JPH0566201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、マンドレルミル方式を用いたオース
テナイト系ステンレス継目無鋼管の圧延方法に関
する。 ＜従来の技術＞ 継目無鋼管は、一般にマンドレルミル方式等に
よる圧延法、あるいはユージンセジユル方式やエ
アハルトプツシユベンチ方式等の熱間押出法によ
り製造される。 ところで、JIS規格のSUS304やSUS316などで
代表されるオーステナイト系ステンレス鋼を用い
て継目無鋼管を製造する場合は、普通炭素鋼に比
較して熱間加工性が劣るため、マンドレルミル方
式は用いらず、ユージンセジユルネ方式等の熱間
押出法で製造されているのが通常である。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、熱間押出法を適用してビレツト
を直接穿孔する場合には、ビレツトの長さが径の
５〜７倍ともなれば偏肉が大きくなるため、長尺
の継目無鋼管を製造することが困難である。その
ため、予めビレツト中央に機械加工によつてガイ
ド穴を形成しておき、それを押し拡げるいわゆる
エキスパンジヨン法が採用されているが、この方
法によつてもビレツトの長さはせいぜい径の約15
倍に制約される。さらに、ユージンセジユルネ方
式では、ガラス潤滑材を使用するから、押出後に
ガラス潤滑材をはく離させるのに多大の工数とコ
ストを要するという欠点もある。 このように熱間押出法では、ビレツト長さの制
約により生産性をある程度以上高めることが困難
で、また短かいビレツトを使用する関係から歩留
りも低くならざるを得ず、したがつてコスト的に
不利であることは否めない。 一方、長尺な継目無鋼管の製造が可能とされる
マンドレルミル法を用いて、オーステナイト系ス
テンレス鋼の継目鋼管を圧延する試みが種々なさ
れているが、前述した熱間加工性の欠如の故に第
２図に示すように圧延中の素管８Ａに割れ９Ａや
穴あき９Ｂなどの重大欠陥が発生して、歩留りを
大幅に低下させ、場合によつては圧延不能になる
といつた問題を発生させる。 本発明は、上記のような事情に鑑みなされたも
のであつて、マンドレルミル方式を用いてオース
テナイト系ステンレス継目無鋼管を製造するのに
好適な圧延方法を提供することを目的とする。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、孔型ロールを備えた複数のロールス
タンドからなるマンドレルミルを用いてオーステ
ナイト系ステンレス継目無鋼管を圧延するに際
し、前記マンドレルミルによる圧延に先立ち、あ
らかじめ被圧延材の高温引張試験を行い、この試
験の結果から試験片破断等の直径減少率が40％以
上となる温度範囲を求めておき、次いで前記マン
ドレルミルによる圧延を前記温度範囲で行うこと
を特徴とするオーステナイト系ステンレス継目無
鋼管のマンドレルミル圧延方法である。 ＜作用＞ 本発明者らは、マンドレルミル方式を用いたオ
ーステナイト系ステンレス継目無鋼管の圧延技術
について、鋭意実験・検討を重ねた結果、圧延中
に発生する素管の割れや穴あき等の欠陥は、素管
の熱間加工性の劣化によつて生ずる一種の熱間加
工割れに起因することを見出し、素管の熱間加工
性を向上させることにより、これらの欠陥を防止
することが明らかとなつて、本発明を完成させる
のに至つたのである。 以下、熱間加工割れ発生のメカニズムについ
て、図面を用いて詳細に説明する。 前出第２図に示すように、マンドレルミル１０
は、２本の孔型ロール１４Ａ，１４Ｂを組み込ん
だロールスタンド１４がタンデムに複数配置さ
れ、中空素管８Ａは、孔型ロール１４Ａ，１４Ｂ
によつて外面が、マンドレルレバー１２によつて
内面がそれぞれ拘束されて減肉圧延される。第３
図は、マンドレルミル圧延中の中空素管の変形挙
動を示す模式図であり、領域は、孔型ロール１
４Ａ，１４Ｂとマンドレルバー１２によつて拘束
減肉される領域、領域は、孔型ロール１４Ａ，
