JP3407704B2 - 高炭素継目無鋼管の製造方法 - Google Patents
高炭素継目無鋼管の製造方法Info
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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、Ｃ：0.95〜1.10質
量％を含有する高炭素鋼からなる継目無鋼管（シームレ
ス鋼管）の製造方法に関し、さらに詳しくは、高Ｃの軸
受鋼をマンネスマン穿孔圧延する際に、内面疵が発生し
ないように、加工発熱量を抑える継目無鋼管の製造方法
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最終の使用状態で焼入、焼戻して、必要
な硬さ、強度、靱性、耐摩耗性、寸法安定性、疲れ強さ
等が求められる軸受用鋼管には、Ｃを1.00質量％程度に
含有する、いわゆる高炭素鋼からなる継目無鋼管が広く
使用されている。通常、継目無鋼管の製造方法には、マ
ンネスマン製管に代表される熱間圧延製管法と、ユージ
ンセジュルネ製管に代表される熱間押出製管法とがあ
る。両者を対比した場合に、熱間圧延製管法が生産性に
おいて優れており、特に、マンネスマン製管では寸法精
度も良好のことから、この継目無製管法が多用されてい
る。 【０００３】マンネスマン製管方式による継目無鋼管
は、中実のビレットからマンネスマンピアサーのよる穿
孔圧延機などによって中空素管を製造し、この素管をマ
ンドレルミルやプラグミルなどの伸延圧延機で拡管して
肉厚を減じた後、ストレッチレデューサなどの絞り圧延
機で外径を絞り、鋼管に仕上げることによって製造され
る。 【０００４】継目無鋼管の熱間でのマンネスマン製管に
際して、高炭素鋼は溶融温度が低いため、加工発熱、ま
たはオーバーヒート等によって、被圧延材の中心部や近
傍部が溶融して、製管後の鋼管に内面欠陥を発生するこ
とがある。熱間製管された鋼管に中被れ疵等の内面欠陥
（以下、内面疵という）が発生すると、製品の歩留りが
低下するだけでなく、穿孔圧延機をはじめとして、伸延
圧延機および絞り圧延機からなる製管ミル全体を休止さ
せねばならないこともあり、このような場合には生産効
率が著しく阻害されることになる。 【０００５】従来から、継目無鋼管のマンネスマン製管
での内面疵の発生を防止する対策として、製管時の加工
度を低減したり、ビレットの予備加熱で均熱時間を長く
してビレットの改質を図るソーキング処理を施す等の手
段が採られている。しかし、これらの対策は、一定の内
面疵を抑制する効果を発揮するものの、いずれも熱間製
管の生産性を低下させたり、製造コストの高騰を前提と
するものであり、適正な防止対策とは言い難いものであ
る。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前述の通り、従来にお
ける高炭素鋼からなる継目無鋼管の製造に際して採用さ
れる内面疵の防止策は、加工度の低減やソーキング処理
であるため、本質的には効率生産の阻害要因となってい
る。 【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、被圧延材として軸受鋼として用いられる高
炭素鋼からなる継目無鋼管を製造する際に、効率生産を
阻害することなく、内面疵の発生を防止することができ
る、高炭素継目無鋼管の製造方法を提供することを目的
としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、高炭素鋼を被圧延材とするマンネスマ
ン製管における内面疵の防止策について種々検討した結
果、溶融温度が低いことに起因して、熱間製管の際に結
晶粒界が溶融するのを防止するには、可能な限り、ビレ
ットの加熱温度を低くすべきことを見出した。 【０００９】さらに検討を加えることによって、被圧延
材の溶融に起因する内面疵の発生防止を一層効果あるも
のにするには、ビレットの加熱温度を低くすると同時
