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JP3305604B2 - 継目無鋼管の製造方法 - Google Patents
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JP3305604B2 - 継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

継目無鋼管の製造方法

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JP3305604B2
JP3305604B2 JP34189196A JP34189196A JP3305604B2 JP 3305604 B2 JP3305604 B2 JP 3305604B2 JP 34189196 A JP34189196 A JP 34189196A JP 34189196 A JP34189196 A JP 34189196A JP 3305604 B2 JP3305604 B2 JP 3305604B2
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rolling
steel pipe
piercing
pipe
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矢野正和
北出真一
尾崎勝彦
木村守造
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特定条件を満足する
ように製造した継目無鋼管圧延用素材を用いて、マンネ
スマン法により穿孔圧延する継目無鋼管の製造方法に関
する。また本発明は連続鋳造ブルームを加熱炉に装
入し、一定温度に保持した後、分塊圧延し、引き続いて
遊星型傾斜ロール圧延により製造される高炭素クロム軸
受丸棒鋼継目無鋼管の圧延方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】急激な円高による産業
界における相対的国際競争力の低下、および素材メーカ
ーの主要取引先である自動車産業の生産拠点の海外シフ
ト、といった厳しい環境下、素材メーカー側は製造原価
を下げるために歩留まり率の向上等様々な努力を行って
いる。
【0003】このような状況の下で、例えば、重量%
で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.
70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.6
0%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部F
e及び不可避不純物元素からなる連続鋳造ブルームより
製造された丸棒鋼は、中心部及びその近傍に微小ク?ラ
ックが発生することがある。特にクロム軸受丸棒鋼は他
鋼種よりもその発生頻度が高く、そのビレットからマン
ネスマン法による穿孔圧延によりチューブを製造した場
合、ふくれキズが発生することになり、製品検査では内
面不良による検査不適合品が発生することがあり、問題
となっている。
【0004】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、マンネスマン法による継目無鋼管製造時
における鋼管のふくれキズ発生を防止し、内面肌の良好
な継目無鋼管を製造することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決せんとして種々の研究を行った。まず、発明者らは
ビレットに発生する微小クラックの位置ふくれキズ
生との因果関係を明らかにするため種々の試験を行なっ
たが、例えば一端閉鎖偏心孔を有するφ50mmのプラ
スティシンビレットの穿孔圧延試験を行った結果、図3
に示すように孔の直径が0.1〜2.0mmの全ての場
合において偏心距離(すなわち、中心軸から孔までの距
離であるr1)が4mm以上の場合、ふくれキズが発生
することを発見した。本発明はこのような知見に基づい
て完成されたものであり、その要旨は特許請求の範囲に
記載の通りである。
【0006】すなわち、その要旨は 1.丸棒鋼からなる継目無鋼管圧延用素材に対してマン
ネスマン法による穿孔圧延を行うことにより、継目無鋼
管を製造する方法であって、前記継目無鋼管圧延用素材
として、下に示す式(1)の条件を満たすものに対して
前記穿孔圧延を行うことを特徴とする継目無鋼管の製造
方法。 r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・ ・・・ (1) 但し、r1:継目無鋼管圧延用素材の中心から微小クラ
ックまでの距離 r0:継目無鋼管圧延用素材の半径 R:穿孔圧延後の継目無鋼管の半径 r:穿孔圧延後の継目無鋼管の内径
【0007】2.継目無鋼管圧延用素材が、重量%で、
C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70
%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60
%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe
及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造
材より製造されたものであることを特徴とする前記1項
