JP3429157B2 - Large diameter ring manufacturing method of austenitic stainless steel - Google Patents
Large diameter ring manufacturing method of austenitic stainless steelInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はオーステナイト系ス
テンレス鋼の継目無し大径リングの製造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an austenitic stainless steel.
Manufacturing of seamless large diameter rings of stainless steel .
【0002】[0002]
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼等の高合
金の継目無し鋼管はユージンセジェルネ式熱間押出法の
プレス機にて押出され熱処理を施し製造される。また寸
法精度の高い鋼管の要求に対しては冷間引抜、冷間圧伸
等の加工が加えられた後、熱処理を施し製造される。2. Description of the Related Art A seamless steel pipe of high alloy such as austenitic stainless steel is extruded by a press machine of Eugene Segerne hot extrusion method and heat treated. To meet the demand for steel pipes with high dimensional accuracy, cold drawing, cold drawing, and other processes are applied, followed by heat treatment.
【0003】大径リングはこれらの方式にて製造された
大径鋼管を帯鋸等の切断機により切断されて客先へ供給
される。The large-diameter ring is produced by cutting the large-diameter steel pipe manufactured by these methods with a cutting machine such as a band saw and supplying it to the customer.
【0004】熱間加工仕上げで出荷される場合、外径寸
法145mm以上の大径リングを得るためには2000
tを越えるプレス機の存在が必要となる。1250t、
2000t、3100tのプレス機の製造可能最大外径
寸法はそれぞれ1250tで70mm、2000tで1
45mmそして3100tで230mmに熱間での変形
抵抗と押出比によって決まる押出力により制限される。When shipped with hot working finish, 2000 to obtain a large diameter ring having an outer diameter of 145 mm or more.
It is necessary to have a press machine that exceeds t. 1250t,
The maximum manufacturable outer diameter of press machine of 2000t and 3100t is 70mm at 1250t and 1 at 2000t.
It is limited to 45 mm and 230 mm at 3100 t due to the hot deformation resistance and the pushing force determined by the extrusion ratio.
【0005】冷間加工仕上げで出荷される場合で、大径
で寸法精度の高い鋼管を得るためには希望の寸法より大
径の鋼管から外径と肉厚の減少を伴う冷間引抜あるいは
冷間圧伸にて製造される。このため外径寸法145mm
以上の鋼管を得るためには大型の冷間引抜機の存在が必
要不可欠となる。冷間圧伸に関しては現在、外径寸法1
45mm以上の大型設備は存在しない。In order to obtain a steel pipe having a large diameter and high dimensional accuracy when shipped by cold working finish, a steel pipe having a diameter larger than a desired size is subjected to cold drawing or cold drawing accompanied by reduction in outer diameter and wall thickness. Manufactured by cold drawing. Therefore, the outer diameter is 145 mm
In order to obtain the above steel pipe, the existence of a large cold drawing machine is indispensable. Regarding cold drawing, the outer diameter is currently 1
There is no large facility of 45 mm or more.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】大径の鋼管を得るため
には2000tを超える大型プレス機が、また寸法精度
の高い鋼管を得るためには大型冷間引抜機が必要となる
ため、まとまった量が必要になり少量生産はコスト高に
なる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to obtain a large-diameter steel pipe, a large press machine of more than 2000 t is required, and in order to obtain a steel pipe with high dimensional accuracy, a large-scale cold drawing machine is required. A large amount is required, and small-scale production is expensive.
【0007】本発明ではコストを低く抑え、かつ少量多
品種生産に適したオーステナイト系ステンレス鋼の大径
リング製造方法及びその製造方法により製造した大径リ
ングを得ることを目的とする。It is an object of the present invention to obtain a large-diameter ring of austenitic stainless steel , which is suitable for low-cost, high-mix low-volume production, and a large-diameter ring produced by the production method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】2000t以下の中型プ
レス機にて押出された外径寸法145mmまでの母材と
なるオーステナイト系ステンレス鋼からなる鋼管を必要
数のみ帯鋸あるいは突切切断し、リングを得た後、切断
により生じてリングに付着しているバリをショットブラ
ストして除去し、冷間ローリング加工により拡管して成
形して大径リングとする。[Means for Solving the Problems] A required number of steel pipes made of austenitic stainless steel , which is a base material having an outer diameter of up to 145 mm extruded by a medium-sized press machine of 2000 t or less, are band-sawed or cut off to obtain a ring. After that, burrs caused by cutting and adhering to the ring are removed by shot blasting and expanded by cold rolling to form a large diameter ring.
