(57)【要約】寿命を長くしたピアサープラグ及びその製造方法を提供する。ピアサープラグ１は、先端部２と、先端部２と同じ素材で形成され、先端部２と連続する胴部３とを備える。胴部３は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部５を含む。先端部２は筒部５よりも硬い。
2017051632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と、
前記先端部と同じ素材で形成され、前記先端部と連続する胴部とを備え、
前記胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含み、
前記先端部は前記筒部よりも硬い、ピアサープラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のピアサープラグであって、
前記ピアサープラグの表面に形成された皮膜をさらに備える、ピアサープラグ。
【請求項３】
先端部と、前記先端部と同じ素材で形成され、前記先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、
前記先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ前記胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度が前記オーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む、ピアサープラグの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のピアサープラグの製造方法であって、
前記加熱する工程に先だって、前記ピアサープラグの表面に皮膜を形成する工程をさらに含む、ピアサープラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアサープラグ及びその製造方法に関し、特に継目無鋼管を製造するための穿孔圧延に用いるピアサープラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管は、加熱されたビレットに穿孔圧延機（ピアサー）による穿孔圧延を施すことで製造される。特開平７−９６３０５号公報及び実開平３−１８９０１号公報には、穿孔圧延に用いるピアサープラグが開示されている。ピアサープラグは非常に過酷な環境で使用される。【０００３】
特開２００３−１７１７３３号公報、特開平１０−２９１００８号公報、特許第２６８３８６１号公報及び特許第３６３５５３１号公報には、素材表面に酸化皮膜を設けることで、素材の損耗を抑制したピアサープラグが開示されている。特開２０１３−２４８６１９号公報、特許第４２７９３５０号公報及び特許第５１６９９８２号公報には、素材表面に溶射皮膜を設けることで、素材の損耗を抑制したピアサープラグが開示されている。これらの皮膜はいずれも、穿孔に用いることで、磨耗や剥離により消耗する。皮膜が消耗したピアサープラグは、使用を中断して、皮膜を再び形成することで、再使用できる。ただし、穿孔圧延によるプラグ母材（素材）の変形量及び損耗量が所定の許容値を超えていたプラグは再使用できない。ピアサープラグは、穿孔圧延に用いられることにより、特に先端部に変形及び損耗（以下、あわせて変形という）が生じやすい。【０００４】
特許第５４６４３００号公報には、先端部に肉盛層を設け、肉盛層よりも後方に溶射皮膜を設けたピアサープラグが開示されている。このピアサープラグは、高強度の肉盛層によってプラグ母材（素材）の変形を抑制している。また、特開平１０−１５６４１０号公報には、胴部を３Ｃｒ（クロム）−１Ｎｉ（ニッケル）系の低合金鋼で形成し、先端部をＮｂ（ニオブ）合金で形成することで、先端部の高温強度を高めて、先端部の変形を抑制したピアサープラグが開示されている。特公平５−８５２４２号公報には、耐熱合金から構成された先端部と、先端部を相対回転可能に装着された本体とを備えることで、変形を生じにくくしたピアサープラグが開示されている。
【発明の開示】
【０００５】
以上のように、ピアサープラグの変形を抑制するため、ピアサープラグの先端部表面の硬さを増加させることは行われてきた。しかしながら、従来提案されているピアサープラグは、先端部に肉盛部を形成した構造や、胴部とは異なる素材で作られた先端部を胴部に取り付けた構造であるため、製造工程が煩雑であり、製造コストもかかる。
