JPS61255747A - 金属中空素材の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば製管用中空素材のような金属中空素
材を能率良く量産する方法に関するものである。

一般に、油井管等として使用される継目無ｒｌＡ１１２
は、丸又は角の鋳片を継目無鋼管用素材として用い、こ
れを１２００℃前後に再加熱して穿孔用圧延機で中空素
管とするか、或いは切削孔ぐり加工により素管とした後
、熱間または冷間の各種圧延機による製管工程に付され
て製造がなされている。

ところが、前記“穿孔工程゛や孔ぐり工程″は、多大な
工数を必要とする上、歩留り低下にもつながるものであ
ることから製品原価に占めるコスト割合が極めて大きい
工程であり、従って、これまで該工程を省略すべく様々
な造管用中空素材の製造手段が模索されてきた。

〈従来技術並びにその問題点〉 このような状況下にあって、従来、製管用金属中空素材
の高能率・低コストでの製造を日桁した次のような提案
がなされた。

即ち、第４図で示されるように、溶鋼供給容器１上に配
置した両端開放モールド（水冷銅鋳型）２の下方から溶
鋼３を供給し、形成された凝固シェル４を順次上方へ引
き抜くことにより金属中空素材を連続的に鋳造する方法
に関する提案である（特開昭５７−８５６５１号、特開
昭５８−２３５４１号、特開昭５９−１０４２５２号）
。

しかしながら、上記方法は、薄肉中空体の製造には何と
か目処はつくものの、大径の肉厚素管の場合には生産性
の点で問題があり、未だ実用化に至っていないのが現状
であった。

一方、特開昭５６−１３４０４７号公報に開示される中
子を使用したインゴット法による中空鋼塊の製造方法や
、遠心鋳造法による中空金属材の製造方法も知られては
いるが、インゴット法による場合には連続化が不可能で
生産能率に問題がある上、冷間圧延用素管のような長尺
ものの鋳込みが難かしく、例え鋳込みができたとしても
肉厚中心部のポロシティ−発生等、品質上の難点を招き
やすかったのである。また、遠心鋳造法による場合もそ
の連続化が難かしく、しかも長尺ものの鋳造も困難であ
る上、特に品質面では素管内面側の偏析と言う問題があ
ってその切削除去に多大な手数を要し、この点からの歩
留り低下を余儀無くされるものであった。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、上記従来の金属中空素材製造方法が有して
いた問題点を解決し、品質の良好な金属中空素材を、生
産性良く、低コストにて量産すべくなされた本発明者等
の研究によって完成されたものであり、 一端にタンディシュを連結して一体化した両端開放モー
ルド内へ、前記タンディシュの上方から該タンディシュ
を貫通して芯材を連続的に挿入しつつ（間歇挿入をも含
むことはもちろんである）、該タンディシュによって芯
材の周囲に溶湯を供給して連続的に凝固させ、次いで得
られた鋳片から前記芯材を抜き取ることによって、品質
の良好な中空金属素材を能率良く安定して製造する点、
を特徴とするものであり、或いは、更に、前記芯材とし
て微粒子状又は繊維状の耐火物被覆層を有するものを使
用することで鋳片からの芯材抜き取りを容易化し＼生産
能率を一層向上させるとともに、鋳片内表面の凝固収縮
割れをも確実に防止し得るようにした点、 にも特徴を有するものである。

第１図は、この発明の金属中空素材の製造方法のうちの
鋳片製造工程の１例を示す概略模式図であり、上端に例
えばＳｉＮ、ＡｆｆｉｚＯ３，ＡｆｆｉＮ及びＢＮ等の
１種以上等から成る接続耐火物６を介してタンディシュ
アを連結し一体化した両端開放モールド（水冷銅鋳型）
２内へ、タンディシュ７の上方からこれを貫通して芯材
８（例えば、目標とする造管用中空素材に見合う長さに
されたもの）を連続的又は間歇的に挿入し、更にこれと
同時に該芯材８の周囲にタンディシュ７から金ａ？８瀉
９を連続的に供給して凝固させつつ、両端開放モールド
２の下方から芯材８を鋳ぐるんだ鋳片１０を引き抜いて
いる状態を示している。なお、第１図において、符号８
は待機中の芯材を示すものである。

第１図において、両端開放モールド２とタンディシュ７
とが連結されているので給湯時にメニスカスがモールド
内から上方に移動してタンディシュ内で広い湯面を形成
することとなり、従って、モールドと芯材との間隙へ極
めて静かで円滑な注湯を簡単かつ安定に実施できる上、
溶湯中介在物の十分な浮上分離を図ることが可能である
。

