JP2011115851A

JP2011115851A - 継目無鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2011115851A
Application number: JP2010222232A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Katsumura; 龍郎勝村; Takuya Nagahama; 拓也長濱; Kazutoshi Ishikawa; 和俊石川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】被加工材の穿孔圧延時の材料温度（加工温度）が長手方向に不均一とならず、内面性状不良の発生を十分に抑制することができる継目無鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】素形態が丸ビレットである被加工材１を、加熱した後、穿孔圧延し、引き続き延伸圧延し、次いで再加熱した後、定径圧延し、次いで冷却して継目無鋼管となす継目無鋼管の製造方法において、前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、前記穿孔圧延する前の被加工材の長手方向の先端が後端よりも30〜400℃高い温度となるように、加熱することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、継目無鋼管の製造技術分野に関し、特に、製品長手方向の品質ばらつきを抑制しうる継目無鋼管の製造方法に関する。

継目無鋼管は、一般に、連続鋳造機で大断面角形状のブルーム鋳片を鋳造し、加熱後、分塊圧延機、ブルーミングミルおよびビレッティングミル等で熱間圧延して断面丸形状のビレットすなわち丸ビレットとなし、あるいは、連続鋳造機で丸ビレットを鋳造し、これらの丸ビレットを素形態とする被加工材に用い、製管工場にて前記被加工材に、穿孔圧延、およびこれに後続する延伸圧延、さらに定径圧延等を施すことにより製造される。

製管工場における継目無鋼管製造工程の一例を図５に示す。素形態が丸ビレットである被加工材１は、例えば回転式加熱炉２で、加熱（ビレット加熱）された後、穿孔用にプラグ４を有する傾斜ロール式穿孔圧延機（ピアサー）３で穿孔圧延（ピアサー圧延）され、中空素管形態となる。ピアサー圧延後の被加工材１は、引き続いて延伸圧延される。該延伸圧延は、管内面拘束用にマンドレルバー６を有するマンネスマン-マンドレルミル５を用いるマンドレルミル圧延、あるいは、管内面拘束用にプラグ９を有するエロンゲータ８を用いる圧延（エロンゲータ圧延）と、管内面拘束用にプラグ11を有するプラグミル10を用いる圧延（プラグミル圧延）と、管内面拘束用にプラグ13を有するリーラー12を用いる圧延（リーラー圧延）とをこの順に行う圧延（エロンゲータ・プラグミル・リーラー圧延）によって実行される。延伸圧延後の被圧延材１は、例えばウォーキングビーム式加熱炉７で、再加熱された後、定径圧延される。該定径圧延は、ストレッチレデューサ14を用いるストレッチレデューサ圧延、あるいは、サイザー（サイジングミル）15を用いるサイジングミル圧延によって実行される。定径圧延後の被加工材１は、冷却床16にて冷却されて、製品（継目無鋼管）100とされる。なお、延伸圧延後の再加熱は加工に十分な温度を素管が保持していれば必ずしも必要とはしない。

継目無鋼管の製造技術分野においては、従来、高Ｃｒ継目無鋼管の内面疵発生を少なくする目的で、丸ビレットの組成、加熱炉の均熱温度・在炉時間、ピアサー穿孔効率、プラグ形状を限定すること（特許文献１）や、同前の目的で、丸ビレットの穿孔開始側端面に特定直径のセンターホールを設けること（特許文献２）、また、マンドレルミル圧延における被加工材曲がり防止の目的で、穿孔後マンドレルミル圧延開始前の中空素管形態の被加工材先端部分を冷却すること（特許文献３）、また、マルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管製造において、傾斜ロール式穿孔圧延機（ピアサー）への噛み込み性と耐すべり性の向上、低プラグ先端ドラフト率穿孔の可能化、中被れ疵防止、プラグ寿命延長の目的で、ビレット組成、加熱酸化による内外２層スケールの内層スケール形態およびその加熱形成方法を限定し、外層スケール除去後に穿孔圧延すること（特許文献４）、また、熱間圧延の生産性を落とさずに歩留り良く品質の優れた継目無鋼管製品を得る目的で、延伸圧延機（マンドレルミル、または、エロンゲータ・プラグミル・リーラー）、再加熱炉、絞り圧延機（ストレッチレデューサ）の順次配列装置において、延伸圧延機と再加熱炉の間に、冷却能力可変冷却床、均熱炉、鋼管接合装置を順次配列すること（特許文献５）、また、オンライン溶体化処理によりオーステナイト系ステンレス継目無鋼管を得る目的で、延伸圧延条件およびその後の再加熱・冷却条件を限定すること（特許文献６）、また、難加工性継目無鋼管を有利に製造する目的で、丸ビレット鋳造条件および鋳片穿孔圧延条件（特にロール傾斜角、ロール間隔等）を限定すること（特許文献７）などが提案されている。

