(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビレットを加熱して熱間穿孔し、次いで熱間延伸圧延してなる継目無鋼粗管を、再加熱後熱間定径圧延により熱間定径加工した後空冷し、Ａc3点以上に再加熱後急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項２】
ビレットを加熱して熱間穿孔し、次いで熱間延伸圧延してなる継目無鋼粗管を、再加熱後熱間定径圧延により熱間定径加工した後直ちにＡr3点以上から急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項３】
ビレットを加熱して熱間粗押出ししてなる継目無鋼粗管を、引き続き熱間仕上げ押出しにより熱間定径加工した後空冷し、Ａc3点以上に再加熱後急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【請求項４】
ビレットを加熱して熱間粗押出ししてなる継目無鋼粗管を、引き続き熱間仕上げ押出しにより熱間定径加工した後直ちにAr3点以上から急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする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、継目無鋼管の製造方法に関し、とくに、高延性を有する継目無鋼管の製造方法に関する。なお、本明細書において、化学組成に係る％は質量％を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
ビレットを熱間穿孔してなる継目無鋼粗管の多くは、熱間定径加工後に、孔型ロールによる冷間圧延、ピルガミルによる冷間圧延、あるいはダイスによる引き抜きなどによって所定の寸法に仕上げ加工（縮径加工）されて製品管とされ、その後、用途別に曲げ、管端拡管、バルジ、異径断面化などの最終加工に供される。しかしながら、前記仕上げ加工によって鋼管が加工硬化し、最終加工時の延性が不足してしまうことから、従来、例えばボイラ・熱交換器湯炭素鋼鋼管についてJIS G 3461に規定されているように、熱処理（低温焼なまし、焼ならしまたは完全焼なまし）を施して最終加工に供される製品管の延性を回復させる必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
継目無鋼管の製造プロセスにおいて製品管の熱処理が省略できれば、省エネルギー、生産性向上、コストダウンなど様々な利点を生じる。そこで、本発明は、仕上げ加工のままで熱処理なしでも、最終加工で要求される延性が確保できる継目無鋼管の製造方法を提案することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、Ａc3点以上から急冷された後に温間縮径加工を施された継目無鋼管は、これを製品管としてそのまま最終加工に供し得るに十分な高延性を有することを新たに知見した。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、ビレットを加熱して熱間穿孔し、次いで熱間延伸圧延してなる継目無鋼粗管を、再加熱後熱間定径圧延により熱間定径加工した後空冷し、Ａc3点以上に再加熱後急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。
また、本発明は、ビレットを加熱して熱間穿孔し、次いで熱間延伸圧延してなる継目無鋼粗管を、再加熱後熱間定径圧延により熱間定径加工した後直ちにＡr3点以上から急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。
また、本発明は、ビレットを加熱して熱間粗押出ししてなる継目無鋼粗管を、引き続き熱間仕上げ押出しにより熱間定径加工した後空冷し、Ａc3点以上に再加熱後急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。
また、本発明は、ビレットを加熱して熱間粗押出ししてなる継目無鋼粗管を、引き続き熱間仕上げ押出しにより熱間定径加工した後直ちにAr3点以上から急冷し、 200〜700 ℃の温度域に再加熱し、該温度域で縮径加工を施すことを特徴とする継目無鋼管の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、継目無鋼粗管（粗管）を熱間定径加工して得た定径管を空冷したのちＡc3点以上に再加熱後に急冷する、あるいは熱間定径加工後の定径管を直ちにＡr3点以上から急冷することにより、オーステナイトからマルテンサイト、ベーナイト等の急冷組織に変態させる。縮径加工前の継目無鋼管（素管という）をこのような急冷組織とし、その後の温間縮径加工と組合わせることにより製品管の高延性が確保できる。
【０００７】
本発明に好適な鋼素材の化学組成は、Ｃ：0.10〜0.32％、Si：0.01〜1.5 ％、Mn：0.5 〜3.5 ％を基本組成とし、必要に応じてNi、Cr、Mo、Cu、Nb、Ｖ、Ti、Ｂ等の合金元素が添加されたものでもよい。
Ｃは、焼入れ性を向上させる元素であり、マルテンサイト、ベイナイト等の急冷組織とするために必要である。このためには、0.10％以上の含有が必要であるが、0.32％を超えると溶接性、靱性が劣化するため、Ｃは0.15〜0.32％とするのが好ましい。
