专利名称：高合金无缝钢管的制造方法
技术领域：
本发明涉及高合金无缝钢管的制造方法，特别是涉及不产生外表面缺陷的高合金 钢无缝钢管的制造方法。
背景技术：
作为无缝钢管的制造方法，公知有曼内斯曼 皮尔格式管轧机工艺、曼内斯曼顶头 管轧机工艺、曼内斯曼芯棒管轧机工艺等方法。其中，多采用在利用穿轧机穿孔加热了的钢 坯而得到了空心管坯后，以芯棒管轧机轧制插入有芯棒的空心管坯的曼内斯曼芯棒管轧机 工艺。现有许多关于无缝钢管的制造方法的专利文献。关于防止穿孔轧制时的外表面缺 陷的技术，公开有下述的技术。在专利文献1中公开有以下的发明，即，在加热含有以质量％计Cr :10.0 16.0%, Ni :1.0 8.0%的马氏体系不锈钢钢坯时，在钢坯表面生成的氧化皮的下层部含 有金属片，使空隙相对于截面整体的面积率为20%以下、且厚度为150 μ m以下进行穿孔。在专利文献2中，公开有利用倾斜辊式穿孔法制造由铬含量为4. 5质量％以上的 难加工性外削材料构成的无缝管的方法。在该方法中，使用在材料的任意10个点测量在材 料长度方向25mm之间的台阶的极大值和极小值的差的最大值，所测定的平均值(10个点平 均台阶)为2. Omm以下的材料。S卩，在上述专利文献1和2中，记载有通过调整用于穿孔轧制的材料本身而降低外 表面缺陷的技术。在专利文献3中，记载有通过调整穿孔轧制的主辊的形状而降低外表面缺陷的技 术。该技术是关于在轧制线周围交替配置的一对圆锥型主辊和一对盘形辊之间沿着轧制线 配置顶头，一边使被轧制件螺旋移动一边进行穿孔轧制而得到无缝金属管的方法。在该方 法中，使上述盘形辊朝向位于被轧制件向盘形辊滑动面的旋转进入侧的上述主辊侧、相对 于轧制线以倾斜角δ与上述主辊的出口面角非平行地倾斜配置。而且，以满足“θ2+2° < δ <9° ”(θ2:上述主辊的出口面角)和“ SieiS 12° ”(Q1 上述主辊的入口面角) 的方式设定上述倾斜角I扩管比为1.15以上。由此，防止外表面产生缺陷。在专利文献4记载的技术中，作为穿孔轧制时用的盘形引导辊，采用由C 0. 2 0. 5重量％、Cr 0. 5 4重量％、Ni 0. 5 4重量％、剩余部分为Fe和不可避免的元素构 成的低合金钢、并在其表层具有50 500 μ m的热处理氧化皮层的盘形引导辊，从而防止产 生外表面缺陷。在专利文献5中，公开有关于无缝钢管的倾斜穿孔或倾斜轧制用的导板(guide shoe)的技术。在该技术中，将导板沿其厚度方向分为主体部和底部两部分，在主体部和底 部之间嵌合由陶瓷或金属陶瓷材料构成的多个球形状工具，使该球形状工具的一部分从导 板表面的直径小于该球形状工具的直径的空孔突出，从而防止产生外表面缺陷。专利文献1 日本特开2001-96304号公报
专利文献2 日本特开2003-53403号公报专利文献3 日本特开平7-124612号公报专利文献4 日本特开平6-262219号公报专利文献5 日本特开平11-285709号公报如上所述，在以往技术中，公开有利用被轧制件表面状态的调整、穿孔轧制的主辊 的形状变更、导板表面处理、盘形引导辊的材质调整等方法，防止无缝钢管的外表面缺陷的 技术，然而，均未关注主辊表面粗糙度。但是，在穿孔轧制高合金钢的情况下，容易产生被轧制件的挤出 (pipe-swelling)，有时利用上述的对策不充分。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而做出的发明，其目的在于提供一种不产生外表面 缺陷的高合金无缝钢管的制造方法。图1是说明高合金无缝钢管的产生挤出状况的图。如图1所示，被轧制件4 一边 由顶头1穿孔一边由主辊2和引导辊3限制外径而被轧制。