WO2005/115650号公報 WO2007/100042号公報特開平05-115904号公報特開2005-115904号公報特開2003-225701号公報特開平09-276907号公報特開平09-300006号公報

しかし、前記従来の技術では、被加工材の穿孔圧延時の材料温度（加工温度）が長手方向に不均一となるため、内面性状不良の発生を十分に抑制することはできず、この点が未解決の課題として残されていた。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その要旨構成は次のとおりである。
(1) 素形態が丸ビレットである被加工材を、加熱した後、穿孔圧延し、引き続き延伸圧延し、次いで再加熱した後、定径圧延し、次いで冷却して継目無鋼管となす継目無鋼管の製造方法において、前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、前記穿孔圧延する前の被加工材の長手方向の先端が後端よりも30〜400℃高い温度となるように、加熱することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
(2) 前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、該被加工材を加熱炉で均一に加熱し、次いでその先端部のみを誘導加熱により加熱することを特徴とする前項(1)に記載の継目無鋼管の製造方法。
(3) 前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、加熱炉内で前記被加工材の先端を後端よりも高温に加熱することを特徴とする前項(1)に記載の継目無鋼管の製造方法。
(4) 前記加熱炉が、炉内の半径方向の外周側を中心付近よりも30〜400℃高く加熱可能に構成した回転式加熱炉であることを特徴とする前項(3)に記載の継目無鋼管の製造方法。
(5) 前記加熱炉が、炉内の搬送方向に直交する方向の一端を他端よりも30〜400℃高く加熱可能に構成したウォーキングビーム式加熱炉であることを特徴とする前項(3)に記載の継目無鋼管の製造方法。

なお、上記項目において、主たる効果を得るための技術は穿孔前の加熱温度にあるため、延伸圧延後の再加熱などの装置については製造上特に問題とならない場合にはなくても構わない。

本発明によれば、継目無鋼管の長手方向材質ばらつきが低減し、内面性状不良の発生を効果的に防止することができる。

本発明に好ましく用いうる回転式加熱炉の説明図本発明に好ましく用いうるウォーキングビーム式加熱炉の説明図本発明の実施形態の一例を示す誘導加熱パターン図従来技術における疵発生機構の説明図継目無鋼管製造工程の一例を示す概略図

従来技術では、図５に示す継目無鋼管製造工程のうちのビレット加熱において、被加工材１を加熱炉例えば回転式加熱炉２で均一に加熱するようにしていた。しかしながら、かかる従来技術では次のような機構で製品に内面疵が発生することを本発明者らは知見した。すなわち、図４として疵発生機構の説明図を示すとおり、後続するピアサー圧延において、圧延の進行に伴いプラグ温度（プラグ４の温度）が上昇し、被加工材１がプラグ４から受ける抜熱も圧延の進行に伴い変化するため、被加工材１の加工温度（被加工材１の温度）が長手方向に変化して、被加工材１の長手方向材質ばらつきが発生し、これに起因して製品の内面疵が発生してしまう。

これに対し、本発明では、ピアサー圧延前の被加工材の長手方向の先端が後端よりも30〜400℃高い温度となるように、被圧延材をビレット加熱する。これにより、プラグ４による抜熱を補償して被加工材の長手方向材質ばらつきを効果的に低減させ、製品の内面疵発生を有効に抑制することができる。ピアサー圧延前の被加工材の先後端温度差（先端温度−後端温度）が30℃未満または400℃超（本発明範囲外）であると、ピアサー圧延中の被加工材の先端から後端にかけての加工温度を、被加工材が溶融ないしは高温域での粒界が脆化する温度以下でかつ被加工材が延性低下しない温度以上の温度域に保持することが極めて困難である。よって、前記先後端温度差は、30℃以上400℃以下（本発明範囲内）とする必要がある。

なお、前記先後端温度差を50〜200℃とすると、被加工材の材質をより均質化でき、疵発生率を一層低減することが可能となるので好ましい。
前記先後端温度差が本発明範囲内となるようにビレット加熱するには、被加工材を加熱炉で均一に加熱し、次いでその先端部のみを誘導加熱により加熱する方法や、加熱炉内で被加工材の先端を後端よりも高温に加熱する方法が、好ましく用いうる。

