(57)【要約】【構成】通常の装置で加熱、圧延あるいはその他の手段で加工して鋼コアおよびステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金および銅/ニッケル合金からなるクラッド材を備えた製品を形成するビレット（Ｂ１４ｅ）を製造する方法である。耐食性鉄筋などの製品に対しては、ビレット（Ｂ１４ｅ）は中実鋼コア（Ｃ）からなり、このコアを合金管（Ｊ）に挿入し、この合金管に対してスエージ加工を行って、合金管の離散部分の横方向サイズを縮小する。鋼体と界面を有する合金管の部分に対してもスエージ加工を行うことができる。これによって、合金管の長さが長くなるとともに、界面における鋼体の横方向サイズが縮小する。合金管のクロムおよびその他の金属の酸化を防止するために、アルミまたはチタンなどのスキャベンジ作用金属からなる一つかそれ以上のブリケット（Ｅｓ、Ｅａ、Ｅｔ）をコアの一端から突出離間する合金管の部分に挿入する。これら部分を次に内向きにスエージ加工し、溶接などによって封着してから、ビレットを加熱する。管状製品を製造するために、コアのボア内に第２金属管を受け取る。この場合、これら管の一方または両方を上記合金から構成する。【選択図】１４ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱かつ加工して金属製品を形成できるビレットの製造方法において
前記ビレットが金属管およびこの金属管に挿入される鋼体からなり、
前記製造方法が前記金属管に対してスエージ加工を行って、前記金属管の少なくとも一部の横方向サイズを縮小するステップを有することを特徴とするビレットの製造方法。
【請求項２】
加熱かつ加工して金属製品を形成できるビレットの製造方法において
前記ビレットが金属管およびこの金属管に挿入される鋼体からなり、
前記製造方法が前記金属管の離散部分に対してスエージ加工を行って、前記金属管の少なくとも一部の横方向サイズを縮小するステップを有することを特徴とするビレットの製造方法。
【請求項３】
前記金属管がステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金および銅/ニッケル合金からなる群から選択する合金から構成された請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記スエージ加工を前記鋼体に対して界面を有する前記金属管の部分に対して行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記スエージ加工によって、前記金属管のスエージ加工を受ける部分に対して界面を有する前記鋼体の部分の横方向サイズを縮小する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スエージ加工によって、前記金属管の長さを延ばす請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記鋼体の一端から突出離間する前記金属管の部分に少なくとも一つのスキャベンジ作用金属を設けるステップを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
スエージ加工を受ける前記金属管の少なくとも一部を、前記鋼体の前記端部から突出離間する前記金属管の前記部分に設けるとともに、スエージ加工して、前記鋼体の前記端部よりも横方向サイズが縮小するようにスエージ加工する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スエージ加工によって、前記部分の少なくとも一つの壁厚が厚くなる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属管を前記ビレットの外部から封着するステップを有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記鋼体の前記端部から突出離間する前記金属管の前記部分の前記端部にインサート体を設け、前記ビレットの外部のガスが前記ビレットに侵入しないように前記インサート体に対して前記端部をスエージ加工する請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記インサート体の少なくとも一部が微細な鋼からなる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記インサート体の少なくとも一部が、微細な鋼と微細な形態にある少なくとも一種のスキャベンジ作用金属との混合物からなる請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記鋼体のボアに第２金属管を設け、この第２金属の少なくとも一端を、前記鋼体を挿入する前記金属管に封着接合する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２金属管がステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金および銅/ニッケル合金からなる群から選択する合金から構成された請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項７〜１５のいずれか１項に記載のステップによってビレットを製造するステップ、このビレットを加熱するステップ、およびこのビレットを加工して前記合金からなるクラッドを有する製品を形成するステップを有する金属製品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法によって製造したビレット。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法によって形成した金属製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐腐食性金属製品（corrosion resistant metal products）の製造方法、およびこの方法で製造した製品に関する。本発明は、制限するものではないが具体的には、ステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金または銅/ニッケル合金からなるクラッド材で被覆する腐食しやすい鋼（corrosion susceptible steel）のコアからなる製品に関する。また、本発明はビレットを対象とする市場がある以上、本発明方法に使用するビレットをも包含するものである。
【０００２】
産業界において最も頻用されている一般に単に“鋼”と呼ばれているものが腐食に弱い性質は公知であり、これ以上の説明は必要ないはずである。逆に、ステンレス鋼および上記合金の耐腐食性も同じく公知である。原理的に本発明の対象は、ステンレス鋼または上記合金よりもはるかに腐食しやすい鋼体からなり、本明細書に記載する方法によってこれら材料からなるクラッド材で被覆処理することが多い製品全般に関する。本明細書に使用する用語“鋼”に関しては、文脈から対象意図ではないことが判然としている場合を除いて、このような鋼を指すものとする。具体的には、用語“鋼”には、普通炭素鋼と呼ばれているものを含むものとする。また、従来通り、かつ本明細書で使用するように、用語“炭素鋼”は各種等級の炭素鋼、例えば軟鋼、低合金エンジニアリング鋼やミクロ合金鋼を含むものである。
【０００３】
用語“ステンレス鋼”、“ニッケル/クロム合金”および“ニッケル/銅合金”は金属工業において公知で、そして一般にそれぞれかなりの量のクロム、ニッケルとクロムおよび銅とニッケルを含有するある範囲の合金に適用されている名称である。ニッケル/銅合金の場合、銅よりもニッケルが多く、これはニッケルおよび銅の配合量が逆になっている“銅/ニッケル合金”に対して対照的である。これら４つの名称それぞれに属する範囲にある合金は、各主要メーカーから入手できるリストに記載されている。本明細書において、用語“本発明対象の合金”は、文脈から対象意図ではないことが判然としている場合を除いて、これら合金のうちいずれか任意の合金を指すものとする。
【０００４】
本明細書では過剰な繰り返しを避けるために、以下の略号を使用する。即ち、
ＳＳ＝ステンレス鋼、
ＮｉＣｒ＝ニッケル/クロム合金、
ＮｉＣｕ＝ニッケル/銅合金、
ＣｕＮｉ＝銅/ニッケル合金、
ＲＴ＝圧延開始温度範囲、
ＲＴａ＝オーステナイト系ＳＳ/ＮｉＣｒのＲＴ：１，２３０〜１，２８０℃、
ＲＴｄ＝２相系/フェライト系ＳＳ/ＮｉＣｕ/ＣｕＮｉのＲＴ：１，１００〜１，２００℃、
ＦＤ＝“微細”、意味は下記する。
【背景技術】
【０００５】
ＵＳＰ６，７０６，４１６、およびＵＳＰ５，０５１，３１５を始めとする初期特許公報−いずれも発明者はＣａｃａｃｅであり、本明細書では“初期Ｃａｃａｃｅ”特許およびプロセスと呼ぶ−はいずれもＳＳクラッド鋼製品を製造する方法に関している。これら初期Ｃａｃａｃｅ特許では、円形ＳＳ管において炭素鋼屑を徐々に圧縮してブリケット化することによってビレットを製造している。これら特許公報を精読すると、ＳＳクラッド材とブリケット化した炭素鋼屑のコアとの間の界面において良好な冶金学的結合が達成されているかどうかに問題があると考えられる。この問題の根本的原因は、界面においてステンレス鋼中のクロムが酸化することにある。ＵＳＰ６，７０６，４１６にはこの酸化に対処するプロセスが開示されている。これが恐らく、本出願人の知識が及ぶ限り、この方法が近年工業的に利用されているＳＳクラッド鉄筋の唯一の製造方法である理由であると思われる
【０００６】
鋼屑をＳＳ管において圧縮することによって製造するビレットを使用することには大きな欠点がある。このようなビレットの製造には、コストの高い専用の装置機械が必要である。その一例は、（初期Ｃａｃａｃｅ特許の一つである）ＵＳＰ５，０８８，３９９に記載されている。現在の多くの製作工場では円形のビレットを圧延できない。これら装置の場合、長さが１５ｍ以下で、横断面サイズが例えば１３０ｍｍ〜１５０ｍｍの正方形ビレットを圧延するように設計されている。初期Ｃａｃａｃｅ特許に記載されているビレットは円形で、長さが約２ｍかつ直径が１００ｍｍである。これは、鋼屑を管に圧縮することによってビレットを製造する装置機械が対処できる最大サイズに近い。長さがこのように短いビレットを圧延できる既存の圧延工場はごく少数に限られ、また円形ビレットから圧延できる圧延工場はさらに少ない。本発明方法の大きな作用効果は、ビレットサイズを既存の圧延工場に合わせて選択できる点にある。
【０００７】
原理上、ＳＳ管に圧縮した鋼屑からなるビレットのサイズおよび長さについては大きくでき、また形状も変更できるが、このために好適な装置機械を実現するさいに生じる技術的な問題は解決が難しい。
【０００８】
本発明の一つの目的は、長さ、サイズおよび形状について既存の圧延工場で圧延できるビレットを製造することを可能にする方法を提供することである。
【０００９】
国際特許出願ＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３２、ＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３３およびＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３４（いずれも発明者はＣaｃａｃｅであり、以下それぞれを“Ｃａｃａｃｅ１９３２”、“Ｃａｃａｃｅ１９３３”および“Ｃａｃａｃｅ１９３４”と呼ぶ）には、合金を中実鋼コアにクラッドした複合ビレットを製造する方法が開示されている。これら出願明細書に開示されている技術は、各種の初期特許公報に開示されているこのような製品を製造する方法の問題点および欠点に対処することを対象としている。