に記載の継目無鋼管の製造方法、である
【0008】以下に本発明の作用を示す図面に沿って詳
細に説明する。
【0009】図1は穿孔圧延前の継目無鋼管圧延用素材
の半径方向の断面図、図2は穿孔圧延後の管材の状態の
半径方向の断面図である。穿孔圧延前の素材の半径がr
0、長さがl、微小クラックの存在する中心からの距離
がr1、穿孔後の製品の半径がR、内径がr、長さが
L、ふくれキズの存在する中心からの距離をr’とする
と、穿孔圧延前後で体積の変化はないので、 π・r02 ・l=π・(R2 −r2 )・L ・・・・・ (2)
【0010】式(2)より /L=(R2 −r2 )/r02 ・・・・・ (3) 中心からの距離がr1に存在する微小クラックがマンネ
スマン法により穿孔圧延されることによりr’の位置に
移動すると考えると、 π・r12 ・l=π・(r’2 −r2 )・L ・・・・・ (4) 式(4)より r’2 =r12 ・(l/L)+r2 ・・・・・ (5)
【0011】式(3)、式(5)より r’2 =r12 ・(R2 −r2 )/r02 +r2 ・・・・・ (6) 図2より、管材内面からキズが存在する位置までの最短
距離をtとすると、 t=r’−r ・・・・・ (7)
【0012】式(6)、式(7)より t={r12 ・(R2 −r2 )/r02 +r20.5 −r ・・・・・ (8) 式(8)を用いて導出した、ビレット中心から微小クラ
ックまでの距離r1と穿孔圧延後の管材内面からふくれ
キズ部までの最短距離tとの関係を図4に示す。この結
果より、r1が4mm以下、つまりtが0.22mm
であれば、ふくれキズとして存在しないということに
なる。
【0013】以上の結果と一端閉鎖偏心孔を有するφ5
0mmのプラスティシンビレットの穿孔圧延試験を行っ
た結果とを比較研究した。例えば、r1が4mm以下、
つまりtが0.22mm以下であれば、穿孔圧延時に
くれキズが管材内面に露出するか、あるいはふくれキズ
が内面で破れた後、穿孔圧延するプラグによって内面が
ならされるため、キズとして存在できない事が実験結果
との照合により確認された。この研究結果を踏まえてプ
ラスティシンと実鋼の展延性の関係等を考慮し、下に示
す式(1)を導出した。 r1≦r0・{(6.4×10 -3 +0.16r)/(R 2 −r 2 )} 0.5 ・・ ・・・ (1)
【0014】以上のような研究の結果から、継目無鋼管
圧延用素材の半径がr0、中心から微小クラックまでの
距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrと
すると、下記式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材を
用いることにより、また、当該継目無鋼管圧延用素材を
マンネスマン法により穿孔圧延する継目無鋼管の製造方
法により、本願発明の目的であるマンネスマン法による
継目無鋼管製造時における鋼管のふくれキズ発生を防止
し、内面肌の良好な継目無鋼管を製造するという目的が
達成できることを見いだしたものである。
【0015】次に本発明による請求項2における、重量
%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜
0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜
1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、
残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の
連続鋳造材より製造される継目無鋼管圧延用素材の成分
範囲限定理由について詳述する。
【0016】Cは基地に固溶し、マルテンサイトを強化
するほか炭化物量を増大させ、焼き戻し後の硬度並びに
転動寿命性を向上させる目的で添加する。鋼に強度を与
えるためには少なくとも0.15%以上必要である。一
方、1.10%を超えると、巨大炭化物を形成し、転動
疲労特性を低下させるほか、その拡散のために長時間の
拡散焼鈍が必要となり、生産性が低下する。よって、C
量の下限を0.15%、上限を1.10%とした。
【0017】Siは固溶強化及び焼き戻し軟化抵抗性を
向上して、軸受の寿命を向上するのに有効な元素である
が、0.15%未満ではこのような効果が少ない。しか
し、その含有量が0.70%を超えて多くなると、機械
的強度の低下、被削性の低下、浸炭異常層の増大につな
がるため、その含有量を0.15〜0.70%の範囲と
した。
【0018】Mnは焼入れ性の向上のために必要な元素
であり、上限を1.10%としたのはMnを多くすると
残留オーステナイト量を著しく増大させ、転がり疲労寿
命を低下させるためである。
【0019】Crは焼入性および焼戻し軟化抵抗性の向
上に有効な元素である。また、硬くて微細なCr炭化物
により対摩耗性を向上する働きがある。しかしながら、
その含有量が0.50%未満ではこの効果が少なく、
1.60%を超えると巨大炭化物が生成し、寿命が低下
するおそれがあり、また、過剰浸炭による疲労強度の劣
化が起こる。従って、その含有量を0.50〜1.60
%とした。
【0020】Moは、焼入性を向上させるとともに、靭
性を向上させるのに有効な元素である。しかしながら、
1.00%を超えて添加してもその効果は飽和して経済
性を損なう結果となるため1.00%を上限とした。
【0021】OはAl、Siと結合して、硬質の酸化物
