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JPS63282241A - 高Cr継目無鋼管穿孔用工具材料 - Google Patents

高Cr継目無鋼管穿孔用工具材料

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Publication number
JPS63282241A
JPS63282241A JP11359687A JP11359687A JPS63282241A JP S63282241 A JPS63282241 A JP S63282241A JP 11359687 A JP11359687 A JP 11359687A JP 11359687 A JP11359687 A JP 11359687A JP S63282241 A JPS63282241 A JP S63282241A
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JP
Japan
Prior art keywords
plug
tool material
life
drilling
scale
Prior art date
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Granted
Application number
JP11359687A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH048498B2 (ja
Inventor
Isao Takada
高田 庸
Kenichi Yamamoto
健一 山本
Ryosuke Mochizuki
亮輔 望月
Hiroshi Saito
博 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP11359687A priority Critical patent/JPS63282241A/ja
Publication of JPS63282241A publication Critical patent/JPS63282241A/ja
Publication of JPH048498B2 publication Critical patent/JPH048498B2/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、継目無鋼管製造用工具材料に係り、特に高C
r鋼穿孔時に耐焼付性および耐摩耗性に優れた性質を示
すピアサ−またはエロンゲータ用プラグの材料に関する
〈従来の技術〉 継目無鋼管の製造方法は、丸鋼片もしくは角鋼片をマン
ネスマン方式あるいはプレス方式により穿孔して中空素
材とし、この中空素材をマンドレルミルあるいはエロン
ゲータとプラグミル等により伸延加工する方法が一最的
である。
この継目無鋼管製造の各工程において、成形用プラグお
よびガイドシューは、高温下の苛酷な摩耗状態にさらさ
れる。したがって、高温における耐摩耗性にすぐれた工
具を製造し、工具寿命を延長させることは、上記方法に
よる継目無鋼管製造上の重要な問題の一つであり、特に
最近のように油井用継目無鋼管の高合金化が望まれる場
合、その重要性はさらに大きくなっている。
穿孔およびエロンゲータ用プラグの材料に関する従来技
術としては、例えば特開昭60〜159156や、特開
昭60−208458に示されるように、重量比でC:
 0.1〜0.25%、Cr:1〜3%、Ni:1〜9
%。
MoおよびWのいずれか1種また2種合計で0.3〜3
%を必須成分として、Ni/Crの値が1〜3である芯
金用合金材料が提本されている。また本出願人の出願に
よる特開昭59−9154は通常の穿孔用プラグに含有
されている化学組成C−3i  Mn−Ni−Crに加
えて適当量のMo、NbまたはMo。
Nbに加えて適当量のMo、 Nb、さらにAl。
Zr、V、Co、Wの1種または2種以上を添加するも
のであり、13Crステンレス鋼の穿孔の場合にはかな
りの寿命の延長が認められる。
しかしながら最近マンネスマンマンドレルミルまたはプ
ラグミルにおいて従来製造が困難とされてきたS U 
5304.316L 、 321.347のオーステナ
イトステンレス鋼または22〜25%のCrを含有する
オーステナイト−フェライトの二相ステンレス鋼等の1
6%以上のCrを含有する鋼材料が多量に造管されるよ
うになっできた。このため上記3件の発明に開示されて
いるような合金鋼プラグを用いても、えぐれなどの損耗
や被圧延材のプラグへの焼付が発生し、プラグ寿命が短
いことによる原単位の上昇のみな°らず、パイプの内面
欠陥多発の原因にもなっていた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は上記に鑑みなされたもので5US304゜31
6L 、 321.347.22Crおよび25 Cr
二相ステンレス鋼の穿孔または伸延加工に際して損耗が
小さく、被圧延材の焼付がない寿命の長いプラグを提供
することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉 本発明は重量比にて、 C: 0.10〜0.40%  、  S i : 0
.10〜1.00%Mn : 0.2’O〜2.00%
 、Cr:0.95%以下Mo : 0.50〜3.5
0%  、  W  :0.50〜3.50%Nb :
 0.10〜1.00% を含有し、残部はFeと不可避的不純物からなる鋳造合
金より成形され、その表面に酸化スケール付着処理を施
された高Cr継目無鋼管穿孔用工具材料であり、また重
量比にて、 C: 0.10〜0.40% 、 S i : 0.1
0〜1.00%Mn : 0.20’2.00% 、C
r:0.95%以下Mo : 0.50〜3.50% 
、 W  :0.50 〜3.50%Nb : 0.1
0〜1.00% を含有し、さらに N i : 0.50〜3.50% 、  Co : 
0.50〜3.50%v  1.10〜1.00% のうちから選ばれた1種または2種以上を含有し、残部
はFeと不可避的不純物からなる鋳造合金より成形され
、その表面に酸化スケール付着処理を施された高Cr継
目無鋼管穿孔用工具材料である。
く作 用〉 本発明者らは16%以上のCrを含有する材料を穿孔ま
たは伸延加工するためのプラグ寿命を向上させるべく実
験、検討を重ねてきた。上記3件の発明に開示されてい
るように従来の穿孔用プラグにはすべて1%以上のCr
が含有されており、Crの炭化物による高温強度の上昇
およびCrの酸化物、形成による地鉄との密着性にすぐ
れた酸化スケール生成などで寿命を向上させることが試
みられている。
本発明者らは1%以上のCrを含有する従来プラグで1
6%以上のCrを含有する材料を穿孔または伸延する場
合、Crの酸化物を含む酸化スケールが穿孔中に高Cr
被穿孔材と密着する傾向にあり、プラグ側の酸化スケー
ルが被穿孔材によってこすり取られて、断熱効果、潤滑
効果が消失しプラグのえぐれまたは被穿孔材の焼付が生
じて寿命が著しく低下することを見出した。
次に本発明の基礎となった実験を説明する。
第1図は(A) C:0.50% 、Si:0.35%
 。
Mn : 0.55% 、Mo:1.48% 。
W  72.92%  、  Nb:0.31%CB)
C:0.29%  、St:0.33%  。
Mn:0.54%  、’  Mo = 1.02% 
 。
W  :2.07%  、Nb:0.25%  。
Ni:1.42%  、  Co : 1.01%を基
礎にCr含有量を変えた組成を有する鋼材料から所定の
形状に鋳造された後酸化雰囲気中で970°CX4hの
酸化スケール付着処理を施されたプラグを用い、 ・ C: 0.015%、St:0.35%、Mn:1.5
3%。
N i : 5.92%、   Cr/22.6%、 
Mo : 3.12%。
N  :0.16%を含む2相ステンレス鋼の外径20
7 mのビレットを穿孔し、外径192m、肉厚13.
51のホローを連続して製造した場合の寿命を、C:o
、31%、  S i : 0.35%、Mn:0.5
5%。
Ni : 1.05%、Cr:3.04%を含有する鋼
材料から成形し、上記雰囲気中で950”CX 4 h
のスケール付着処理を施されたプラグを用いて上記ビレ
ットを上記ホローに連続穿孔した場合の寿命に対する比
で表し、それらをプラグのCr含有量に対してプロット
したものである。
第1図からCr含有量が0.95%を越えると、プラグ
の寿命が急激に低下することが分かる。
この知見に基づき本発明者らは従来プラグに比べて’C
r含有量を低減し、適切なプラグ表面の高温酸化スケー
ル付着処理によって地鉄との界面近傍のスケールを穿孔
中に16%以上のCrを含有する被穿孔材にこすり取ら
れることなく、むしろプラグ表面に強固に溶着されるよ
うなFeO主体の組成とし、さらに適当量のMo、W、
Nb、Ni。
Co、Vを添加して高温強度と表面酸化スケールの地鉄
への密着性を高めることにより、16%以上のCrを含
有するステンレス鋼の穿孔および伸延加工用の高寿命プ
ラグ材料を得ることができた。
次に本発明における化学成分の限定理由について述べる
。ここで成分組成は全て重量%である。
C: Cは高温強度を高めるために添加されるが0.10%未
満ではその効果がなく 0.40%を越えると使用中に
割れが発生し易くなり、プラグの寿命を著しく低下させ
る。
Si: Stは脱酸のために添加されるが0.10%未満ではそ
の効果が小さく 1.00%を越えると酸化スケール付
着量が少なくなり寿命を低下させる。
Mn: Mnは高温強度を高めるために添加されるが0.20%
未満ではその効果が小さく 2.00%を越えると穿孔
中の熱履歴により、熱疲労割れが発生し易くなり寿命を
低下させる。
Cr: Crは表面に地鉄合金との密着性がよく、かつ断熱性の
よいスケールを生成させ、またCrの炭化物生成による
高温強度の増加のために添加されるが、0.95%を越
えると地鉄界面近傍のスケール組成がすべてF e C
r z Oa となり、16%以上のCrを含有する材
料を穿孔する場合、プラグ側のスケールが被圧延材にこ
すり取られるため寿命が低下する。
MO: Moは高温強度を高めるために添加されるが、0.50
%未満ではその効果が小さく 、3.5%を越えると酸
