JPS6147210B2 - - Google Patents
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- JPS6147210B2 JPS6147210B2 JP5975183A JP5975183A JPS6147210B2 JP S6147210 B2 JPS6147210 B2 JP S6147210B2 JP 5975183 A JP5975183 A JP 5975183A JP 5975183 A JP5975183 A JP 5975183A JP S6147210 B2 JPS6147210 B2 JP S6147210B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本発明は、耐熱鋳鋼管の製造方法に関し、特に
遠心鋳造耐熱鋳鋼管を素管として、これに冷間加
工を加えることにより、展伸・縮径された小口径
長尺の継目無耐熱鋳鋼管を製造するものである。 遠心鋳鋼管は、通常水平横型遠心鋳造用鋳型を
高速回転（重力倍数：約60〜250G）させなが
ら、所定の溶湯を鋳込み、鋳型内に溶湯シリンダ
ーを形成して凝固させることにより得られ、凝固
後の鋳造体に切削加工による内・外径加工を施し
て所定の管体に仕上げられる。遠心鋳造による製
管法は、塑性加工法、例えば熱間押出加工法のよ
うに、ビレツトを素材とし、加熱，ピアシング，
再加熱，押出加工の各工程を要する方法に比較し
て工程が簡素で、経済的である。 しかしながら、遠心鋳造法は、比較的口径の大
きい管体の製造に適しているが、小口径管を鋳造
することは容易でない。それは、口径が小さくな
る程、鋳型内にのぞむ鋳込樋を細くせねばなら
ず、それに伴つて鋳込樋の内孔が溶湯やスラグに
よつて閉塞され易くなるからであり、また鋳型内
への単位時間当りの注湯量が少くなるため、鋳型
内での溶湯シリンダーが形成される以前に、鋳型
内壁との接触により凝固温度に到達した個所から
順次凝固が進行する結果、ひけ巣やキライ（ガス
孔）等の鋳造欠陥が発生し易くなる。これらの不
具合は鋳造管が長尺になる程、顕著となる。この
ため、外径約50mm以下、単管長約５ｍ以上の小口
径・長尺管の耐熱鋳鋼管を遠心鋳造法で製造する
ことは極めて困難である。 本発明は、上記問題を解決するために、遠心鋳
造された耐熱鋳鋼管を素管とし、これを塑性加工
することにより小口径・長尺耐熱鋳鋼管を得よう
とするものであり、その加工法として冷間圧延縮
径加工を適用すれば、塑性加工時に割れが発生し
にくく、従つて比較的冷間加工性の劣る遠心鋳造
管に対しても、適当な加工条件を与えれば亀裂等
を生じることな所望の管サイズへの縮径・展伸が
可能であろうとの観点から種々研究を重ねた結果
完成されたものである。 以下、本発明方法について詳述する。 本発明は、C0.05〜0.25％、Si2.0％以下、
Mn2.0％以下、Cr19.0〜27.0％、Ni30.0〜40.0
％、Nb0.2〜2.0％、N0.1％以下、残部Feおよび
不可避不純物からなる耐熱鋳鋼の遠心鋳造管を素
管とし、該素管に切削加工による適当な内・外径
加工を加えたのち、冷間圧延による縮径加工を行
う。 冷間圧延縮径加工は、減面率40〜60％におい
て、減径率を30％以下とする。減面率および減径
率は次式により求められる。 減面率（％）＝（１−Ａ／Ａ０）×100 〔但し、A0：塑性加工前の管断面積、Ａ：塑
性加工後の管断面積〕。 減径率（％）＝（１−Ｄ／Ｄ０）×100 〔但し、D0：塑性加工前の管外径（または内
径）、Ｄ：塑性加工後の管外径（または内径）〕。 上記冷間圧延縮径加工において、減径率を30％
以下とするのは、それを越えると、減面率が40〜
60％の範囲内であつても、塑性加工時に管体、特
にその管端面に多数の亀裂が発生し、縮径加工が
困難となるからである。減径率を30％以下に制限
することにより、亀裂等のトラブルを生じること
なく所望のサイズに展伸・縮径された健全な小口
径・長尺管を得ることができる。冷間圧延縮径加
工を一そう円滑に行うためのより好ましい加工条
件は、減面率40〜60％において、減径率を30％以
下で、かつ10％以上に限定することである。 素管として使用される遠心鋳造管の鋳造サイズ
は目的とする管サイズに応じ、不必要に大径でな
く、かつ鋳造技術上の困難を伴なわない適当なサ