在穿孔轧制时，在图1中的B 所示的部位产生挤出时，发展成为外表面缺陷。本发明人首先查明了在由挤出比(被轧制件的挤出部的外径/主辊的开度)表示 容易发展成为高合金无缝钢管的外表面缺陷的挤出状况的情况下，挤出比和外表面缺陷之 间具有相关关系。即，根据本发明人的研究可知，若将挤出比调整为小于1.10，能够大幅度 地降低无缝钢管的外表面缺陷。另外，所谓“被轧制件的挤出部的外径”是指图1的A所示的长度，所谓“主辊的开度”是指图 1的Wk所示的长度。本发明人进一步详细地调查了各种穿孔轧制条件对挤出比的影响，提出了以下的 见解，即，穿轧机的主辊表面粗糙度Rmax的影响最大，除此之外，穿轧机的引导辊的开度We和 主辊的开度Wk之比(We/WK)、穿孔时的被轧制件表面温度、穿孔顶头的轧制面和轧制线所成 的半角θ ρ与穿轧机的主辊的出口面和轧制线所成的半角θκ的差(θρ-θκ)也对挤出比产 生影响。本发明基于上述的见解而提出的，主要提出了以下述(1) (6)所示的高合金无 缝钢管的制造方法。(1) 一种高合金无缝钢管的制造方法，其包括钢坯的加热工序、穿孔轧制工序和延 伸轧制工序，其特征在于，将穿孔轧制工序中的主辊表面粗糙度Rmax调整为150 500 μ m的 范围。(2)根据上述(1)记载的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于，在穿孔轧制工 序中，以使引导辊的开度We和主辊的开度Wk之比(We/WK)为1.10 1.20的范围的方式进 行穿孔。(3)根据上述(1)和(2)记载的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于，进行加 热，使得穿孔时的被轧制件表面温度在900 1250°C的范围内。(4)根据上述(1) (3)中任一项记载的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在 于，在穿孔轧制工序中，以使穿孔顶头的轧制面和轧制线所成的半角θ ρ与主辊的出口面和轧制线所成的半角91；的差(01)-01；)在0 3.0°的范围内的方式进行穿孔。(5)根据上述(1) (4)中任一项记载的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在 于，采用普通钢的无缝钢管的穿孔时使用过的主辊。(6)根据上述(5)记载的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于，在普通钢的无 缝钢管的穿孔时辊冷却水的流量为1000 15001/分钟。根据本发明，能防止在对高合金无缝钢管进行穿孔时产生的挤出，所以能防止在 无缝钢管的外表面产生缺陷。
图1是说明高合金无缝钢管的产生挤出的状况的图。图2是说明主辊以及顶头和轧制线所成的半角的图。图3是表示实施例中的主辊表面粗糙度和挤出比的关系的图。图4是表示实施例中的普通钢的轧制根数和主辊表面粗糙度的关系的图。图5是表示实施例中的(We/WK)比和挤出比的关系的图。图6是表示实施例中的(θ ρ- θ R)差和挤出比的关系的图。附图标记说明1、顶头；2、主辊；3、引导辊；4、被轧制件。
具体实施例方式在本发明中，例如，用穿轧机对由加热炉加热了的钢坯进行穿孔，得到了空心管坯 之后，利用芯棒管轧机等延伸轧制该空心管坯，根据需要进一步利用定径机等实施定径轧 制，来制造高合金钢的无缝管。在此，在本发明的高合金无缝钢管的制造方法中，作为穿孔轧制用的穿轧机的主 辊，需要用其表面粗糙度Rmax调整为150 500 μ m的范围的主辊。在该主辊的表面粗糙度
