(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔圧延後の中空素管に延伸圧延を施す際に、該中空素管の内面に供給する還元性粉体の量を、前記延伸圧延の延伸比に基づいて決定する、鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法において、下記（１）式を満足するように、前記還元性粉体の量を決定することを特徴とする鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
Ｖａ≧５×ＥＬ＋１０                            （１）
但し、Ｖａ：中空素管内面の単位面積当たりの還元性粉体の量（単位：ｇ／ｍ２）、ＥＬ：延伸比（単位：無次元）。
【請求項２】
穿孔圧延後の中空素管に延伸圧延を施す際に、該中空素管に挿入するマンドレルバーに付着させる還元性粉体の量を、前記延伸圧延の延伸比に基づいて決定する、鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法において、下記（２）式を満足するように、前記還元性粉体の量を決定することを特徴とする鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
Ｖｂ≧５×ＥＬ＋２０                            （２）
但し、Ｖｂ：マンドレルバー表面の単位面積当たりの還元性粉体の量（単位：ｇ／ｍ２）、ＥＬ：延伸比（単位：無次元）。
【請求項３】
前記延伸比が1.3以上であることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱間継目無鋼管を製造する際の中空素管内面に供給する還元性粉体の量あるいはマンドレルバーの外面に付着させる還元性粉体の量の決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、熱間継目無鋼管（以下、継目無鋼管ともいう）の製造では、１１００〜１２５０℃程度に加熱したビレットを穿孔機に通してその中心部を穿孔することにより中空素管とし、この中空素管を延伸圧延機に通して、その肉厚を圧下する延伸圧延を施し、次いで、絞り圧延機を通して主として外径を縮小して所定サイズの製品としている。
【０００３】
延伸圧延には、寸法精度と生産性に優れたマンドレルミル圧延やプラグミル圧延による方法が多用されている。
【０００４】
マンドレルミル圧延では、マンドレルバーを穿孔圧延後の高温状態の中空素管の内面に挿入した後、対向孔型ロールで構成された複数個のスタンドをタンデムに配置したマンドレルミルに通し、マンドレルバーと孔型ロールとで中空素管の肉厚を圧下し、所定寸法の管に圧延する。圧延後、挿入されたマンドレルバーは管から引き抜かれる。このマンドレルバーには、通常、表面に黒鉛などの潤滑剤を塗布したマンドレルバーが用いられ、その塗布量は経験的に決定されている。
【０００５】
一方、プラグミル圧延では、一対の孔型ロールとその孔型ロール間に設けたプラグとで構成されたプラグミルに中空素管を通し、その肉厚を圧下し、所定寸法の管に圧延する。この中空素管には、予め、その内面に潤滑剤が塗布されており、その塗布量は経験的に決定されている。
【０００６】
通常、マンドレルミルやプラグミルの圧延における管の温度は、ミルの入側で９５０〜１１５０℃、ミルの出側で８００〜１０００℃となり、マンドレルミルやプラグミルで圧延された管は、一般に、仕上圧延用素管と呼ばれる。
【０００７】
この仕上圧延用素管は、通常、再加熱炉によって８５０℃〜１１００℃の温度に再加熱された後、サイザやストレッチレデューサー等の絞り圧延機により主として管外径を縮小して所定サイズの継目無鋼管に圧延される。その後、９００℃以上に再加熱され焼き入れ、次いで、７００℃近傍で焼き戻し処理が施される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように継目無鋼管（以下、鋼管ともいう）の製造は、高温状態で圧延などの処理が行われるので、製品の内面に酸化スケール（以下、スケールともいう）が形成される。
【０００９】
延伸圧延では、中空素管の内面に塗布された潤滑剤あるいはマンドレルバーの表面に塗布された潤滑剤の作用でスケールの発生が抑制されるが、圧延条件によってはスケールの発生が著しくなる場合がある。
【００１０】
