(57)【要約】【課題】  管内面に生じ得る浸炭を簡易且つ効果的に抑制することのできる継目無鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】  マンドレルミル５及び絞り圧延装置８を用いて継目無鋼管を製造する方法であって、マンドレルミル５での圧延に用いるマンドレルバー６表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に設定すると共に、絞り圧延装置８における素管４の内径縮径率を１５％以上に設定することを特徴とする。好ましくは、絞り圧延装置８の入側における素管４の温度が９００℃以上に設定される。また、好ましくは、絞り圧延装置８における圧延開始から圧延終了までの経過時間が１２秒以上となる圧延速度に設定される。さらに、好ましくは、絞り圧延装置８における圧延開始前に、素管４内面に向けて水又は酸化性ガスが噴射される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルミル及び絞り圧延装置を用いて継目無鋼管を製造する方法であって、
マンドレルミルでの圧延に用いるマンドレルバー表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に設定すると共に、絞り圧延装置における素管の内径縮径率を１５％以上に設定することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項２】
絞り圧延装置の入側における素管の温度を９００℃以上に設定することを特徴とする請求項１に記載の継目無鋼管の製造方法。
【請求項３】
絞り圧延装置における圧延開始から圧延終了までの経過時間が１２秒以上となる圧延速度に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の継目無鋼管の製造方法。
【請求項４】
絞り圧延装置における圧延開始前に、素管内面に向けて水又は酸化性ガスを噴射することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルミル及び絞り圧延装置を用いて継目無鋼管を製造する方法に関し、特に、管内面に生じ得る浸炭を簡易且つ効果的に抑制することのできる継目無鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管の製造方法としては、マンドレルミル方式、プラグミル方式、ユジーン・セジェルネ方式、エルハルト・プッシュベンチ方式など種々の方式が知られている。これら方式の内、生産性、寸法精度、内外表面品質など、全ての面で優れたマンドレルミル方式の製造方法が広く用いられている。
【０００３】
マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造方法においては、図１に示すように、素材ビレット１を加熱炉２内で所定の温度（一般的には１１００〜１３００℃）まで加熱した後、ピアサー３により穿孔して中空素管４とし、この中空素管４をマンドレルミル５で延伸圧延する。
【０００４】
マンドレルミル５では、黒鉛を含有する圧延用潤滑剤を表面に塗布したマンドレルバー６を挿入して中空素管４を延伸圧延する。そして、マンドレルミル５で延伸圧延された中空素管４は、必要に応じて再加熱炉７で所定温度（一般的には８５０〜１０００℃）に再加熱された後、ストレッチレデューサやサイザー等の絞り圧延装置８で仕上げ圧延される。
【０００５】
前記圧延用潤滑剤としては、黒鉛を主成分とした有機物を含有するバインダーを用いるのが一般的である。
【０００６】
ここで、中空素管４がオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など）等の低炭素濃度材からなる場合には、黒鉛を含有する潤滑剤を塗布したマンドレルバー６を挿入して延伸圧延することにより（さらには圧延後の素管４を再加熱することにより）浸炭が生じ、素管４の内表面に炭素濃度が母材よりも高い浸炭層が形成される。以下、図２を参照しつつ、浸炭が生じるメカニズムについて、より具体的に説明する。
【０００７】
まず、マンドレルミル５での圧延を開始するに際して、中空素管４にマンドレルバー６を挿入すれば、マンドレルバー６の表面に塗布された潤滑剤に含まれる黒鉛（Ｃ）が素管４の内面に付着する。この状態では、図２（ａ）に示すように、黒鉛（Ｃ）は母材内面のスケール上に付着しているだけであり、黒鉛と母材とは直接接触しないため浸炭は生じない。
