JPH02224806A - 継目無し鋼管製造用プラグ - Google Patents
継目無し鋼管製造用プラグInfo
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- JPH02224806A JPH02224806A JP8945189A JP4518989A JPH02224806A JP H02224806 A JPH02224806 A JP H02224806A JP 8945189 A JP8945189 A JP 8945189A JP 4518989 A JP4518989 A JP 4518989A JP H02224806 A JPH02224806 A JP H02224806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plug
- core material
- molybdenum
- thermal expansion
- steel pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B25/00—Mandrels 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
この発明は継目無し鋼管の製造に使用されるプラグに関
するものである。
するものである。
継目無し鋼管の製造工程においては、穿孔工程、圧延工
程（エロンゲータ、プラグミル）、磨管工程（リーラ）
で、各種の形状のプラグが用いられている。これらのプ
ラグの表面は穿孔あるいは圧延の際、高温下で高圧力や
高剪断力を受けるため、しばしば摩耗、溶損、焼付き等
を起こしていた。
程（エロンゲータ、プラグミル）、磨管工程（リーラ）
で、各種の形状のプラグが用いられている。これらのプ
ラグの表面は穿孔あるいは圧延の際、高温下で高圧力や
高剪断力を受けるため、しばしば摩耗、溶損、焼付き等
を起こしていた。
この結果、プラグの寿命（耐用度）を縮めて耐用度に問
題があるばかりでなく、得られた鋼管の内面品質に悪影
響を及ぼしていた。そこで、プラグの耐用度向上のため
に、いくつかの発明がなされている。
題があるばかりでなく、得られた鋼管の内面品質に悪影
響を及ぼしていた。そこで、プラグの耐用度向上のため
に、いくつかの発明がなされている。
一般に、継目無し鋼管の材料としての鋼片には低合金鋼
と高合金鋼がある。低合金鋼の穿孔には、従来から０．
３χＣ−３χＣｒ−１χＮｉ系低合金鋼からなるプラグ
本体の表面に、酸化物層を生成させたプラグが使用され
ている。
と高合金鋼がある。低合金鋼の穿孔には、従来から０．
３χＣ−３χＣｒ−１χＮｉ系低合金鋼からなるプラグ
本体の表面に、酸化物層を生成させたプラグが使用され
ている。
例えば、特公昭５Ｂ−１９３６３号公報においては熱処
理を施すことにより、そして、特公昭５９−１３９２４
号公報においては鉄酸化物を主体とした粉末を溶射する
ことによりプラグ本体の表面に、酸化物層を生成させて
いる。前記プラグによれば、クロム含有量が２．２５ｗ
ｔ％までの低合金鋼からなる綱片から４〜８ｍのホロー
ピースを調整する場合、５００〜１５００回の穿孔に耐
えられ、プラグ寿命を延長することができる。
理を施すことにより、そして、特公昭５９−１３９２４
号公報においては鉄酸化物を主体とした粉末を溶射する
ことによりプラグ本体の表面に、酸化物層を生成させて
いる。前記プラグによれば、クロム含有量が２．２５ｗ
ｔ％までの低合金鋼からなる綱片から４〜８ｍのホロー
ピースを調整する場合、５００〜１５００回の穿孔に耐
えられ、プラグ寿命を延長することができる。
しかしながら、クロム含有１ｔ１３ｗｔ％以上のＣｒ鋼
、オーステナイト系ステンレス鋼のような高合金鋼の鋼
片を穿孔する場合には、これらの鋼片の高温強度が高い
ことや、鋼片表面にクロム酸化物が生成し鋼片からプラ
グ表面への鉄酸化物の供給が断たれることから、プラグ
の焼付きが著しくなり、第４図に示すようにプラグ１の
溶損、焼付きが激しい、従って、プラグの寿命は長いも
のでも５回程度であり、場合によっては１回の穿孔で使
用を中止しなければならないことも少なくなかった。
、オーステナイト系ステンレス鋼のような高合金鋼の鋼
片を穿孔する場合には、これらの鋼片の高温強度が高い
ことや、鋼片表面にクロム酸化物が生成し鋼片からプラ
グ表面への鉄酸化物の供給が断たれることから、プラグ
の焼付きが著しくなり、第４図に示すようにプラグ１の
溶損、焼付きが激しい、従って、プラグの寿命は長いも
のでも５回程度であり、場合によっては１回の穿孔で使
用を中止しなければならないことも少なくなかった。
近年、高合金鋼穿孔でのプラグの長寿命化を図る目的で
種々の発明がなされている。
種々の発明がなされている。
例えば特開昭６１−２８６０７７号公報に開示された手
法は、エンジンルーム内の断熱を目的としたＺｒＯ。
法は、エンジンルーム内の断熱を目的としたＺｒＯ。
のコーティングを行う際に用いる溶射＋熱間等方圧加圧
（ＨＩＰ）法で、この手法で作製したプラグ、つまり、
炭素鋼（５４５Ｃ）の芯材表面にニッケル系溶射材料（
Ｎｉ−Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ）粉末を中間層とし、表面被覆層
としてモリブデン粉末を溶射した後、ＨＩＰ処理したプ
ラグは優れた特性を示すとしている。この方法によれば
中間層の効果は顕著で、特に芯材表面の急激な温度変化
に伴う接合層の熱応力を緩和しうる効果があり熱衝撃性
は中間層を設けない場合に比べて向上するとしている。
（ＨＩＰ）法で、この手法で作製したプラグ、つまり、