化スケール生成量が低下し寿命が著しく低下する。
W : Wは高温強度を高めるために添加されるが、0.50%
未満ではその効果が小さく 、3.5%を越えると酸化
スケール生成量が低下し寿命が著しく悪化する。
Nb: Nbは高温強度を高めるために添加されるが、0.05
%未満ではその効果が小さく 、 1.0%を越えると
穿孔中に割れが発生し易くなり、寿命を低下させる。
上記のC,Si、Mn、Cr、Mo、W、Nbの各限定
量を本発明の穿孔または伸延加工用プラグ材の必須成分
とするが、さらにNi、Co、Vを下記限定量内におい
て1種または2種以上台゛有させることにより、本発明
の目的を達成することができる。
Ni : Niは酸化雰囲気中における加熱中に選択酸化を促進し
界面のスケールを根が生えたような形状にして、密着性
を高めプラグ寿命を向上させるが0.50%未満では、
その効果が小さく 、3.0%を越えるとスケール生成
量が低下し、寿命が著しく悪化する。
CO: Coは高温強度を高めるとともに、酸化雰囲気中におけ
る加熱中に選択酸化を促進し、また地鉄界面近傍のス与
−ル中に金属粒を多数生成させてスケールと地鉄の密着
性を著しく高めて、プラグ寿命を延長させるが、0.5
0%未満ではその効果が小さく、3.5%を越えるとス
ケール生成量が低下し寿命が悪化する。
■ : ■は高温強度を高めるために添加されるが、0.05%
未満ではその効果が小さく 、i、o%を越えると穿孔
中にプラグ割れが発生し易くなり、寿命を著しく低下さ
せる。
また酸化雰囲気中におけるスケール付着処理時の温度を
900〜1050°Cの範囲としたのは900°C以下
のときにはスケールの生成量が少なく、また1050゛
Cを越えるときにはスケール中に空隙が多くなり密着性
が低下して、いずれの場合もプラグの寿命の低下が著し
い。
上記温度範囲における保持時間が1時間未満のときには
スケール生成量が少なくプラグの寿命が低下するが24
時間・で生成量は飽和し、これ以上保持するのは生産性
を低下させ、加熱原単位を上昇させるだけであるので無
意味である。
〈実施例〉 第1表に化学組成を示した本発明材と比較材を第2表に
示す条件で酸化雰囲気中における酸化スケール付着のた
めの熱処理を施し、これらのプラグを用いて化学組成が
C: 0.015% 、Si:0.35% 、 Mn 
: 1.53% 、Ni:5.92% 、  Cr: 
22.6% 、Mo:3.12% 、 N  :0.1
6%を含む2相ステンレス鋼の外径207国のビレット
を穿孔し、外径192鵬、肉厚13.5ma+のホロー
を連続して第   1   表 第  2  表 製造した場合について、比較材の寿命を1とし、本発明
材のそれらをその倍数で表し、熱処理条件と同じく第2
表に示す。
第2表のプラグ寿命比からあきらかなように、本発明材
はいずれもすぐれた寿命を有している。
〈発明の効果〉 本発明は、上記実施例からも明らかな如く、継目無鋼管
製造用工具材料の化学成分を限定するとともに、酸化雰
囲気中において900〜1050℃の温度範囲で1〜2
4時間保持する酸化スケール付着処理を施すことによっ
て16%以上のCrを含有するステンレス鋼を穿孔また
は伸延加工するに際して耐摩耗にすぐれ、被圧延材の焼
きの住じない寿命の長い工具材料を製造することを可能
にしたものである。
これにより16%以上のCrを含有する高合金継目無鋼
管をマンネスマンミルで製造する際の最大の問題である
穿孔または伸延加工用プラグの損耗を改善することがで
きるので、近年の油井、ガス井用継目無綱管の分野にお
ける高合金鋼管の需要の増大からみて、その工業的価値
は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、CSt  Mn  Mo−W−NbまたはC
−3i−Mn−Mo−W−Nb−C−3i−を本発明の
限定範囲で含有する穿孔用プラグの寿命におよぼすCr
含有量の影響を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にて、 C:0.10〜0.40%、Si:0.10〜1.00
    %Mn:0.20〜2.00%、Cr:0.95%以下
    Mo:0.50〜3.50%、W:0.50〜3.50
    %Nb:0.10〜1.00% を含有し、残部はFeと不可避的不純物からなる鋳造合
    金より成形され、その表面に酸化スケール付着処理を施
    された高Cr継目無鋼管穿孔用工具材料。
  2. (2)重量比にて、 C:0.10〜0.40%、Si:0.10〜1.00
    %Mn:0.20〜2.00%、Cr:0.95%以下
    Mo:0.50〜3.50%、W:0.50〜3.50
    %Nb:0.10〜1.00% を含有し、さらに Ni:0.50〜3.50%、Co:0.50〜3.5
    0%V:0.10〜1.00% のうちから選ばれた1種または2種以上を含有し、残部
    はFeと不可避的不純物からなる鋳造合金より成形され
    、その表面に酸化スケール付着処理を施された高Cr継
    目無鋼管穿孔用工具材料。
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