【０００８】
Siは、強度を向上させる元素であり、製品管を所望の強度とするために必要である。このためには、0.01％以上の含有が必要であるが、1.5 ％を超えると溶接性が劣化するため、Siは0.01〜1.5 ％とするのが好ましい。
Mnは、焼入れ性を向上させる元素であり、マルテンサイト、ベイナイト等の急冷組織とするために必要である。このためには、0.5 ％以上の含有が必要であるが、3.5 ％を超えると溶接性、加工性が劣化するため、Mnは0.5 〜3.5 ％とするのが好ましい。
【０００９】
その他、強度を高めるために、Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ｖ、Ti、Ｂ等の合金元素を添加できるが、Niは２％以下、Crは１％以下、Moは２％以下、Cuは１％以下、Nbは 0.1％以下、Ｖは 0.3％以下、Tiは 0.2％以下、Ｂは 0.003％以下とするのが望ましい。
ついで、本発明では、前記素管を再加熱し、200 〜700 ℃の温度域（温間域）で外径絞り率で５％以上の縮径加工（温間縮径加工）を施し、所定の外径の製品管とする。素管の再加熱方法は、縮径加工を温間域で実施できるように加熱すること以外はとくに限定されないが、加熱炉、誘導コイル等を用いる加熱方法が好ましく、なかでも誘導コイルによる誘導加熱が最適である。
【００１０】
かかる要領で再加熱された素管を、引き続き孔型ロール、ピルガミル、ダイスなどに通して温間縮径加工する。このとき、縮径量は、外径絞り率で５％以上とするのが好ましい。外径絞り率が５％未満では、機械的性質に劣るものとなる。なお、高延性に関しては外径絞り率の上限はとくになく、この上限は使用する縮径加工手段の能力、あるいは管表面品質への悪影響などを勘案して適宜設ければよい。
【００１１】
また、縮径加工温度は200 〜700 ℃の温度域とする。この温度域で縮径加工を施すことにより導入された加工歪と管材の前組織とが複合して、延性が著しく増加する。しかし、縮径加工温度が、200 ℃未満では、管材の加工硬化が著しく、延性が低下し、さらに被加工材の変形抵抗が高く加工荷重が増大して、管表面に焼付き疵が発生する。また、縮径加工温度が700 ℃を超えると加工中に発生するスケールの噛み込み疵により管表面の粗さが増大し、表面肌が劣化する。
【００１２】
【実施例】
＜実施例１＞
図１に示す工程に従い、Ｃ：0.25％、Si：0.25％、Mn：0.65％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.01％なる組成（JIS G 3461 STB410 相当）を有する炭素鋼の 110mmφのビレット１を、加熱炉５で1250℃に加熱し、コーンロールピアサ６により熱間穿孔し、マンドレルミル７により熱間延伸圧延して粗管とし、この粗管を再加熱炉８で 900℃に再加熱後ストレッチレデューサ９で熱間定径圧延して得られた定径管２を、本発明に従い、直ちにＡr3点以上の 900℃から水スプレー冷却装置17に通して室温まで急冷して急冷組織（マルテンサイト主体組織）に変態させて外径25.4mm、肉厚2.3mm の素管３とし、これを誘導コイル19により 370℃に加熱し、直ちにダイス20により温間引き抜き加工して、外径15.9mm（外径絞り率37.4％）、肉厚1.6mm の製品管４を得た。このとき、温間引き抜き加工は１伸で足り、ダイス出側の温度は 420℃であった。
【００１３】
また、上記と同組成・同寸法のビレットを上記同様のスケジュールで加熱⇒熱間穿孔⇒熱間延伸圧延⇒再加熱⇒熱間定径圧延して得られた定径管２を、従来法に従い、室温まで空冷して上記と同寸法の素管３とし、これをダイス20により冷間引き抜き加工して上記と同寸法の製品管４を得た。このとき、冷間引き抜き加工には２伸を要した。
【００１４】
本発明および従来法による製品管の引張強さと伸びを、JIS 規格（JIS G 3461で規定されるSTB410の機械的性質）とともに表１に示す。なお、従来法での素管の値も示す。表１より、従来法での製品管については伸びがJIS 規格に満たないので最終加工に供するには熱処理を要する。なお、従来法での素管については伸びは十分であるが引張強さが不足する。これに対し、本発明による製品管は伸び、引張強さともJIS 規格を満足する。すなわち本発明によれば、製品管の熱処理を省略可能である。また、上記のように、引き抜き加工回数が削減でき生産性が向上する。
【００１５】
【表１】
0004182556.tif 000002
【００１６】
＜実施例２＞
図２に示す工程に従い、Ｃ：0.25％、Si：0.25％、Mn：0.65％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.01％なる組成（JIS G 3461 STB410 相当）を有する炭素鋼の 175mmφのビレット１を、加熱炉５で1250℃に加熱し、マンネスマン式のバレルロールピアサ６Ａにより熱間穿孔し、エロンゲータ10、プラグミル11、リーラ12により熱間延伸圧延して粗管とし、この粗管を再加熱炉８で 900℃に再加熱後サイザ13で熱間定径圧延して得られた定径管２を、本発明に従い、直ちにＡr3点以上の 900℃から水冷槽18に浸漬して室温まで急冷して急冷組織（マルテンサイト主体組織）に変態させて外径60.5mm、肉厚3.2mm の素管３とし、これを誘導コイル19により 680℃に加熱し、直ちに３ロール孔型圧延機21により温間絞り圧延して、外径42.7mm（外径絞り率29.4％）、肉厚3.2mm の製品管４を得た。このとき、圧延機スタンドは６スタンドを要し、最終スタンド出側の温度は 533℃であった。
