JPH06198310A

JPH06198310A - 継目無ステンレス鋼管の製管方法

Info

Publication number: JPH06198310A
Application number: JP124193A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagase; 豊永瀬
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた表面品質を有する継目無ステンレス鋼
管を、高い生産能率が得られる圧延法により安定して製
管できるようにする。【構成】噴射ノズル20が噴射する酸化防止剤21を加熱
前のビレット10の外表面に塗布する。このビレット10
を、加熱炉３において加熱し、ピアサ５による穿孔圧延
の前にトンネル状の除去装置40を通過させて、ビレット
10の外表面に塗布された酸化防止剤21を、除去装置40の
内周から噴射される高圧水等により、望ましくは所定の
厚さを残して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、 JIS−SUS304,SUS310S
（オーステナイト系ステンレス鋼），SUS430（フェライ
ト系ステンレス鋼），SUS420J1（マルテンサイト系ステ
ンレス鋼），SUS329J2L （２相ステンレス鋼）等、12wt
％以上のCrを含有するFe基合金製の継目無ステンレス鋼
管を圧延法により製管する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定の温度に加熱された中実の棒材（ビ
レット又はブルーム）を素材として用い、まずこの素材
の穿孔により中空の素材であるホローピースを得て、こ
れを後続する圧延機群に送り込み、これらでの熱間圧延
により、所定の直径及び肉厚を有するように延伸，定径
（縮径）圧延を行って継目無管を得るマンネスマン製管
法は、一連の圧延工程での連続的な処理により高い生産
能率を達成し得る製管方法として広く採用されている。

【０００３】以上の如く行われるマンネスマン製管法
は、本来、炭素鋼、低合金鋼を母材とする継目無管の製
管法として確立されたものであるが、近年においては、
工具材質及び圧延技術の進歩により、変形抵抗が大き
く、工具における面圧負荷が高い上、熱間加工性に劣る
ステンレス鋼製の継目無管の製造への適用も可能となり
つつある。

【０００４】さて、前記マンネスマン製管法の実施にお
いては、初期の穿孔に用いる穿孔圧延機（ピアサ）又は
中途の適宜の圧延機への素材（中実の棒材又は中空の管
材）の送り込みに際し、該素材を夫々での圧延に適した
所定温度にまで加熱する必要があり、この加熱は、前記
ピアサの前段に設けた加熱炉、又は前記圧延機の前段に
設けた再加熱炉において行われるが、この加熱に際して
は、素材の表面にスケール（母材の高温酸化物）が生成
されることが避けられない。そして、前記スケールが外
表面に付着した素材を直接的に圧延した場合、圧延ロー
ルによる押圧に伴ってスケールが外表面に噛み込まれ、
この噛み込みに起因して生成される表面疵が製品管の表
面に残り、表面品質の低下を招くという問題がある。

【０００５】そこで従来においては、加熱炉又は再加熱
炉に後続する圧延機の入側にディスケーラを設置し、こ
のディスケーラの動作により付着スケールが除去された
素材を圧延機に送り込み、この素材に対して圧延を実施
することにより前記表面疵の発生を防ぎ、製品管の品質
向上を図っている。なお前記ディスケーラとしては、素
材の外表面にワイヤブラシを押し付けて付着スケールを
掻き取る構成としたもの、素材の外表面に高圧（ 150〜
200kg/cm²）水を吹き付けて付着スケールを除去する構
成としたもの等、種々の形式のものが実用化されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したス
テンレス鋼（12wt％以上のCrを含有するFe基合金）を対
象としてマンネスマン製管法を実施する場合、加熱後の
素材の外表面に生成されるスケールは、炭素鋼及び低合
金鋼におけるそれとは性状が異なり、外表面に強固に付
着した状態にあって、このスケールの十分な除去は、炭
素鋼及び低合金鋼を対象として設けられた前記ディスケ
ーラでは困難であり、加熱後の圧延に際しての表面疵の
発生が避けられず、満足すべき表面品質を有する製品管
を得ることが難しいという問題がある。