系介在物を生成し疲労寿命を劣化させる為、その含有量
は出来るだけ少なくする必要がある。8ppm以下が好
ましい。従ってO量の上限を8ppmとした。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明実施例の一端閉塞空孔を有
する高炭素クロム軸受鋼丸棒鋼を実機により穿孔圧延し
た。ふくれキズの発生の有無を確認し、その結果、本発
明の妥当性を確認することができた。
【0023】
【実施例】本発明実施例と比較例、及び各例の実機試験
結果を表1に示す。重量%で、C:0.95〜1.10
%、Si:0.15〜0.35%、Mn:≦0.50
%、Cr:1.30〜1.60%、O:8ppm以下、
残部Fe及び不可避不純物元素からなる高炭素クロム軸
受鋼(SUJ2)製で直径が90mmの丸棒鋼に、直径
1mm、長さが40mmおよび直径2mm、長さが40
mmの孔をドリルにより人工的に作成し、一端閉塞空孔
を有する高炭素クロム軸受鋼丸棒鋼を製造し、式(1)
を満たす本発明実施例No.1〜6の継目無鋼管圧延用
素材と、式(1)を満たさない比較例No.7〜10の
継目無鋼管圧延用素材を製造した。各例を実機にて穿孔
圧延し、ふくれキズの有無を確認した。ふくれキズの発
生したものについては図5に示すように管材の内面から
ふくれキズ部までの最短距離tを測定し、式(8)を用
いて得た計算値と比較した。
【0024】
【表1】
【0025】本発明実施例と比較例の実機試験によるふ
くれキズ部の位置測定結果を表2に示す。この表2に示
す結果の通り、実測値と式(8)により得られた計算値
にほとんど差は見られない。
【0026】また、表2に示す本願発明実施例と比較例
の実機試験結果から明らかな通り、本発明の効果は顕著
なものである。マンネスマン法による継目無鋼管製造時
における鋼管のふくれキズ発生を防止することに対して
極めて有効である。表2に示す本願発明実施例と比較例
の実機試験においてはr0が45mmおよび74mmの
丸棒鋼を用いたが、他の寸法を用いた実機試験結果にお
いても同様の結果を得られた。なお、本願発明は以上の
実施例により何ら限定されるものではない。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明を用いることによりマンネスマン
法による継目無鋼管製造時における鋼管のふくれキズ
生を防止し、内面肌の良好な継目無鋼管を製造すること
ができ、内面不良による検査不適合品を顕著に減らすこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】穿孔圧延前の管材の半径方向の断面図。
【図2】穿孔圧延の管材の状態の半径方向の断面図。
【図3】一端閉塞空孔を有するプラスティシンビレット
による穿孔圧延試験結果を示す図。
【図4】式(8)により求めたプラスティシンビレット
中心から欠陥部までの距離r1と穿孔後の管材内面から
ふくれキズまでの最短距離tの関係を示す図。
【図5】穿孔圧延後の管材の状態の長手方向の断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎勝彦 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社内 (72)発明者 木村守造 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社内 (72)発明者 中村 宏 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−7990(JP,A) 特開 平4−135001(JP,A) 特開 平7−164020(JP,A) 特開 平9−59718(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 19/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 丸棒鋼からなる継目無鋼管圧延用素材に
    対してマンネスマン法による穿孔圧延を行うことによ
    り、継目無鋼管を製造する方法であって、前記継目無鋼
    管圧延用素材として、下に示す式(1)の条件を満たす
    ものに対して前記穿孔圧延を行うことを特徴とする継目
    無鋼管の製造方法。 r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・ ・・・ (1) 但し、r1:継目無鋼管圧延用素材の中心から微小クラ
    ックまでの距離 r0:継目無鋼管圧延用素材の半径 R:穿孔圧延後の継目無鋼管の半径 r:穿孔圧延後の継目無鋼管の内径
  2. 【請求項2】 継目無鋼管圧延用素材が、重量%で、
    C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70
    %、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60
    %、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe
    及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造
    材より製造されたものであることを特徴とする請求項1
    に記載の継目無鋼管の製造方法。
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