JPH04294804A - 継目無鋼管の製造方法およびその設備列 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、傾斜ロール式穿孔圧
延機を備えた設備で継目無鋼管を製造する方法において
、穿孔時に発生し易いしわ状欠陥の発生を抑え表面グレ
ードの良好なホローシェルを得ることが可能な継目無鋼
管の製造方法およびその設備列に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管を製造するプロセスは大きく
分類して２種類あり、ユジーンセジュルネ方式に代表さ
れる熱間押出しプロセスと、傾斜ロール式圧延機やプレ
スピアシングミル等による熱間穿孔とそれに続く圧延工
程とからなる熱間穿孔プロセスが多用されている。この
うち、熱間穿孔プロセスでは、ビレットを加熱炉で十分
高温に加熱して抽出した後、厚く成長したスケールを除
去するデスケーラや、初期穿孔を容易にするためにビレ
ット中心部にポンチ穴を加工する工程はあるが、結晶粒
を微細にすることを目的として穿孔直前に加熱ビレット
に対して加工を施す工程はなく、通常は高温長時間加熱
後そのまま穿孔される。一方、熱間押出しプロセスにお
いては、結晶粒が著しく粗大化した鋳造組織を有する連
続鋳造材をビレットとして押出すと、押出し方向にすじ
状の欠陥が生成することが知られている。このすじ状の
欠陥を防止するため、従来より種々の方法が提案されて
いる。

【０００３】例えば、ビレットの端面を冷間加工してさ
らに径の小さいコンテナに充填することによって熱間加
工を行う方法、ビレットの表面全体を冷間加工して鋳造
ままの粗大結晶粒を再結晶させる方法（特公昭６２−３
３００８号公報、特公昭６２−３３００９号公報）、連
続鋳造材を用いてコンテナ内でエキスパンジョン加工も
しくはアップセット加工を行い、さらに再加熱すること
により粗大結晶粒を再結晶させる方法（特開昭５８−６
１９１３号公報、特公昭６２−３３０１０号公報）が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱間穿孔プロセ
スで傾斜ロール式穿孔圧延機により穿孔する場合、前記
熱間押出しプロセスで問題となる鋳造組織まま、あるい
は再結晶させてその結晶粒を若干細粒としたものであっ
ても外表面にしわ状の欠陥が生じ易い。このしわ状の欠
陥は、後段の圧延、縮径の工程を経ても微小な割れ状の
欠陥として残留し、最終製品の性能、美観を損っていた
。この傾斜ロール式穿孔圧延機で穿孔する場合に見られ
る外面のしわ状欠陥は、ビレットを穿孔するために１１
００〜１３００℃の高温に加熱した時の結晶粒粗大化に
起因する。したがって、鋳造ままでなく、分解、圧延工
程を経て組織の微細化がはかられた素材を穿孔してもし
わ状欠陥が発生する。すなわち、熱間押出しプロセスで
のすじ状欠陥は、超粗大な鋳造組織が問題となるのであ
って、これを軽加工を施して再結晶させるだけですじ状
欠陥の生成を抑制できるが、熱間穿孔プロセスにおける
穿孔工程では分解、圧延工程を経てかなり微細な結晶粒
の組織であってもしわ状欠陥が発生する。

【０００５】この発明は上記傾斜ロール式穿孔圧延機に
より穿孔する場合に外表面に発生するしわ状の欠陥を防
止し、表面グレードの良好なホローシェルを得る継目無
鋼管の製造方法とその方法を実施するための設備列を提
案しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明者は、傾斜ロー
ル式穿孔圧延機の一つであるマンネスマンピアサーにお
けるしわ疵発生条件と機構を調査した結果、以下のこと
が判明した。 ■穿孔前の高温加熱により結晶粒が粗大化するので結晶
方位の差異による塑性変形異方性が増大し不均一変形し
易くなる。 ■穿孔時には表面に複雑な引張応力と圧縮応力が作用し
、さらに外面拘束なしで加工される瞬間があり、しわ疵
が発生する。 ■熱間押出しプロセスでは連続鋳造ままの超粗大な組織
が加工により再結晶し、結晶粒が少しでも微細になれば
すじ状欠陥は改善されるが、マンネスマンピアサーでは
事前に分解圧延して結晶粒の微細化をはかっても、しわ
疵の発生を回避することができない。 ■素材の加熱温度を低下させ低温穿孔実験を行い、しわ
疵の発生と穿孔直前の結晶粒度との関係を調べた結果、
いずれの鋼種においても穿孔直前の結晶粒度をＡＳＴＭ
結晶粒度ナンバーで３番以上とすればしわ疵が生成せず
良好であった。

