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1. (WO2018230450) SEAMLESS METAL TUBE PRODUCING METHOD
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明 細 書

発明の名称 継目無金属管の製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009  

先行技術文献

特許文献

0010  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0011   0012  

課題を解決するための手段

0013  

発明の効果

0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061  

実施例

0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069  

符号の説明

0070  

請求の範囲

1   2   3  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

明 細 書

発明の名称 : 継目無金属管の製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、継目無金属管の製造方法に関する。さらに詳しくは、穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 継目無金属管の製造方法の1つに、穿孔機を用いる方法がある。穿孔機は、パスラインの周りに等間隔に配置された複数の傾斜ロールと、複数の傾斜ロールの間のパスライン上に配置されるプラグとを備える。
[0003]
 穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法は次のとおりである。初めに、加熱された丸ビレットを準備し、パスライン上に配置する。穿孔機の前方に配置されたプッシャを用いて、丸ビレットを複数の傾斜ロールの間に押し込む。丸ビレットが複数の傾斜ロールに噛み込まれると、丸ビレットは螺旋状に回転しながら傾斜ロール及びプラグにより穿孔圧延され、中空素管となる。
[0004]
 穿孔圧延中、プラグは丸ビレットを穿孔する。プラグ先端が丸ビレットの後端から抜け出るとき、丸ビレットの後端部のうち、プラグ先端が抜け出る直前までプラグ先端と接触していた部分(以下、「接触部分」という)が突き破られる。突き破られた接触部分は、バリとなって中空素管内面又は後端に残存する。
[0005]
 バリは、穿孔圧延後、穿孔機内に落下して堆積することがある。この場合、定期的に穿孔機内の清掃が必要となる。その他にも、大きなバリが中空素管内面又は後端に残存すると、後続工程の延伸圧延時に、中空素管内面及びマンドレルバー等に疵を発生させる。
[0006]
 バリの発生を抑制する方法が、国際公開第2009/122620号(特許文献1)、特開2001-219205号公報(特許文献2)、特開2015-167960号公報(特許文献3)及び特開平7-214113号公報(特許文献4)に開示されている。
[0007]
 特許文献1に開示された方法では、穿孔圧延前に丸ビレットの後端中央部に、所定の深さを有し、内面に複数の溝を有する穴を形成する。隣合う溝の間には、下穴の形状の一部が現れる。この複数の溝を有する穴が形成された丸ビレットを穿孔圧延する。プラグの先端が丸ビレットの後端を突き破るとき、突き破られた後端面の接触部分は、バリの起点となり得る突起部を形成しようとする。しかしながら、穴の内面に形成された溝が、突起部となり得る接触部分を吸収する。また、穴を形成することにより、突起部のサイズを増大させ得る余肉が除去されている。これにより、バリの発生を抑制できる、と特許文献1には記載されている。
[0008]
 特許文献2及び特許文献3に開示された方法では、穿孔圧延前に丸ビレットの後端中央部に、所定の深さの溝を有しない穴を形成する。穴が形成された丸ビレットを穿孔圧延する。これらの文献には、丸ビレットの後端中央部に穴を形成することにより、バリとなり得る余肉が除去され、バリの発生を抑制できる、と記載されている。
[0009]
 特許文献4に開示された方法では、後端面に-(マイナス)形状又は+(プラス)形状のすじ溝が形成された丸ビレットを穿孔圧延する。後端面にマイナス形状又はプラス形状のすじ溝が形成されるために端面中央領域に余肉が存在しないかあるいは余肉が少ないので、バリの発生を抑制できる、と特許文献4には記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0010]
特許文献1 : 国際公開第2009/122620号
特許文献2 : 特開2001-219205号公報
特許文献3 : 特開2015-167960号公報
特許文献4 : 特開平7-214113号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0011]
 しかしながら、継目無金属管の製造においては、さらなるバリの発生の抑制が望まれている。また、特許文献1~特許文献4の方法は、変形能が低い合金鋼に適用できるかは不明である。さらに、本発明者らは、従来技術によるバリ抑制対策では、中空素管内面にかぶれ疵が発生する場合があることを知見した。そのため、バリとかぶれ疵の両方を同時に抑制する手法の開発が望まれるようになった。
[0012]
 本発明の目的は、変形能が低い合金鋼であっても、穿孔圧延後の中空素管の後端に発生するバリ及びかぶれ疵を抑制できる継目無金属管の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0013]
 本実施形態による継目無金属管の製造方法は、複数の傾斜ロールと複数の傾斜ロールの間に配設されたプラグとを備えた穿孔機を用いる。製造方法は、直径B(mm)を有するビレットを準備する工程と、ビレットを加熱する工程と、加熱されたビレットの後端中央部に、式(1)を満たす溝幅D(mm)、式(2)を満たす溝高さH(mm)及び式(3)を満たす溝深さL1(mm)を有し、ビレットの軸方向に延びる4つの溝を含む穴を形成する工程と、穿孔機により、穴が形成されたビレットを先端から穿孔圧延する工程とを備える。
 0.12 ≦ D/B ≦ 0.25  (1)
 0.10 ≦ H/B ≦ 0.20  (2)
 0.05 ≦ L1/B < 0.10 (3)