【０００８】
しかしながら、マンドレルミル５での圧延を開始することにより、また、マンドレルバー６を素管４から引き抜くことにより、母材内面のスケールが破壊され、図２（ｂ）に示すように、黒鉛（Ｃ）と母材内面とが直接接触する部分が生じる。
【０００９】
従って、黒鉛（Ｃ）と母材との接触部分から浸炭が生じ（さらに、この状態の素管４を再加熱炉７で再加熱することにより浸炭が進行し）、炭素濃度が母材よりも高い浸炭層が形成されることになる。
【００１０】
以上に説明した浸炭層が製品としての継目無鋼管に残存すれば、例えば素管４が炭素鋼からなる場合には、継目無鋼管内面に局部的な異常硬化部が発生し切削性が低下するという問題がある。また、例えば素管４がオーステナイト系ステンレス鋼からなる場合には、耐粒界腐食性能等の耐食性が低下するという問題がある。
【００１１】
従って、従来より、継目無鋼管内面の浸炭を抑制するための種々の方法が提案されている。
【００１２】
例えば、マンドレルミルにより延伸圧延する際に、マンドレルバー表面上の黒鉛付着量を１００ｍｇ／ｍ２以下に制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
しかしながら、本発明の発明者らが鋭意検討した結果、特許文献１で提案されているように黒鉛付着量を１００ｍｇ／ｍ２以下といった極微量に抑制することは、通常黒鉛潤滑剤を併用するような製造ラインでは（マンドレルバー、製造ラインからの付着や製造ライン内に存在するグリス等の影響により）非常に困難であり、仮に達成し得たとしても非常にコストが掛かり有効ではないという問題がある。
【００１４】
また、マンドレルミルでの圧延後の素管内面に残存する潤滑剤や浸炭層を、研磨材や高圧水を用いて除去する方法も提案されている（例えば、特許文献２、３、４、５参照）。
【００１５】
しかしながら、研磨材を用いて浸炭層等を除去する方法では、砥石等の研磨材の費用が嵩むと共に、研磨するための時間を要し生産効率が低下するという問題がある。また、高圧水を用いて潤滑剤等を除去する方法では、偏冷却が生じ易く、再加熱炉等において素管の曲がり等に起因した操業トラブルが発生するおそれがあるという問題がある。
【００１６】
さらに、再加熱炉等における炉内温度や雰囲気を規制することにより、浸炭を抑制（或いは脱炭を促進）する方法も提案されている（例えば、特許文献６、７、８、９参照）。
【００１７】
しかしながら、浸炭は黒鉛と母材内面との極狭い接触部分で生じるため、母材内部に酸化性雰囲気を充満させたとしても、通気を行って接触部分の雰囲気を入れ替えない限り、浸炭を効果的に抑制することができない（脱炭を効果的に促進することができない）という問題がある。一般的に、再加熱炉はウォーキングビームによる横送り搬送方式を採用している場合が多いため、そのままでは母材内部に通気することが困難であり、常に通気を行うには再加熱炉の大掛かりな設備改造が必要である。また、低温の空気等を通気する場合には、燃料の原単位が上昇し、ひいては継目無鋼管の製造コスト高騰を招くという問題もある。さらには、酸化性雰囲気によって母材内面にスケールが生じるため、脱炭が促進され難いという問題もある。
【特許文献１】特開２０００−２４７０６号公報
【特許文献２】特開平４−１１１９０７号公報
【特許文献３】特開平６−１８２４２７号公報
【特許文献４】特開平８−２２４６１１号公報
【特許文献５】特開２００１−１０５００７号公報
【特許文献６】特開平４−１６８２２１号公報
【特許文献７】特開平８−５７５０５号公報
【特許文献８】特開平８−９００４３号公報
【特許文献９】特開平９−２０１６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、管内面に生じ得る浸炭を簡易且つ効果的に抑制することのできる継目無鋼管の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、マンドレルバー表面上の黒鉛付着量を制限すると共に、絞り圧延装置における素管の内径縮径率を高めれば、簡易且つ効果的に浸炭を抑制（脱炭を促進）できることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００２０】