【０００７】したがって、穿孔時のしわ疵の改善には穿
孔直前の素材の結晶粒度としてＡＳＴＭ結晶粒度ナンバ
ーで３番以上が必要であることが判明したが、加工温度
を低下させると素材の変形抵抗が大きくなり、プラグ寿
命が低下したり、穿孔能率の低下といった新たな問題が
生じてしまう。そこで、素材を加熱した後、穿孔する直
前に表面に十分な加工を加え再結晶させ、さらに再結晶
粒が粗大化しないように再結晶後直ちに穿孔する方法が
最適であることを見い出した。また、表面に加工を加え
ることによって熱間加工時に疵の発生原因の一つとなる
スケールの剥離促進がはかれ、表面性状がさらに改善さ
れることも見い出した。

【０００８】以上の知見より、この発明は中実ビレット
を均一加熱後、当該ビレットの全周、全長にわたり周長
を減少させる加工を実施し、少なくとも表面部の結晶粒
径を加工と再結晶によってＡＳＴＭ結晶粒度ナンバーで
３番以上としてから傾斜ロール式穿孔圧延機による穿孔
を行い、ホローシェルを得ることを要旨とするものであ
る。また、この方法を実施するための設備列として、中
実ビレット加熱炉と該加熱中実ビレットを中空ホローシ
ェルに穿孔圧延する傾斜ロール式穿孔圧延機との間に加
熱ビレット縮径加工圧延装置を介装して構成することを
要旨とするものである。

【０００９】

【作用】中実ビレットの加熱温度については、ビレット
の結晶粒径が粗大化すると製品の外表面グレードが低下
するという問題があり、可及的に低温にする必要がある
が、この発明では穿孔直前の加工により結晶粒を細粒に
できるので、変形抵抗の小さい高温での穿孔がしわ疵発
生なしに実施可能となり、材質によって多少異なるが１
２００〜１３００℃程度の高温加熱が望ましい。

【００１０】穿孔前に中実ビレットに対して周長を減少
させる加工を加えるのは、少なくとも表面部の結晶粒径
を細粒化して、穿孔直前の結晶粒度がＡＳＴＭ結晶粒度
ナンバーで３番以上となるようにするためである。その
ためには、材質と加熱温度によっても異なるが、しわ状
欠陥を防止するには周長減少率で少なくとも１％の加工
が必要である。なお、熱間押出しプロセスにおいては、
すじ状欠陥を防止するためにはビレット端面にも加工を
加える必要があったが、熱間穿孔プロセスにおける傾斜
ロール式穿孔圧延機による穿孔工程においてはビレット
の全周、全長にわたる加工で十分である。また、この加
工度を大きくすると内部まで歪みが蓄積されるようにな
り、中心部まで細粒が得られるようになるが、表面性状
改善効果が飽和するので、設備コストとの兼ね合いから
３０％を超える加工は必要ない。また、スケールを剥離
させるという観点からは、周長減少率は１％以上で十分
である。

【００１１】穿孔前の加工手段としては、ダイスによる
押抜き、引抜き、あるいは鍛造等があるが、生産性、設
備コスト等の面から孔型ロールによる加工が有利である
。孔型ロール加工の場合は少なくとも上下または左右一
対以上のロールが必要であるが、単スタンドによる加工
では１パス加工の場合ロールギャップの部分は材料の外
面が自由表面となるため所定の加工量がこの部分には加
えられないから９０度反転の２パス加工が必要となって
生産性が低下するおそれがある。したがって、少なくと
もロールギャップの部分を例えば９０度異相させた後続
のスタンドを設け、同部分を中心とする圧下加工を１パ
スで施し、全周にわたって均一な加工を加えるのが望ま
しい。なお、ロールは駆動または非駆動いずれでもよい
が、非駆動の場合はその前後に押込装置と引抜装置を設
ける必要がある。

【００１２】穿孔機としては、素材の円周方向に均一な
加工が行われるロータリー式の穿孔機が好適であること
から、傾斜ロール式穿孔圧延機に限定した。すなわち、
傾斜ロール式穿孔圧延機の場合は、素材外面に配された
複数個のロール軸が材料軸に対して捩れの位置にあるか
ら、ロール回転により素材に螺旋状の推進力を与えると
ともに、内面に配したプラグによって穿孔が行われるの
で、素材に加えられる加工度は軸方向では勿論、それに
垂直な断面内での円周方向にも均一であるという特徴を
有するからである。

【００１３】なお、材料軸に垂直な面内に回転軸を持つ
孔型ロールに、中実のほぼ正方形鋼片を押込み、外面を
ほぼ円形に加工するとともに、加工中の材料内面に孔を
あけるためにプラグをほぼロール中心に配することによ
り正方形鋼片を中空厚肉素管を熱間で製造するプレスロ
ール穿孔機（ＰＰＭ）の場合、外面の加工度は材料の軸
方向には均一であるが、軸方向に垂直な断面内では不均
一となるためこの発明に採用する穿孔機としては適さな
い。

