(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-19
(45)【発行日】2023-12-27
(54)【発明の名称】溶射材及び穿孔プラグの製造方法
(51)【国際特許分類】
C23C 4/06 20160101AFI20231220BHJP
B21B 25/00 20060101ALI20231220BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20231220BHJP
C22C 38/16 20060101ALI20231220BHJP
【ＦＩ】
C23C4/06
B21B25/00 A
C22C38/00 301Y
C22C38/00 302Z
C22C38/16
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020078393
(22)【出願日】2020-04-27
(65)【公開番号】P2021172859
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2022-12-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 耕太郎
(72)【発明者】
【氏名】東田 泰斗
【審査官】▲辻▼ 弘輔
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／０３４３７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００９／０５７４７１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－０１８３１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２２６５７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２２１６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００４／００１０８９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／０８７５１０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ４／００－４／１８
Ｂ２１Ｂ２５／００－２５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄合金製外皮と、前記鉄合金製外皮の内部に充填されたフラックスと
を備える溶射材であって、
化学成分が、質量％で、
Ｃ：０．０１５～０．６００％、
Ｓｉ：０．００１～５．０００％、
Ｍｎ：０．００１～５．０００％、
Ｗ：０．０１０～２５．０００％、および
Ｃｕ：０～０．３０％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする溶射材。
【請求項2】
化学成分が、質量％で、Ｃ：０．０１５～０．６００％、
Ｓｉ：０．００１～５．０００％、
Ｍｎ：０．００１～５．０００％、
Ｓ：０～０．１００％、
Ｐ：０～０．１００％、
Ｗ：０．０１０～２５．０００％、および
Ｃｕ：０～０．３０％を含有し、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の溶射材。
【請求項3】
前記鉄合金製外皮と、前記鉄合金製外皮の内部に充填された前記フラックスと
を備える線材である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶射材。
【請求項4】
前記鉄合金製外皮のＷ含有量が、４．０００％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の溶射材。
【請求項5】
請求項１～４にいずれか一項に記載の溶射材を用いた穿孔プラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶射材及び穿孔プラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、継目無鋼管の需要は顕著な増加を示し、特に、過酷な環境で使用される継目無鋼管の需要は増加が著しい。過酷な環境では、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金鋼及び９％以上の高Ｃｒ含有鋼などの高合金鋼の継目無鋼管が適する。
【0003】
継目無鋼管を熱間で製造する方法として、マンネスマン製管法が広く採用されている。マンネスマン製管法では、所定温度に加熱された丸ビレットを穿孔圧延機（ピアサ）に送給し、その丸ビレットの軸心部を穿孔してホローシェルと称される中空素管を得る。
【0004】
穿孔圧延機による穿孔圧延においては、穿孔用工具として砲弾形状のプラグが用いられる。
【0005】
