JP2007308781A

JP2007308781A - 継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法

Info

Publication number: JP2007308781A
Application number: JP2006141101A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishi; 貴志岸; Kazuo Nakama; 一夫中間
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法を提供する。
【解決手段】継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理において、鋳造後溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２００〜１２８０℃、３０〜１８０分間の熱処理し、引続き大気雰囲気中で７００〜９００℃、７〜１０時間の熱処理を行う継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。また、上記溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２５０〜１２８０℃、６０〜１８０分間の熱処理する継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。さらに、上記ガイドシューを大気雰囲気中で溶体化熱処理した後、引続き、再度大気雰囲気中で７００〜８００℃、８〜１０時間の熱処理を行う継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法に関するものである。

従来、熱間継目無し鋼管圧延用工具鋼、例えばプラグミル、あるいはガイドシュー等としては、２５Ｃｒ−３Ｎｉ系合金鋼からなるものが多く使用されているが、実用上それらの殆どは鋳込みままで熱処理なし、あるいは１１００℃での熱処理が行われているにすぎなかった。しかしながら、上記のような工具としては高温高圧下での苛酷な使用条件に耐えなければならず、そのための工具表面にみられる酸化皮膜の作用効果が着目されるようになり、かかる酸化皮膜を積極的に形成する熱処理がいくつか提案されている。

例えば特開昭６１−１６３２０８号公報（特許文献１）に開示されているように、熱間継目無し鋼管圧延用工具鋼（２５Ｃｒ−３Ｎｉ系合金鋼）の表面に寿命延長に有効な緻密でしかも密着性の良い酸化物（シピネル酸化物）を生成させる熱処理法として、前記工具を水蒸気濃度１０％以上、Ｏ₂濃度０．２〜５％の酸化雰囲気中にて１１５０℃以上の温度に所要時間加熱保持する熱間継目無し鋼管圧延用工具の熱処理方法が提案されている。
特開昭６１−１６３２０８号公報

上述した特許文献１は確かにＯ₂を含有する水蒸気の雰囲気中で１１５０℃以上の温度で熱処理すれば緻密でしかも密着性のよい酸化皮膜が得られるものの、しかしながら、工具寿命の延長はされるが必ずしもピアサーガイドシューへの焼付けを防止するには十分でなく、しかもＯ₂、水蒸気、その他の含有量を規制するための雰囲気調整が容易でないという問題がある。

上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意研究を進めた結果、ガイドシューの溶体化熱処理後、さらに大気雰囲気中で１２００〜１２５０℃、１時間熱処理空冷した後、再度大気雰囲気中で６００〜８００℃、８時間の熱処理を行い空冷することで、金属組織中に炭化物が析出し、析出した炭化物によりガイドシューの硬度が高くなり、耐摩耗性が向上するとともに焼付きの一因となるガイドシューの熱割れを抑制することが出来る継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法を提供するものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理において、鋳造後溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２００〜１２８０℃、３０〜１８０分間の熱処理し、引続き大気雰囲気中で７００〜９００℃、７〜１０時間の熱処理を行うことを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。
（２）前記（１）に記載の溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２５０〜１２８０℃、６０〜１８０分間の熱処理することを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。
（３）前記（１）に記載のガイドシューを大気雰囲気中で溶体化熱処理した後、引続き、再度大気雰囲気中で７００〜８００℃、８〜１０時間の熱処理を行うことを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法にある。

以上述べたように、本発明による熱処理を行ったガイドシューでは焼付きにより使用不能となることが激減した。また、従来の方法でのガイドシューの圧延可能本数に比較して約１．８倍に圧延可能本数が伸び、コスト削減を図ることが可能となり、工業的に極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、継目無し鋼管圧延用ガイドシューの正面断面図である。図１（ａ）はガイドシュー全体図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＬ−Ｌ´断面図である。図２は、ガイドシューの割れ状態を示す図である。この図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、２つのピアサーロール１は上下移動が可能な水平に設置され、その間には上下にガイドシュー２が備えられている。また、上側ガイドシューも上下移動可能で、下側ガイドシューは固定されている。従って、圧延途中の鋼管（以下、シェルと言う）３の外径に合わせて、２つのピアサーロール１および上側ガイドシュー２を上下移動させ、ミルセンターの高さを調整しながら圧延されるように構成されている。また、図２は、ガイドシュー２と製品（シェル）との接触により、ガイドシュー２の表面に焼付き４を生じて、その結果、ガイドシュー２の割れ５を生じる。なお、符号７はガイドシュー全体を示す。

