(57)【要約】  【課題】管内面における浸炭層の発生を抑制できるマンネスマン−マンドレルミル方式の継目無鋼管製造方法を開発する。  【解決手段】  鋼片に穿孔圧延を行い、得られた中空素管にマンドレルバーを挿入してマンドレルミルにより延伸圧延を行い、前記延伸圧延において、以下の条件を満足する圧延を行うことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。    (０．０１５×Ｅ＋０．０００２×Ｔ−０．０２)×Ｃ≦２  ただし、Ｅ：延伸比、Ｔ：マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間(秒)、          Ｃ：マンドレルバー表面に付着しているカーボン量(g/m2)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片に穿孔圧延を行い、得られた中空素管にマンドレルバーを挿入してマンドレルミルにより延伸圧延を行い、前記延伸圧延において、以下の条件を満足する圧延を行うことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
(０．０１５×Ｅ＋０．０００２×Ｔ−０．０２)×Ｃ≦２
ただし、Ｅ：延伸比、Ｔ：マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間(秒)、
Ｃ：マンドレルバー表面に付着しているカーボン量(g/m2)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管をマンネスマン−マンドレルミル方式により製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マンネスマン−マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造は、回転炉床式加熱炉で加熱された丸鋼片を穿孔機で穿孔して中空の素管(シェル)となし、表面に潤滑剤を塗布したマンドレルバーをこのシェルに串状に挿入し、マンドレルミルで所定の寸法に延伸圧延される。延伸圧延後、マンドレルバーが引き抜かれた管は、管端形状の悪い部分をホットソーで切断した後、再加熱炉で再加熱された管は外面を高圧水によるデスケーリングを受け、次いでストレッチレデューサーにより外径圧下と若干の肉厚圧下を受け製品寸法になる。その後、管は冷却床で冷却され、コールドソーにより所要の長さに切断されて熱処理を行い、精整ラインに送られる。
【０００３】
上記マンネスマン−マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造において、マンドレルバーは１０００〜１１００℃の温度に加熱されたシェルに挿入され、焼付きやすい状態におかれる。さらに、マンドレルバーは、延伸圧延後、バーストリッパによりシェルから引き抜かれるが、潤滑性が悪い場合、材料とマンドレルバーが焼付き、バーが引き抜けない状態となり作業性を損なう。また、延伸圧延後の管の形状、肉厚は、ロール回転数、ロール孔型と共に、マンドレルバーと材料との摩擦の影響も受ける。したがって、マンドレルバー表面には、熱間での潤滑性能に優れた熱間圧延用潤滑剤を塗布する必要がある。このような潤滑剤としては、安価で非常に優れた潤滑性能を持つ黒鉛を主成分とする水溶性潤滑剤（以下、黒鉛系潤滑剤という）が最もよく使用されている。
【０００４】
しかしながら、このような黒鉛系潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿入して延伸圧延を実施すると、延伸圧延時に、管内表面側に炭素濃度の高い部分（浸炭層）が発生する。その後の再加熱、仕上げ圧延、さらに圧延後の固溶化熱処理によってこの高炭素濃度領域である浸炭層の炭素が拡散し、炭素濃度が低くなるものの、依然として炭素濃度が高い部分が残存する。
【０００５】
このような浸炭層は、粒界腐食の原因となり製品の耐食性を低下させる。浸炭層を生じた製品の耐食性を確保するために、製品の内表面の浸炭部を研磨等により除去する工程が必要となる。この工程は、著しくコストを上昇させ、生産性を低下させる原因となる。さらに、細径サイズの製品では、内径が小さいために研磨用の砥石を管内に挿入することが不可能な場合も起こり得る。
【０００６】