例えば、特許文献１は、鉄線材でアーク溶射され、酸化物およびＦｅで構成される被膜が形成されていることを特徴とする穿孔圧延用プラグを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第４２７９３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されるアーク溶射では、溶射材として鉄線材を用いることから、プラグの母材表面に形成される皮膜は、Ｆｅ酸化物（酸化鉄）およびＦｅで構成される。しかしながら、Ｆｅ酸化物（酸化鉄）およびＦｅで構成される溶射被膜を有する穿孔プラグの穿孔効率は十分ではなかった。
【0008】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、穿孔効率に優れた穿孔プラグを製造するための溶射材及び穿孔効率に優れた穿孔プラグの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）鉄合金製外皮と、前記鉄合金製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える溶射材であって、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．０１５～０．６００％、Ｓｉ：０．００１～５．０００％、Ｍｎ：０．００１～５．０００％、Ｗ：０．０１０～２５．０００％、およびＣｕ：０～０．３％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする溶射材。
（２）化学成分が、質量％で、Ｃ：０．０１５～０．６００％、Ｓｉ：０．００１～５．０００％、Ｍｎ：０．００１～５．０００％、Ｓ：０～０．１００％、Ｐ：０～０．１００％、Ｗ：０．０１０～２５．０００％、およびＣｕ：０～０．３０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする（１）に記載の溶射材。
（３）前記鉄合金製外皮と、前記鉄合金製外皮の内部に充填された前記フラックスとを備える線材であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の溶射材。
（４）前記鉄合金製外皮のＷ含有量が、４．０００％以下であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の溶射材。
（５）（１）～（４）にいずれか一項に記載の溶射材を用いた穿孔プラグの製造方法。
（２）化学成分が、質量％で、Ｃ：０．０１５～０．６００％、Ｓｉ：０．００１～５．０００％、Ｍｎ：０．００１～５．０００％、Ｓ：０～０．１００％、Ｐ：０～０．１００％、Ｗ：０．０１０～２５．０００％、およびＣｕ：０～０．３０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする（１）に記載の溶射材。
（３）前記鉄合金製外皮と、前記鉄合金製外皮の内部に充填された前記フラックスとを備える線材であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の溶射材。
（４）前記鉄合金製外皮のＷ含有量が、４．０００％以下であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の溶射材。
（５）（１）～（４）にいずれか一項に記載の溶射材を用いた穿孔プラグの製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、穿孔効率に優れた穿孔プラグを製造するための溶射材及び穿孔効率に優れた穿孔プラグの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る溶射材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
穿孔圧延機によりビレットを穿孔圧延する際、高温に加熱されたビレットは、その周囲に設置された複数の回転ロール（ピアサーロール）により、回転させられながら一定の速度でビレットの軸方向に搬送される。ビレットの進行先には、穿孔プラグがビレットの軸心上に設置されている。ビレットの先端面が穿孔プラグの先端に押し当てられると、穿孔圧延が開始する。そして、穿孔プラグがビレットを完全に貫通するまでビレットが搬送されると、穿孔圧延が完了する。
穿孔圧延の際、ビレットが軸方向に搬送される速度（以下、「搬送速度」という）は、ピアサーロールの回転数により定められるが、穿孔時の実際の搬送速度は、互いに接触するプラグとビレットとの摩擦抵抗などの影響のため、設定されたピアサーロールの回転数から算出される理論上の搬送速度に比べて遅くなる。通常、実際の搬送速度と理論上の搬送速度との速度比（＝（実際の搬送速度）／（理論上の搬送速度）×１００［％］）のことを「穿孔効率」と称する。
穿孔効率が高いと、穿孔圧延機の製造能率が上昇するだけでなく、プラグとビレットとが接触する時間が短縮されるので、プラグ寿命の延命化が期待できる。このため、穿孔効率の向上は、穿孔圧延において極めて重要である。
