JPS5845363A - ドリルカラー用素材の製造方法 - Google Patents

ドリルカラー用素材の製造方法

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JPS5845363A
JPS5845363A JP14248781A JP14248781A JPS5845363A JP S5845363 A JPS5845363 A JP S5845363A JP 14248781 A JP14248781 A JP 14248781A JP 14248781 A JP14248781 A JP 14248781A JP S5845363 A JPS5845363 A JP S5845363A
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Japan
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steel
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drill collar
processing
temperature
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JP14248781A
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JPS6325054B2 (ja
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Norioki Uehara
上原 紀興
Yasuhiro Kimura
木村 泰廣
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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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】 本発明は、高い降伏強さと優れた被剛性を有し、とくに
石油掘削用のドリルカラー材料に適した非磁性鋼に関す
るものである。
一般に非磁性鋼は、Cr−Ni系等の固溶硬化型、Mn
−Cr−V系やCr −Ni−P系等の時効硬化型、お
よびMn系、Mn −Cr系、Mn −Ni −Cr系
等の加工硬化型に分類されるが、これらのうち、固溶硬
化臘は一般に降伏点が低く、時効硬化型は長尺材や大断
面材などの大型材の場合に熱処理設備上の問題があると
同時に長時間加熱による靭性低下の問題があるという欠
点を有している。また1、従来の加工硬化型非磁性鋼で
は、加工温度を常温付近とする必要上、加工応力が高く
、圧延機あるいは一造機などの加工設備は大型のものに
する必要があることに加え、被剛性が劣るという欠点を
有している。
そこで、本発明者らは、とくに石油掘削用の非磁性ドリ
ルカラー等を製造するに際して大型の加工設備を必要と
せずに高い降伏強さを得ることがで、き、同時に被剛性
の改善され九非磁性鋼を得ることを目的として、種々の
実験研究を積重ねた結果、本発明に至りた。
すなわち、本発明によるドリルカラー用非磁性鋼は、高
Mn系の非磁性鋼であって、***で、C、N : 0
.01〜0.5チでかつ(C+1.5N):0.025
〜1 %、Si:2%以下、Mn:10〜30饅、Ni
 : 0.01〜5 %%Cr : 6.5〜15 q
b%M。
: 0.01〜3チ、S:0.2%以下を官有させたこ
とを特徴とする鋼および被剛性をより一層改善するため
に、Ca : 0.0005〜0.02 % 、Te:
 0.05〜0.3−のうちの1種または2種を含有さ
せた鋼である。この他上記基本鋼に対してw 、 Co
 、 cuのうちの1梅または2種以上を合計で3%以
下を含有させることおよびNb 、 Ti 、 V 、
 Zrのうちの1種または2種以上を合計で1チ以下の
範囲で適宜含有させてもよい。そして、より一層望まし
くは、製造過程において、上記化学成分の鋼片または鋳
片に対し、650〜950℃の温度範囲で加工率54以
上の仕上げ加工を施すことがよい。
以下、本発明によるドリルカラー用非磁性鋼の化学成分
範囲(電jt%)の限定理由を説明する。
C、N : 0.01〜0.5 %でかつ(C+1.5
N=):0.025〜1  % C,Nはオーステナイトを安定にすると同時に固溶強化
に寄与する元素であって、それぞれ0.01−以上含有
させることが必要である。しかし、Cは熱膨張係数、N
は製鋼上の理由から、いずれも各々上限を0.5チとす
る。また、C,Nによる非磁性鋼の強化度合に対する影
響は、(C+1.5N)を係数として整理することがで
き、0.2%耐力で50麺f / wm”以上の強さを
