness. On the other hand, the plug 1 of No. 16 had a Vickers hardness of the tip 2 of 250 Hv. In all of the plugs 1 to 16, the Vickers hardness of the cylindrical portion 5 was in the range of 220 to 260 Hv.
  • the plug 1 of No. 17 had a Vickers hardness of 350 Hv in the cylinder part 5. In the piercing and rolling using the plug 1 of No. 17, a crack was confirmed in the cylindrical portion 5 of the plug 1 after the first piercing and rolling.
  • the present invention can be used for the production of seamless steel pipes.

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Abstract

寿命を長くしたピアサープラグ及びその製造方法を提供する。ピアサープラグ１は、先端部２と、先端部２と同じ素材で形成され、先端部２と連続する胴部３とを備える。胴部３は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部５を含む。先端部２は筒部５よりも硬い。

Description

ピアサープラグ及びその製造方法
　本発明は、ピアサープラグ及びその製造方法に関し、特に継目無鋼管を製造するための穿孔圧延に用いるピアサープラグ及びその製造方法に関する。
　継目無鋼管は、加熱されたビレットに穿孔圧延機（ピアサー）による穿孔圧延を施すことで製造される。特開平７－９６３０５号公報及び実開平３－１８９０１号公報には、穿孔圧延に用いるピアサープラグが開示されている。ピアサープラグは非常に過酷な環境で使用される。
　特開２００３－１７１７３３号公報、特開平１０－２９１００８号公報、特許第２６８３８６１号公報及び特許第３６３５５３１号公報には、素材表面に酸化皮膜を設けることで、素材の損耗を抑制したピアサープラグが開示されている。特開２０１３－２４８６１９号公報、特許第４２７９３５０号公報及び特許第５１６９９８２号公報には、素材表面に溶射皮膜を設けることで、素材の損耗を抑制したピアサープラグが開示されている。これらの皮膜はいずれも、穿孔に用いることで、磨耗や剥離により消耗する。皮膜が消耗したピアサープラグは、使用を中断して、皮膜を再び形成することで、再使用できる。ただし、穿孔圧延によるプラグ母材（素材）の変形量及び損耗量が所定の許容値を超えていたプラグは再使用できない。ピアサープラグは、穿孔圧延に用いられることにより、特に先端部に変形及び損耗（以下、あわせて変形という）が生じやすい。
　特許第５４６４３００号公報には、先端部に肉盛層を設け、肉盛層よりも後方に溶射皮膜を設けたピアサープラグが開示されている。このピアサープラグは、高強度の肉盛層によってプラグ母材（素材）の変形を抑制している。また、特開平１０－１５６４１０号公報には、胴部を３Ｃｒ（クロム）－１Ｎｉ（ニッケル）系の低合金鋼で形成し、先端部をＮｂ（ニオブ）合金で形成することで、先端部の高温強度を高めて、先端部の変形を抑制したピアサープラグが開示されている。特公平５－８５２４２号公報には、耐熱合金から構成された先端部と、先端部を相対回転可能に装着された本体とを備えることで、変形を生じにくくしたピアサープラグが開示されている。
　以上のように、ピアサープラグの変形を抑制するため、ピアサープラグの先端部表面の硬さを増加させることは行われてきた。しかしながら、従来提案されているピアサープラグは、先端部に肉盛部を形成した構造や、胴部とは異なる素材で作られた先端部を胴部に取り付けた構造であるため、製造工程が煩雑であり、製造コストもかかる。
　一方で、ピアサープラグ全体を硬い素材とすると、素材の靭性が低下することで、穿孔圧延時に割れを生じることがある。ここで、本発明者はプラグの割れの発生状況を詳細に観察した結果、穿孔圧延時の割れは、主にピアサープラグとバー（芯金）とを結合させるためにピアサープラグに設けられる結合用の穴を起点として生じることを見出した。