【００１０】
ＧＢ２０８５３３１（住友）、ＥＰ２２５９８３（三菱）およびＥＰ５９０７０（Ｓｐｅｎｃｅｒ  Ｃｌａｒｋ）それぞれには、ＳＳ管における中実鋼体からなるビレットからクラッド鋼製品を製造する方法が開示されているが、いずれの公報もＳＳ中のクロムの酸化に関する上記問題には触れていない。本出願人によれば、このような酸化は完成製品におけるコアと管との間の結合に対して深甚な有害作用を与えるものであり、また工業的に許容できないクラッド鋼製品に結果するものでもある。
【００１１】
Ｃａｃａｃｅ１９３２/３/４には、この酸化を未然に防止する技術が開示されている。管は中実コアバーの各端部から突出離間しているため、この技術では、コアバー端部に隣接する管内にアルミ、チタンまたはマグネシウムなどの微細なスキャベンジ作用金属からなる金属体を設ける。管の端部は封着処理し、加熱圧延時に酸化ガスがビレットに侵入することを防止する。この技術では、コアを加熱する前にビレットの端部を加熱し、スキャベンジ作用金属が活性化し、管中のクロムが酸化する前に、ビレットの残留酸素をスキャベンジ（除去）する。
【００１２】
スキャベンジ作用金属を設けているにもかかわらず、管がコア周囲に緻密に嵌合することを担保する必要があるとしている。このため、Ｃａｃａｃｅ１９３２/３/４に開示されている管は各種の形態を取ることができる。Ｃａｃａｃｅ１９３３では、予め形成しておいた管を使用し、この管にコアバーを挿入する。次に、この管をその弾性限界以上に延伸処理する。これには管長を永久に長くできると同時に、管とコアバーとの間隙を小さくできる利点がある。ところが、工業スケールで延伸処理に必要な装置は比較的コストが高くなりやすい。さらに、管の端部部分を延伸装置によってグリップできるようにフレア処理する必要がある。これらの長くなった部分は使用後に切断される部分であり、従って無駄になる。加えて、本発明対象の合金の現在における高コストを特に考慮するなら、ビレットのコストも高くなる。
【００１３】
コアバー上において管を延伸処理する場合別な問題もある。即ち、このように延伸処理した管は、コアバーの形状、特に横断面形状におけるバラツキを吸収できる能力がきわめて小さい。この問題は、例えばＳｉｅｍｅｎｓ  ＶＡＩ  Ｂｌｏｏｍ−Ｂｅａｍ  Ｂｌａｎｋ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社によって製造されている所謂“ニアネットシェープ”の連鋳ビレットまたはブルームなどの製品をコアバーとして使用した場合に、あるいは使用済み車軸、または使用済みレールのヘッド、フランジまたはウェブ部分をコアバーとして使用した場合にも顕著に表れる。同じ問題は、一体的にパックした一つかそれ以上の長尺部品から製造したコアについてもいえ、横断面形状が不規則、あるいは非対称になる。
【００１４】
Ｃａｃａｃｅ１９３２/４の場合、コアバー周囲に設けた後溶接した一つかそれ以上の長尺部品から各管を製造できる。コアバーの横断面形状が正方形の場合、部品は平坦でもよく、あるいは正方形の管、山形部材やチャネル部材でもよく、横断面形状の一部または全部に合わせることができる。
【００１５】
本発明の一つの目的は、管とコアバーとの間隙を小さくできる代替技術を提供することである。
【００１６】
Ｃａｃａｃｅ１９３２/３/４では、場合に応じて、突出端を含む管全体をＳＳで構成するか、あるいは本発明対象の他の合金の一つから構成することが提案されている。ところが、これら合金はコストが高く、従って管を構成するために使用する量を最小限に抑えることが望ましい。このため、場合にもよるが、管の合金部分をコアバー端部の手前で終わらせ、管の端部を鋼スリーブから構成し、このスリーブを合金部分に溶接する。
【００１７】
Ｃａｃａｃｅ１９３２/３/４で提案されている鋼スリーブによって廃棄される合金量を減らすことができるが、鋼スリーブを合金部分に溶接する溶接部、そして実際には管の任意の場所、特に端部に隣接する場所にある溶接部は管の潜在的なウィークポイントになる。これは、管の上に重なる端部に挿入され、所定部分に溶接されて管を閉着する閉着プレートを所定の個所に固定する溶接部についてもいえる。このような閉着プレートによって閉着した場合、管が鋼の端部ピースからなるかどうかに関係なく、管が閉着ハウジングを形成し、ここにコアバーを封着する。上記界面において金属の酸化が生じる最もよく見られる原因は、端部がテーパ加工されていないビレットの特に弱い部分であるこのような溶接部の破損である。よく知られているように、所謂“フィッシュテール”が圧延時テーパ加工されていない端部をもつビレットの端部によく生じる。
【００１８】
また、ＵＳＰ５，０５１，３１５、ＵＳＰ６，７０６，４１６およびＣａｃａｃｅ１９３４では、各端部を星形に“クリンプ”する装置を使用して管端部を“閉着”（closed）することが提案されている。この方法を用いると管端部のサイズを小さくでき、従ってビレットを圧延ロールに挿入することが容易になり、これに近接する溶接部が破損する恐れが小さくなるが、管端部は星形のままになる。さらに、各公報を精読すると、管端部が圧延装置手前の加熱炉において実質的に開放状態にあり、この方法では管端部を大気から遮断できないことが分かる。そのかわり、ＵＳＰ６，７０６，４１６では、コアの屑材に２種類の添加材、通常はアルミおよび塩化アンモニウムを添加し、合金中のクロムの酸化を防止している。Ｃａｃａｃｅ１９３４に開示されている技術の場合、塩化アンモニウムを使用する必要はない。
【００１９】
以下に詳しく説明するように、本出願人は、管端部を均一な円形または正方形にテーパ加工すると、大きな予期しない作用効果が得られることを見出した。本発明の目的の一つはこれを実現することにある。
【００２０】
なお、本明細書で使用する多くの記述的な用語はいずれも製鋼分野で使用されている意味で使用するものである。従って、当業者ならば、例えば“正方形”として記述する金属管またはバーの場合、必然的に、ある程度まで丸みを帯びた角部をもつことを理解できるはずである。また、多くの目的から、金属バーおよび金属管に意図的に円形角部を形成し、工業的に許容できる限り、このような製品の、バーおよび管の角部に適用される半径を始めとする特性の多くは信頼すべき仕様によるものとする。過剰な繰り返しを避けるために、使用する用語は、文脈から対象意図ではないことが判然としている場合を除いて、以下の意味を有するものとする。
“正方形バー”および“矩形バー”は、製造過程で丸みを帯びた角部を有するバーを含む。
“正方形管”および“矩形管”は、製造過程で丸みを帯びた角部を有する正方形管および矩形管を含む。
【００２１】
さらに、説明の一部は円形角部をもつ合金管に挿入される円形角部をもつ正方形バーに基づくものであるが、いずれも形状差を考慮にいれるならば、円形、円形以外の形状を始めとする他の適当な形状のバーおよび管に適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】ＵＳＰ６，７０６，４１６
【特許文献２】ＵＳＰ５，０５１，３１５
【特許文献３】ＵＳＰ５，０８８，３９９
【特許文献４】ＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３２
【特許文献５】ＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３３
【特許文献６】ＰＣＴ/ＧＢ２０１０/００１９３４
【特許文献７】ＧＢ２０８５３３１（住友）
【特許文献８】ＥＰ２２５９８３（三菱）
【特許文献９】ＥＰ５９０７０（Ｓｐｅｎｃｅｒ  Ｃｌａｒｋ）
【発明の概要】
【００２３】
本明細書において、用語“スキャベンジ（作用）”（scavenge）は、成分の一つとして酸素を含有する化合物から酸素を除去することを意味する“還元”とは逆に、ガス状酸素を除去することを意味する用語である。
【００２４】
一態様によれば、本発明は加熱・加工されて金属製品になるビレット（billet）であって、金属管およびこの金属管に挿入される鋼体からなるビレットを製造する方法において、上記管にスエージ（ｓｗａｇｅ）加工（swaging operation）を行って、この管の少なくとも一部の横軸方向サイズを縮小するステップ（工程）を有する製造方法を提供するものである。
【００２５】
一態様によれば、本発明は加熱・加工されて金属製品になるビレットであって、金属管およびこの金属管に挿入される鋼体からなるビレットを製造する方法において、上記管にスエージ加工を行って、この管の離散的部分の横軸方向サイズを縮小するステップを有する製造方法を提供するものである。
【００２６】
本発明の一態様では、上記管はステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金および銅/ニッケル合金からなる群から選択される合金から構成する。
【００２７】
なお、既にスエージ加工され、加熱・圧延の前に仕上げ処理の準備が整っているビレットの市場があるものと考えられる。
【００２８】
本発明の一態様では、スエージ加工は上記鋼体に対して界面を有する上記管の一部に行う。
【００２９】
本発明の一態様では、上記スエージ加工によって、スエージ加工された上記管の部分に対して界面をもつ上記鋼体の部分の上記横軸方向サイズが縮小する。
【００３０】
本発明の一態様では、上記スエージ加工によって上記管の長さが長くなる。
【００３１】
本発明の一態様では、上記方法がさらに上記鋼体の端部から突出離間している上記管の部分に少なくとも１種のスキャベンジ作用金属を設ける。
【００３２】
本発明の一態様では、スエージ加工対象の少なくとも一部を上記鋼体の端部から突出離間している上記管の上記部分に設け、その横軸方向サイズを上記鋼体の上記端部よりも小さくする。
【００３３】
本発明の一態様では、上記スエージ加工によって、上記部分の少なくとも一つの壁厚を厚くする。
【００３４】
本発明の一態様では、上記方法はさらに上記管を上記ビレットの外部から封着するステップを有する。
【００３５】
本発明の一態様では、上記鋼体の端部から突出離間する上記管の部分の端部にインサート体を設け、上記ビレットの外側にある気体がこのビレットに侵入しないように上記インサート体に上記端部をスエージ加工する。
【００３６】
本発明の一態様では、上記インサート体の少なくとも一部を微細鋼から構成する。
【００３７】
本発明の一態様では、上記インサート体の少なくとも一部を微細鋼と少なくとも一種の微細なスキャベンジ作用金属との混合物から構成する。
【００３８】
本発明の一態様では、上記鋼体が第２の金属管を設けるボアを備え、この第２金属管の少なくとも一端を、この鋼体を挿入する上記管に封着接合する。
【００３９】
本発明の一態様では、上記第２金属管をステンレス鋼、ニッケル/クロム合金、ニッケル/銅合金、および銅/ニッケル合金からなる群から選択する合金で構成する。
【００４０】
本発明の一態様では、上記方法はさらに上記ビレットを加熱処理し、かつこのビレットを加工して、上記合金からなるクラッドを有する製品に形成するステップを有する。
【００４１】
なお、本発明の範囲は、本発明方法に従って製造したビレットを含むものである。
【００４２】
本発明方法は、本発明対象の合金は圧縮されると延伸率が高くなる事実を利用する方法である。コアを挿入したステンレス鋼管は４０％も内側に変形できる上に、破断するまでの長さも同じだけ長くなる。管が破断するかなり前にＳＳの弾性限界に達し、そして管の横断面寸法は延伸度および圧縮度に比例して永久的に縮小する。４０％未満のＣｒを含有するＮｉＣｒ合金も４０％程度内側に変形・延伸できる。ＮｉＣｕ合金およびＣｕＮｉ合金の場合、内側変形・延伸度は３５〜６０％である。従って、鋼バーと、このバーを挿入する合金管との間にクリアランスや間隙があっても、合金管をその長さ方向に延伸した場合には、あるいは半径方向内側に圧縮した場合には、これらが縮小することになる。また、合金管をその弾性限界以上に延伸または圧縮することによってクリアランスが縮小する。