小于150 μ m而太光滑的情况下，穿孔时的辊的夹持力不充分，被轧制件的挤出显著。另 一方面，在该主辊的表面粗糙度Rmax超过500 μ m的情况下，因辊而在被轧制件上产生缺陷。 因此，在本发明的穿孔轧制工序中，将主辊的表面粗糙度Rmax调整为150 500 μ m的范围。作为满足上述表面粗糙度的范围的主辊，优选用普通钢的无缝钢管的穿孔所使用 的主辊。普通钢的轧制次数没有限制，但是优选采用轧制了 3000 4000根左右普通钢的 辊。特别是优选减少普通钢的无缝钢管的穿孔时的辊冷却水的流量。由此，能够高效率地 使主辊表面粗糙度形成在上述范围。通常，普通钢的无缝钢管的穿孔时辊冷却水的流量为 2000 25001/分钟左右，优选流量为1000 15001/分钟。由此，能够减少为了将辊表面 粗糙度调整为上述范围而所需的轧制根数。优选以引导辊的开度We和穿轧机的主辊的开度Wk之比(We/WK)在1. 10 1. 20的 范围内的方式进行穿孔。这是因为在该(We/WK)比小于1. 10的情况下，有可能产生咬入不 良，在超过1. 20的情况下，有可能产生挤出而导致产生外表面缺陷。作为穿孔时的被轧制件表面温度，优选为900 1250°C的范围内。这是因为在穿 孔温度小于900°C的情况下，用于穿孔轧制的被轧制件的变形阻力上升，有可能产生挤出， 在穿孔温度超过1250°C的情况下，有可能使被轧制件熔化而导致产生内部缺陷。
优选以使穿孔顶头的轧制面和轧制线所成的半角θ ρ与穿轧机的主辊的出口面和 轧制线所成的半角θκ的差(θρ-θκ)在0 3.0°的范围内的方式进行穿孔。这是因为 该差(θ ρ- θ κ)小于0°时无法穿孔，超过3. 0°时有可能产生挤出而导致产生外表面缺陷。 另外，穿轧机的主辊的出口面和轧制线所成的半角θ Ε与穿孔顶头的轧制面和轧制线所成 的半角θ ρ分别是图2所示的半角θκ和半角θ ρ。实施例1为了确认本发明的效果而进行了以下的实验。即，将通过铸造13% Cr钢(SUS403) 而得到的外径为225mm、长度为3000mm的钢坯加热到1200°C后，用表面粗糙度Rmax不同的 各种主辊(辊直径是1200mm)进行穿孔，制造了外径为228mm、壁厚为18. 75mm的穿孔毛管 (pierced shells)。主辊表面粗糙度由事前实施的普通钢(S25C)的轧制根数而进行了调 整。图3表示该结果。如图3所示，在主辊表面粗糙度Rmax为50 μ m左右时，挤出比(被轧制件的挤出部 的外径/主辊的开度)超过1. 15，容易发展成外表面缺陷。但是，在主辊表面粗糙度Rmax增 大时，挤出比变小，在主辊表面粗糙度Rmax为150 μ m以上的情况下，挤出比为1. 10以下。本发明人使用表面粗糙度Rmax调整为175 μ m的主辊进行了实际的穿孔轧制工序 作业后，能够将外表面缺陷产生率从调整前的6. 2%降低到3. 0%。实施例2接着，研究了通过普通钢的轧制而调整主辊的表面粗糙度的方法。该结果表示于 图4。如图4所示，在增加普通钢的轧制根数时，主辊表面粗糙度Rmax上升。而且，在轧 制3000根以上普通钢时，主辊表面粗糙度Rmax能够为150 μ m以上。此外，若减少轧制普通 钢时使用的冷却水，则使主辊表面粗糙度调整的效率进一步上升。另外，在通常的冷却水的 例子(图4中的□)中流量为25001/分钟左右，在减少冷却水的例子(图4中的〇)中流 量为15001/分钟。实施例3接着，本发明人调查了穿孔轧制工序中的引导辊的开度We和主辊的开度Wk之比 (WG/WE)与挤出比的关系。在该实验中，使用通过轧制普通钢而将表面粗糙度Rmax调整为 175口111的主棍，对(1(；/%)比进行各种改变，进行了穿孔轧制上述的13% Cr钢的实验。其 他的条件和上述的实施例1相同。其结果表示于图5。如图5所示，在(We/WK)比超过1. 