【０００６】
一方で、ピアサープラグ全体を硬い素材とすると、素材の靭性が低下することで、穿孔圧延時に割れを生じることがある。ここで、本発明者はプラグの割れの発生状況を詳細に観察した結果、穿孔圧延時の割れは、主にピアサープラグとバー（芯金）とを結合させるためにピアサープラグに設けられる結合用の穴を起点として生じることを見出した。
【０００７】
本発明の目的は、先端部と胴部とが同じ素材であるピアサープラグであって、ピアサープラグの変形を抑制し、かつ割れも抑制し、寿命を長くしたピアサープラグ及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の一実施形態によるピアサープラグは、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備える。胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含む。先端部は筒部よりも硬い。
【０００９】
本発明の一実施形態によるピアサープラグの製造方法は、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度がオーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む。
【００１０】
本発明によれば、ピアサープラグの寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるピアサープラグの縦断面図である。
【図２】図２は、図１と異なる形状の他のピアサープラグの縦断面図である。
【図３】図３は、ピアサープラグを備えた穿孔圧延機の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、加熱装置の模式図である。
【図６】図６は、図５に示す加熱装置とは別の加熱装置の模式図である。
【図７】図７は、ヒートパターンの一例を示したグラフである。
【図８】図８は、プラグ変形量とパス数との関係を示したグラフである。
【図９】図９は、番号１〜１５のピアサープラグにおける先端部のビッカース硬さを示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態の概要を説明する。
ピアサープラグは、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備える。胴部は、バーを取り付けるための穴が形成された筒部を含む。先端部は筒部よりも硬い。
【００１３】
このピアサープラグは、先端部が筒部よりも硬く、かつ筒部が先端部よりも靭性が高いものになっている。そのため、ピアサープラグは、穿孔圧延に用いられたとき、先端部の変形が抑制され、かつ筒部の割れが抑制される。その結果、ピアサープラグは、より多くの回数の穿孔圧延に用いられることができ、寿命が長くなる。
【００１４】
このピアサープラグは、ピアサープラグの表面に形成された皮膜をさらに備える。
【００１５】
ピアサープラグの製造方法は、先端部と、先端部と同じ素材で形成され、先端部と連続する胴部とを備えるピアサープラグを準備する工程と、先端部の温度がオーステナイト変態温度以上になりかつ胴部においてバーを取り付けるための穴が形成された筒部の温度がオーステナイト変態温度未満になるように前記ピアサープラグを加熱する工程とを含む。
【００１６】
この方法で製造されたピアサープラグは、先端部が筒部よりも硬く、かつ筒部が先端部よりも靭性が高いものになっている。そのため、このピアサープラグは、穿孔圧延に用いられたとき、先端部の変形が抑制され、かつ筒部の割れが抑制される。その結果、このピアサープラグは、より多くの回数の穿孔圧延に用いられることができ、寿命が長くなる。
【００１７】
ピアサープラグの製造方法は、前記加熱する工程に先だって、ピアサープラグの表面に皮膜を形成する工程をさらに含む。
【００１８】
この方法で製造されるピアサープラグは、皮膜により圧延部の変形が抑制される。
【００１９】
［ピアサープラグ］
以下、本発明の一実施形態によるピアサープラグについて詳細に説明する。