穿孔圧延の際、ビレットが軸方向に搬送される速度（以下、「搬送速度」という）は、ピアサーロールの回転数により定められるが、穿孔時の実際の搬送速度は、互いに接触するプラグとビレットとの摩擦抵抗などの影響のため、設定されたピアサーロールの回転数から算出される理論上の搬送速度に比べて遅くなる。通常、実際の搬送速度と理論上の搬送速度との速度比（＝（実際の搬送速度）／（理論上の搬送速度）×１００［％］）のことを「穿孔効率」と称する。
穿孔効率が高いと、穿孔圧延機の製造能率が上昇するだけでなく、プラグとビレットとが接触する時間が短縮されるので、プラグ寿命の延命化が期待できる。このため、穿孔効率の向上は、穿孔圧延において極めて重要である。
【0013】
本発明者らは、穿孔効率に優れた穿孔プラグを製造するために、溶射材について検討し、以下の知見を得た。
ＷとＣとを含む溶射材を用いて溶射皮膜を製造することで、溶射皮膜中にＷＣを生成させる。これにより、溶射皮膜の強度が向上し、穿孔効率に優れた穿孔プラグが得られる。
ＷとＣとを含む溶射材を用いて溶射皮膜を製造することで、溶射皮膜中にＷＣを生成させる。これにより、溶射皮膜の強度が向上し、穿孔効率に優れた穿孔プラグが得られる。
【0014】
また、溶射材にＷを含有させると溶射材の硬度が高くなり取り扱い性が低下する。一方、溶射材を、鉄合金製外皮と、鉄合金製外皮の内部に充填されたフラックスとで構成することで、Ｗを溶射材に添加する場合でも取り扱い性に優れた溶射材を得ることができる。
【0015】
本発明は以上のような検討の結果なされたものであり、以下、本発明に係る実施形態について、特徴とする技術要件の限定理由や好ましい態様について順次説明する。まず、本発明の実施形態に係る溶射材について説明する。
【0016】
（溶射材の構成）
本発明の実施形態に係る溶射材１０は、鉄合金製外皮１１と、鉄合金製外皮１１の内部に充填されたフラックス１２とを備える。鉄合金製外皮１１の内部に充填されたフラックス１２を備えることで、鉄合金製外皮の内部が中実である溶射材と比較して、溶射材１０の曲げ特性が向上する。これにより、溶射材１０の取り扱い性が向上する。フラックス１２は、特に限定されないが例えば、粒状、粉状及び繊維状とすることができる。
本発明の実施形態に係る溶射材１０は、鉄合金製外皮１１と、鉄合金製外皮１１の内部に充填されたフラックス１２とを備える。鉄合金製外皮１１の内部に充填されたフラックス１２を備えることで、鉄合金製外皮の内部が中実である溶射材と比較して、溶射材１０の曲げ特性が向上する。これにより、溶射材１０の取り扱い性が向上する。フラックス１２は、特に限定されないが例えば、粒状、粉状及び繊維状とすることができる。
【0017】
（溶射材の化学成分）
本発明の実施形態に係る溶射材に含有される合金成分および各成分の含有量の限定理由について説明する。なお、以下の説明において、「％」は特に説明がない限り、「質量％」を意味する。また、溶射材の化学成分の含有量とは、溶射材の全質量に対する、溶射材のある化学成分の質量の百分率である。
本発明の実施形態に係る溶射材に含有される合金成分および各成分の含有量の限定理由について説明する。なお、以下の説明において、「％」は特に説明がない限り、「質量％」を意味する。また、溶射材の化学成分の含有量とは、溶射材の全質量に対する、溶射材のある化学成分の質量の百分率である。
【0018】
Ｃ：０．０１５～０．６００％
Ｃ含有量は０．０１５～０．６００％とする必要がある。Ｃ含有量が０．０１５％未満である場合、溶射皮膜中のＣ含有量が不足し、溶射皮膜中にＷＣが十分に形成されない。これにより、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｃ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０であり、より好ましくは０．１００％である。
一方、Ｃ含有量が０．６００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。Ｃ含有量の上限値は、好ましくは０．５５０％であり、より好ましくは０．５００％である。
Ｃ含有量は０．０１５～０．６００％とする必要がある。Ｃ含有量が０．０１５％未満である場合、溶射皮膜中のＣ含有量が不足し、溶射皮膜中にＷＣが十分に形成されない。これにより、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｃ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０であり、より好ましくは０．１００％である。
一方、Ｃ含有量が０．６００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。Ｃ含有量の上限値は、好ましくは０．５５０％であり、より好ましくは０．５００％である。
【0019】
Ｓｉ：０．００１～５．０００％
Ｓｉ含有量は０．００１～５．０００％とする必要がある。Ｓｉ含有量が０．００１％未満である場合、溶射皮膜中のＳｉ含有量が不足し、溶射皮膜の潤滑性が低下する。その結果、溶射プラグの穿孔回数が減少する。Ｓｉ含有量の下限値は、好ましくは０．００５％であり、より好ましくは０．０５０％である。
