(57)【要約】【課題】  継目無鋼管製造法の一つであるマンネスマンプラグミル圧延法の磨管工程において、耐用度が高く、被圧延材内面品質を満足するリーラープラグを提供する。【解決手段】  継目無鋼管製造用リーラープラグの素材を、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したねずみ鋳鉄とする、あるいは、重量％で２．０％〜４．５％のＣ、１．３％〜３．５％のＳｉ、０．３％〜２．０％のＭｎを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋳鉄に、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したものとする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したねずみ鋳鉄からなることを特徴とする継目無鋼管製造用リーラープラグ。
【請求項２】
重量％で２．０％〜４．５％のＣ、１．３％〜３．５％のＳｉ、０．３％〜２．０％のＭｎを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋳鉄に、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したものからなることを特徴とする継目無鋼管製造用リーラープラグ。
【請求項３】
前記鋳鉄は、ねずみ鋳鉄であることを特徴とする請求項２に記載の継目無鋼管製造用リーラープラグ。
【請求項４】
継目無鋼管製造装置におけるリーラープラグを備えるリーラー装置であって、前記リーラープラグは、請求項１から３記載のいずれかのリーラープラグであることを特徴とする継目無鋼管製造装置におけるリーラー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無管製造用リーラープラグに関し、特に、耐用度の向上および高品質な磨管を可能とするリーラープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、継目無鋼管の代表的なマンネスマンプラグミル法による製造工程を示すもので、以下のようである。ロータリファーネス等の加熱炉１０１で高温に加熱（１２００度Ｃ以上）された被圧延材である丸ビレット１０２をピアサー１０３で穿孔し、エロンゲータ１０４、プラグミル１０５で圧延して肉厚を減少させた後、リーラー１０６で内面および外面を磨管し、サイザー１０９で管の外径を正確に仕上げ、矯正機１１０で曲がり修正して熱間圧延工程が終了し、検査等を経て継目無鋼管が完成する。
【０００３】
上記のマンネスマンプラグミル圧延で用いられるリーラープラグ１０７としては、従来から、ねずみ鋳鉄（例えば、ＪＩＳ  Ｇ５５０１のＦＣ３００やＦＣ３５０相当のもの）に重量％で０．３％〜０．７％のＣｒを添加した材質、０．４％〜０．９％のＣｒ及び０．２％〜０．５％のＮｉを添加した材質、０．８％〜１．２％のＭｏを添加した材質などが使用されていた。
【０００４】
鋳鉄の開発としては白鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を中心に、いわゆる合金鋳鉄としての自動車エンジン部品やロール材等への適用を目的とした熱間耐磨耗性に優れた材質が提案されている。Ｃｒ、Ｍｏを複合添加した球状黒鉛鋳鉄が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、リーラープラグ耐用度の向上及び内面品質の改善を目的としたセラミックやサーメットを用いた材質変更や表面処理などが提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。更に、マンネスマンプラグミル圧延で用いられるプラグミルプラグとして、鋼に、Ｃｒ、Ｍｏ等を添加したものが開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭４８−３１６
【特許文献２】特開平１０−１８０３１５
【特許文献３】特開２００１−３００６０７
【特許文献４】特開平１１−１９７７１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、継目無鋼管製造法のマンネスマンプラグミル圧延で従来から用いられているリーラープラグ材質、例えば０．５％のＣｒが添加された鋳鉄は、耐磨耗性に劣るため耐用度が悪く、かつプラグ表面に疵が発生し易く、被圧延材の内面品質の劣化を生じさせるという問題がある。
【０００７】
また、エンジン部品やロール材で改善が行われている白鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄をリーラープラグとしてねずみ鋳鉄に代用することで耐摩耗を向上することが考えられるが、白鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄は、ねずみ鋳鉄に比べて被圧延材との焼つきが起こり易く、また切削性が悪いという別の問題を生じさせる。
【０００８】