　本発明の目的は、先端部と胴部とが同じ素材であるピアサープラグであって、ピアサープラグの変形を抑制し、かつ割れも抑制し、寿命を長くしたピアサープラグ及びその製造方法を提供することである。
　本発明の一実施形態によるピアサープラグは、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備える。胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含む。先端部は筒部よりも硬い。
　本発明の一実施形態によるピアサープラグの製造方法は、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度がオーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む。
　本発明によれば、ピアサープラグの寿命を長くすることができる。
図１は、本発明の一実施形態によるピアサープラグの縦断面図である。 図２は、図１と異なる形状の他のピアサープラグの縦断面図である。 図３は、ピアサープラグを備えた穿孔圧延機の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の一実施形態による製造方法を示すフローチャートである。 図５は、加熱装置の模式図である。 図６は、図５に示す加熱装置とは別の加熱装置の模式図である。 図７は、ヒートパターンの一例を示したグラフである。 図８は、プラグ変形量とパス数との関係を示したグラフである。 図９は、番号１～１５のピアサープラグにおける先端部のビッカース硬さを示したグラフである。
　本発明の一実施形態の概要を説明する。
　ピアサープラグは、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備える。胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含む。先端部は筒部よりも硬い。
　このピアサープラグは、先端部が筒部よりも硬く、かつ筒部が先端部よりも靭性が高いものになっている。そのため、ピアサープラグは、穿孔圧延に用いられたとき、先端部の変形が抑制され、かつ筒部の割れが抑制される。その結果、ピアサープラグは、より多くの回数の穿孔圧延に用いられることができ、寿命が長くなる。
　このピアサープラグは、ピアサープラグの表面に形成された皮膜をさらに備える。
　ピアサープラグの製造方法は、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度がオーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む。
　この方法で製造されたピアサープラグは、先端部が筒部よりも硬く、かつ筒部が先端部よりも靭性が高いものになっている。そのため、このピアサープラグは、穿孔圧延に用いられたとき、先端部の変形が抑制され、かつ筒部の割れが抑制される。その結果、このピアサープラグは、より多くの回数の穿孔圧延に用いられることができ、寿命が長くなる。
　ピアサープラグの製造方法は、前記加熱する工程に先だって、ピアサープラグの表面に皮膜を形成する工程をさらに含む。
　この方法で製造されるピアサープラグは、皮膜により圧延部の変形が抑制される。
　［ピアサープラグ］
　以下、本発明の一実施形態によるピアサープラグについて詳細に説明する。
　ピアサープラグ（以下、単にプラグという）は継目無鋼管の製造に用いる穿孔圧延機（ピアサー）で繰り返し使用される。プラグに用いられる素材は、加熱処理により硬度が向上する鋼、すなわち焼きが入る鋼であれば特に限定されない。また、プラグは、鍛造して形成されることが好ましいが、特にこれに限定されない。
　プラグに用いられる素材となる鋼は、Ｆｅ（鉄）及び不純物に加えて、特徴的な元素を以下の範囲で含むことが好ましい。なお、これらの元素以外を含んでもよい。以降、元素に関する％は、質量％を意味する。
　Ｃ：０．０８～０．５％
　炭素（Ｃ）は高温強度向上に対する有効成分である。Ｃ含有量が０．０８％以下では効果がない。また、Ｃ含有量が０．５％を超えると、硬度が高くなりすぎる。また、炭化物の析出状態の制御がしにくくなる。したがって、Ｃ含有量は０．０８～０．５％とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．３％以下であり、さらに好ましくは０．２％以下である。Ｃ含有量は、好ましくは０．０９％以上であり、さらに好ましくは０．１％以上である。