に、マンネスマン穿孔圧延時の加工発熱量を抑制し、被
圧延材の材料温度の上昇を抑えることが必要であり、そ
して、穿孔圧延時の加工発熱量を抑制するには、軸方向
平均歪み速度を一定値以下に制御しなければならないこ
とを知見した。 【００１０】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、次の高炭素継目無鋼管の製造方法を要旨
としている。 【００１１】すなわち、質量％で、Ｃ：0.95〜1.10％を
含有する高炭素鋼からなる継目無鋼管をビレット加熱に
次いで穿孔圧延する際に、前記ビレット加熱温度を1200
℃以下とし、かつ下記(a)式で求められる軸方向平均歪
み速度εAVを 2.0 sec-1以下にすることを特徴とする高
炭素継目無鋼管の製造方法である。 【００１２】 εAV= ln(Ａ0／Ａ）／（Ｌ／ｖ） ・・・ (a) 但し、Ａ ：圧延後の中空素管断面積（mm2） Ａ0：ビレット断面積（mm2） Ｌ ：被圧延材とピアサーロールの投影接触長さ（mm） ｖ ：穿孔速度（mm/sec） 本発明では、高炭素鋼として軸受鋼、例えば、JIS G 48
05 SUJ2、または DIN17230-3505 等に規定される鋼種を
製管対象とするものであり、化学組成のうち、Ｃ：0.95
〜1.10質量％と規定している。このＣ含有量は、軸受鋼
として焼入性を高め、強度を向上させるとともに、耐磨
耗性を確保するために添加することを規定している。し
かし、その含有量が0.95％未満では、高炭素鋼を用いて
確保しようとする所定の強度を確保することができな
い。一方、Ｃの過剰な添加は、勒性を悪化させるので、
その上限は、1.10％としている。 【００１３】本発明で対象とする高炭素鋼は、その他の
成分については、通常、SUJ材が許容する成分範囲であ
れば良く、例えば、下記の化学組成が例示される。 【００１４】例えば、Si：0.15〜0.70％、Mn：0.50％以
下、Ｐ：0.025％以下、Ｓ：0.025％以下、Cr：0.90〜1.
60％である。さらに、Mo：0.10〜0.25％をを含有させる
ことができる。 【００１５】 【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、被圧延材
の中心部や近傍部で粒界が溶融して、マンネスマン穿孔
圧延の際に中空素管に発生する内面疵を防止するため、
ビレットの加熱温度を1200℃以下と低温に抑えることを
前提としている。このように、ビレットの加熱温度を制
限した理由を、試験結果に基づいて説明する。 【００１６】図１は穿孔圧延におけるビレットの加熱温
度が粒界溶融に起因する欠陥に及ぼす影響を示す図であ
り、同図(a)は拡管比1.0の場合を示し、(b)は拡管比1.4
の場合を示している。いずれの場合も、穿孔圧延機出側
の中空素管寸法を外径80mmとして、外径・肉厚比（ｔ／
Ｄ）を変動させている。また、供試したビレットのＣ含
有量は1.10％であり、その固相線温度は1270℃である。 【００１７】ここでは、粒界溶融に起因する欠陥として
二枚割れ（ラミネーション）を対象として、ビレット加
熱温度と中空素管寸法（ｔ／Ｄ）との関係で欠陥の発生
限界を整理している。図中において、●で示す穿孔条件
では二枚割れが発生したことを示している。図１から明
らかなように、二枚割れの発生を防止するのは、ビレッ
トの加熱温度を低くすることが有効であり、圧延後の中
空素管のｔ／Ｄが小さくなるほど、ビレットの加熱温度
を低くする必要がある。 【００１８】さらに、圧延後の中空素管のｔ／Ｄが同じ
であっても、穿孔圧延機出側の中空素管寸法を一定とし
た場合に、ビレット径を小さくして、拡管比（圧延後中
空素管外径／ビレット外径）を大きくすることによっ
て、二枚割れの発生温度を上昇させ、その発生域を狭め
ることが可能になる。これは、後述するように、拡管比
の増加に伴って軸方向歪み速度が小さくなり、加工発熱
量が抑えられたことに基づいている。 【００１９】本発明の製造方法ではビレットの加熱温度