本発明に係る継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理において、鋳造後溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２００〜１２８０℃、３０〜１８０分間の熱処理する。大気雰囲気中で１２００℃未満での溶体化処理では、時効処理により硬度が上がらず、耐摩耗性の向上が得られず焼付きの一因となり、ガイドシューの熱割れを抑制できない。また、１２８０℃を超えると逆に硬度が上昇せず耐摩耗性の向上が得られないことから、その範囲を１２００〜１２８０℃とした。好ましくは１２５０〜１２８０℃とする。なお、熱処理中の雰囲気は、いかなる雰囲気でも良いが、コスト面・操業面から大気雰囲気が適している。

上記加熱温度に加えてその温度での熱処理保持時間は３０〜１８０分間とする。３０分未満では加熱温度上限の１２８０℃であっても、その効果は得られず、また、１８０分を超える保持時間は、その効果が飽和し、生産性が悪く、コスト高になることから、その範囲を３０〜１８０分間とする。好ましくは６０〜１８０分間の熱処理とする。

引続き大気雰囲気中で７００〜９００℃、７〜１０時間の熱処理を行う。７００℃未満では、硬度が上がらず、耐摩耗性の向上が得られず焼付きの一因となり、ガイドシューの熱割れを抑制できない。また、９００℃を超えると逆に硬度が上昇せず耐摩耗性の向上が得られないことから、その範囲を７００〜９００℃とした。好ましくは７００〜８００℃とする。

上記再加熱温度に加えてその温度での熱処理保持時間を７〜１０時間とする。７時間未満では再加熱温度の上限の９００℃であっても、その効果は得られず、また、１０時間を超える保持時間は、その効果が飽和し、生産性が悪く、コスト高になることから、その範囲を７〜１０時間とする。好ましくは８〜１０時間の保持時間とする。

なお、継目無し鋼管圧延用ガイドシューの対象とする工具の鋼組成としては、Ｃ：０．２〜０．５％、Ｓｉ：≦１．６％、Ｍｎ：≦１．１％、Ｎｉ：３０〜６０％、Ｃｒ：２５〜３１％、Ｐ：≦０．０２％、Ｓ：≦０．０２％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる工具鋼が好ましく、特にこの成分組成に限定さるものではない。ただし、Ｃｒが１９％未満の鋼ではＣｒ₂Ｏ₃被膜の生成が十分でないためにスケールが非常に厚くなり、特に酸化鉄が多すぎる状態となり、本発明に係る方法によっても工具寿命延長に有効でない。一方、Ｃｒが２８％を超えると、特に３０％を超えると工具寿命延長には有効でない。

図３は、時効温度と硬さとの関係を示す図である。ガイドシュー材質であるＰＳＭＴ−２６ＮＲ（メーカー表記種）の溶体化処理と時効処理による変化について、種々の実験を重ねた結果、図３に示すように、溶体化処理をしない場合、あるいは、１１５０℃の溶体化処理の場合は、６００〜１０００℃の時効によっても、硬さの変化は殆ど見られない。すなわち、硬さ（ＨＶ）は２００〜２１５ＨＶでほぼ一定の値を示している。

一方、１２５０℃の溶体化処理では、時効処理により硬さが上昇し、特に７５０℃時効処理のとき、２６０ＨＶの値まで硬化することが分かる。この硬化は、固溶した一部の炭化物が、７５０℃時効処理により、結晶粒内に微細析出したためであると考えられる。時効温度が７５０℃よりも高くなると、析出炭化物の粗大化によって軟化することが分かった。