発明の効果

[0014]
 本発明によれば、変形能が低い合金鋼であっても、穿孔圧延後の中空素管の後端に発生するバリ及びかぶれ疵を抑制できる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 図1は、バリの発生を示す断面図である。
[図2] 図2は、大きなバリの発生を示す断面図である。
[図3] 図3は、後端部に円錐形状の穴が形成されたビレットを穿孔圧延する場合の断面図である。
[図4] 図4は、後端部に円柱形状の穴が形成されたビレットを穿孔圧延する場合の断面図である。
[図5] 図5は、後端部に深い溝を有するビレットの穿孔圧延中の断面図である。
[図6] 図6は、後端部に浅い溝を有するビレットの穿孔圧延中の断面図である。
[図7] 図7は、本実施形態のビレットの斜視図である。
[図8] 図8は、本実施形態のビレットの正面図である。
[図9] 図9は、本実施形態のビレットの断面図である。
[図10] 図10は、一般的な溝を有する穴が形成されたビレットの正面図である。
[図11] 図11は、ビレットの後端中央部に穴を形成する工程を示す図である。
[図12] 図12は、穿孔圧延工程を示す図である。
[図13] 図13は、組成の異なる鋼の温度と絞り値との関係を示す図である。

発明を実施するための形態

[0016]
 以下、本実施形態について詳述する。図中同一又は相当部分には、同一符号を付してその説明を援用する。以下では、鋼からなる丸ビレット(以下、単に「ビレット」という)を穿孔圧延し、継目無鋼管を製造することを前提に説明する。
[0017]
 [バリの発生]
 穿孔圧延後の中空素管の後端に発生するバリ及びかぶれ疵について説明する。
[0018]
 図1は、バリの発生を示す断面図である。図1では、後端部に穴が形成されていないビレットを穿孔圧延する場合を示す。図1を参照して、穿孔圧延において、プラグ1の先端がビレット2の後端面14から抜け出るとき、プラグ1の先端が抜け出る直前までプラグ1の先端と接触していた部分(接触部分)3が突き破られる。この接触部分3は、中空素管4にとって余肉である。したがって、プラグ1によって突き破られた接触部分3は、中空素管4の内面又は後端にバリ5として残存する。
[0019]
 図2は、大きなバリの発生を示す断面図である。図2では、後端部に穴が形成されていないビレットを穿孔圧延する場合を示す。図2では、先端が平坦なプラグ1によってビレット2を穿孔圧延する。図2を参照して、先端が平坦なプラグ1は、先端が尖った又は丸まったプラグ(図1参照)と比較して、接触部分3の体積が大きい。そのため、プラグ1によって突き破られた接触部分3は、図1に示すバリよりも体積の大きいバリ5として残存する。
[0020]
 このようなバリの発生は、ビレットの後端部に余肉があることに起因する。バリの発生を抑制するため、後端部に穴が形成されたビレットを用いる方法がある。しかしながら、単に穴を設けただけでは、かぶれ疵や堆積物が生じる可能性がある。
[0021]
 [かぶれ疵の発生]
 図3は、後端部に円錐形状の穴が形成されたビレットを穿孔圧延する場合の断面図である。図3を参照して、後端部に円錐形状の穴7が形成されたビレット2では、バリの原因となる余肉が穴7の容積分だけ除去されている。そのため、バリは発生しにくい。しかしながら、後端部に円錐形状の穴7が形成されたビレット2を穿孔圧延すると、中空素管4の内面にかぶれ疵6が生じることがある。
[0022]
 [堆積物の発生]
 図4は、後端部に円柱形状の穴が形成されたビレットを穿孔圧延する場合の断面図である。図4を参照して、後端部に円柱形状の穴7が形成されたビレット2では、穴7の容積分の余肉が除去されている。そのため、バリは発生しにくい。しかしながら、たとえば、先端が平坦なプラグ1によってビレット2を穿孔圧延した場合、プラグ1の先端の接触部分3が中空素管4から切り離されやすい。切り離された接触部分3は、穿孔機に堆積するため、定期的な清掃が必要となる。
[0023]
 この点、特許文献1に開示されるように、後端部に溝を有する穴が形成されたビレットを穿孔圧延すれば、バリの起因となる接触部分が溝に吸収されるため、基本的にはバリの発生は抑制される。しかしながら、穴の形状、ビレットの変形能等によっては、バリ又はかぶれ疵が残存することがある。したがって、バリ及びかぶれ疵の両方の発生をより確実に抑制することが望まれている。また、油井等で使用される継目無金属管では強度、耐食性等が要求される。そのため、継目無金属管の製造には高い強度及び耐食性を有する合金鋼からなるビレットが用いられることがある。しかしながら、合金鋼は炭素鋼に比べて変形能が低い。ビレットの変形能が低ければ大きなバリが発生しやすく、バリ全体が溝に収まりきらない場合がある。したがって、合金鋼からなる継目無金属管をバリ及びかぶれ疵を発生させることなく製造することが望まれている。