　Ｓｉ：０．１～１．０％
　シリコン（Ｓｉ）は脱酸素に有効な成分である。Ｓｉ含有量が０．１％以下では効果が小さい。Ｓｉ含有量が１．０％を超えると素材の靭性が劣化し始める。したがって、Ｓｉ含有量は０．１～１．０％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．９％以下であり、さらに好ましくは０．８％以下である。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２％以上であり、さらに好ましくは０．３％以上である。
　Ｍｎ：０．２～１．５％
　マンガン（Ｍｎ）は高温におけるオーステナイトを安定化する。すなわち、δフェライトの生成を抑制して靭性低下を抑制する。その効果はＭｎ含有量が０．２％以上で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が１．５％を超えると硬度が高くなりすぎ、穿孔後に焼き割れが生じやすくなる。したがって、Ｍｎ含有量は０．２～１．５％とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．４％以下であり、さらに好ましくは１．３％以下である。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３％以上であり、さらに好ましくは０．４％以上である。
　素材は、以下の選択元素を含有しても良い。すなわち、以下の元素は、いずれも素材に含有されていなくても良い。また、一部だけが含有されていても良い。
　Ｎｉ：０～２．０％
　ニッケル（Ｎｉ）はプラグ表層部に形成される焼き入れ相の靭性を改善する効果がある。その効果はＮｉ含有量が２．０％でほぼ飽和する。それ以上の添加はコスト増加要因となる。したがって、Ｎｉ含有量は０～２．０％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．９％以下であり、さらに好ましくは１．８％以下である。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．２％以上であり、さらに好ましくは０．３％以上である。
　Ｍｏ：０～４．０％、Ｗ：０～４．０％
　モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）は置換可能な元素である。これらの元素は高温強度の改善に有効であり、かつＡｃ１点を上昇させて穿孔後に表面に焼きが入る部分を低減する効果がある。しかし、総和が８．０％を超えると、高温でもフェライトが残留し、強度及び靭性が低下する。したがって、総和は８．０％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは３．９％以下であり、さらに好ましくは３．８％以下である。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．７５％以上であり、さらに好ましくは０．８％以上である。Ｗ含有量は、好ましくは３．９％以下であり、さらに好ましくは３．８％以下である。Ｗ含有量は、好ましくは０．７５％以上であり、さらに好ましくは０．８％以上である。
　Ｃｕ：０～０．５％
　銅（Ｃｕ）はオーステナイト安定化元素であり、穿孔時に高温に保持されてオーステナイトとなったプラグ表層部の靱性を改善する効果がある。したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５％とする。
　Ｂ：０～０．２％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｖ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１０．０％、
Ｔｉ：０～１．０％
　ボロン（Ｂ）が少しでも含有されれば、粒界の強度を増加させる効果がある。しかし、Ｂ含有量が０．２％を超えると、逆に脆化相が析出し靭性が劣化する。したがって、Ｂ含有量は０～０．２％とする。ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）及びチタン（Ｔｉ）は少しでも含有すれば、結晶粒を微細化する効果がある。したがって、Ｎｂ、Ｖ及びＴｉの元素の含有量の各々は０～１．０％とし、Ｃｒ含有量は０～１０．０％とする。