図４は、溶体化熱処理したときの工具鋼の顕微鏡写真によるミクロ写真を示す図である。この図に示すように、図４（ａ）は、１２５０℃で１時間保持後空冷した後、６００℃で８時間保持後空冷したもので、硬さは２０５ＨＶの値を示した。図中黒い点が析出炭化物が生じていることが分かる。図４（ｂ）は、１２５０℃で１時間保持後空冷した後、７５０℃で８時間保持後空冷したもので、硬さは２６３ＨＶの値を示した。図４（ｃ）は、１２５０℃で１時間保持後空冷した後、１０００℃で８時間保持後空冷したもので、硬さは２２２ＨＶの値を示した。なお、符号６は析出炭化物を示す。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。ガイドシュー材質であるＰＳＭＴ−２６ＮＲの溶体化処理と時効処理による変化および再加熱温度と熱処理時間との関係について具体的に表１および表２に示す。この表１は、溶体化熱処理した後の再加熱温度を７５０℃で８時間熱処理する場合における、溶体化熱処理条件としての加熱温度と熱処理時間を示すもので、Ｎｏ．１〜６は本発明例であり、Ｎｏ．７〜１０は比較例である。比較例Ｎｏ．７は、加熱温度が１１００℃と低いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。

比較例Ｎｏ．８も、比較例Ｎｏ．７と同様に、加熱温度が１１００℃と低いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。比較例Ｎｏ．９は熱処理時間が短いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。比較例Ｎｏ．１０は加熱温度が高いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜６は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、硬度（ＨＶ）が高く、そのために圧延本数が比較例に比べて多く、圧延寿命が長いことが分かる。

表２に示すように、Ｎｏ．１〜８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜１３は比較例である。比較例Ｎｏ．９は、再加熱温度が６００℃と低いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。比較例Ｎｏ．１０も、比較例Ｎｏ．９と同様に、再加熱温度が６５０℃と低いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。比較例Ｎｏ．１１は、熱処理時間が５時間と短いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。

比較例Ｎｏ．１２は、比較例Ｎｏ．１１と同様に、熱処理時間が６時間と短いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短い。比較例Ｎｏ．１３は、再加熱温度が１０００℃と高いために、硬度（ＨＶ）は低く、そのために圧延寿命が短いことが分かる。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜８は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、硬度（ＨＶ）が高く、そのために圧延本数が比較例に比べて多く、圧延寿命が長いことが分かる。

以上のように、溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２００〜１２８０℃、３０〜１８０分間の熱処理し、引続き大気雰囲気中で７００〜９００℃、７〜１０時間の熱処理を行った継目無し鋼管圧延用ガイドシューでは焼付きにより使用不能となることが激減した。また、従来の方法でのガイドシューの圧延可能本数が約８００本程度であったものが、本発明により約１４００本と圧延可能本数が伸び、コスト削減を図ることが可能となった。

継目無し鋼管圧延用ガイドシューの正面断面図である。ガイドシューの割れ状態を示す図である。時効温度と硬さとの関係を示す図である。溶体化熱処理したときの工具鋼の顕微鏡写真によるミクロ写真を示す図である。

符号の説明

１ピアサーロール
２ガイドシュー
３シェル
４焼付き
５割れ
６析出炭化物
７ガイドシュー全体

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理において、鋳造後溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２００〜１２８０℃、３０〜１８０分間の熱処理し、引続き大気雰囲気中で７００〜９００℃、７〜１０時間の熱処理を行うことを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。
請求項１に記載の溶体化熱処理条件として、ガイドシューを大気雰囲気中で１２５０〜１２８０℃、６０〜１８０分間の熱処理することを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。
請求項１に記載のガイドシューを大気雰囲気中で溶体化熱処理した後、引続き、再度大気雰囲気中で７００〜８００℃、８〜１０時間の熱処理を行うことを特徴とする継目無し鋼管圧延用ガイドシューの熱処理方法。