得る友めには、0.025−以上含有させることが必要
である。しかしながら、含有量が1qbを超えると靭性
を劣化、させるので好ましくない。
Sl:2−以下 Slは強度向上のために必要な元素であるが、2%?超
えて含有すると靭性が劣化するので、その上限を2%と
する。
Mn : 10〜309G Mnは安定なオーステナイト相と非磁性を得るのに必要
な元素で6って、そのためにはlOチ以上含有させるこ
とが必要である。しかしながら、30%を超える含有で
は強度ならびに靭性向上が飽和するので、30%以下と
する。この場合、より好ましい範囲は15〜25チであ
る。
Ni : 0.01〜5チ Niはオーステナイトを安定にし、靭性を改善するのに
有効な元素であり少なくとも0.011以上添加する。
ただし5−を超えると、オーステナイト安定化のために
は過剰であるばかりでなく、大幅な価格上昇を招゛くの
で、 o、oi〜5チの範囲に限定する。
MO二  〇二〇1〜3 チ ViOはオーステナイト地の強度向上および耐食性改善
のために有効な元素であり、少なくとも0.011以上
添加する。ただし3%を超えると靭性が劣化するので、
0.01〜3%の範囲に限定する。
Cr : 6.’5’〜15 T。
CrはMn −Ni f含む鋼のオーステナイトを著し
く安定なものにすると共K、積層欠陥エネルギを小さく
することによって加工硬化度を高め、より高い降伏強さ
を得るのに必須の元素である。そしてこのような効果お
よび耐食性を改善するためには6.5−以上含有させる
。しかし、含有量が151を超えるとマルテンサイト生
成力【起り、鋼の透磁率を大きくするので非磁性鋼とし
て好ましくなく、シたがってその上限t−15%とする
S:、0.2嘔以下 Sは鋼の被剛性を向上させるのに必要な元素である。□
すなわち、高Mn系非磁性鋼は切削温度が高く、耐熱性
のある切削工具が必要とされていたが、Sの含有によっ
て切削温度を下げ・る−ことができ被剛性の向上に大き
く寄与する。しかし、多量に添加すると加工性および機
械的性質を劣化させるので、その上限を0.2%とする
。      ・Ca : 、0.0005〜0.02
 s、 Te : 0.05〜0.3 Toのうちの1
種を九は2種 (j 、 T・はいずれも鋼の被剛性を改善す′るのに
有効な元素であり、Teは硫化物系非金属介在物形慢制
御による遅れ破壊性改善にも有効な元素であるが、Ca
含有量が多すぎると鋼の靭性を劣化させ、Te含有量が
多すぎると鋼のりロエ性奢低下させるので、Caを含有
させる場合にはo、ooos〜0.02 %の範囲、 
Teを含有させる場合には0.05〜0.3 %の範囲
とする。
このほか、以下の元素を添加しても本発明鋼が目的とす
る特性に支障をきたさない。
W 、 Co 、 Cuのうちの11または2種以上を
合計で3% W 、 Co 、 Cuはいずれもオーステナイト塩の
強度を向上させるのに有効な元素であるが、合計で31
を超えると靭性が劣化するので、含有させる場合にはそ
の上限を3チとする必要がある。また、この場合のより
好ましい範囲は0,2〜2.5チである。
Nb、Ti、V、Zrのうちの1橿または2種以上を合
計で1チ以下 これらの元素はいずれもオーステナイト塩の強度向上お
よび結晶粒微細化による機械的性質の向上、特に靭性改
善に有効な元素であるが、含有量が合−十で1%を超え
ると靭性および被剛性が劣化する。
そのほか、鋼の溶接性を考慮する場合には、P含有量を
o、os s以下に抑制することがより望ましい。
上記化学成分の本発明鋼を製造するに際しては例えば、
転炉、電気炉等の溶解炉を用い、さらには必要に応じて
真空脱ガス装置t用いて溶製した溶′Sを造塊鋳型内で
鋼片にしまたは連続鋳造により一片とする。続いて前記
鋼片または鋳片に対してより好ましくは650〜950
℃の温度範囲で加工率5チ以上の圧延あるいは鍛造等の
加工を施し、所定形状の鋼材に仕上げ成形する。セして
、加工後の冷却は空冷以上の冷却とすることがより望ま
しい。
添付図面は鋼の機械的性質に及ぼす加工温度および加工
率の影響1に:Illべた結果を示すグラフでちって、
この場合には、0.3 % (C+1.5 N ’) 
−0,5% Si −19* Fi’In −0,05
% S −1,7% Ni −12,0To Cr −
0,5To Mo filAt供に材J:、、 L、圧
延加工後に空冷した状態での加工率および圧延仕上げ温
、實と機械的性質の関係を示している。図に示すように
、圧延仕上げ温度1に650〜950℃とし、加工率5
嘩以上の加工を加えることによって、0.2優耐力が5
0Kff/m”以上でかつ伸びが20チ以上のすぐれた
機械的性質を有する非磁性鋼を得ることができる。これ
に対して、圧延仕上げ温度が950℃を超えると0.2
 %耐力が著しく低下してくる。また、圧延仕上げ温度