　その他、脱硫などの目的で、カルシウム（Ｃａ）、希土類元素（ＲＥＭ）を必要に応じて微量添加することができる。
　プラグ１は、図１に示すように、例えば砲弾形状である。プラグ１は、先端部２と、胴部３とを備える。プラグ１の横断面は、先端部２、胴部３ともに円形状である。先端部２及び胴部３は表面が連続する。先端部２及び胴部３は同じ素材で形成されており、１つのパーツである。以下、プラグ１において、先端部２側を前方とし、胴部３側を後方とする。胴部３はバーと接続するために設けられた後端面（裏面）に開口した結合用穴４を有する。結合用穴４の前端（穴の底）は、例えば、プラグ１の全長（先端部２の前端から胴部３の後端までの寸法）のうち、中央又はそれよりも後方の部位に位置する。プラグ１の後方部分（胴部３の後方部分）は、結合用穴４によって筒状になっている。プラグ１の長手方向（軸方向）において、内部に結合用穴４が形成されている部分を筒部５という。プラグ１の長手方向における結合用穴４の前端から後端（開口端）までの長さ、つまり結合用穴４の深さをＤ［ｍｍ］として、筒部５の前端は、結合用穴４の前端から前方に０．１×Ｄ［ｍｍ］の位置とする。すなわち、筒部５は、プラグ１の長手方向において、結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置とプラグ１の後端との間の部分を指す。なお、図１に示すプラグ１は、胴部３よりも後方に位置する逃げ部をさらに備えてもよい。プラグ１は、図２に示すように、先端部２が凸型に突出して形成されている形状であってもよい。図２に示すプラグ１は、胴部３よりも後方に位置する逃げ部１０をさらに備える。
　プラグ１は、図３に示すように、穿孔圧延機１３において、結合用穴４にバー１５（芯金）の先端を取り付け、穿孔圧延に用いられる。プラグ１は一対の傾斜ロール１４，１４の間であってかつパスラインＰＬ上に配置される。穿孔圧延時、プラグ１は、その先端部２から中実のビレット１６が押し込まれるため、高温に晒されるとともに、高い圧力を受ける。
　別の観点から、プラグ１は、図１又は図２に示すように、圧延部１１とリーリング部１２とに区分される。圧延部１１は先端部２の全体及び胴部３のうち先端部２に連続する前方の部位であり、リーリング部１２は胴部３の圧延部１１よりも後方の部位である。圧延部１１は穿孔圧延において、肉厚圧下の大部分を受け持つ部位である。リーリング部１２は、穿孔圧延において、中空素管（シェルともいう）の肉厚を仕上げる部位である。
　プラグ１は、皮膜８をさらに備える。皮膜８は、例えば、溶射により形成された鉄及び鉄酸化物を主成分とする溶射皮膜または酸化熱処理により形成されたスケール皮膜である。皮膜８は、プラグ１の表面に形成され、例えばプラグ表面の全体（芯金結合用の穴が設けられる後端面を除く）を覆う。なお、皮膜８は、プラグ表面の少なくとも圧延部１１上に形成されればよいが、プラグの後端面を除く全表面に形成されることが好ましい。また、皮膜８は、その厚さを部位毎に異ならせることが好ましく、胴部３表面に形成される皮膜８の厚さよりも先端部２表面に形成される皮膜８を厚くすることが好ましい。
　先端部２は筒部５よりも硬い。プラグ１において、先端部２のビッカース硬さは、３００Ｈｖ以上であるのに対して、筒部５のビッカース硬さは、好ましくは２２０～２６０Ｈｖであるが、２２０Ｈｖ以下でも良い。なお、本実施形態において、ビッカース硬さは、プラグ１を長手方向に切断した断面から、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４（２００９）に基づき、１ｋｇｆの試験力で測定した値である。また、筒部５は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４２（２００５）に基づくフルサイズ試験片を用いたシャルピー衝撃試験において、２０℃における衝撃値が従前のプラグと同程度の２０Ｊ／ｃｍ２以上である。
　以上のように、プラグ１は、先端部２を筒部５よりも硬くしたことで、穿孔圧延による先端部２の変形を抑制することができる。具体的には、穿孔圧延に用いられたプラグ１は、例えば、先端部２の変形による全長の減少量（プラグ変形量ともいう）を従前の約５０％に抑えることができる。さらに、プラグ１は、従前と変わらない穿孔効率でビレットを穿孔圧延することができる。
