專利名稱：高合金無縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高合金無縫鋼管的制造方法，特別是涉及不產(chǎn)生外表面缺陷的高合金 鋼無縫鋼管的制造方法。
背景技術(shù)：
作為無縫鋼管的制造方法，公知有曼內(nèi)斯曼 皮爾格式管軋機(jī)工藝、曼內(nèi)斯曼頂頭 管軋機(jī)工藝、曼內(nèi)斯曼芯棒管軋機(jī)工藝等方法。其中，多采用在利用穿軋機(jī)穿孔加熱了的鋼 坯而得到了空心管坯后，以芯棒管軋機(jī)軋制插入有芯棒的空心管坯的曼內(nèi)斯曼芯棒管軋機(jī) 工藝。現(xiàn)有許多關(guān)于無縫鋼管的制造方法的專利文獻(xiàn)。關(guān)于防止穿孔軋制時(shí)的外表面缺 陷的技術(shù)，公開有下述的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中公開有以下的發(fā)明，即，在加熱含有以質(zhì)量％計(jì)Cr :10.0 16.0%, Ni :1.0 8.0%的馬氏體系不銹鋼鋼坯時(shí)，在鋼坯表面生成的氧化皮的下層部含 有金屬片，使空隙相對于截面整體的面積率為20%以下、且厚度為150 μ m以下進(jìn)行穿孔。在專利文獻(xiàn)2中，公開有利用傾斜輥式穿孔法制造由鉻含量為4. 5質(zhì)量％以上的 難加工性外削材料構(gòu)成的無縫管的方法。在該方法中，使用在材料的任意10個(gè)點(diǎn)測量在材 料長度方向25mm之間的臺階的極大值和極小值的差的最大值，所測定的平均值(10個(gè)點(diǎn)平 均臺階)為2. Omm以下的材料。S卩，在上述專利文獻(xiàn)1和2中，記載有通過調(diào)整用于穿孔軋制的材料本身而降低外 表面缺陷的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中，記載有通過調(diào)整穿孔軋制的主輥的形狀而降低外表面缺陷的技 術(shù)。該技術(shù)是關(guān)于在軋制線周圍交替配置的一對圓錐型主輥和一對盤形輥之間沿著軋制線 配置頂頭，一邊使被軋制件螺旋移動一邊進(jìn)行穿孔軋制而得到無縫金屬管的方法。在該方 法中，使上述盤形輥朝向位于被軋制件向盤形輥滑動面的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入側(cè)的上述主輥側(cè)、相對 于軋制線以傾斜角δ與上述主輥的出口面角非平行地傾斜配置。而且，以滿足“θ2+2° < δ <9° ”(θ2:上述主輥的出口面角)和“ SieiS 12° ”(Q1 上述主輥的入口面角) 的方式設(shè)定上述傾斜角I擴(kuò)管比為1.15以上。由此，防止外表面產(chǎn)生缺陷。在專利文獻(xiàn)4記載的技術(shù)中，作為穿孔軋制時(shí)用的盤形引導(dǎo)輥，采用由C 0. 2 0. 5重量％、Cr 0. 5 4重量％、Ni 0. 5 4重量％、剩余部分為Fe和不可避免的元素構(gòu) 成的低合金鋼、并在其表層具有50 500 μ m的熱處理氧化皮層的盤形引導(dǎo)輥，從而防止產(chǎn) 生外表面缺陷。在專利文獻(xiàn)5中，公開有關(guān)于無縫鋼管的傾斜穿孔或傾斜軋制用的導(dǎo)板(guide shoe)的技術(shù)。在該技術(shù)中，將導(dǎo)板沿其厚度方向分為主體部和底部兩部分，在主體部和底 部之間嵌合由陶瓷或金屬陶瓷材料構(gòu)成的多個(gè)球形狀工具，使該球形狀工具的一部分從導(dǎo) 板表面的直徑小于該球形狀工具的直徑的空孔突出，從而防止產(chǎn)生外表面缺陷。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-96304號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-53403號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平7-124612號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開平6-262219號公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開平11-285709號公報(bào)如上所述，在以往技術(shù)中，公開有利用被軋制件表面狀態(tài)的調(diào)整、穿孔軋制的主輥 的形狀變更、導(dǎo)板表面處理、盤形引導(dǎo)輥的材質(zhì)調(diào)整等方法，防止無縫鋼管的外表面缺陷的 技術(shù)，然而，均未關(guān)注主輥表面粗糙度。但是，在穿孔軋制高合金鋼的情況下，容易產(chǎn)生被軋制件的擠出 (pipe-swelling)，有時(shí)利用上述的對策不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的課題而做出的發(fā)明，其目的在于提供一種不產(chǎn)生外表面 缺陷的高合金無縫鋼管的制造方法。