を低く抑えると同時に、マンネスマン穿孔圧延時の加工
発熱量を抑制し、被圧延材の材料温度の上昇を抑えるこ
とが必要である。ここで、加工発熱量Ｑは、下記(b)に
よって定められる。 【００２０】 Ｑ＝Ｋf・]・Ｖ ・・・ (b) 但し、Ｋf：変形抵抗（kg/cm2） ] ：相当歪み速度（sec-1） Ｖ ：被圧延材の総体積（mm3） 上記(b)式から分かるように、加工発熱量Ｑを少なく抑
えるには、相当歪み速度]を小さくする必要がある。こ
こで、穿孔圧延時の歪み、歪み速度の取り扱いを明確に
するため、穿孔圧延工程での相当歪み速度]の平均値を
平均歪み速度εAVとして把握することとしている。すな
わち、軸方向平均歪み速度εAVは、穿孔圧延での全歪み
量を、その歪みを発生するのに要した時間ｔで除した量
として表すことができるので、次の(a)式で示すことが
できる。 【００２１】 εAV＝ ] ｄｔ／ｔ ＝ ln(Ａ0／Ａ）／ｔ ＝ln (Ａ0／Ａ）／（Ｌ／ｖ） ・・・ (a) 但し、Ａ ：圧延後の中空素管断面積（mm2） Ａ0：ビレット断面積（mm2） Ｌ ：被圧延材とピアサーロールの投影接触長さ（mm） ｖ ：穿孔速度（mm/sec） したがって、上記(a)式で示される軸方向平均歪み速度
εAVは、マンネスマン穿孔圧延に供されたビレットの断
面積Ａ0、圧延後の中空素管断面積Ａ、被圧延材とピア
サーロールの投影接触長さＬ、および穿孔速度ｖによっ
て決定される。なお、被圧延材とピアサーロールの投影
接触長さＬは、後述する図３に示すように、傾斜ロール
のコージ部を挟んだ接触長さとして求められる。 【００２２】上述の軸方向平均歪み速度εAVとビレット
加熱温度との関係を明らかにするため、Ｃを1.0％含有
する外径191mmのビレットから外径196mm、肉厚16mmの極
薄肉の中空素管を圧延したときの内面疵の発生状況を調
査した。 【００２３】図２は、薄肉の中空素管を圧延する際に軸
方向平均歪み速度εAVとビレット加熱温度とが内面疵の
発生状況に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。
図中の○は内面疵の発生率が2.0％以下の場合を、×は
内面疵の発生率が3.0％以上の場合を示しており、△は
発生率が2.0％超え、3.0％未満の場合をそれぞれ示して
いる。図２に示す調査結果から、高Ｃの軸受鋼等のマン
ネスマン穿孔圧延を対象とする本発明の製造方法では、
内面疵が発生しないようにするためには、ビレット加熱
温度を1200℃以下とすると同時に、軸方向平均歪み速度
εAVを 2.0 sec-1以下と規定する必要があることが分か
る。 【００２４】さらに、マンネスマン穿孔圧延での加工発
熱量を抑える手段としては、前記図１の(a)、(b)の対比
で明らかなように、拡管比を大きくするのが有効であ
る。これは、穿孔圧延後の被圧延材の寸法を同じとした
場合に、拡管比を大きくすることによって、軸方向の相
当歪み速度 ] が小さくなり、前記(b)式から加工発熱量
が抑制されるからである。 【００２５】マンネスマン穿孔圧延の際に、上述したビ
レット加熱温度および上記(a)式で求められる軸方向平
均歪み速度εAVで圧延された高炭素鋼からなる継目無鋼
管は、その後、通常の方法で伸延圧延、絞り圧延を行っ
ても、内部溶融を抑制して、内面疵の発生が極めて少な
い製品を製造することができる。以下、実施例によっ
て、本発明の効果を具体的に説明する。 【００２６】 【実施例】実施例では、表１に示す化学組成の鋼種（SU
J-2相当）を溶製し、これからマンネスマン製管用のビ
レットを製造し、製管された継目無鋼管の内面疵の発生
状況を調査した。 【００２７】 【表１】【００２８】図３は、マンネスマン製管による穿孔圧延
の状況を説明する図である。一対の傾斜型のピアサーロ
ール１、１は、被圧延材であるビレット２の圧延方向へ
の移動軸となるパスラインＸ−Ｘに対して対象に対向配
置される。このようにピアサーロール１、１を配置した
穿孔圧延機では、パスラインＸ−Ｘ上を送給されたビレ