　筒部５を先端部２と同様に硬くすると、筒部５の靭性が低下して穿孔圧延により筒部５に割れが生じる。本実施形態のプラグ１は、先端部２及び胴部３を同じ素材で形成したプラグにおいて、先端部２のみを硬くすることで、硬さを向上させた先端部２と所望の靱性を有する筒部５とを備えることができる。その結果、プラグ１は、筒部５の割れの発生を抑制しながら、先端部２の変形を抑制することができ、繰り返し使用する際の寿命を長くすることができる。
　［製造方法］
　次に、本発明の一実施形態によるプラグ１の製造方法について詳細に説明する。なお、プラグ１の説明と重複する説明は省略する。
　製造方法は、例えば、図４に示すように、プラグを準備する工程Ｓ１と、プラグ上に皮膜を形成する工程Ｓ２と、プラグを加熱する工程Ｓ３と、プラグを冷却する工程Ｓ４とを含む。工程Ｓ１において、プラグは先端部２及び胴部３を備える。先端部２及び胴部３は同一の素材で形成される。したがって、工程Ｓ１で準備されるプラグは、先端部２及び胴部３（筒部５）の硬さが同じであり、靱性も同じである。工程Ｓ１で準備されるプラグの硬さは、好ましくはビッカース硬さで２２０～２６０Ｈｖであるが、２２０Ｈｖ以下でも良い。
　工程Ｓ２では、プラグ上に皮膜８を形成する。皮膜８を形成する方法は、周知の方法である。皮膜８はアーク溶接により形成される溶射皮膜であることが好ましい。皮膜８は、例えば、鉄及び鉄酸化物を主成分とする溶射皮膜である。なお、工程Ｓ２は、工程Ｓ３の後に実施されてもよく、工程Ｓ４の後に実施されてもよく、実施されなくてもよい。また、工程Ｓ２は、溶射皮膜に代えて、酸化熱処理によりスケール皮膜を形成してよい。皮膜８は、少なくとも圧延部１１上に形成されればよいが、プラグ表面の全体（後端面を除く）に形成されることが好ましい。皮膜８が溶射皮膜の場合は、工程Ｓ３における加熱前に皮膜形成することが好ましい。
　工程Ｓ３では、プラグの先端部２を加熱する。工程Ｓ３において、先端部２の温度がオーステナイト変態温度（Ａｃ３点）以上になり、筒部５の温度がＡｃ３点未満になるように加熱する。ここで、加熱される温度をＡｃ３点未満とすべき筒部５は、前述の通り、結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置とプラグの後端との間の部分である。換言すると、プラグの後端と結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置との間の領域は、Ａｃ３点未満になるように加熱される。加熱処理は、例えば、図５に示すように、先端部２の外周に高周波コイル６を取り付け、Ａｒ雰囲気の加熱装置内にプラグを配置し、コイル６を用いて先端部２を１０００～１２００℃で高周波加熱する。加熱時間は焼きが入る時間であればよく、高周波加熱の場合、Ａｃ３点以上の温度に数秒以上加熱すれば十分であるが、工業的な安定性を考慮すると２０秒以上が好ましく、１分以上がより好ましい。加熱時間は２０分以内が好ましく、１０分以内がより好ましい。特に、加熱処理を不活性ガス雰囲気以外（例えば大気中）で実施する場合、加熱時間は１０分以内が好ましく、５分以内がより好ましい。長時間加熱すると、皮膜８の性状が変化するおそれがあるからである。例えば、大気中であれば、皮膜８の酸化が進むおそれがある。上記した加熱処理により、先端部２の温度をＡｃ３点以上まで上げ、筒部５の温度をＡｃ３点未満にすることができる。なお、プラグを加熱する装置は、高周波コイル６に限らない。
　図６に、高周波コイル６を使用せずにプラグを加熱する装置の例を示す。図６に示す加熱装置７は、ヒータ７１，７２を備える。ヒータ７１は、加熱装置７の上部に配置されている。ヒータ７２は、加熱装置７の下部に配置されている。
　工程Ｓ３の実施に際し、加熱装置７内にプラグが装入される。加熱装置７内には、複数のプラグが装入されることが好ましい。このとき、プラグとヒータ７２との間には遮蔽物８が設置される。すなわち、ヒータ７２の上方に遮蔽物８が配置され、遮蔽物８上にプラグが載置される。遮蔽物８は、ヒータ７２からプラグへの伝熱を抑制する部材である。遮蔽物８の形状は、例えば、格子状や板状である。遮蔽物８は、酸化物で被覆されていてもよい。