一般に、炭素鋼などの鋼管では、製品としてスケール除去が要求されないが、厚いスケールが生じるとスケールロスが大きくなり、歩留まりが悪化するという問題がある。
【００１１】
また、鋼中のＣｒ濃度が９％以上の鋼管では、耐食性を確保する目的で、ショットブラストあるいは硝沸酸等による管内面の脱スケールが必要となり、製造コストが嵩むといった問題がある。
【００１２】
そこで、スケールロスの低減ならびに脱スケール能率の向上の観点から、管内面に生成するスケールの抑制が求められている。
【００１３】
本発明の課題は、スケールロスの低減や脱スケール能率の向上を可能とする鋼管の延伸圧延における還元性粉体量の決定方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
（ａ）ピアサで穿孔圧延された中空素管の内面に生成したスケールは、マンドレルミルやプラグミルなどの延伸圧延機による延伸圧延の際に、マンドレルバーあるいはプラグとの接触により摩滅しほぼ消滅する。
（ｂ）マンドレルミルやプラグミルによる延伸圧延後、延伸圧延された仕上用素管の内面にはスケールが生成するが、中空素管の内面に還元性粉体を供給して延伸圧延を施すことにより、スケールの生成が抑制される。但し、延伸圧延時の延伸比に拘わらず中空素管内面に供給する還元性粉体の量（以下、供給量ともいう）を一定にして圧延すると、延伸比の高い条件でスケールの生成の抑制が不十分となる。従って、供給量は延伸圧延の延伸比に基づいて決定することが重要である。
（ｃ）図１は、中空素管の内面に還元性粉体を供給して延伸圧延した管の内面を脱スケール処理した際の脱スケール能率に及ぼす延伸圧延時の延伸比と還元性粉体の供給量の関係の一例を示すグラフである。図中の○印は脱スケール能率が一定値以上、×印は一定値未満、線はその境界を示す。
【００１５】
同図に示すように、境界を示す線は、延伸比の関数となっており、延伸比に基づいて還元性粉体の供給量を決定することにより、延伸比に拘わらず高い脱スケール能率を確保することができる。
（ｄ）マンドレルミル圧延の場合には、マンドレルバーの表面に還元性粉体を付着させて延伸圧延を施すことにより、スケールの生成が抑制される。但し、延伸圧延時の延伸比に拘わらずマンドレルバー表面に付着させる還元性粉体の量（以下、付着量ともいう）を一定にして圧延すると、延伸比の高い条件でスケールの生成の抑制が不十分となる。従って、付着量は延伸圧延の延伸比に基づいて決定することが重要である。
（ｅ）図２は、マンドレルバーの表面に還元性粉体を付着させて延伸圧延した管の内面を脱スケール処理した際の脱スケール能率に及ぼす延伸圧延時の延伸比と還元性粉体の付着量の関係の一例を示すグラフである。図中の○印は脱スケール能率が一定値以上、×印は一定値未満、線はその境界を示す。
【００１６】
同図に示すように、境界を示す線は、延伸比の関数となっており、延伸比に基づいて還元性粉体の付着量を決定することにより、延伸比に拘わらず高い脱スケール能率を確保することができる。
（ｆ）中空素管の内面に還元性粉体を供給して延伸圧延する場合でも、また、マンドレルバーの表面に還元性粉体を付着させて延伸圧延する場合においても、延伸比を１．３以上にすると、スケールの生成の抑制がより効果的である。
（ｇ）上記（ｆ）の理由は、不明であるが、延伸比が１．３以上となると、延伸圧延時に、還元性粉体の表面に形成された酸化被膜の破壊が進み、粉体の還元性が強まるものと推察される。
【００１７】
なお、延伸比は、中空素管の長さをＡ、仕上圧延用素管の長さをＢとしたとき、Ｂ／Ａで表される。
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下の通りである。
【００２０】
（１）穿孔圧延後の中空素管に延伸圧延を施す際に、該中空素管の内面に供給する還元性粉体の量を、前記延伸圧延の延伸比に基づいて決定する、鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法において、下記（１）式を満足するように、前記還元性粉体の量を決定することを特徴とする鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
Ｖａ≧５×ＥＬ＋１０                            （１）
但し、Ｖａ：中空素管内面の単位面積当たりの還元性粉体の量（単位：ｇ／ｍ２）、ＥＬ：延伸比（単位：無次元）。