ット２は、ピアサーロール１、１間に噛み込まれて後は
旋回しつつパスラインＸ−Ｘ上を移動して、プラグ３に
よってその軸芯部に孔を明けられて中空素管2pとなる。
この間、プラグ３は、マンドレルバー４によって、パス
ラインに沿ってピアサーロール１、１間に位置するよう
に支持される。このように構成される穿孔圧延におい
て、前記(a)式で示される被圧延材とピアサーロールの
投影接触長さは、同図中でＬとして示される。 【００２９】準備したビレットの外径は191mmφであ
り、その断面積はＡ0は28,638mm2の１種とした。このビ
レットを加熱炉に装入して、1180℃〜1230℃の範囲で加
熱して、１Hrの均熱時間の後、ピアサーにて穿孔圧延を
行った。穿孔圧延後の中空素管寸法は、外径196mmφ×
肉厚16mm〜外径196mmφ×肉厚25mmと変動させて、穿孔
圧延の出側における内面疵の発生状況を調査した。その
調査結果を、表２に示す。 【００３０】 【表２】 【００３１】表２の結果から明らかなように、ビレット
加熱温度が1200℃以下で、軸方向平均歪み速度εAVが
2.0 sec-1以下の条件を同時に満足する本発明例１〜５
は、内面疵の発生率はいずれも1.5％以下で、内面疵発
生率の目安となる2.0％以下を満足しており、良好な結
果であった。 【００３２】これに対し、比較例６では、ビレット加熱
温度が1200℃を超え、比較例７、８では、軸方向平均歪
み速度εAVが 2.0 sec-1以上となっているため、穿孔圧
延における加工発熱量が増加し、圧延後の中空素管に溶
融に起因する内面疵が多発している。 【００３３】したがって、高炭素継目無鋼管の製造にお
いて、ビレット加熱温度を1200℃以下とし、かつ前記
(a)式で求められる軸方向平均歪み速度εAVを 2.0 sec
-1以下にすることによって、継目無鋼管に発生する内面
疵を有効に防止することができることが分かる。 【００３４】 【発明の効果】本発明の高炭素継目無鋼管の製造方法に
よれば、穿孔圧延する際に、ビレット加熱温度と同時
に、軸方向平均歪み速度εAVを管理することによって、
加工発熱量を抑制し、被圧延材の温度上昇を制御できる
ので、圧延後の中空素管に発生する、溶融に起因する内
面疵を防止できる。これにより、難加工性の軸受鋼を素
材として継目無鋼管を製造する場合でも、生産性を損な
うことなく、製品歩留りの向上を図ることが可能にな
る。
量％を含有する高炭素鋼からなる継目無鋼管（シームレ
ス鋼管）の製造方法に関し、さらに詳しくは、高Ｃの軸
受鋼をマンネスマン穿孔圧延する際に、内面疵が発生し
ないように、加工発熱量を抑える継目無鋼管の製造方法
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最終の使用状態で焼入、焼戻して、必要
な硬さ、強度、靱性、耐摩耗性、寸法安定性、疲れ強さ
等が求められる軸受用鋼管には、Ｃを1.00質量％程度に
含有する、いわゆる高炭素鋼からなる継目無鋼管が広く
使用されている。通常、継目無鋼管の製造方法には、マ
ンネスマン製管に代表される熱間圧延製管法と、ユージ
ンセジュルネ製管に代表される熱間押出製管法とがあ
る。両者を対比した場合に、熱間圧延製管法が生産性に
おいて優れており、特に、マンネスマン製管では寸法精
度も良好のことから、この継目無製管法が多用されてい
る。 【０００３】マンネスマン製管方式による継目無鋼管
は、中実のビレットからマンネスマンピアサーのよる穿
孔圧延機などによって中空素管を製造し、この素管をマ
ンドレルミルやプラグミルなどの伸延圧延機で拡管して
肉厚を減じた後、ストレッチレデューサなどの絞り圧延
機で外径を絞り、鋼管に仕上げることによって製造され
る。 【０００４】継目無鋼管の熱間でのマンネスマン製管に
際して、高炭素鋼は溶融温度が低いため、加工発熱、ま
たはオーバーヒート等によって、被圧延材の中心部や近
傍部が溶融して、製管後の鋼管に内面欠陥を発生するこ
とがある。熱間製管された鋼管に中被れ疵等の内面欠陥