【０００７】実際上、従前の製管設備により継目無ステ
ンレス鋼管を製管した場合、得られた製品管の表面に
は、工具との接触に伴うステンレス鋼に特有の焼付き疵
が観察される一方、鋭角的又はかぶれ状の断面を有して
外表面の略軸方向に筋状をなして延びる微小な表面疵
（以下微小疵という）が多く観察される。これらの微小
疵は、詳細な観察の結果、内部にスケールを噛み込んで
おり、素材表面の付着スケールに起因する疵であること
が確かめられており、また、製管終了後の酸洗処理等の
後処理によっての除去できずに残存し、最終製品の美観
を大きく損なうものとなっている。

【０００８】本願出願人は、既に、マンネスマン製管法
による継目無ステンレス鋼管の製管に際して前述した如
く発生する微小疵の発生メカニズムを明らかにし、その
発生防止方法を提案している（特願平４-67395号）。こ
の方法は、加熱炉又は再加熱炉内部での加熱状態の制御
により、これらの出側における付着スケールの厚さを制
御し、その後にディスケーラを用いる場合には、該ディ
スケーラでの除去量を見込んで、素材表面におけるスケ
ールの付着厚さを、後続する圧延機の入側において、10
〜 100μｍなる範囲内に維持しようとするものである。

【０００９】ところがこの方法の実施に際しては、加熱
炉及び再加熱炉における在炉時間を略一定に管理するこ
とが必要であり、この在炉時間の管理は、後続する圧延
工程における流れの如何に影響される一方、ステンレス
鋼の圧延においては工具と圧延材との焼付き等のトラブ
ルが生じ易く、圧延工程の流れの中断が比較的多く発生
することから、前記在炉時間の管理、特に、圧延工程の
前段に位置する全ての加熱炉における在炉時間の管理は
実質上不可能であり、後続する圧延機の入側においては
スケールの付着厚さが前述した範囲から外れ、微小疵の
発生を防ぎ得ない場合がある。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、スケールの噛み込みに起因する微小疵の発生を
有効に防止でき、優れた表面品質を有する継目無ステン
レス鋼管を圧延法により製造し得る製管方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る継目無ステ
ンレス鋼管の製管方法は、12wt％以上のクロムを含有す
る鉄基合金製の素材を所定温度に加熱し、後続する圧延
機に送給して所定の圧延を施す継目無ステンレス鋼管の
製管方法において、前記加熱の前に前記素材の外表面に
酸化防止剤を塗布し、該酸化防止剤を前記圧延機による
圧延開始前に除去することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、外表面に酸化防止剤を塗布
した状態で素材を加熱し、高温酸化物としてのスケール
の生成を防ぎ、更に、加熱後の素材が後続する圧延機に
よって圧延される前に、外表面に塗布された酸化防止剤
を除去して、この酸化防止剤の噛み込みに伴う新たな種
類の表面疵の発生を防ぐ。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る継目無ステンレス鋼管
の製管方法（以下本発明方法という）による製管工程全
体の模式図である。なお本図は、マンネスマン・マンド
レルミルラインを示しているが、本発明の適用範囲はこ
れに限るものではなく、マンネスマン・プラグミルライ
ン、ピアサに代えてプレスピアシングミルにより穿孔を
行う圧延ライン等、他の圧延工程にも適用可能である。

【００１４】本発明方法においては、素材となる中実棒
状のビレット10はまず、図１（ａ）に示す酸化防止剤塗
布工程に供給され、図１（ｂ）に示す加熱工程、及び図
１（ｃ）に示す酸化防止剤除去工程を経て、図１（ｄ）
に示す穿孔工程に送給され、穿孔圧延されてホローピー
ス11となり、次いで、図１（ｅ）に示す延伸工程に送給
され、延伸圧延されてホローシェル12となり、最後に、
図１（ｆ）に示す縮径工程に送給され、縮径圧延されて
所定の外径及び肉厚を有する製品管13となり、図示しな
い精整工程、酸洗工程等の仕上げ工程を経て最終製品と
なる。

