JP2005219084A - 内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】 ステンレス鋼の熱間押出継目無鋼管の製造方法において、鉛直線上から押出後端方向にダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させて熱間押出することを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法。また、上記傾斜角度θを２０〜５０度としたことを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法。
【効果】 鋼管の内表面の凹凸がなくなり品質の向上を図ることが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステンレス鋼の熱間押出継目無鋼管の製造方法に関するものである。

主に配管用継目無ステンレス鋼管の内面は多くの場合腐食性流体が通るために内面性状の良いものが特に要求される。多くの場合、このような鋼管はマンドレルバーを用いるユージン・セジュルネ方式の押出装置によって製造されている。その場合に、一般に良好な内表面性状を得るためには、例えば特開２００２−３３８９８４号公報（特許文献１）に開示されているように、熱間加工において使用する潤滑剤組成物であって、硼酸ナトリウムの５水塩を４０〜９０質量％、炭酸ナトリウムを６〜３０質量％、脂肪酸のＮａ又はＣａ塩の１種以上を５〜３０質量％混合してなる熱間粉体潤滑剤組成物が提案されている。

また、特開平８−１６４４０５号公報（特許文献２）に開示されているように、圧延される際に継目無鋼管と接触する部分の外径が、先端側から後端側に向かって漸増している熱間継目無管圧延用マンドレルバーを用いるものや、特開平８−７１６１８号公報（特許文献３）に開示されているように、表面に、軸方向の中心線平均粗さ（Ｒａ）が１．０〜４．０μｍであるＣｒメッキ被膜を有する熱間継目無管圧延用マンドレルバーを用いるものが提案されている。さらに、特開平９−１９２７２４号公報（特許文献４）に開示されているように、押出し素材として表面粗さがＲｍａｘで３０〜１００μｍの中空ビレットを用いた継目無鋼管の熱間押出し製管方法がそれぞれ提案されている。

特開２００２−３３８９８４号公報 特開平８−１６４４０５号公報 特開平８−７１６１８号公報 特開平９−１９２７２４号公報

上述した特許文献１の場合のように、ビレット−マンドレル間の潤滑剤を変えたり、特許文献２のように、マンドレルバーの形状、特許文献３のように、マンドレルバーの表面粗さを変えたり、特許文献４のように、押出に用いる中空ビレット内表面の表面粗さを研磨によってＲｍａｘを３０〜１００μｍとする等の提案がされているが、全て内面の潤滑や粗度という観点だけで検討され、内面凹凸の発生機構からの対策を検討したものではなかった。

一般的にユージン・セジュルネ方式の押出では、押出比が１５を超えるようになると、ビレットの表面粗さを小さくしても、チューブの内表面にビレットの凹凸以上の凹凸が発生する。この凹凸が大きい場合、外観を損ねることは勿論のこと、腐食性流体の配管として使用した際に局部腐食の起点となり、チューブが早期寿命を迎える場合がある。また、ビレット−マンドレル間の潤滑剤やマンドレルバーの形状等の変更は、内面の焼付きには効果があるが、凹凸の発生には効果が見られない。このように、内表面の凹凸発生に対してダイスからの検討がされていなかった。

上述のような問題を解消するために、発明者らは鋭意検討を重ねた結果、先ず、この凹凸は、ビレットにかかるコンテナ−マンドレル間の鉛直方向の応力が影響し、大きくなるほど凹凸の大きさも大きくなることが分かった。次に、この凹凸は、コンテナ−マンドレル間の応力による変形で生じた、ビレット内表面の微小な凹凸部が起点となるもので、ダイスに近づくに従い、凸部から凹部へ溶融ガラスが流入することで増長される機構で生じるものであることが分かった。

また、コンテナーマンドレル間の応力の低減には、プレッシングディスクーダイス間の応力を低減させることが有効で、手段として鋼管の内面が良好となる基準（表面粗さＲｙ≦１３）以下とするには、パッドガラスが当たるダイスの接触面を押出し後方側に１０〜５０度傾斜させることが有効であることが分かった。さらに、ダイス角を２０度以上とすると非常に良好なＲｙ≦１０μｍを達成できることが分かった。ただ、傾斜角が５０度を超えるようになると、外面のガラス膜が厚くなり、外径精度が悪くなったり、パットガラスの原単位が上昇しコスト高になることが分かった。これらの知見の基づいて、本発明は完成されたものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）ステンレス鋼の熱間押出継目無鋼管の製造方法において、鉛直線上から押出後端方向にダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させて熱間押出することを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法。
（２）前記（１）に記載の傾斜角度θを２０〜５０度としたことを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法にある。

