(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２００℃以上に加熱された高強度の鋼鋳片を、ピアサ、マンドレル・ミル、再加熱炉及びストレッチ・レデューサを順次通過させて管体に圧延する非調質高強度継目無鋼管の製造方法において、
前記再加熱炉に装入する前の素管の温度をＡｒ３〜Ａｒ１の範囲まで冷却し、その後再加熱炉でＡｒ３以上の温度に加熱し、引き続き、ストレッチ・レデューサで圧延することを特徴とする非調質高強度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、非調質高強度継目無鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
山や谷、道路脇等の傾斜地の崩れを防止するために、土留め用の杭（以下、土留杭という）が用いられることがある。土留杭の先端に用いられる鋼管には、一般に、鋼種をＳＡＥ１５４１−ＳＨとした非調質（熱処理を施されていない）継目無鋼管が採用されていた。しかし、最近、杭サイズの多様化要求から、従来より細径の鋼管が用いられ、それに伴ない、該細径鋼管の強度を高めることが必要になった。そこで、素材の鋼種を従来より高強度を呈する高強度非調質鋼に変更し、従来と同じ製造工程で継目無鋼管を製造した。その工程は、以下の通りである。
【０００３】
まず、図4に示すように、素材である高強度非調質鋼の丸鋼片(ビレット１)を、加熱炉２で１２００〜１３００℃に加熱した後、ピアサ３なる穿孔圧延機に通し、該ビレット1の中心部に砲弾状の外観を示すプラグ４を押し当て貫入せしめて穿孔し、中空素管５を形成する。引き続き、該素管５の孔にマンドレル・バー６を挿入して圧延するマンドレル・ミル７なる圧延機を通過させて圧延する。この際、素管５の温度は、７００℃に降下するので、再加熱炉８で該素管５の温度を９００℃に高めてから、ストレッチ・レデューサ９なる多段圧延機で外径を整え、冷却床(図示せず)で常温まで冷却して製品の鋼管１０とする。
【０００４】
ところが、素材１に従来材より高強度の高強度非調質鋼を採用すると、冷却床で製品となるべき鋼管が長手方向で反り、図５に示すように曲がってしまうという問題が発生した。製品としては、最大曲がりを鋼管１ｍあたり１ｍｍ以下に抑えなければならないが、製品サイズによっては１ｍあたり２〜７ｍｍも曲がってしまう。また、この曲がりを矯正しようとすると、製品に割れが生じる。これでは、製品歩留が低くて、生産性が落ち、経済的に生産が成り立たない。
【０００５】
【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、高強度を呈する素材を用いても、曲がりを発生せずに、高い製品歩留で鋼管を安定して確保可能な非調質高強度継目無鋼管の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【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し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、１２００℃以上に加熱された高強度の鋼鋳片を、ピアサ、マンドレル・ミル、再加熱炉及びストレッチ・レデューサを順次通過させて管体に圧延する非調質高強度継目無鋼管の製造方法において、前記再加熱炉に装入する前の素管の温度をＡｒ３〜Ａｒ１の範囲まで冷却し、その後再加熱炉でＡｒ３以上の温度に加熱し、引き続き、ストレッチ・レデューサで圧延することを特徴とする非調質高強度継目無鋼管の製造方法である。
【０００８】
本発明によれば、ストレッチ・レデューサ９を通過し、冷却された鋼管の金属組織がベーナイト相及びフェライト相とパーライト相との混合相で、しかもフェライト相の比率が従来より多いものとなる。つまり、一度Ａｒ３以下の二相域まで冷却させることで、フェライトを析出させ、結晶粒の数を増加させる。従って、その後の再加熱した時に、オーステナイトの結晶粒が微細なため、レヂューサ圧延後の冷却でフェライトへの結晶サイトが増加する。その結果、製品鋼管の強度が過剰にならず、伸びが良くなり、曲がりの発生が著しく低減するのである。
【０００９】
【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。
【００１０】
まず、高強度非調質鋼からなる鋼鋳片（ビレット１）を、従来の製造方法を用いて圧延し、非調質高強度継目無鋼管を製造したところ、前記したように、製品の鋼管１０に曲がりが生じた。そこで、発明者は、曲がりの発生原因を鋭意検討し、圧延中に素材の円周方向で温度が不均一であると、冷却時に部分的な塑性変形が生じるためと推定した。特に、ベーナイト変態の開始温度、つまり５００℃付近で、周方向に温度差が生じると、熱収縮差によって発生する応力が大きくなり、曲がりの程度が大きくなる。なお、（管断面積／管外周長）で定義する寸法係数が小さい鋼管は、冷却速度が大きく、製品強度が非常に高くなり、一方、寸法係数の大きい鋼管は、冷却速度が小さいので、前者より強度が低くなることもわかった。また、曲がりを矯正する際の割れについても検討し、かかる鋼種で製造した鋼管は、強度が大き過ぎて、靭性が小さい。