が650℃未満では加工率5%を超えると伸びが20−
以下となるほか、加工が困難となる。
次に、本発明の実施例について説明する。
まず、表1に示す化学成分になるように電気炉にて溶製
した後、分塊圧延によって250 X 300■の鋼片
に加工し、次いで直径200−の製品形状に仕上げ加工
する際に、蟻終パスを同じく表1に示す各々の温度で圧
延した。その後、製品より試験片を切り出して、機械的
性質を調べたところ、同じく表1に示す結果が得られた
。また、透磁率を測定した結束もあわせて示す。
表1に示す比較鋼A8,9は、いわゆる冷間加工硬化型
に属するものであり、常温付近で加工を加えた場合には
、0.2チ耐力で60胸f/■8以上の良好な降伏強さ
を得ることが可能であるが、大型の加工段4aを必要と
し、また、長尺・大断面形状のものでは均一加工がむつ
かしいという問題を有している。一方、表1に示すよう
に、圧延仕上げ温度が700℃でちる場合には0.2%
耐力が40〜45Ktf/■3程度の低い値となってい
る。
これに対して、本発明鋼湯1〜3ではいずれも0.2 
%耐力が60Kef/m’以上の高い降伏強さを示し、
同時に透磁率も十分小さくドリルカラー用非磁性鋼とし
て優れた特性を有していることが明らかである。また、
基本成分の鋼にW、Nbを含有させ&A6,7では、よ
り高い降伏強さならびに伸びを示し、A6のように圧延
仕上げ温度を比較的高くしたときでも高い降伏強さを得
ることができる。
次に、被剛性に関し本発明#42,4.5および比較鋼
I68 、9について試験した。このときの試験条件を
表2に示す。また、試験結果を表3に示す。なお、工具
寿命の判定は、vB mAX ” ”3箇となるまでの
切削時間により行なった。
横   2 表     3 表3に示すように、本発明鋼は比較鋼に比べて工具寿命
が数倍長く、被削性にかなり優れていることが明らかで
あり、とくにCa 、 Te t−含有させた本発明銅
属4,5の被削性はさらに改善されていることが明らか
である。
以上説明してきたように、本発明によれば、高い降伏強
さと同時に優れた被剛性を有する非磁性鋼を得ることが
でき、特に大型の加工設備および熱処理設備を必要とす
ることなく高い降伏強さを得ることが5T能であり、と
りわけ石油掘削用ドリルカラー素材に適した非磁性鋼を
得ることができるという著大なる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は高励系非磁性鋼の機械的性質に及ぼす圧延仕上げ
温度および加工率の影響を調べた結果の一例を示すグラ
フである。 特許出願人  大同時殊鋼株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  直@%テ、C、N : 0.01〜0.5 
    %?かつ(C+ 1.5 N ) : 0.025〜l
    嘩、Si:2%以下、Mn : l O〜30S、 N
    i : 0.01〜5%、Cr :6.5〜l 5 ’
    14%Mo : 0.01〜3 ’fk%S : 0.
    2−以下を含有させたことを特徴とするドリルカラー用
    非磁性鋼。
  2. (2)重量−で、C、N : 0.01〜0.5−でか
    つ(C+1.5N) : 0.025〜lチ、31:2
    S以下、Mn : 10〜30qb%Ni : 0.0
    1〜5%、Cr :6.5〜15 %、 Mo : 0
    .01〜3 ’lk、 S : 0.2 s以下、およ
    びCa : 0.0005〜0.02 To 、To 
    : 0.05〜0.3−のうちの1種または2種を含有
    させたこと全特徴とするドリルカラー用非磁性鋼。
JP14248781A 1981-09-11 1981-09-11 ドリルカラー用素材の製造方法 Granted JPS5845363A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS621823A (ja) * 1985-06-25 1987-01-07 Kobe Steel Ltd 被削性にすぐれた高Mn非磁性鋼の製造方法
CN104419876A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 天津新伟祥工业有限公司 汽车涡轮壳及排气管用奥氏体耐热锰钢

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JPS621823A (ja) * 1985-06-25 1987-01-07 Kobe Steel Ltd 被削性にすぐれた高Mn非磁性鋼の製造方法
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