すなわち、本発明は、マンドレルミル及び絞り圧延装置を用いて継目無鋼管を製造する方法であって、マンドレルミルでの圧延に用いるマンドレルバー表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に設定すると共に、絞り圧延装置における素管の内径縮径率を１５％以上に設定することを特徴とする継目無鋼管の製造方法を提供するものである。
【００２１】
なお、好ましくは、絞り圧延装置の入側における素管の温度は９００℃以上に設定される。
【００２２】
また、好ましくは、絞り圧延装置における圧延開始から圧延終了までの経過時間が１２秒以上となる圧延速度に設定される。
【００２３】
さらに、好ましくは、絞り圧延装置における圧延開始前に、予め素管内面に向けて水又は酸化性ガスが噴射される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法によれば、マンドレルバー表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に制限することにより、マンドレルミルでの浸炭の発生が抑制されると共に、絞り圧延装置における素管の内径縮径率を１５％以上に高めることにより、母材内面のスケールと共に黒鉛の一部を剥離させることができる他、スケールが剥離することによって露呈した母材の新生面が雰囲気（空気）に直接接触し、しかも縦送り搬送のため通気性も良いため、脱炭が効果的に促進されることになる。また、再加熱炉の設備改造等を必要とせず、既存の絞り圧延装置における圧下率の調整等を施すだけで済むため、簡易に実施可能である。従って、管内面に生じ得る浸炭を簡易且つ効果的に抑制（脱炭を促進）することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る継目無鋼管の製造方法は、図１に示すような既存の設備を用いて実施することができるが、各種パラメータの設定が従来にはない新規なものとされている。より具体的に説明すれば、本実施形態では、マンドレルミル５での圧延に用いるマンドレルバー６表面上の黒鉛付着量が１００ｇ／ｍ２以下に設定されると共に、絞り圧延装置（ストレッチレデューサやサイザー等）８における素管４の内径縮径率が１５％以上に設定されている。なお、黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に設定するには、例えば、黒鉛以外の固体潤滑剤を含有する潤滑剤を使用し黒鉛濃度を低減する方法や、潤滑剤の黒鉛濃度を低減した上で、使用するマンドレルバー６やマンドレルバー６が通過する製造ラインからの黒鉛付着を防止するためにマンドレルバー６や製造ラインを洗浄する方法を適用することが可能である。また、黒鉛付着量が１００ｇ／ｍ２以下に設定されたことは、冷却後の素管４内面の付着量や素管４内面の雰囲気等から算出する方法や、マンドレルバー６に付着させる黒鉛を予め１００ｇ/ｍ２以下にする方法等によって確認することが可能である。
【００２７】
マンドレルバー６表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下に制限することにより、マンドレルミル５での浸炭の発生が抑制されると共に、絞り圧延装置８における素管４の内径縮径率を１５％以上に高めることにより、母材内面のスケールと共に黒鉛の一部を剥離させることができる他、スケールが剥離することによって露呈した母材の新生面が雰囲気（空気）に直接接触し、しかも縦送り搬送のため通気性も良いため、脱炭が効果的に促進されることになる（図３参照）。また、再加熱炉７の設備改造等を必要とせず、既存の絞り圧延装置８における圧下率の調整等を施すだけで済むため、簡易に実施可能である。従って、本実施形態に係る製造方法によれば、継目無鋼管内面に生じ得る浸炭を簡易且つ効果的に抑制（脱炭を促進）することが可能である。なお、内径縮径率とは、絞り圧延装置８入側の素管内径をｄｉ、出側の内径をｄｏとした場合に、以下の（１）式で定義される値である。
内径縮径率＝（ｄｉ−ｄｏ）／ｄｉ×１００（％）  ・・・  （１）
【００２８】
なお、絞り圧延装置８における脱炭をより一層促進するためには、マンドレルミル５で圧延した素管４を再加熱炉７で加熱して、絞り圧延装置８の入側における素管４の温度を９００℃以上に設定するのが好ましい。
【００２９】
また、絞り圧延装置８において、素管４内面の雰囲気が通気するための十分な時間を確保することによって脱炭をより一層促進するべく、絞り圧延装置８における圧延開始から圧延終了までの経過時間（すなわち、素管４の前端部が絞り圧延装置８の最前段スタンドの圧延ロールに噛み込んでから、素管４の後端部が絞り圧延装置８の最後段スタンドの圧延ロールから抜け出るまでの経過時間）が１２秒以上となる圧延速度で圧延するのが好ましい。
