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技術 継目無鋼管の圧延方法および継目無鋼管の製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 山本和樹金山将成八窪隆幸
出願日 2017年7月28日 (3年4ヶ月経過) 出願番号 2017-146327
公開日 2019年2月21日 (1年10ヶ月経過) 公開番号 2019-025508
状態 特許登録済
技術分野 管の製造;マンドレル
主要キーワード 管体形状 目的寸法 フレアリング 回転式加熱炉 リーラー シュー間 拘束用 ゴージ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年2月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造において、Crを5.0mass%以上含有する難加工材真円度不良を防止することができる、継目無鋼管の圧延方法および継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

解決手段

5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管の圧延方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサーミル穿孔し、引続き、バレル型のロール形状を有するエロンゲータ拡管圧延するに際し、エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内対角線長さをXdia、入側素管外径ODとして、下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46 (1)

概要

背景

油井管等に多用される継目無鋼管は、ビレットと称される鋼鋳片(断面が丸又は角)を素材にして製造される。例えば、図1に示すように、素材1である鋼鋳片(例えば、丸ビレット)を加熱炉2で加熱してから、ピアサーミル傾斜圧延機)3で該素材1にプラグ4を押し当て穿孔して、素管5を形成する。そして、引続き、該素管5の孔に、前記同様にプラグ4を挿入して、拡管延伸磨管を行うエロンゲータ6、プラグ・ミル7、リーラ8又はマンドレル・ミル(図示せず)からなる圧延機管体形状にまで成形圧延する。さらに、その管体9は、再加熱炉10を経てサイジング・ミル11という多段絞り圧延機により外径肉厚を所定寸法まで絞り込まれ、製品とされる。

従来のエロンゲータ、リーラーのようなバレル型ロール形状を持つ傾斜圧延機においては、中空素管をエロンゲータで拡管圧延しようとすると、素管の噛込み不良、抜け不良を起こしたり、フレアリングを生じてホロー破れたりすることが知られている。これは一般に、バレル型ロールを所定の傾斜角で配置した穿孔圧延では、ゴージ部より出側ではロール径漸次減少し、周速度が遅くなるため、減肉されて断面積が減少し、前進速度が増加する被圧延材に対してブレーキをかける状態となり、その結果被圧延材にねじれが生じ、断面内には付加的な剪断歪が発生するためとされている。特に、Crを5.0mass%以上含有するような材料(難加工材)の場合、素管の熱間加工性が悪いため、拡管時の素管拡がりが戻らず、後端側での真円度不良が起こりやすい。

特許文献1では、このようなバレル型ロール特有の問題を改善するために、コーン型ロールを用いた技術が開示されている。

概要

バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造において、Crを5.0mass%以上含有する難加工材の真円度不良を防止することができる、継目無鋼管の圧延方法および継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管の圧延方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサー・ミルで穿孔し、引続き、バレル型のロール形状を有するエロンゲータで拡管圧延するに際し、エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内対角線長さをXdia、入側素管外径ODとして、下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46 (1)

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造において、Crを5.0mass%以上含有する難加工材の真円度不良を防止することができる、継目無鋼管の圧延方法および継目無鋼管の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管圧延方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサーミル穿孔し、引続きバレル型ロール形状を有するエロンゲータ拡管圧延するに際し、エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内対角線長さをXdia、入側素管外径ODとして、下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46(1)

請求項2

5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管の製造方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサー・ミルで穿孔し、引続き、バレル型のロール形状を有するエロンゲータで拡管圧延するに際し、エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内の対角線長さをXdia、入側素管外径をODとして、下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46(1)

技術分野

0001

本発明は、Crを5.0mass%以上含有する継目無鋼管圧延方法および継目無鋼管の製造方法に関する。

背景技術

0002

油井管等に多用される継目無鋼管は、ビレットと称される鋼鋳片(断面が丸又は角)を素材にして製造される。例えば、図1に示すように、素材1である鋼鋳片(例えば、丸ビレット)を加熱炉2で加熱してから、ピアサーミル傾斜圧延機)3で該素材1にプラグ4を押し当て穿孔して、素管5を形成する。そして、引続き、該素管5の孔に、前記同様にプラグ4を挿入して、拡管延伸磨管を行うエロンゲータ6、プラグ・ミル7、リーラ8又はマンドレル・ミル(図示せず)からなる圧延機管体形状にまで成形圧延する。さらに、その管体9は、再加熱炉10を経てサイジング・ミル11という多段絞り圧延機により外径肉厚を所定寸法まで絞り込まれ、製品とされる。

