(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に製管する延伸圧延機と、得られた鋼管を再度加熱する再加熱炉と、該再加熱炉から抽出した鋼管を絞り圧延する絞り圧延機と、該延伸圧延機と該再加熱炉との間を繋ぐ鋼管の搬送手段とを備えた継目無鋼管の製造装置において、
前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送手段に、立体方式であり、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送手段から受け取った鋼管を持ち上げる上昇手段と、持ち上げた鋼管を横方向へ水平に搬送する搬送手段と、該搬送手段の後端部で鋼管を下方へ降ろす下降手段と、下降した鋼管を前記と逆の横方向へ水平搬送する別の搬送手段と、該別の搬送手段の後端部より前記再加熱炉へ鋼管を装入する押出し機とを備えた、冷却能力が可変の冷却床を設けたことを特徴とする継目無鋼管の製造装置。
【請求項２】
前記再加熱炉の加熱能力が、鋼管温度で６００〜９００℃であることを特徴とする請求項１記載の継目無鋼管の製造装置。
【請求項３】
前記冷却能力が可変の冷却床に、移動中の鋼管を冷却する冷媒を吹き付ける冷媒噴射ノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の継目無鋼管の製造装置。
【請求項４】
前記延伸圧延機がマンドレル・ミルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の継目無鋼管の製造装置。
【請求項５】
前記絞り圧延機がホット・ストレッチ・レデューサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の継目無鋼管の製造装置。
【請求項６】
前記上昇手段の直前に、鋼管を冷却床へ搬送せずに再加熱炉へ送る搬送系路切替え手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の継目無鋼管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管の製造装置に係わり、特に従来より温間圧延を効率良く行えるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、油井管、ラインパイプ等に使用される継目無鋼管を、６００〜８５０℃という従来より低い温度でストレッチ・レデュサー等を用い絞り圧延して製造する技術（温間圧延という）が実用化されている。例えば、特開平５−７０８３１号公報は、高強度継目無鋼管を得るため、鋼片を熱間圧延して製管した中空素管を、温度６００〜７２５℃に保持された加熱炉でフェライト変態を８０％以上完了する時間で加熱した後、温度５００℃以上で圧下率５〜４０％の絞り圧延を施す技術を提案している。また、特開昭６３−２４１１１７号公報は、靭性と耐応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス継目無鋼管を得るため、下記工程を順次行なう技術を開示している。
ａ．鋼片を１０５０〜１２５０℃に加熱し、穿孔、圧延する、
ｂ．少なくとも５００℃までを３０℃／分以上の冷却速度としてマルテンサイト変態開始温度以下の温度まで冷却して８０容量％以上がマルテンサイトで占める金属組織とする、
ｃ．Ａｃ1変態点〜（Ａｃ1変態点−２００℃）の温度に再加熱し、断面減少率で５％以上の仕上圧延を行った後、空冷又は強制冷却する。
【０００３】
ところで、多くの継目無鋼管の製造工場で前記したような温間圧延を実施しようとすると、以下のような問題が生じる。
【０００４】
一般に、マンドレル・ミルを採用して熱間圧延で継目無鋼管を製造する場合、通常の搬送速度を維持すると、図４に示すように、延伸圧延機１であるマンドレル・ミルを約９５０℃で抜け出した一応の鋼管２は、再加熱炉３に装入されるまでの間に８００〜８５０℃程度に冷却され、その後再び９００〜１０００℃に加熱された後、絞り圧延機４であるストレッチ・レデューサで絞り圧延され、製品とされている。なお、図中の→は、鋼管の移動方向を意味している。このような設備配置の工程（以下、ラインという）で、温間での絞り圧延を実施しようとしても、再加熱炉３までの冷却が予定通り行なえない。つまり、鋼管の金属組織を希望通りにできないことになる。そのため、マンドレル・ミルから再加熱炉３までの搬送中に目標温度になるまで一時停止して待機させるか、あるいは一時的に搬送ラインから排出し、オフ・ラインで冷却してから再度搬送ラインに戻すようにしているのが現状である。
【０００５】