炭素鋼（５４５Ｃ）の芯材表面にニッケル系溶射材料（
Ｎｉ−Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ）粉末を中間層とし、表面被覆層
としてモリブデン粉末を溶射した後、ＨＩＰ処理したプ
ラグは優れた特性を示すとしている。この方法によれば
中間層の効果は顕著で、特に芯材表面の急激な温度変化
に伴う接合層の熱応力を緩和しうる効果があり熱衝撃性
は中間層を設けない場合に比べて向上するとしている。
次に、特開昭６２−５０００９号公報に開示された手法
は、例えば、油井用のバルブの内面に耐食材料をクラッ
ドする際に用いるキャニングＨＩＰ法で、この手法で作
製したプラグ、つまり低合金鋼（３χＣｒ−１ｘＮｉ鋼
）の芯材表面に中間層としニッケル粉末、表面層としモ
リブデン粉末の被覆を施しＨＩＰ処理したプラグは優れ
た特性を示すとしている。
は、例えば、油井用のバルブの内面に耐食材料をクラッ
ドする際に用いるキャニングＨＩＰ法で、この手法で作
製したプラグ、つまり低合金鋼（３χＣｒ−１ｘＮｉ鋼
）の芯材表面に中間層としニッケル粉末、表面層としモ
リブデン粉末の被覆を施しＨＩＰ処理したプラグは優れ
た特性を示すとしている。
この方法により、被覆層の緻密焼結化を促進させると同
時に、被覆層と芯材の接合界面に拡散を伴った接合性の
極めて高い金属被覆層を得るとしている。
時に、被覆層と芯材の接合界面に拡散を伴った接合性の
極めて高い金属被覆層を得るとしている。
特開昭６２−２３８０１１号公報には、金属被覆層と接
合性が優れ、かつ高温強度の高いセラミックス（Ｓｉｓ
Ｎｍ、５ｉＣ）を芯材として、金属粉末をＨＩＰ処理し
た（キャニングＨＩＰ法）プラグが提案されている。こ
の方法により、被覆層の緻密焼結化を促進させると同時
に、被覆層と芯材の接合界面に拡散を伴った接合性の極
めて高い金属被覆層を得ると同時に、セラミックスとの
複合化により、より一層優れたプラグを得るとしている
。
合性が優れ、かつ高温強度の高いセラミックス（Ｓｉｓ
Ｎｍ、５ｉＣ）を芯材として、金属粉末をＨＩＰ処理し
た（キャニングＨＩＰ法）プラグが提案されている。こ
の方法により、被覆層の緻密焼結化を促進させると同時
に、被覆層と芯材の接合界面に拡散を伴った接合性の極
めて高い金属被覆層を得ると同時に、セラミックスとの
複合化により、より一層優れたプラグを得るとしている
。
上記の特開昭６１−２８６０７７号公報、特開昭６２−
５０００９号公報、特開昭６２−２３８０１１号公報に
開示されているプラグは、芯材と表面被覆材との接合界
面で拡散を伴う強固な接合を特徴としている。しかし、
鉄系合金とモリブデンの接合においてはたとえニッケル
層を中間層に設けても、鉄とモリブデンの熱膨張係数の
差が大きいため両層はうまく接合しない、また、Ｓｉ３
Ｎ４． ＳｉＣのようなモリブデンよりも著しく熱膨張
係数の低いセラミックスを用いると、製作の際のＨＩＰ
処理後にモリブデン層に大きな引張応力が発生し、しば
しばモリブデン層が破壊してしまうとル１う問題があっ
た。実施例に示されているように、単なる熱衝撃試験に
おいても１５〜３０回の熱衝撃で被覆材の剥離が発生し
ていた。
５０００９号公報、特開昭６２−２３８０１１号公報に
開示されているプラグは、芯材と表面被覆材との接合界
面で拡散を伴う強固な接合を特徴としている。しかし、
鉄系合金とモリブデンの接合においてはたとえニッケル
層を中間層に設けても、鉄とモリブデンの熱膨張係数の
差が大きいため両層はうまく接合しない、また、Ｓｉ３
Ｎ４． ＳｉＣのようなモリブデンよりも著しく熱膨張
係数の低いセラミックスを用いると、製作の際のＨＩＰ
処理後にモリブデン層に大きな引張応力が発生し、しば
しばモリブデン層が破壊してしまうとル１う問題があっ
た。実施例に示されているように、単なる熱衝撃試験に
おいても１５〜３０回の熱衝撃で被覆材の剥離が発生し
ていた。
これらのプラグにおいては、ニッケル系合金を中間層と
することによりモリブデンの被覆層と芯材の界面に発生
する熱応力を緩和している。しかし、実際には被覆層と
芯材の間の熱応力があまりにも大きいため、製作の際の
ＨＩＰ処理時にすでに両者間に割れが発生しており、熱
衝撃試験を行えば容易に剥離してしまうし、被覆層に割
れや剥離が起これば、実際の鋼管穿孔時あるいは圧延時
には高圧力、高剪断力が作用するため被覆材は芯材上を
すベリ簡単に破壊してしまうのであった。
することによりモリブデンの被覆層と芯材の界面に発生
する熱応力を緩和している。しかし、実際には被覆層と
芯材の間の熱応力があまりにも大きいため、製作の際の
ＨＩＰ処理時にすでに両者間に割れが発生しており、熱
衝撃試験を行えば容易に剥離してしまうし、被覆層に割
れや剥離が起これば、実際の鋼管穿孔時あるいは圧延時
には高圧力、高剪断力が作用するため被覆材は芯材上を
すベリ簡単に破壊してしまうのであった。
本発明の目的は、モリブデンを被覆したプラグに関する
上記の問題□点を解決し、高寿命で、しかも内面品質が
良好なホローピースを安定して製造することができる継
目無し鋼管製造用プラグを提供することにある。
上記の問題□点を解決し、高寿命で、しかも内面品質が
良好なホローピースを安定して製造することができる継
目無し鋼管製造用プラグを提供することにある。
本発明はかかる目的を達成するべくなされたものであり
、本発明者らはモリブデンまたはモリブデン基合金より
なる、被穿孔物と接触する表面層と他の材料よりなる芯
材からなっている複合プラグにおいて、芯材の前記表面
層と接する表面に凹凸形状を設けることによってこの目
的を達成することに成功したものである。