【００４３】
上記鋼体としては中実バーまたは中空バーを使用することができる。中実バーを使用するとその結果は、例えばＳＳクラッド鉄筋などの熱間圧延製品になり、中空バーを使用するとその結果は、例えば公知方法によって製造され、かつ外部クラッドがステンレス鋼からなるパイプ製品になる。
【００４４】
以下添付図面を参照して、本発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１−８ａ】各種ビレットを示す横軸方向横断面図（transverse cross sectional views）である。
【図９ａ−９ｂ】管に挿入したバーからなる構造体（assembly）を示す図である。
【図１０−１３】管に挿入したバーからなる構造体をスエージ加工する各段階における装置を示す平面図である。
【図８ｂ−８ｅ】各種ビレットの大体の部分的な横断面を示す縦軸方向図（most in part cross section）である。
【図１４ａ−１４ｅ】各種ビレットの大体の部分的な横断面を示す縦軸方向図である。
【図１５ａ−１５ｂ】ビレットを加熱し、排出する装置を示す概略図である。
【図１６−１８】本明細書で示すビレットによって製造したクラッド鋼製品の横軸方向横断面図である。
【図１９−２２】各種ビレットの大体の部分的な横断面を示す縦軸方向図である。
【図２３−２３ａ】各種ビレットの大体の部分的な横断面を示す縦軸方向図である。
【図２４】各種ビレットの大体の部分的な横断面を示す縦軸方向図である。
【図２５】ブリケットを示す概略図である。
【００４６】
本発明の技術によって作製し、かつ本明細書に記載するビレット例は、長さを１５ｍ以下に設定できるビレットに基づくが、これら寸法はいずれも例示に過ぎないことはいうまでもない。
【００４７】
本発明の開発に関連して本出願人が現在までに行った調査研究で使用したビレットの多くは、炭素鋼からなるコア体とＡ３０４ＳＳ鋼、およびＵＮＳＳ３２１０１/Ｓ３２３０４二相ステンレス鋼からなるクラッド材とから成るものである。以下に説明する本発明の実施態様では、従ってＳＳクラッド材からなるビレットに絞って説明する。なお、ニッケルおよび銅がクロムよりも高い“酸化の自由エネルギー（ＦＥＯＦ）”をもつことを考慮するならば、本出願人には、本発明の技術は大きく変更しなくても、本発明対象の合金のいずれかとクラッド化した鋼コア体からなる製品を製造するさいにも十分適用できると考えられる。本発明の文脈では、上記ＦＥＯＦは、ビレットを構成する一つの金属元素が任意の所定温度においてクラッド材のクロム、ニッケルまたは銅に優先して酸化し、従ってクラッド材の酸化を防止するかどうかの尺度になる。各種金属のＦＥＯＦを説明する図式は、酸化物を形成する金属の反応に関するエリンガムダイアグラムに載っている。このエリンガムダイアグラムはインターネット上から、また技術文献から自由に入手できる。
【００４８】
以下図面を参照して、まずいくつかのビレットの横断面およびその製造について説明する。なお、各ビレットは原則的に本発明対象の合金のうち一種からなる各種管部材に挿入された鋼コアからなる。コアと管部材との間の界面に発生する必然的なクリアランス間隙のサイズを縮小する手段について次に説明する。間隙が縮小するにもかかわらず、界面におけるコアとＳＳジャケットとの接合を十分にするためにはビレット内部から酸化ガスを排除する必要があり、このような酸化を防止または抑制する手段について次に説明する。
【００４９】
なお、添付図面は縮尺に従っていない。具体的に図示するために、または図示を明瞭化するため、図示のビレットの多くは、実際に横軸方向寸法に関する限り縮尺に従っていない。
【００５０】
図１に、正方形ＳＳ管５２に挿入した中実鋼の正方形バー５１としてのコアからなる正方形ビレットＢ１の横軸方向横断面を示す。このバーについては予め形成しておいたＳＳ管に挿入しておいてもよい。あるいは、図２に示すように、ＳＳストリップまたは長尺ＳＳプレート７５を点線７５ａで示すように、深いＵ字形かチャネル形に形成してもよい。鋼バー７６をチャネル内に装着した後、プレート７５のフランジの外側部分７５ｂを折り曲げ、鋼バー上部に重ねる。次に、７５ｃで示すように、鋼バーに対してフランジを圧延平坦化し、そして必ずしも制限する意図はないが例示するとサブマージアーク溶接によって間隙７７において溶接を行い、ＳＳ管を閉着する。溶接は一回行えばよい。プレートまたはストリップの幅については、平坦なままの場合には、鋼バー周囲に形成した後、鋼バーと、プレートまたはストリップ７５から形成したＳＳ管の併置面間のクリアランスができる限り小さくなるように設定する。
【００５１】
図３に、矩形である点を除くあらゆる点においてビレットＢ１と同じビレットＢ３を示す。これは山形材、チャネル材、平坦バー材、レール材および万能ビーム材を製造するために好適である。スラブ材寸法などの好適な寸法をもつビレットＢ３もＳＳクラッドプレートを製造するために使用できる。
【００５２】
図３ａに、ニアネットシェープ（“ＮＮＳ”）のビレットＢ３ａを示す。これは、ビレットを圧延して得た目的製品の形状およびサイズを連鋳ビレットにできるだけ近づけることによって目的製品を製造するために必要な圧延スタンドのスタンドサイズおよびスタンド数を抑制するように設計した連鋳ビレットの形状を記述するため製鋼業界において使用されている用語である。ＮＮＳは鋳造の開始時に溶融鋼を注湯する金型の形状に形成する。このビレットＢ３ａは、ＮＮＳの一例である所謂“ドッグボーン”である。各種サイズのドッグボーンをＮＮＳビレットとして連鋳すると、レール材や万能ビーム材に圧延することができる。
【００５３】
図４は、予め形成したおいた円形ＳＳ管５４に挿入した円形鋼バー５３としてのコアからなる円形ビレットＢ４を示す図である。
【００５４】
Ｂ４およびＢ１を製造する別な方法では、パイプ工場においてそれぞれ円形または正方形のバーの周囲に折り畳むことができる平坦材からＳＳ管を形成し、溶接閉着する。
【００５５】
Ｂ１およびＢ４はいずれもＳＳクラッド山形バー材および他の形材、タイロッド材、グラウンドアンカー材、円形バー材および平坦バー材などの長尺材を製造するために好適である。
【００５６】
あるいは、図５に示すビレットＢ５は４つのストリップまたはプレート９０からなり、これらを“Ｌ”字形か山形にプレスし、正方形鋼バー９１の四隅周囲に密着嵌合してから、９２で示すように、シーム溶接し管を形成する。溶接作業が多くなるが、正方形バー９１の周囲にきわめて正確に嵌合するように成形できるため、プレート９０のフランジの当接縁部を溶接するさいにこれらフランジを正方形バー９１にプレスする必要がなくなる。
【００５７】
同様に、図６に示すビレットＢ６の場合、予め２つの９０°山形片に圧延またはプレスした２つのＳＳストリップまたはプレート９３をバー９５の２つの角部上に重ねた後、９４で示すように溶接できる。
【００５８】
図６ａの場合、予め２つのチャネル形片９３ａに圧延またはプレスした２つのＳＳストリップまたはプレートをバー９５ａの２面に重ねた後、９４ａで示すように溶接する。
【００５９】
図２、図５および図６ａには溶接部分の位置を示しているが、溶接部を上記面の中心以外の任意の場所に設定することが好ましい場合もある。
【００６０】
図７に示すビレットＢ７の場合、バー９８の四面に４つの平坦ＳＳストリップまたはプレート９６に設け、９７で示すように、バーの四隅に対して溶接できる。例えば、この場合バー９８は矩形であるが、もちろん正方形にしてもよい。
【００６１】
図８に、管５８に挿入した円形の中空鋼体５７からなる円形ビレットＢ８を示す。さらに、中空鋼体５７のボアに第２管７０を挿入する。Ｂ８の場合、ＳＳまたは本発明対象合金のうち別な合金で内部および/または外部をクラッド化した円形の継目なし鋼管または鋼パイプを製造するために好適である。図８ｂおよび図８ｃはＢ８の端部を示す側面図である。Ｂ８の製造については、以下にさらに詳しく説明する。
【００６２】
図１〜図８に示す管の場合、予め成形しておいたとしても、いずれも通常縦軸方向に延設した溶接部を有する。既に溶接部の脆弱性について説明したが、コアバーを設けたＳＳ管部の縦軸方向に延設した溶接部の場合、好適な等級の溶接ワイヤで溶接すると、これら部分は圧延時に破断することはめったになく、本発明の目的からみて十分信頼性がある。
【００６３】
予め成形しておいたＳＳ管は、従来からあるパイプ工場で製造できる。添付図面には、バーおよび管の両者に丸みをつけた状態を示す。（以下に説明するように）スエージ加工の前後であって、圧延の前では、コアバーは現実には、特に角部において、図示程きれいに管に嵌合していない。大半の既存の工場において好適なサイズのビレットの場合、通常の工業的製造を行うと、コアバーと管との界面側の少なくとも一部の間に間隙が常に発生する。これら間隙の大きさを最小限に抑えることは本質的ではないにせよ、望ましいことである。コアバーの周囲に装着した後に溶接するプレートから管を製造する場合には、間隙は十分小さく、圧延時にビレットにフィンが形成することはない。これは、プレートの溶接時に溶接部がコアバーに侵入するようになっている場合についていえる。
【００６４】
ところが、予め成形したＳＳ管にコアバーを挿入する場合、クリアランス間隙がかなり大きくなりやすい。ここで、公称横断面サイズが１２０×１２０ｍｍで、壁厚が８ｍｍの予め成形した管に挿入した公称横断面サイズが９０×９０ｍｍの正方形バーからなる長さが１４ｍのビレットについて考える。代表的な製造公差に従って各部品を製造した場合、公称間隙は周囲温度でバーと管との間において最大約１４ｍｍに等しくなる。実際上は、このサイズの間隙では、目視では直線に見えない正方形バーおよび予め成形した管を使用することができる。多くの場合、バーおよび管がこの程度まで歪むことはない。中実バーと管との間隙サイズが小さくなるに従って、中実バー（solid bar）を管に挿入するために必要な力が大きくなることは明らかである。これにもかかわらず、本明細書で説明し、かつ図示する装置および技術を用いると、この公称間隙を大幅に縮小でき、場合によっては除去できる。圧延時に発生する周囲の過剰なＳＳに伴う問題は、これによってさらに解消できる。
【００６５】
予め形成しておいた管にコアを挿入する装置はＣａｃａｃｅ１９３３に開示されているが、この装置も同様にクリアランス間隙を縮小するためにコアの挿入後管を延伸する一体的な構成部品を有し、製造されるビレットと相まって、ある工場施設において正当化できるにはコストがあまりにも高くなり過ぎる。これは特に、焼きなまし加工を行わないで、製造時に焼き入れ加工を行ったＳＳ管についていえる。このような管を延伸加工してクリアランス間隙を縮小するために必要な力は、焼きなまし加工管に必要な力のほぼ２倍であり、従って必要な工場施設のサイズおよびコストがさらに大きくなる。代替装置になり得ると同時に、コストの恐らくは低い装置２７を図１０〜図１３に示す。この装置２７の場合、管を長くできると同時に、管の横軸方向寸法を、従ってクリアランス間隙を縮小できる。この装置を使用する準備として、円形の予め成形したＳＳ管３０に円形コアバー２９を挿入して、図９ａにその最良の形態を示す構造体（assembly）３２と呼ばれるものを形成する。コアバーは任意の適当な公知技術によって挿入できる。一つの実施例では、管を適当な支持体上に締め付け、例えば油圧ラムによってコアバーを管に押し込むだけでよい。これは、既に説明したように、コアバーと管のボアとの間に例えば約１４ｍｍの好適な初期クリアランスが設定されている限り、問題なく実施できる。