このような問題点を解決するために、特許文献１に示されるような非黒鉛系潤滑剤が開発されている。この非黒鉛系潤滑剤は、浸炭層の発生が問題となる代表的な鋼種のステンレス鋼のみならず、普通鋼にも適用可能だが、コストアップ要因となる。したがい、普通鋼の製管も行うような設備においては、普通鋼の製管時に、別途、従来の黒鉛系潤滑剤を用いることになる。しかし、普通鋼の圧延に黒鉛系潤滑剤を使用すると、マンドレルバー及びマンドレルバー搬送ラインに黒鉛系潤滑剤が付着するため、同じマンドレルミルを使ってステンレス鋼の圧延を行う際に非黒鉛系潤滑剤を使用しても、既に付着した黒鉛がバーに転写され、結果的にステンレス鋼管の内面に浸炭層を生じることとなる。そのため、ステンレス鋼管用のみに特別な非黒鉛系潤滑剤を適用するメリットは小さいと予想される。
【０００７】
この対策として、特許文献２、３に示されるように、普通鋼には従来の黒鉛系潤滑剤を使って圧延を行い、ステンレス鋼の圧延前にマンドレルバー及びマンドレルバー搬送ラインを水洗し、その後、非黒鉛系潤滑剤を適用して圧延を行うことが提案されている。ところが、特許文献２に示されるように普通鋼用の潤滑剤として水溶性の黒鉛系潤滑剤を用いる場合に問題が起きうる。、つまり、普通鋼の圧延中に潤滑剤が流し落とされないようにするために、ロール冷却水のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う必要が生じるが、普通鋼の圧延は、そのピッチが速い場合が多く、相対的にロール冷却水をＯＦＦしている時間帯が長くなりロールの冷却が不十分となり、ロールの摩耗や損傷を誘発し易くなる。
【０００８】
一方、特許文献３に示されるようにマンドレルバー表面の黒鉛付着量を100mg/m2以下に制御することは可能ではあるが、清掃に多大な工数を要し、現実性に乏しいと思われる。
【特許文献１】特開昭６４−１６８９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７０５号公報
【特許文献３】特開２０００−２４７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、継目無鋼管をマンネスマン−マンドレルミル方式により製造する場合にも、使用する潤滑剤の種類いかんにかかわらず管内面の浸炭層発生を効果的に抑制でき、さらに安価な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、黒鉛系または非黒鉛系潤滑剤を混在して使用し、マンネスマン−マンドレルミル方式により継目無鋼管を製造する場合に、管内面の浸炭層の発生状況を詳細に調査した。その結果、以下の有益な知見を得た。
【００１１】
（１）従来、管内面に発生する浸炭量は、圧延前にマンドレルバー表面に付着しているカーボン量と相関があると考えられていた。ところが、発明者らは、管内面に発生する浸炭量は、このマンドレルバー表面に付着しているカーボン量だけでなく、マンドレルミル圧延の延伸比、マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間とも強い相関があることを見出した。
【００１２】
（２）これは、管内面に発生する浸炭量は、マンドレルバーストリッピング後の素管内面に付着しているカーボン量と相関があることを新たに知見したことに基づいている。この素管内面に付着したカーボンが、後工程の熱処理などの工程で浸炭するので、マンドレルバー表面に付着しているカーボン量だけでなく、マンドレルミル圧延の延伸比、マンドレルミル圧延終了後からストリッピングまでの時間が浸炭量に影響を及ぼすと考えられる。
【００１３】
（３）具体的には、マンドレルバー表面に付着したカーボンは、マンドレルミル圧延からマンドレルバーストリッピングまでの間に、バー表面から管内面に転写されるのであるが、マンドレルミル圧延の延伸比が大きいほど、マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間が長いほど、管内面への転写量は多くなる傾向であることが判明した。
【００１４】
（４）なお、（１）のカーボン量とは、潤滑剤中に含まれる黒鉛や有機バインダー中のカーボン量及び汚染物質として混入するカーボン量の総量を換算した値を指す。つまり、黒鉛と有機バインダーは、カーボン量に換算して同様に扱う必要があることも判明した。
【００１５】