【００２２】
（２）穿孔圧延後の中空素管に延伸圧延を施す際に、該中空素管に挿入するマンドレルバーに付着させる還元性粉体の量を、前記延伸圧延の延伸比に基づいて決定する、鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法において、下記（２）式を満足するように、前記還元性粉体の量を決定することを特徴とする鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
Ｖｂ≧５×ＥＬ＋２０                            （２）
但し、Ｖｂ：マンドレルバー表面の単位面積当たりの還元性粉体の量（単位：ｇ／ｍ２）、ＥＬ：延伸比（単位：無次元）。
【００２４】
（３）  前記延伸比が1.3以上であることを特徴とする上記（１）項１または（２）に記載の鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋼管の延伸圧延における粉体量の決定方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、延伸圧延がマンドレルミル圧延である場合を例にとる。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態を説明するマンドレルミルによる延伸圧延の状況を示す模式図である。同図で、符号１はマンドレルバー、２は中空素管、３は孔型ロール、４はスタンド、５は仕上圧延用素管、を示す
図４は、中空素管の内面に還元性粉体を投入している状況を示す模式図である。同図で、１１は粉体供給手段、１２は還元性粉体であり、図１と同じ要素は同一の符号で示す。
【００２７】
図３において、このマンドレルミルは、対向する孔型ロール３、３を備えたスタンド４を交互に９０°傾けてタンデムに配置した複数台のスタンドから構成され、その上流側に還元性の粉体を中空素管内面に供給する粉体供給手段（図４参照）を備える。
【００２８】
本発明に係る延伸圧延では、先ず、ピアサで穿孔圧延された熱間状態の中空素管を粉体供給手段に搬送し、図４に示すように、中空素管２の内面に粉体供給手段１１から還元性粉体１２を空気や不活性ガスを媒体として投入する。次いで、その中空素管の内面にマンドレルバーを挿入し、図３に示すように、マンドレルバー１を挿入したまま、孔型ロール３で中空素管２を圧延し、仕上圧延用素管５を得る。
【００２９】
その際、中空素管の内面に供給される還元性粉体の量を延伸圧延における延伸比に基づいて決定する。中空素管内面に投入された還元性粉体の一部は中空素管の内面に付着し、一部は中空素管の内部に浮遊した状態で延伸圧延が施される。これにより、延伸圧延を施された仕上圧延用素管の内面の酸化が抑制され、内面に形成されるスケールを抑制することができる。
【００３０】
内面への還元性粉体の供給量が少ないと、スケールの抑制効果が不十分となる。例えば、供給量を一定として、延伸比を変化させて圧延を行うと、延伸比の高い条件においてスケールの抑制が不十分となる。したがって、供給量は延伸比に基づいて決定することが重要である。例えば、中空素管の内面単位面積当たりの供給量をＶａ（ｇ／ｍ２  ）、延伸比をＥＬ（−）とすると、下記（１）式を満足するように供給量を決定するとよい。
【００３１】
Ｖａ≧５×ＥＬ＋１０      （１）
なお、通常、粉体の供給は、図４に示すように、中空素管の両端を解放した状態で、中空素管の一端から他端に向けて粉体を投入する方法で行う。内面に投入された粉体の一部は、他端から中空素管の外部に飛散する。供給量は、管の内部に残存する量であり、投入量から飛散する量を減算した値として求めることができる。
【００３２】
供給量の上限は特に限定しないが、供給量が２００g/m２を超えると、その効果は飽和し、経済的に不利であるので、２００g/m２以下とするのが望ましい。
【００３３】
以上、本発明の実施態様を、マンドレルミルによる延伸圧延を例に説明したが、プラグミルによる延伸圧延にも同様に適用できる。
【００３４】
本発明の別の方法に係るマンドレルミルによる延伸圧延では、ピアサで穿孔圧延された中空素管の内面に、表面に還元性粉体を付着させたマンドレルバーを挿入し、マンドレルバーを挿入したまま、孔型ロールで中空素管を圧延し、仕上圧延用素管を得る。
【００３５】