イズであればよい。例えば、外径38.1mm、肉厚
3.2mm、長さ5000mmの管体を目的とする場合、切
削加工により外径52mm、肉厚６mm、長さ2000mmに
仕上げられた鋳造管を素管として前記加工条件下
に冷間圧延縮径加工することにより容易に目的の
管サイズを得ることができる。 本発明耐熱鋳鋼管の前記化学成分組成は、縮径
加工における冷間加工性，耐熱特性，その他の諸
特性を考慮して特定されたものであり、各成分の
限定理由は次のとおりである。 Ｃ：0.05〜0.25％ 強度改善に有効であるが、0.25％をこえると、
冷間圧延縮径加工時の亀裂の発生により健全な管
を得難く、一方、0.05％に満たないと、耐熱用途
に必要な高温強度が不足する。 Si：2.0％以下 素管鋳造の際の溶湯の流動性を得るのに必要で
あるが、2.0％をこえると管の溶接性が劣化す
る。 Mn：2.0％以下 溶湯の脱酸・脱硫・溶解・精錬時のスラグ流動
性の向上を目的として添加されるが、2.0％をこ
えると効果はほぼ飽和する。 Cr：19.0〜27.0％ 高温用材料として必要な耐酸化性を得るのに必
要であるが、19.0％未満ではその効果が不足し、
一方27.0％を越えると、材料の硬化による縮径加
工が困難となり、また溶接性も劣化する。 Ni：30.0〜40.0％ 高温強度の向上に必要である。30.0％未満で
は、他の元素との組合せにおいても高温強度が不
足し、一方40.0％をこえても、Niの増量に見合う
高温強度向上効果が得られず、不経済となる。 Nb：0.2〜2.0％ 高温強度、その他の高温特性の確保に重要な元
素である。0.2％に満たないと、その効果は十分
でなく、一方2.0％をこえると、高温域で耐酸化
性の劣化が著しくなる。 Ｎ：0.1％以下 強度向上効果を有するが、0.1％をこえると、
冷間加工性が悪く、縮径加工が困難となり、健全
な管が得られない。 Ｐ、Ｓ、その他の不純物は、通常の溶製技術上
の不可避的混入を許容する。例えば、Ｐは0.03％
以下、Ｓは0.03％以下であればさしつかえない。 第１表に、遠心鋳造管（機械加工後の外径50〜
60mm、肉厚４〜６mm、長さ2000mm）を素管とする
冷間圧延縮径加工（減面率40〜60％、減径率25〜
30％）による小口径管の製管例を示す。試番１〜
10は本発明規定の成分組成を有する耐熱鋳鋼、11
および12はＣまたはＮが本発明の上限規定を逸脱
する耐熱鋳鋼であり、各試番の上段は本発明の加
工条件を満たす例、下段は減径率が本発明の規定
から逸脱する比較例である。表中、「塑性加工管
の性状」欄における「〇」は塑性加工管の外面お
よび両端面のいづれにも割れがなく、かつ内面に
も微細な割れが認められず、健全な管性状を有す
ること、「×」印は管の内・外面または管端面の
いづれかに割れが発生したことを意味する。
遠心鋳造耐熱鋳鋼管を素管として、これに冷間加
工を加えることにより、展伸・縮径された小口径
長尺の継目無耐熱鋳鋼管を製造するものである。 遠心鋳鋼管は、通常水平横型遠心鋳造用鋳型を
高速回転（重力倍数：約60〜250G）させなが
ら、所定の溶湯を鋳込み、鋳型内に溶湯シリンダ
ーを形成して凝固させることにより得られ、凝固
後の鋳造体に切削加工による内・外径加工を施し
て所定の管体に仕上げられる。遠心鋳造による製
管法は、塑性加工法、例えば熱間押出加工法のよ
うに、ビレツトを素材とし、加熱，ピアシング，
再加熱，押出加工の各工程を要する方法に比較し
て工程が簡素で、経済的である。 しかしながら、遠心鋳造法は、比較的口径の大
きい管体の製造に適しているが、小口径管を鋳造
することは容易でない。それは、口径が小さくな
る程、鋳型内にのぞむ鋳込樋を細くせねばなら
ず、それに伴つて鋳込樋の内孔が溶湯やスラグに
よつて閉塞され易くなるからであり、また鋳型内
への単位時間当りの注湯量が少くなるため、鋳型
内での溶湯シリンダーが形成される以前に、鋳型
内壁との接触により凝固温度に到達した個所から
順次凝固が進行する結果、ひけ巣やキライ（ガス
孔）等の鋳造欠陥が発生し易くなる。これらの不
具合は鋳造管が長尺になる程、顕著となる。この
ため、外径約50mm以下、単管長約５ｍ以上の小口
径・長尺管の耐熱鋳鋼管を遠心鋳造法で製造する
ことは極めて困難である。 本発明は、上記問題を解決するために、遠心鋳
造された耐熱鋳鋼管を素管とし、これを塑性加工
することにより小口径・長尺耐熱鋳鋼管を得よう