また特許文献２や特許文献３に代表されるセラミックあるいはサーメットを用いたプラグは耐焼付き性や耐磨耗性の点では改善するものであったが、従来の鋳鉄材と比べて容易に生産できないためコストが高い。またセラミックあるいはサーメットを用いたプラグは使用済みプラグを切削して再使用するなどの鋳鉄材同様の使用法が適用できないため作業性に劣るという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献４で開示されたプラグミルプラグは、鋼に、Ｃｒ、Ｍｏ等を添加したものであって、鋼に比べて炭素量の高い鋳鉄を素材としたプラグの改良はあまりなされてないのが実情である。
【００１０】
そして、例えば、ピアサーで穿孔する場合の１２００度Ｃ前後の高温かつ高速での圧延加工条件等とは異なり、本願発明で問題としているリーリング工程では、圧延温度７５０〜９５０度Ｃ及び圧延速度０．２ｍ〜０．５ｍ／秒程度であるという特別な条件において上記の種々の問題を解決する必要がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、継目無管製造におけるリーリング工程において、耐磨耗性、耐焼付き性、および、切削性に優れ、プラグ表面に疵が発生しにくく、内面品質の良い磨管が可能な継目無管製造用リーラープラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したねずみ鋳鉄からなることを特徴とする継目無鋼管製造用リーラープラグを提供する。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、重量％で２．０％〜４．５％のＣ、１．３％〜３．５％のＳｉ、０．３％〜２．０％のＭｎを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋳鉄に、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加したものからなることを特徴とする継目無鋼管製造用リーラープラグを提供する。
【００１４】
また、上記発明において、前記鋳鉄は、ねずみ鋳鉄であってもよい。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、継目無鋼管製造装置におけるリーラープラグを備えるリーラー装置であって、前記リーラープラグは、請求項１から３記載のいずれかのリーラープラグであることを特徴とする継目無鋼管製造装置におけるリーラー装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鋳鉄にＣｒ，Ｍｏを適量複合添加することで、継目無管製造におけるリーリング工程において、耐磨耗性、耐焼付き性、および、切削性に優れ、プラグ表面に疵が発生しにくく、内面品質の良い磨管を可能とする継目無管製造用リーラープラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１のリーラー１０６部において、リーラープラグ１０７は支持棒１０８に装着され、被圧延材１１１の内面を磨管するが、このリーラープラグ１０７の素材として、本発明者は重量％で２．０％〜４．５％のＣ，１．３％〜３．５％のＳｉ，０．３％〜２．０％のＭｎ、残部Ｆｅ及び不可避不純物を基本的な化学組成とした鋳鉄、あるいは、ねずみ鋳鉄に、種々検討した結果、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏの複合添加が有効であることを知見した。本発明の実施の形態の範囲以下の添加量である場合は、目的とする効果を得ることができず、添加量が過剰な場合は割れによるプラグ破損が起こりやすい。また、ＣｒまたはＭｏの一方のみの添加によっては目的とする効果は得られないことを見出した。
【００１８】
図２（ａ）は、本発明に係るリーラープラグ１０７の断面ミクロ組織写真であり、（ｂ）はその拡大写真である。このリーラープラグ１０７は、主に黒鉛２０１、パーライト２０２及びフェライト２０３の組織から構成される鋳鉄、又は、ねずみ鋳鉄を素材とするものである。
【００１９】
炭素Ｃは黒鉛及び炭化物の生成に必要である。黒鉛は切削性を向上させるほか磨管時のプラグ表面潤滑としても効果がある。炭化物はプラグの硬度を向上させ耐磨耗性を向上する。本発明においては重量％で２．０％〜４．５％が好ましく、重量％で２．８％〜３．８％の範囲に調整されていることが更に好ましい。
【００２０】
Ｓｉは炭素の黒鉛化を促進させるために必要なほか、フェライトの強度を上昇させる。本発明においては、重量％で１．３％〜３．５％が好ましく、重量％で２．０％〜３．０％の範囲に調整されていることが更に好ましい。
【００２１】
ＭｎはＦｅＳとして高温脆性を起こす鋳鉄中の不純物ＳをＭｎＳとして固定するために必要である。本発明においては、重量％で０．３％〜２．０％が好ましく、重量％で０．４％〜０．８％の範囲に調整されていることが更に好ましい。
【００２２】
Ｃｒ，Ｍｏはパーライト（パーライト中の炭化物）の安定化、フェライトの強化の作用があり、目的とする効果を得るためには複合添加が必須である。本発明においては、重量％で０．１％〜１．２％のＣｒ及び０．４％〜２．０％のＭｏを添加することが好ましいが、重量％で０．５％〜０．７％のＣｒ、０．７５％〜１．２５％のＭｏの範囲で複合添加されていることが更に好ましい。