（以下、内面疵という）が発生すると、製品の歩留りが
低下するだけでなく、穿孔圧延機をはじめとして、伸延
圧延機および絞り圧延機からなる製管ミル全体を休止さ
せねばならないこともあり、このような場合には生産効
率が著しく阻害されることになる。 【０００５】従来から、継目無鋼管のマンネスマン製管
での内面疵の発生を防止する対策として、製管時の加工
度を低減したり、ビレットの予備加熱で均熱時間を長く
してビレットの改質を図るソーキング処理を施す等の手
段が採られている。しかし、これらの対策は、一定の内
面疵を抑制する効果を発揮するものの、いずれも熱間製
管の生産性を低下させたり、製造コストの高騰を前提と
するものであり、適正な防止対策とは言い難いものであ
る。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前述の通り、従来にお
ける高炭素鋼からなる継目無鋼管の製造に際して採用さ
れる内面疵の防止策は、加工度の低減やソーキング処理
であるため、本質的には効率生産の阻害要因となってい
る。 【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、被圧延材として軸受鋼として用いられる高
炭素鋼からなる継目無鋼管を製造する際に、効率生産を
阻害することなく、内面疵の発生を防止することができ
る、高炭素継目無鋼管の製造方法を提供することを目的
としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、高炭素鋼を被圧延材とするマンネスマ
ン製管における内面疵の防止策について種々検討した結
果、溶融温度が低いことに起因して、熱間製管の際に結
晶粒界が溶融するのを防止するには、可能な限り、ビレ
ットの加熱温度を低くすべきことを見出した。 【０００９】さらに検討を加えることによって、被圧延
材の溶融に起因する内面疵の発生防止を一層効果あるも
のにするには、ビレットの加熱温度を低くすると同時
に、マンネスマン穿孔圧延時の加工発熱量を抑制し、被
圧延材の材料温度の上昇を抑えることが必要であり、そ
して、穿孔圧延時の加工発熱量を抑制するには、軸方向
平均歪み速度を一定値以下に制御しなければならないこ
とを知見した。 【００１０】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、次の高炭素継目無鋼管の製造方法を要旨
としている。 【００１１】すなわち、質量％で、Ｃ：0.95〜1.10％を
含有する高炭素鋼からなる継目無鋼管をビレット加熱に
次いで穿孔圧延する際に、前記ビレット加熱温度を1200
℃以下とし、かつ下記(a)式で求められる軸方向平均歪
み速度εAVを 2.0 sec-1以下にすることを特徴とする高
炭素継目無鋼管の製造方法である。 【００１２】 εAV= ln(Ａ0／Ａ）／（Ｌ／ｖ） ・・・ (a) 但し、Ａ ：圧延後の中空素管断面積（mm2） Ａ0：ビレット断面積（mm2） Ｌ ：被圧延材とピアサーロールの投影接触長さ（mm） ｖ ：穿孔速度（mm/sec） 本発明では、高炭素鋼として軸受鋼、例えば、JIS G 48
05 SUJ2、または DIN17230-3505 等に規定される鋼種を
製管対象とするものであり、化学組成のうち、Ｃ：0.95
〜1.10質量％と規定している。このＣ含有量は、軸受鋼
として焼入性を高め、強度を向上させるとともに、耐磨
耗性を確保するために添加することを規定している。し
かし、その含有量が0.95％未満では、高炭素鋼を用いて
確保しようとする所定の強度を確保することができな
い。一方、Ｃの過剰な添加は、勒性を悪化させるので、
その上限は、1.10％としている。 【００１３】本発明で対象とする高炭素鋼は、その他の
成分については、通常、SUJ材が許容する成分範囲であ
れば良く、例えば、下記の化学組成が例示される。 【００１４】例えば、Si：0.15〜0.70％、Mn：0.50％以
下、Ｐ：0.025％以下、Ｓ：0.025％以下、Cr：0.90〜1.