前記誘導加熱により加熱する際の、被加工材の加熱部長さは、被加工材の先端位置から全長の５〜50％の長さ方向位置までの範囲内の長さ部分とすることが好ましい。この好ましい範囲を外れる加熱部長さとした場合は、前記先後端温度差を好適範囲（前記50〜200℃）内とすることが難しい。一方、加熱炉内で被加工材の先端を後端よりも高温に加熱する方法による場合、ビレット加熱用の加熱炉として、図１に示すような、炉内の半径方向の外周側を中心付近よりも（或いは中心付近を外周側よりも）30〜400℃高く加熱可能に構成した回転式加熱炉20や、図２に示すような、炉内の搬送方向に直交する方向の一端を他端よりも30〜400℃高く加熱可能に構成したウォーキングビーム式加熱炉70を用いることにすれば、ビレット加熱用に既設されている回転式加熱炉２あるいはウォーキングビーム式加熱炉７に小規模の改造を加えるだけで本発明を実施できるようになるため好ましい。

JIS STKM13A相当の鋼組成を有する直径190ｍｍ×長さ３ｍの丸ビレットを素形態とする被加工材を、ビレット加熱した後、ピアサ圧延して外径205ｍｍ×肉厚20ｍｍの中空素管形態となし、これをマンドレルミル圧延し、次いで再加熱した後、ストレッチレデューサ圧延し、次いで冷却床で冷却して外径85ｍｍ×肉厚8.5ｍｍの継目無鋼管（製品）となすにあたり、丸ビレットの加熱条件を表１に示すとおり種々変更し、製品の内面性状を調査した。その結果を表１に示す。なお、炉加熱後に誘導加熱を行ったときの誘導加熱パターンを図３に示す。表１に示すとおり、比較例および従来例では内面疵が発生したのに対し、本発明例では内面性状が良好であった。

13％Ｃｒ鋼相当（JIS SUS４１０相当）の鋼組成を有する直径230ｍｍ×長さ５ｍの丸ビレットを素形態とする被加工材を、ビレット加熱した後、ピアサ圧延して外径245ｍｍ×肉厚30ｍｍの中空素管形態となし、これをエロンゲータ・プラグミル・リーラー圧延し、次いで再加熱した後、サイジングミル圧延し、次いで冷却床で冷却して外径195ｍｍ×肉厚22ｍｍの継目無鋼管（製品）となすにあたり、丸ビレットの加熱条件を、表２に示すとおり種々変更し、製品の内面性状を調査した。その結果を表２に示す。なお、炉加熱後に誘導加熱を行ったときの誘導加熱パターンを図３に示す。表２に示すとおり、比較例および従来例では内面疵が発生したのに対し、本発明例では内面性状が良好であった。

なお、本材料においては、図４に示したとおり圧延後端側で高温脆化域に入った場合、疵が発生するため、これを防止する観点で先端温度は１３５０℃以下、後端温度は１３００℃以下とすることが望ましい。

１被加工材
２回転式加熱炉
３ピアサー（傾斜ロール式穿孔圧延機）
４，９，11，13 プラグ
５マンネスマン-マンドレルミル
６マンドレルバー
７ウォーキングビーム式加熱炉
８エロンゲータ
10 プラグミル
12 リーラー
14 ストレッチレデューサ
15 サイザー（サイジングミル）
16 冷却床
20 炉内の半径方向の外周側を中心付近よりも30〜400℃高く加熱可能に構成した回転式加熱炉
70 炉内の搬送方向に直交する方向の一端を他端よりも30〜400℃高く加熱可能に構成したウォーキングビーム式加熱炉
100 製品（継目無鋼管）

Claims

素形態が丸ビレットである被加工材を、加熱した後、穿孔圧延し、引き続き延伸圧延し、次いで再加熱した後、定径圧延し、次いで冷却して継目無鋼管となす継目無鋼管の製造方法において、前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、前記穿孔圧延する前の被加工材の長手方向の先端が後端よりも30〜400℃高い温度となるように、加熱することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、該被加工材を加熱炉で均一に加熱し、次いでその先端部のみを誘導加熱により加熱す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。
前記被加工材を穿孔前加熱するに際し、加熱炉内で前記被加工材の先端を後端よりも高温に加熱す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。
前記加熱炉が、炉内の半径方向の外周側を中心付近よりも30〜400℃高く加熱可能に構成した回転式加熱炉であることを特徴とする請求項３に記載の継目無鋼管の製造方法。
前記加熱炉が、炉内の搬送方向に直交する方向の一端を他端よりも30〜400℃高く加熱可能に構成したウォーキングビーム式加熱炉であることを特徴とする請求項３に記載の継目無鋼管の製造方法。