とするものであり、その加工法として冷間圧延縮
径加工を適用すれば、塑性加工時に割れが発生し
にくく、従つて比較的冷間加工性の劣る遠心鋳造
管に対しても、適当な加工条件を与えれば亀裂等
を生じることな所望の管サイズへの縮径・展伸が
可能であろうとの観点から種々研究を重ねた結果
完成されたものである。 以下、本発明方法について詳述する。 本発明は、C0.05〜0.25％、Si2.0％以下、
Mn2.0％以下、Cr19.0〜27.0％、Ni30.0〜40.0
％、Nb0.2〜2.0％、N0.1％以下、残部Feおよび
不可避不純物からなる耐熱鋳鋼の遠心鋳造管を素
管とし、該素管に切削加工による適当な内・外径
加工を加えたのち、冷間圧延による縮径加工を行
う。 冷間圧延縮径加工は、減面率40〜60％におい
て、減径率を30％以下とする。減面率および減径
率は次式により求められる。 減面率（％）＝（１−Ａ／Ａ０）×100 〔但し、A0：塑性加工前の管断面積、Ａ：塑
性加工後の管断面積〕。 減径率（％）＝（１−Ｄ／Ｄ０）×100 〔但し、D0：塑性加工前の管外径（または内
径）、Ｄ：塑性加工後の管外径（または内径）〕。 上記冷間圧延縮径加工において、減径率を30％
以下とするのは、それを越えると、減面率が40〜
60％の範囲内であつても、塑性加工時に管体、特
にその管端面に多数の亀裂が発生し、縮径加工が
困難となるからである。減径率を30％以下に制限
することにより、亀裂等のトラブルを生じること
なく所望のサイズに展伸・縮径された健全な小口
径・長尺管を得ることができる。冷間圧延縮径加
工を一そう円滑に行うためのより好ましい加工条
件は、減面率40〜60％において、減径率を30％以
下で、かつ10％以上に限定することである。 素管として使用される遠心鋳造管の鋳造サイズ
は目的とする管サイズに応じ、不必要に大径でな
く、かつ鋳造技術上の困難を伴なわない適当なサ
イズであればよい。例えば、外径38.1mm、肉厚
3.2mm、長さ5000mmの管体を目的とする場合、切
削加工により外径52mm、肉厚６mm、長さ2000mmに
仕上げられた鋳造管を素管として前記加工条件下
に冷間圧延縮径加工することにより容易に目的の
管サイズを得ることができる。 本発明耐熱鋳鋼管の前記化学成分組成は、縮径
加工における冷間加工性，耐熱特性，その他の諸
特性を考慮して特定されたものであり、各成分の
限定理由は次のとおりである。 Ｃ：0.05〜0.25％ 強度改善に有効であるが、0.25％をこえると、
冷間圧延縮径加工時の亀裂の発生により健全な管
を得難く、一方、0.05％に満たないと、耐熱用途
に必要な高温強度が不足する。 Si：2.0％以下 素管鋳造の際の溶湯の流動性を得るのに必要で
あるが、2.0％をこえると管の溶接性が劣化す
る。 Mn：2.0％以下 溶湯の脱酸・脱硫・溶解・精錬時のスラグ流動
性の向上を目的として添加されるが、2.0％をこ
えると効果はほぼ飽和する。 Cr：19.0〜27.0％ 高温用材料として必要な耐酸化性を得るのに必
要であるが、19.0％未満ではその効果が不足し、
一方27.0％を越えると、材料の硬化による縮径加
工が困難となり、また溶接性も劣化する。 Ni：30.0〜40.0％ 高温強度の向上に必要である。30.0％未満で
は、他の元素との組合せにおいても高温強度が不
足し、一方40.0％をこえても、Niの増量に見合う
高温強度向上効果が得られず、不経済となる。 Nb：0.2〜2.0％ 高温強度、その他の高温特性の確保に重要な元
素である。0.2％に満たないと、その効果は十分
でなく、一方2.0％をこえると、高温域で耐酸化
性の劣化が著しくなる。 Ｎ：0.1％以下 強度向上効果を有するが、0.1％をこえると、
冷間加工性が悪く、縮径加工が困難となり、健全
な管が得られない。 Ｐ、Ｓ、その他の不純物は、通常の溶製技術上
の不可避的混入を許容する。例えば、Ｐは0.03％
以下、Ｓは0.03％以下であればさしつかえない。 第１表に、遠心鋳造管（機械加工後の外径50〜
60mm、肉厚４〜６mm、長さ2000mm）を素管とする
冷間圧延縮径加工（減面率40〜60％、減径率25〜
30％）による小口径管の製管例を示す。試番１〜
10は本発明規定の成分組成を有する耐熱鋳鋼、11
および12はＣまたはＮが本発明の上限規定を逸脱
する耐熱鋳鋼であり、各試番の上段は本発明の加