その際、マンドレルバーの表面に付着させる還元性粉体の量を延伸比に基づいて決定する。マンドレルバーの表面に付着した還元性粉体は、延伸圧延時に中空素管の内面に付着する。これにより、延伸圧延を施された仕上圧延用素管の内面の酸化が抑制され、内面に形成されるスケールを抑制することができる。
【００３６】
マンドレルバーへの還元性粉体の付着量が少ないと、スケールの抑制効果が不十分となる。例えば、付着量を一定として、延伸比を変化させて圧延を行うと、延伸比の高い条件においてスケールの抑制が不十分となる。したがって、付着量は延伸比に基づいて決定することが重要である。例えば、マンドレルバー表面の単位面積当たりの粉体の付着量をＶｂ（g/m２）、延伸比をＥＬ（−）とすると、下記（２）式を満足するように付着量を決定するとよい。
【００３７】
Ｖｂ≧５×ＥＬ＋２０          （２）
付着量の上限は特に限定しないが、付着量が３００g/m２を超えると、その効果は飽和し、経済的に不利であるので、３００g/m２以下とするのが望ましい。
【００３８】
なお、マンドレルバーへの還元性粉体の付着は、マンドレルバーの表面に還元性の粉体を含んだ水溶液を塗布した後、マンドレルバーを乾燥させることにより可能である。なお、上記水溶液には、有機バインダを含有させてもよい。
【００３９】
中空素管の内面に還元性粉体を供給し延伸圧延を施す場合においても、また、マンドレルバーの表面に還元性粉体を付着させて延伸圧延を施す場合においても、延伸比が１．３未満の条件では、スケールの抑制効果が不十分となることがある。したがって、延伸比は１．３以上とするのが望ましい。更に好ましくは、延伸比は２．５以上である。
【００４０】
本実施形態では、還元性粉体として、Li、Si、Ti、Ｖ、Mn、Na、Zn、Ｋ、Ｐ、Ｃ、NaCl、CaCO３  、LiCl、MnSO４  、K２CO３  、雲母の中の１種または２種以上を混合した粉末を用いた。好ましくは、ＣやNaClである。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成の鋼種のビレットを対象に、ピアサ、マンドレルミルおよびサイザによる熱間圧延を順次行い、外径：２５３．６ｍｍ、肉厚：１２．６ｍｍ、長さ：１７０２０ｍｍの製品を製造した。なお、ピアサによる穿孔圧延後の中空素管は外径：１８１ｍｍ、肉厚：１７．５ｍｍ、長さ：６５５０ｍｍであり、マンドレルミル圧延後の仕上圧延用素管は外径：１５１〜１７５ｍｍ、肉厚：３．７５〜１６．５ｍｍ、長さ：７２０５〜３４０６０ｍｍとした。
【００４２】
【表１】
0004329200.tif 000002
【００４３】
この製造過程で、図４に示す要領で穿孔後の中空素管の内面に還元性粉体を投入した。粉体の供給量は、予め、投入量と飛散量との関係を求めておき、（１）式を満足するように決定した。なお、比較のため、延伸比に拘わらず粉体の供給量を一定とした試験、ならびに粉体の供給量を零とした試験も実施した。
【００４４】
表１に示す鋼種Ａについては、製品の中央部からサンプルを採取し、管内面のスケール厚さを測定して、スケールロスの減少効果を調査した。
【００４５】
表２にその結果を示す。同表では、粉体の供給量を零とした条件で製造した管内面のスケール厚を基準とし、これに対してスケール厚が０．８倍未満を○印、０．８倍以上１．０倍未満を△印で、１．０倍以上を×印で表した。
【００４６】
【表２】
0004329200.tif 000003
【００４７】
表１に示す鋼種Ｂについては、製品内面の脱スケール試験を行い、脱スケール能率を調査した。脱スケール試験は、研掃材として溶融アルミナ粒子(＃１６)を用いる吸引式ショットブラストでＩＳＯ規格のＳａ２−１／２レベルまで管の内面を脱スケールする方法で行い、その際の１時間に処理できた管の本数で脱スケール能率を評価した。
【００４８】
表３に脱スケール能率を示す。同表では、粉体の供給量を零とした条件で製造した管の脱スケール能率を基準とし、これに対して脱スケール能率が１．５倍以上を○印、１．１倍以上１．５倍未満を△印、１．１倍未満を×印で表した。
【００４９】
【表３】
0004329200.tif 000004
【００５０】
表２に示すように、本発明例は、延伸比が３．０以下の条件では比較例１とほぼ同等のスケール厚となったが、延伸比が３．５以上の条件では比較例１に比べスケール厚が減少しており、延伸比の高い条件でスケールロスの減少が可能であることが判った。
【００５１】