以上述べたように、本発明による鉛直線上から押出後端方向にダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させて熱間押出することにより、鋼管の内表面の凹凸がなくなり品質の向上を図ることが出来る極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る継目無鋼管の熱間押出装置の全体概念図である。この図１（ａ）に示すように、所定温度に加熱されたビレット１は、プレッシングディスク２を介してステム３によりコンテナ４内に装入される。その時、マンドレル５も図のような状態にあり、ステム３と同時に前進する。この時、ステム３後部のシリンダー（図示せず）は低圧の状態にある。その後、ビレット１の先端がダイホルダー６に接触し、ビレット１が低圧で加圧される。その後、シリンダーは高圧に掛りビレット１はダイホルダー６内ダイス７の内径寸法に押出されるような構成からなる。符号８はライナーであり、９はチューブであり、１０はパッキングリングであり、１１はパッドガラスである。

図１（ｂ）はパッドガラス部の拡大図であり、この図１（ｂ）に示すように、上述した図１（ａ）の押出機構での熱間押出でのガラス潤滑剤は、押出直前のパッドガラス１１をセットした状態から、ビレット１と接する面のガラスが押出中に溶けてガラスがパイプ９の表面に付着しダイス７との間の潤滑をする。この場合において、上述したように、コンテナ４−マンドレル５間の応力の低減にはプレッシングディスク２−ダイス７間の応力を低減させることが有効で、手段としてパイプ９の内面が良好となる基準（表面粗さＲｙ≦１３）以下とするには、パッドガラスが当たるダイス７の接触面を押出し後方側にダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させることが有効である。さらに、ダイス傾斜角θを２０度以上とすると非常に良好な表面粗さＲｙ≦１０μｍが達成できる。

図２は、ステンレス鋼管内面の凹凸発生状態を示す図である。図２（ａ）はステンレス鋼管が押出される前の状態を示し、図２（ｂ）は押出後のビレット−チューブ成形遷移域の状態を示している。鋼管内表面の凹凸は、ビレットにかかるコンテナーマンドレル間の鉛直線方向の応力が影響し、大きくなるほど凹凸の大きさも大きくなる。この凹凸はコンテナ−マンドレル間の応力による変形で生じた、ビレット内表面の微小な凹凸部が起点となるものであって、ダイスに近づくに従い、凸部から凹部への溶融ガラスの流入することで増長される機構で生じるものであることがこの図で分かる。

図３は、ダイス角度θとＲｙとの関係を示す図である。この図に示すように、ダイス角度θを１０度以上とするＲｙ値の低下することが分かる。特にＲｙ≦１０μｍとするには、パットガラスが当たるダイスの接触面を押出し後方に２０度傾斜にする必要がある。すなわち、本発明に係るダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させて熱間押出する理由は、１０度未満では、内面肌が良好となる効果が十分でなく、また、５０度を超えると外面のガラス膜が厚くなって外径精度が悪くなり、ガラスの消費量が多くなりコストアップとなる。従って、その範囲を１０〜５０度とした。好ましくは２０〜５０度とする。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
ＳＵＳ３０４なる鋼種を用いて、押出温度１２１０〜１２４０℃、ビレット内面Ｒｙ：７．５μｍなるものを、表１に示すようなビレット径、チューブ径、押出比、およびダイス角度にて行なった。その結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜２、４〜６、９〜１１は本発明例であり、Ｎｏ．３、７〜８、１２〜１３は比較例である。比較例Ｎｏ．３はダイス角度が小さいためにチューブ内面Ｒｙが高い。比較例Ｎｏ．７はダイス角度が大きいために外径精度が悪い。比較例Ｎｏ．８はダイス角度が小さいためにチューブ内面Ｒｙが高い。比較例Ｎｏ．１２はダイス角度が大きいために外径精度が悪い。比較例Ｎｏ．８はダイス角度が０のためにチューブ内面Ｒｙが高いことが分かる。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜２、４〜６、９〜１１はいずれもチューブ内面Ｒｙが低く、鋼管の内表面の凹凸がなくなり外径精度の優れた鋼管を得ることが可能となり、品質の向上を図ることが出来た。

本発明に係る継目無鋼管の熱間押出装置の全体概念図である。 ステンレス鋼管内面の凹凸発生状態を示す図である。 ダイス角度θと製品チューブ内面のＲｙとの関係を示す図である。

符号の説明

１ ビレット
２ プレッシングディスク
３ ステム
４ コンテナ
５ マンドレル
６ ダイホルダー
７ ダイス
８ ライナー
９ チューブ
１０ パッキングリング
１１ パッドガラス
θ ダイス傾斜角


特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊

Claims (2)

1. ステンレス鋼の熱間押出継目無鋼管の製造方法において、鉛直線上から押出後端方向にダイス傾斜角θを１０〜５０度傾斜させて熱間押出することを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法。
2. 請求項１に記載の傾斜角度θを２０〜５０度としたことを特徴とする内面品質が良好な熱間押出継目無鋼管の製造方法。

Images