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継目無鋼管の製造方法及び継目無鋼管圧延用素材 - 山陽特殊製鋼株式会社
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発明の名称 継目無鋼管の製造方法及び継目無鋼管圧延用素材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−180310
公開日 平成10年(1998)7月7日
出願番号 特願平8−341891
出願日 平成8年(1996)12月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】新部 興治 (外2名)
発明者 加藤恵之 / 矢野正和 / 北出真一 / 尾崎勝彦 / 木村守造 / 中村 宏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 丸棒鋼の半径がr0、中心から欠陥部までの距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrとすると、下に示す式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材を製造し、次いで当該継目無鋼管圧延用素材をマンネスマン法により穿孔圧延することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
【請求項2】 継目無鋼管圧延用素材が、重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造材より製造されたものであることを特徴とする請求項1に記載の継目無鋼管の製造方法。
【請求項3】 丸棒鋼の半径がr0、中心から欠陥部までの距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrとすると、下に示す式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材。
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
【請求項4】 重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造材より製造されるものであることを特徴とする請求項3に記載の継目無鋼管圧延用素材。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特定条件を満足するように製造した継目無鋼管圧延用素材、および、該素材を用いて、マンネスマン法により穿孔圧延することを特徴とする継目無鋼管の製造方法に関する。また本発明は連続鋳造ブルームを加熱炉に装入し、一定温度に保持した後、分塊圧延し、引き続いて遊星型傾斜ロール圧延により製造される高炭素クロム軸受丸棒鋼継目無鋼管の圧延方法及び圧延用素材に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】急激な円高による産業界における相対的国際競争力の低下、および素材メーカーの主要取引先である自動車産業の生産拠点の海外シフト、といった厳しい環境下、素材メーカー側は製造原価を下げるために歩留まり率の向上等様々な努力を行っている。
【0003】このような状況の下で、例えば、重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなる連続鋳造ブルームより製造された丸棒鋼は、中心部及びその近傍に微小クラックが発生することがある。特にクロム軸受丸棒鋼は他鋼種よりもその発生頻度が高く、そのビレットからマンネスマン法による穿孔圧延によりチューブを製造した場合、内面キズが発生することになり、製品検査では内面不良による検査不適合品が発生することがあり、問題となっている。
【0004】本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、マンネスマン法による継目無鋼管製造時における鋼管の内面キズ発生を防止し、内面肌の良好な継目無鋼管を製造することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を解決せんとして種々の研究を行った。まず、発明者らはビレットに発生する微小クラックなどの内部欠陥の位置と内面キズ発生との因果関係を明らかにするため種々の試験を行なったが、例えば一端閉鎖偏心孔を有するφ50mmのプラスティシンビレットの穿孔圧延試験を行った結果、図3に示すように孔の直径が0.1〜2.0mmの全ての場合において孔が中心軸からの偏心距離が4mm以上の位置に存在する場合、ふくれキズが発生することを発見した。本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載の通りである。
【0006】すなわち、その要旨は1.丸棒鋼の半径がr0、中心から欠陥部までの距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrとすると、下に示す式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材を製造し、次いで当該継目無鋼管圧延用素材をマンネスマン法により穿孔圧延することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【0007】
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
2.継目無鋼管圧延用素材が、重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造材より製造されたものであることを特徴とする前記1項に記載の継目無鋼管の製造方法。
【0008】3.丸棒鋼の半径がr0、中心から欠陥部までの距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrとすると、下に示す式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材。
【0009】
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
4.重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造材より製造されるものであることを特徴とする前記3項に記載の継目無鋼管圧延用素材。
【0010】にある。
【0011】以下に本発明の作用を示す図面に沿って詳細に説明する。
【0012】図1は穿孔圧延前の継目無鋼管圧延用素材の半径方向の断面図、図2は穿孔圧延後の管材の状態の半径方向の断面図である。穿孔圧延前の素材の半径がr0、長さがl、欠陥の存在する中心からの距離がr1、穿孔後の製品の半径がR、内径がr、長さがL、ふくれキズの存在する中心からの距離をr’とすると、穿孔圧延前後で体積の変化はないので、 π・r02 ・l=π・(R2 −r2 )・L ・・・・・ (2)