【００６６】
装置２７はその最も簡単な形態では、独立した一つのスエージ加工機３５を有する。このような加工機は市場から入手できる。フランスのＴｅｃｈｍａｆｌｅｘ社は、ＴｅｃｈｍａｆｌｅｘＰＥ２８０の商品名で本発明の目的に好適な加工機を製造している。この加工機は、円形以外の形状をスエージ加工するために必要なフローティングダイを使用する設計である。このような加工機の概略を図１０および図１１に示す。
【００６７】
スエージ加工機３５は本体３６からなり、本体３６に装入した油圧部品によって作動し、かつ共通中心軸Ｘの周りにおいて相互に等しく離間配置された８つのシュー３８を環状配設したダイ装置を取り付けた円筒形経路３７を有する。シューとして各種サイズおよび長さのシューを使用でき、これらシューは相互に素早く交換できる。ダイ装置のスロート４０に設けた金属管などの被加工物は、加工機３５が供給する油圧によって軸Ｘに向かって駆動されている間シューによって内向きにスエージ加工される。
【００６８】
スエージ加工機３５は、相互にかつスロート４０に対して整列した２つの機械的に駆動されるローラベッド４１、４２の間に設ける。スエージ加工の第１シーケンスの開始時に、上記構造体３２がクレーンによってローラベッド４１に降下し、図１０ａに４３で示すように、加工機３５の左側に位置する。本実施例では、コアバー２９は最初のうちは管３０より長いが、この位置では管の一端３０´が、図９ａに示すように、コアバーの右手端部２９´から短く突出している。この長さの違いは、コアバーおよび管の長さおよび横軸方向サイズ、管の壁厚およびシュー３８の長さを始めとする各種ファクターに依存する。これらファクターはいずれも、後述するように、管のスエージ加工時に管が受ける延伸の程度に影響する。
【００６９】
位置４３から、ローラベッド４１が構造体３２を図１０ｃに４４で示す位置までスロート４０に進める。この位置では、同じく図示するように、（共通面内に存在する）シュー３８の右手端部がコアバーの右手端部２９´に整列する。ここで、ダイ装置が作動し、シュー３８を半径方向内向きに駆動する。この動きで、シューに整列したＳＳ管の部分３０ａが内向きにスエージ加工され、コアバーに強く当接する。このスエージ加工によって、管の部分３０ａの金属が可塑的に圧搾され、シューのいずれかの側に押し出される。この作用によって、上記部分３０ａの直径そしてまた壁厚が永久的に縮小し、部分３０ａのいずれかの側の管部分が長くなる。このため、上記端部３０´がコアバーの端部から突出する距離がわずかに長くなり、管の部分３０ａの左側の部分全体がコアバーにそって移動する。また、ダイ装置が作動してシューを後退させると、上記部分３０ａがコアバーとの摩擦接触を維持した状態になる。スエージ加工域においては、上記部分３０ａとコアバーとの間のクリアランス間隙がなくなるか、あるいは大幅に縮小する。
【００７０】
この第１のスエージ加工ステップの最後でダイ装置が後退すると、ローラベッドによって上記構造体３２が図１０ｄに４７で示す位置まで移動する。この位置では、同じく図示するように、シュー３８が上記部分３０ａの左側に短い距離おいて位置する。上記構造体３２がこの新しい位置につくと、ダイ装置が作動して管の第２部分３０ｂを内向きにスエージ加工するが、管に対する作用は前と同じである。管の第２部分３０ｂが延伸するため、上記部分３０ａがわずかに右側に移動し、上記部分３０ａがコアバーに摩擦作用によってグリップされるため、この部分とともにコアバーが移動する。そして、管の上記部分３０ｂの左側にある部分全体がコアバーに沿って移動する。
【００７１】
このように加工を続行し、管を段階的にスエージ加工する。このさい、その右手端部から開始する。これは、管が各スエージ工程時に増分的に長くなるため必要である。管の初期長さを正しく選択した場合、コアバーの全長にそって管をスエージ加工するうちに、管の左手端部３０´´がコアバーの左手端部を超えて突出することになる。管の端部３０´、３０´´の突出距離については、図９ｂに示すように、コアバーの端部４９から等しい所定距離であるのが有利である。この構成の作用効果について以下説明する。突出端部の直径は、管の元の直径と同じままである。
【００７２】
スエージ加工は、管の隣接部分に対して順次行う必要がある。スエージ加工部分がコアバーを程度に差はあるにせよ移動できないようにグリップする。既にスエージ加工が終了している２つの部分間に位置している管部分を十分にスエージ加工することは可能ではない。このようなスエージ加工を試みると、スエージ加工部分間の部分が延伸できなくなり、この領域における管の壁厚にバラツキが発生する。
【００７３】
管が受ける延伸度、および管の端部が最終的にコアバーから突出する距離Ｄは管およびコアバーのサイズに大きく依存するため、経験によって決定するしかない。一つの実施例は、ビレットを構成する管は長さが３，０５０ｍｍ、外径が６０．３ｍｍ、壁厚が２．７４ｍｍで、そして鋼コアは直径が５１ｍｍである。この管は例えば５７ｍｍの直径までスエージ加工できるため、管１ｍ当たりの延伸量は２３〜３０ｍｍになり、または距離Ｄは例えば７５〜９２ｍｍになる。また、壁厚が８ｍｍで１２０ｍｍの正方形管および９０ｍｍ×９０ｍｍの鋼コアからなる長さが１４ｍのビレットの場合、管１ｍ当たりの延伸量は９０〜１００ｍｍになり、また距離Ｄはこの場合１，２６０〜１，５４０ｍｍになると考えられる。
【００７４】
ＳＳ管を中実鋼コアに対してスエージ加工を行った場合に重要でかつ期待していなかった作用効果が実現できることがわかった。ＳＳの熱膨張係数は鋼より大きい。Ｃａｃａｃｅ１９３２/４に開示されている方法、あるいは場合によってはＣａｃａｃｅ１９３３に開示されている方法に従って製造されたビレットの場合、ＲＴまで加熱処理すると、かなりの間隙がビレットのコアとＳＳ管との間に発生していた。本発明の方法では、スエージ加工によってＳＳ管がコアの外面に対して強く変形する。また、本発明で使用する装置の場合、さらに十分な力を作用できるため、コア鋼の内向き弾性変形を引き起こすことができる。スエージ加工シューを後退させると、鋼はバネの作用によって元のサイズまで戻ろうとするが、これは管によって完全に抑制される。他方、管はその弾性限界を超えて変形し、そしてスエージ加工の結果として焼き入れ処理を受ける。このため、その降伏応力がほぼ３００ＭＰａからおよそ５００ＭＰａを上回ることになる。スエージ加工シューの後退後、従って、コアと管との間に間隙がなくなる。さらに、コアの膨張作用が大きくなるため、両者の間に“焼き嵌め（shrink fit）”を引き起こすことさえ可能になる。例えば、元の外径が１００ｍｍで、壁厚が６ｍｍの管からなるビレットに５００ＭＰａの円周方向応力を加えた場合には、内部コアを（例えば機械加工などによって）取り外した場合に、計算によると直径が約０．２６ｍｍだけ縮小する。ところが、鋼とＳＳとの間に熱膨張係数差があるため、温度が高くなると、ＳＳが鋼よりも比較的大きく膨張する傾向が出てくる。このため、温度上昇時に例え両金属間の膨張係数差が小さくなっても、スエージ加工による縮小作用が相殺されることになる。物理化学的定数のＫａｙｅ＆ＬａｂｙのＮａｔｉｏｎａｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ表によれば、２０℃〜１，１５０℃の温度範囲全体で約２．１μｍ/メートル/℃の差があると、管がコアに対して０．２３ｍｍだけ膨張し、これによってスエージ加工の焼き嵌め効果が相殺されることになる。これら計算値が例え正確でなくても、ＲＴにおいてコアと合金管との間に間隙がある場合、これは縮小する傾向がある。このため、なんらかの酸化ガスがあってもこれが界面に侵入する可能性がさらに低下する。本発明方法でビレットを圧延した場合、初期において、場合によってはロールへの第２パス時においてさえ、コアと管とが接合することがわかった。
【００７５】
スエージ加工機の場合、この結果を得るためには、管およびコアにおよそ６００〜８００ＭＰａの圧力を作用させる必要がある。これは、一部の公知スエージ加工機の能力の範囲内にある。
【００７６】
スエージ加工の第１シーケンスが終了したなら、図９ｂに示すように、一つかそれ以上のＦＤ金属のブリケットを各突出端部３０´、３０´´の内部に装填する。このようなブリケットのうち少なくとも一つはチタン、アルミまたはマグネシウムなどのスキャベンジ作用金属から構成するか、これを含むものでなければならない。ただし、鋼屑からなるブリケットをさらに挿入することは可能である。これについては、以下に詳しく説明する。本実施例では、ビレットをＲＴに加熱した場合に溶融しないため、ＦＤチタンの一つのブリケット４８を使用する。
【００７７】
図１１ａ〜ｃについて説明すると、スエージ加工の第２シーケンスをこの段階で管の一方の突出端部３０´に対して行い、反対側の突出端部３０´´に対して同様なシーケンスを行う。このシーケンスでは、スエージ加工を従来と同様に行うが、管の長さは短く、コアバーの隣接端部２９´に最も近接している突出端部の部分３０ｃからスエージ加工を開始する。この最も簡単な構成では、同じスエージ加工機３５を使用できる。各ステップにおいて、前のステップよりもさらに内向きに管をスエージ加工する。これは、３０ｃ〜３０ｇで示す。最終的に、管の最外端部３０ｆの内径は５０で示すように非常に小さくなるか、あるいはゼロになる場合もある。
【００７８】
このようにして（即ち、管のボア内に管金属の内向き動きを制限するものが何もない場合）行うスエージ加工の特徴は、第１シーケンスと同様に管は延伸するが、管端部の壁厚が共通して厚くなる点にある。この結果、最外端部５０では、管がシュー３８によって圧搾閉着するか、あるいはそれに近い状態になる。例えば、スエージ加工によって管の直径が５０％だけ縮小すると、ＳＳ管の壁厚が５０％も厚くなる。初期内径が５０ｍｍで、初期壁厚が６ｍｍのＳＳ管をこのようにしてスエージ加工すると、その最終内径は約３０ｍｍになり、そしてその最終壁厚は約９ｍｍになる。この特徴の作用効果については、図２４を参照して以下詳しく説明するが、ここでは、ビレット端部を溶接閉着するのに十分小さいサイズまで管端部をスエージ加工する必要性がそれほどないことをいえば十分なはずである。
【００７９】
また、スエージ加工の結果として、突出端部の長さもかなり長くなる。この長さが長くなることは、スエージ加工度によって決まるが、例えば直径が６０ｍｍのビレットの端部はスエージ加工後長さが約７５ｍｍから約１９０ｍｍになる。また、直径が１５０ｍｍのビレットの端部は、スエージ加工後長さが約１００ｍｍから約２２０ｍｍになる。
【００８０】
また以下に説明するように、管のオーバーハングしている端部はＳＳではなく鋼で構成することができるため、クラッドのコストも低く抑えることができる。この場合、端部をスエージ加工するのが特に有利である。というのは、端部の横断面形状が均一に縮小するため、ビレットのロールへの進入がかなり容易になるが、これはオーバーハング状態の端部を管のＳＳ中心部に接合する円周方向溶接部にかかる応力が大幅に小さくなるからである。
【００８１】
この点まで説明してきた装置は、長さの短い、恐らくは２ｍ以下のビレットに好適であると考えられる。例えば長さが１４ｍのビレットについて高速生産する場合には、図１２ａ〜１２ｄに３５ａ、３５ｂで示すように、２つの加工機をタンデム構成にすると、スエージ加工構造体３２を増産できる。ここでは、加工機とローラベッド４１ａ、４２ａを移動自在に取り付ける。スエージ加工機３５ａは、ローラベッド４１ａを支えるキャリッジ５５ａの右手端部に取り付ける。このキャリッジはレール５６の上を走行する。同様に、加工機３５ｂは、ローラベッド４２ａを支えるとともに、レール５６の上を走行するキャリッジ５５ｂの左手端部に取り付ける。これらキャリッジは、図示を省略するが、油圧ラムなどの適当な手段によって移動する。