しかしながら、搬送の一時停止は、生産性を著しく阻害し、製造コストの上昇になる。また、オフ・ラインで冷却するのは、そのために鋼管をハンドリングする設備が別途必要になるし、また熟練度の高い作業員の確保が必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、熱間圧延時の生産性を落とさずに効率良く温間圧延が可能な継目無鋼管の製造装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に製管する延伸圧延機と、得られた鋼管を再度加熱する再加熱炉と、該再加熱炉から抽出した鋼管を絞り圧延する絞り圧延機と、該延伸圧延機と該再加熱炉との間を繋ぐ鋼管の搬送手段とを備えた継目無鋼管の製造装置において、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送手段に、立体方式であり、前記延伸圧延機と前記再加熱炉との間の搬送手段から受け取った鋼管を持ち上げる上昇手段と、持ち上げた鋼管を横方向へ水平に搬送する搬送手段と、該搬送手段の後端部で鋼管を下方へ降ろす下降手段と、下降した鋼管を前記と逆の横方向へ水平搬送する別の搬送手段と、該別の搬送手段の後端部より前記再加熱炉へ鋼管を装入する押出し機とを備えた、冷却能力が可変の冷却床を設けたことを特徴とする継目無鋼管の製造装置である。
【０００９】
この場合、前記再加熱炉の加熱能力が、鋼管温度で６００〜９００℃であるのが好ましい。また、前記冷却能力が可変の冷却床に、移動中の鋼管を冷却する冷媒を吹き付ける冷媒噴射ノズルを設けると一層好ましい。さらに、本発明では、前記冷媒が空気であったり、あるいは前記延伸圧延機がマンドレル・ミルであるのが良い。加えて、前記絞り圧延機がホット・ストレッチ・レデューサであったり、あるいは前記上昇手段の直前に、鋼管を冷却床へ搬送せずに再加熱炉へ送る搬送系路切替え手段を設けているのが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、継目無鋼管を温間で絞り圧延するに際して、絞り圧延機の上流に設置された再加熱炉へ装入する前の該鋼管の冷却を適切に行なえるようになる。その結果、予め定めた目標通りの金属組織を有する鋼管になり、温間圧延の効果が達成される。また、延伸圧延機、再加熱炉及び絞り圧延機を通過する鋼管の搬送速度は、従来と同程度に維持できるので、生産性が熱間圧延を行う場合に比較して低下することもない。さらに、延伸圧延機からのまだ高温状態にある鋼管を冷却床へ送らずに、再加熱炉へ直接搬送できるようにもなっているので、従来通りの熱間絞り圧延も可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、本発明者は、延伸圧延機で一応の形態に圧延され、９５０℃の高温状態にある継目無鋼管を、下流工程の再加熱炉及び絞り圧延機に搬送速度を落とさず、且つ所望の金属組織になるように適切に冷却するには、図４に示した熱間圧延工程に、十分な移動距離を有する鋼管の冷却床を別途設ける必要があると考えた。そして、製造する継目無鋼管は、種々の鋼種からなるばかりでなく、サイズも異なるので、該冷却床の冷却能力は、大小可変であることも必要であるとした。
【００１３】
そのような冷却床としては、小さなスペースでも良い立体的な冷却床とする。
【００１４】
例えば、その冷却床５は、図１に示すように、穿孔された鋼鋳片を熱間で一応の寸法に製管する延伸圧延機１と、得られた鋼管２を再度加熱する再加熱炉３と、該再加熱炉３から抽出した鋼管２を６００〜８５０℃の温度で絞り圧延する絞り圧延機４と、該延伸圧延機１と該再加熱炉３との間を繋ぐ鋼管の搬送手段６とを備えた継目無鋼管の製造装置において、前記延伸圧延機１と前記再加熱炉３との間に設けられる。そして、この冷却床５には、図２に示すように、立体的に、前記延伸圧延機１と前記再加熱炉３との間の搬送手段６から受け取った鋼管２を持ち上げる上昇手段７と、持ち上げた鋼管を横方向へ水平に搬送する搬送手段６と、該搬送手段６の後端部で鋼管２を下方へ降ろす下降手段８と、下降した鋼管２を前記と逆の横方向へ水平搬送する別の搬送手段６と、該別の搬送手段６の後端部より前記再加熱炉へ鋼管を装入する押出し機（図示せず、ただし、図中にＢで示す位置より、紙面に垂直な向こう側へ鋼管を押し出す）とを備えるようにした。つまり、冷却床のスペースが狭くても、該冷却床内での上昇、上段移動、下降及び下段移動で距離を稼ぐようにしたのである。このようにすれば、鋼管２が再加熱炉３へ到達するまでの時間を延長でき、その間に所望の冷却ができるからである。また、該冷却床５内の鋼管２の搬送速度を変更することで、前記到達時間も調整でき、冷却床５の冷却能力を可変にできるのである。この場合、冷却床５に、移動中の鋼管２を冷却する冷媒を吹き付ける冷媒噴射ノズル９をさらに設けると、冷却能力の可変範囲が広がるので、一層好ましい。