式(2)より 1/L=(R2 −r2 )/r02 ・・・・・ (3)
中心からの距離がr1に存在する欠陥部がマンネスマン法により穿孔圧延されることによりr’の位置に移動すると考えると、 π・r12 ・l=π・(r’2 −r2 )・L ・・・・・ (4)
式(4)より r’2 =r12 ・(l/L)+r2 ・・・・・ (5)
式(3)、式(5)より r’2 =r12 ・(R2 −r2 )/r02 +r2 ・・・・・ (6)
図2より、管材内面からキズが存在する位置までの最短距離をtとすると、 t=r’−r ・・・・・ (7)
式(6)、式(7)より t={r12 ・(R2 −r2 )/r02 +r20.5 −r ・・・・・ (8)
式(8)を用いて導出した、ビレット中心から欠陥部までの距離r1と穿孔圧延後の管材内面からふくれキズ部までの最短距離tとの関係を図4に示す。この結果より、r1が4mm以下、つまりtが0.22mm未満であれば、この内面欠陥はキズとして存在しないということになる。
【0013】以上の結果と一端閉鎖偏心孔を有するφ50mmのプラスティシンビレットの穿孔圧延試験を行った結果とを比較研究した。例えば、r1が4mm以下、つまりtが0.22mm未満であれば、穿孔圧延時に欠陥部分が管材内面に露出するか、あるいは欠陥部が内面で破れた後、穿孔圧延するプラグによって内面がならされるため、キズとして存在できない事が実験結果との照合により確認された。この研究結果を踏まえてプラスティシンと実鋼の展延性の関係等を考慮し、下に示す式(1)を導出した。
【0014】
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
以上のような研究の結果から、丸棒鋼の半径がr0、中心から欠陥部までの距離がr1、穿孔圧延後の製品の半径がR、内径がrとすると、下記式(1)を満たす継目無鋼管圧延用素材を用いることにより、また、当該継目無鋼管圧延用素材をマンネスマン法により穿孔圧延する継目無鋼管の製造方法により、本願発明の目的であるマンネスマン法による継目無鋼管製造時における鋼管の内面キズ発生を防止し、内面肌の良好な継目無鋼管を製造するという目的が達成できることを見いだしたものである。
【0015】
r1≦r0・{(6.4×10-3+0.16r)/(R2 −r2 )}0.5 ・・・・・ (1)
次に本発明による請求項2または4における、重量%で、C:0.15〜1.10%、Si:0.15〜0.70%、Mn:≦1.10%、Cr:0.50〜1.60%、Mo:≦1.00%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなるクロム軸受鋼の連続鋳造材より製造される継目無鋼管圧延用素材の成分範囲限定理由について詳述する。
【0016】Cは基地に固溶し、マルテンサイトを強化するほか炭化物量を増大させ、焼き戻し後の硬度並びに転動寿命性を向上させる目的で添加する。鋼に強度を与えるためには少なくとも0.15%以上必要である。一方、1.10%を超えると、巨大炭化物を形成し、転動疲労特性を低下させるほか、その拡散のために長時間の拡散焼鈍が必要となり、生産性が低下する。よって、C量の下限を0.15%、上限を1.10%とした。
【0017】Siは固溶強化及び焼き戻し軟化抵抗性を向上して、軸受の寿命を向上するのに有効な元素であるが、0.15%未満ではこのような効果が少ない。しかし、その含有量が0.70%を超えて多くなると、機械的強度の低下、被削性の低下、浸炭異常層の増大につながるため、その含有量を0.15〜0.70%の範囲とした。
【0018】Mnは焼入れ性の向上のために必要な元素であり、上限を1.10%としたのはMnを多くすると残留オーステナイト量を著しく増大させ、転がり疲労寿命を低下させるためである。
【0019】Crは焼入性および焼戻し軟化抵抗性の向上に有効な元素である。また、硬くて微細なCr炭化物により対摩耗性を向上する働きがある。しかしながら、その含有量が0.50%未満ではこの効果が少なく、1.60%を超えると巨大炭化物が生成し、寿命が低下するおそれがあり、また、過剰浸炭による疲労強度の劣化が起こる。従って、その含有量を0.50〜1.60%とした。
【0020】Moは、焼入性を向上させるとともに、靭性を向上させるのに有効な元素である。しかしながら、1.00%を超えて添加してもその効果は飽和して経済性を損なう結果となるため1.00%を上限とした。
【0021】OはAl、Siと結合して、硬質の酸化物系介在物を生成し疲労寿命を劣化させる為、その含有量は出来るだけ少なくする必要がある。8ppm以下が好ましい。従ってO量の上限を8ppmとした。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明実施例の一端閉塞空孔を有する高炭素クロム軸受鋼丸棒鋼を実機により穿孔圧延した。内面キズの発生の有無を確認し、その結果、本発明の妥当性を確認することができた。
【0023】
【実施例】本発明実施例と比較例、及び各例の実機試験結果を表1に示す。重量%で、C:0.95〜1.10%、Si:0.15〜0.35%、Mn:≦0.50%、Cr:1.30〜1.60%、O:8ppm以下、残部Fe及び不可避不純物元素からなる高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)製で直径が90mmの丸棒鋼に、直径1mm、長さが40mmおよび直径2mm、長さが40mmの孔をドリルにより人工的に作成し、一端閉塞空孔を有する高炭素クロム軸受鋼丸棒鋼を製造し、式(1)を満たす本発明実施例No.1〜6の継目無鋼管圧延用素材と、式(1)を満たさない比較例No.7〜10の継目無鋼管圧延用素材を製造した。各例を実機にて穿孔圧延し、ふくれキズの有無を確認した。ふくれキズの発生したものについては図5に示すように管材の内面からふくれキズ部までの最短距離tを測定し、式(8)を用いて得た計算値と比較した。
【0024】
【表1】

【0025】本発明実施例と比較例の実機試験によるふくれキズ部の位置測定結果を表2に示す。この表2に示す結果の通り、実測値と式(8)により得られた計算値にほとんど差は見られない。
【0026】また、表2に示す本願発明実施例と比較例の実機試験結果から明らかな通り、本発明の効果は顕著なものである。マンネスマン法による継目無鋼管製造時における鋼管の内面キズ発生を防止することに対して極めて有効である。表2に示す本願発明実施例と比較例の実機試験においてはr0が45mmおよび74mmの丸棒鋼を用いたが、他の寸法を用いた実機試験結果においても同様の結果を得られた。なお、本願発明は以上の実施例により何ら限定されるものではない。
【0027】
【表2】

【0028】
【発明の効果】本発明を用いることによりマンネスマン法による継目無鋼管製造時における鋼管の内面キズ発生を防止し、内面肌の良好な継目無鋼管を製造することができ、内面不良による検査不適合品を顕著に減らすことができる。




 

 


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