圖1是說明高合金無縫鋼管的產(chǎn)生擠出狀況的圖。如圖1所示，被軋制件4 一邊 由頂頭1穿孔一邊由主輥2和引導(dǎo)輥3限制外徑而被軋制。在穿孔軋制時(shí)，在圖1中的B 所示的部位產(chǎn)生擠出時(shí)，發(fā)展成為外表面缺陷。本發(fā)明人首先查明了在由擠出比(被軋制件的擠出部的外徑/主輥的開度)表示 容易發(fā)展成為高合金無縫鋼管的外表面缺陷的擠出狀況的情況下，擠出比和外表面缺陷之 間具有相關(guān)關(guān)系。即，根據(jù)本發(fā)明人的研究可知，若將擠出比調(diào)整為小于1.10，能夠大幅度 地降低無縫鋼管的外表面缺陷。另外，所謂“被軋制件的擠出部的外徑”是指圖1的A所示的長度，所謂“主輥的開度”是指圖 1的Wk所示的長度。本發(fā)明人進(jìn)一步詳細(xì)地調(diào)查了各種穿孔軋制條件對擠出比的影響，提出了以下的 見解，即，穿軋機(jī)的主輥表面粗糙度Rmax的影響最大，除此之外，穿軋機(jī)的引導(dǎo)輥的開度We和 主輥的開度Wk之比(We/WK)、穿孔時(shí)的被軋制件表面溫度、穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成 的半角θ ρ與穿軋機(jī)的主輥的出口面和軋制線所成的半角θκ的差(θρ-θκ)也對擠出比產(chǎn) 生影響。本發(fā)明基于上述的見解而提出的，主要提出了以下述(1) (6)所示的高合金無 縫鋼管的制造方法。(1) 一種高合金無縫鋼管的制造方法，其包括鋼坯的加熱工序、穿孔軋制工序和延 伸軋制工序，其特征在于，將穿孔軋制工序中的主輥表面粗糙度Rmax調(diào)整為150 500 μ m的 范圍。(2)根據(jù)上述(1)記載的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于，在穿孔軋制工 序中，以使引導(dǎo)輥的開度We和主輥的開度Wk之比(We/WK)為1.10 1.20的范圍的方式進(jìn) 行穿孔。(3)根據(jù)上述(1)和(2)記載的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于，進(jìn)行加 熱，使得穿孔時(shí)的被軋制件表面溫度在900 1250°C的范圍內(nèi)。(4)根據(jù)上述(1) (3)中任一項(xiàng)記載的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在 于，在穿孔軋制工序中，以使穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成的半角θ ρ與主輥的出口面和軋制線所成的半角91；的差(01)-01；)在0 3.0°的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行穿孔。(5)根據(jù)上述(1) (4)中任一項(xiàng)記載的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在 于，采用普通鋼的無縫鋼管的穿孔時(shí)使用過的主輥。(6)根據(jù)上述(5)記載的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于，在普通鋼的無 縫鋼管的穿孔時(shí)輥冷卻水的流量為1000 15001/分鐘。根據(jù)本發(fā)明，能防止在對高合金無縫鋼管進(jìn)行穿孔時(shí)產(chǎn)生的擠出，所以能防止在 無縫鋼管的外表面產(chǎn)生缺陷。


圖1是說明高合金無縫鋼管的產(chǎn)生擠出的狀況的圖。圖2是說明主輥以及頂頭和軋制線所成的半角的圖。圖3是表示實(shí)施例中的主輥表面粗糙度和擠出比的關(guān)系的圖。圖4是表示實(shí)施例中的普通鋼的軋制根數(shù)和主輥表面粗糙度的關(guān)系的圖。圖5是表示實(shí)施例中的(We/WK)比和擠出比的關(guān)系的圖。圖6是表示實(shí)施例中的(θ ρ- θ R)差和擠出比的關(guān)系的圖。附圖標(biāo)記說明1、頂頭；2、主輥；3、引導(dǎo)輥；4、被軋制件。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明中，例如，用穿軋機(jī)對由加熱爐加熱了的鋼坯進(jìn)行穿孔，得到了空心管坯 之后，利用芯棒管軋機(jī)等延伸軋制該空心管坯，根據(jù)需要進(jìn)一步利用定徑機(jī)等實(shí)施定徑軋 制，來制造高合金鋼的無縫管。在此，在本發(fā)明的高合金無縫鋼管的制造方法中，作為穿孔軋制用的穿軋機(jī)的主 輥，需要用其表面粗糙度Rmax調(diào)整為150 500 μ m的范圍的主輥。在該主輥的表面粗糙度