工条件を満たす例、下段は減径率が本発明の規定
から逸脱する比較例である。表中、「塑性加工管
の性状」欄における「〇」は塑性加工管の外面お
よび両端面のいづれにも割れがなく、かつ内面に
も微細な割れが認められず、健全な管性状を有す
ること、「×」印は管の内・外面または管端面の
いづれかに割れが発生したことを意味する。
【表】
前記表における試番１〜10の各上段の例に示さ
れるように、本発明の規定する化学成分組成と加
工条件とを満たすことにより、割れを生じずに展
伸・縮径を達成し健全な小口径・長尺管が得られ
る。一方、試番１〜10の下段の例のように、化学
成分組成が適正であつても、加工条件が本発明規
定からはずれると割れが発生する。更に、試番10
および11のように、化学成分組成が適正を欠く
と、減径率のいかんにかかわらず、割れが発生
し、とくに減径率が30％をこえる例では、管端面
の割れが著しく製管不可能であつた。また、試番
10，11の塑性加工管は、切断後の液体浸透探傷検
査により管内面に微細な割れが発生していること
も認められた。 以上のように、本発明によれば、遠心耐熱鋳鋼
管を素管として所望の管サイズ、とくに遠心鋳造
では不可能な小口径・長尺耐熱鋳鋼管を製造する
ことができる。また、本発明は、遠心鋳造管を素
管とするのであるから、熱間押出加工管のような
複雑な加工工程を要する管体を素管とする場合に
比較して製造コストが安価であり、加えて耐熱用
途における高温特性、とくに高温強度にもすぐれ
る。それは、耐熱鋳鋼管は、一般に熱間塑性加工
により形成された耐熱鋼管よりも、結晶粒が粒大
であること、鋳造凝固過程で結晶粒界に析出する
一次炭化物と金属マトリツクスとの結合力が強固
であること、また高温強度向上のために必要な合
金元素の選択が比較的自由であること（後者で
は、熱間塑性加工が行なわれるので、添加可能な
合金元素は、熱間加工性を損なわないものに限定
される）などによる。もつとも、本発明方法によ
り得られた塑性加工管に対し、必要に応じて塑性
変形による歪硬化を回復するために溶体化処理を
行う際に、再結晶現象に伴うクリープ破断強度の
低下を生じるが、その熱処理において、化学成分
組成に応じて比較的高めの温度（例えば、1250℃
以上）を設定して結晶粒の粒大化を図れば、高温
強度の大幅な低下を防止し、良好な高温強度を保
持することは十分に可能である。 本発明により得られる耐熱鋳鋼管は、種々の耐
熱用途に供され、例えばピツグテイル等の引抜
管、あるいはヘアピンチユーブ、スチームスーパ
ーヒーターチユーブ、その他各種熱交換器用継目
無鋼管の代替品として有用である。
れるように、本発明の規定する化学成分組成と加
工条件とを満たすことにより、割れを生じずに展
伸・縮径を達成し健全な小口径・長尺管が得られ
る。一方、試番１〜10の下段の例のように、化学
成分組成が適正であつても、加工条件が本発明規
定からはずれると割れが発生する。更に、試番10
および11のように、化学成分組成が適正を欠く
と、減径率のいかんにかかわらず、割れが発生
し、とくに減径率が30％をこえる例では、管端面
の割れが著しく製管不可能であつた。また、試番
10，11の塑性加工管は、切断後の液体浸透探傷検
査により管内面に微細な割れが発生していること
も認められた。 以上のように、本発明によれば、遠心耐熱鋳鋼
管を素管として所望の管サイズ、とくに遠心鋳造
では不可能な小口径・長尺耐熱鋳鋼管を製造する
ことができる。また、本発明は、遠心鋳造管を素
管とするのであるから、熱間押出加工管のような
複雑な加工工程を要する管体を素管とする場合に
比較して製造コストが安価であり、加えて耐熱用
途における高温特性、とくに高温強度にもすぐれ
る。それは、耐熱鋳鋼管は、一般に熱間塑性加工
により形成された耐熱鋼管よりも、結晶粒が粒大
であること、鋳造凝固過程で結晶粒界に析出する
一次炭化物と金属マトリツクスとの結合力が強固
であること、また高温強度向上のために必要な合
金元素の選択が比較的自由であること（後者で
は、熱間塑性加工が行なわれるので、添加可能な
合金元素は、熱間加工性を損なわないものに限定
される）などによる。もつとも、本発明方法によ
り得られた塑性加工管に対し、必要に応じて塑性
変形による歪硬化を回復するために溶体化処理を
行う際に、再結晶現象に伴うクリープ破断強度の
低下を生じるが、その熱処理において、化学成分