ピアサープラグ（以下、単にプラグという）は継目無鋼管の製造に用いる穿孔圧延機（ピアサー）で繰り返し使用される。プラグに用いられる素材は、加熱処理により硬度が向上する鋼、すなわち焼きが入る鋼であれば特に限定されない。また、プラグは、鍛造して形成されることが好ましいが、特にこれに限定されない。
【００２０】
プラグに用いられる素材となる鋼は、Ｆｅ（鉄）及び不純物に加えて、特徴的な元素を以下の範囲で含むことが好ましい。なお、これらの元素以外を含んでもよい。以降、元素に関する％は、質量％を意味する。
【００２１】
Ｃ：０．０８〜０．５％
炭素（Ｃ）は高温強度向上に対する有効成分である。Ｃ含有量が０．０８％以下では効果がない。また、Ｃ含有量が０．５％を超えると、硬度が高くなりすぎる。また、炭化物の析出状態の制御がしにくくなる。したがって、Ｃ含有量は０．０８〜０．５％とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．３％以下であり、さらに好ましくは０．２％以下である。Ｃ含有量は、好ましくは０．０９％以上であり、さらに好ましくは０．１％以上である。
【００２２】
Ｓｉ：０．１〜１．０％
シリコン（Ｓｉ）は脱酸素に有効な成分である。Ｓｉ含有量が０．１％以下では効果が小さい。Ｓｉ含有量が１．０％を超えると素材の靭性が劣化し始める。したがって、Ｓｉ含有量は０．１〜１．０％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．９％以下であり、さらに好ましくは０．８％以下である。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２％以上であり、さらに好ましくは０．３％以上である。
【００２３】
Ｍｎ：０．２〜１．５％
マンガン（Ｍｎ）は高温におけるオーステナイトを安定化する。すなわち、δフェライトの生成を抑制して靭性低下を抑制する。その効果はＭｎ含有量が０．２％以上で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が１．５％を超えると硬度が高くなりすぎ、穿孔後に焼き割れが生じやすくなる。したがって、Ｍｎ含有量は０．２〜１．５％とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．４％以下であり、さらに好ましくは１．３％以下である。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３％以上であり、さらに好ましくは０．４％以上である。
【００２４】
素材は、以下の選択元素を含有しても良い。すなわち、以下の元素は、いずれも素材に含有されていなくても良い。また、一部だけが含有されていても良い。
【００２５】
Ｎｉ：０〜２．０％
ニッケル（Ｎｉ）はプラグ表層部に形成される焼き入れ相の靭性を改善する効果がある。その効果はＮｉ含有量が２．０％でほぼ飽和する。それ以上の添加はコスト増加要因となる。したがって、Ｎｉ含有量は０〜２．０％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．９％以下であり、さらに好ましくは１．８％以下である。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．２％以上であり、さらに好ましくは０．３％以上である。
【００２６】
Ｍｏ：０〜４．０％、Ｗ：０〜４．０％
モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）は置換可能な元素である。これらの元素は高温強度の改善に有効であり、かつＡｃ１点を上昇させて穿孔後に表面に焼きが入る部分を低減する効果がある。しかし、総和が８．０％を超えると、高温でもフェライトが残留し、強度及び靭性が低下する。したがって、総和は８．０％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは３．９％以下であり、さらに好ましくは３．８％以下である。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．７５％以上であり、さらに好ましくは０．８％以上である。Ｗ含有量は、好ましくは３．９％以下であり、さらに好ましくは３．８％以下である。Ｗ含有量は、好ましくは０．７５％以上であり、さらに好ましくは０．８％以上である。