【００８２】
独立した一つのローラからなるユニット５４を、キャリッジ間の所定位置に設けたスタンドに装着する。このユニットの目的は、以下に説明するように、スエージ加工機３５ａ、３５ｂが構造体３２の端部にある時にこの構造体３２の重量を支持するためである。
【００８３】
この構成の場合、コアバー２９は初期状態では管３０より同様に長いが、この管は初期状態ではコアバーの中心に位置し、端部２９ａ、２９ｂは、図１２ａに示すように、管から等距離突出している。この構成ではまた、キャリッジがレール上に位置しているため、スエージ加工機３５ａ、３５ｂは初期状態では上記ユニット５４の両側において相互にできる限り近接している。にもかかわらず、それぞれのスエージ加工機のシュー３８間にかなりの空間が存在する。図１２ｂについて説明すると、上記構造体３２は初期状態では両スエージ加工機３５ａ、３５ｂのスロート４０を通って前進し、この構造体３２の縦方向中心４５がスエージ加工機３５ｂのシュー３８の左手端部に整列する位置まで進む。この時点で、スエージ加工機３５ｂが管の第１部分３０ｈに対してスエージ加工を行う。これが終了すると、スエージ加工機３５ｂのシューが後退し、ローラベッド４１ａ、４２ａが作動し、上記構造体３２を左側に運び、スエージ加工機３５ｂのシュー３８が部分３０ｈに対して右側にある部分３０ｉと整列する位置にこの構造体３２が進む（図１２ｃ）。上記構造体３２の縦方向中心４５がスエージ加工機３５ａのシュー３８の右手端部に整合するまでこの操作を繰り返す（図１２ｄ）。このように、スエージ加工機３５ａが正確に位置するため、既にスエージ加工が終了した部分の左側にある管の部分３０ｊに対して第１のスエージ加工ステップを行うことができ、またスエージ加工機３５ｂも正確な位置にあるため、既にスエージ加工が終了した部分の右側にある管の部分３０ｋに対してスエージ加工ステップを行うことができる。スエージ加工機３５ａの場合、中心線４５がスエージ加工機３５ａ、３５ｂの中間に位置するまで、この時点で右側に進んだ状態にある上記構造体３２に対するスエージ加工を継続する。この時点で両スエージ加工機は、コアバーが位置している管の全体部分が内向きにスエージ加工されるまで、スエージ加工のシーケンスステップを同時に実施できる。
【００８４】
同様に、管の初期長さについては、スエージ加工が終了した時に管端部がコアバーの端部から等しい所定距離突出するように選択する。
【００８５】
この段階では、既に説明したように、一つかそれ以上のスキャベンジ作用金属４８のブリケットの挿入後に、同様に既に説明したように、管の突出端をスエージ加工機３５ａ、３５ｂによって同時に内向きにスエージ加工できる。
【００８６】
ビレットを増産する場合には、長さが異なるシューを使用して、上記構造体３２の中心部分（即ち、コアバーが位置している部分）および突出端部のスエージ加工を行う必要がある。これを行う場合、中心部分のみをスエージ加工できるようにスエージ加工機３５ａ、３５ｂを構成配置する。図１３に示すように、装置にさらに一対のスエージ加工機３５ｃ、３５ｄを設ける。スエージ加工機３５ｃは固定位置に固定し、そしてスエージ加工機３５ｄは機械的駆動のローラベッド４２ｃを支える第３キャリッジ５５ｃの右手端部に設ける。管の中心部分のスエージ加工機３５ａ、３５ｂによるスエージ加工の終了後、上記構造体をローラベッド４２ｃに移動し、そして管のそれぞれの突出端部がスエージ加工機３５ｃ、３５ｄのシュー３８に整列するようにキャリッジ５５ｃの位置を決める。この時点で、図１１ａ〜１１ｃを参照して説明したように、スエージ加工機３５ｃ、３５ｄによって管の端部を同時に内向きにスエージ加工する。各スエージステップ終了後、キャリッジ５５ｃの移動によって上記構造体３２の左手端部をスエージ加工機３５ｃ内に再度位置決めし、そしてローラベッド４２ｃの作動によって上記構造体の右手端部をスエージ加工機３５ｄ内に再度位置決めする。
【００８７】
突出端部のスエージ加工が終了した後は、上記構造体を別な加工ステーションに運び、ここでブリケット４８を挿入するとともに、以下に説明するように、プラグまたはプレートに溶接することによってここではテーパ状になっている管端部３０´、３０´´を閉着する。なお、このような閉着は、本明細書に記載するビレットを封着する代替方法に関して必要な場合に行う。
【００８８】
以下便宜上、“ビレット”を上記構造体３２と呼ぶことにする。
【００８９】
管をスエージ加工する一つの作用効果は、管材料の無駄を抑制できることである。管の初期長さについては、スエージ加工後、コア端部から突出離間し、かつ圧延製品から切断回収される管の端部の長さが管端部に挿入されるブリケットを受け取るために必要な長さ以上にならず、また確実に管端部を固定閉着または封着できるように選択できる。さらに、Ｃａｃａｃｅ１９３３に記載されている管を延伸処理する技術とは対照的に、管端部がスエージ加工装置によってグリップされず、従って無駄にならない。例えば、上述したように、スエージ加工によって長さが１４ｍの正方形１２０×１２０ｍｍビレットの管の長さが１．５ｍだけ長くなる。Ｃａｃａｃｅ１９３２に記載されている装置によって延伸処理される長さが１４ｍのビレットからなる管の場合、初期状態においてコアの各端部から約１００ｍｍ突出させて、延伸装置によってグリップできるように構成されている。このように、スエージ加工は、ＳＳ管を１７０ｃｍ（又は１２％）も節約できることになる。
【００９０】
上述したように、製造時にコアバーに管の構成成分を溶接したビレットの場合、クリアランス間隙が十分に小さくなるので、ビレットの中心部分を内向きにスエージ加工する必要はない。ただし、管の突出端部のみをスエージ加工する必要があることはいうまでもない。
【００９１】
図１〜図８に示したビレットすべてについていえることだが、中実鋼の好適なコアバーは、特に正方形バーについては、圧延法または連鋳法などの従来技術によって製造できる。図１０ａ〜図１３に示した装置を使用して、このようなビレットすべての管をスエージ加工できる。以上説明してきたタイプのスエージ加工機は、正方形ビレットだけでなく、適当な工具を併用すると、矩形ビレットや前述したＮＮＳビレットなどの他の形状のビレットもスエージ加工できる。シューの作用はビレットの形状に合わせることができる。このため、ＮＮＳビレットや長さ方向の横断形状が不規則なレール構成成分や車軸などのコアバーの形状を吸収できるように管をスエージ加工できる作用効果が実現する。
【００９２】
タイロッドやグラウンドアンカーなどの一部の鉄系製品の場合、ジャケットを冶金学的にコアバーに接合する必要はないが、使用条件によっては、このような製品にコア周囲に締り嵌めするＳＳジャケットを設けることが、余分なコストにもかかわらず良好な結果になることもある。このような場合には、加熱処理されたビレットを加熱圧延するステップ、あるいは加工するステップを省略することができる。また、管端部をコアバーの端部を超えて突出させる必要もない場合がある。コアの露出端部を封着する必要があることはもちろんであるが、管端部をスエージ加工する必要はない。
【００９３】
本発明のビレットの場合いずれも圧延やその他の熱間加工に先立って加熱するが、合金管が鋼体と界面を形成する場合には、この前に合金管のクロムの酸化を防止するステップを取る必要がある。このために好適な技術について、以下に説明する。
【００９４】
この処理を行う場合、処理開始にさいして、ビレットが既に説明した方法で製造され、かつチタンなどのスキャベンジ作用金属の少なくとも一つのブリケット４８が各突出端部３０´、３０´´の内部に位置していると想定する。ブリケットの目的、およびブリケットをビレットの端部に設ける目的については、図１４および図１９〜図２４を参照して詳しく説明する。なお、これら図においてブリケット４８は要素Ｅと総称する。
【００９５】
図１４および図１９〜図２４について説明すると、各ビレットＢは中実鋼のコアＣからなるものと想定する。この鋼としては軟鋼でもよく、あるいは通常ステンレス鋼よりも腐食しやすい任意の適当な等級の鋼でもよい。コアは図示のように中実でも、あるいは中空でもよい。この実施例では、図１０〜図１３を参照して説明した装置を適宜使用して内向きにスエージ加工し、上述したビレットの管３０に相当する管状ジャケットＪにコアを挿入する。これら図の一部では、本発明対象のＳＳなどの合金の一つから全体がなる管としてジャケットＪを図示している。それ以外の図では、ジャケットＪは、鋼からなる外側部分１２に溶接したこのような合金からなる中心部分Ｊ１で構成されるものとしている。上記中心部分Ｊ１を既に説明したようにスエージ加工する前に、あるいは加工した後のいずれかにおいて外側部分１２をこの部分Ｊ１に溶接できる。なお、ここで図示した構成の違いは例示のみを意図し、特に断らない限り、すべての図におけるジャケットは上記いずれかの構成を有するものであることを強調しておきたい。
【００９６】
各ビレットには、ビレットの加熱圧延時に接合するコアＣおよびジャケットＪの界面を形成する部分を併置するゾーンＺがある。
【００９７】
各ビレットに、ジャケットＪのクロム、銅およびニッケルの酸化の原因になり得るガスがゾーンＺから排出されることを防止する手段を設ける。この防止手段は、本質的に要求されるものではないが通常は、以下の実施例において要素Ｅと総称され、コアＣの少なくとも一端に隣接配置され、従ってゾーンＺにおける併置部分から変位するブリケットの形を取る少なくとも一つのスキャベンジ作用金属を有する。
【００９８】
図１４ａに、ジャケットの鋼部分１２の端部８がコアの端部１０から突出離間し、既に説明したように内向きにスエージ加工されて全体してテーパ状になっているビレットＢ１の一端を示す。実際は、テーパ状端部は、スエージ加工機の段階的な作動によって８ａ〜８ｅで示すように、段のついた形状になる。ビレットＢ１４ａの場合、三つの要素Ｅｓ、ＥａおよびＥｔを一組にしてスエージ加工する前に、各突出端部８の内部に設ける。スエージ加工後、鋼プレート１４ａを外側端部８ｅに設け、所定部分を溶接し、ジャケットを封着する。本実施例は、ビレットの反対端部を同様に構成し、ジャケットＪが閉着金属ハウジングを形成し、このハウジングにコアおよび各端部における組になった要素Ｅを設けるため、ビレット外部のガスがゾーンＺに侵入することがなくなる。これらガスは炉ガスおよび大気ガスを含む。
【００９９】
図１４ｂでは、プレート１４ａの代わりに鋼プラグ１４ｂを使用し、これを部分１２の端部８ｅに挿入し、所定位置で溶接する。図１４ｃの場合、このようなプレートまたはプラグを使用しない。部分１２のテーパ状端部８ｅは、場合によっては、ハンマー打撃を行ってスエージ加工後に端部８ｅに残された開口のサイズを縮小した後に、単に溶接閉着しておく（１４Ｃ）。
【０１００】
図１４ｄの場合、部分１２の端部８は、この部分１２の製造時に形成されたテーパ状形状をもつ閉着キャップの形を取る。この場合のブリケットＥは、コア挿入後で中心部分Ｊ１をスエージ加工する前に、中心部分Ｊ１の端部に溶接した端部キャップに挿入する。これら端部キャップは、深絞り加工し、必要に応じてスエージ加工によって予め製造しておくことができる。これら端部キャップの使用によって、既に説明したビレットの端部をスエージ加工し、封着するステップを省略することができる。
【０１０１】
なお、管の元の長さについて、管をコアにスエージ加工した後のコアＣの端部部分がジャケットの中心部分Ｊ１よりもわずかに長くなるように設定することは容易に理解できるはずである。この中心部分Ｊ１の端部から突出し、これに溶接したコアの端部部分に端部キャップを嵌合する。
【０１０２】
端部キャップ１１０もＳＳから構成することが可能である。
【０１０３】
