(57)【要約】【課題】傾斜穿孔圧延機とマンドレルミルから構成される継目無鋼管の製造ラインにおいて、多額の設備投資をすることなく、高合金鋼の継目無鋼管を安定して製造する方法を提供する。【解決手段】傾斜穿孔圧延機とマンドレルミルから構成される継目無鋼管の製造ラインにおいて、穿孔前のビレット後端部３に、予め軸心対称な凹部４を持つ加工を施したビレット１を用いる。また、ビレット後端部３の肉厚が１０ｍｍ以上となるように凹部４を加工する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜穿孔圧延機とマンドレルミルから構成される継目無鋼管の製造ラインにおいて、穿孔前のビレット後端部に、予め軸心対称な凹部を持つ加工を施したビレットを用いることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項２】
ビレット後端部の肉厚が１０ｍｍ以上となるように前記凹部の加工を行うことを特徴とする請求項１記載の継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管、主として高合金鋼の継目無鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管の製造では、まず初めの加工プロセスとして、高温に加熱されたビレットに孔をあける穿孔工程がある。穿孔は回転鍛造効果を利用したものが多く、樽形ロールを用いた傾斜穿孔機（マンネスマン穿孔機）、また最近では従来の傾斜穿孔法の適用を拡大したコーン型ロールによる交差穿孔機により１パスの穿孔が行われる。そして穿孔後の中空素管は、大径サイズではプラグミルにて、また中・小径サイズではマンドレルミルにて延伸圧延が行われることが多い。マンドレルミルの場合、穿孔後の中空素管の後端側（ＢＯＴ側）よりマンドレルバーが装入され、複数台のタンデム圧延機によりカリバーを用いた延伸圧延が行われる。マンドレルミルの形式は大別してフルフロート型やリテインド型があるが、いずれの形式もマンドレルミル圧延の終了後は、中空素管からマンドレルバーを引き抜く工程を経る。
【０００３】
一方、近年の継目無鋼管需要者の動向として使用環境の過酷化にともない、より高強度・高耐食性の鋼管が望まれるようになってきた。例えば、ボイラ用鋼管は使用温度の高温化にともない、より高い高温強度が要求され、この要求に応えるためには合金元素を多量に添加した高合金鋼をせざるを得ないものである。
【０００４】
ところが、このような高合金鋼は普通鋼に比べて圧延時のメタルフローが異なることが分かってきた。すなわち、高合金鋼は普通鋼に比べて“横流れ”あるいは“幅拡がり”が小さい。従って、マンドレルミルにおいて普通鋼では問題なく圧延できるサイズのものが、高合金鋼ではマンドレルバーとの間隙が少なくなり、圧延後マンドレルバーが抜けにくくなるという問題が生じる。その結果、内面疵が発生しやすくなり、最悪の場合はマンドレルバーが抜けなくなって製造ラインの停止に至る（マンドレルバーのストリップ不良）。
【０００５】
大きな動力を持つマンドレルバー引抜き装置を新設する以外に、この問題を解決する方法としては、
［対策１］マンドレルバー引抜き時の、中空素管の変形抵抗を低減するため、加熱炉抽出温度を高くする方法（つまり、マンドレルバーへの締付け力を低減させる方法）
［対策２］穿孔・延伸の加工配分を変更し、穿孔の加工量を大きくして中空素管を仕上げる方法（例えば、従来よりも薄肉で穿孔し、マンドレルミルの加工量を低減する方法）
［対策３］マンドレルミル圧延終了からマンドレルバー引抜きまでの時間を短縮し、中空素管の温度低下を軽減させる方法（これも、マンドレルバーへの締付け力を低減させる一つの方法）
などの対策が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ビレットを高温に加熱し、穿孔からマンドレルバー引抜き時まで中空素管の温度を高くして製管する方法（前記［対策１］）は、加熱炉でのスケール量が増大するばかりでなく、一部の高合金鋼では採用できない。一般に穿孔は大加工であるため、加工発熱が大きく、一部の高合金鋼では穿孔中に部分的に相変態が生じる。例えば、通常１３Ｃｒ系鋼では、γ単相を目標に穿孔から延伸までの加工を行う。しかしながら、抽出温度が高い場合、あるいは穿孔のスケジュールが厳しい場合には、穿孔中、素材温度が部分的にγ→δ変態温度以上になり、内面側に一部δフェライトが発生する。γとδの２相域で穿孔すると、両者の熱間加工性が異なるため、穿孔後の中空素管にはラップ状の内面疵が発生する場合が多い。また、一部の高合金鋼では、ある温度以上で急激に延性値が低下する性質を示す例もあり、マンドレルバーを引き抜くために抽出温度を増大することは必ずしも得策ではない。
【０００７】