[0024]
 そこで本発明者らは、バリ及びかぶれ疵の両方の抑制を実現するため、ビレットの後端部に形成される溝を有する穴の詳細な形状について検討した。
[0025]
 バリの発生を抑制するには、バリの起因となる接触部分を吸収する溝が重要となる。したがって、バリを吸収しやすくするために、溝の深さを深くすることが考えられる。しかしながら、溝の深さを深くすれば、後述する実施例に示すように穿孔圧延後の中空素管の内面にかぶれ疵が発生しやすいことが分かった。本明細書において、「溝の深さ」とは、ビレットの軸方向に沿った溝の長さを意味する。
[0026]
 図5は、後端部に深い溝を有するビレットの穿孔圧延中の断面図である。図5を参照して、ビレット2の直径Bに対して溝8の深さL1が深い場合、接触部分3が後端面14近傍に達する前に突き破られる。プラグ1がビレット2の後端に向かってさらに進むと、突き破られた接触部分3がプラグ1によって圧延される。このため、穿孔圧延後の中空素管の内面にかぶれ疵が発生しやすい。
[0027]
 図6は、後端部に浅い溝を有するビレットの穿孔圧延中の断面図である。図6を参照して、ビレット2の直径Bに対して溝8の深さL1が浅い場合、接触部分3はビレット2の後端面14近傍で突き破られる。この場合、突き破られた接触部分3はプラグ1によって圧延されにくい。このため、穿孔圧延後の中空素管の内面にかぶれ疵が発生しにくい。ただし、溝8の深さL1が浅すぎれば、接触部分3が溝8に収まりにくいためバリが発生する(図1参照)。
[0028]
 そこで、本発明者らはかぶれ疵及びバリの発生の双方を抑制する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、溝が浅い場合であっても、溝形状を工夫することで、溝8がプラグ1によって突き破られた接触部分3を吸収できることが分かった。より具体的には、溝幅及び溝高さが適切な形状であればバリの発生を抑制できることを見出した。また、溝深さが適度に浅ければかぶれ疵の発生も抑制できることを見出した。さらに、上記の知見により、炭素鋼だけでなく、合金鋼であってもバリ及びかぶれ疵の発生を抑制できることを見出した。
[0029]
 本発明の継目無金属管の製造方法は、以上の知見に基づいて完成されたものである。本実施形態による継目無金属管の製造方法は、複数の傾斜ロールと複数の傾斜ロールの間に配設されたプラグとを備えた穿孔機を用いる。製造方法は、直径B(mm)を有するビレットを準備する工程と、ビレットを加熱する工程と、加熱されたビレットの後端中央部に、式(1)を満たす溝幅D(mm)、式(2)を満たす溝高さH(mm)及び式(3)を満たす溝深さL1(mm)を有し、ビレットの軸方向に延びる4つの溝を含む穴を形成する工程と、穿孔機により、穴が形成されたビレットを先端から穿孔圧延する工程とを備える。
 0.12 ≦ D/B ≦ 0.25  (1)
 0.10 ≦ H/B ≦ 0.20  (2)
 0.05 ≦ L1/B < 0.10 (3)
[0030]
 本実施形態の製造方法では、溝を有する穴が後端中央部に形成されたビレットを穿孔圧延する。式(1)及び式(2)を満たすため、穴の形状は軸方向視で十字である。また、後述する実施例に示すように、式(1)及び式(2)を満たす溝は適度な大きさであるため、溝はプラグにより突き破られた接触部分を吸収できる。これにより、穿孔圧延後の中空素管にバリが発生しにくい。また、溝の形状は式(3)を満たす。後述する実施例に示すように、式(3)を満たす溝は、接触部分がビレット後端面近傍で突き破られる。すなわち、ビレットの穴の浅い位置で接触部分が突き破られる。そのため、突き破られた接触部分がプラグに圧延されにくい又はプラグにより圧延される時間が短い。これにより、中空素管の内面にかぶれ疵が発生しにくい。バリの発生が抑制されることにより、穿孔機にバリが堆積しにくい。また、バリ及びかぶれ疵の発生が抑制された中空素管を延伸圧延することで継目無金属管の内面及び圧延機の工具(例:マンドレルバー)に疵が発生しにくい。
[0031]
 好ましくは、ビレットの後端面上において、ビレットの後端中央から溝底面までの最大距離の2倍であるL2(mm)は、式(4)を満たす。
 0.30 ≦ L2/B ≦ 0.60  (4)
[0032]
