JPH01118303A - 継目無低合金鉛快削鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、継目無低合金鉛快削鋼管の製造方法に関する
。

〈従来の技術およびその問題点〉 低台金鉛快削鋼は、機械工作特に切削加工を施して製品
とされる管状部材、たとえばドライブシャフト、シリン
ダ等の素材として使用されている。

このような低合金鉛快削綱は、鋼中に微細な低融点のＰ
ｂ　（融点３２７℃）を単体で含むため、高温における
変形能が変形能の劣る低合金鋼に比べて一段と劣る。そ
れ故、この種の継目無鋼管を傾斜ロールで穿孔し、後続
のプラグミルあるいはマンドレルミルで伸長・圧延する
いわゆるマンネスマン式ｉ目無製管法により製造しよう
とする場合には、穿孔時にわれ、へげ等の欠陥が発生し
、後続の工程に適用することが困難であった。したがっ
て、この種の継目無鋼管は、機械加工による穿孔加工あ
るいは、熱間押出法により製造されている。

しかしながら、マンネスマン方式に比較して機械加工、
熱間押出法は長尺管を製造することができず、生産性も
低く、コスト的にも不利であり、かつ熱間押出法につい
てはさらに偏肉の問題があるため、安価に大量生産が可
能なマンネスマン方式による製管法の開発が望まれてい
たのである。

このような熱間変形能の低い快削鋼の継目無鋼管をマン
ネスマン方式にて製造する際の穿孔時の欠陥発生を防止
するための技術として、例えば特開昭６１−４２４０４
号や特公昭６０−３５２０５号、特公昭６〇−３５２０
４号の公報などが開示されている。

特開昭６１−４２４０４号、特公昭６０−３５２０５号
の内容は、素材ビレットの穿孔端面に高温加工性に冨む
材料および普通鋼を予め溶接して穿孔する方法であり、
また持分Ｂｇ　６０−３５２０４号は特定のロール間隙
およびプラグ先進量に設定して穿孔する方法である。

しかしながら、特公昭６０−３５２０５号と特公昭６０
−３５２０４号の対象は、いおう快削鋼に関するもので
あり、一部分、低合金鉛快削鋼に適用できるものの、素
材ビレットの加熱条件やピアサ穿孔後ホローの温度管理
範囲ならびに穿孔設定などに不備な点がある。また、発
明者らの実験によれば、上記の方法に従って継目無低合
金鉛快削鋼管を製造した場合−よ、外表面欠陥７内面欠
陥などが発生し、生産性および歩留りの低下を招くとい
う問題があることが判明した。

本発明は、上記のような事情に浴みてなされたものであ
って、マンネスマン方式を用いて継目無低合金鉛快削鋼
管を製造するのに適切な方法を提供することを目的とす
る。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、継目無低合金鉛快削鋼管の製造技術につ
いて鋭意実験・検討を重ねた結果、素管に発生する割れ
や穴あき等の欠陥は、素管の熱間加工性の劣化によって
生ずる一種の熱間加工割れに起因することを見出し、継
目無鋼管の製造工程である穿孔工程、延伸工程において
、材料の熱間加工性および穿孔条件を最適範囲におさめ
ることにより欠陥を防止することが明らかとなって、本
発明を完成させるに至ったのである。

本発明は、以下の３点に要約される。

（１）　　素材ビレットの最高加熱温度：　１１８０〜
１２５０℃（２）　　ピアサ−穿孔終了時の中空材の外
表面温。度・１１２０〜１２４０℃ （３）　　穿孔比を２．４以下 すなわち、本発明は、低合金鋼に０．０４〜０．３ｗＬ
％の鉛を含有する鉛快削鋼のビレットを素材として、こ
の素材を加熱して、傾斜圧延機で穿孔した後、延伸仕上
加工を経て継目無鋼管を製造するに際し、素材ビレット
を最高温度１１８０〜１２５０℃で加熱した後、穿孔比
を２．４以下に設定し、外表面温度が１１２０〜１２４
０℃の温度範囲において穿孔を終了することを特徴とす
る継目無低合金鉛快削鋼管の製造方法である。

〈作　　　用〉 まず、穿孔工程および延伸工程における熱間加工割れ発
性のメカニズムについて、図面を用いて詳細に説明する
。

第１１Ｚは、マンネスマン式のピアサによる丸とレフト
の穿孔状態を一部断面を含んで示す側面図、第２図はそ
の平面図、第３図はその正面図である。

穿孔工程における変形は、次のように行われる。

いま、所定の温度に加熱された丸ビレット２が矢印５の
方向より入ってロールｌに接触すると、この丸ビレット
２は傾斜角βの作用でロール間隔が最小のゴージ部の方
へ回転して前進され、その時、丸ビレット２の内部には
ロール１の作用による圧縮と引張の繰返し変形、いわゆ
る回転鍛造効果を生じ、丸ビレット２の中心部に孔のあ
き易い状態ができる。穿孔圧延機は、この部分にプラグ
６をセットして丸ビレット２を穿孔し、以後ロール出口
側においては、ロール１とプラグ６からなる３段ロール
により丸ビレット２にスパライル状の前進運動を与えな
がら、管の内外面を圧延し中空素管３を得る。