【００２７】
Ｃｕ：０〜０．５％
銅（Ｃｕ）はオーステナイト安定化元素であり、穿孔時に高温に保持されてオーステナイトとなったプラグ表層部の靱性を改善する効果がある。したがって、Ｃｕ含有量は０〜０．５％とする。
【００２８】
Ｂ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜１．０％、Ｖ：０〜１．０％、Ｃｒ：０〜１０．０％、
Ｔｉ：０〜１．０％
ボロン（Ｂ）が少しでも含有されれば、粒界の強度を増加させる効果がある。しかし、Ｂ含有量が０．２％を超えると、逆に脆化相が析出し靭性が劣化する。したがって、Ｂ含有量は０〜０．２％とする。ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）及びチタン（Ｔｉ）は少しでも含有すれば、結晶粒を微細化する効果がある。したがって、Ｎｂ、Ｖ及びＴｉの元素の含有量の各々は０〜１．０％とし、Ｃｒ含有量は０〜１０．０％とする。
【００２９】
その他、脱硫などの目的で、カルシウム（Ｃａ）、希土類元素（ＲＥＭ）を必要に応じて微量添加することができる。
【００３０】
プラグ１は、図１に示すように、例えば砲弾形状である。プラグ１は、先端部２と、胴部３とを備える。プラグ１の横断面は、先端部２、胴部３ともに円形状である。先端部２及び胴部３は表面が連続する。先端部２及び胴部３は同じ素材で形成されており、１つのパーツである。以下、プラグ１において、先端部２側を前方とし、胴部３側を後方とする。胴部３はバーと接続するために設けられた後端面（裏面）に開口した結合用穴４を有する。結合用穴４の前端（穴の底）は、例えば、プラグ１の全長（先端部２の前端から胴部３の後端までの寸法）のうち、中央又はそれよりも後方の部位に位置する。プラグ１の後方部分（胴部３の後方部分）は、結合用穴４によって筒状になっている。プラグ１の長手方向（軸方向）において、内部に結合用穴４が形成されている部分を筒部５という。プラグ１の長手方向における結合用穴４の前端から後端（開口端）までの長さ、つまり結合用穴４の深さをＤ［ｍｍ］として、筒部５の前端は、結合用穴４の前端から前方に０．１×Ｄ［ｍｍ］の位置とする。すなわち、筒部５は、プラグ１の長手方向において、結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置とプラグ１の後端との間の部分を指す。なお、図１に示すプラグ１は、胴部３よりも後方に位置する逃げ部をさらに備えてもよい。プラグ１は、図２に示すように、先端部２が凸型に突出して形成されている形状であってもよい。図２に示すプラグ１は、胴部３よりも後方に位置する逃げ部１０をさらに備える。
【００３１】
プラグ１は、図３に示すように、穿孔圧延機１３において、結合用穴４にバー１５（芯金）の先端を取り付け、穿孔圧延に用いられる。プラグ１は一対の傾斜ロール１４，１４の間であってかつパスラインＰＬ上に配置される。穿孔圧延時、プラグ１は、その先端部２から中実のビレット１６が押し込まれるため、高温に晒されるとともに、高い圧力を受ける。
【００３２】
別の観点から、プラグ１は、図１又は図２に示すように、圧延部１１とリーリング部１２とに区分される。圧延部１１は先端部２の全体及び胴部３のうち先端部２に連続する前方の部位であり、リーリング部１２は胴部３の圧延部１１よりも後方の部位である。圧延部１１は穿孔圧延において、肉厚圧下の大部分を受け持つ部位である。リーリング部１２は、穿孔圧延において、中空素管（シェルともいう）の肉厚を仕上げる部位である。
【００３３】
プラグ１は、皮膜８をさらに備える。皮膜８は、例えば、溶射により形成された鉄及び鉄酸化物を主成分とする溶射皮膜または酸化熱処理により形成されたスケール皮膜である。皮膜８は、プラグ１の表面に形成され、例えばプラグ表面の全体（芯金結合用の穴が設けられる後端面を除く）を覆う。なお、皮膜８は、プラグ表面の少なくとも圧延部１１上に形成されればよいが、プラグの後端面を除く全表面に形成されることが好ましい。また、皮膜８は、その厚さを部位毎に異ならせることが好ましく、胴部３表面に形成される皮膜８の厚さよりも先端部２表面に形成される皮膜８を厚くすることが好ましい。
【００３４】