【００１５】図１（ｄ）に示す穿孔圧延は、ビレット10
の外周に転接するコーン型の主ロール50，50と、ビレッ
ト10の軸心に貫入するプラグ51とを備えたピアサ５によ
り、また図１（ｅ）に示す延伸圧延は、ホローピース11
の外側に転接する多数の孔型ロール60，60…と、ホロー
ピース11の内側に貫入するマンドレルバー61とを備えた
マンドレルミル６により、更に図１（ｆ）に示す縮径圧
延は、ホローシェル12の外側に転接する多数の孔型ロー
ル70，70…を備えたストレッチレデューサ７により夫々
行われる。なお、これらの各圧延機は公知のものであり
詳細な説明は省略する。

【００１６】本発明方法の特徴は、穿孔工程に至る以前
の各工程にあり、まず、図１（ａ）に示す酸化防止剤塗
布工程においては、ビレット10の搬送経路に沿って並設
された多数のスプレーノズル20，20…の夫々から酸化防
止剤21を噴出させ、図中に矢符にて示す如く、前記搬送
経路上を軸心回りに回転しつつ搬送される加熱前のビレ
ット10の外表面に、前記酸化防止剤21を均一に塗布す
る。

【００１７】酸化防止剤21は、ＳｉＯ₂．Ａｌ₂Ｏ₃，
ＣａＯ等の無機酸化物を主体とし、大気中において乾燥
固化する性質を有する液状の薬剤であり、酸化防止剤塗
布工程に続く加熱工程での加熱により、また加熱工程前
の図示しない乾燥工程での乾燥により速やかに固化し、
ビレット10の外表面を覆う酸化防止膜を形成して、ビレ
ット10母材の高温酸化物としてのスケールの生成を抑制
する作用をなす。

【００１８】酸化防止剤21の塗布は、図１（ａ）に示す
如き装置を用いることにより、加熱工程に至る搬送経路
の中途において連続的に実施でき、また、ビレット10の
外表面への均一な塗布が可能となるが、作業者の手作業
による塗布であっても構わない。なお、ビレット10の両
端面は、後続する各圧延工程において必ずしもロールに
接触する部分ではなく、酸化防止剤21の塗布は不要であ
るかの如くであるが、未塗布のまま残した場合、端面近
傍の外周面において端面側からの高温酸化が進行する虞
があることから、ビレット10の両端面もまた酸化防止剤
21の塗布範囲に含めることが望ましい。

【００１９】以上の如き酸化防止剤塗布工程を経たビレ
ット10は、図１（ｂ）に示す加熱工程に搬送される。加
熱工程においてビレット10は、従来と同様、回転炉床式
の加熱炉３に導入され、該加熱炉３の内部に所定時間だ
け留め置かれ、所定温度にまで加熱されて搬出される。
このとき、ビレット10の外表面は、前記酸化防止剤21が
固化してなる酸化防止膜により覆われており、高温酸化
物としてのスケールは殆ど生成されていない状態にあ
る。なお、加熱工程へのビレット10の搬送に際しては、
外表面に塗布された酸化防止剤21の局所的な脱落が生じ
ないよう注意を要する。

【００２０】以上の如き加熱工程を経たビレット10は、
前述した穿孔工程への搬送経路の中途において、図１
（ｃ）に示す酸化防止剤除去工程を通過する。酸化防止
剤除去工程は、ビレット10の外表面に付着した酸化防止
剤21を除去する工程であり、図示の如く、高圧水の噴射
ノズルを内周に多数備えたトンネル状の除去装置40を、
ビレット10の搬送経路の中途に設けてなり、この除去装
置40内を通過するビレット10の外周に高圧水41を吹き付
け、酸化防止剤21を除去する構成となっている。なおこ
の構成は、付着スケールの除去のために従来から用いら
れているディスケーラと同様であり、能力向上等の適宜
の変更を施すことにより、前記ディスケーラを流用する
ことができる。

【００２１】以上の如き酸化防止剤除去工程は、次の理
由により必要なものである。本発明者は、ビレット10外
周面の付着スケールに起因する微小疵の発生は、スケー
ルの生成そのものを抑制することにより防止できると考
え、まず、加熱前のビレット10の外表面に酸化防止剤21
を塗布し、該酸化防止剤21の固化により形成された酸化
防止膜により覆われたビレット10を所定温度に加熱して
直接的に穿孔工程に送給し、該穿孔工程での穿孔圧延、
及びこれに続く各圧延工程での圧延を行ったところ、得
られた製品管の外表面には大量の微小疵が生成されるこ
とを知見した。