このような変形をするため、普通炭素鋼に比較して、熱
間での変形能が劣る低合金鉛快削鋼を被圧延材として穿
孔する場合には、材料の熱間変形能不足に起因した割れ
等の内外面欠陥が発生しやすいのである。

また、延伸工程における変形も穿孔工程とは、違った意
味できびしい。以下に、マンドレルミルによる延伸工程
について、第４図および第５図を用いて説明する。

第４図に示すように、マンドレルミル１０は、２本の孔
型ロール１４Ａ、１４Ｂを組み込んだロールスタンド１
４がタンデムに複数配置され、中空素管８Ａは、孔型ロ
ール１４Ａ、１４Ｂによって外面が、マンドレルバ−１
２によって内面がそれぞれ拘束されて減肉圧延される。

第５図は、マンドレルミル圧。

低中の中空素管の変形挙動を模式的に示す説明図であり
、領域■は、孔型ロール１４Ａ、１４Ｂとマンドレルバ
−１２によって拘束減肉される領域、領域■は、孔型ロ
ール１４Ａ、１４Ｂおよびマンドレルバ−１２に全く接
触していない領域である。領域■では、中空素管８Ａは
肉厚方向に圧縮力を受けて減肉し、長手方向に延伸され
るのに対し、領域■では、内外表面から肉厚方向には圧
縮力を受けずに、領域■が長手方向に伸されることによ
って領域■に長手方向の張力が作用し、それにより延伸
減肉される。

したがって、このような変形をするために、変形能の劣
る低合金鉛快削綱を被圧延材として圧延する場合には、
領域Ｈに作用する長手方向の張力により、穿孔工程と同
様変形能不足に起因した割れ９Ａや穴あき９Ｂなどの重
大欠陥が発生しやすい。

そこで、第１表に示す代表的な化学成分をもつ低合金鉛
快削鋼について、各試験温度における高温引張試験片破
断時の直径減少率について調査した。

第　　１　　表 ここで、直径減少率φは、試験前の試験片の直径を００
、試験後の破断部の最小直径をり、とすると、下記（１
）式で定義される。

Ｄｏ　　Ｄ＋ φ＝　−Ｘ１００　　（％）　　−・・−・−−−−−
−−−−−（１）Ｄ。

すなわち、直径減少率φが１００％に近いことは、材料
に延性があって加工性に優れていることを示し、逆にφ
が０に近いのは、延性に乏しく加工性が劣っていること
を示す。

上記第１表における鋼種の試験結果を第６図に示した。

なお、この試験に用いた熱履歴も図中に併せて示す。こ
の図かられかるように、直径減少率は、加熱温度がある
程度以上になると、加熱温度が低い場合よりかえって低
下する。このことから、熱間での加工性は、加熱温度が
高すぎると低い場合より劣化すると判断してよい。

上記の高温引張試験における試験片破断時の直径減少率
の特性を用いて、低合金鉛快削鋼の造管試験を行い、本
発明を得た。以下に、本発明の限定理由を具体的に説明
する。

（１）　　素材ビレットの最高加熱温度を１１８０〜１
２５０℃とすること： まず素材ビレットの加熱条件を上記範囲に限定したのは
、以下の理由による。ピアサプラグ、ガイドシューなど
の工具寿命、穿孔後の中空素材の先後端割れおよび内面
かぶれ状欠陥の発生防止、ならびに後続の延伸□加工工
程での熱間加工性確保の点からは、最高加熱温度を１１
８０℃以上とする必要がある。一方、１２５０℃を超え
る高温加熱となると、前記した高温引張試験結果からい
えるように、後続の延伸加工工程での熱間加工性が劣化
し、穴あき、先後端割れ等の欠陥が発生し、圧延後に中
空素管からマンドレルバ−を引抜くことが困難となり、
場合によっては引抜き不可能となる。

したがって、素材ビレットの最高加熱温度は、１１８０
〜１２５０’Ｃの範囲に限定した。

（２）　　次に、ピアサ穿孔終了時における中空素材の
外表面温度を１１２０〜１２４０’Ｃとすること：１１
２０℃未満では、ビレット加熱温度が下限値を下回った
場合と同様に、後続の延伸加工工程での熱間加工性不足
による割れ、穴あき欠陥等の発生が増加するほか、圧延
負荷が増大する不利も加わる。一方、１２４０℃を超え
ると、穿孔中に加工発熱に起因したラミネーション欠陥
が多発し、歩留り低下やミルトラブルを招いてしまう。