一方、Ｓｉ含有量が５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。また、Ｓｉ含有量が過剰に多い場合は、穿孔圧延時に溶射皮膜が溶けやすくなる。その結果、溶射皮膜が摩耗しやすくなる。Ｓｉ含有量の上限値は、好ましくは４．５００％であり、より好ましくは４．０００％である。
Ｓｉ含有量は０．００１～５．０００％とする必要がある。Ｓｉ含有量が０．００１％未満である場合、溶射皮膜中のＳｉ含有量が不足し、溶射皮膜の潤滑性が低下する。その結果、溶射プラグの穿孔回数が減少する。Ｓｉ含有量の下限値は、好ましくは０．００５％であり、より好ましくは０．０５０％である。
一方、Ｓｉ含有量が５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。また、Ｓｉ含有量が過剰に多い場合は、穿孔圧延時に溶射皮膜が溶けやすくなる。その結果、溶射皮膜が摩耗しやすくなる。Ｓｉ含有量の上限値は、好ましくは４．５００％であり、より好ましくは４．０００％である。
【0020】
Ｍｎ：０．００１～５．０００％
Ｍｎ含有量は０．００１～５．０００％とする必要がある。Ｍｎ含有量が０．００１％未満である場合、溶射皮膜中のＭｎ含有量が不足し、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｍｎ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０％であり、より好ましくは１．０００％である。
一方、Ｍｎ含有量が５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。Ｍｎ含有量の上限値は、好ましくは４．５００％であり、より好ましくは４．０００％である。
Ｍｎ含有量は０．００１～５．０００％とする必要がある。Ｍｎ含有量が０．００１％未満である場合、溶射皮膜中のＭｎ含有量が不足し、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｍｎ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０％であり、より好ましくは１．０００％である。
一方、Ｍｎ含有量が５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。Ｍｎ含有量の上限値は、好ましくは４．５００％であり、より好ましくは４．０００％である。
【0021】
Ｗ：０．０１０～２５．０００％
Ｗ含有量は０．０１０～２５．０００％とする必要がある。Ｗ含有量が０．０１０％未満である場合、溶射皮膜中のＷ含有量が不足し、溶射皮膜中にＷＣが十分に形成されない。これにより、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｗ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０％であり、より好ましくは３．０００％である。
一方、Ｗ含有量が２５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。また、Ｗ含有量が過剰に多い場合、溶射材が過剰に硬くなる。その結果、溶射材の取り扱い性が低下する。Ｗ含有量の上限値は、好ましくは２０．０００％であり、より好ましくは１６．０００％である。
Ｗ含有量は０．０１０～２５．０００％とする必要がある。Ｗ含有量が０．０１０％未満である場合、溶射皮膜中のＷ含有量が不足し、溶射皮膜中にＷＣが十分に形成されない。これにより、溶射皮膜の強度が低下する。その結果、穿孔プラグの穿孔効率が低下する。Ｗ含有量の下限値は、好ましくは０．０５０％であり、より好ましくは３．０００％である。
一方、Ｗ含有量が２５．０００％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。その結果、穿孔圧延時に溶射皮膜の割れが発生しやすくなる。また、Ｗ含有量が過剰に多い場合、溶射材が過剰に硬くなる。その結果、溶射材の取り扱い性が低下する。Ｗ含有量の上限値は、好ましくは２０．０００％であり、より好ましくは１６．０００％である。
【0022】
Ｃｕ：０～０．３０％
Ｃｕ含有量は０～０．３０％とする必要がある。Ｃｕ含有量が０．３０％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。Ｃｕ含有量の上限値は、好ましくは０．２６％であり、より好ましくは０．２１％である。
一方、Ｃｕは含有しなくともよいので、Ｃｕ含有量の下限値は０％である。また、Ｃｕはアーク溶射をする際に溶射材の導電性を良好に保つ効果があるので、Ｃｕは含有させてもよい。Ｃｕを含有させる場合、Ｃｕ含有量の下限値は、好ましくは０．０１％であり、より好ましくは０．０５％である。