１４Ｂおよびマンドレルレバー１２に全く接触し
ていない領域である。領域では、中空素管８Ａ
は肉厚方向に圧縮力を受けて減肉し、長手方向に
延伸されるのに対し、領域では、内外表面から
肉厚方向には圧縮力を受けずに、領域が長手方
向に伸されることによつて領域に長手方向の張
力が作用し、それにより延伸減肉される。 このような変形をするために、普通炭素鋼に比
較して熱間での変形能が劣るオーステナイト鋼を
被圧延材として圧延する場合には、領域に作用
する長手方向の張力により圧延中に中空素管に材
料の変形能不足に起因した割れや穴あきが発生す
ることになる。 そこで、第１表に示す代表的なオーステナイト
系ステンレス鋼の成分をもつ各鋼種の各試験温度
における高温引張試験片破断時の直径減少率につ
いて調査した。 ここで、断面減少率φは、試験前の試験片の直
径をD₀、試験後の破断部の最小直径をD₁とする
と、下記(1)式で定義される。 φ＝D₀−D₁／D₀×100（％） ……(1) すなわち、直径減少率φが100％に近いことは、
材料に延性があつて加工性に優れていることを示
し、逆にφが０に近いのは、延性に乏しく加工性
が劣つていることを示す。

【表】

【表】 上記第１表における鋼種毎の試験結果を、第１
図にまとめて示した。この図からわかるように、
各鋼種の直径減少率は、温度が低下するに従つて
低下し、ある温度以下ではほぼ一定となる。この
ことから、各鋼種の熱間での加工性は、温度が低
下するに従つて劣化し、ある温度以下でほぼ一定
となると判断してよい。 上記の高温引張試験による試験片破断時の直径
減少率の特性を用いて、マンドレルミルにおいて
圧延実験を行つた。実験材は、第１表に示した供
試材と同一の鋼種６種類である。それ故、以下の
説明は、供試材No.を用いることとする。 まず、マンドレルミル圧延終了時の素管温度を
920℃としたとき、供試材のうち、第１図におい
て920℃以上の温度範囲で高温引張試験での試験
片破断時の直径減少率が40％以上であつた供試材
No.１、３、５においては、素管の割れや穴あきの
欠陥が全く発生しなかつた。一方、圧延終了時の
素管温度が920℃での直径減少率が40％未満であ
つた供試材No.２、４、６では、素管に割れや穴あ
きの欠陥が発生した。 そこで、これらの欠陥を発生した供試材に関し
て、直径減少率が40％以上になる温度範囲を第１
図より求めて、ミル入側温度を高めて実験を続け
たところ、供試材No.４は圧延終了温度950℃にお
いて、また供試材No.２、６は980℃で欠陥は発生
しなかつた。 以上の圧延実験結果から明らかなように、マン
ドレルミル圧延時の素管の圧延温度範囲を高温引
張試験における試験片破断時の直径減少率が40％
以上となる温度範囲とすることにより、素管の割
れや穴あきの欠陥の発生を防止することができ
る。 ＜実施例＞ 以下に、本発明の実施例について説明する。 第４図は、オーステナイト系ステンレス継目無
鋼管を圧延するマンドレルミルの一例である。素
材ビレツト２は、回転炉床式加熱炉４において所
定の温度まで加熱された後、マンネスマンピアサ
６により穿孔圧延されて中空素管８Ａとなる。あ
るいは、この中空素管８Ａは中空素管製造用連続
鋳造機５によつて直接製造されてもよい。この中
空素管８Ａは、厚肉かつ短尺であるので、延伸圧
延機であるマンドレルミル１０により減肉延伸さ
れる。マンドレルミル１０は、中空素管８Ａにマ
ンドレルバー１２を挿入した状態で延伸圧延する
圧延機であり、通常６〜８基のロールスタンド１
４から構成れており、各ロールスタンド１４は、
２本の孔型ロール１４Ａ，１４Ｂを備え、隣接す
るロールスタンド間ではこの孔型ロール１４Ａ，
１４Ｂの回転軸を圧延軸に垂直な面内で相互に90
度づつずらして配置している。中空素管８Ａはマ
ンドレルミル１０で元の長さの２〜４倍の長さに
延伸され、仕上圧延用素管８Ｂとなる。仕上圧延
用素管８Ｂは、必要に応じて再加熱炉１６によつ
て所定の温度に再加熱された後、仕上圧延機であ