組成に応じて比較的高めの温度（例えば、1250℃
以上）を設定して結晶粒の粒大化を図れば、高温
強度の大幅な低下を防止し、良好な高温強度を保
持することは十分に可能である。 本発明により得られる耐熱鋳鋼管は、種々の耐
熱用途に供され、例えばピツグテイル等の引抜
管、あるいはヘアピンチユーブ、スチームスーパ
ーヒーターチユーブ、その他各種熱交換器用継目
無鋼管の代替品として有用である。
Claims (1)
- １ C0.05〜0.25％、Si2.0％以下、Mn2.0％以
下、Cr19.0〜27.0％、Ni30.0〜40.0％、Nb0.2〜
2.0％、N0.1以下、残部Feおよび不可避的不純物
からなる耐熱鋳鋼遠心鋳造管を素管とし、切削加
工により内・外径加工したのち、減面率40〜60
％、かつ減径率30％以下の加工条件下に、冷間縮
径圧延加工することを特徴とする耐熱鋳鋼管の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5975183A JPS59185724A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 耐熱鋳鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5975183A JPS59185724A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 耐熱鋳鋼管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59185724A JPS59185724A (ja) | 1984-10-22 |
| JPS6147210B2 true JPS6147210B2 (ja) | 1986-10-17 |
Family
ID=13122259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5975183A Granted JPS59185724A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 耐熱鋳鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59185724A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922065B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-04-12 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant fluid conducting parts, methods of making corrosion resistant fluid conducting parts and equipment and parts replacement methods utilizing corrosion resistant fluid conducting parts |
| US9375771B2 (en) | 2009-08-17 | 2016-06-28 | Ati Properties, Inc. | Method of producing cold-worked centrifugal cast tubular products |
| US9574684B1 (en) | 2009-08-17 | 2017-02-21 | Ati Properties Llc | Method for producing cold-worked centrifugal cast composite tubular products |
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-
1983
- 1983-04-05 JP JP5975183A patent/JPS59185724A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59185724A (ja) | 1984-10-22 |
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