先端部２は筒部５よりも硬い。プラグ１において、先端部２のビッカース硬さは、３００Ｈｖ以上であるのに対して、筒部５のビッカース硬さは、好ましくは２２０〜２６０Ｈｖであるが、２２０Ｈｖ以下でも良い。なお、本実施形態において、ビッカース硬さは、プラグ１を長手方向に切断した断面から、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に基づき、１ｋｇｆの試験力で測定した値である。また、筒部５は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２（２００５）に基づくフルサイズ試験片を用いたシャルピー衝撃試験において、２０℃における衝撃値が従前のプラグと同程度の２０Ｊ／ｃｍ２以上である。
【００３５】
以上のように、プラグ１は、先端部２を筒部５よりも硬くしたことで、穿孔圧延による先端部２の変形を抑制することができる。具体的には、穿孔圧延に用いられたプラグ１は、例えば、先端部２の変形による全長の減少量（プラグ変形量ともいう）を従前の約５０％に抑えることができる。さらに、プラグ１は、従前と変わらない穿孔効率でビレットを穿孔圧延することができる。
【００３６】
筒部５を先端部２と同様に硬くすると、筒部５の靭性が低下して穿孔圧延により筒部５に割れが生じる。本実施形態のプラグ１は、先端部２及び胴部３を同じ素材で形成したプラグにおいて、先端部２のみを硬くすることで、硬さを向上させた先端部２と所望の靱性を有する筒部５とを備えることができる。その結果、プラグ１は、筒部５の割れの発生を抑制しながら、先端部２の変形を抑制することができ、繰り返し使用する際の寿命を長くすることができる。
【００３７】
［製造方法］
次に、本発明の一実施形態によるプラグ１の製造方法について詳細に説明する。なお、プラグ１の説明と重複する説明は省略する。
【００３８】
製造方法は、例えば、図４に示すように、プラグを準備する工程Ｓ１と、プラグ上に皮膜を形成する工程Ｓ２と、プラグを加熱する工程Ｓ３と、プラグを冷却する工程Ｓ４とを含む。工程Ｓ１において、プラグは先端部２及び胴部３を備える。先端部２及び胴部３は同一の素材で形成される。したがって、工程Ｓ１で準備されるプラグは、先端部２及び胴部３（筒部５）の硬さが同じであり、靱性も同じである。工程Ｓ１で準備されるプラグの硬さは、好ましくはビッカース硬さで２２０〜２６０Ｈｖであるが、２２０Ｈｖ以下でも良い。
【００３９】
工程Ｓ２では、プラグ上に皮膜８を形成する。皮膜８を形成する方法は、周知の方法である。皮膜８はアーク溶接により形成される溶射皮膜であることが好ましい。皮膜８は、例えば、鉄及び鉄酸化物を主成分とする溶射皮膜である。なお、工程Ｓ２は、工程Ｓ３の後に実施されてもよく、工程Ｓ４の後に実施されてもよく、実施されなくてもよい。また、工程Ｓ２は、溶射皮膜に代えて、酸化熱処理によりスケール皮膜を形成してよい。皮膜８は、少なくとも圧延部１１上に形成されればよいが、プラグ表面の全体（後端面を除く）に形成されることが好ましい。皮膜８が溶射皮膜の場合は、工程Ｓ３における加熱前に皮膜形成することが好ましい。
【００４０】
工程Ｓ３では、プラグの先端部２を加熱する。工程Ｓ３において、先端部２の温度がオーステナイト変態温度（Ａｃ３点）以上になり、筒部５の温度がＡｃ３点未満になるように加熱する。ここで、加熱される温度をＡｃ３点未満とすべき筒部５は、前述の通り、結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置とプラグの後端との間の部分である。換言すると、プラグの後端と結合用穴４の前端から０．１×Ｄ［ｍｍ］前方の位置との間の領域は、Ａｃ３点未満になるように加熱される。加熱処理は、例えば、図５に示すように、先端部２の外周に高周波コイル６を取り付け、Ａｒ雰囲気の加熱装置内にプラグを配置し、コイル６を用いて先端部２を１０００〜１２００℃で高周波加熱する。加熱時間は焼きが入る時間であればよく、高周波加熱の場合、Ａｃ３点以上の温度に数秒以上加熱すれば十分であるが、工業的な安定性を考慮すると２０秒以上が好ましく、１分以上がより好ましい。加熱時間は２０分以内が好ましく、１０分以内がより好ましい。特に、加熱処理を不活性ガス雰囲気以外（例えば大気中）で実施する場合、加熱時間は１０分以内が好ましく、５分以内がより好ましい。長時間加熱すると、皮膜８の性状が変化するおそれがあるからである。例えば、大気中であれば、皮膜８の酸化が進むおそれがある。上記した加熱処理により、先端部２の温度をＡｃ３点以上まで上げ、筒部５の温度をＡｃ３点未満にすることができる。なお、プラグを加熱する装置は、高周波コイル６に限らない。
