(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系ステンレス鋼の溶接管を圧延素管として熱間絞り圧延してコイル状鋼管を製造する際に、前記圧延素管が内面ビード高さを−２００μｍ〜＋２０μｍに調整された溶接管であり、該溶接管を１１５０〜１２７０℃に加熱し、続いて内部循環冷却方式の絞り圧延ロールを配置したストレッチレデューサーにより９５０℃以上の温度域で絞り圧延し、続いて９５０〜５００℃の温度域を平均冷却速度を２００℃／ｍｉｎ．以上として冷却し、続いて巻取り温度を５００℃以下としてコイル状に巻取ることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、配管、熱交換器、化学プラント、溶接用芯線および各種機械部品用などに使用されるオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーステナイト系ステンレス鋼のコイル状鋼管は、シームレス鋼管、熱間押出鋼管およびＴＩＧ溶接鋼管等を素管としてドローベンチ等で引抜加工した後、コイル状に巻取り、その後光輝焼鈍を施して製造されている。
しかし、シームレス鋼管、熱間押出鋼管を素管として冷間引抜加工したとしても該冷間引抜鋼管の長さは精々数１０ｍである。コイル状に巻取った鋼管も前記各種長尺の用途に適用する場合、継手等による接続を要する。その際、継手部が隙間腐食、粒界腐食等により損傷するという問題がある。さらに長さ調整から生じる切捨てにより歩留りが低下すること、引抜加工および溶体化熱処理が数回繰り返されてコイル状の小径管となるため、引抜加工および溶体化熱処理のコストがかかるという課題がある。
【０００３】
オーステナイト系ステンレス鋼の熱間圧延後、直接溶体化処理する方法に関して、特開昭５０−９６４１９号公報および特公昭５９−２２７７３号公報に線材の例が開示されている。前者は熱間圧延終了後、再加熱した後急冷する方法であり、後者は固溶化温度域にて熱間仕上圧延を終了させ、オーステナイト結晶粒が粒度番号７．０以下となるよう固溶化温度域に維持し、急冷する方法である。
【０００４】
線材の熱間圧延時の加工歪み量および歪み速度はコイル状鋼管の熱間絞り圧延に比較して遙かに大きいため、線材の熱間仕上圧延では線材の温度が上昇する。そのため圧延途中での温度低下対策は必要とならず、固溶化温度域にて熱間仕上圧延を終了させる前記特公昭５９−２２７７３号公報のプロセスは適用可能となる。
【０００５】
しかし、オーステナイト系ステンレス鋼素管を加熱してストレッチレデューサーで熱間圧延してコイル状鋼管を製造するプロセスにおいては、熱間圧延時の加工歪み量および歪み速度が線材圧延に比べて遙かに小さいため、加工発熱は線材の加工発熱に比較して遙かに小さくなり、前記特公昭５９−２２７７３号公報のプロセスは適用できない。
【０００６】
従来のストレッチレデューサー圧延では、圧延ロールの寿命向上対策の観点から、圧延ロールの外表面に冷却水を直接注水してロール冷却をする。その場合、圧延ロールの冷却と同時に圧延管も冷却される。圧延ロール無注水でストレッチレデューサー圧延すると圧延管の温度低下は抑制されるが、圧延ロールと圧延管の間で焼付き現象が発生し、コイル状鋼管の製造ができなくなる。このため、圧延ロール無注水化は実用的でない。
【０００７】
一般的にオーステナイト系ステンレス鋼素管の肉厚は１．０ｍｍから３．０ｍｍ程度と薄いため、熱間絞り圧延開始から終了までにオーステナイト系ステンレス鋼の圧延管の温度は８００〜７００℃にまで低下する。圧延管には炭化物が析出しており、圧延終了後急冷しても炭化物の固溶化処理は不可能であり、かつ低温で巻取るために加工歪みが残留し、強度が上昇しすぎる等の問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼のコイル状鋼管を製造する際に、内面疵の発生を防止し、さらに熱間絞り圧延直後に直接固溶化熱処理を施して、冷間加工性に優れた長尺のオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接管を圧延素管として熱間絞り圧延してコイル状鋼管を製造する際に、前記圧延素管が内面ビード高さを−２００μｍ〜＋２０μｍに調整された溶接管であり、該溶接管を１１５０〜１２７０℃に加熱し、続いて内部循環冷却方式の絞り圧延ロールを配置したストレッチレデューサーにより９５０℃以上の温度域で絞り圧延し、続いて９５０〜５００℃の温度域を平均冷却速度を２００℃／ｍｉｎ．以上として冷却し、続いて巻取り温度を５００℃以下としてコイル状に巻取ることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管の製造方法にある。
