(57)【要約】    【課題】湾曲及び表面疵が少ない長尺鋼材の提供。    【解決手段】穿孔機によって得られた素管に、ピルガーミルによる圧延が施される（ＳＴＥＰ５）。圧延により、管状の母材が得られる。次に、母材が酸洗される（ＳＴＥＰ６）。次に母材は、大気炉中で高温雰囲気下に保持される（ＳＴＥＰ７）。これにより、母材の表面にスケールが生じる。次に母材は、空冷される（ＳＴＥＰ８）。母材が所定温度Ｔ２に達した段階で、母材は水冷される（ＳＴＥＰ９）。温度Ｔ２は３５０℃以上４５０℃以下である。水冷により、母材は湾曲する。次に、母材に矯正が施される（ＳＴＥＰ１０）。矯正により、母材からスケールが剥離する。矯正により、真直度が高い鋼管が得られる。【選択図】図１
2006176868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなる長尺の母材が高温雰囲気下に保持される工程と、
この母材が徐冷される工程と、
この母材の温度が３５０℃以上４５０℃以下の範囲内の所定温度に達した段階で、この母材が急冷される工程と、
この母材の表面に生じているスケールが除去されつつ、この母材の湾曲が矯正される工程とを含む長尺鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管、丸棒鋼等の長尺鋼材の製造方法に関する。詳細には、本発明は、長尺鋼材の熱処理方法の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管の圧延方法として、ピルガー法が知られている。このピルガー法では、カリバーを備えた一対のピルガーロールとマンドレルとにより、素管に圧延が施され、管状の母材が得られる。この母材には、焼鈍が施される。焼鈍では、まず焼鈍炉において母材が高温雰囲気下に保持される。次に、母材が水冷される。水冷により、母材には湾曲（弓曲がりと称されている）が生じる。この母材が矯正されて、その真直度が高められる。矯正には、矯正ロールが用いられる。
【０００３】
焼鈍に大気炉が用いられた場合は、母材がこの大気炉中の酸素に曝されることにより、母材の表面にスケールが生じる。焼鈍に無酸素炉が用いられた場合でも、炉出しから水冷までの間に母材が大気中の酸素に曝されることにより、スケールが生じる。このスケールは、除去される必要がある。上記矯正によって母材が曲げられることにより、スケールが母材から剥離する。換言すれば、この矯正工程は、スケール除去工程を兼ねている。なお、一般的な鋼材の熱処理方法が開示された文献として、特開平６−２８７６４１号公報が挙げられる。
【特許文献１】特開平６−２８７６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱処理による湾曲の程度が大きいと、母材の矯正に手間を要す。湾曲の程度が大きいことにより、真直度の低い鋼管が得られることもある。真直度の観点から、湾曲が生じにくい熱処理が好ましい。
【０００５】
スケールの除去が不十分であると、矯正工程において矯正ロールによって押さえ込まれたスケールが、母材の表面に疵を生じさせる。疵は、鋼管の表面の品質を低下させる。表面の品質の観点から、除去されやすいスケールが生じる熱処理が好ましい。
【０００６】
本発明の目的は、湾曲及び表面疵が少ない長尺鋼材の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る長尺鋼材の製造方法は、
鋼からなる長尺の母材が高温雰囲気下に保持される工程と、
この母材が徐冷される工程と、
この母材の温度が３５０℃以上４５０℃以下の範囲内の所定温度に達した段階で、この母材が急冷される工程と、
この母材の表面に生じているスケールが除去されつつ、この母材の湾曲が矯正される工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
この製造方法では、熱処理によって生じる母材の湾曲の程度が小さい。しかもこの製造方法では、熱処理によって生じるスケールの母材からの剥離性がよい。この製造方法により、湾曲が小さくかつ表面の品質に優れた長尺鋼材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る長尺鋼材製造方法が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず鋼片に熱間圧延が施される（ＳＴＥＰ１）。この熱間圧延には、例えば穿孔機が用いられる。熱間圧延により、素管が得られる。
