(57)【要約】      （修正有）【課題】工程を煩雑にせずに、内面疵の発生を抑制可能な継目無鋼管の圧延方法の提供。【解決手段】中空素管９を複数の圧延スタンドを有するマンドレルミル３により延伸圧延する工程を含み、その第１スタンドで、入側の中空素管９に対して付与する以下の式（１）で表される歪量εを０．４１〜０．５７とし、マンドレルミル３の第１スタンドの出側での管１２厚を５〜３５ｍｍとする継目無鋼管１２の圧延方法。ε＝ｆ（Ｒｅｄ、ｔ、Ｄ０）＝−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００・・・（１）（Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管９厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管１２厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管９厚（ｍｍ）；ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管１２厚（ｍｍ）；Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管９外径（ｍｍ））【選択図】図１
2019005788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空素管をマンドレルミルにより延伸圧延する工程を含む継目無鋼管の圧延方法であって、
複数の圧延スタンドを有するマンドレルミルの第１スタンドで、入側の中空素管に対して付与する以下の式（１）で表される歪量εを０．４１〜０．５７とし、前記マンドレルミルの第１スタンドの出側での管厚を５ｍｍ以上３５ｍｍ以下とする継目無鋼管の圧延方法。
ε＝ｆ（Ｒｅｄ、ｔ、Ｄ０）＝−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００  ・・・（１）
式（１）中、
Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）、
ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚（ｍｍ）、
Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管外径（ｍｍ）である。
【請求項２】
前記中空素管は、質量％で、Ｃ：０．０８〜０．１２％、Ｓｉ：０．２０〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜０．６０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：８．０〜９．５％、Ｍｏ：０．８５〜１．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する請求項１に記載の継目無鋼管の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管の圧延方法に関し、特に、特殊管として用いる細粒化組織の高合金シームレス鋼管等の製造方法で実施する圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｏｄ≦５５ｍｍであるボイラー用鋼管等の高合金特殊管として用いる継目無鋼管では、内面疵（バルジカブレ、シワ疵）が発生した場合、内径が小さいことから手入れが困難であり、歩留りを悪化させてしまう。
【０００３】
例えば、特許文献１では、再加熱工程前の中空素管の組織をマルテンサイト組織とし、再加熱による逆変態で縮径圧延前の中空素管のオーステナイト組織を微細化することにより、ストレッチ・レデューサ、および／または、サイザーによる縮径圧延によって生じるしわ疵を効率よく抑制でき、内面品質に優れたマルテンサイト系高Ｃｒ鋼継目無鋼管を得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１９６０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合、Ａｃ３変態点以下までの冷却、その後のＡｃ３変態点以上までの再加熱を要するため、生産性の悪化、製造工程の煩雑化が生じるデメリットが生じる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、工程を煩雑にせずに、内面疵の発生を抑制することが可能な継目無鋼管の圧延方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に対し、本発明者らは鋭意検討の結果、複数の圧延スタンドを有するマンドレルミルの第１スタンドで入側の中空素管（入側ホロー材）に付与する歪量εを制御することで、工程を煩雑にせずに、延伸圧延工程後、内面疵の発生を十分に抑制できることを見出した。
【０００８】
より具体的に説明すると、まず、マンドレルミル入側素管の厚みが厚いほど曲げにより板厚方向に増肉するため、厚肉ほどカブレが発生しやすい。また、外径が大きいほど、マンドレルミルの第１スタンドの出側での張り出しが大きくなり、内面側の曲率が小さくなって圧縮歪が増大してしまう。このような知見のもと、第１スタンドで中空素管（入側ホロー材）に付与する歪量εを「−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００」という式に基づき算出し、この歪量εを制御することで、内面疵の発生を十分に抑制できることを見出した。
なお、式中、Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）、ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚（ｍｍ）、Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管外径（ｍｍ）である。
【０００９】
本発明は、上記した知見に基づき完成させたものである。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
［１］中空素管をマンドレルミルにより延伸圧延する工程を含む継目無鋼管の圧延方法であって、