【００２３】
Ｍｏ炭化物は高温になるほど安定するという特異な性質があり、鋳鉄の高温強度、硬度を著しく同上させる。しかしＭｏのみを単独で重量％で０．４％〜２．０％添加した場合は黒鉛化阻害作用が弱いため、パーライトの組織を得ることができずフェライトと黒鉛の組織となる。結果として硬度が下がり、摩耗および変形し易くなり目的とする効果を得られない。そのため黒鉛化阻害作用の強いＣｒの添加も必要であり、またその必要添加量は重量％で０．１％以上であるが，重量％で１．２％以上のＣｒが添加された場合、組織の炭化物が過多になり、硬度は向上するが磨管中に割損し易く目的とする効果を得られない。
【００２４】
一方、重量％で０．４％以下のＭｏ添加では高温での炭化物安定に効果がなく、重量％で２．０％以上のＭｏ添加では完全なベイナイト組織となり、やはり磨管中に割損し易く目的とする効果を得られない。
【００２５】
鋳鉄中の不可避不純物としては例えばＳがあげられる。Ｓは鋳鉄を脆性化させるため、本発明においては重量％で０．０６％以下の範囲に調整されていることが好ましい。
【００２６】
本発明によるリーラープラグ１０７は、プラグの構造として、上記の鋳鉄又はねずみ鋳鉄で一体として形成され、プラグ支持棒１０８に装着されるが、上記の鋳鉄又はねずみ鋳鉄で形成された部分と、その他の材質で形成された部分とによりリーラープラグ１０７が複合して形成されたものであってもよい。この場合、上記の鋳鉄又はねずみ鋳鉄で形成された部分は、本発明の目的である、耐磨耗性及び耐焼付き性を発揮させるために、少なくとも被圧延材の内面と接する部分に使用されていることが望ましい。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を説明する。実施例として本発明と従来技術の比較試験を実施した。表１は、本発明に係るリーラープラグと比較サンプルの各々の化学組成、圧延状況及び耐用度比較を示したものである。試験した全てのプラグは従来のねずみ鋳鉄製造法にて鋳造され、熱処理は行っていない。この鋳鉄プラグを磨管するに適切な外径まで切削した後、磨管機に装着し試験した。磨管は一般的なマンネスマンプラグミル圧延法で使用される磨管機にて行い、被圧延材は外径約１８０ｍｍの高合金鋼である。圧延条件は、マンネスマンプラグミルの圧延工程によるリーリング工程とほぼ同じの、被圧延温度８５０度Ｃ、圧延速度０．５ｍ/秒程度である。
【００２８】
プラグの磨耗（ただし不可避の変形を含む）によってプラグ外径が所定値以下になる、もしくはプラグの割れによって磨管不可能になるまでの磨管本数によって耐用度を評価した。また被圧延材の内面品質については被圧延材の両管端から目視検査を行い一定深さ以上、本実施例では、０．２ｍｍ以上の深さの疵の有無によって評価した。
【００２９】
表１は、本発明に係るリーラープラグと比較サンプルの各々の化学組成、圧延状況及び耐用度比較を示したものである。また、図３は、比較例ａ〜ｄと本発明の実施例e及びｆの各サンプルの耐用度を示したものである。ａ，ｂ，ｃ，ｅ及びｆのサンプルは磨耗によりプラグ外径が所定値以下になったため磨管不可能となった。また、ｄのサンプルはプラグの割れにより、磨管不可能となった。ａの耐用度を１．０としたとき比較材ｂ、ｃ及びｄは１．２〜１．７の耐用度しかなかったが、本実施例のサンプルｅ及びｆについては５．５以上の耐用度があった。また被圧延材の内面品質についても、上記示した一定深さ以上の疵は確認されず、良好であった。従来のリーラープラグ素材に比較して、５倍以上の耐用度を有することは、リーラープラグの製造、使用において、大きなコストメリットを有する。
【表１】
2006297428.tif 000002
【００３０】
以上のように、本発明の実施例によれば、鋳鉄にＣｒ，Ｍｏを適量複合添加することで耐磨耗性に優れ被圧延材内面品質の良いリーラープラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】継目無鋼管の代表的なマンネスマンプラグミル法による製造工程を示すものである。
【図２】（ａ）は、本発明に係るリーラープラグの断面ミクロ組織写真であり、（ｂ）はその拡大写真である。
【図３】比較例ａ〜ｄと本発明の実施例e及びｆの各サンプルの耐用度を示したものである。
【符号の説明】
【００３２】
１０１      加熱炉                １０２      丸ビレット
１０３      ピアサー              １０４      エロンゲータ
１０５      プラグミル            １０６      リーラー
１０７      リーラープラグ        １０８      支持棒
１０９      サイザー              １１０      矯正機
１１１      被圧延材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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