、本発明者らはモリブデンまたはモリブデン基合金より
なる、被穿孔物と接触する表面層と他の材料よりなる芯
材からなっている複合プラグにおいて、芯材の前記表面
層と接する表面に凹凸形状を設けることによってこの目
的を達成することに成功したものである。
プラグの形状は通常は略弾頭形状であり、底面にはマン
ドレルを取り付ける嵌合穴、嵌合突起等が設けられる。
ドレルを取り付ける嵌合穴、嵌合突起等が設けられる。
頭部は半球形のばか傘形等のものも知られている０本発
明のプラグの形状はこれらに限定されるものではなく公
知の如何なる形状であってもよい。
明のプラグの形状はこれらに限定されるものではなく公
知の如何なる形状であってもよい。
このプラグは少な（とも、被穿孔物と接触する表面層と
該表面層の内面側において接触している芯材よりなって
いる６表面層はプラグの外表面全体に設けられていても
よく、穿孔によって損傷を生じやすい部分のみに設けら
れていてもよい。
該表面層の内面側において接触している芯材よりなって
いる６表面層はプラグの外表面全体に設けられていても
よく、穿孔によって損傷を生じやすい部分のみに設けら
れていてもよい。
芯材の表面層と接する面に凹凸を設ける。この凹凸形状
はショツトブラスト面のような浅い凹凸では不十分で、
ある程度の深さを持った丸や三角や四角のクレータ−状
や円形や三角や四角の溝形状が好ましい、上記の凹みや
溝でなく突起や突条であってもよいがその場合表面層の
厚みを増加させるデメリットがある。凹凸の大きさすな
わち径や巾や深さはプラグの大きさにも依存するが、プ
ラグ径に対する相対値は０．００５〜０．５程度で水分
効果が見出せるが実用上は０．０５〜０．２程度が好ま
しい。
はショツトブラスト面のような浅い凹凸では不十分で、
ある程度の深さを持った丸や三角や四角のクレータ−状
や円形や三角や四角の溝形状が好ましい、上記の凹みや
溝でなく突起や突条であってもよいがその場合表面層の
厚みを増加させるデメリットがある。凹凸の大きさすな
わち径や巾や深さはプラグの大きさにも依存するが、プ
ラグ径に対する相対値は０．００５〜０．５程度で水分
効果が見出せるが実用上は０．０５〜０．２程度が好ま
しい。
凹凸の分布は不規則であってもよいが、等間隔に並んで
いる状態が好ましい、また、溝のコーナ一部は応力集中
を避けるためにアールを設けるのが好ましい。
いる状態が好ましい、また、溝のコーナ一部は応力集中
を避けるためにアールを設けるのが好ましい。
芯材には２０℃で３．８ｘｌＯ−’／ ’Ｃ以上の熱膨
張係数を有する材料を用いるがモリブデンまたはモリブ
デン基合金よりも熱膨張係数の高い、つまり２０°Ｃで
４ 、８ｘｌＯ−’／ ’Ｃ以上、１３００℃で７ 、
４ｘｌＯ−”／ ’Ｃ以上の熱膨張係数を有した材料を
用いるのが好ましい。
張係数を有する材料を用いるがモリブデンまたはモリブ
デン基合金よりも熱膨張係数の高い、つまり２０°Ｃで
４ 、８ｘｌＯ−’／ ’Ｃ以上、１３００℃で７ 、
４ｘｌＯ−”／ ’Ｃ以上の熱膨張係数を有した材料を
用いるのが好ましい。
例えば５Ｋ０６１等に代表される熱間工具鋼やＮｉｍｏ
ｎｉｃやＮｉｍｏｗａｌ等の超合金や更に高温強度の高
いＴｉＢｚ。
ｎｉｃやＮｉｍｏｗａｌ等の超合金や更に高温強度の高
いＴｉＢｚ。
ＺｒＯｚ等のセラミックスがある。これらを凹凸形状の
芯材に仕上げる方法には、単にビレットから切り出す機
械加工法のほかに、鋳造法や、これらの材質の粉末を成
形後焼結する粉末冶金法がある。
芯材に仕上げる方法には、単にビレットから切り出す機
械加工法のほかに、鋳造法や、これらの材質の粉末を成
形後焼結する粉末冶金法がある。
次に、このようにして製作した溝付き芯材の表面にモリ
ブデンまたはモリブデン基合金を被覆する。モリブデン
基合金は高温における潤滑性及び強度特性に優れたもの
であればよく、例えば、ＴＺＭ（０，５ｗｔχＴｉ−０
．０７ｗｔＸＺｒ−０，０５ｗｔχＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）
、 ＴＺＣ（１，ＯｗｔχＴｉ−０，１４ｗｔＸＺｒ−
０，１ｗｔＸＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）、 ＺＨＭ（０，７２
ｗｔχＺｒ−０，１４ｗｔχ訂−０，０５ｗｔＸＣ−Ｂ
ａ１．Ｍｏ）、 ＭＨＣ（１，Ｏｗｔ！Ｉｆ−０，０５
ｗｔχＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）等を利用できる。
ブデンまたはモリブデン基合金を被覆する。モリブデン
基合金は高温における潤滑性及び強度特性に優れたもの
であればよく、例えば、ＴＺＭ（０，５ｗｔχＴｉ−０
．０７ｗｔＸＺｒ−０，０５ｗｔχＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）
、 ＴＺＣ（１，ＯｗｔχＴｉ−０，１４ｗｔＸＺｒ−
０，１ｗｔＸＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）、 ＺＨＭ（０，７２
ｗｔχＺｒ−０，１４ｗｔχ訂−０，０５ｗｔＸＣ−Ｂ
ａ１．Ｍｏ）、 ＭＨＣ（１，Ｏｗｔ！Ｉｆ−０，０５
ｗｔχＣ−Ｂａ１．Ｍｏ）等を利用できる。
被覆方法には、ビレットから機械加工により切り出した
のち、芯材にＨＩＰ処理や焼嵌め等により接合させたり
する方法のほかに、モリブデンまたはモリブデン基合金
の粉末を固化接合する焼結ＨＩＰ法、キーニングＨＩＰ
法、爆発成形法（衝撃成形法）等があるが、他のいかな
る固化技術を応用してもよい、このうちキャニング？（
ＩＦ法を簡単に説明すると次のようになる。まず、粉末