60％である。さらに、Mo：0.10〜0.25％をを含有させる
ことができる。 【００１５】 【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、被圧延材
の中心部や近傍部で粒界が溶融して、マンネスマン穿孔
圧延の際に中空素管に発生する内面疵を防止するため、
ビレットの加熱温度を1200℃以下と低温に抑えることを
前提としている。このように、ビレットの加熱温度を制
限した理由を、試験結果に基づいて説明する。 【００１６】図１は穿孔圧延におけるビレットの加熱温
度が粒界溶融に起因する欠陥に及ぼす影響を示す図であ
り、同図(a)は拡管比1.0の場合を示し、(b)は拡管比1.4
の場合を示している。いずれの場合も、穿孔圧延機出側
の中空素管寸法を外径80mmとして、外径・肉厚比（ｔ／
Ｄ）を変動させている。また、供試したビレットのＣ含
有量は1.10％であり、その固相線温度は1270℃である。 【００１７】ここでは、粒界溶融に起因する欠陥として
二枚割れ（ラミネーション）を対象として、ビレット加
熱温度と中空素管寸法（ｔ／Ｄ）との関係で欠陥の発生
限界を整理している。図中において、●で示す穿孔条件
では二枚割れが発生したことを示している。図１から明
らかなように、二枚割れの発生を防止するのは、ビレッ
トの加熱温度を低くすることが有効であり、圧延後の中
空素管のｔ／Ｄが小さくなるほど、ビレットの加熱温度
を低くする必要がある。 【００１８】さらに、圧延後の中空素管のｔ／Ｄが同じ
であっても、穿孔圧延機出側の中空素管寸法を一定とし
た場合に、ビレット径を小さくして、拡管比（圧延後中
空素管外径／ビレット外径）を大きくすることによっ
て、二枚割れの発生温度を上昇させ、その発生域を狭め
ることが可能になる。これは、後述するように、拡管比
の増加に伴って軸方向歪み速度が小さくなり、加工発熱
量が抑えられたことに基づいている。 【００１９】本発明の製造方法ではビレットの加熱温度
を低く抑えると同時に、マンネスマン穿孔圧延時の加工
発熱量を抑制し、被圧延材の材料温度の上昇を抑えるこ
とが必要である。ここで、加工発熱量Ｑは、下記(b)に
よって定められる。 【００２０】 Ｑ＝Ｋf・]・Ｖ ・・・ (b) 但し、Ｋf：変形抵抗（kg/cm2） ] ：相当歪み速度（sec-1） Ｖ ：被圧延材の総体積（mm3） 上記(b)式から分かるように、加工発熱量Ｑを少なく抑
えるには、相当歪み速度]を小さくする必要がある。こ
こで、穿孔圧延時の歪み、歪み速度の取り扱いを明確に
するため、穿孔圧延工程での相当歪み速度]の平均値を
平均歪み速度εAVとして把握することとしている。すな
わち、軸方向平均歪み速度εAVは、穿孔圧延での全歪み
量を、その歪みを発生するのに要した時間ｔで除した量
として表すことができるので、次の(a)式で示すことが
できる。 【００２１】 εAV＝ ] ｄｔ／ｔ ＝ ln(Ａ0／Ａ）／ｔ ＝ln (Ａ0／Ａ）／（Ｌ／ｖ） ・・・ (a) 但し、Ａ ：圧延後の中空素管断面積（mm2） Ａ0：ビレット断面積（mm2） Ｌ ：被圧延材とピアサーロールの投影接触長さ（mm） ｖ ：穿孔速度（mm/sec） したがって、上記(a)式で示される軸方向平均歪み速度
εAVは、マンネスマン穿孔圧延に供されたビレットの断
面積Ａ0、圧延後の中空素管断面積Ａ、被圧延材とピア
サーロールの投影接触長さＬ、および穿孔速度ｖによっ
て決定される。なお、被圧延材とピアサーロールの投影
接触長さＬは、後述する図３に示すように、傾斜ロール
のコージ部を挟んだ接触長さとして求められる。 【００２２】上述の軸方向平均歪み速度εAVとビレット
加熱温度との関係を明らかにするため、Ｃを1.0％含有