 L2/Bは、ビレット後端面において、ビレット直径に対する穴の最大幅の比率を意味する。したがって、L2/Bが小さければ小さな穴を意味し、L2/Bが大きければ大きな穴を意味する。L2/Bが小さければ、プラグによって突き破られた接触部分が溝に吸収されにくい。L2/Bが大きければ、過剰に溝が大きいため、穴の加工に費やす時間が増える。また、プレス加工により穴を形成する場合ではプレス荷重が増大する。したがって、後述する実施例にも示されるように、L2/Bは所定の範囲内(式(4))であるのが好ましい。
[0033]
 好ましくは、ビレットの軸方向から見て、4つの溝は十字形状に設けられ、4つの溝は、ビレットの後端面から延びる。
[0034]
 本明細書において「4つの溝は十字形状」とは、ビレットの軸方向から見て、溝がビレットの軸心周りに等間隔に配置され、周方向に隣接する2つの溝同士が直交することを意味する。このような十字形状の4つの溝がビレットの後端面から延びるということは、穴の断面形状が後端面から一定であることを意味する。この場合、穴の形成が容易にできる。
[0035]
 本実施形態の製造方法は、たとえば、質量%で、Cr:1~12%を含有する合金鋼に適用できる。また炭素鋼は合金鋼よりもバリが発生しにくいので、当然、本実施形態の製造方法にて炭素鋼におけるバリ及びかぶれ疵の発生も抑制できる。
[0036]
 後述する実施例に示されるように、穴を適正な形状にすれば、1300℃未満に加熱された合金鋼からなるビレットであってもバリ及びかぶれ疵の発生を抑制して穿孔圧延できる。これにより、加熱工程でのエネルギー原単位の低下を抑制できる。
[0037]
 [製造方法]
 以下、本実施形態の継目無金属管の製造方法について説明する。製造方法は、準備工程と、加熱工程と、形成工程と、穿孔圧延工程と、を備える。
[0038]
 [準備工程]
 準備工程では、直径B(mm)を有するビレットを準備する。ビレットの材質はたとえば、鋼である。ビレットはたとえば、連続鋳造法や造塊法によって製造される。ビレットの直径は、特に限定されない。しかしながら、一般に、継目無金属管に製造されるビレットの直径は、20~400(mm)である。
[0039]
 [加熱工程]
 加熱工程では、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されない。しかしながら、エネルギー原単位の低下を抑制する観点から、加熱温度は1300℃未満であるのが好ましい。また、ビレットの変形能の観点から、加熱温度は1100℃以上であるのが好ましい。
[0040]
 [形成工程]
 図7は、本実施形態のビレットの斜視図である。図7を参照して、形成工程では、ビレット2の後端中央部に穴7を形成する。穴7は、後端面14からビレット2の軸方向に延びる。また、穴7は、後端面14からビレット2の軸方向に延びる4つの溝8を含む。4つの溝8はそれぞれ、ビレット2の軸心の周りに等間隔に配置されている。4つの溝8それぞれの形状は、同一である。したがって、以下では、4つの溝8のうちの1つの溝について説明する。
[0041]
 [穴形状]
 溝8は、式(1)を満たす溝幅D(mm)、式(2)を満たす溝高さH(mm)及び式(3)を満たす溝深さL1(mm)を有する。ここで、溝幅Dは、2つの溝側面9の間の距離を意味する。溝高さHは、溝側面9の端から溝底面10までの距離を意味する。溝深さL1は、溝8のビレット軸方向の距離を意味する。
 0.12 ≦ D/B ≦ 0.25  (1)
 0.10 ≦ H/B ≦ 0.20  (2)
 0.05 ≦ L1/B < 0.10 (3)
[0042]
 式(1)について説明する。後述する実施例に示すように、D/Bが0.12未満であれば、溝幅Dが小さいためプラグによって突き破られた接触部分を溝が吸収しにくい。したがって、D/Bの下限は0.12である。好ましくは、D/Bの下限は0.15であり、さらに好ましくは、0.17である。D/Bが0.25よりも大きければ、溝幅Dが大きいため、軸方向視で、溝を有する穴の形状が円に近づく。そのため、溝による接触部分を吸収する効果が得られにくい。したがって、D/Bの上限は0.25である。好ましくは、D/Bの上限は0.23である。
[0043]
 式(2)について説明する。H/Bが0.10未満であれば、溝高さHが低いためプラグによって突き破られた接触部分を溝が吸収しにくい。したがって、H/Bの下限は0.10である。好ましくは、H/Bの下限は0.12である。H/Bが0.20よりも大きければ、溝高さHが高いため、過大な空隙を圧延することとなり、折れ込み疵や割れが発生しやすい。したがって、H/Bの上限は0.20である。好ましくは、H/Bの上限は0.16である。