【0009】冷間ローリングは所定の寸法に拡管して仕
上げていくため、同一母材から外径、内径が異なる多品
種のリングが製造可能になる点に特徴を有する。また冷
間ローリング装置のローリング工具である主ロールある
いはマンドレルの形状を変化させることによって外径面
あるいは内径面に円周上に溝などの加工が可能であるこ
とも特徴の一つである。Since the cold rolling is finished by expanding the pipe into a predetermined size, it is possible to manufacture various kinds of rings having different outer and inner diameters from the same base material. Another feature is that a groove or the like can be circumferentially formed on the outer diameter surface or the inner diameter surface by changing the shape of the main roll or mandrel which is the rolling tool of the cold rolling device.
【0010】この加工によりオーステナイト系ステンレ
ス鋼では硬化するだけでなく磁性を持つ(すなわち透磁
率が増加する)ことになる。しかし、このままの場合、
最終部品への旋削加工時に硬すぎて旋削できないという
欠点を持つ。さらにオーステナイト系ステンレス鋼の場
合、冷間ローリングのままでは一般耐食性は悪くなり、
また応力腐蝕を発生しやすくなるという欠点を持つこと
になる。By this processing, not only the austenitic stainless steel is hardened but also magnetized (that is, the magnetic permeability is increased). However, in this case,
It has the drawback that it cannot be turned because it is too hard when turning the final part . For austenitic stainless steel is found, the general corrosion resistance becomes poor remains cold rolling,
It also has a drawback that stress corrosion easily occurs.
【0011】この冷間ローリングによって加工硬化し、
磁性を帯びたリングに固溶化熱処理を実施することによ
り、切削加工を容易にするための硬さとし、また優れた
耐食性を得る。Work-hardening is performed by this cold rolling,
By subjecting the ring having magnetism to solution heat treatment , the hardness is made to facilitate cutting, and excellent corrosion resistance is obtained.
【0012】さらに上記固溶化熱処理により歪んだ外径
寸法と真円度を改善するためサイジングプレス機にてサ
イジングを実施する。その後、固溶化熱処理によるスケ
ール除去を目的としてショットブラストあるいは酸洗を
実施する。Further, sizing is performed by a sizing press in order to improve the outer diameter dimension and roundness which are distorted by the solution heat treatment . Then, shot blasting or pickling is performed for the purpose of removing scale by solution heat treatment .
【0013】寸法精度については外径寸法精度±0.2
〜0.3mm、内径寸法精度±0.4〜0.9mm、そ
して幅寸法精度は±0.3〜0.5mmが可能となる。
なお一般には外径寸法145mm以上の押出ししたまま
の鋼管切断では、外径寸法公差±0.9mm以上、内径
寸法公差±1.0mm以上となり精度は非常に高い。こ
こで冷間ローリング加工装置について簡単に説明する。
当該冷間ローリング装置は図1(a)に示す如く所定の
リング幅に符合する周溝2を有するマンドレル1と、そ
のマンドレルに周接してマンドレルを軸回転可能にする
受けロール3と、所定のリング幅に符合する周溝5を有
し、上記受けロール3の回転軸と平行な軸の周りに回転
する主ロール4よりなる。そして図1(b)に示すごと
く素材6にマンドレル1を挿通し、それが素材6の内面
に接するようにし、更に主ロール4を回転させながら素
材6の外周面に押し当てる。こうして図1(b)に示す
ごとく、マンドレル1と主ロール4の軸回転と押圧作用
により輪状部の肉厚が薄くなりその結果全体が拡径す
る。この拡径が進行され図1(c)に示すごとく、あら
かじめ所定の位置に設置されたサイザー7に拡径された
素材6の外周面が当たるとサイザー7に関連して設置さ
れた近接スイッチ8が働き、主ロール4が後退してその
押圧作用が停止する。このようにして所定のリングが得
られる。Regarding the dimensional accuracy, the outer diameter dimensional accuracy is ± 0.2.
.About.0.3 mm, inner diameter dimension accuracy of ± 0.4 to 0.9 mm, and width dimension accuracy of ± 0.3 to 0.5 mm.
Generally, in the case of cutting a steel pipe having an outer diameter dimension of 145 mm or more as it is extruded, the outer diameter dimension tolerance is ± 0.9 mm or more and the inner diameter dimension tolerance is ± 1.0 mm or more, and the accuracy is very high. Here, the cold rolling apparatus will be briefly described.