【００３０】
さらに、絞り圧延装置８における脱炭をより一層促進するために、絞り圧延装置８における圧延開始前に、予め素管４内面に向けて水又は酸化性ガスを噴射しておくことが好ましい。なお、酸化性ガスとしては、例えば、Ｏ２、ＣＯ２、空気、水蒸気、これらの混合ガス等を例示することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００３２】
＜実施例１＞
図１に示す設備を用いて、マンドレルミル５での圧延に用いるマンドレルバー６表面上の黒鉛付着量を１００ｇ／ｍ２以下にすると共に、絞り圧延装置８における素管４の内径縮径率を１５％以上にする条件で、継目無鋼管を製造した。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１の条件に加え、絞り圧延装置８の入側における素管４の温度を９００℃以上に設定した。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例２の条件に加え、絞り圧延装置８における圧延開始から圧延終了までの経過時間が１２秒以上となる圧延速度に設定した。
【００３５】
＜実施例４＞
実施例２の条件に加え、絞り圧延装置８における圧延開始前に、予め素管内面に向けて水又は水蒸気を噴射した。
【００３６】
＜比較例＞
実施例１の条件を具備しない条件で継目無鋼管を製造した。
【００３７】
＜評価＞
実施例１〜４及び比較例の条件に従って製造された各継目無鋼管（製品）について、内面の浸炭状況を評価した。評価結果を表１に示す。なお、表１に示す「浸炭評価」の欄において、「×」は、製造された継目無鋼管を酸洗した際に、著しい浸炭に起因した酸荒れが生じたことを意味する。また、「△」は、酸荒れは生じなかったが、継目無鋼管が極低炭素材（ＳＵＳ３０４Ｌなど、Ｃ≦０．０３％の材料）からなる場合、脱炭するための熱処理を製品又は素管（絞り圧延装置８での絞り圧延後の素管）に施したとしても、必要とされる耐食性のスペックを満足できなかったことを意味する。また、「○」は、脱炭するための熱処理を製品又は素管（絞り圧延装置８での絞り圧延後の素管）に施せば、継目無鋼管が極低炭素材からなる場合であっても、必要とされる耐食性のスペックを満足できたことを意味する。さらに、「◎」は、継目無鋼管が極低炭素材からなる場合に、脱炭するための熱処理を施さなくても、必要とされる耐食性のスペックを満足できたことを意味する。
【表１】
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【００３８】
表１に示すように、実施例１（実施例１−１〜実施例１−６）の条件では、評価「△」であり、極低炭素材を除けばスペックを満足できるレベルまで浸炭を抑制できることが分かった。また、実施例２（実施例２−１〜実施例２−４）の条件では、評価「○」であり、極低炭素材であっても熱処理を施せば浸炭を抑制できることが分かった。さらに、実施例３（実施例３−１〜実施例３−３）及び実施例４（実施例４−１〜実施例４−２）の条件では、評価「◎」であり、極低炭素材であっても熱処理を施すことなく浸炭を抑制できることが分かった。
【００３９】
これに対し、比較例（比較例１及び２は内径縮径率が実施例１の条件から外れ、比較例３及び４は黒鉛付着量が実施例１の条件から外れている）の条件では、評価「×」であり、浸炭を抑制することはできなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造工程を説明するための説明図である。
【図２】図２は、浸炭が生じるメカニズムを説明するための説明図である。
【図３】図３は、絞り圧延装置における素管の内径縮径率を高めることによって脱炭が促進されることを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・素材ビレット
２・・・加熱炉
３・・・ピアサー
４・・・中空素管
５・・・マンドレルミル
６・・・マンドレルバー
７・・・再加熱炉
８・・・絞り圧延装置  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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