【００１０】
【作用】
以下に本発明の構成および作用効果を詳述する。
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管は、図３に示すように、素管１１を加熱炉１で１１５０〜１２７０℃に加熱し、続いてストレッチレデューサー２で熱間絞り圧延する際に、内部循環冷却方式の絞り圧延ロールを配置したストレッチレデューサーにより圧延終了温度を９５０℃以上として熱間絞り圧延し、続いて、冷却装置３で９５０〜５００℃の温度域を２００℃／ｍｉｎ．以上の平均冷却速度で急冷した後、圧延管１２をピンチロール４で誘導し、巻取機５で５００℃以下の巻取温度でコイル状に巻取ることにより製造される。
【００１１】
オーステナイト系ステンレス鋼素管１１は、電縫溶接鋼管およびＴＩＧ溶接鋼管等の溶接管を用いることができる。
熱間絞り圧延素管の内面ビード高さを−２００μｍ〜＋２０μｍの範囲に限定したのは、次の理由による。熱間絞り圧延素管を１１５０〜１２７０℃に加熱し、９５０℃以上の温度で絞り圧延してコイル状鋼管を製造する際、内面ビード高さが−２００μｍ未満（すなわち凹みの深さが２００μｍ超）になると熱間絞り圧延過程で内面溶接部近傍に内面シワ疵が発生する。また、内面ビード高さが＋２０μｍを超えると熱間絞り圧延過程で母材内表面と内面ビード部との境界部に内面シワ疵が発生する。該内面シワ疵は冷間鍛造加工、転造加工等の２次加工で加工割れの起点となる。従って、オーステナイト系ステンレス鋼のコイル状鋼素管の内面ビードの高さを−２００μｍ〜＋２０μｍとした。なお、内面ビード高さは、図４の如く定義する。
【００１２】
次に、加熱炉１は、バレル炉、ウォーキングビーム炉、誘導加熱炉等を用いることができる。
溶接管の加熱温度を１１５０〜１２７０℃に限定したのは、次の理由による。ストレッチレデューサーの熱間圧延ロールの冷却を内部循環方式の冷却方法としてもオーステナイト系ステンレス鋼素管の肉厚が１．０ｍｍから３．０ｍｍ程度と薄いためストレッチレデューサーによる熱間圧延過程でのオーステナイト系ステンレス鋼圧延管の温度低下が最高２００℃に達する場合があり、ストレッチレデューサーによる熱間圧延時の温度低下を考慮して加熱温度の下限を１１５０℃に限定した。上限の加熱温度を１２７０℃に限定したのは、加熱温度が１２７０℃を超えると局部的にバーニングが起こり、コイル状鋼管の材質特性を劣化させるためである。
【００１３】
次に、ストレッチレデューサーによる熱間圧延終了温度であるが、本発明者等は数多くの実験・解析および材質評価をした結果、ストレッチレデューサーによる熱間絞り圧延終了温度が９５０℃より低温域で圧延された圧延管は、加工歪みが残留して強度が高くなりすぎて冷間加工性を低下させることが分かり、このため、熱間圧延終了温度を９５０℃以上に限定した。
【００１４】
本発明のコイル状鋼管を製造する設備構成の一例を図３に示す。
ストレッチレデューサー２は、２ロールまたは３ロールのロールスタンドを連続的に１０〜３０スタンド配列した圧延機である。ストレッチレデューサーの各ロールを冷却する冷却方法の例を図１に示す。従来の外部冷却方式（図２）に対し、本発明の冷却方法では内部循環水冷方式とすることにより、ストレッチレデューサーによる圧延中の圧延管の温度低下を防止して炭化物の固溶化温度以上で圧延を終了することができる。しかし、前記圧延中の該圧延管の温度低下を抑制する方法として、冷却水をロール表面に投射しないで圧延すれば、炭化物の固溶化温度以上で圧延を終了することは可能である。しかしながら、該圧延ロールに冷却水を直接投射しない（無注水）場合、圧延管と圧延ロール間で焼付き現象が発生してコイル状鋼管の製造が不可能となる。
【００１５】
内部循環冷却方式とした熱間圧延ロールにより、素管１１は外径が順次圧延されながら隣接するスタンド間の周速の差によって軸方向に延伸され、所望の外径、肉厚に仕上げられた圧延管１２となり、圧延管１２はピンチロール４で誘導され、巻取機５で巻取られてコイル状鋼管１３となる。