を冷間静水圧加圧（ＣＩＰ）等の成形方法で成形する０
次にこれをメタルカプセルに挿入し、真空加熱脱気によ
り十分乾燥した後、カプセル内に真空封入し、ＨＩＰ処
理を施す方法である。
のち、芯材にＨＩＰ処理や焼嵌め等により接合させたり
する方法のほかに、モリブデンまたはモリブデン基合金
の粉末を固化接合する焼結ＨＩＰ法、キーニングＨＩＰ
法、爆発成形法（衝撃成形法）等があるが、他のいかな
る固化技術を応用してもよい、このうちキャニング？（
ＩＦ法を簡単に説明すると次のようになる。まず、粉末
を冷間静水圧加圧（ＣＩＰ）等の成形方法で成形する０
次にこれをメタルカプセルに挿入し、真空加熱脱気によ
り十分乾燥した後、カプセル内に真空封入し、ＨＩＰ処
理を施す方法である。
接合後は必要により外表面を仕上げ加工して使用に供す
る。
る。
なお、本発明のプラグは、前述した鋼片の穿孔に対する
プラグのみならず、エロンゲータ、プラグミル、リーラ
等に用いられるプラグに対しても適用することができる
。
プラグのみならず、エロンゲータ、プラグミル、リーラ
等に用いられるプラグに対しても適用することができる
。
本発明のプラグの構成の作用をまとめると次の二点にな
る。
る。
第−黒目は従来のモリブデンを被覆したプラグでは穿孔
中、被穿孔物の回転力から受ける反力による剪断をモリ
ブデンと芯材の界面で主に持たせていたのに対し、本発
明のプラグでは、凹凸部分のモリブデンないし芯材に持
たせるようにした点である。
中、被穿孔物の回転力から受ける反力による剪断をモリ
ブデンと芯材の界面で主に持たせていたのに対し、本発
明のプラグでは、凹凸部分のモリブデンないし芯材に持
たせるようにした点である。
第二黒目はモリブデンよりも熱膨張係数の大きな材質を
芯材に適用し、かつ凹凸形状を四角い溝状とした場合で
あるが、従来のモリブデンを被覆したプラグでは、製作
時のＨＩＰ後の冷却の際にモリブデンと芯材の熱膨張係
数の差により両者界面に大きな径方向の引張応力が発生
し破断するのに対し、本発明のプラグでは、溝に径方向
の切込があるため製作時のＨＩＰ後の冷却の際にモリブ
デンと芯材の熱膨張係数の差により溝側面の両者界面に
圧縮応力が働き、両者が強固に焼嵌め接合される点であ
る。
芯材に適用し、かつ凹凸形状を四角い溝状とした場合で
あるが、従来のモリブデンを被覆したプラグでは、製作
時のＨＩＰ後の冷却の際にモリブデンと芯材の熱膨張係
数の差により両者界面に大きな径方向の引張応力が発生
し破断するのに対し、本発明のプラグでは、溝に径方向
の切込があるため製作時のＨＩＰ後の冷却の際にモリブ
デンと芯材の熱膨張係数の差により溝側面の両者界面に
圧縮応力が働き、両者が強固に焼嵌め接合される点であ
る。
以上の一点ないし二点の構造をモリブデンを被覆したプ
ラグに適用することによりモリブデンと芯材の接合上の
問題点が解決され、穿孔プラグの長寿命化が図られてい
る。
ラグに適用することによりモリブデンと芯材の接合上の
問題点が解決され、穿孔プラグの長寿命化が図られてい
る。
実施例１
本発明の一実施例であるプラグ１をマンドレルバ−２に
装着した状態を第１図（ａ）（ｂ）に示す。
装着した状態を第１図（ａ）（ｂ）に示す。
これは、ピアサ−゛プラグの場合を例に示したものであ
り、（ａ）はその側面図、（ロ）は第１図（ａ）におけ
るＡ−Ａ部断面図である。
り、（ａ）はその側面図、（ロ）は第１図（ａ）におけ
るＡ−Ａ部断面図である。
このプラグｌは被穿孔物と接触する表面層３がモリブデ
ン、内部の芯材４がモリブデンよりも熱膨張係数の高い
材料より構成されている。また、穿孔時の被穿孔物の回
転力から受ける反力による剪断に対し接合界面が十分な
接合強度を持つように、芯材４の表面には第１図（ｂ）
に示す凹凸状の溝７が形成されている。プラグ形状は円
錐体の先端部が略半球上に丸められた弾頭形状をしてい
る。
ン、内部の芯材４がモリブデンよりも熱膨張係数の高い
材料より構成されている。また、穿孔時の被穿孔物の回
転力から受ける反力による剪断に対し接合界面が十分な
接合強度を持つように、芯材４の表面には第１図（ｂ）
に示す凹凸状の溝７が形成されている。プラグ形状は円
錐体の先端部が略半球上に丸められた弾頭形状をしてい
る。
プラグ１は円柱形状のマンドレルバ−２の先端に装着さ
れている。プラグ１の底面には、マンドレルバ−２へ取
付ける所定深さの嵌合穴５が穿設されている。一方、マ
ンドレルバ−２の先端には凸部６が設けられ、プラグ１
とマンドレルバ−２とは嵌合穴５と凸部６とにより嵌着
されている。
れている。プラグ１の底面には、マンドレルバ−２へ取
付ける所定深さの嵌合穴５が穿設されている。一方、マ
ンドレルバ−２の先端には凸部６が設けられ、プラグ１
とマンドレルバ−２とは嵌合穴５と凸部６とにより嵌着
されている。
プラグの製造方法は次の通りである。この例においては
、芯材４は熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）又はＴｉＢｚ系セ
ラミックスで構成されている。
、芯材４は熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）又はＴｉＢｚ系セ
ラミックスで構成されている。
芯材４の形状もプラグと同様に弾頭形状をしているが、
軸方向に数本の溝７が施されている。
軸方向に数本の溝７が施されている。
本実施例では、芯材の溝の本数、溝の総面積、溝形状を
数水準変化させた場合、溝無しやニッケルを中間層に設
けた場合と比べどの程度改善されるかを試験した。
数水準変化させた場合、溝無しやニッケルを中間層に設
けた場合と比べどの程度改善されるかを試験した。