Ｂ１４ｄのキャップは予め製造しておく。(図１４ａ〜１４ｃに示す)部分１２も予め製造しておくことができる。後者の場合、部分１２の端部８も、部分１２をジャケットの中心部分Ｊ１の端部に溶接する前に、スエージ加工し、封着する。これらいずれの場合も、ジャケットのＳＳ部分Ｊ１に溶接する前に、スキャベンジ作用要素Ｅをそれぞれの部分１２に挿入する。これら予め製造しておいた部分１２の端部がテーパ形状を取っているため、ジャケットの部分Ｊ１にこれらを接合する溶接部は、テーパ加工していない鋼端部部分１２の溶接部に比較して、圧延時に破損しにくい。
【０１０４】
図１４ｅに、ビレットＢ１４ｅのジャケットＪ全体がビレットの各テーパ状端部８ｅに達するＳＳ管からなる点を除けば、ビレットＢ１４ａと同様なビレットＢ１４ｅの一端を示す。既に説明したように、テーパ状端部８ｅの開口はＳＳプレートまたはプラグの溶接部によって単に溶接閉着するか、あるいは閉着すればよい。
【０１０５】
図示したタイプのテーパ状端部を有するビレットを圧延すると、コアの各端部がジャケット内においてその最外端部に向かって押し出される傾向が生じる。このため、押し出された端部に隣接するスキャベンジ作用要素Ｅが管端部に押し出されることになる。溶接閉着された鋼端部部分１２からなり、そして圧延前では要素Ｅと管端部との間に空間がないビレットで行った試験では、端部部分１２をＳＳジャケットＪ１に接合する溶接部が破損する傾向があることがわかった。これは、圧延時に要素Ｅを介してコアによって端部部分に作用する力によるものと考えられる。従って、例えば図に６０で示すように、圧延時の要素Ｅの外側への動きに対処できる初期空間を設けておくのが有利である。
【０１０６】
図１４ａ〜図１４ｅに示す実施例では、要素Ｅｔはチタン（Ｔｉ）からなり、任意の好適なＦＤ形を取る。ＥｓはＦＤ炭素鋼からなるが、ＦＤチタンから構成することも可能である。ＥａはＦＤアルミ（Ａｌ）またはマグネシウム（Ｍｇ）、あるいはこれらの合金からなる。この構成の場合、従って、Ｅａを構成する金属が二相ＳＳの圧延温度（Ｒｔｄ）だけでなくオーステナイト系ＳＳの圧延温度（Ｒｔａ）で溶融する。これら３つの要素Ｅのそれぞれは、ブリケット形態であるかどうかに関係なく、スエージ加工前にＳＳジャケットの端部に直接ＦＤ金属を挿入するか、あるいはジャケットのＳＳ部分Ｊ１に溶接する前に予め形成したおいた端部部分１２に直接ＦＤ金属を挿入することによって形成する。
【０１０７】
各要素Ｅは、以下に説明するように、ゾーンＺ内におけるクロムの酸化を防止する作用を示す。
【０１０８】
図１５ａについて説明すると、炉Ｆｎには概略Ｉ１およびＩ２で示す第１組の誘導コイルを設ける。この組の誘導コイルの場合、第１ステージにおいて、要素Ｅが少なくとも５００℃、好ましくは８００℃の温度に達するまでビレットの端部を急速加熱するが、ビレットの残りの部分、特に合金部分Ｊ１からなる部分はクロム酸化物がゾーンＺ内においてジャケットの表面に形成する温度未満の温度になっている。温度がより低くなっても、要素ＥａおよびＥｔのスキャベンジ作用金属は、空気の主成分ガスである窒素および酸素の両者に強く結合する。初期状態では、ビレットは閉着時にビレットに取り込まれた残留大気から誘導される空気を含有する。従って、要素ＥａおよびＥｔはゾーンＺから能動的に酸素および窒素をスキャベンジし、各ビレット端部において対応する固体酸化物および窒化物を形成し、残存するのはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスのみになる。空気に通常存在するＡｒの量を考えると、恐らくはほぼ１９ｍｍＨｇの部分真空がこのステージでは発生している。
【０１０９】
次に、コイルＩ１およびＩ２とともに、炉内にある第２組の誘導コイルＩ３を付勢して、ビレット全体を圧延温度に加熱する。この段階では、コア内の鋼が加熱によって脱炭する。スキャベンジ作用金属がない場合、遊離した炭素がコアの表面にある任意の鉄酸化物と反応して、まずＣＯ２を形成し、次により高い温度で若干のＣとともにＣＯを形成する。ＣＯ２およびＣＯはいずれも管合金のクロムに酸化作用を与える。ところが、スキャベンジ作用金属はいずれもＦＥＯＦがＣｒよりも低いため、Ｃｒに還元作用を与える。従って、これら金属は鉄酸化物からの酸素を始めとする酸素がある場合には酸素に、加えて既に形成しているＣＯまたはＣＯ２がある場合にはこれらに結合するため、Ｃｒの酸化物が形成することがなくなるか、あるいは既に形成している酸化物を還元することになる。
【０１１０】
別な構成では、スキャベンジ作用金属は、ビレット全体が順次加熱される主炉に隣接して設けたいくつかの高容量ガス燃焼式バーナーまたはオイル燃焼式バーナーによって加熱できる。この主炉としては既に説明した誘導炉であればよく、あるいはガス燃焼式炉またはオイル燃焼式炉であればよい。
【０１１１】
本明細書に開示したビレットのテーパ状端部のスキャベンジ作用金属Ｅは、テーパ状端部のないビレットよりも昇温速度が速い。これはテーパ状端部の直径が小さいためであり、ゾーンＺを利用した中心部分の手前においてビレット端部を加熱する、既に説明した特別な構造を設計する必要がない点で、本発明の大きな作用効果である。
【０１１２】
加熱されたビレットＢ１４ａ〜１４ｅ（実際には本明細書で説明した中実コアを備えたビレットのいずれかである）を在来の工場に運び、図１６にＲで示す断面の鉄筋、あるいは図１７にＦで示すフラットバーなどの長尺製品に圧延する。本明細書に開示する方法によって、そしてビレットからプレートおよび形材を始めとする上記以外の適当な形状およびサイズの製品を製造できることはいうまでもない。
【０１１３】
再度図１４ａ〜１４ｅについて説明すると、ジャケットに傷が全くない限り、炉からのビレットの回収時に生じる冷却の結果として大気ガスがビレットにその端部から侵入する可能性はない。ジャケットをコアに確実に接合するために必要な数のロールスタンドでビレットを圧延した後、スキャベンジ作用金属の残りを収容する部分を含む、より長尺になったビレットの端部を切断する。
【０１１４】
炭素鋼からなるＥｓの機能については後述する。最初に、Ｔｉ、ＡｌおよびＭｇの特性についてまとめて説明するのが理解に役立つ。
【０１１５】
Ｅｔのために、あるいは以下に示す実施例におけるＥｓの炭素鋼の代替物としてＴｉを選択した一つの理由は、Ｔｉの融点がＲｔｄまたはＲｔａよりも高いことである。従って、ＡｌおよびＭｇ、またスキャベンジ作用金属として利用できる他の金属のうち一部の金属の場合と同様に、Ｅｔをコアから離しておくために何らかの手段を取る必要はない。従って、ＥｓもＥｔも、以下に説明するように、溶融ＭｇまたはＡｌを含有させるバリヤとして作用できる。Ｔｉの高い融点にもかかわらず、ビレット内において生成する酸化物は、Ｔｉ金属に吸収されるため、さらに酸化物が形成することはない。ＡｌおよびＭｇが固相状態にある場合とは異なり、Ｔｉは加熱時にビレット内に生じた酸素があるならこれと連続反応できる。このように、Ｔｉは酸素に対する有効なスキャベンジ作用金属として機能するために溶融する必要はない。さらに、５５０℃という低い温度でも反応性を示す。ＡｌおよびＭｇと同様に、乾燥し、そして実質的に不純物のないチタン削り屑（ブリケット化に好適である）が、その高いイントリンシック値を理由として容易に利用できる。このため、スクラップ処理プラントで、鋼屑をＥｓに使用する場合にこれを浄化処理し、乾燥する必要がなくなる可能性がある。
【０１１６】
本明細書で本発明に好適であるとして挙げた金属のうち、アルミが最も適用範囲が広く、コストが最小である。アルミは取扱いが安全であり、酸素に対して能動的なスキャベンジ作用金属として作用するが、この点に関する有用性が、酸化物Ａｌ２Ｏ３が一旦生じると、Ａｌ金属の表面に固体状態のまま残り、スキャベンジ作用に対してバリヤを形成するため、制限される。このバリヤは、アルミが約６６０℃で溶融するとなくなる。この温度は、ビレットの端部を予め誘導加熱することによって容易に実現する。これがＡｌを使用する一つの効果作用である。アルミの沸点（ＢＰ）は、ＲｔｄおよびＲｔａよりかなり高く、従ってガス状態にあるアルミを酸素に対するスキャベンジ作用金属とするには高過ぎる温度である。
【０１１７】
他方、Ｍｇの融点（ＭＰ）は約６５０℃であり、ＢＰは約１，１００℃である。さらに、ＭｇはＡｌよりも酸素に対して能動的なスキャベンジ作用金属である。ところが、Ｍｇは一般に取り扱いが安全ではないと認識されている。この認識はＵＳＰ６７０６４１６に開示されている。ところがこの認識とは反対に、Ｍｇの供給側による情報は、簡単で、容易に利用できる安全対策が取られている限り、本発明を実際に適用する作業条件においてＥａにＭｇを使用した場合、Ｍｇの使用が許容できないほど危険なものではないことを示唆している。すなわち、これはＭｇが削り屑やリボンの形を取る場合に相当し、かつＭｇが粉末形態を取る場合に相当すると考えられる。
【０１１８】
アルミもマグネシウムも安定な酸化物、窒化物、水素化物および炭化物を形成し、既に述べたように、大気ガスなどに対して能動的なスキャベンジ作用金属としてふるまう。これら金属にはコストが低いという利点もある。また、溶融時の反応性が最も高く、この時点になると、表面酸化物層がそのスキャベンジ作用を止める。アルミ、マグネシウムそれぞれのＦＥＯＦはチタンよりも低く、Ｃｒよりもはるかに低いことはもちろんである。
【０１１９】
Ｂ１４ａ〜１４ｅなどのビレットについては、Ａｌからなる要素Ｅａ、あるいは圧延温度未満の沸点をもつＴｉなどの本明細書に挙げた他の金属のいずれかからなる要素Ｅａを使用した場合には若干の不利が生じる。この場合、圧延開始時における閉着ビレット内部のガス圧力が大気圧より低くなるため、圧延時にジャケットをコアに接合する前に管の端部が破損した場合に空気がビレットに侵入するか、あるいはピンホールを通じて封着溶接部に漏出する。ただし、管端部が破損した場合には、あるいは管端部が開いたままになると、要素Ｅが酸素を優先的にスキャベンジしてから、流入してくる大気空気がある場合にはこれから窒素をスキャベンジする。空気は７８％の窒素と２１％の酸素からなるため、ジャケットの真空は窒素によって本質的に置換されるが、これは、高温になると窒素はＣｒに対して比較的不活性なるため有利である。窒素は、酸素を始めとする大気ガスが流入することを防止し、この後に要素Ｅがスキャベンジ作用を止める。後者の場合、問題は、図１９を参照して以下に説明するようにビレットを改変することによって対処できる。
【０１２０】
一方、ＭｇをＥａに使用する大きな利点もあり、即ちＭｇをその沸点以上に加熱すると、ビレット内部に陽圧であるガス圧が発生し、固体酸化物が生成する結果ビレットに発生する部分真空を置換する。Ｍｇは大気圧では１，１００℃で気化するが、部分真空下ではより低い温度で気化する。ＲＴｄでは、ビレット中で気化したＭｇの圧力は大気圧に近く、ＲＴａでは、ビレット中で気化したＭｇの圧力は大気圧よりも高い。ジャケットが破損した場合、圧延時空気が侵入する可能性は従って非常に低くなる。
【０１２１】
気化したＭｇは、ビレットにＣＯおよびＣＯ２が発生した場合にこれらを還元する強力な還元ガスとして作用する。ＣＯは約７８０℃から発生し始め、１，２２５℃以上になって初めてクロム酸化物を還元する。
【０１２２】
要素Ｅａについては、アルミ/マグネシウム合金から構成することも可能である。よく知られているように、このような合金のＢＰは構成金属の割合を調節することによって制御できる。換言すれば、目的に応じて、この合金のＢＰを圧延温度よりも高く、あるいは低くできる。ＡｌのＭｇに対する比については、合金が１，１００℃と１，２６０℃との間にある任意の温度で気化するように選択できる。本質的なことは、Ｍｇをスキャベンジ作用金属として使用する場合には、Ｃｒ酸化物を還元するためにＣＯではなく、Ｍｇ蒸気を利用することである。