0003

従来のエロンゲータ、リーラーのようなバレル型ロール形状を持つ傾斜圧延機においては、中空素管をエロンゲータで拡管圧延しようとすると、素管の噛込み不良、抜け不良を起こしたり、フレアリングを生じてホロー破れたりすることが知られている。これは一般に、バレル型ロールを所定の傾斜角で配置した穿孔圧延では、ゴージ部より出側ではロール径漸次減少し、周速度が遅くなるため、減肉されて断面積が減少し、前進速度が増加する被圧延材に対してブレーキをかける状態となり、その結果被圧延材にねじれが生じ、断面内には付加的な剪断歪が発生するためとされている。特に、Crを5.0mass%以上含有するような材料(難加工材)の場合、素管の熱間加工性が悪いため、拡管時の素管拡がりが戻らず、後端側での真円度不良が起こりやすい。

0004

特許文献1では、このようなバレル型ロール特有の問題を改善するために、コーン型ロールを用いた技術が開示されている。

先行技術

0005

特開平02−24912号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1の技術ではコーン型ロールを使用しており、バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造においては、依然として真円度不良の課題を残したままである。

0007

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造において、Crを5.0mass%以上含有する難加工材の真円度不良を防止することができる、継目無鋼管の圧延方法および継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管の圧延方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサー・ミルで穿孔し、引続き、バレル型のロール形状を有するエロンゲータで拡管圧延するに際し、
エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内対角線長さをXdia、入側素管外径ODとして、
下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。
0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46 (1)
[2]5.0mass%以上のCrを含有する継目無鋼管の製造方法であって、5.0mass%以上のCrを含有する鋼鋳片を、加熱炉で加熱後、ピアサー・ミルで穿孔し、引続き、バレル型のロール形状を有するエロンゲータで拡管圧延するに際し、
エロンゲータでの拡管率をE(ただし、E>1.0)、エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内の対角線長さをXdia、入側素管外径をODとして、
下記式(1)を満たすようにエロンゲータで拡管圧延することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46 (1)

発明の効果

0009

本発明によれば、バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造において、Crを5.0mass%以上含有する難加工材の真円度不良を防止することができる。したがって、難加工材である継目無鋼管を安定して製造することが可能となる。

図面の簡単な説明

0010

図1は、バレル型ロールを用いた継目無鋼管の製造工程を示す模式図である。
図2は、エロンゲータ圧延を説明する図であり、(a)はエロンゲータ圧延時の圧延ロール、中空素管およびプラグとの位置関係を示す模式図であり、(b)は(a)の矢視X−X断面図であり、エロンゲータ圧延時のロールバイト内の概略断面図である。
図3は、拡管率毎のロールバイト内対角線長さ/入側素管外径(Xdia/OD)と、エロンゲータ圧延後の後端形状との関係について検討した結果である。

0011

エロンゲータを用いた管圧延(エロンゲータ圧延)では、図2(a)に示すように、被圧延材である中空素管5が、上下のバレル型の圧延ロール(61は上ロール、62は下ロール)と圧延ロール間のプラグ(管内面拘束用プラグ)63とにより減肉拡管されつつ延伸されていき、一方、左右のガイドシュー(図示しない)により拘束を受け外径が決定される。

0012

図2(b)は図2(a)の矢視X−X断面図であり、ロールバイト内の概略断面図である。エロンゲータ圧延時の中空素管は、上下の圧延ロール61、62と、左右のガイドシュー64、65で囲まれたロールバイト対角線方向に広がる。なお、対角線方向の広がりにより、外側への管周部分のはみ出しを阻止するためのガイドプレート66が配置されている。

0013

Crを多く含むような難加工材の圧延では、圧延末期においてロールバイト内で対角線方向に広がった中空素管が真円に戻りきらずに、圧延が終了してしまう。そのため、後端において真円度不良となり、次工程圧延が不可となるトラブルに繋がってしまう。

0014

図2(b)に示すように、上下の圧延ロール61、62の間隔をe、左右のガイドシュー64、65のガイドシュー間隔をhと定義した際に、圧延ロールとシュー間隔との比であるh/eが大きくなれば、図2中の点線で示すような素管曲率が大きくなり、真円度不良が発生しやすいといえる。

0015

目的寸法仕上げるに際して、素管外径はガイドシュー間隔hによっておおよそ決まる。また、肉厚は圧延ロール/プラグ間間隙によっておおよそ決まる。ここで、ガイドシュー間隔hについては目標とする外径により一意的に決まる。一方で、肉厚については、同一肉厚を得るための設備配置が複数考えられる。

