JPH0722802B2 - 中空管の鍛造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、中空丸ビレットを素材とし、鍛造によって
シームレス鋼管を製造する方法に関する。

（従来の技術） 一般に、シームレス鋼管は、たとえば特公昭56−4321号
公報に開示されているような圧延による方法、或は熱間
押出しによって製造され、特に生産量の多い普通鋼管
は、圧延法によって製造される。

一方、合金鋼等変形能が低く、加工中に割れが生じ易い
材料から管を製造しようとするときは、熱間押出し法が
適しているとされている。

他方、一部においては、素材である中空丸ビレットの中
心部に貫通孔を穿設した後、その貫通孔にマンドレルを
挿入し、熱間鍛造により素材の肉厚を逐次減少させるこ
とによって管とする方法も採られている。しかしなが
ら、このような鍛造による合金鋼管の製造法は、加工速
度が遅いことに起因して生産性が低く、また、材料の温
度低下が大きいことなどのために、一般に、温度低下の
小さな、大断面、厚肉の管の製造にその適用が限定され
ている。

最近、鍛造法は、生産性は低いものの、自由度が大きい
ために、少量、多サイズの管の製造手段とし見直されつ
つあり、また、鍛造機の高速化も進められ、対象とし得
るサイズの限界は拡大しつつある。

第３図に、鍛造によって鋼管を製造するときの、マンド
レル１、材料２、金型３の関係を示す。材料２は、マン
ドレル１を挿入された状態で、逐次、金型３内に送り込
まれかつ、周方向に回転が加えられながら鍛造されて肉
厚が減じられて鋼管とされる。

このようにして得られた鋼管は、表面性状は優れている
とはいえないけれども、表面の切削加工を行うことによ
って、表面性状を良好ならしめ得るから、加工段階で材
料温度さえ十分に確保できれば、鍛造法による鋼管製造
における技術上の大きな問題はない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、たとえば合金鋼のような、変形能の低い材料
を対象として、鍛造法によって、できるだけ小さなサイ
ズで薄肉の管を製造しようとするものである。

先に述べたように、変形能の低い材料から管を製造する
には、熱間押出し法が適しているけれども、押出し機の
容量に限界があり、比較的大きなサイズの鋼管を製造し
ようとするときには、適用できない。

一方、鍛造機の速度が向上したとはいえ、管径60〜200m
m、肉厚５〜20mm程度の管製品を得るとなれば、中空体
であるがゆえにその体積に比べ熱放散に関与する表面積
が大きく、また内部のマンドレルにも熱を奪われるな
ど、中実体に比べ不利な点が多く、材料の温度降下は特
に大きく、それによって材料の変形抵抗は高くなり、鍛
造機能力を超え、それ以上の加工ができなくなる。

また、特に変形能の低い、合金鋼等の材料は、その加工
温度域も限られるため、温度の制約条件も生じる。その
ような問題に対しても、中実体に比べ、とくに中空体の
場合は温度確保が困難であり、従来の鍛造法では対処で
きない。

従って、如何にして鍛造加工中に、材料の未鍛造部及び
鍛造部の温度降下を防止し、或は所定の温度に保つかが
重要である。本発明は、これを技術的課題としてなされ
たものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、中空丸ビレットを素材とし
て、鍛造によってその断面縮小を行う方法であって、予
め素材を加熱するに際し、保温材で素材をカバーした状
態で加熱を行うか、あるいは素材の加熱中または加熱終
了後抽出直後に保温材でカバーした後、鍛造過程におい
て、該保温カバーをつけたまま熱間鍛造を行うことを特
徴とする中空管の鍛造方法にある。

以下に、本発明を、詳細に説明する。

第１図に、本発明を実施するときの装置例を示す。

第２図（ａ），（ｂ）に、中空素管を、保温材でカバー
している状態の側断面、及び正断面を示す。

第１図および第２図において、４は、中空素管であって
保温材５でカバーされた状態で加熱されるか、あるいは
加熱中において、又は加熱終了後直ちに抽出と共にカバ
ーされる。これらの選択は中空素管の寸法による温度低
下の程度と加熱の効率を勘案して決定されるが、一般に
薄肉、小サイズのものほど温度低下が激しく、カバーの
作業中の温度低下も無視できないので、加熱効率を無視
してさえも予め保温材をカバーしておくことが必要とな
る。