【０１２３】
実際上、対象のビレットのＲＴ未満で気化するマグネシウムなどの金属、あるいはその合金からなる要素を使用することは許容できないと判明している。というのは、ゾーンＺに侵入した蒸気は、完成製品の界面に許容できない混在物を残すからである。一方、同じ要素でも、ＲＴが、これらが気化する温度よりも低いビレットには適用可能である。経験によって、このような要素を使用できる状況を決定すればよい。
【０１２４】
ＭｇおよびＡｌは圧延温度よりも低い温度で溶融するため、ビレットＢ１４ａ〜ｅのＥａとして使用した場合溶融Ｍｇおよび/またはＡｌがコアとＳＳジャケットとの界面に達することを防止する必要があると考えられる。これは、ＥｓがＦＤ鋼からなる場合も、あるいはＴｉからなる場合にも関係なく、圧延温度未満で溶融せず、溶融金属に対するバリヤとして作用するＥｓを存在させることによって達成できる。これはＥｓの機能の一つである。ＥｓとしてＦＤ鋼を使用する場合には、例えば０．４％〜１％の炭素を含有する炭素グレードが中〜高程度のＦＤ鋼を使用することが好ましい。グラファイトをＦＤ鋼に添加配合すると、必要に応じて炭素含量を増すことができる。温度が高くなると、ＦＤ鋼から、グラファイトが配合されている場合にはこれから、そして鋼コアからもＣＯが発生する。ＲＴａでは、ＣＯがクロムに酸化物がある場合にこれらに対して還元作用を示す。ＲＴｄにおいてさえ、ＡｌまたはＴｉが存在している場合には、ＣＯはＣｒに対して還元作用を示すことがある。
【０１２５】
ＥｓをＴｉから構成した場合、ＥｓはゾーンＺ内において初期に存在するか、あるいは発生する酸素をスキャベンジするだけではなく、破損した溶接部またはジャケットのクラックやピンホールを介してゾーンＺに侵入する前に、あるいは以下に説明するように圧縮されたＦＤ鋼の要素Ｅ´によってジャケットが実質的に封着されている場合に、大気酸素をスキャベンジするために役立つ。
【０１２６】
図２５に要素の変形例Ｅｓ´を示す。この要素は、鋼と混合した概略８０で示す屑などの好適なＦＤ形態を取るか、あるいは概略８２で示すワイヤ、切り屑あるいはその他の好適なＦＤ形態を取るＴｉから構成することができる。なお、スキャベンジ作用金属がＡｌである要素Ｅｓ´を使用することが有用な場合もある。また、きわめて濃度が濃く、ＦＤ鋼に微細に分散する粉末形態でもよく、この場合には溶融Ａｌがパドルに集中局在化せず、またＳＳジャケットに接触することもない。また、ジャケットを介してＡｌが燃焼する恐れも少なくなる。さらに、以下に説明するように、要素Ｅｓ´を要素Ｅ´と同様なスエージ加工プラグとして使用した場合にＡｌが大気空気と接触した時にテルミット作用が生じる恐れも少なくなる。
【０１２７】
本明細書に開示する閉着ビレットのいずれかからの大気酸素の除去をアシストするためには、加熱に先立ち、ビレットの一端または両端を真空ポンプＰに接続することが有利な場合もある。これの概略を図１５ｂに示す。ビレットを炉に移す前に、ビレットからポンプを切り離し、ポンプを接続していたビレットの開口を閉着する。ビレットをこのように排気する手段は公知であり、これ以上詳しく説明しない。
【０１２８】
ビレットを排気する代わりに、あるいはこれに加えて、Ａｒなどの不活性ガスをビレットに送り込み、残留空気と置換する形式のポンプＰを使用してもよい。
【０１２９】
Ｂ１４ａ〜ｅの場合、要素Ｅａ、Ｅｔ、そしてＲＴに近い温度ではＥｓそれぞれは、特に初期に存在する空気、あるいは既に説明したようにビレットに侵入する場合がある空気から酸素をスキャベンジする手段になる。このような破損の結果Ｃｒの酸化が生じる潜在的可能性は、ビレットの内部温度および流入する空気の温度が１，２２５℃以下になると強くなる。図１９に示すビレットの変形例はこの問題に対処するものである。
【０１３０】
図１９に、３つの要素Ｅｓ，ＥａおよびＥｔを各端部に設けたビレットＢ１９の一端を示す。これら要素は、Ｅａについて下記に説明する処理を受けたもので、Ｂ１４ａ〜ｅを説明するさいに挙げた同じ金属からなり、同じ機能をもつ。初期状態において、予め選択できるが、いずれの場合も１，２２５℃以上の温度において炉内で溶融し、ビレットをベントする温度依存プラグ１９によってＢ１９のテーパ状端部を封着する。このようなプラグに好適な材料は、１，２３７℃で完全に溶融する３０％銅/ニッケルである。プラグが溶融すると、ビレットの真空条件によって、通常はおよそ１，３００℃の温度にあるが、いずれの場合にも１，２２５℃をはるかに上回る温度にある高温の酸化性炉ガスがビレットに急速に吸引される。これら炉ガスはＥｔ、ＥａおよびＥｓ、即ち３層の還元/スキャベンジ作用金属を通って流れる。即ち、最初に主要な酸素に対する能動的なスキャベンジ作用金属である外側の要素ＥｔおよびＥａに流れる。最後の要素Ｅｓを通って流れるさいに、酸素またはＣＯ２が残留している場合これらがＣＯに転換され、ＣＯ２またはＯ２の一つの分子に対して２つのＣＯ分子が発生するため圧力が高くなる。１，２２５℃をはるかに上回る温度でゾーンＺに流入したＣＯが、ゾーンＺに依然として存在している微量のＣｒ酸化物がある場合これに対して還元作用を示す。
【０１３１】
ビレットＢ１９の各端部に挿入された要素Ｅも、圧延時ジャケット端部が破損した場合にゾーンＺ内で発生する酸素に対して付加的な保護体になる。従って、これら要素はプラグ溶融時だけでなく、ジャケットが圧延時に破損した時でもＣＯ変換体として作用する。
【０１３２】
ここで一つのケースとして、図１９のＥａがアルミではなくＭｇからなり、１，１５０℃と１，２２５℃との間にある予め選択された温度で溶融し、ビレットを炉内でベントする上記の温度依存プラグ１９によって初期に封着すると想定する。ＥｔおよびＥａのスキャベンジ作用によって発生した部分真空の下１，１００℃以下の温度でＭｇは気化してＭｇ蒸気が既に発生している。このＭｇ蒸気は、陽圧のガス圧で存在している。ＲＴｄでは、ビレット内で気化したＭｇの圧力はほぼ大気圧であり、ＲＴａでは、ビレット内で気化したＭｇの圧力は大気圧以上である。プラグが溶融し、ビレットがベントされると、炉ガスよりも高い圧力にあるＭｇ蒸気によって酸化ガスがビレットに侵入しなくなる。この蒸気は各テーパ状端部で単に燃焼（酸化）するだけである。この陽圧は、ビレット温度が１，１００℃未満になるまで、初期圧延時においてさえ維持される。従って、ジャケットが破損した場合に圧延時空気が侵入する可能性がきわめて小さくなる。
【０１３３】
なお、あらゆる場合におけるスキャベンジ作用要素の構成に関する記載を繰り返す必要があるとは考えられず、従ってこのような要素については単に大文字Ｅで表わすことにする。
【０１３４】
ビレットが既に示唆したスキャベンジ作用金属、特にアルミおよびチタンを含有するにもかかわらず、端部を予め加熱した後、ビレットの内部条件により依然としてＣｒの若干の酸化がみられる。これは、加熱前に大気空気がビレットはスキャベンジあるいは排気されている事実にかかわらず生じる。
【０１３５】
図２０に、この問題に対処するためにスエージ加工したビレットＢ２０の端部を示す。Ｂ２０は４つの要素Ｅｕ、Ｅｓ、ＥａおよびＥｔからなる。後者の３要素は既に説明したものと同じであり、それぞれ同じ機能を果たす。既に説明した封着プレートまたはプラグは省略できる。ＥｕはＥｓとコアの端部１０との間に挟まれるＮＨ４Ｃｌまたは尿素からなるブリケットである。この構成は、上記初期特許公報に記載されているように、ＮＨ４Ｃｌまたは尿素が低い温度で解離し、ジャケットのテーパ状端部の開口を介してビレットから逃げ出すことができる大量のガスを発生する点で有利である。この大量のガスが発生するようにＥｓ、ＥａおよびＥｔが十分高い多孔度を有するからである。これらガスはビレットのゾーンＺに残留している空気を置換する。ＮＨ４Ｃｌまたは尿素の解離は、２００℃未満の温度で開始し、温度がＮＨ４Ｃｌまたは尿素が費消される６００℃未満にある温度に達し、ビレットの端部からのガスの流出が止まるまで継続する。従って、ビレットＢ２０の場合、排気またはパージ操作を行ってビレット内部から大気ガスを除去する必要はない。Ｅｓ、ＥａおよびＥｔはビレット端部の加熱時に空気を吸引できる多孔度になっているが、Ｅａの溶融成分だけでなく、ＥｓおよびＥｔもビレット内に残留しているか発生する酸素がある場合にはこれをスキャベンジでき、またビレットの内部に侵入する前に空気中の酸素および他のガスをスキャベンジできる。
【０１３６】
ビレットＢ１４ａ〜ｅの場合、コア本体を受け取り、大気に対して閉着されたジャケットＪが、コアとＳＳジャケットとの間の界面部分が接合するまで、ビレット外部からの酸化ガスがゾーンＺに侵入することを防止する手段になる。Ｂ２０などのビレットの場合、この手段はＥｓ、ＥａおよびＥｔなどのスキャベンジ作用金属の配列と併用した要素Ｅｕによって得られる。Ｅｕはより低い温度範囲で活性を示し、ゾーンＺから酸化ガスを洗い落とし、スキャベンジ作用金属はこれらガスを流出させるだけでなく、このより低い温度で十分な封着作用を発揮して、大気ガスまたは炉ガスがゾーンＺに侵入することを防止する。温度が高くなると、スキャベンジ作用金属は活性がより高くなり、そして大気ガスおよび炉ガスがゾーンＺに侵入することもあるが、これらガスの酸素は侵入する前に、Ｅｓ、ＥａおよびＥｔによってスキャベンジされる。
【０１３７】
一つのビレットにスキャベンジ作用金属を３つも使用することは必要ない場合もある。例えば、Ｂ１４ａ〜ｅの要素Ｅｔは十分活性が高いので、図２１のビレットＢ２１に示すように、要素Ｅａは省略することが可能である。この場合、Ｅｔは溶融しないため、図２２のビレットＢ２２のように、バリヤ要素Ｅｓは必要ない。
【０１３８】
さらに別な変形例を図２２ａ〜ｂに示す。コアは、溶接（１０１で示す）するか、および/または（点線１０２で概略を示す）コアに穿孔した孔に締り嵌めするようにプレスするか、あるいは他の適当な方法によって、ビレットＢ２２ａのコアＣの端部に設けた中実鋼またはＳＳのバー形態を一例として取る円筒形突出部１００からなる。あるいは、突出部１００は、図２２ｂに示すように、突出部周囲のコアの周辺において金属を機械加工するか、あるいはこれを除去することによって形成したコアに一体化することも可能である。好ましくはＦＤＴｉであるスキャベンジ作用金属の環状要素Ｅ、あるいは任意の好適な構成で構成したこのような環状要素の配列を突出部１００に被せてから、管端部を内向きにスエージ加工し、１０３で示すように突出部の端部に溶接する。図２２ｂのビレットＢ２２ｂも、管端部は突出部１００に溶接しないが、組成および機能が以下に説明する要素Ｅ´と同じである要素Ｅ´の上にスエージ加工した点を除いて同様に構成する。この突出部１００によって管端部へ内向きスエージ加工度が低下し、管端部を支えるために役立ち、これによって圧延時これが破損する傾向を抑制できる。
【０１３９】
図４ａについて説明すると、ビレットＢ４ａは円形管５４ａに挿入した正方形コア５３ａからなる。このように構成したビレットは、コアの管への挿入が比較的容易である作用効果をもつ。正方形コアに対して管の中心部分を内向きにスエージ加工した後に突出部１００を設けるため、管の突出端部を内向きにスエージ加工する必要がある距離を短縮できる。
【０１４０】
ビレットＢ２０〜Ｂ２２の管の場合、ＳＳか、あるいは本発明対象の他の合金のうちの一種から全体を形成してもよく、あるいは既に説明した鋼端部部分に図示のように設けてもよい。同様に、これらビレットの端部は溶接閉着してもよく、あるいは溶接プラグまたはプレートで閉着してもよい。
【０１４１】
要素Ｅの厚さを例示すると１０〜１５０ｍｍであればよいが、これは例示に過ぎず、試験によって任意の好適な要素厚を決定できる。
【０１４２】