する外径191mmのビレットから外径196mm、肉厚16mmの極
薄肉の中空素管を圧延したときの内面疵の発生状況を調
査した。 【００２３】図２は、薄肉の中空素管を圧延する際に軸
方向平均歪み速度εAVとビレット加熱温度とが内面疵の
発生状況に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。
図中の○は内面疵の発生率が2.0％以下の場合を、×は
内面疵の発生率が3.0％以上の場合を示しており、△は
発生率が2.0％超え、3.0％未満の場合をそれぞれ示して
いる。図２に示す調査結果から、高Ｃの軸受鋼等のマン
ネスマン穿孔圧延を対象とする本発明の製造方法では、
内面疵が発生しないようにするためには、ビレット加熱
温度を1200℃以下とすると同時に、軸方向平均歪み速度
εAVを 2.0 sec-1以下と規定する必要があることが分か
る。 【００２４】さらに、マンネスマン穿孔圧延での加工発
熱量を抑える手段としては、前記図１の(a)、(b)の対比
で明らかなように、拡管比を大きくするのが有効であ
る。これは、穿孔圧延後の被圧延材の寸法を同じとした
場合に、拡管比を大きくすることによって、軸方向の相
当歪み速度 ] が小さくなり、前記(b)式から加工発熱量
が抑制されるからである。 【００２５】マンネスマン穿孔圧延の際に、上述したビ
レット加熱温度および上記(a)式で求められる軸方向平
均歪み速度εAVで圧延された高炭素鋼からなる継目無鋼
管は、その後、通常の方法で伸延圧延、絞り圧延を行っ
ても、内部溶融を抑制して、内面疵の発生が極めて少な
い製品を製造することができる。以下、実施例によっ
て、本発明の効果を具体的に説明する。 【００２６】 【実施例】実施例では、表１に示す化学組成の鋼種（SU
J-2相当）を溶製し、これからマンネスマン製管用のビ
レットを製造し、製管された継目無鋼管の内面疵の発生
状況を調査した。 【００２７】 【表１】【００２８】図３は、マンネスマン製管による穿孔圧延
の状況を説明する図である。一対の傾斜型のピアサーロ
ール１、１は、被圧延材であるビレット２の圧延方向へ
の移動軸となるパスラインＸ−Ｘに対して対象に対向配
置される。このようにピアサーロール１、１を配置した
穿孔圧延機では、パスラインＸ−Ｘ上を送給されたビレ
ット２は、ピアサーロール１、１間に噛み込まれて後は
旋回しつつパスラインＸ−Ｘ上を移動して、プラグ３に
よってその軸芯部に孔を明けられて中空素管2pとなる。
この間、プラグ３は、マンドレルバー４によって、パス
ラインに沿ってピアサーロール１、１間に位置するよう
に支持される。このように構成される穿孔圧延におい
て、前記(a)式で示される被圧延材とピアサーロールの
投影接触長さは、同図中でＬとして示される。 【００２９】準備したビレットの外径は191mmφであ
り、その断面積はＡ0は28,638mm2の１種とした。このビ
レットを加熱炉に装入して、1180℃〜1230℃の範囲で加
熱して、１Hrの均熱時間の後、ピアサーにて穿孔圧延を
行った。穿孔圧延後の中空素管寸法は、外径196mmφ×
肉厚16mm〜外径196mmφ×肉厚25mmと変動させて、穿孔
圧延の出側における内面疵の発生状況を調査した。その
調査結果を、表２に示す。 【００３０】 【表２】 【００３１】表２の結果から明らかなように、ビレット
加熱温度が1200℃以下で、軸方向平均歪み速度εAVが
2.0 sec-1以下の条件を同時に満足する本発明例１〜５
は、内面疵の発生率はいずれも1.5％以下で、内面疵発
生率の目安となる2.0％以下を満足しており、良好な結
果であった。 【００３２】これに対し、比較例６では、ビレット加熱
温度が1200℃を超え、比較例７、８では、軸方向平均歪