[0044]
 式(3)について説明する。L1/Bが0.05未満であれば、溝深さL1が浅いためプラグによって突き破られた接触部分を吸収する十分な溝の容積がない。したがって、L1/Bの下限は0.05である。好ましくは、L1/Bの下限は0.07である。L1/Bが0.10以上であれば、後述する実施例に示すように、溝深さL1が深いため穿孔圧延後の中空素管の内面にかぶれ疵が発生しやすい。したがって、L1/Bの上限は0.10である。好ましくは、L1/Bの上限は0.09である。
[0045]
 図8は、本実施形態のビレットの正面図である。図8を参照して、ビレット2の軸方向から見た穴の形状について説明する。溝8は式(1)及び式(2)を満たすため、ビレット2の穴7の形状は十字となる。溝8の溝側面9はビレット2の径方向に平行であり、溝側面9の後端中央Cに近い方の端は、隣接する他の溝8の溝側面9の後端中央Cに近い方の端と繋がる。つまり、隣接する溝8の間に下穴の形状の一部100は現れない(図10参照)。溝底面10はR形状である。しかしながら、溝底面10の形状はこれに限定されない。溝底面10の形状はたとえば、平坦であってもよい。
[0046]
 図9は、本実施形態のビレットの断面図である。図9を参照して、ビレット2の穴の深さ方向の形状について説明する。溝8は式(3)を満たすため、従来技術の溝と比べて浅い。溝8の先端面24は、R形状である。しかしながら、溝8の先端面24の形状はこれに限定されない。溝8の先端面24の形状は平坦であってもよい。また、溝8はビレット2の軸方向と平行に延びている。しかしながら、溝8の延びる方向はビレット2の軸方向と平行でなくてもよい。たとえば、溝8は先端面24に向かって徐々に小さくなってもよい。この場合であっても、軸方向から見た任意の位置の断面において、溝8は式(1)及び式(2)を満たす。
[0047]
 図11は、ビレットの後端中央部に穴を形成する工程を示す図である。図11を参照して、加熱炉からビレット2を抽出後、クランプダイス11でビレット2を拘束する。クランプダイス11は、円形の孔型を有するダイス12と、ダイス12を昇降する駆動装置13とを含む。拘束されたビレット2の後端面14の中央部に、図示しない油圧シリンダの先端に取り付けたポンチを押し込む。これにより、穴7が形成される。穴7は、機械加工で形成されてもよいし、プレス加工で形成されてもよい。その他にも、穴7はビレット2の後端中央部をプラズマガス等で溶融することにより形成されてもよい。
[0048]
 [穿孔圧延工程]
 図12は、穿孔圧延工程を示す図である。図12を参照して、ビレット2に穴を形成した後、ビレット2を穿孔機15を用いて穿孔圧延する。穿孔機15は、2つのコーン型傾斜ロール(以下、単に「傾斜ロール」という)16と、プラグ1と、芯金17とを含む。
[0049]
 2つの傾斜ロール16は、パスラインPLを挟んで互いに対向して配置される。各傾斜ロール16は、パスラインPLに対して、傾斜角及び交叉角を有する。プラグ1は2つの傾斜ロール16の間であって、パスラインPL上に配置される。芯金17は、穿孔機15の出側のパスラインPLに沿って配置される。芯金17の先端は、プラグ1の後端と接続される。
[0050]
 プッシャ18は、穿孔機15の入側前方に、パスラインPLに沿って配置される。プッシャ18は、シリンダ本体19と、シリンダ軸20と、接続部材21と、ビレット押し棒22とを含む。ビレット押し棒22は接続部材21により、周方向に回転可能にシリンダ軸20と連結される。接続部材21は、ビレット押し棒22を周方向に回転可能にするためのベアリングを含む。
[0051]
 駆動装置であるシリンダ本体19は、油圧式又は電動式であり、シリンダ軸20を前進及び後退させる。プッシャ18は、ビレット押し棒22の先端面をビレット2の後端面に当接させ、シリンダ本体19によりシリンダ軸20及びビレット押し棒22を前進させることで、ビレット2を後方から推し進める。
[0052]
 プッシャ18と傾斜ロール16との間のパスラインPL上には、入口ガイド23が配設される。入口ガイド23は、ビレット2がプッシャ18に押されて前進している間、ビレット2がパスラインPLからずれるのを抑制する。
[0053]
 溝を有する穴が形成されたビレット2を、傾斜ロール16とプッシャ18との間のパスラインPL上に配置する。このとき、ビレット2の後端面はプッシャ18と対向し、ビレット2の先端面はプラグ1と対向する。
[0054]