ビレットを加熱する前に、要素Ｅからの原料スキャベンジ作用金属がゾーンＺ内に存在することがないように構成する必要が常にあると考えられる。最終製品にこれら金属が相当量残存すると、コアとジャケットとの界面間の接合に有害な作用を与える可能性があり、また圧延後にこのような残存物を含有するビレットの端部はいずれにせよ廃棄しなければならない。従って、スキャベンジ作用要素Ｅは初期状態では、コア面およびジャケット面から離れた位置に存在させる必要があると考えられる。
【０１４３】
ＦＥＯＦがＣｒ、Ｎｉより低いため、Ａｌ、ＭｇまたはＴｉの代わりに使用できる可能性がある別な金属も存在している。現状では、これら金属が使用できる可能性は低いが、この可能性は排除できるものではない。例示すると、ジルコニウム、リチウム、カルシウム、ケイ素、バナジウム、マンガンおよびウランである。
【０１４４】
さらに別な可能性を図２３に示す。ビレットＢ２３は、以上説明してきた実施例と同じ構成で一つかそれ以上の要素Ｅを含有する。なお、これら要素の場合、ジャケットのテーパ状端部に直接設ける代わりに、軟鋼製とすることができるカートリッジ２０に予め装填する。この実施例では、このような要素を２つ、ＥａおよびＥｔを例示するが、機能は今まで説明した機能と同じである。カートリッジはスエージ加工する前にジャケット端部の平行部分に締り嵌めし、縦方向に延長する管状外側本体２１からなり、その内側端部および外側端部にエンドプレート２２、２３を設ける。これらエンドプレートは本体２１に溶接するか、あるいは一体化し、プレートと本体２１との間の接合部を封着する。エンドプレート２２はコアＣに対して設け、そしてその中心開口２４によってビレット内部にガスがある場合にはガスをカートリッジの一つかそれ以上のスキャベンジ作用要素Ｅに接触させる。必要ならば、またこれらの要素の性質に応じて、プレート２３には開口を形成してもよく、あるいは所定温度で溶融するプラグを設けてよい。あるいは、開口を形成しなくてもよい。いずれも既に説明した通りである。これら場合のうち第１の場合、ビレットのテーパ状端部は開口し、そしてエンドプレート２３ａの開口は図２３ａでは参照符号２５で示す。
【０１４５】
内側エンドプレート２２は、第１の機能として一つかそれ以上の要素Ｅをカートリッジ内の所定位置に保持する。これら要素のうち一つが既に説明したように圧延温度未満で溶融するスキャベンジ作用金属からなる場合、カートリッジ内の各エンドプレートも溶融金属を保持するバリヤとして作用する。金属量については、溶融時にその上面が開口２４、２５の下に位置するように選択できる。これは、溶融Ａｌやその他の金属がカートリッジから零れ出し、高温のビレットの取り扱い時にコアとジャケットとの間の間隙に流れ込むことを防止するのに役立つ。
【０１４６】
図２４に示す別な変形例では、ビレットＢ２４はＦＤ鋼またはその他の好適な材料のブリケットＥ´からなり、ＲＴでは溶融または燃焼しない。このＥ´は、管端部の内向きスエージ加工後、Ｅ´が圧縮され、その一端６４が管の端部から突出離間するような位置において管の端部８に設ける。さらに別な要素Ｅを、少なくとも要素Ｅの一つがスキャベンジ作用金属である場合について既に説明した任意の好適な構成でＥ´とコアとの間に付加する。必要な場合には、Ｅ´（またこれら別な要素Ｅ）とコア端部との間に間隙６０を設けることも可能である。内向きスエージ加工度については、Ｅ´を構成するＦＤ材が十分圧縮し、圧延に先立つビレットの加熱時に、シール（封着部）に侵入する空気がある場合この空気の酸素が上記のさらに別な要素Ｅのうち一つによってスキャベンジされる程度まで管の開口端部を実質的に封着するような程度でなければならない。本実施例では、Ｅ´がＦＤ鋼からなる場合、中実鋼の相対密度の少なくとも約７５％まで圧縮する必要がある。なお、この圧縮度については、管の端部をスエージ加工することによって実現できるが、上記の初期特許ＵＳＰ５０５１３１５、ＵＳＰ６７０６４１６およびＣａｃａｃｅ１９３４に開示されているクリンプ装置によって実現は不可能である。管端部を閉着するために必要な溶接がなくなるため、ビレットの製造コストが大幅に低下する。
【０１４７】
既に説明したように、Ａｌ粉末を格子構造でＥ´のＦＤ鋼全体に散在させることも可能である。
【０１４８】
ここで、要素Ｅａおよび/またはＥｔからなるビレットＢ２４について考える。端部を予め加熱すると、Ｅｔおよび/またはＥａが５５０℃から反応性になり、一方Ｅ´は空気に対して不透過性状態になったままである。ＥｔもＥａも、８８０℃以下の温度では窒素に対してよりも酸素に対して親和性を示す。従って、Ｂ２４内部の酸素を優先的にスキャベンジし、部分真空が発生し、窒素のみが残存する。ビレットのＲＴへの加熱時Ｅ´が多孔化しても、Ｅｔおよび/またはＥａが依然として流入してくる大気ガスがある場合にはこれから酸素をスキャベンジし、窒素およびアルゴンのみが残留し、これが内外のガス圧が平衡化するまで継続する。ＥｔおよびＥａにおけるスキャベンジ作用金属の量が十分であるため、ビレット内の窒素をスキャベンジした後も、８８０℃以上でこれら金属が費消されることがなく、従ってアルゴンのみが残存する。ＥｔおよびＥａが完全に費消される前に、たとえこれらが窒素との反応を終えたとしても酸素に対するスキャベンジ作用を継続し、これはビレット内部の窒素ガスが外部ガスと圧力平衡になるまで継続する。
【０１４９】
初期状態では十分なサイズおよび相対密度をもつ要素Ｅ´に対して管端部をスエージ加工するさいの別な作用効果は、既に説明したように溶接プラグなどで閉着した場合と同程度に管端部を内側にスエージ加工する必要はない点にある。この作用効果のため、管が過剰に変形することはなく、ＳＳの焼き入れ硬化処理が必要なくなり、この結果破損の可能性もなくなる。
【０１５０】
図８ｂ〜ｇは、既に説明したビレットＢ８の一端を示す側面図である。図から明らかなように、ビレットＢ８を加工し、公知の方法および装置を利用して継目なし管を製造するためには、ビレットに内側管５８および外側管７０を設ける必要がある。Ｂ８の中空体５７のボア内の管７０は鋼またはＳＳで構成することができる。後者の場合、管は継目なし管であるのが好ましく、Ｂ８から得られる製品はＳＳを内部にクラッド化した継目なし鋼管になる。同様に、中空体５７を受け取った管５８も鋼製かＳＳ製になる。後者の場合、Ｂ８から製造される製品は、ＳＳが外部にクラッド化した継目なし鋼管になる。管５８、７０の両方がＳＳ製の場合は、製品は内外にＳＳをクラッド化したパイプになる。
【０１５１】
管５８、７０の一方が鋼製の場合、コア本体５７に接合するため、加熱されたビレットを圧延するさいに問題は生じない。
【０１５２】
初期状態では、両管が中空体５７の両端から十分な距離突出するため、環状形の少なくとも一つの要素Ｅが、既に説明したビレットのいずれかと同じように、管のそれぞれの突出端部７８，７９に位置できる。図８ｂについて説明すると、外側管５８の各突出端部７８は内向きにスエージ加工を受ける。これは例えば図示し、既に説明した装置によって実現できる。なお、多くの場合、内側管の突出端部７９については、外向きにスエージ加工されるか、あるいはスエージ加工によって少なくとも制限を受けないように構成する必要がある。このため、図８ｄに示すように、セルフセンタリング式の円錐形ブロック８１を各管端部７９に対して設け、管７０および各ブロック７８の中心を通る強度のあるロッド８４のネジ刻設端に設けたナット８３によって共に延伸する。これらブロックによって、外側管５８のスエージ加工時に少なくとも管端部７９が内向きに絞り作用を受けることがなくなる。ブロックにより大きな力を加えて、管端部７９を外向きにスエージ加工する必要がある場合には、少なくとも管７０の一端でブロック８１とナット８３との間に環状の油圧ジャッキ８５を設けることができる。
【０１５３】
図８ｅおよび図１３に示す別な構成では、ヘッド８６のみを図示した油圧ラムを、図１３に示す装置の各端部に隣接する所定位置に固定すればよい。ブロック８１と同様に、ヘッド８６は円錐形であり、管端部７９に自動的にセンタリングするだけでなく、ラムの力によって管端部を外向きにスエージ加工する。この構成はブロック８１を使用した場合よりも作業が速く、高速製造装置により適するものである。
【０１５４】
管端部７８、７９については、相互に十分密着するため溶接でき、従ってビレットを封着かつ閉着できるまでスエージ加工する。あるいは、管端部７８、７９のスエージ加工後にこれらの間の所定位置に保持される上記のようにＦＤ鋼製の環状要素Ｅ´によってビレットを封着してもよい。既に説明したように、ＦＤＴｉまたはＡｌを要素Ｅ´のＦＤ鋼に混合できることはいうまでもない。
【０１５５】
一つの実施例では、中空本体５７として例えばよく知られているマンネスマンタイプ（Ｍａｎｎｅｓｍａｎ  ｔｙｐｅ）の穿孔工場で製造された穿孔ビレットを使用する。このビレットの場合長さが８ｍ、外径が１４０ｍｍそして内径が１１８ｍｍであり、従って壁厚は１１ｍｍである。内側管７０の場合、内部をショット加工したブラスト処理ＳＳパイプであり、長さが８．１５ｍ、外径が１１４ｍｍ、そして壁厚が３ｍｍであり、また外部管５８は炭素鋼パイプであり、長さが８．１５ｍ、内径が１４４ｍｍ、そして壁厚が３ｍｍである。
【０１５６】
スエージ加工機は十分な処理トン数能力があり、ビレットＢ８の三構成成分すべての中心部分を弾性限界以上に圧縮できるため、実際にこれらの間のクリアランス間隙を排除できる。構成成分すべてが延伸するが、最も延伸するのが外部パイプ５８である。
【０１５７】
経験によって、スエージ加工後のオーバーハング部が等しくなるように、両パイプ５８、７０の元の長さを調節することは可能である。
【０１５８】
既に説明したように端部をスエージ加工し、閉着した後に、ビレットＢ８を加熱し、このサイズの継目なし鋼管を製造するために使用されている既存の装置によって処理する。一つの実施例では、理解できるはずであるが、このような装置はプラグ圧延ミル、巻き取り機およびサイジング機を備えている。
【０１５９】
要素Ｅの残存物については、ビレットの初期圧延後か、あるいはそれ以外の手段でビレットを加工してパイプ５８、７０を鋼体５７に接合した後にビレット端部を切り落とすさいに除去する。ビレットＢ８は、内部または外部をＳＳか、あるいは本発明対象の他の合金の一つでクラッド化した継目なし鋼管を製造するために好適である。図１８にこのような内部クラッド化パイプＰＲを示す。なお、構成成分６８は合金からなり、構成成分６７は鋼からなるものとしている。
【０１６０】
プラグ圧延ミルおよび巻き取り機はいずれも圧延操作においてマンドレルを使用する必要がある。マンドレルのヘッドはパイプ７０のボア内に締り嵌めし、これが内側パイプ７０のボアに収縮部分（絞り部分）がないことを必須とする理由である。
【０１６１】
カートリッジを使用する上記のすべての場合、これを炭素鋼で形成することができ、圧延時やそれ以外の加工時にカートリッジが過剰な冷却を受けた場合に、割れが発生する恐れが小さくなる。
【符号の説明】
【０１６２】
Ｂ１〜Ｂ２２：ビレット
３０：ＳＳ管
３２：構造体
３５：スエージ加工機
３６：本体
３７：円筒形経路
３８：シュー
４０：スロート
４１，４２：ローラベッド
５１：正方形バー
５２：正方形ＳＳ管
５７：中空鋼体
５８：管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１４ｅ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２３】
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【図２３ａ】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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