　加熱装置７内のプラグは、ヒータ７１，７２によって加熱される。ヒータ７１，７２の加熱温度（設定温度）は、同一とすることができる。加熱装置７内は、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。プラグの先端部２の温度がＡｃ３点以上の所定温度に達した時点で、加熱装置７からプラグが取り出される。遮蔽物８によってプラグの下部への伝熱はプラグの上部への伝熱よりも小さくなっているため、筒部５の温度は先端部２の温度よりも低い。加熱装置７からプラグを取り出す時点で、筒部５の温度はＡｃ３点まで達しておらず、Ａｃ３点未満となっている。
　加熱装置７によるプラグの加熱は、遮蔽物８を用いずに行うこともできる。この場合は、プラグの上方に位置するヒータ７１の加熱温度よりも、プラグの下方に位置するヒータ７２の加熱温度を小さくする。これにより、プラグの上部への伝熱を大きく、プラグの下部への伝熱を小さくすることができる。よって、遮蔽物８を用いた場合と同様に、先端部２の温度がＡｃ３点以上になる一方で筒部５の温度がＡｃ３点未満となるように、プラグを加熱することができる。
　加熱装置７内のプラグについて、例えば、先端部２及び筒部５の各々に熱電対を取り付けて先端部２及び筒部５の温度を測定することができる。これにより、筒部５の温度がＡｃ３点未満である一方、先端部２の温度がＡｃ３点以上の所定温度に達したことを検知し、好ましいタイミングでプラグを加熱装置７から取り出すことができる。なお、工程Ｓ３の実施の都度、先端部２及び筒部５の温度を測定する必要はない。温度の測定を一度行えば適切な加熱時間を得ることができるため、同種のプラグに関しては、当該加熱時間で工程Ｓ３を実施すればよい。
　工程Ｓ４では、工程Ｓ３で加熱されたプラグを冷却する。例えば、コイル６の通電を止め、加熱装置の扉を開放して、プラグを４００℃以下、通常は室温まで冷却する。これによって、プラグ１が製造される。冷却速度は焼きが入る速度であればよく、放冷程度かそれ以上であればよい。
　以上のように、この製造方法で製造されたプラグ１は、先端部２をＡｃ３点以上に加熱することで、先端部２の硬さを向上させることができる。さらに、プラグ１は、筒部５の温度をＡｃ３点未満に抑えることで、加熱による筒部５の靱性の低下を抑制することができる。その結果、プラグ１は、硬さを向上させた先端部２と所望の靱性を有する筒部５とを備えることができ、寿命を長くすることができる。また、穿孔圧延に用いたときにおいて、先端部２の変形に起因する皮膜８の剥離を抑制することができる。
　プラグ１の製造方法は、上述のものに限られない。筒部５のみに焼き戻しを行うことにより、先端部２が筒部５よりも硬いプラグ１を製造してもよい。例えば、全体（先端部２及び胴部３）が３００Ｈｖ以上のビッカース硬さを有するプラグを準備して筒部５のみを焼き戻すことにより、先端部２のビッカース硬さが３００Ｈｖ以上であって、筒部５のビッカース硬さが２２０～２６０Ｈｖのプラグ１を製造することができる。
　表１に示す化学組成を有する鋼から、複数のプラグを製造した。これらのプラグを番号１～１６のプラグとして準備した。なお、表１において、元素の含有量はいずれも質量％である。さらに、化学組成において、残部はＦｅ及び不純物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　番号１～１７のプラグ各々は、先端部２及び胴部３上に皮膜８を形成した。皮膜８は鉄線材（普通鋼製の線材）を用いたアーク溶接による溶射皮膜である。番号１～１５各々では、皮膜８を備えたプラグを、図５に示す加熱装置で加熱し、その後コイル６の通電を止め、加熱装置の扉を開放して放冷し、プラグ１を製造した。番号１～１５各々の加熱装置による加熱時間及び加熱温度を、表２に示す。番号１のプラグにおける先端部２のヒートパターンを、図７に示す。具体的には、番号１のプラグは、コイル６を用いて１２０秒で１０００℃に加熱され、その後、１０００℃で６００秒保持された。さらに、プラグは、１０００℃から１００秒かけて７５０℃に冷却され、７５０℃から２５０秒かけて６００℃に冷却され、６００℃から２５０秒かけて５００℃に冷却され、５００℃から４００秒かけて４００℃に冷却された。また、番号１６のプラグ１は、加熱していない比較例である。表２において、番号１６は、未加熱として加熱温度及び加熱時間に「－」を付した。番号１７のプラグ１は、プラグ全体を加熱できるコイルによって熱処理した比較例である。番号１７の加熱温度及び加熱時間は、表２に示す通り１２００℃及び１２００秒である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　［穿孔圧延試験］