また、表３に示すように、本発明例は、延伸比が３．０以下の条件では比較例１とほぼ同等の脱スケール能率となったが、延伸比が３．５以上の条件では比較例１に比べ脱スケール能率が向上しており、延伸比の高い条件で脱スケール能率が大幅に改善されることが判った。
（実施例２）
実施例１と同様に、表１に示す組成の鋼種のビレットを対象に、ピアサ、マンドレルミルおよびサイザによる熱間圧延を順次行い、外径：２５３．６ｍｍ、肉厚：１２．６ｍｍ、長さ：１７０２０ｍｍの製品を製造した。なお、ピアサによる穿孔圧延後の中空素管は外径：１８１ｍｍ、肉厚：１７．５ｍｍ、長さ：６５５０ｍｍであり、マンドレルミル圧延後の仕上圧延用素管は外径：１５１〜１７５ｍｍ、肉厚：３．７５〜１６．５ｍｍ、長さ：７２０５〜３４０６０ｍｍとした。
【００５２】
この製造過程のマンドレルミル圧延に際し、表面に還元性粉体を付着させたマンドレルバーを用いた。マンドレルバーへの還元性粉体の付着は、粉体と有機バインダとを含んだ水溶液をマンドレルバー表面に塗布し、その後乾燥させる方法で実施した。粉体の付着量は、（２）式を満足するように決定した。なお、比較のため、延伸比に拘わらず粉体の付着量を一定とした試験、ならびに粉体の付着量を零とした試験も実施した。
【００５３】
表１に示す鋼種Ａについては、製品の中央部からサンプルを採取し、管内面のスケール厚さを測定して、スケールロスの減少効果を調査した。
【００５４】
表４にその結果を示す。同表では、粉体の供給を零とした条件で製造した管内面のスケール厚を基準とし、これに対してスケール厚が０．８倍未満を○印、０．８倍以上１．０倍未満を△印で、１．０倍以上を×印で表した。
【００５５】
【表４】
0004329200.tif 000005
【００５６】
表１に示す鋼種Ｂについては、製品内面の脱スケール試験を行い、脱スケール能率を調査した。脱スケール試験は、研掃材として溶融アルミナ粒子(＃１６)を用いる吸引式ショットブラストでＩＳＯ規格のＳａ２−１／２レベルまで管の内面を脱スケールする方法で行い、その際の１時間に処理できた管の本数で脱スケール能率を評価した。
【００５７】
表５に脱スケール能率を示す。同表では、粉体の供給量を零とした条件で製造した管の脱スケール能率を基準とし、これに対して脱スケール能率が１．５倍以上を○印、１．１倍以上１．５倍未満を△印、１．１倍未満を×印で表した。
【００５８】
【表５】
0004329200.tif 000006
【００５９】
表４に示すように、本発明例は、延伸比が３．０以下の条件では比較例１とほぼ同等のスケール厚となったが、延伸比が３．５以上の条件では比較例１に比べスケール厚が減少しており、延伸比の高い条件でスケールロスの減少が可能であることが判った。
【００６０】
また、表５に示すように、本発明例は、延伸比が３．０以下の条件では比較例１とほぼ同等の脱スケール能率となったが、延伸比が３．５以上の条件では比較例１に比べ脱スケール能率が向上しており、延伸比の高い条件で脱スケール能率が大幅に改善されることが判った。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、製品内面に形成されるスケール厚が減少し、スケールロスの低減による歩留まりの向上や脱スケール能率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空素管の内面に還元性粉体を供給して延伸圧延した管の内面を脱スケール処理した際の脱スケール能率に及ぼす延伸圧延時の延伸比と還元性粉体の供給量の関係の一例を示すグラフである。
【図２】マンドレルバーの表面に還元性粉体を付着させて延伸圧延した管の内面を脱スケール処理した際の脱スケール能率に及ぼす延伸圧延時の延伸比と還元性粉体の付着量の関係の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態を説明するマンドレルミルによる延伸圧延の状況を示す模式図である。
【図４】中空素管の内面に還元性粉体を投入している状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１：マンドレルバー、２：中空素管、
３：孔型ロール、４：スタンド、
５：仕上圧延用素管、１１：粉体供給手段、
１２：還元性粉体。
【図１】
0004329200.tif 000007
【図２】
0004329200.tif 000008
【図３】
0004329200.tif 000009
【図４】
0004329200.tif 000010