小于150 μ m而太光滑的情況下，穿孔時(shí)的輥的夾持力不充分，被軋制件的擠出顯著。另 一方面，在該主輥的表面粗糙度Rmax超過500 μ m的情況下，因輥而在被軋制件上產(chǎn)生缺陷。 因此，在本發(fā)明的穿孔軋制工序中，將主輥的表面粗糙度Rmax調(diào)整為150 500 μ m的范圍。作為滿足上述表面粗糙度的范圍的主輥，優(yōu)選用普通鋼的無縫鋼管的穿孔所使用 的主輥。普通鋼的軋制次數(shù)沒有限制，但是優(yōu)選采用軋制了 3000 4000根左右普通鋼的 輥。特別是優(yōu)選減少普通鋼的無縫鋼管的穿孔時(shí)的輥冷卻水的流量。由此，能夠高效率地 使主輥表面粗糙度形成在上述范圍。通常，普通鋼的無縫鋼管的穿孔時(shí)輥冷卻水的流量為 2000 25001/分鐘左右，優(yōu)選流量為1000 15001/分鐘。由此，能夠減少為了將輥表面 粗糙度調(diào)整為上述范圍而所需的軋制根數(shù)。優(yōu)選以引導(dǎo)輥的開度We和穿軋機(jī)的主輥的開度Wk之比(We/WK)在1. 10 1. 20的 范圍內(nèi)的方式進(jìn)行穿孔。這是因?yàn)樵谠?We/WK)比小于1. 10的情況下，有可能產(chǎn)生咬入不 良，在超過1. 20的情況下，有可能產(chǎn)生擠出而導(dǎo)致產(chǎn)生外表面缺陷。作為穿孔時(shí)的被軋制件表面溫度，優(yōu)選為900 1250°C的范圍內(nèi)。這是因?yàn)樵诖?孔溫度小于900°C的情況下，用于穿孔軋制的被軋制件的變形阻力上升，有可能產(chǎn)生擠出， 在穿孔溫度超過1250°C的情況下，有可能使被軋制件熔化而導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。
優(yōu)選以使穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成的半角θ ρ與穿軋機(jī)的主輥的出口面和 軋制線所成的半角θκ的差(θρ-θκ)在0 3.0°的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行穿孔。這是因?yàn)?該差(θ ρ- θ κ)小于0°時(shí)無法穿孔，超過3. 0°時(shí)有可能產(chǎn)生擠出而導(dǎo)致產(chǎn)生外表面缺陷。 另外，穿軋機(jī)的主輥的出口面和軋制線所成的半角θ Ε與穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成 的半角θ ρ分別是圖2所示的半角θκ和半角θ ρ。實(shí)施例1為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)。即，將通過鑄造13% Cr鋼(SUS403) 而得到的外徑為225mm、長度為3000mm的鋼坯加熱到1200°C后，用表面粗糙度Rmax不同的 各種主輥(輥直徑是1200mm)進(jìn)行穿孔，制造了外徑為228mm、壁厚為18. 75mm的穿孔毛管 (pierced shells)。主輥表面粗糙度由事前實(shí)施的普通鋼(S25C)的軋制根數(shù)而進(jìn)行了調(diào) 整。圖3表示該結(jié)果。如圖3所示，在主輥表面粗糙度Rmax為50 μ m左右時(shí)，擠出比(被軋制件的擠出部 的外徑/主輥的開度)超過1. 15，容易發(fā)展成外表面缺陷。但是，在主輥表面粗糙度Rmax增 大時(shí)，擠出比變小，在主輥表面粗糙度Rmax為150 μ m以上的情況下，擠出比為1. 10以下。本發(fā)明人使用表面粗糙度Rmax調(diào)整為175 μ m的主輥進(jìn)行了實(shí)際的穿孔軋制工序 作業(yè)后，能夠?qū)⑼獗砻嫒毕莓a(chǎn)生率從調(diào)整前的6. 2%降低到3. 0%。實(shí)施例2接著，研究了通過普通鋼的軋制而調(diào)整主輥的表面粗糙度的方法。該結(jié)果表示于 圖4。如圖4所示，在增加普通鋼的軋制根數(shù)時(shí)，主輥表面粗糙度Rmax上升。而且，在軋 制3000根以上普通鋼時(shí)，主輥表面粗糙度Rmax能夠?yàn)?50 μ m以上。此外，若減少軋制普通 鋼時(shí)使用的冷卻水，則使主輥表面粗糙度調(diào)整的效率進(jìn)一步上升。另外，在通常的冷卻水的 例子(圖4中的□)中流量為25001/分鐘左右，在減少冷卻水的例子(圖4中的〇)中流 量為15001/分鐘。實(shí)施例3接著，本發(fā)明人調(diào)查了穿孔軋制工序中的引導(dǎo)輥的開度We和主輥的開度Wk之比 (WG/WE)與擠出比的關(guān)系。在該實(shí)驗(yàn)中，使用通過軋制普通鋼而將表面粗糙度Rmax調(diào)整為 175口111的主棍，對(1(；/%)比進(jìn)行各種改變，進(jìn)行了穿孔軋制上述的13% Cr鋼的實(shí)驗(yàn)。其 他的條件和上述的實(shí)施例1相同。其結(jié)果表示于圖5。如圖5所示，在(We/WK)比超過1. 