As shown in FIG. 1 (a), the cold rolling device has a mandrel 1 having a circumferential groove 2 which matches a predetermined ring width, a receiving roll 3 which is in circumferential contact with the mandrel and allows the mandrel to rotate axially. The main roll 4 has a circumferential groove 5 matching the ring width and rotates about an axis parallel to the rotation axis of the receiving roll 3. Then, as shown in FIG. 1B, the mandrel 1 is inserted into the material 6 so that it comes into contact with the inner surface of the material 6, and the main roll 4 is rotated and pressed against the outer peripheral surface of the material 6. In this way, as shown in FIG. 1 (b), the axial rotation and pressing action of the mandrel 1 and the main roll 4 reduce the wall thickness of the ring-shaped portion, and as a result, the entire diameter is expanded. As shown in FIG. 1C, when the diameter of the expanded material 6 hits the outer surface of the material 6 whose diameter has been expanded, the proximity switch 8 installed in association with the sizer 7 is advanced. Is activated, the main roll 4 retracts and its pressing action stops. In this way a given ring is obtained.
【0014】次にサイジング装置について簡単に説明す
る。当該サイジング装置は図2に示すごとくサイジング
パンチ9とサイジングケース10よりなる。サイジング
パンチ9とサイジングケース10の間に素材11が送り
込まれた後、直線稼働するサイジングパンチ9により素
材11は固定されているサイジングケース10の内側に
挿入される。サイジングケース10には傾斜角度のつい
たサイジング部12、平行部であるベアリング部13と
排出される部分である逃げ部14により構成されいる。
そこで素材11は挿入される経過とともに外径寸法は縮
径され、ベアリング部13によって希望のリングの外径
寸法を得ることになる。なおベアリング部13の寸法
は、希望のリングの外径寸法より約0.3mmから0.
5mm程度小さくなっているが、これはスプリングバッ
ク(弾性変形)を加味したうえで決定される。Next, the sizing device will be briefly described. The sizing apparatus comprises a sizing punch 9 and a sizing case 10 as shown in FIG. After the material 11 is fed between the sizing punch 9 and the sizing case 10, the material 11 is inserted inside the sizing case 10 which is fixed by the sizing punch 9 which operates linearly. The sizing case 10 includes a sizing portion 12 having an inclination angle, a bearing portion 13 which is a parallel portion, and a relief portion 14 which is a portion to be discharged.
Therefore, the outer diameter of the material 11 is reduced as it is inserted, and the desired outer diameter of the ring is obtained by the bearing portion 13. The size of the bearing portion 13 is about 0.3 mm to 0.
Although it is reduced by about 5 mm, this is determined in consideration of spring back (elastic deformation).
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】重量%で、C:0.08%以下、
Si:1.00%以下、Mn:2.00%以下、P:
0.040%以下、S:0.030%以下、Ni:8.
00〜11.00%、Cr:18.00〜20.00%
を含むオーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種である
SUS304において、2000tの中型プレス機で押
出された鋼管を帯鋸かあるいは突切で切断してリングと
する。このリングをショットブラストにより切断バリを
除去した後、拡管率1.2〜1.8で冷間ローリング加
工を実施する。そして1070℃に加熱した後、急冷す
る固溶化熱処理を実施しサイジングにより真円度、外径
寸法を整えた後、固溶化熱処理によるスケールを除去す
るため、ショットブラストを実施し大径リングを得る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION C: 0.08% or less by weight,
Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P:
0.040% or less, S: 0.030% or less, Ni: 8.
0.00-11.00%, Cr: 18.00-20.00%
In SUS304, which is a representative steel type of austenitic stainless steels including, a steel pipe extruded by a 2000t medium-sized press machine is cut with a band saw or a cut-off to form a ring. After removing cutting burrs from this ring by shot blasting, cold rolling is performed at a pipe expansion ratio of 1.2 to 1.8. Then, after heating to 1070 ° C., rapid solid solution heat treatment is performed to adjust the circularity and outer diameter dimension by sizing, and then shot blasting is performed to remove the scale by solution heat treatment to obtain a large diameter ring. .
【0016】[0016]
【実施例】オーステナイト系ステンレス鋼のなかで代表
的なSUS304を対象に2000tプレス機にて外径
寸法120mm、内径寸法95mmの鋼管を製造し、帯
鋸にて幅寸法29mmに切断後、ショットブラストによ
り切断バリを除去し、素材とした。この素材を下記に示
す式で定義する外径拡管率1.1〜1.45に冷間ロー
リングした。
外径拡管率=冷間ローリング後の外径寸法/素材の外径
寸法
なお、表1に冷間ローリング後の寸法を示す。[Example] A steel tube having an outer diameter of 120 mm and an inner diameter of 95 mm was manufactured with a 2000t press using SUS304, which is a typical austenitic stainless steel, and was cut with a band saw to have a width of 29 mm, followed by shot blasting. The cutting burr was removed and used as the material. This material was cold rolled to an outside diameter expansion ratio of 1.1 to 1.45 defined by the formula shown below. Outer diameter expansion ratio = Outer diameter dimension after cold rolling / Outer diameter dimension of material Note that Table 1 shows the dimension after cold rolling.