0016

そこで本発明者らは、同一肉厚を得るという前提で、種々のパラメータ相関性を検討した。その結果、拡管率毎のロールバイト内のアスペクト比(ロールバイト内の対角線長さ、図2(b)におけるXdia)とエロンゲータ圧延後の後端形状との間に相関関係があることがわかった。以下に、相関関係を見出した実験内容について、説明する。

0017

回転式加熱炉にて1230℃以上に加熱された丸ビレット(Cr:9.0mass%含有)をピアサー・ミルにて穿孔後、外径220〜378mmの中空素管を得た。この中空素管をエロンゲータで外径243〜419mmとなるような拡管率で拡管圧延し、拡管率毎のロールバイト内対角線長さ/入側素管外径(Xdia/OD)と、エロンゲータ圧延後の後端形状との関係について検討した。検討するにあたり、Xdiaは、便宜的に(e2+h2)(1/2)で計算した。

0018

エロンゲータ圧延後の後端形状については、次工程圧延可否で評価を行い、圧延可となったものを○、圧延不可となったものを×とした。

0019

結果を図3に示す。図3の結果から、下記式(1)を満たす条件であれば、後端の真円度不良が抑制できることを見出した。
0.87×E+0.44≦(Xdia/OD)≦0.91×E+0.46 (1)
上記式(1)において、
E:エロンゲータでの拡管率(ただし、E>1.0)
Xdia:エロンゲータでの拡管圧延時のロールバイト内の対角線長さ
OD:入側素管外径
である。

0020

Xdia/ODが0.87×E+0.44未満では、ロールバイトが正方形に近い場合や入側素管外径が大きくなるため、圧延ロールとガイドシューの干渉や、圧延ロールの入側または左右に配置されたガイドシューと素管との干渉が問題となり、圧延不良が起こる可能性がある。Xdia/ODが0.91×E+0.46超えでは、ロールバイト内の対角線長さが大きいために素管曲率が大きくなり、真円度不良が発生しやすい。

0021

また、エロンゲータ圧延以外の製造条件については特に限定されない。

0022

また本発明は、Crを5.0mass%以上含有する難加工材である継目無鋼管の製造において、上記(1)式を適用することができる。なお、Cr以外の成分については特に限定されないが、C:0.080〜0.110mass%、Si:0.10〜0.50mass%、Mn:0.32〜0.60mass%、P:0.022mass%以下、S:0.40mass%以下、Cu:0.10mass%以下、Ni:0.10〜0.30mass%、Mo:0.350〜1.030mass%、V:0.160〜0.240mass%、Nb:0.043〜0.095mass%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成が好ましい。

0023

回転式加熱炉にて1230℃以上に加熱された丸ビレットをピアサー・ミルにて穿孔後、外径242mmの中空素管を得た(Cr:9.0mass%含有)。この中空素管をエロンゲータで外径279mm、拡管率1.152となるように拡管圧延した。このとき、ロールバイト内対角線長さ/入側素管外径(Xdia/OD)を1.42〜1.52の範囲で変化させた。なお、入側素管外径は242mmである。また、ロールバイト内対角線長さXdiaについては、ロール間隔eとロール中心からのプラグ63先進量とのバランスによって制御した。例えば、Xdiaを小さく取ろうとロール間隔eを大きくすると、出側素管外径が変化し肉厚が増加するといったことが生じるので、適宜プラグ63の先進量を調整することで出側素管外径が一定となるようにした。

0024

各材料に関して、次工程圧延可否を評価した。次工程圧延可となったものを○、次工程圧延不可となったものを×として評価した。

0025

結果を表1に示す。

0026

0027

表1の結果から、No.1は、圧延時はガイドシューとの接触により圧延不良が発生した。また、No.6は、圧延時に後端真円度不良が発生した。一方で、No.2〜5はいずれも式(1)を満たし、圧延時に後端真円度不良の発生は無く、良好な圧延結果となった。

実施例

0028

また、真円度不良起因の次工程圧延不可材発生件数が、従来の4.6件/期から0件/期へと低減した。

0029

1素材(鋼鋳片)
2加熱炉
3ピアサー・ミル(傾斜圧延機)
4プラグ
5素管(中空素管)
6エロンゲータ
7 プラグ・ミル
8 リーラ
9管体
10再加熱炉
11サイジング・ミル
61 上ロール
62 下ロール
63 (管内面拘束用)プラグ
64 (左)ガイドシュー
65 (右)ガイドシュー
66ガイドプレート
eロール間隔
hシュー間隔
OD入側素管外径
Xdiaロールバイト内の対角線長さ
AAロール中心からのプラグ先進量

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