20 的情況下，擠出比增大而形成容易產(chǎn)生外表面缺陷的狀況。在(We/WK)比變小時(shí)，咬入量增 加而形成容易產(chǎn)生咬入不良的狀況，但是該(We/WK)比為1. 10以上時(shí)，能沒有問題地實(shí)施穿 孔軋制實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明人使用表面粗糙度Rmax調(diào)整為175μπι的主輥，而且將(We/WK)比調(diào)整為 1. 15，在進(jìn)行了實(shí)際的穿孔軋制工序作業(yè)后，能將外表面缺陷產(chǎn)生率降低到2. 0%。實(shí)施例4接著，本發(fā)明人調(diào)查了穿孔軋制工序中的穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成的半角 θ ρ與主輥的出口面和軋制線所成的半角θ R的差(θ ρ- θ R)和擠出比的關(guān)系。在該實(shí)驗(yàn)中， 使用通過軋制普通鋼而將表面粗糙度Rmax調(diào)整為175 μ m的主輥，將(We/WK)比調(diào)整為1. 15， 對差(θ ρ- θ κ)進(jìn)行各種調(diào)整，進(jìn)行了穿孔軋制上述的13% Cr鋼的實(shí)驗(yàn)。其他的條件和上述的實(shí)施例1相同。其結(jié)果表示于圖6。如圖6所示，在(θ ρ-θ R)差上升時(shí)，擠出比也上升，當(dāng)(θ ρ-θ R)差超過3.0°時(shí)， 擠出比超過1.10而形成容易產(chǎn)生擠出不良的狀況。本發(fā)明人使用表面粗糙度Rmax調(diào)整為175μπι的主輥，而且將(We/WK)比調(diào)整為 1. 15，將(θ ρ- θ κ)差調(diào)整為2. 0°，在進(jìn)行了實(shí)際的穿孔軋制工序作業(yè)后，能將外表面缺陷 產(chǎn)生率降低到1.5%。產(chǎn)業(yè)上的可利用件根據(jù)本發(fā)明，能防止在高合金無縫鋼管的穿孔時(shí)產(chǎn)生的擠出，所以能防止產(chǎn)生無 縫鋼管的外表面缺陷。
權(quán)利要求
一種高合金無縫鋼管的制造方法，其包括鋼坯的加熱工序、穿孔軋制工序和延伸軋制工序，其特征在于，將穿孔軋制工序中的主輥表面粗糙度Rmax調(diào)整為150～500μm的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于，穿孔軋制工序中，以使引導(dǎo)輥的開度We和主輥的開度Wk之比(ffG/ffE)在1. 10 1. 20 的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行穿孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于， 進(jìn)行加熱，使得穿孔時(shí)的被軋制件表面溫度形成在900 1250°C的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于， 在穿孔軋制工序中，以使穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成的半角θ ρ與主輥的出口面和軋制線所成的半角θ κ的差(θ ρ- θ κ)形成在0 3. 0°的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行穿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于， 采用普通鋼的無縫鋼管的穿孔時(shí)使用過的主輥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高合金無縫鋼管的制造方法，其特征在于，在進(jìn)行普通鋼的無縫鋼管的穿孔時(shí)輥冷卻水的流量為1000 15001/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高合金無縫鋼管的制造方法，其通過采用配置有表面粗糙度Rmax調(diào)整為150～500μm的范圍的主輥的穿軋機(jī)穿孔軋制加熱到900～1250℃的溫度區(qū)域的高合金鋼鋼坯，從而能防止擠出。優(yōu)選(引導(dǎo)輥的開度(WG)/主輥的開度(WR))比調(diào)整為1.10～1.20的范圍。此外，優(yōu)選將穿孔頂頭的軋制面和軋制線所成的半角(θP)與主輥的出口面和軋制線所成的半角(θR)的差(θP-θR)調(diào)整為0～3.0°的范圍。
文檔編號B21B27/10GK101980801SQ20088012834
公開日2011年2月23日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者齋藤建一 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社