【００４１】
図６に、高周波コイル６を使用せずにプラグを加熱する装置の例を示す。図６に示す加熱装置７は、ヒータ７１，７２を備える。ヒータ７１は、加熱装置７の上部に配置されている。ヒータ７２は、加熱装置７の下部に配置されている。
【００４２】
工程Ｓ３の実施に際し、加熱装置７内にプラグが装入される。加熱装置７内には、複数のプラグが装入されることが好ましい。このとき、プラグとヒータ７２との間には遮蔽物８が設置される。すなわち、ヒータ７２の上方に遮蔽物８が配置され、遮蔽物８上にプラグが載置される。遮蔽物８は、ヒータ７２からプラグへの伝熱を抑制する部材である。遮蔽物８の形状は、例えば、格子状や板状である。遮蔽物８は、酸化物で被覆されていてもよい。
【００４３】
加熱装置７内のプラグは、ヒータ７１，７２によって加熱される。ヒータ７１，７２の加熱温度（設定温度）は、同一とすることができる。加熱装置７内は、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。プラグの先端部２の温度がＡｃ３点以上の所定温度に達した時点で、加熱装置７からプラグが取り出される。遮蔽物８によってプラグの下部への伝熱はプラグの上部への伝熱よりも小さくなっているため、筒部５の温度は先端部２の温度よりも低い。加熱装置７からプラグを取り出す時点で、筒部５の温度はＡｃ３点まで達しておらず、Ａｃ３点未満となっている。
【００４４】
加熱装置７によるプラグの加熱は、遮蔽物８を用いずに行うこともできる。この場合は、プラグの上方に位置するヒータ７１の加熱温度よりも、プラグの下方に位置するヒータ７２の加熱温度を小さくする。これにより、プラグの上部への伝熱を大きく、プラグの下部への伝熱を小さくすることができる。よって、遮蔽物８を用いた場合と同様に、先端部２の温度がＡｃ３点以上になる一方で筒部５の温度がＡｃ３点未満となるように、プラグを加熱することができる。
【００４５】
加熱装置７内のプラグについて、例えば、先端部２及び筒部５の各々に熱電対を取り付けて先端部２及び筒部５の温度を測定することができる。これにより、筒部５の温度がＡｃ３点未満である一方、先端部２の温度がＡｃ３点以上の所定温度に達したことを検知し、好ましいタイミングでプラグを加熱装置７から取り出すことができる。なお、工程Ｓ３の実施の都度、先端部２及び筒部５の温度を測定する必要はない。温度の測定を一度行えば適切な加熱時間を得ることができるため、同種のプラグに関しては、当該加熱時間で工程Ｓ３を実施すればよい。
【００４６】
工程Ｓ４では、工程Ｓ３で加熱されたプラグを冷却する。例えば、コイル６の通電を止め、加熱装置の扉を開放して、プラグを４００℃以下、通常は室温まで冷却する。これによって、プラグ１が製造される。冷却速度は焼きが入る速度であればよく、放冷程度かそれ以上であればよい。
【００４７】
以上のように、この製造方法で製造されたプラグ１は、先端部２をＡｃ３点以上に加熱することで、先端部２の硬さを向上させることができる。さらに、プラグ１は、筒部５の温度をＡｃ３点未満に抑えることで、加熱による筒部５の靱性の低下を抑制することができる。その結果、プラグ１は、硬さを向上させた先端部２と所望の靱性を有する筒部５とを備えることができ、寿命を長くすることができる。また、穿孔圧延に用いたときにおいて、先端部２の変形に起因する皮膜８の剥離を抑制することができる。
【００４８】
プラグ１の製造方法は、上述のものに限られない。筒部５のみに焼き戻しを行うことにより、先端部２が筒部５よりも硬いプラグ１を製造してもよい。例えば、全体（先端部２及び胴部３）が３００Ｈｖ以上のビッカース硬さを有するプラグを準備して筒部５のみを焼き戻すことにより、先端部２のビッカース硬さが３００Ｈｖ以上であって、筒部５のビッカース硬さが２２０〜２６０Ｈｖのプラグ１を製造することができる。
【実施例】
【００４９】
表１に示す化学組成を有する鋼から、複数のプラグを製造した。これらのプラグを番号１〜１６のプラグとして準備した。なお、表１において、元素の含有量はいずれも質量％である。さらに、化学組成において、残部はＦｅ及び不純物である。【００５０】
【表１】
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【００５１】