み速度εAVが 2.0 sec-1以上となっているため、穿孔圧
延における加工発熱量が増加し、圧延後の中空素管に溶
融に起因する内面疵が多発している。 【００３３】したがって、高炭素継目無鋼管の製造にお
いて、ビレット加熱温度を1200℃以下とし、かつ前記
(a)式で求められる軸方向平均歪み速度εAVを 2.0 sec
-1以下にすることによって、継目無鋼管に発生する内面
疵を有効に防止することができることが分かる。 【００３４】 【発明の効果】本発明の高炭素継目無鋼管の製造方法に
よれば、穿孔圧延する際に、ビレット加熱温度と同時
に、軸方向平均歪み速度εAVを管理することによって、
加工発熱量を抑制し、被圧延材の温度上昇を制御できる
ので、圧延後の中空素管に発生する、溶融に起因する内
面疵を防止できる。これにより、難加工性の軸受鋼を素
材として継目無鋼管を製造する場合でも、生産性を損な
うことなく、製品歩留りの向上を図ることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】穿孔圧延におけるビレットの加熱温度が粒界溶
融に起因する欠陥に及ぼす影響を示す図である。 【図２】薄肉の中空素管を圧延する際に軸方向平均歪み
速度εAVとビレット加熱温度とが内面疵の発生状況に及
ぼす影響を調査した結果を示す図である。 【図３】マンネスマン製管による穿孔圧延の状況を説明
する図である。 【符号の説明】 １：ピアサーロール、 ２：ビレット 2p：中空素管、 ３：プラグ ４：マンドレルバー
融に起因する欠陥に及ぼす影響を示す図である。 【図２】薄肉の中空素管を圧延する際に軸方向平均歪み
速度εAVとビレット加熱温度とが内面疵の発生状況に及
ぼす影響を調査した結果を示す図である。 【図３】マンネスマン製管による穿孔圧延の状況を説明
する図である。 【符号の説明】 １：ピアサーロール、 ２：ビレット 2p：中空素管、 ３：プラグ ４：マンドレルバー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21B 19/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】質量％で、Ｃ：0.95〜1.10％を含有する高
炭素鋼からなる継目無鋼管をビレット加熱に次いで穿孔
圧延する際に、前記ビレット加熱温度を1200℃以下と
し、かつ下記(a)式で求められる軸方向平均歪み速度ε
AVを 2.0 sec-1以下にすることを特徴とする高炭素継目
無鋼管の製造方法。 εAV＝ ln(Ａ0／Ａ）／（Ｌ／ｖ） ・・・ (a) 但し、Ａ ：圧延後の中空素管断面積（mm2） Ａ0：ビレット断面積（mm2） Ｌ ：被圧延材とピアサーロールの投影接触長さ（mm） ｖ ：穿孔速度（mm/sec）
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|---|---|---|---|
| JP31741199A JP3407704B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 高炭素継目無鋼管の製造方法 |
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| CN115415324A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-02 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种高碳高铬轴承钢管的制造方法 |
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