複数の圧延スタンドを有するマンドレルミルの第１スタンドで、入側の中空素管に対して付与する以下の式（１）で表される歪量εを０．４１〜０．５７とし、前記マンドレルミルの第１スタンドの出側での管厚を５ｍｍ以上３５ｍｍ以下とする継目無鋼管の圧延方法。
ε＝ｆ（Ｒｅｄ、ｔ、Ｄ０）＝−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００  ・・・（１）
式（１）中、
Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）、
ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚（ｍｍ）、
Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管外径（ｍｍ）である。
［２］前記中空素管は、質量％で、Ｃ：０．０８〜０．１２％、Ｓｉ：０．２０〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜０．６０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：８．０〜９．５％、Ｍｏ：０．８５〜１．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する前記［１］に記載の継目無鋼管の圧延方法。
【００１０】
ここで、上記の歪量εは、ギャップを変更し、圧下率Ｒｅｄを調整することで、制御することができる。また、式（１）中、マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ、マンドレルミルの第１スタンドの入側素管外径Ｄｏ、マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚は、凹面鏡と単眼タイプのＣＣＤレンズを用いたリニアイメージセンサにより、素管の自発光の赤外エネルギーを検出する方式で測定することができる（図４参照）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工程を煩雑にせずに、内面疵の発生を抑制することが可能な継目無鋼管の圧延方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】マンドレルミル方式による継目無鋼管の製造工程の一例を説明するための図である。
【図２】マンドレルミルの構成を説明するための図である。
【図３】式（１）を説明するための図である。
【図４】マンドレルミル出側素管厚ｔ、マンドレルミル入側素管外径Ｄｏ、マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚を測定する方法を説明するための測定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
＜継目無鋼管の製造方法＞
まず、本発明の継目無鋼管の圧延方法を適用可能な継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。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の一例を説明するための図である。
【００１５】
一般的に、継目無鋼管は、マンドレルミル方式、プラグミル方式の圧延、または熱間押出を実施して製造されるが、本発明で対象とする鋼管のような比較的小径管を製造する場合には、生産性、寸法精度の観点から、マンドレルミル方式の圧延を実施する。
【００１６】
図１に示すように、継目無鋼管の製造では、まず、加熱炉（回転加熱炉）１で加熱された素材６を、ピアサ（穿孔圧延機）２のロール７間でプラグ８により穿孔し中空素管９とする。次に、中空素管（入側ホロー材）９は、マンドレルミル３でマンドレルバー１０が挿入された状態で、複数段のロールスタンド（圧延スタンド）の孔型ロール１１間で圧延され、減肉されるとともに、長さが延ばされ、絞り圧延用素材１２となる。マンドレルミル３で延伸された絞り圧延用素管１２は、次いで、再加熱炉４で再加熱されたのち、３ロール方式孔型連続圧延機であるホットストレッチレデューサ５等で絞り圧延されて、所定の外径を有する鋼管とされる。
【００１７】
＜マンドレルミル＞
次に、本発明の継目無鋼管の圧延方法を実施するためのマンドレルミル３の一例を説明する。図２は、マンドレルミルの構成を説明するための図である。図２に示すように、マンドレルミル３では、一対の孔型ロール１１からなるロールスタンド（圧延スタンド）が、複数段配設され、例えば、隣り合うロールスタンド間では孔型ロール１１の回転軸が圧延パスラインに垂直な面内で互いに９０°ずれて配置されている。
【００１８】
本発明では、特に、後述するように、複数の圧延スタンド（図２では、４段）のうち、圧延方向の１段目のスタンド（第１スタンド）において付与する歪量εを制御することを特徴とし、これにより、工程を煩雑にせずに内面疵（バルジカブレ、シワ疵）の発生を抑制することができる。より具体的には、本発明では、素管内面に加わる圧延歪を適正化することにより、マンドレルミル３の第１スタンドでの圧延中におけるロールボトム位置周方向の歪量（内面圧縮法方向歪量）を低減させる。そのため、圧延過程で形成されうる内面疵の発生が抑制され、非破壊超音波探傷での内面不良発生率を低減することができる。
【００１９】
また、マンドレルミル方式の圧延においては、マンドレルミル３の各ロール回転数、圧下量を調整してスタンド間に働く張力を調整し、長手方向に均一な外径および肉厚を有する絞り圧延用素材１２を圧延可能にすることもできる。
【００２０】
＜継目無鋼管の圧延方法＞
本発明の継目無鋼管の圧延方法は、中空素管９をマンドレルミルにより延伸圧延する工程を含む継目無鋼管の圧延方法であって、複数の圧延スタンドを有するマンドレルミル３の第１スタンドで、入側の中空素管（入側ホロー材）に対して付与する以下の式（１）で表される歪量εを０．４１〜０．５７とし、マンドレルミル３の第１スタンドの出側での管厚を５ｍｍ以上３５ｍｍ以下とする継目無鋼管の圧延方法であり、工程を煩雑にせずに内面疵の発生を抑制することができる。
ε＝ｆ（Ｒｅｄ、ｔ、Ｄ０）＝−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００  ・・・（１）
式（１）中、
Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）、
ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚（ｍｍ）、
Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管外径（ｍｍ）である。
【００２１】
図３は、式（１）を説明するための図であり、（ａ）はマンドレルミルの第１スタンドの入側の素管の断面図を示し、（ｂ）はマンドレルミルの第１スタンドの出側の素管の断面図を示す。図３に示す、マンドレルミル出側素管厚ｔ、マンドレルミルの第１スタンドの入側素管外径Ｄｏ、マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚は、凹面鏡と単眼タイプのＣＣＤレンズを用いたリニアイメージセンサにより、素管の自発光の赤外エネルギーを検出する方式で測定することができる（図４参照）。
【００２２】
また、歪量εは、ギャップを変更し、圧下率Ｒｅｄを調整することで、制御することができる。
【００２３】
また、外径Ｄｏについて、大きすぎると、第１スタンドでのフランジ部張り出し量が大きくなり、内面の歪量が大きくなり疵が発生する恐れがある。一方、外径Ｄｏが小さすぎるとバーストリッピング時のスリキズやストリッピング不良トラブルが発生しやすくなる。
【００２４】
［歪量ε：０．４１〜０．５７］
本発明では、前述したように、マンドレルミルの第１スタンドで、入側の中空素管（入側ホロー材）に対して付与する歪量εを制御することを特徴とする。歪量εが０．４１未満であると、圧下量が不足し、ＰＣＭで形成された凹凸を消し切れず、アバタ疵が発生するという問題が生じる。一方、歪量εが０．５７超えであると、歪が過大となり、内面疵が発生する。よって、本発明では、歪量εを０．４１〜０．５７とする。歪量εは、好ましくは０．４７〜０．５３であり、より好ましくは０．４８〜０．５２である。
【００２５】
＜鋼管の成分組成＞
上記の中空素管（入側ホロー材）は、質量％で、Ｃ：０．０８〜０．１２％、Ｓｉ：０．２０〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜０．６０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：８．０〜９．５％、Ｍｏ：０．８５〜１．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有していてよい。上記の成分組成を有するクロム鋼では、変形能が比較的低く、ロールボトム内面での増肉挙動に追順できず、内面疵を発生させてしまう場合があるため、本発明の継目無鋼管の圧延方法が好適に適用される。
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、生産性を阻害する工程煩雑化を引き起こすことなく、一度の延伸圧延工程で内面疵の発生を抑制した管厚が５ｍｍ以上３５ｍｍ以下である継目無鋼管継目無鋼管を得ることができる。より具体的には、本発明では、素管内面に加わる圧延歪を適正化することにより、マンドレルミルの第１スタンドでの圧延中におけるロールボトム位置周方向の歪量を低減させる。そのため、圧延過程で形成されうる内面疵の発生が抑制され、非破壊超音波探傷での内面不良発生率を低減させることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
まず、質量％で、Ｃ：０．１０１％、Ｓｉ：０．４０４％、Ｍｎ：０．３４％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００１１％、Ｃｒ：８．４９％、Ｍｏ：０．９３％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を加熱炉（回転加熱炉）で加熱し、ピアサ（穿孔圧延機）のロール間でプラグにより穿孔し中空素管を得た。この中空素管に、８スタンドからなるマンドレルミルで、延伸圧延を施し、絞り圧延用素材とした。次いで、この素管を、再加熱炉で再加熱し、３ロール方式孔型連続圧延機であるホットストレッチレデューサで絞り圧延して鋼管を得た。
【００２９】
このとき、マンドレルミルによる圧延では、第１スタンドで、以下の式（１）で表され、表１に示す歪量εを、入側の中空素管（入側ホロー材）に対して付与した。各スタンドの圧下量は、第１スタンド：３．７８ｍｍ，第２スタンド：４．４７５ｍｍ、第３スタンド：２．３８ｍｍ、第４スタンド：２．１４ｍｍ、第５スタンド：０．６６ｍｍ、第６スタンド：０．３４５ｍｍとした（第７および第８スタンドについては肉厚圧下せず、フランジ部を膨らませるのみとした）。
ε＝ｆ（Ｒｅｄ、ｔ、Ｄ０）＝−４．０６＋０．０２４７×ｔ＋０．０２９４×Ｄｏ＋１．１１３×Ｒｅｄ／１００  ・・・（１）
式（１）中、
Ｒｅｄ（％）＝１００×（マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）−マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚ｔ（ｍｍ））／マンドレルミルの第１スタンドの入側素管厚（ｍｍ）、
ｔ＝マンドレルミルの第１スタンドの出側素管厚（ｍｍ）、
Ｄｏ＝マンドレルミルの第１スタンドの入側管外径（ｍｍ）である。
【００３０】
得られた鋼管の内面性状を調べた。具体的には、Ｈ−ＵＴ（ハンドＵＴ）で探傷して長手−周方向で疵エコーが強く観測された部位をマーキングし顕鏡を行い、内面疵が発生していないものを◎、軽微な疵はあるものの不良ではないものを○、内面疵が発生しているものを×とし、◎および○を合格とした。
【００３１】
表１に示すように、第１スタンドの歪量εが０．４１〜０．５７である本発明例では、内面疵の発生を起こさずに圧延を行うことができた。
【００３２】
【表１】
2019005788.tif 000003
【符号の説明】
【００３３】
１  加熱炉（回転加熱炉）
２  ピアサ
３  マンドレルミル
４  再加熱炉
５  絞り圧延機（ホットストレッチレデューサ）
６  素材
７  ロール
８  プラグ
９  中空素管
１０  マンドレルバー
１１  孔型ロール
１２  絞り圧延用素管
９ａ  バルジ（噛み出し部）
１１ａ    フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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