るたとえばストレツチレデユサー１８によつて仕
上圧延される。ストレツチレデユサー１８によつ
て素管の外径は最大で75％も絞られ、素材ビレツ
トの長さの40倍以上にも延伸され、さらにその外
表面はストレツチレデユサー１８の最終側の数ス
タンドの真円孔型ロールによつて定形されるた
め、比較的優れた外径寸法精度の仕上管２０が得
られる。 被圧延材であるオーステナイト系ステンレス鋼
の鋼種としては、かなり条件の悪いSUS347、
（供試材６と同一成分）、SUS316L（供試材４と同
一成分）、SUS304（供試材２と同一成分）を用い
た。ビレツト径は、110mmφ、仕上圧延素管寸法
は、外径90.0mmφ、肉厚5.0mmｔである。これら
の素管のマンドレルミル圧延終了目標温度は、そ
れぞれ980℃、940℃、980℃以上を必要とするの
で、回転炉床式加熱炉４におけるビレツト抽出温
度を、それぞれ1280℃、1250℃、1280℃として、
ピアサ６で穿孔してマンドレルミル１０に供給す
る必要がある。 ところで、SUS347においては1300℃近くの高
温に加熱すると結晶粒界が一部溶融軟化し、かえ
つてピアサ穿孔時に熱間加工性が劣化して疵発生
の原因となる危険がある。そこでSUS347は、ビ
レツト抽出温度を1250℃とし、マンドレルミル圧
延時にSKD61の表面に２mm厚さの85％WC−15％
Coサーメツトをコーテイングしたマンドレルバ
ーを使用し、マンドレルミル圧延時の素管温度降
下を減少させた。一方、SUS316L、SUS304は、
ビレツト抽出温度をそれぞれ1250℃、1280℃と
し、通常のSKD61のマンドレルバーを用いて圧
延した。その結果、マンドレルミル圧延終了温度
はいずれも前記圧延終了目標温度に対して、995
℃、955℃、990℃となり、仕上げ圧延用素管８Ｂ
には割れや穴あき等の欠陥は皆無であつた。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、オース
テナイト系ステンレス鋼の鋼種に応じてマンドレ
ルミル方式における中空素管の圧延温度範囲を設
定するようにしたので、圧延中における中空素管
の割れや穴あき等の重大欠陥の発生を防止するこ
とができ、歩留りを向上させることが可能とな
り、さらに従来圧延不能であつた鋼種までも圧延
可能となるので、ユージンセジユルネ方式に代表
される熱間押出法に比較して高生産性、高歩留
り、低コストによりオーステナイト系ステンレス
継目無鋼管が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高温引張試験での試験片破断時の直
径減少率と試験温度との関係を示すグラフ、第２
図は、オーステナイト系ステンレス継目無鋼管の
マンドレルミルによる圧延時に発生する欠陥を示
す斜視図、第３図は、マンドレルミル圧延中の中
空素管の変形挙動を示す模式図、第４図は、マン
ドレルミル方式による継目無鋼管製造ラインの一
例を示す概要図である。 ２……素材ビレツト、４……回転炉床式加熱
炉、５……中空素管製造用連続鋳造機、６……マ
ンネスマンピアサ、８Ａ……中空素管、８Ｂ……
仕上圧延用素管、１０……マンドレルミル、１２
……マンドレルバー、１４……ロールスタンド、
１４Ａ，１４Ｂ……孔型ロール、１６……再加熱
炉、１８……ストレツチレデユーサ、２０……仕
上管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 孔型ロールを備えた複数のロールスタンドか
   らなるマンドレルミルを用いてオーステナイト系
   ステンレス継目無鋼管を圧延するに際し、前記マ
   ンドレルミルによる圧延に先立ち、あらかじめ被
   圧延材の高温引張試験を行い、この試験の結果か
   ら試験片破断等の直径減少率が40％以上となる温
   度範囲を求めておき、次いで前記マンドレルミル
   による圧延を前記温度範囲で行うことを特徴とす
   るオーステナイト系ステンレス継目無鋼管のマン
   ドレルミル圧延方法。