【００２２】そこで、前記微小疵の発生原因を知るべ
く、穿孔圧延の実行中に圧延機を非常停止し、このとき
得られる圧延止め材（ビレット10とホローピース11との
中間体）を詳細に観察した結果、以下の事実が判明し
た。

【００２３】（１）圧延開始前のビレット10の外表面
と酸化防止膜との境界面におけるスケールの生成は殆ど
観察されない。（２）微小疵の生成は、主ロール50，50によるビレッ
ト10の圧延開始位置以降に観察され、また、生成された
微小疵の内部には、酸化防止剤21が噛み込まれている。

【００２４】即ち、ビレット10の外表面に塗布された酸
化防止剤21は、加熱時におけるスケールの生成防止には
有効である一方、該スケールと同様、圧延時にビレット
10の外表面に噛み込まれ、前記スケールと同様、微小な
表面疵を発生させる作用をなす。従って、前述した如
く、加熱工程と穿孔工程との間に酸化防止剤除去工程を
設け、ビレット10の表面を覆う酸化防止膜を除去する必
要がある。

【００２５】加熱後の酸化防止剤21は、ビレット10の表
面に強固に付着した酸化防止膜を形成するが、この付着
強度は、ステンレス鋼において生成されるスケールのそ
れよりは十分に低く、炭素鋼及び低合金鋼を対象とした
ディスケーラの若干の能力アップにより確実な除去が可
能である。例えば、前記ディスケーラにおける高圧水の
噴射圧力は、一般的に 150〜200kg/cm²であるのに対
し、酸化防止剤除去工程での高圧水41の噴射圧力は、 3
00kg/cm² 又はそれ以上とすればよい。

【００２６】なお、酸化防止剤21を完全に除去した場
合、ピアサ５での穿孔圧延に際し、ディスクロール等の
外面規制工具とビレット10との間に焼付が発生すること
が懸念されるが、焼付の発生は、酸化防止剤除去工程の
出側において、10〜 100μｍ程度の厚さの酸化防止膜を
残すことにより防止できる。このことは、酸化防止剤除
去工程に対しては有利な条件となる。また焼付の発生防
止は、酸化防止剤を完全に除去し、外面規制工具に焼付
防止剤（酸化鉄と水ガラスの混合物等）を塗布しつつピ
アサ５での穿孔圧延を実施することによっても可能であ
る。

【００２７】酸化防止剤除去工程における除去方法は、
本実施例中に示す高圧水の噴射に限るものではなく、デ
ィスケーラに採用されている各種の方法、例えば、ワイ
ヤブラシの押し付けにより酸化防止剤21を掻き取る方
法、ショットピーニングにより酸化防止剤21を除去する
方法等を採用でき、更には、これらの方法を複数種組み
合わせて用いてもよい。

【００２８】また、酸化防止剤除去工程の入側におい
て、ビレット10の圧延、鍛造、ダイス引き、スピニング
加工、ショット加工等の軽圧下加工を施す前処理を行
い、ビレット10の外表面を覆う酸化防止膜を部分破砕せ
しめておくことにより、酸化防止剤除去工程での除去能
力の低減を図るようにしてもよい。なお、前記前処理に
おける圧下率は、この圧下に伴う酸化防止剤21の噛み込
みにより微小疵が発生する虞を回避すべく設定される必
要があり、３％以内に止めるのがよい。

【００２９】また本実施例においては、穿孔工程の入側
のみに加熱工程を有する製管ラインを示したが、穿孔後
の各圧延工程（延伸圧延工程、縮径圧延工程等）の前段
において、素材となる中空のホローピース11又はホロー
シェル12の再加熱を実施する場合もあり、このような場
合、酸化防止剤の塗布及び除去を夫々の再加熱工程の前
後において行うようにしてもよい。