【００１１】
次に、発明者は、これらの知見に基づき対策を検討し、
ａ）ベイナイト変態開始までに周方向の偏熱を低減すること、
ｂ）ストレッチ・レデューサで圧延した後の強度を低くすること、
を着想した。
【００１２】
しかし、ａ）の偏熱の低減については、設備的に実施が難しく、もし実施してもｂ）の方が効果が大きいと予想できる。そこで、発明者は、このｂ）の着想を具現化し、前記製造過程において、再加熱炉８へ素管を装入する時の温度を、Ａｒ３〜Ａｒ１の範囲内に調整し、再加熱温度をＡｒ３以上の温度とし、レデューサ９で圧延するようにした。
【００１３】
その結果、製造途中で被圧延剤の金属組織が調整され、最終的に得られる鋼管の金属組織がフェライト相に富むものとなる。なお、本発明では、装入温度が、上記温度より高すぎると発明の効果が不十分となり、低すぎると生産性が低下する、また、再加熱温度は、上記温度より低すぎるとレデューサでの圧延が困難になる。
【００１４】
【実施例】
高強度非調質鋼からなるビレットを素材１にして、本発明に係る製造方法で外径５４．００ｍｍ，厚み１６．５０ｍｍ，長さ６３７５ｍ（寸法係数；１．８２）の継目無鋼管を製造した。この素材は、Ａｒ３が７２０℃で、Ａｒ１が４００℃の高強度非調質鋼であり、引張り強度（Ｔｓ＝９００Ｎ／ｍｍクラス）である。製造工程は、図４に示したものと同じである。また、同一素材を用い、従来の製造方法で多種の寸法係数を有する継目無鋼管も製造した。
【００１５】
主な製造条件は、再加熱炉への素材の装入温度が４５０〜５００℃、再加熱炉の雰囲気温度が９２０℃、素材の再加熱炉での在炉時間が８分である。なお、従来の方法を実施する場合には、再加熱炉への素材の装入温度を７００〜７５０℃とした。
【００１６】
本発明に係る方法で製造中の素管あるいは鋼管の温度及び金属組識が変化する様子を、従来の製造方法による場合と比較して、図１及び図２に示す。図１の温本発明に係る温度パターンを採用することで、最終製品の金属組識がフェライト相に富むことが容易に理解できる。なお、図１において、ＲＨＦは加熱炉，ＰＣＭはピアサ圧延機，ＭＤＭはマンエスマン圧延機，ＷＢＦは再加熱炉，ＨＳＲはホット・ストレッチ・レデューサ等に、被圧延材が存在している時期を示している。
【００１７】
これらの方法で製造された鋼管の強度及び伸びを、冷却後に測定した結果を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。図３（ａ）及び（ｂ）より、本発明によれば、最終製品の△で示す強度（降伏点Ｙｓ，引っ張りＴｓ）は、〇で示す従来法によるものより低下し、△で示す伸びが従来の〇より増加したことが明らかである。つまり、金属組識が鋼材を柔らかくするフェライト相に富み、従来方法による強度のオバー・スペックが解消されている。
【００１８】
また、製品の曲がりを測定したところ、本発明に係る製造方法で測定したものは、最大曲がりが全長６３７５ｍｍに対して平均で２〜３ｍｍになっており、製品として許容される範囲を満足していた。なお、従来の製造方法によるものは、平均で１３ｍｍであった。
【００１９】
さらに、本発明に係る製造方法で得た鋼管のうちで、最大曲がりが３ｍｍを超えるものを、冷間で直線形状に矯正した。しかし、この矯正によって、割れを発生したものは皆無であった。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高強度を呈する素材を用いても、曲がりや矯正時割れを発生させずに、高い製品歩留で細径の非調質高強度継目無鋼管を安定して製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法を実施する際の被圧延材の温度パターンを示す図である。
【図２】本発明に係る製造方法を実施した時の被圧延材の金属組識変化を示す図である。
【図３】本発明及び従来法で製造した鋼管の調査結果を示す図であり、（ａ）は強度、（ｂ）は伸びの値である。
【図４】継目無鋼管の製造工程を示す図である。
【図５】製品鋼管の曲がりを説明する図である。
【符号の説明】
１    丸鋼片（ビレット）
２    加熱炉
３  ピアサ
４  プラグ
５  素管
６  マンドレル・バー
７  マンドレル・ミル
８  再加熱炉
９  ストレッチ・レデューサ（レデューサ）
１０  製品（鋼管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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