保温材５は、その材質を限定されるものではないけれど
も、内部の中空素管の温度降下を可及的に防止するとい
う観点から遮熱特性にすぐれた、繊維状耐火物がよい。

次にその作用を説明すると、加熱炉から抽出された保温
材５でカバーされた状態の中空素管４は、直ちにライン
内に移送され、その端部をマニピュレータ７で把持され
たマンドレル１が中空部に挿入され、次いで保温材と共
に周方向の回転が与えられ、鍛造工具６によって鍛造さ
れる。

このとき、保温材は鍛造によって破砕され、その一部は
金型と材料の間に挾まれて、金型と材料間の熱伝達を妨
げる働きをする。破砕された保温材が材料表面に固着し
て残るものもあり、また、それによって材料表面に圧痕
を残す場合もあるが、このプロセスにおいては、鍛造さ
れた管がそのまま製品になることはないので許容され
る。

保温材５は、その位置を固定しておけば、マンドレル１
を軸方向に送り出すことによって、未鍛造部を鍛造工具
６の位置に進行させることも出来る。

叙上の如く、本発明によれば、特別な設備を設けること
なく、鍛造過程にある素材の温度降下をよりよく抑止し
て、たとえば高合金鋼のような、変形能の低い材料から
シームレス管を製造することができる。

なお、本発明には、中空管内面に中空状の保温材を挿入
して、マニドレルへの熱伝達を防ぐことも包含されるこ
とを補足しておく。内面側においても鍛造前、鍛造中の
材料温度の低下防止して効果的ではあるが、その作業の
難しさも考慮して、その冷却の程度に応じて、外面、内
面共あるいは外面への適用が選択される。

（実施例） 100mmφ×20mm t×5m（長さ）のステンレス鋼中空素管
を素材として、80mmφ×10mm t×10m（長さ）のステン
レス鋼管を、鍛造した。

ステンレス鋼中空素管の加熱温度は、1200℃とし、抽出
後１分で鍛造を開始したが、従来の方法では、鍛造作業
半ばで失熱した。

第１図に示す本発明の実施態様によって鍛造を行った
処、鍛造温度は、常に1000℃以上を保つことができ、製
造可能となった。

また、再度の加熱、鍛造は、加工の進行に伴う管長の増
大に見合う長さの加熱装置を設ける（蓋を閉じて加熱す
るから）ことが実際的でないことならびに、マンドレル
の嵌装が不可能で、実用的な生産手段とはなりえなかっ
た。

（発明の効果） 本発明を適用することによって、これまで、圧延法およ
び熱間押出し法で製造できなかった、直径60〜200mm、
肉厚５〜20mmのシームレス合金鋼管の製造が、高能率下
に、可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施するときの装置の一例を示す
説明図、 第２図（ａ），（ｂ）は、この発明において、中空素管
を保温材でカバーしている状態の側断面図及び正断面
図、 第３図（ａ），（ｂ）は、従来の、鍛造によってシーム
レス管を製造するときの装置の正面図及び側断面図であ
る。 1:マンドレル、2:材料、 3:金型、4:中空素管、 ４′：鍛造後の管、5:保温材、 6:鍛造工具、7:マニピュレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 武利 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 渡辺 司郎 福岡県北九州市八幡東区高見３−１−１− 116 (72)発明者 森山 康 福岡県北九州市八幡西区紅梅２−10−１ (72)発明者 田添 信広 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜第二工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空丸ビレットを素材として、鍛造によっ
   てその断面縮小を行う方法であって、予め素材を加熱す
   るに際し、保温材で素材をカバーした状態で加熱を行う
   か、あるいは素材の加熱中または加熱終了後抽出直後に
   保温材でカバーした後、鍛造過程において、該保温カバ
   ーをつけたまま熱間鍛造を行うことを特徴とする中空管
   の鍛造方法