【００３０】最後に、以上の如き本発明方法の効果を実
証すべく行った試験の結果を示す。この試験は、外表面
を機械加工されて外径 145mm、長さ1800mmなる寸法を有
する各種のステンレス鋼製の供試ビレットを用意し、一
部は酸化防止剤を塗布することなく、残りの大部分は酸
化防止剤（ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯを主体とする
無機酸化物を略70％、無機バインダを略10％含む）を塗
布して乾燥せしめた後、図１（ｂ）に示す回転炉床式の
加熱炉３に送り込み、夫々、表１に示す温度となるまで
加熱し、次いで、大部分の塗布材は酸化防止剤除去工程
を経た後、また残りの塗布材及び無塗布材は直接的に圧
延工程に送給し、ピアサ５による穿孔圧延及びマンドレ
ルミル６による延伸圧延により、外径 110mm、肉厚 3.5
mm、長さ25ｍなる供試管に夫々成形し、酸洗した後、夫
々の外表面における微小疵及び焼付疵の発生状態を目視
により観察し、互いに比較したものである。

【００３１】

【表１】

【００３２】また、供試ビレット表面の酸化防止剤21の
塗布厚さは 200〜300 μｍとし、塗布後、所定時間放置
して乾燥せしめて加熱炉３に送給した。更に、酸化防止
剤除去工程においては、図１（ｃ）に示す如きディスケ
ーラを用い、前記除去装置40内部をビレット10が通過す
る時間、同じく通過する回数を種々に変更して、出側で
の酸化防止剤21の残存厚さが、０，10，50， 100，150
μｍである５種の供試材を得た。以上の如く行われた試
験の結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２中の○印、△印及び×印は夫々疵の発
生状態を示し、○は、疵の発生が認められなかったも
の、×は、微小疵においては全面に多数観察されたも
の、焼付疵においては明確な焼付が認められたもの、△
は、夫々の中間的な状態を夫々表している。表２に示す
如く、酸化防止剤の残存厚さが０μｍ、即ち、酸化防止
剤を完全除去した場合、焼付疵の発生はあるものの微小
疵の発生は認められず、更に、酸化防止剤の残存厚さを
10〜 100μｍとした場合には、焼付疵及び微小疵の発生
は殆ど認められなかった。

【００３５】これに対し、酸化防止剤の残存厚さを 150
μｍとした場合、酸化防止剤の除去を行わなかった場
合、更には、酸化防止剤の塗布を行わなかった場合には
夫々、全面に亘って多数の微小疵の発生が確認された。
以上の結果から本発明方法による微小疵の発生防止効果
は明らかである。なお、酸化防止剤の塗布厚さを 100μ
ｍ以下とした場合、加熱後の除去工程は不要となるかの
如くであるが、塗布後の加熱工程までの搬送経路での脱
落を考慮した場合、少なくとも 200μｍ程度の塗布厚さ
を確保する必要がある一方、微小疵の発生を防止するた
めには酸化防止剤の残存厚さを 100μｍ以下とする必要
があり、これらのことから、酸化防止剤の除去工程は不
可欠である。

【００３６】また酸化防止剤の無塗布材に対してスケー
ルの生成状態を調べたところ、全材質の供試ビレットに
おいて 200μｍを超える厚さのスケールが生成されてお
り、無塗布材の圧延により生じる微小疵は、前記スケー
ルの噛み込みにより生じたものであった。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、外表面に酸化防止剤を塗布した状態で素材を加熱す
ると共に、加熱後の素材を、外表面に塗布された酸化防
止剤を除去した後に後続する圧延機に送給するから、高
温酸化物としてのスケールの生成を抑制でき、このスケ
ールに起因する微小疵の発生がなく、また酸化防止剤の
噛み込みに伴う微小疵の発生も有効に抑制でき、優れた
表面品質を有する継目無ステンレス鋼管を、生産能率の
高い圧延法により安定して製造し得るようになる等、本
発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法による製管工程全体の模式図であ
る。

【符号の説明】

３加熱炉５ピアサ６マンドレルミル７ストレッチレデューサ 10 ビレット 21 酸化防止剤 40 除去装置 41 高圧水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 12wt％以上のクロムを含有する鉄基合金
製の素材を所定温度に加熱し、後続する圧延機に送給し
て所定の圧延を施す継目無ステンレス鋼管の製管方法に
おいて、前記加熱の前に前記素材の外表面に酸化防止剤
を塗布し、該酸化防止剤を前記圧延機による圧延開始前
に除去することを特徴とする継目無ステンレス鋼管の製
管方法。