20 的情况下，挤出比增大而形成容易产生外表面缺陷的状况。在(We/WK)比变小时，咬入量增 加而形成容易产生咬入不良的状况，但是该(We/WK)比为1. 10以上时，能没有问题地实施穿 孔轧制实验。本发明人使用表面粗糙度Rmax调整为175μπι的主辊，而且将(We/WK)比调整为 1. 15，在进行了实际的穿孔轧制工序作业后，能将外表面缺陷产生率降低到2. 0%。实施例4接着，本发明人调查了穿孔轧制工序中的穿孔顶头的轧制面和轧制线所成的半角 θ ρ与主辊的出口面和轧制线所成的半角θ R的差(θ ρ- θ R)和挤出比的关系。在该实验中， 使用通过轧制普通钢而将表面粗糙度Rmax调整为175 μ m的主辊，将(We/WK)比调整为1. 15， 对差(θ ρ- θ κ)进行各种调整，进行了穿孔轧制上述的13% Cr钢的实验。其他的条件和上述的实施例1相同。其结果表示于图6。如图6所示，在(θ ρ-θ R)差上升时，挤出比也上升，当(θ ρ-θ R)差超过3.0°时， 挤出比超过1.10而形成容易产生挤出不良的状况。本发明人使用表面粗糙度Rmax调整为175μπι的主辊，而且将(We/WK)比调整为 1. 15，将(θ ρ- θ κ)差调整为2. 0°，在进行了实际的穿孔轧制工序作业后，能将外表面缺陷 产生率降低到1.5%。产业上的可利用件根据本发明，能防止在高合金无缝钢管的穿孔时产生的挤出，所以能防止产生无 缝钢管的外表面缺陷。
权利要求
一种高合金无缝钢管的制造方法，其包括钢坯的加热工序、穿孔轧制工序和延伸轧制工序，其特征在于，将穿孔轧制工序中的主辊表面粗糙度Rmax调整为150～500μm的范围。
2.根据权利要求1所述的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于，穿孔轧制工序中，以使引导辊的开度We和主辊的开度Wk之比(ffG/ffE)在1. 10 1. 20 的范围内的方式进行穿孔。
3.根据权利要求1或2所述的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于， 进行加热，使得穿孔时的被轧制件表面温度形成在900 1250°C的范围内。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于， 在穿孔轧制工序中，以使穿孔顶头的轧制面和轧制线所成的半角θ ρ与主辊的出口面和轧制线所成的半角θ κ的差(θ ρ- θ κ)形成在0 3. 0°的范围内的方式进行穿孔。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于， 采用普通钢的无缝钢管的穿孔时使用过的主辊。
6.根据权利要求5所述的高合金无缝钢管的制造方法，其特征在于，在进行普通钢的无缝钢管的穿孔时辊冷却水的流量为1000 15001/分钟。
全文摘要
本发明提供一种高合金无缝钢管的制造方法，其通过采用配置有表面粗糙度Rmax调整为150～500μm的范围的主辊的穿轧机穿孔轧制加热到900～1250℃的温度区域的高合金钢钢坯，从而能防止挤出。优选(引导辊的开度(WG)/主辊的开度(WR))比调整为1.10～1.20的范围。此外，优选将穿孔顶头的轧制面和轧制线所成的半角(θP)与主辊的出口面和轧制线所成的半角(θR)的差(θP-θR)调整为0～3.0°的范围。
文档编号B21B27/10GK101980801SQ20088012834
公开日2011年2月23日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年3月28日
发明者斋藤建一 申请人:住友金属工业株式会社