以上の知見から、浸炭を防止する方法の一つとして、圧延前にマンドレルバー表面に付着しているカーボンを必要以上に少なくすることのみに注力するのではなく、マンドレルバーのストリッピング後の素管内面に付着しているカーボン量が少なくなるような条件を見出すことが重要であるという結論を得た。その条件を鋭意検討した結果、Ｅ：延伸比、Ｔ：マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間(秒)、Ｃ：バー表面に付着しているカーボン量(g/m2)とする時、
(０．０１５×Ｅ＋０．０００２×Ｔ−０．０２)×Ｃ≦２
望ましくは
(０．０１５×Ｅ＋０．０００２×Ｔ−０．０２)×Ｃ≦１
を満足すれば、浸炭層の発生を抑制できることを見出した。
【００１６】
ここに、本発明は、鋼片に穿孔圧延を行い、得られた中空素管にマンドレルバーを挿入してマンドレルミルにより延伸圧延を行い、前記延伸圧延において、以下の条件を満足する圧延を行うことを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。
【００１７】
(０．０１５×Ｅ＋０．０００２×Ｔ−０．０２)×Ｃ≦２
ただし、Ｅ：延伸比、Ｔ：マンドレルミル圧延終了後ストリッピングまでの時間(秒)、
Ｃ：マンドレルバー表面に付着しているカーボン量(g/m2)
ここに、「マンドレルバー表面に付着しているカーボン量」は、予め定めたバー表面位置（後述しているように、たとえば適当な５０mm×１００mmの範囲）に付着しているカーボンを削ぎ落とし、その量を計測することによって得ることができ、実操業においては予め定めたバー表面位置に付着しているカーボンを自動的に削ぎ落とす設備を導入することにより測定可能である。
【００１８】
したがって、本発明は、別の面からはマンドレルバーに付着しているカーボン量を求めてから、それに基づいて上述の関係式の条件を満足する圧延を行う継目無鋼管の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、普通鋼と同じラインでステンレス継目無鋼管をマンネスマン−マンドレルミル方式により製造する場合にも、特にマンドレルバーの水洗を行うことなく、管内面の浸炭層発生を抑制することができる。
【実施例】
【００２０】
表１に示す成分組成の鋼種を、表２に示す５種類の黒鉛系または非黒鉛系潤滑剤をマンドレルバーに100μm塗布乾燥し、表３に示す段取りで穿孔機（Ｐ／Ｍ）により穿孔圧延を行い、これにマンドレルミル（Ｍ／Ｍ）で延伸圧延を行い、次いでストレッチレデューサー（ＳＲ／Ｍ）により仕上げ圧延を行った。
【００２１】
【表１】
2006159207.tif 000002
【００２２】
【表２】
2006159207.tif 000003
【００２３】
【表３】
2006159207.tif 000004
【００２４】
なお、マンドレルバーを実際の作業工程と同様の工程を通過させ延伸圧延直前のマンドレルバーから５０mm×１００mmの潤滑剤を３ヶ所から剥ぎ取り、これに含まれるカーボン量を分析したところ、１０g/m2の汚染カーボンが汚染物質として付着していることを確認した。従って、バー表面に付着しているカーボン量は、表２中に記述した潤滑剤中に含まれるカーボンと汚染カーボンを合計した値とした。
【００２５】
マンドレルミル圧延終了後からストリッピングまでの時間については、圧延ライン内にてバーストリッピングを行う場合を２秒とし、別のラインでバーストリッピングを行う場合が２０秒とした。
【００２６】
そして、カーボン濃度は、得られた各製品管の長手方向の３箇所の周方向４箇所から合計１２個のサンプルを採取し、その内表面の酸化スケールを研削除去し、その材料表面の炭素濃度を発光分光式の分析装置を用いて測定した。評価は、１２個のサンプル中の最大値で評価した。
【００２７】
以上の結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
2006159207.tif 000005
【００２９】
この結果から明らかなように、本発明例(No.1〜２８)の条件にて製管した場合は、ＪＩＳ規格に規定の上限値(Ｃ＝０．０３％)を超える浸炭層の発生は起こっていない。但し、このうち、No.１１、１２、１５、１６、２０、２２、２３、２４、２６、２７、２８の条件のものは、より望ましい条件から外れているためＣ＝０．０２％以上の浸炭層は発生している。これに対し、比較例(No.２９〜４０)の条件では、ＪＩＳ規格に規定の上限値を超える浸炭層の発生が起こっている。