 プッシャ18は、ビレット2をパスラインPLに沿って推し進め、2つの傾斜ロール16の間に押し込む。ビレット2は、2つの傾斜ロール16に噛み込まれる。ビレット2は、傾斜ロール16により螺旋状に回転しながら前進する。ビレット2の軸心にプラグ1が押し込まれる。これにより、プラグ1及び傾斜ロール16は、ビレット2を穿孔圧延する。ビレット2を穿孔圧延することで、中空素管が得られる。
[0055]
 穿孔圧延工程後、中空素管はマンドレルミル、エロンゲータ、サイジングミル等により圧延され、継目無金属管が製造される。
[0056]
 図8を参照して、ビレット2の後端面14上において、ビレット2の後端中央Cから溝底面10までの最大距離の2倍であるL2(mm)は、式(4)を満たすのが好ましい。ビレット2の後端中央Cとは、ビレット2の後端面14上におけるビレット2の軸心を意味する。
 0.30 ≦ L2/B ≦ 0.60  (4)
[0057]
 L2/Bは、ビレット2の後端面14において、ビレット直径Bに対する穴7の最大幅の比率を示す。L2/Bが小さければ、プラグによって突き破られた接触部分が溝に吸収されにくい。L2/Bが大きければ、過剰に溝8が大きくなり、穴7の加工に費やす時間が増える。またプレス加工により穴7を形成する場合はプレス荷重が増大する。したがって、後述する実施例に示されるように、L2/Bは所定の範囲内であるのが好ましい。
[0058]
 ビレット2は、たとえば、質量%で、Cr:1~12%を含有する鋼(以下、「合金鋼」ともいう)であってもよい。油井等で使用される継目無金属管では強度、耐食性等が要求される。合金鋼は、強度、耐食性等が高いため、油井等で使用される継目無金属管の材料に適する。一方で、合金鋼は変形能が低い。ビレットの変形能が低ければ大きなバリが発生し易く、バリ全体が溝に収まりきらない場合がある。しかしながら、後述する実施例に示されるように、本実施形態の製造方法によれば、炭素鋼だけでなく、合金鋼からなるビレットであってもバリの発生を抑制して継目無金属管を製造できる。
[0059]
 図13は、組成の異なる鋼の温度と絞り値との関係を示す図である。より具体的には、図13は、各種鋼を様々な温度に加熱し、各種鋼に対し引張試験を行った結果を示す。図13において、縦軸は絞り値(%)を示し、横軸は鋼の温度(℃)を示す。図13において、丸印は炭素鋼(S45C)の結果を示し、四角印は合金鋼(2Cr鋼)の結果を示す。なお、「絞り値」とは以下の式により算出される。
 (絞り値[%])=((破断した部分の引張試験前の断面積)-(引張試験において破断した部分の断面積))/(破断した部分の引張試験前の断面積)×100
[0060]
 図13に示す絞り値が95%未満であれば、ビレットの変形能が低いことにより、穿孔圧延後にバリが発生しやすいことが分かっている。図13を参照すると、炭素鋼では、温度が1000℃以上の範囲で絞り値が95%以上であるのに対して、合金鋼では、温度が1200℃よりも低くなると極端に絞り値が小さくなることが分かる。つまり、合金鋼では炭素鋼に比べて変形能が低いことが明らかである。合金鋼の場合、絞り値が95%以上となる温度は約1200℃である。したがって、合金鋼からなるビレットを穿孔圧延する際、ビレットの温度は1200℃以上であるのが望ましい。これを実現するには、加熱工程において、ビレットを1300℃以上に加熱する必要がある。その理由は、加熱炉から穿孔機までビレットを搬送する間、ビレットの端面の温度は約100~200℃低下するからである。ビレットを1300℃以上に加熱することは、エネルギー原単位を低下させる。
[0061]
 しかしながら、本実施形態の製造方法では、溝を有する穴を含むビレットを用いる。後述する実施例に示されるように、穴を適正な形状にすれば、ビレットの加熱温度によらず、つまり加熱温度が1300℃未満の合金鋼からなるビレットであってもバリの発生を抑制して穿孔圧延できる。これにより、継目無金属管の製造において、エネルギー原単位の低下を抑制できる。
実施例
[0062]
 本発明者らは、ビレット後端中央部に形成された穴の形状を種々変更し、穿孔圧延によって中空素管を製造した。より具体的には、ビレットを加熱し、ビレットの後端中央部に表2に示す溝を有する種々の穴を形成した。各ビレットの穴は4つの溝を有した。各ビレットの4つの溝は、ビレット周方向に等間隔に配置された。ビレットの加熱温度は、1245℃であった。加熱されたビレットを穿孔機で穿孔圧延し中空素管を製造した。中空素管の直径は82mmであり、肉厚は11mmであった。製造された中空素管について、本発明者らは、目視によりバリ及びかぶれ疵の発生について評価した。
[0063]
 表1は、本実施例で用いたビレットの組成を示す。
[0064]
[表1]