【００１７】
また、上記と同組成・同寸法のビレットを上記同様のスケジュールで加熱⇒熱間穿孔⇒熱間延伸圧延⇒再加熱⇒熱間定径圧延して得られた定径管２を、従来法に従い室温まで空冷して上記と同寸法の素管３とし、これを３ロール孔型圧延機21により冷間絞り圧延して上記と同寸法の製品管４を得た。このとき、圧延機スタンドは８スタンドを要した。
【００１８】
本発明および従来法による製品管の引張強さと伸びを、JIS 規格（JIS G 3461で規定されるSTB410の機械的性質）とともに表２に示す。なお、従来法での素管の値も示す。表２より、従来法での製品管については伸びがJIS 規格に満たないので最終加工に供するには熱処理を要する。なお、従来法での素管については伸びは十分であるが引張強さが不足する。これに対し、本発明による製品管は伸び、引張強さともJIS 規格を満足する。すなわち本発明によれば、製品管の熱処理を省略可能である。また、上記のように、絞り圧延機スタンド数が削減できて設備費が節減できる。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
＜実施例３＞
図３に示す工程に従い、Ｃ：0.25％、Si：0.25％、Mn：0.65％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.01％なる組成（JIS G 3461 STB410 相当）を有する炭素鋼の 207mmφのビレット１Ａ（中心に小径孔貫通）を、誘導加熱装置14で1300℃に加熱し、ユージン−セジュルネ式の熱間粗押出しプレス15により熱間粗押出しして粗管とし、引き続きこの粗管を熱間仕上げ押出しプレス16により熱間仕上げ押出しして得られた定径管２を、本発明に従い、直ちにＡr3点以上の 900℃から水冷槽18に浸漬して室温まで急冷して急冷組織（マルテンサイト主体組織）に変態させて外径101.6mm 、肉厚3.5mm の素管３とし、これを誘導コイル19により 218℃に加熱し、直ちにピルガミル22により温間絞り圧延して、外径25.4mm（外径絞り率75.0％）、肉厚3.2mm の製品管４を得た。
【００２１】
また、上記と同組成・同寸法のビレットを上記同様のスケジュールで加熱⇒熱間粗押出し⇒熱間仕上げ押出しして得られた定径管２を、従来法に従い室温まで空冷して上記と同寸法の素管３とし、ピルガミル22により冷間絞り圧延して上記と同寸法の製品管４を得た。
本発明および従来法による製品管の引張強さと伸びを、JIS 規格（JIS G 3461で規定されるSTB410の機械的性質）とともに表３に示す。なお、従来法での素管の値も示す。表３より、従来法での製品管については伸びがJIS 規格に満たないので最終加工に供するには熱処理を要する。なお、従来法での素管については伸びは十分であるが引張強さが不足する。これに対し、本発明による製品管は伸び、引張強さともJIS 規格を満足する。すなわち本発明によれば、製品管の熱処理を省略可能である。また、上記のように、絞り圧延荷重が低くて済むので工具寿命が延長する。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
なお、前記実施例１〜３では、熱間定径加工後の定径管を直ちにＡr3点以上から急冷して素管とする場合について説明したが、該定径管をいったん空冷してＡc3点以上に再加熱してから急冷して素管とする場合にも、該素管を同様に温間縮径加工することによって同程度に高延性の製品管が得られることを確認している。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、仕上げ加工のままで最終加工に供しうるに十分な高延性を有する継目無鋼管が得られるので、最終加工前の熱処理を省略することができ、省エネルギー、生産性向上、コストダウンなど産業上まことに有益な種々格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の継目無鋼管製造工程図である。
【図２】実施例２の継目無鋼管製造工程図である。
【図３】実施例３の継目無鋼管製造工程図である。
【符号の説明】
１  ビレット
２  定径管
３  素管
４  製品管
５  加熱炉
６  コーンロールピアサ
６Ａ  バレルロールピアサ
７  マンドレルミル
８  再加熱炉
９  ストレッチレデューサ
10  エロンゲータ
11  プラグミル
12  リーラ
13  サイザ
14  誘導加熱装置
15  熱間粗押出しプレス
16  熱間仕上げ押出しプレス
17  水スプレー冷却装置
18  水冷槽
19  誘導コイル
20  ダイス
21  ３ロール孔型圧延機
22  ピルガミル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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