【００１１】
次に、この素管に球状化熱処理が施される（ＳＴＥＰ２）。この熱処理では、例えば８００℃の雰囲気下に素管が保持され、その後にこの素管が水冷される。次に、この素管に端面処理が施される（ＳＴＥＰ３）。さらに素管には、矯正が施される（ＳＴＥＰ４）。矯正により、素管の真直度が高められる。
【００１２】
次に、素管に冷間圧延が施される（ＳＴＥＰ５）。典型的には、冷間圧延には、ピルガーミルが用いられる。ピルガーミルは、カリバーを備えた一対のピルガーロールとマンドレルとを備えている。ピルガーロールのカリバー径は、周期的に変化する。ピルガーミルにより、素管の肉厚圧下がなされ、環状の母材が得られる。ピルガーミルにより、母材の内周面及び外周面の粗度が低減される。
【００１３】
次に母材は、酸洗に供される（ＳＴＥＰ６）。酸洗には、硫酸、硝酸、塩酸等が用いられる。酸洗により、脱脂が達成される。
【００１４】
次に、母材に焼鈍が施される。焼鈍では、まず大気炉中で母材が高温雰囲気下に保持される（ＳＴＥＰ７）。雰囲気温度は、例えば７２０℃である。焼鈍には、バッチ炉及び連続炉のいずれもが用いられうる。高温雰囲気下に保持されることにより、冷間圧延（ＳＴＥＰ５）で母材に生じた残留応力が除去される。大気炉に保持されることにより、母材は酸素に曝され、母材の表面にスケールが生じる。なお、無酸素炉が用いられた場合でも、炉出しの直後に母材が酸素に曝されるので、スケールが生じる。
【００１５】
大気炉から出された母材は、空冷（すなわち徐冷）される（ＳＴＥＰ８）。空冷により母材が所定温度に達した段階で、母材が水冷（すなわち急冷）される（ＳＴＥＰ９）。この水冷により、図２に示されるように、母材１が湾曲する。図２において符号Ｃで示されているのは、湾曲幅である。
【００１６】
次に、母材１に矯正が施される（ＳＴＥＰ１０）。矯正は、矯正機によってなされる。２ロールタイプ矯正機及び多ロールタイプ矯正機のいずれもが、用いられうる。この矯正工程では、矯正ロールによって母材１に複数回の曲げ加工が連続的に繰り返され、ストレートな鋼管が得られる。この矯正工程では、曲げ加工の応力集中により、母材１からスケールが剥離する。従って、スケールに起因する鋼管の表面疵が抑制される。換言すれば、矯正工程は、鋼管の真直度と表面品質との両方に寄与する。この矯正工程を経て、鋼管が出荷される。
【００１７】
図３は、焼鈍（ＳＴＥＰ７〜ＳＴＥＰ９）における母材１の時間−温度チャートである。この図３の点Ｐ１は、母材１が大気炉に投入された時点を表している。この点Ｐ１から点Ｐ２に向かい、母材１の温度は上昇する。点Ｐ２で母材１の温度が雰囲気温度とほぼ一致する。この雰囲気温度は、符号Ｔ１で示されている。温度Ｔ１は、通常は６７０℃以上７７０℃以下、特には６９０℃以上７５０℃以下である。点Ｐ２から点Ｐ３までの間、母材１は大気炉内に保持される。点Ｐ３において大気炉から出された母材１は、空冷される。空冷により、点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ線分で示されるように、母材１の温度は徐々に降下する。点Ｐ４において、水冷が開始される。水冷により、点Ｐ４と点Ｐ５とを結ぶ線分で示されるように、母材１の温度は急速に降下する。水冷開始時点（すなわち点Ｐ４）の温度は、符号Ｔ２で示されている。
【００１８】
本発明では、温度Ｔ２は３５０℃以上４５０℃以下に設定される。温度Ｔ２が３５０℃以上に設定されることにより、スケールの剥離性が向上する。剥離性の高いスケールは、後の矯正（ＳＴＥＰ１０）において母材１から容易に除去されうる。スケールの剥離性が高いことにより、スケールが矯正ロールで押さえつけられることで生じる鋼管の表面疵が抑制される。本発明に係る製造方法により、表面の品質に優れた鋼管が得られる。スケールの剥離性が温度Ｔ２に依存する理由は詳細には不明であるが、高温である母材１が水冷されることにより、多数の微小クラックがスケールに生じるためと推測される。剥離性の観点から、温度Ｔ２は３６０℃以上がより好ましく、３７０℃以上が特に好ましい。
【００１９】
温度Ｔ２が４５０℃以下に設定されることにより、水冷に起因する母材１の湾曲が抑制される。湾曲の程度が小さな母材１は、矯正工程（ＳＴＥＰ１０）において容易に矯正される。母材１の湾曲の程度が小さいことは、鋼管の真直度に寄与する。湾曲の抑制の観点から、温度Ｔ２は４３０℃以下がより好ましく、４２０℃以下が特に好ましい。
【００２０】