一方、穿孔と延伸の加工配分を通常の炭素鋼の場合より変更し、穿孔の加工量を増大させ、延伸の加工量を減じる方法（前記［対策２］）は、マンドレルミル圧延の際、マンドレルバーと中空素管の間に間隙を確保することができ、マンドレルバーの引き抜き力の低減には有効と考えられる。しかし、穿孔時の加工量を増大させること、すなわち薄肉となるような穿孔スケジュールを採用すると、ビレットの温度分布や穿孔機自身のセッティング不良などの不可避的な非対称要因により、穿孔後の中空素管の偏肉が大きくなり、中空素管後端の形状が著しく悪化する。そのため、マンドレルミル圧延前の中空素管へのマンドレルバーの装入そのものができなくなるという危険をともなう（中空素管の後端が部分的に伸び、この部分的に延びた個所が時間とともにダレてしまい、これがマンドレルバーの装入を邪魔する）。
【０００８】
マンドレルミル圧延終了後、直ちにマンドレルバーを引き抜く方法（前記［対策３］）は、マンドレルミル後面に高速搬送設備が必要になり、多額の設備投資が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、傾斜穿孔圧延機とマンドレルミルから構成される継目無鋼管の製造ラインにおいて、多額の設備投資をすることなく、高合金鋼の継目無鋼管を安定して製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法は、傾斜穿孔圧延機とマンドレルミルから構成される継目無鋼管の製造ラインにおいて、穿孔前のビレット後端部に、予め軸心対称な凹部を持つ加工を施したビレットを用いることを特徴とするものである。
【００１１】
前述したように、多額の設備投資をすることなくマンドレルバーの引抜き時のトラブルを回避するためには、薄肉で穿孔し、かつ、中空素管後端部の形状を改善することが有効である。そのためには、穿孔時、穿孔プラグにより排除されるビレット軸心の後端部分を、予め機械加工により取り除いておくことが最も簡便な方法である。このような前加工をビレットに施すことにより、穿孔後の中空素管の後端部形状が良好となる。すなわち、穿孔時の不可避的な非対称因子の影響を低減することができる。
【００１２】
ビレット後端部の機械加工の方法はビレット軸心に対して軸対称となるように加工するものならば特に限定はないものである。冷間ビレットで加工する場合は切削加工が、また熱間ビレットで加工する場合は歩留的に鍛造加工が望ましい。穿孔前のビレット後端部の形状は使用するビレットの大きさや穿孔プラグの形状に依存するため、限定することはできないが、加熱炉から穿孔機までのビレットの温度降下、またマンドレルミル引抜きまでの中空素管の温度降下を低減するため、少なくとも１０ｍｍ以上の肉厚にすることが重要である。温度降下が大きい場合、素材の変形抵抗が増加して、加工時に素材が割れたり、ロール疵の原因となるからである。
【００１３】
製造プロセス的には工程が増えるため、コストは若干上がるが、高合金鋼管は高価であること、またマンドレルバーのストリップ不良に伴う製造ライン中断に比べれば、微々たるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１、図２、図３は、それぞれ本発明で使用する穿孔前のビレットの後端部の断面形状を示すものである。これらの図において、１はビレットであり、実施例ではいずれも連続鋳造法により製造したＳＵＳ１６の丸ビレットを使用している。２はビレット先端部、３はビレット後端部である。
これらのビレット１は、冷片の状態で大型旋盤により最小肉厚ｔが１０ｍｍ以上となるようにそれぞれ機械加工を施した。４が機械加工した凹部であり、該凹部４はビレット軸心に対称な形状としている。凹部４の深さは３００ｍｍ程度である。また、凹部４の断面形状は例示するように任意であり、特に限定されるものではない。
【００１５】
上記のように、ビレット後端部３に予め凹部４を加工したビレット１を加熱炉にて所定の温度に加熱し抽出後、穿孔後の肉厚が１２ｍｍとなるように設定された傾斜穿孔圧延機にて穿孔した。図示のいずれの場合も穿孔後の中空素管の後端部形状は良好であり、次工程のマンドレルバーの装入ならびにマンドレルミルでの延伸圧延も、製造上何ら問題のないことを確認した。また、ストレッチレデューサによる圧延終了後、精整ラインにて製品の寸法検査を行った結果、内面疵のない製品が製造できた。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、穿孔前のビレット後端部に、予め軸心対称な凹部を持つ加工を施したビレットを用いるので、穿孔後の肉厚を薄くすることができ、高合金鋼管においても、特別な設備投資を要することなく、内面疵のない継目無鋼管を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する穿孔前のビレットの後端部の断面形状（その１）を示す図である。
【図２】本発明で使用する穿孔前のビレットの後端部の断面形状（その２）を示す図である。
【図３】本発明で使用する穿孔前のビレットの後端部の断面形状（その３）を示す図である。
【符号の説明】
１　ビレット
２　ビレット先端部
３　ビレット後端部
４　凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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