番号１〜１７のプラグ各々は、先端部２及び胴部３上に皮膜８を形成した。皮膜８は鉄線材（普通鋼製の線材）を用いたアーク溶接による溶射皮膜である。番号１〜１５各々では、皮膜８を備えたプラグを、図５に示す加熱装置で加熱し、その後コイル６の通電を止め、加熱装置の扉を開放して放冷し、プラグ１を製造した。番号１〜１５各々の加熱装置による加熱時間及び加熱温度を、表２に示す。番号１のプラグにおける先端部２のヒートパターンを、図７に示す。具体的には、番号１のプラグは、コイル６を用いて１２０秒で１０００℃に加熱され、その後、１０００℃で６００秒保持された。さらに、プラグは、１０００℃から１００秒かけて７５０℃に冷却され、７５０℃から２５０秒かけて６００℃に冷却され、６００℃から２５０秒かけて５００℃に冷却され、５００℃から４００秒かけて４００℃に冷却された。また、番号１６のプラグ１は、加熱していない比較例である。表２において、番号１６は、未加熱として加熱温度及び加熱時間に「−」を付した。番号１７のプラグ１は、プラグ全体を加熱できるコイルによって熱処理した比較例である。番号１７の加熱温度及び加熱時間は、表２に示す通り１２００℃及び１２００秒である。【００５２】
【表２】
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【００５３】
［穿孔圧延試験］
本実施例である番号１〜１５のプラグ１のうち番号１〜３のプラグ１及び比較例である番号１６のプラグ１各々を用いて、ＳＵＳ３０４からなるビレットを穿孔圧延する試験を５回ずつ行い、１回の穿孔圧延が終了する度にプラグ変形量を測定した。換言すると、それぞれのプラグを５回繰り返して穿孔圧延試験に使用し、毎回変形量を測定した。また、プラグ１の胴部３、特に筒部５に割れが発生していないか観察した。なお、試験にはいずれも同じ化学組成を有するビレットを用いた。【００５４】
［プラグの変形状況及び皮膜の剥離状況の観察］
穿孔圧延試験に５回用いた番号１及び１６のプラグ１を、軸方向（長手方向）に切断し、切断面における先端部２の変形状況及び皮膜８の剥離状況を観察した。【００５５】
［硬さ試験］
番号１〜１７のプラグ１各々の先端部２及び筒部５の断面に対して、ビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さの測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に基づいて実施した。測定時の試験力は、１ｋｇｆにした。【００５６】
［試験結果］
番号１〜３及び１６のプラグ１は、図８に示すように、１回目の穿孔圧延において、変形量が同程度であった。２回目以降の穿孔圧延において、番号１〜３のプラグ１は、番号１６のプラグ１よりも変形量を抑えることができた。特に、３回目以降の穿孔圧延において、番号１〜３のプラグ１は、番号１６のプラグ１よりも変形量を５０％程度少なく抑えることができた。また、番号１〜３及び１６のプラグ１はいずれも割れは発生していなか
った。【００５７】
切断面における番号１及び１６のプラグ１の観察の結果、番号１のプラグ１は、変形に起因する皮膜８の隔離が認められなかった。一方、番号１６のプラグ１は、先端部２が横に膨れて変形しており、膨れた部位で皮膜８が剥離していた。【００５８】
番号１〜１５のプラグ１はいずれも、図９に示すように、先端部２のビッカース硬さが３００Ｈｖ以上であった。さらに、これらのプラグ１において、加熱温度が高いプラグ１ほど、ビッカース硬さが大きい値を示す傾向があった。一方、番号１６のプラグ１は、先端部２のビッカース硬さが２５０Ｈｖであった。また、番号１〜１６のプラグ１はいずれも、筒部５のビッカース硬さが２２０〜２６０Ｈｖの範囲であった。【００５９】
番号１７のプラグ１は、筒部５のビッカース硬さが３５０Ｈｖであった。番号１７のプラグ１を用いた穿孔圧延では、１回目の穿孔圧延後に、プラグ１の筒部５で割れを確認した。【００６０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、継目無鋼管の製造に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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