[0065]
 表2は、ビレットの後端中央部に形成された穴の形状と、バリ及びかぶれ疵の発生の有無の評価結果を示す。表2中の「溝深さL1/B」、「最大穴径L2/B」、「溝幅D/B」及び「溝高さH/B」はそれぞれ、ビレット直径(B=70mm)で無次元化した値を示す。表2中の評価欄において、文字「NG」はバリ又はかぶれ疵が発生したことを示し、文字「A」は許容される僅かなバリ又はかぶれ疵が発生したことを示し、文字「G」は、バリ及びかぶれ疵が発生しなかったことを示す。
[0066]
[表2]


[0067]
 試験番号1、4及び5では、中空素管の後端に大きなバリが発生した。
 試験番号2及び3では、中空素管の内面にかぶれ疵が発生した。
 試験番号6~8では、中空素管の後端にバリが発生し、内面にかぶれ疵が発生した。
 試験番号10及び13では、中空素管の後端に許容される小さなバリが発生した。
 試験番号9、11、12、14及び15では、中空素管にバリ、かぶれ疵はほとんど発生しなかった。
[0068]
 本発明者らは、本実施例より、以下のように結論づけた。試験番号1~8より、ビレットの後端中央部に形成された溝深さL1/Bが浅いほど、かぶれ疵の発生は抑制される。また、試験番号10より、溝幅D/Bが小さいとプラグによって突き破られた接触部分が溝に吸収されにくく、バリが発生しやすかった。
[0069]
 以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