剥離性の観点からは、温度Ｔ２は高いほど好ましい。一方、湾曲の抑制の観点からは、温度Ｔ２は低いほど好ましい。温度Ｔ２が上記範囲に設定されることにより、鋼管の表面の品質と真直度とが両立される。
【００２１】
球状化熱処理（ＳＴＥＰ２）における水冷の開始温度も、３５０℃以上４５０℃以下が好ましい。これにより、真直度及び表面の品質に優れた素管が得られる。
【００２２】
水冷（ＳＴＥＰ９）における湾曲は、母材１の直径が３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、その厚みが２ｍｍ以上５ｍｍ以下である鋼管において、顕著である。本発明は、このサイズの鋼管の製造に、特に適している。
【００２３】
表面の品質と真直度との両立の要請は、圧延によって得られる棒鋼においても見られる。水冷における湾曲は、母材１の直径が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である棒鋼において、顕著である。本発明は、このサイズの棒鋼の製造にも、適している。
【００２４】
本発明は、水冷による湾曲が顕著な鋼種からなる長尺鋼材に特に適している。具体的には、肌焼用クロム鋼又は高炭素クロム軸受鋼からなる長尺鋼材に、特に適している。肌焼用クロム鋼としては、ＳＣｒ４１５〜４４５が挙げられる。高炭素クロム軸受鋼としては、ＳＵＪ２及びＳＵＪ３が挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００２６】
［実施例１］
鋼種が肌焼用クロム鋼である鋼片に、図１に示されたＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ６の処理を行って、母材を得た。この母材を、連続式大気炉に投入し、７２０℃の雰囲気下で８０分間保持した。大気炉から搬出された母材を大気中で保持し、この母材の温度が３６０℃となった時点で母材に水を噴射した。この母材を矯正し、鋼管を得た。この鋼管の直径は３０ｍｍであり、肉厚は３ｍｍである。
【００２７】
［実施例２から３及び比較例１から６］
水を噴射する時点での母材の温度を下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、鋼管を得た。
【００２８】
［湾曲幅の測定］
水冷後の母材の、１ｍあたりの湾曲幅Ｃを、メジャーで測定した。２０本の母材に関して測定された湾曲幅Ｃの平均値が、下記の表１に示されている。
【００２９】
［密着性の評価］
水冷後の母材を９０ｍｍの長さに切断して試験片を得た。この試験片の質量Ｗ１を、測定した。次にこの試験片を、ホビングプレスによって軸方向に、長さが初期値の５０％となるまで圧縮変形させた。圧縮変形により、試験片の表面から一部のスケールが剥離した。変形後の試験片をエアーガンにてブローし、ブロー後の質量Ｗ２を測定した。剥離したスケールの質量は、（Ｗ１−Ｗ２）で表される。この試験片を酸洗に供し、試験片に残存するすべてのスケールを除去した。酸洗後の試験片の質量Ｗ３を測定した。スケールの総質量は、（Ｗ１−Ｗ３）で表される。この測定結果から、下記数式により、圧縮変形後のスケール残存率Ｒを算出した。
Ｒ＝（１−（Ｗ１−Ｗ２）／（Ｗ１−Ｗ３））・１００
２０本の母材に関して算出されたスケール残存率Ｒの平均値が、下記の表１に示されている。
【００３０】
［外観評価］
矯正後の鋼管の表面を目視で観察し、スケールが押さえられることで生じた疵の有無を判定した。この結果が、下記の表１に示されている。
【００３１】
【表１】
2006176868.tif 000003
【００３２】
表１に示されるように、実施例の製造方法では、比較例の製造方法に比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の製造方法により、鋼管、丸棒鋼等の種々の長尺鋼材が製造されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る長尺鋼材製造方法が示されたフローチャートである。
【図２】図２は、水冷後の母材が示された正面図である。
【図３】図３は、焼鈍における母材の時間−温度チャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・母材
【図１】
2006176868.tif 000004
【図２】
2006176868.tif 000005
【図３】
2006176868.tif 000006