【0017】[0017]
【表1】 [Table 1]
【0018】そして、1070℃の高温から急冷した固
溶化熱処理を施し、サイジングを実施した。Then, a solution heat treatment was carried out by quenching from a high temperature of 1070 ° C., and sizing was carried out.
【0019】次に素材を所定の拡管率に冷間ローリング
したリングの硬さと透磁率の違いを図3と図4にそれぞ
れ示す。なお硬さの測定はリングを軸方向に切断し、そ
の断面を外径面から内径面にかけてビッカース硬さ測定
機により測定している。また透磁率の測定は硬さ測定と
同じ位置で透磁率測定機により測定している。以下の硬
さ及び透磁率の測定はこれらに従う。これより1.14
程度の拡管率でも300HV以上に硬化してしまってお
り、また透磁率が高くなっていることにより磁性を帯び
ているのが確認される。Next, the difference in hardness and magnetic permeability of the ring obtained by cold rolling the material to a predetermined expansion ratio is shown in FIGS. 3 and 4, respectively. The hardness is measured by cutting the ring in the axial direction and measuring the cross section from the outer diameter surface to the inner diameter surface with a Vickers hardness measuring machine. The magnetic permeability is measured with a magnetic permeability measuring machine at the same position as the hardness measurement. The following measurements of hardness and permeability follow these. From this 1.14
It is confirmed that the tube has been hardened to 300 HV or more even at a pipe expansion ratio of a certain degree, and is magnetized due to the high magnetic permeability.
【0020】次に固溶化熱処理後の硬さ、透磁率を図5
と図6にそれぞれ示す。これより硬さ200HV以下で
安定しており、また透磁率は母材並に改善されている。Next, the hardness and magnetic permeability after solution heat treatment are shown in FIG.
And FIG. 6 respectively. As a result, the hardness is stable at 200 HV or less, and the magnetic permeability is improved as much as the base material.
【0021】次に固溶化熱処理前後の真円度の変化を図
7に示す。図中のSTとは固溶化熱処理を意味する。拡
管率の増加に比例して真円度も悪化している。Next, the change in roundness before and after the solution heat treatment is shown in FIG. ST in the figure means solution heat treatment. The roundness also deteriorates in proportion to the increase in the pipe expansion ratio.
【0022】次に固溶化熱処理後のサイジングによる真
円度の変化を図8に示す。このデータは素材を外径寸法
110mm、内径寸法90mm、幅寸法90mmに製造
し、これを拡管率1.20〜1.22で冷間加工を施し
たリングをサイジングした時の真円度変化である。これ
は当然製造方法は上記と同じである。このデータによる
と真円度は熱処理後0.27mm〜1.53mmであっ
たにかかわらず、サイジングにより0.04mm〜0.
12mmに改善されている。FIG. 8 shows the change in roundness due to sizing after solution heat treatment. This data is the change in circularity when the material is manufactured to have an outer diameter of 110 mm, an inner diameter of 90 mm, and a width of 90 mm, and a ring that has been cold worked at a pipe expansion ratio of 1.20 to 1.22 is sized. is there. Of course, the manufacturing method is the same as above. According to this data, the roundness was 0.27 mm to 1.53 mm after the heat treatment, but 0.04 mm to 0.
It has been improved to 12 mm.
【0023】なお寸法精度については、外径寸法精度±
0.2mm〜0.3mm、内径寸法精度±0.4mm〜
0.5mm、そして幅寸法精度は±0.3mm〜0.5
mmが可能である。Regarding the dimensional accuracy, the outer diameter dimensional accuracy ±
0.2 mm to 0.3 mm, inner diameter dimension accuracy ± 0.4 mm
0.5 mm, and width dimension accuracy is ± 0.3 mm to 0.5
mm is possible.
【0024】サイジング後の硬さは、図9に示すように
196HV(換算187HB)以下でありJISG34
47及びJISG3214の区分C−1を満足してい
る。The hardness after sizing is 196 HV (187 HB equivalent) or less as shown in FIG.