したがって、素材ビレットの加熱温度の調整には、穿孔
工程の穿孔中の加工発熱による材料の温度上昇を考慮す
る必要がある。

（３）　　穿孔比を２．４以下とすること：低合金鉛快
削鋼は、穿孔時において先後端（特に先端側）に割れが
発生しやすいという致命的欠点を有している。これは、
低合金鉛快削鋼が変形能の劣る低合金鋼と比較して、＠
細な低融点のｐｂを単体で含むために、−段と変形能が
劣り、さらにはビレットの両端は温度が低下しやすいた
めに、変形能がビレットの他の部分と比較してより劣化
しやすいことによる。

そして、穿孔工程において発生した先後端割れは、後工
程で消滅させることは不可能であり、むしろ増大し、延
伸工程におけるマンドレルバ−の引抜き不能、あるいは
割れが延伸、仕上工程中に割れの部分から鉄片がちぎれ
さって、新たに鉄片噛込み疵などの多発を招く。

したがって、穿孔工程の割れ発生を防止するためには、
ビレット加熱温度上昇が有効と思われるが、後続の延伸
加工工程の熱間加工性確保の点から、加熱温度を上昇さ
せることができない、この点に関する発明者らの研究に
よれば、穿孔比の上限を２．４以下とすることにより、
穿孔工程の割れを有利に回避できることが明らかになっ
た。

言いかえれば、ビレット加熱温度の上限が１２５０℃に
規定されるため、ビレットの変形能がある範囲に限定さ
れることになる。そのため穿孔工程の圧延欠陥発生防止
には、変形量の上限を規定することが極めて有効である
ことがわかり、穿孔比の上限を２．４に規定する必要が
あるのである。

なお、穿孔比とは、穿孔後の中空素管の長さをビレット
長さで割ったものである。

〈実施例〉 素材として、前出第１表の成分組成を有する低合金鉛快
削鋼の外径：　　１１０ｍＩｌφ、長さ：　１５２５閣
の素材ビレットを用いて、第２表に示す各種の条件の下
で造管した。得られた各継目無鋼管の欠陥発生状況を第
２表に併記した。

実験ｋｌｌ、１２．１３の比較例は、素材ビレットの加
熱温度が高温側に外れた場合であり、すべて先後端割れ
、ラミネーション等の欠陥が発生した。特に実験Ｎα１
１と１２では、１２の方がビレット加熱温度が高くかつ
穿孔比も大きいので、延伸工程での先後端割れは大きい
、また、実験阻１３は穿孔終了温度が高温側にも外れて
いるため、内表面ラミネーションが発生した。

実験Ｎｏ、１４．１５．１６の比較例は、加熱温度が下
限値を下回った場合であり、熱間加工性不足によるピア
サ穿孔時の内面かぶれ欠陥が発生している。さらに、穿
孔比が上限値を上回った実験Ｎｏ、　１７　、１８の比
較例は、先後端割れに加えて、鉄片噛込み、マンドレル
バ−引抜き不能が発生した。

これに対して、この発明の条件をすべて満足している実
験Ｎα１〜ｌＯの本発明例では、いずれも内外面欠陥は
全く発生しておらず、良好な結果が得られている。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、マン名スマン方
式を用いて熱間変形能の低い継目無低合金鉛快削鋼管を
欠陥を発生させないで製造できるから、生産性および歩
留りの向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、マンネスマン式ピアサによる丸ビレットの穿
孔状態を一部断面を含んで示す側面図、第２図は第１図
の平面図、第３図は、第１図の正面図、第４図は、マン
ドレルミルによる圧延時に発生する欠陥を示す斜視図、
第５回はマンドレルミル圧延中の中空素管の変形挙動を
模式的に示す説明図、第６図は、低合金鉛快削鋼の高温
引張試験での試験片破断時の直径減少率と試験温度との
関係を示す特性図である。 １・・・ロール、　　　　　　２・・・ビレット。 ３・・・中空素管、　　　　　６・・・プラグ。 ８Ａ・・・中空素管、　　　　　９Ａ・・・割れ欠陥。 ９Ｂ・・・穴あき欠陥、　　　１０・・・マンドレルミ
ル。 １２・・・マンドレルバ−１１４・・・ロールスタンド
。 １４Ａ、　１４Ｂ・・・孔型ロール。 特許出願人　　　　川崎製鉄株式会社 第　　１　　図 ！ 第３図 第・１図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 低合金鋼に０．０４〜０．３ｗｔ％の鉛を含有する鉛快
   削鋼のビレットを素材として、この素材を加熱して傾斜
   圧延機で穿孔した後、延伸・仕上加工を経て継目無鋼管
   を製造するに際し、 素材ビレットを最高温度１１８０〜１２５０℃で加熱し
   した後、穿孔比を２．４以下に設定し、外表面温度が１
   １２０〜１２４０℃の温度範囲において穿孔を終了する
   ことを特徴とする継目無低合金鉛快削鋼管の製造方法。