しかも、芯材８はタンディシュアの上方から該タンディ
シュを貫通して両端開放モールド内へ挿入されるので、
芯材挿入部からの溶瀉漏れの恐れは全く無い。

また、この方法では、定尺の芯材を電順次挿入して金属
中空素材内面形状を確保するので、第４図で示した引き
上げ法の場合とは異なり、凝固シェルの形成状況に依存
することのない鋳造速度を設定でき、従って能率の高い
鋳造を実施することが可能である。

この発明の方法は、このようにして得られた連続鋳造鋳
片を挿入芯材に対応する長さだけ切断し、前記芯材を抜
き取って中空素材とするものであるが、芯材の形状は抜
き取りが可能であれば円柱状のものに限られないことは
言うまでもない。

そして、芯材の材質には格別な制約を受けないが、強度
、溶湯の冷却能、或いはコスト面等からみて鋼材とする
のが好ましい。

ところで、金属溶湯で芯材を鋳ぐるむ場合には、得られ
る中空素材内表面の凝固収縮割れが問題となることが多
いが、このようなときには芯材に断熱性の被覆層を設け
ておくのが効果的である。しかも、該断熱性被覆層とし
て、５１０２やＡｆｆｉｚＯｚ等から成る微粒子状又は
繊維状の耐火物質を有機粘結剤（例えばフラン尿素系レ
ジンやフランフェノール系レジン等）や無機粘結剤（水
ガラス等）で被着せしめたものや、前記微粒子状又は繊
維状耐火物質に粘結剤を加えて円筒状に成型し、これを
芯材外面に挿嵌したものを採用すると、有機粘結剤を使
用したものでは、鋳込みの際に該粘結剤が燃焼してしま
うので耐火物質間の結合が解かれ、耐火物質被覆層が沃
化状態となって芯材の抜き取りを格段に容易化する。ま
た、無機粘結剤を使用したものであっても、軽い衝撃を
加えるだ１プで耐火物質問の結合の一部が破壊されるの
で、やはり芯材の抜き取りが容易化され、従って金属中
空素材の製造能率が一層向上することとなる。

第２図は、前記耐火物質被覆層を設けた芯材の例を示す
横断面模式図であり、第２図（ａ）は芯材本体１１の表
面を無機粘結剤配合の微粒子状又は繊維状耐火物質塗着
層１２或いは有機粘結剤配合の前記耐火物質塗着層１３
のいずれかで被覆して成るものを、第２図（ｂ）は芯材
本体１１の表面を有機粘結剤配合の前記耐火物質塗着層
１３で被覆し、更に無芸粘結剤配合の前記耐火物質塗着
層１２でこれを被覆した２重被覆層を有して成るものを
（このような２重被覆層を設けると、有機粘結剤の燃焼
で発生するガスが外側被覆層に阻まれて金属溶湯側へ侵
入することがなく、しかも灰化状態となる有機粘結剤結
合層のために穫めて良好な芯材の抜き取り性が確保され
る）、そして第２゜図（Ｃ）は予め結合・成形された微
粒子状又は繊維状耐火物質層１４を芯材本体１１に被嵌
して成るもの（この例では、芯材本体表面に軸方向凹溝
を付与して耐火物成形体との間に空隙を設け、芯材の抜
き取りを容易化しである）をそれぞれ示している。

次に、この発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉 まず、第１表に示されるような化学成分組成の５ＩＪＳ
３０４相当ステンレス鋼溶濤を用意し、第１図に概略図
が示される連続鋳造装置にて、芯材（外径：１４６ｍφ
）を一体に鋳くるんだ鋳片（外径：２０６履φ）を連続
的に鋳造した。

第　　１　　表 なお、このとき使用した芯材の種類及び製造条件を第２
表に示すとともに、芯材被覆層の原料配合割合を第３表
に示した。

次いで、得られた鋳片から芯材を機械的に押し扱き、中
空ステンレス鋼材としたが、試験番号２のものは鋳片か
らの芯材抜き取りが極めて容易であることが確認された
。また、試験番号３のものは、鋳片からの芯材本体の抜
き取りは極めて容易であったが、装着した耐火物質成形
体はそのまま残存し、後処理（ショツトブラスト）が必
要であった。

第２表には、このようにして製造された中空ステンレス
鋼材の性状を観察した結果も併せて示したが、以下、こ
の観察結果をより詳細に説明する。

試験番号１で得られたもの 中空ステンレス鋼材の内面に軽微な割れが認められたが
、冷間圧延素材に通常施されるところの゛内面から２ｍ
の切削手入れ′”によって除去できる程度のものである
。また、横断面マクロ組織を見ると、外面及び内面から
の柱状晶の成長が認められ、最終凝固は肉厚中心よりも
やや内面側にあった。そして、この最終凝固位置には、
従来の連続鋳造スラブやビレットの中心偏析やマクロ的
なポロシティ−は認められなかった。

試験番号２で得られたもの 中空ステンレス鋼材内表面の凝固収縮による割れも皆無
で、横断面のマクロ組織は試験番号１で得られたものと
ほぼ同様であり、また、最終凝固位置は肉厚の１／４程
度内面側寄りとなっていたが、マクロ的ポロシティ−は
認められなかった。