外径φ３２ｍ、長さ７６ｍ５＋のモデル試験用プラグに
対し、外径φ２６１、長さ６０ｍｍの芯材を準備した。
対し、外径φ２６１、長さ６０ｍｍの芯材を準備した。
芯材には、その外周に巾２．５ｍｍ又は５ｍ、深さ２．
５ｍｍの溝を６本又は１２本等間隔に溝彫加工した。
５ｍｍの溝を６本又は１２本等間隔に溝彫加工した。
芯材製作条件の詳細を第１表に示す。
第１表芯材製作条件
の中間層を設け、阻７は芯材の表面にショツトブラスト
処理を施しモリブデン被覆層と芯材の界面を不規則にし
たものを作成し、他の５つと比較することにした。
処理を施しモリブデン被覆層と芯材の界面を不規則にし
たものを作成し、他の５つと比較することにした。
これら７つのプラグにつき小型穿孔機でモデル穿孔試験
を行った。被穿孔材は１３％ＣｒｔｉＲからなる直径φ
４０ ｍ 、長さ２００■、温度１２５０°Ｃの丸鋼片
で、直径φ４２■、厚さ６ｍ、長さ４００ｍ＋ａのホロ
ーピースに加工した。モデル穿孔試験の結果として、プ
ラグの耐用回数および損傷状態を第２表に示す。
を行った。被穿孔材は１３％ＣｒｔｉＲからなる直径φ
４０ ｍ 、長さ２００■、温度１２５０°Ｃの丸鋼片
で、直径φ４２■、厚さ６ｍ、長さ４００ｍ＋ａのホロ
ーピースに加工した。モデル穿孔試験の結果として、プ
ラグの耐用回数および損傷状態を第２表に示す。
第２表モデル穿孔試験結果
以上７つの芯材について、キャニングＨＩＰ法によりモ
リブデン粉末を芯材表面に固化接合し、モリブデンを被
覆した後、仕上げ加工によりプラグ１を作成した。なお
、漱６については溝加工を施さない代わりに、被覆層と
芯材の間にニッケル第２表に示すように、本発明の供試
体は阻１のように簡単な溝彫加工を芯材に施すのみでＮ
ｌ１６やに７の５倍程度がそれ以上の耐用度を示した。
リブデン粉末を芯材表面に固化接合し、モリブデンを被
覆した後、仕上げ加工によりプラグ１を作成した。なお
、漱６については溝加工を施さない代わりに、被覆層と
芯材の間にニッケル第２表に示すように、本発明の供試
体は阻１のように簡単な溝彫加工を芯材に施すのみでＮ
ｌ１６やに７の５倍程度がそれ以上の耐用度を示した。
阻Ｉのプラグの損傷状態を詳細に調べると、第２図から
も分かるように、穿孔中溝部分の応力集中により割れ１
０が発生したことが分かった。漱３、阻４については割
れは発生せず５０回の穿孔試験に成功したが、先端が少
し変形していた。ところが、Ｎｏ、５のＴｔＢ、系セラ
ミックスを芯材に使用したものは、５０回の穿孔試験を
行っても割れや変形はなく、先端のモリブデン層が少し
損耗するだけであった。
も分かるように、穿孔中溝部分の応力集中により割れ１
０が発生したことが分かった。漱３、阻４については割
れは発生せず５０回の穿孔試験に成功したが、先端が少
し変形していた。ところが、Ｎｏ、５のＴｔＢ、系セラ
ミックスを芯材に使用したものは、５０回の穿孔試験を
行っても割れや変形はなく、先端のモリブデン層が少し
損耗するだけであった。
ＮＯ，１〜５のプラグにつき三次元有限要素法により穿
孔中のプラグのようすをシュミレーションすると、溝部
分の発生応力は１Ｉｋ１１を１００とすると阻２で約５
０と激減し阻３、漱４、隘５と改善することにより３０
．２５．１０となり、溝部のコーナーＲや溝の本数・幅
の効果が十分証明された。
孔中のプラグのようすをシュミレーションすると、溝部
分の発生応力は１Ｉｋ１１を１００とすると阻２で約５
０と激減し阻３、漱４、隘５と改善することにより３０
．２５．１０となり、溝部のコーナーＲや溝の本数・幅
の効果が十分証明された。
実施例２
次に、本発明をプラグミルプラグに適用した例を第３図
（ａ）（ｂ）に示す、（ａ）はプラグの側面図、（ロ）
はその芯材４の側面断面図である。
（ａ）（ｂ）に示す、（ａ）はプラグの側面図、（ロ）
はその芯材４の側面断面図である。
このプラグ１もピアサ−プラグと同様に被圧延物と接触
する表面層３がモリブデン、内部の芯材４がモリブデン
よりも熱膨張係数の高い材料より構成されている。また
、圧延時の被圧延物から受ける軸力による剪断に対し接
合界面が十分な接合強度を持つように芯材４の表面には
第３図（ｂ）に示す凹凸状の溝７が形成されている。プ
ラグ１は略円錐台形状をしている。
する表面層３がモリブデン、内部の芯材４がモリブデン
よりも熱膨張係数の高い材料より構成されている。また
、圧延時の被圧延物から受ける軸力による剪断に対し接
合界面が十分な接合強度を持つように芯材４の表面には
第３図（ｂ）に示す凹凸状の溝７が形成されている。プ
ラグ１は略円錐台形状をしている。
プラグ１は円柱形状のマンドレルバ−２の先端に装着さ
れている。プラグ１の中心には、マンドレルバ−２へ取
付ける所定径が貫通穴８が穿設されている。一方、マン
ドレルバ−２の先端にはネジが切ってありプラグ１とマ
ンドレルバ−２をポルト９により固定することができよ
うになっている。
れている。プラグ１の中心には、マンドレルバ−２へ取
付ける所定径が貫通穴８が穿設されている。一方、マン
ドレルバ−２の先端にはネジが切ってありプラグ１とマ
ンドレルバ−２をポルト９により固定することができよ
うになっている。
プラグの製造方法は次の通りである。この例においても
、芯材４は熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）又はＴｉＢｚ系セ
ラミックスで構成されている。
、芯材４は熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）又はＴｉＢｚ系セ
ラミックスで構成されている。
芯材４には、径方向に数本の溝７が設けられている。
本実施例では、芯材の溝の本数、溝の総面積、溝形状を