【００１５】
なお、本発明では、前記搬送手段６としては、種々の方式のものが利用できるが、鋼管２を軸方向へ直進させる際には、ローラ・コンベアを、横送りする際には、鋼管の軸と直交させて複数配置するスクリュウ列を利用すれば良い。また、鋼管２の前記上昇手段７、下降手段８及び押出し機には、ジャッキやシリンダ等を利用した押し上げ装置が利用できる。さらに、本発明では、前記延伸圧延機１としては、マンドレル・ミル、プラグ・ミル、リーラ等のいずれであっても良く、絞り圧延機４としては、ホット・ストレッチ・レデューサ、サイザーのいずれでも良い。
【００１６】
加えて、前記冷媒としては、不活性ガス、空気、水蒸気の水等が利用できるが、経済性を配慮して、本発明では空気の利用が好ましい。搬送速度の変更で冷却能力を変更できるので、常温の空気で十分の場合が多いからである。この場合、冷媒の量も特に限定しない。被冷却対象の種類、サイズ、搬送速度に応じて調整することになるからである。
【００１７】
さらに加えて、本発明では、前記上昇手段７の直前に、鋼管２を冷却床５へ搬送せずに再加熱炉４へ直接送る搬送系路切替え手段（図示せず）を設けるようにもした。この搬送系路切替え手段は、搬送されてきた鋼管の移動を停止させるストッパと、停止した鋼管を再加熱炉内へ装入する押出し機で形成すれば良い。これによって、本発明に係る温間圧延装置を従来通りの熱間絞り圧延にも利用できるようになる。なお、再加熱炉は、鋼管を６００〜９００℃に加熱する能力を有し、絞り圧延時には６００〜８５０℃で圧延が可能となるように設置されている。
【００１８】
【実施例】
鋼種０．３５質量％Ｃ，１．３質量％Ｍｎ鋼の鋼鋳片を１２５０℃に加熱してから、ピアサーで穿孔し、マンドレル・ミルで延伸圧延し、外径１７２ｍｍφ×肉厚１０ｍｍの継目無鋼管とした。そして、引き続き絞り圧延機で、製品となる外径（６０．５ｍｍφ）及び肉厚（９．５ｍｍ）に絞り圧延を行った。その際、本発明に係る図１及び図２に示した温間圧延装置を適用し、得られた結果を従来の装置を用いた場合と比較した。なお、従来の装置とは、図４に示した熱間絞り圧延を行なう装置であり、この場合には延伸圧延機からの高温の鋼管を既存のスクリュ・コンベア上で所定温度まで冷却（空冷）してから再度搬送系路に戻して再加熱炉３へ装入するようにした。また、絞り圧延機４としては、ロールスタンドを２８段に配置したホット・ストレッチ・レデューサを使用し、各段の圧下率を０〜１０％の範囲で調整している。さらに、再加熱炉３は、目的とする鋼管の温間や熱間での絞り圧延に対応させて、炉内雰囲気温度を調整した。
【００１９】
操業条件及び操業結果を表１に一括して示す。表１より、本発明によれば、生産性が飛躍的に向上し、継目無鋼管が製造できることが明らかである。また、図３に、本発明に係る装置を利用した場合の鋼管の温度推移を示すが、予定通りの温度推移が得られている。なお、図中のＷＤＭは、マンドレル・ミル、ＭＢＦは再加熱炉、ＨＳＲはホット・ストレッチ・レデューサを意味している。
【００２０】
【表１】
0003948275.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、継目無鋼管を温間で絞り圧延するに際して、絞り圧延機の上流に設置された再加熱炉へ装入する前の該鋼管の冷却を適切に行なえるようになる。その結果、予め定めた目標通りの金属組織を有する鋼管になり、温間圧延の効果が達成される。また、延伸圧延機、再加熱炉及び絞り圧延機を通過する鋼管の搬送速度は、従来と同程度に維持できるので、生産性が熱間圧延を行う場合に比較して低下することもない。さらに、延伸圧延機からのまだ高温状態にある鋼管を冷却床へ送らずに、再加熱炉へ直接搬送できるようにもなっているので、従来通りの熱間絞り圧延も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る継目無鋼管の製造装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視による縦断面図である。
【図３】本発明に係る継目無鋼管の製造装置の適用で得た鋼管の温度推移を示す図である。
【図４】継目無鋼管の熱間圧延装置の平面図である。
【符号の説明】
１    延伸圧延機（マンドレル・ミル等）
２    継目無鋼管（鋼管）
３    再加熱炉
４    絞り圧延機（ホット・ストレッチ・レデューサ等）
５    冷却床
６    搬送手段
７    上昇手段
８    下降手段
９    冷却媒体噴射ノズル
【図１】
0003948275.tif 000003
【図２】
0003948275.tif 000004
【図３】
0003948275.tif 000005
【図４】
0003948275.tif 000006