試験番号３で得られたもの 試験番号２で得られたものと同様に、中空ステンレス鋼
内表面には凝固収縮による割れは皆無で、幅径も殆んど
なかりた。また、横断面のマクロ組織は、はぼ外表面か
らの一方向凝固組織となっていることが観察された。

また、これらの試験によって得られたいずれの鋳片の外
表面にも間歇引き抜き特有のマーク及び異常収縮による
真円度の低下が認められるが、これは、冷開圧延用素材
として必要な表面加工（３履程度の切削）で除去でき、
歩留り等の面でも特に問題はなかった。

第３図は、上記試験によって得られた中空ステンレス鋼
鋳片の引き抜きマークと異常収縮の状況を示した模式図
であり、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ矢視図を、第
３図（Ｃ）は第３図（ａ）の８矢視図をそれぞれ示して
いる。そして、引き抜きマークは符号１５で示されるよ
うに現われるが、割れ深さＸ及びマーク深さＹとも比較
的浅いので、上記表面加工によって支障がない程度に除
去することができる。更に、異常収縮による真円度の低
下は第３図（Ｃ）で示されるように現われるが、これも
、最大径（ＤｌａＸ）と最小径（［）ｗｉｎ）との差が
それはど人きくないので上記表面加工によって十分に修
正が可能である。

更に、この実施例によって製造された中空ステンレス鋼
材を製管用中空素材として用い、軽度の内・外表反間り
を行って製管（冷間圧延による）した結果、従来の 造塊→圧延→削り→熱間押出し→ 冷間圧延（抽伸） なる工程で得られたものとほぼ同等品質のステンレス鋼
管が得られることを確認した。

なお、この実施例では中空ステンレス鋼材の製造例のみ
を示したが、他鋼種であっても、或いは非鉄金属であっ
てもこの発明の方法が適用できることはもちろんであり
、また、芯材への耐火物質被覆層は必ずしも必要でない
ことも言うまでもない。

く総括的な効果〉 以上に説明した如く、この発明によれば、品質の良好な
金属中空素材を極めて簡単な工程でコスト安く量産する
ことができ、例えば油井管のような継目無鋼管用素材で
あっても、熱間穿孔工程又は切削孔加工工程を経ること
なく連続鋳造法で直接的に製造することが可能となるな
ど、産業上極めて有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の金属中空素材製造方法のうちの鋳片
製造工程の１例を示す概略模式図、第２図は、本発明の
方法で使用する耐火物質被覆層芯材の横断面を示す概略
模式図であり、第２図（ａ）、第２図（ｂ）、第２図（
Ｃ）はそれぞれ別の例を示すもの、 第３図は、実施例で製造された中空ステンレス鋼鋳片の
引き抜きマークと異常収縮の状況を示す説明図であり、
第３図（ａ）は該鋳片の斜視図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のＡ矢視図、第３図（Ｃ）は第３図（ａ）の８矢
視図であり、 第４図は、従来の引き上げ式の金属中空素材連続鋳造法
を示す概略模式図である。 図面において、 １・・・溶鋼供給容器。 ２・・・両端開放モールド。 ３・・・溶鋼、　　　　　　　　４・・・凝固シェル。 ５・・・ピンチロール、　　　６・・・接続耐火物。 ７・・・タンディシュ、８．８’・・・芯材。 ９・・・金属溶湯、　　　　１０・・・鋳片。 １１・・・芯材本体。 １２・・・無機粘結剤配合の微粒子状又は１１ｉ状耐火
物質塗着層。 １３・・・有磯粘結剤配合の微粒子状又はｍＨ状耐火物
質塗肴層。 １４・・・予め結合・成形された微粒子状又はｍＩｌ状
耐火物質層。 １５・・・引き抜きマーク。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　富　１）和　夫　外２名 学２図 （Ｑ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
Ｃ）乍３図 （Ｑ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にタンディシュを連結して一体化した両端開
   放モールド内へ、前記タンディシュの上方から該タンデ
   ィシュを貫通して芯材を連続的に挿入しつつ、該タンデ
   ィシュによって芯材の周囲に溶湯を供給して連続的に凝
   固させ、次いで、得られた鋳片から前記芯材を抜き取る
   ことを特徴とする中空金属素材の製造方法。
2. （２）一端にタンディシュを連結して一体化した両端開
   放モールド内へ、前記タンディシュの上方から該タンデ
   ィシュを貫通して微粒子状又は繊維状の耐火物質被覆層
   を有する芯材を連続的に挿入しつつ、該タンディシュに
   よって芯材の周囲に溶湯を供給して連続的に凝固させ、
   次いで、得られた鋳片から前記芯材を抜き取ることを特
   徴とする中空金属素材の製造方法。