【００１４】この発明では穿孔直前の加工と再結晶によ
り中実ビレットの表面が細粒化されるので、当該ビレッ
トを通常の傾斜ロール式穿孔圧延機で穿孔、圧延するこ
とにより、外表面にしわ疵のないホローシェルが得られ
る。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明に係る継目無鋼管の製造設備
列を例示したもので、１は回転炉床式加熱炉、２は加熱
ビレット縮径加工圧延装置、３は傾斜ロール式穿孔圧延
機、４は中実ビレットである。

【００１６】加熱ビレット縮径加工圧延装置２は、回転
炉床式加熱炉１と傾斜ロール式穿孔圧延機３との間の既
設ラインに設置するか、もしくはこの既設ラインにバイ
パス路を設けて設置することができる。

【００１７】すなわち、この発明では回転炉床式加熱炉
１にて所要の温度に加熱された中実ビレット４をビレッ
ト縮径加工圧延装置２により当該ビレットの全周、全長
にわたり周長を減少させる加工を加え、少なくとも表面
部の結晶粒径をＡＳＴＭ結晶粒度ナンバーで３番以上と
してから傾斜ロール式穿孔圧延機により穿孔圧延を行う
。その結果、穿孔時に発生し易いしわ状欠陥のない表面
グレードの良好なホローシェルが得られる。

【００１８】

【実施例１】表１に示す化学成分を有する鋼を用い、図
２に示す変形ビレット（ｌ１：２５０ｍｍ、ｌ２：１０
０ｍｍ、Ｒ１：１３０ｍｍφ、Ｒ２：９０ｍｍφ）を採
取し、表２に示す温度で３時間加熱した後、直ちに鍛造
にて直径９０ｍｍφに加工し、実験用ピアサーにて穿孔
実験を実施した。穿孔後、酸洗にて脱スケール処理を行
い、外面のしわ状欠陥を観察した結果を表２に示す。評
価基準は表３に示すように４段階評価とした。

【００１９】表２の結果より明らかなごとく、どの鋼種
も加熱温度１１００℃では強いしわ状欠陥は発生してい
ないが、加熱温度が１２００℃、１３００℃になると加
工を加えずに穿孔した部位では深いしわが生成した。と
ころが、１％でも加工を加えた後に穿孔すると欠陥の発
生が抑えられ、５％以上の加工で完全に抑制された。

【００２０】また、上記と同一の変形ビレットを１３０
０℃で３時間均熱した後、直ちに９０ｍｍφに鍛造後水
冷した試験材の表面直下の結晶粒径を測定し、しわ発生
限界結晶粒度を求めた結果を図３に示す。図３の結果よ
り、鋼種によって加工度と結晶粒径の関係が異なるが、
鋼種にかかわらずＡＳＴＭ結晶粒度ナンバー３番以上で
しわの発生が見られなくなっている。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】上記の実施例からも明らかなごとく、こ
の発明によれば、穿孔直前に縮径加工を施すのみで穿孔
時の外面のしわ状欠陥の発生を抑えて外面グレードを大
幅に向上できるので、最終製品において外面性状の優れ
た継目無鋼管を容易に得ることができるとともに、工程
的にも既存の継目無鋼管製造工程に縮径加工圧延工程が
増えるのみであるから設備費が高くつくこともなく、品
質良好な継目無鋼管を低コストで製造できるという大な
る効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る継目無鋼管の製造設備列の一例
を示す概略図である。

【図２】この発明の実施例における変形ビレットを示す
側面図である。

【図３】この発明の実施例におけるしわ発生限界粒度を
求めた結果を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　回転炉床式加熱炉 ２　　　　加熱ビレット縮径加工圧延装置３　　　　傾
斜ロール式穿孔圧延機 ４　　　　中実ビレット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱間にてビレットを傾斜ロール式穿孔
   圧延機で穿孔、圧延する工程を含む継目無鋼管の製造工
   程において、中実ビレットを均一加熱後、当該ビレット
   の全周、全長にわたり周長を減少させる加工を実施し、
   少なくとも表面部の結晶粒径を加工と再結晶によってＡ
   ＳＴＭ結晶粒度ナンバーで３番以上としてから傾斜ロー
   ル式穿孔圧延機による穿孔を行い、ホローシェルを得る
   ことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】　　中実ビレット加熱炉と該加熱中実ビレ
   ットを中空ホローシェルに穿孔圧延する傾斜ロール式穿
   孔圧延機との間に加熱ビレット縮径加工圧延装置を介設
   したことを特徴とする継目無鋼管の製造設備列。