次に熱間圧延終了後、２００℃／ｍｉｎ．以上の冷却速度で急冷することを限定したのは、次の理由による。本発明者等はＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６を主体とするオーステナイト系ステンレス鋼について、該オーステナイト系ステンレス鋼中の炭素含有量を０．０２％から０．１０％に変化させて、９５０℃以上の固溶化温度からの冷却速度を０．５℃／ｍｉｎ〜３６００℃／ｍｉｎの範囲で冷却速度を変化させて、その冷却速度と耐食性の関係を評価した。その結果、ステンレス鋼を固溶化温度以上に加熱して冷却するとき、冷却速度が炭化物が析出する温度域での析出限界冷却速度より遅いと耐食性が劣化することが明らかとなった。即ち、熱間圧延終了後の冷却速度が２００℃／ｍｉｎ未満になると冷却途中で析出した炭化物起因により耐食性が劣化する。そのため、熱間圧延終了後の冷却速度は２００℃／ｍｉｎ以上に限定した。
【００１６】
ストレッチレデューサー２で熱間圧延した圧延管を冷却装置３で冷却する方法では、水冷または窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の冷媒ガスを使用することができる。熱間圧延終了後、２００℃／ｍｉｎ．以上の冷却速度で急冷するのは、冷却中にクロム炭化物の析出を防止するためである。クロム炭化物の析出温度は通常９５０℃から５００℃の温度域なので、少なくとも９５０℃以上から５００℃までの温度域を前記冷却方法で急冷して巻取ればよい。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の実施例について述べる。
表１、表３（表１のつづき−２）に示すオーステナイト系ステンレス鋼素管を用いて、表１、表３、表２（表１のつづき−１）、表４（表１のつづき−３）に示すように熱間絞り圧延前の内面ビード高さ、加熱温度、ストレッチレデューサーの熱間圧延終了温度、圧延後の急冷開始温度、熱間圧延終了後の冷却速度を変えて製造したコイル状鋼管の強度特性、圧縮加工特性および耐食特性を表２、表４に示す。
【００１８】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９が本発明例、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２４が従来法で製造した比較例の品質諸特性である。
本発明の内部循環冷却方式とした絞り圧延ロールを配置したストレッチレデューサーで製造したコイル状鋼管の強度特性および冷間加工特性は、従来法のストレッチレデューサーで製造したコイル状鋼管に比較して大幅に向上する。
【００１９】
【表１】
0003571745.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003571745.tif 000003
【００２１】
【表３】
0003571745.tif 000004
【００２２】
【表４】
0003571745.tif 000005
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、ストレッチレデューサーによる熱間圧延ラインで連続的に廉価で長尺のオーステナイト系ステンレス鋼コイル状鋼管の製造が可能であり、さらに、その品質特性は従来行われている再加熱による固溶化処理材と同等の優れた冷間加工性が得られ、本発明の工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のストレッチレデューサーでの熱間圧延ロールを内部循環方式で冷却する構成を示す図である。
【図２】従来法での熱間圧延ロールの構成を示す図である。
【図３】本発明のコイル状鋼管を製造する設備構成の一例を示す図である。
【図４】圧延素管の内面ビード高さの定義を示す図である。
【符号の説明】
Ａ：熱間圧延ロール，Ｂ：給水口，Ｃ：排水口
１  加熱炉
２  ストレッチレデューサー
３  冷却装置
４  ピンチロール
５  巻取機
１１  素管
１２、１２ａ  圧延管
１３  コイル状鋼管
【図１】
0003571745.tif 000006
【図２】
0003571745.tif 000007
【図３】
0003571745.tif 000008
【図４】
0003571745.tif 000009