　本実施例である番号１～１５のプラグ１のうち番号１～３のプラグ１及び比較例である番号１６のプラグ１各々を用いて、ＳＵＳ３０４からなるビレットを穿孔圧延する試験を５回ずつ行い、１回の穿孔圧延が終了する度にプラグ変形量を測定した。換言すると、それぞれのプラグを５回繰り返して穿孔圧延試験に使用し、毎回変形量を測定した。また、プラグ１の胴部３、特に筒部５に割れが発生していないか観察した。なお、試験にはいずれも同じ化学組成を有するビレットを用いた。
　［プラグの変形状況及び皮膜の剥離状況の観察］
　穿孔圧延試験に５回用いた番号１及び１６のプラグ１を、軸方向（長手方向）に切断し、切断面における先端部２の変形状況及び皮膜８の剥離状況を観察した。
　［硬さ試験］
　番号１～１７のプラグ１各々の先端部２及び筒部５の断面に対して、ビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さの測定は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４（２００９）に基づいて実施した。測定時の試験力は、１ｋｇｆにした。
　［試験結果］
　番号１～３及び１６のプラグ１は、図８に示すように、１回目の穿孔圧延において、変形量が同程度であった。２回目以降の穿孔圧延において、番号１～３のプラグ１は、番号１６のプラグ１よりも変形量を抑えることができた。特に、３回目以降の穿孔圧延において、番号１～３のプラグ１は、番号１６のプラグ１よりも変形量を５０％程度少なく抑えることができた。また、番号１～３及び１６のプラグ１はいずれも割れは発生していなか
った。
　切断面における番号１及び１６のプラグ１の観察の結果、番号１のプラグ１は、変形に起因する皮膜８の隔離が認められなかった。一方、番号１６のプラグ１は、先端部２が横に膨れて変形しており、膨れた部位で皮膜８が剥離していた。
　番号１～１５のプラグ１はいずれも、図９に示すように、先端部２のビッカース硬さが３００Ｈｖ以上であった。さらに、これらのプラグ１において、加熱温度が高いプラグ１ほど、ビッカース硬さが大きい値を示す傾向があった。一方、番号１６のプラグ１は、先端部２のビッカース硬さが２５０Ｈｖであった。また、番号１～１６のプラグ１はいずれも、筒部５のビッカース硬さが２２０～２６０Ｈｖの範囲であった。
　番号１７のプラグ１は、筒部５のビッカース硬さが３５０Ｈｖであった。番号１７のプラグ１を用いた穿孔圧延では、１回目の穿孔圧延後に、プラグ１の筒部５で割れを確認した。
　以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施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形態を適宜変形して実施することが可能である。
　本発明は、継目無鋼管の製造に利用できる。
 

Claims (4)

  1. 　先端部と、
    　前記先端部と同じ素材で形成され、前記先端部と連続する胴部とを備え、
    　前記胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含み、
    　前記先端部は前記筒部よりも硬い、ピアサープラグ。
  2. 　請求項１に記載のピアサープラグであって、
    　前記ピアサープラグの表面に形成された皮膜をさらに備える、ピアサープラグ。
  3. 　先端部と、前記先端部と同じ素材で形成され、前記先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、
    　前記先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ前記胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度が前記オーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む、ピアサープラグの製造方法。
  4. 　請求項３に記載のピアサープラグの製造方法であって、
    　前記加熱する工程に先だって、前記ピアサープラグの表面に皮膜を形成する工程をさらに含む、ピアサープラグの製造方法。
     
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