数水準変化させた場合、溝無しでかつニッケルを中間層
に設けた場合と比べどの程度改善されるかを試験した。
数水準変化させた場合、溝無しでかつニッケルを中間層
に設けた場合と比べどの程度改善されるかを試験した。
外径φ１６４ｍ、長さ１２０ａｉの実機用プラグに対し
、外周にモリブデンを２０ｍの厚みで盛れるように外周
加工を施した芯材を準備した。特にこの部分には、周方
向に幅５．０ａｍ又は１０ｍ、深さ５■の溝を１本から
数本等間隔に溝彫加工を施した。芯材製作条件の詳細を
第３表に示す。
、外周にモリブデンを２０ｍの厚みで盛れるように外周
加工を施した芯材を準備した。特にこの部分には、周方
向に幅５．０ａｍ又は１０ｍ、深さ５■の溝を１本から
数本等間隔に溝彫加工を施した。芯材製作条件の詳細を
第３表に示す。
第３表芯材製作条件
以上５つの芯材について、手中ニングＨＩＰ法によりモ
リブデン粉末を芯材表面に固化接合し、モリブデンを被
覆した後、仕上げ加工によりプラグ１を作成した。なお
、ＮＯ，１３については溝加工を施さない代わりに、被
覆層と芯材の間にニッケルの中間層を設け、他の５つと
比較することにした。
リブデン粉末を芯材表面に固化接合し、モリブデンを被
覆した後、仕上げ加工によりプラグ１を作成した。なお
、ＮＯ，１３については溝加工を施さない代わりに、被
覆層と芯材の間にニッケルの中間層を設け、他の５つと
比較することにした。
これら６つのプラグにつき実機試験を行った。
被圧延材は１３％Ｃｒ鋼からなる円筒鋼片でホローピー
スに加工したもので、温度はあらかじめ１１００°Ｃに
加熱し使用した。実機試験の結果とし、Ｎｏ、１３プラ
グの耐用限界での圧延回数を１とした場合のそれぞれの
プラグの耐用限界での圧延回数比および損傷状態を第４
表に示す。
スに加工したもので、温度はあらかじめ１１００°Ｃに
加熱し使用した。実機試験の結果とし、Ｎｏ、１３プラ
グの耐用限界での圧延回数を１とした場合のそれぞれの
プラグの耐用限界での圧延回数比および損傷状態を第４
表に示す。
第４表実機試験結果
第４表に示すように、本発明の供試体はＮ［Ｌ８のよう
に簡単な溝彫加工を芯材に施すのみで４倍の耐用度を示
した。ＮＩＩＬ８のプラグにみられた割れは圧延中の応
力集中による溝部分からの割れであった。この溝にコー
ナーＲを施すと著しく改善した。
に簡単な溝彫加工を芯材に施すのみで４倍の耐用度を示
した。ＮＩＩＬ８のプラグにみられた割れは圧延中の応
力集中による溝部分からの割れであった。この溝にコー
ナーＲを施すと著しく改善した。
溝の本数や溝面積を増加させたり、芯材にＴｉＢ！系セ
ラミックスを適用すると３０倍以上の耐用性を示した。
ラミックスを適用すると３０倍以上の耐用性を示した。
胤８〜１２のプラグにつき三次元有限要素法により圧延
中のプラグのようすをシェミレーシテンすると、溝部分
の発生応力は磁８を１００とすると阻９で約６５と激減
し阻１０、阻１１、阻１２と改善することにより４０．
３０．１０となり、溝部コーナーＲや溝の本数・幅の効
果が証明された。
中のプラグのようすをシェミレーシテンすると、溝部分
の発生応力は磁８を１００とすると阻９で約６５と激減
し阻１０、阻１１、阻１２と改善することにより４０．
３０．１０となり、溝部コーナーＲや溝の本数・幅の効
果が証明された。
（発明の効果〕
以上説明したように、この発明のプラグによれば、高合
金材料の穿孔や圧延に対し、極めて優れた耐摩耗性、耐
溶損性、耐焼付き性等を具備し、しかも破壊することな
く、その寿命は大幅に向上した。
金材料の穿孔や圧延に対し、極めて優れた耐摩耗性、耐
溶損性、耐焼付き性等を具備し、しかも破壊することな
く、その寿命は大幅に向上した。
更に、被穿孔材料や被圧延材料の理想的なメタルフロー
を維持でき、焼付き疵等が生じないため、内面品質が良
好なホローピースを安定して製造することができた。
を維持でき、焼付き疵等が生じないため、内面品質が良
好なホローピースを安定して製造することができた。
したがって、継目無し鋼管製造の作業能率向上および大
幅な経費節減が達成され、産業上有用な効果が得られた
。
幅な経費節減が達成され、産業上有用な効果が得られた
。
第１図は本発明をピアサ−プラグに適用した実施例を示
す図であり、同図（ａ）はその側面図そして（ロ）は（
ａ）図におけるＡ−Ａ部断面図を示している。 第２図は穿孔試験後の割れの発生状態の例を示す第１図
（ａ） Ａ −Ａ部断面図である。第３図は本発明をプ
ラグミルプラグに適用した実施例を示す図であり、同図
（→はその側面図そして（ロ）はその芯材の側面断面図
である。第４図は従来のプラグの使用による損傷状態の
例を示す側面図である。 １・・・プラグ、２・・・マンドレルバ−３・・・表面
被覆層、４・・・芯材、
す図であり、同図（ａ）はその側面図そして（ロ）は（
ａ）図におけるＡ−Ａ部断面図を示している。 第２図は穿孔試験後の割れの発生状態の例を示す第１図
（ａ） Ａ −Ａ部断面図である。第３図は本発明をプ
ラグミルプラグに適用した実施例を示す図であり、同図
（→はその側面図そして（ロ）はその芯材の側面断面図
である。第４図は従来のプラグの使用による損傷状態の
例を示す側面図である。 １・・・プラグ、２・・・マンドレルバ−３・・・表面
被覆層、４・・・芯材、
Claims (1)
- モリブデンまたはモリブデン基合金よりなる、被穿孔物
と接触する表面層と他の材料よりなる芯材からなってい
る複合プラグにおいて、芯材の前記表面層と接する表面
に凹凸形状が設けられていることを特徴とする継目無し
鋼管製造用プラグ