符号の説明

[0070]
  1:プラグ
  2:ビレット
  3:接触部分
  4:中空素管
  5:バリ
  6:かぶれ疵
  7:穴
  8:溝
  9:溝側面
 10:溝底面
 11:クランプダイス
 12:ダイス
 13:駆動装置
 14:後端面
 15:穿孔機
 16:傾斜ロール
 17:芯金
 18:プッシャ
 19:シリンダ本体
 20:シリンダ軸
 21:接続部材
 22:ビレット押し棒
 23:入口ガイド
 24:先端面

請求の範囲

[請求項1]
 複数の傾斜ロールと前記複数の傾斜ロールの間に配設されたプラグとを備えた穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法であって、
 直径B(mm)を有するビレットを準備する工程と、
 前記ビレットを加熱する工程と、
 加熱された前記ビレットの後端中央部に、式(1)を満たす溝幅D(mm)、式(2)を満たす溝高さH(mm)及び式(3)を満たす溝深さL1(mm)を有し、前記ビレットの軸方向に延びる4つの溝を含む穴を形成する工程と、
 前記穿孔機により、前記穴が形成されたビレットを先端から穿孔圧延する工程とを備える、継目無金属管の製造方法。
 0.12 ≦ D/B ≦ 0.25  (1)
 0.10 ≦ H/B ≦ 0.20  (2)
 0.05 ≦ L1/B < 0.10 (3)
[請求項2]
 請求項1に記載の継目無金属管の製造方法であって、
 前記ビレットの後端面上において、前記ビレットの後端中央から溝底面までの最大距離の2倍であるL2(mm)は、式(4)を満たす、継目無金属管の製造方法。
 0.30 ≦ L2/B ≦ 0.60  (4)
[請求項3]
 請求項1又は請求項2に記載の継目無金属管の製造方法であって、
 前記ビレットの軸方向から見て、前記4つの溝は十字形状に設けられ、
 前記4つの溝は、前記ビレットの後端面から延びる、継目無金属管の製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]