47 and JIS C3214 Category C-1 are satisfied.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コスト
が高く、少量多品種生産が困難である2000tを超え
る大型プレス機や大型冷間引抜機を使用せず、中型プレ
ス機で押出された鋼管を素材として外径寸法145mm
以上で寸法精度の高い大径リングを冷間ローリング加工
により拡管して成形して得ることができ、また少量多品
種生産に適す。As described above, the present invention is extruded by a medium-sized press machine without using a large-scale press machine or a large-scale cold drawing machine of more than 2000 tons, which is costly and difficult to produce in small lots and in various types. Outer diameter of 145 mm
As described above, a large-diameter ring with high dimensional accuracy can be obtained by expanding by cold rolling and molding, and is suitable for low-volume, multi-product production.
【図1】冷間ローリング装置を示す模式図で、(a)は
上から見て素材が装置にセットされた状態を示し、
(b)は上から見て素材が冷間ローリング加工途中の状
態を示し、(c)は側面から見て素材が冷間ローリング
加工終了時の状態を示す。FIG. 1 is a schematic view showing a cold rolling device, (a) shows a state in which a raw material is set in the device when viewed from above,
(B) shows the material in the state of being cold-rolled while viewed from above, and (c) shows the material at the end of cold rolling as viewed from the side.
【図2】サイジングプレス装置を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a sizing press device.
【図3】冷間ローリング時の硬さを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing hardness during cold rolling.
【図4】冷間ローリング時の透磁率の変化を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing changes in magnetic permeability during cold rolling.
【図5】固溶化熱処理時の硬さを示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing hardness during solution heat treatment.
【図6】固溶化熱処理時の透磁率を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing magnetic permeability during solution heat treatment.
【図7】冷間ローリング時と固溶化熱処理時の真円度の
変化を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing changes in circularity during cold rolling and solution heat treatment.
【図8】固溶化処理時の真円度の変化を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing changes in roundness during solution treatment.
【図9】サイジング時の硬さを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing hardness during sizing.
1 マンドレル 2 マンドレルの周溝 3 受けロール 4 主ロール 5 主ロールの周溝 6 素材 7 サイザー 8 近接スイッチ 9 サイジングパンチ 10 サイジングケース 11 素材 12 サイジング部 13 ベアリング部 14 逃げ部 1 Mandrel 2 Mandrel circumferential groove 3 receiving roll 4 main rolls 5 Circumferential groove of main roll 6 material 7 sizer 8 proximity switch 9 Sizing punch 10 sizing cases 11 material 12 Sizing section 13 Bearing part 14 Runaway
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21H 1/06 B21D 41/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B21J 1/00-13/14 B21J 17/00-19/04 B21K 1/00-31/00 B21H 1 / 06 B21D 41/02
Claims (2)
て、2000t以下の中型プレス機にて押出された鋼管
を母材として冷間ローリング加工により外径面あるいは
内径面に円周方向の溝などが成形されるリングに固溶化
熱処理を施した後、サイジングし、その後ショットブラ
ストあるいは酸洗をすることによりJISG3447
(ステンレス鋼サニタリー管)及びJISG3214
(圧力容器用ステンレス鋼鍛鋼品)の区分C−1を満足
し、且つ冷間引抜並の寸法精度を有する継目無しで外径
寸法145mm以上の大径リングを得ることを特徴とす
るステンレス鋼の大径リング製造方法。In an austenitic stainless steel, a steel pipe extruded by a medium-sized press machine of 2000 t or less is used as a base material by cold rolling to form a groove in the outer or inner diameter surface in the circumferential direction. solid solution in the ring but to be molded
After heat treatment , sizing, and then shot blasting or pickling, JIS G3447
(Stainless steel sanitary pipe) and JIS G3214
(Stainless steel forged steel for pressure vessels) Category C-1 is satisfied, and a large-diameter ring having an outer diameter of 145 mm or more is obtained seamlessly with dimensional accuracy equivalent to that of cold drawing. Large diameter ring manufacturing method.
G3447(ステンレス鋼サニタリー管)及びJISG
3214(圧力容器用ステンレス鋼鍛鋼品)の区分C−
1を満足し、且つ冷間引抜並の寸法精度を有する継目無
しで外径寸法145mm以上の大径リング。2. The JIS manufactured by the method of claim 1.
G3447 (Stainless Steel Sanitary Pipe) and JISG
3214 (Stainless steel forged steel for pressure vessels) Category C-
A large-diameter ring with an outer diameter of 145 mm or more that satisfies 1 and has a dimensional accuracy equivalent to that of cold drawing.
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