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8945189A JPH02224806A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 継目無し鋼管製造用プラグ |
| EP90103903A EP0385439A1 (en) | 1989-02-28 | 1990-02-28 | Plug for manufacturing seamless steel pipe |
| US07/486,454 US5031434A (en) | 1989-02-28 | 1990-02-28 | Plug for manufacturing seamless steel pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8945189A JPH02224806A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 継目無し鋼管製造用プラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224806A true JPH02224806A (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=12712321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8945189A Pending JPH02224806A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 継目無し鋼管製造用プラグ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5031434A (ja) |
| EP (1) | EP0385439A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02224806A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000225403A (ja) * | 1999-01-26 | 2000-08-15 | Sms Demag Ag | 高合金鋼から中空素管を製造するための２ロ―ル傾斜圧延式穿孔機および方法 |
| JP2013521128A (ja) * | 2010-03-02 | 2013-06-10 | エスエムエス メーア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 熱間工具を製造する方法 |
| CN103521524A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 江苏南山冶金机械制造有限公司 | 复合顶头 |
| KR102384019B1 (ko) * | 2020-12-21 | 2022-04-08 | (주)세창스틸 | 내열성을 갖는 심리스 튜브 제조용 피어싱 플러그 조립체 |
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| TW240163B (en) * | 1992-07-22 | 1995-02-11 | Syngenta Participations Ag | Oxadiazine derivatives |
| US5778714A (en) * | 1995-05-19 | 1998-07-14 | Nkk Corporation | Method for manufacturing seamless pipe |
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| JPH10180315A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Kawasaki Steel Corp | 継目無鋼管圧延用プラグおよび継目無鋼管の製造方法 |
| DE19807602C1 (de) * | 1998-02-17 | 1999-03-04 | Mannesmann Ag | Verfahren zur Standzeiterhöhung von Lochdornen in Schrägwalzwerken |
| DE10124866A1 (de) * | 2001-05-22 | 2002-12-05 | Peter Schuele | Werkzeug für Biegemaschine |
| WO2004003556A1 (de) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | november Aktiengesellschaft Gesellschaft für Molekulare Medizin | Vorrichtung und verfahren zum elektrochemischen nachweis |
| CN1929933B (zh) * | 2004-03-11 | 2010-10-13 | 住友金属工业株式会社 | 无缝管的穿轧用芯棒、无缝管的制造装置及使用该芯棒和装置的无缝管制造方法 |
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| US20130298632A1 (en) * | 2011-01-24 | 2013-11-14 | Eric Konkle | Expansion bullet for heat exchanger tube |
