JPS63154205A - オ−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 - 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〉 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ュルネ方式やエアハルトブン
シュ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５ＵＳ３０４や５ＵＳ３１６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れず
、ユージンセジュ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ットを直接、
穿孔する場合には、ビレットの長さが径の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、予めビレット中央に
機械加工によってガイド穴を形成して藉き、それを押し
拡げるいわゆるエキスバンジッン法が採用されているが
、この方法によってもビレットの長さはせいぜい径の約
１５倍に制約される。さらに、ユージンセジュルネ方式
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、ビレッ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７）を使用する関係から歩留りも低くならざるを得
す、したがっ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、場合によっては圧延不
能になるといっ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っ
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
出側における仕上温度を、被圧延材の高温引張試験にお
ける試験片破断時の直径減少率が、少なくとも４０％以
上となる温度領域に調整して圧延するようにして、上記
目的を達成するものである。

く作　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って
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１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って、本発明を完成させ
るのに至ったのである。

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１牛Ａ、１４Ｂによって外面を、マンドレ
ルバ−１２によって内面を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Ｊｄｌは、孔型ロール
１４Ａ　、　１４Ｂとマンドレルバ−１２によって拘束
減肉される領域、領域■は、孔型ロール１４Ａ、　　１
４Ｂおよびマンドレルバ−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Ｉが長手方向に伸されることによって領域■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ｎ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
Ｓす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月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Ｄい
試験後の破断部の最小直径をり、とすると、下記（１）
式で定義される。

υＯ すな、わち、直径減少率φが１００％に近いことは、材
料に延性があって加工性に優れていることを示し、逆に
φがＯに近いのは、延性に乏しく加工性が劣っているこ
とを示す。

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。この図かられかるように、各鋼種の直径減
少率は、温度が低下するに従って低下し、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って劣化し、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っ
た。実験材は、第１表に示した供試材と同一の鋼種６程
頚である。それ故、以下の説明は、供試材潤を用いるこ
ととする。

まず、マンドレルミル圧延時の素管の仕上温度を９２０
℃としたとき、供試材のうち、第１図において９２０℃
での高温引張試験での試験片破断時の直径減少率が４０
％以上であった供試材−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った。一方、直径
減少率が４０％未満であった供試材１に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、これら欠陥の発生した供試材に関して、直径減
少率が４０％以上になる圧延仕上温度を第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、供試付
磁４では仕上温度９５０℃において、また供試材！！ｌ
Ｌ２　、６は９８０℃で欠陥は発生しなかった。

以上の圧延実験結果から明らかなように、素管の圧延仕
上温度を高温・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でマンドレルミル圧延
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。素材ビレフト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によっ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−
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′ｉ！Ｅのロールスタンド１４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によって所定
の温度に再加熱された後、仕上圧延機であるたとえばス
トレンチレデュサ−１８によって仕上圧延される。スト
レンチレデュサ−１８によって素管の外径は最大で７５
％も絞られ、素材ビレットの長さの４０倍以上にも延伸
され、さらにその外表面はストレッチレデュサー１８の
最終側の数スタンドの真円孔型ロールによって定形され
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５ＵＳ３４７゜（供試材６と
同一成分）、５ＵＳ３１６Ｌ（供試材４と同一成分）、
５ＵＳ３０４　（供試材２と同一成分）を用いた。ビレ
ット径は、１１０ｍｍφ、仕上圧延素管寸法は、外径９
０．０富−φ、肉厚５．０菖璽りである。これらの素管
の圧延仕上目標温度は、それぞれ９８０℃、９８０℃、
９４０℃以上を必要とするので、回転炉床式加熱炉４に
おけるビレット抽出塩度を、それぞれ１２８０℃、　１
２８０℃、１２５０℃として、ピアサ６で穿孔してマン
ドレルミル１ｏに供給する必要がある。

ところで、５ＵＳ３４７におイテは１３００’Ｃ近くの
高温に加熱すると結晶粒界が一部溶融軟化し、かえって
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５ＵＳ３４７は、ビレット抽出温
度を１２５０℃とし、マンドレルミル圧延時に５ＫＤ６
１の表面に２票鳳厚さの８５％ＷＣ−１５％Ｃｏサーメ
・シトをコーティングしたマンドレルバ−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
、５ＵＳ３１６Ｌ。

ＳＵＳ　３０４は、ビレット抽出温度をそれぞれ１２８
０℃、１２５０℃とし、通常の５ＫＤ６１１７）？７１
’レルバーを用いて圧延した。その結果、仕上温度はい
ずれも前記仕上目標温度に対して、９９５℃。

９９０℃、９５５℃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った。

〈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仕上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った鋼種ま
でも圧延可能となるので、ユージンセジュルネ方式に代
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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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出側におけ
   る仕上温度を、被圧延材の高温引張試験における試験片
   破断時の直径減少率が、少なくとも４０％以上となる温
   度領域に調整して圧延する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
   。