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| DE102011109059A1 (de) * | 2011-07-30 | 2013-01-31 | Sms Meer Gmbh | Verfahren zum Strangpressen eines Blocks |
| US9352370B2 (en) * | 2013-01-11 | 2016-05-31 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Plug for hot tube-making |
| DE102013211059A1 (de) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Sms Meer Gmbh | Warmwerkzeug, insbesondere Walzstange |
| DE102014016502A1 (de) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Hua Guo | Warmumformwerkzeug mit verstärkter Oxid-Schutzschicht |
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| WO2017051632A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 新日鐵住金株式会社 | ピアサープラグ及びその製造方法 |
| DE102015122975B3 (de) * | 2015-12-30 | 2017-03-23 | Wolfgang Dörr | Verfahren zur Herstellung eines Warmumformwerkzeuges |
| CN106493173A (zh) * | 2016-05-06 | 2017-03-15 | 鑫鹏源智能装备集团有限公司 | 一种用于热轧的连接顶杆及加工方法 |
| CN106513440B (zh) * | 2016-10-17 | 2018-03-27 | 武汉春禾科技有限公司 | 一种顶头 |
| WO2019087510A1 (ja) * | 2017-11-02 | 2019-05-09 | 日本製鉄株式会社 | ピアサープラグ及びその製造方法 |
| RU188305U1 (ru) * | 2018-10-02 | 2019-04-05 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Оправка косовалкового прошивного стана |
| RU2717422C1 (ru) * | 2019-04-08 | 2020-03-23 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Охлаждаемая оправка прошивного стана |
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| DE489432C (de) * | 1925-04-12 | 1930-01-17 | Abt Stahlwerk Krieger | Chrom, Nickel und Molybdaen enthaltende Stahllegierung fuer Walzdorne |
| US1963320A (en) * | 1932-02-23 | 1934-06-19 | Nat Tube Co | Piercing point |
| US2392821A (en) * | 1944-01-22 | 1946-01-15 | Haynes Sellite Company | Metal-working tool |
| SE368915B (ja) * | 1971-07-20 | 1974-07-29 | Fagersta Ab | |
| DE3114177C2 (de) * | 1981-04-03 | 1984-08-23 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zum Herstellen eines Arbeitswerkzeuges zur spanlosen Warmverformung von Stahl und Warmarbeitswerkzeug |
| JP2521940B2 (ja) * | 1987-02-05 | 1996-08-07 | 日本鋼管株式会社 | 継目無鋼管製造用プラグ |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP8945189A patent/JPH02224806A/ja active Pending
-
1990
- 1990-02-28 US US07/486,454 patent/US5031434A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-28 EP EP90103903A patent/EP0385439A1/en not_active Ceased
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5031434A (en) | 1991-07-16 |
| EP0385439A1 (en) | 1990-09-05 |
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