Ｃｕ含有量は０～０．３０％とする必要がある。Ｃｕ含有量が０．３０％超である場合、溶射皮膜の靭性が低下する。Ｃｕ含有量の上限値は、好ましくは０．２６％であり、より好ましくは０．２１％である。
一方、Ｃｕは含有しなくともよいので、Ｃｕ含有量の下限値は０％である。また、Ｃｕはアーク溶射をする際に溶射材の導電性を良好に保つ効果があるので、Ｃｕは含有させてもよい。Ｃｕを含有させる場合、Ｃｕ含有量の下限値は、好ましくは０．０１％であり、より好ましくは０．０５％である。
【0023】
残部
上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物を含む。また、以上説明した各元素の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることができる。上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物からなることが好ましい。
上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物を含む。また、以上説明した各元素の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることができる。上述してきた元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物からなることが好ましい。
【0024】
不可避不純物の例として具体的には、Ｓ及びＰなどが挙げられる。本発明の実施形態に係る溶射材のＳ含有量は０～０．１００％であることが好ましい。また、本発明の実施形態に係る溶射材のＰ含有量は０～０．１００％であることが好ましい。
【0025】
溶射材の化学成分の測定方法は以下の通りとする。まず溶射材を酸で溶解し、ＪＩＳ Ｇ １２５８－１ ＩＣＰ発光分光分析方法（２０１４年）に準じて測定する。
【0026】
本発明の実施形態に係る溶射材は、鉄合金製外皮と、鉄合金製外皮の内部に充填された前記フラックスとを備える線材であってもよい。
【0027】
本発明の実施形態に係る溶射材では、鉄合金製外皮のＷ含有量が４．０００％以下であってもよい。鉄合金製外皮のＷ含有量が４．０００％以下である場合、鉄合金製外皮の硬さが減少する。そのため、溶射材の取り扱い性がさらに向上する。鉄合金製外皮のＷ含有量とは、鉄合金製外皮の全質量に対する鉄合金製外皮に含有するＷの質量の百分率である。
【0028】
鉄合金製外皮の化学成分は、ＪＩＳ Ｇ １２５３ スパーク放電発光分光分析方法（２００２年）に準じて測定する。
【0029】
本発明の実施形態に係る穿孔プラグの製造方法について説明する。
【0030】
本発明の実施形態に係る穿孔プラグの製造方法は、上述した、本発明の実施形態に係る溶射材を使用する。これにより、穿孔効率に優れた穿孔プラグを製造することができる。
【0031】
本発明の実施形態に係る穿孔プラグの製造方法は、本発明の実施形態に係る溶射材を使用する限り、特に限定されない。本発明の実施形態に係る穿孔プラグの製造方法は、アーク溶射を使用してもよい。
【実施例】
【0032】
溶射材を１．６ｍｍ径のフラックス入りワイヤとした。フラックス入りワイヤの鉄合金製外皮の化学成分を表１に示した。鉄合金製外皮の残部は鉄及び不可避不純物からなる。鉄合金製外皮の化学成分は、ＪＩＳ Ｇ １２５３ スパーク放電発光分光分析方法（２００２年）に準じて測定した。
【0033】
フラックス入りワイヤの化学成分を、フラックスの化学成分および充填量の変化によって変化させた。フラックス入りワイヤの残部は鉄及び不可避不純物からなる。フラックス入りワイヤの化学成分の内、鉄及び不可避不純物以外の化学成分を表２に示した。
溶射材の化学成分の測定方法は以下の通りとした。まず溶射材を酸で溶解し、ＪＩＳ Ｇ １２５８－１ ＩＣＰ発光分光分析方法（２０１４年）に準じて測定した。
溶射材の化学成分の測定方法は以下の通りとした。まず溶射材を酸で溶解し、ＪＩＳ Ｇ １２５８－１ ＩＣＰ発光分光分析方法（２０１４年）に準じて測定した。
【0034】
［試験方法］
（１）穿孔プラグの製造
ＪＩＳ規定の熱間工具鋼を母材とし、最大直径が１４７ｍｍである砲弾形状のプラグ本体を多数準備した。各プラグ本体の表面にショットブラストを施した後、各プラグ本体の表面に、溶射材としてフラックス入りワイヤを用いたアーク溶射を行って皮膜を形成し、アーク溶射皮膜を有する穿孔プラグを製造した。
アーク溶射皮膜の形成に際しては、溶射機からプラグ本体表面までの溶射距離を最初は２００ｍｍとしてアーク溶射を行いつつ、逐次溶射機を遠ざけ、最後は溶射距離を１０００ｍｍまで広げてアーク溶射を行った。
（１）穿孔プラグの製造
ＪＩＳ規定の熱間工具鋼を母材とし、最大直径が１４７ｍｍである砲弾形状のプラグ本体を多数準備した。各プラグ本体の表面にショットブラストを施した後、各プラグ本体の表面に、溶射材としてフラックス入りワイヤを用いたアーク溶射を行って皮膜を形成し、アーク溶射皮膜を有する穿孔プラグを製造した。
アーク溶射皮膜の形成に際しては、溶射機からプラグ本体表面までの溶射距離を最初は２００ｍｍとしてアーク溶射を行いつつ、逐次溶射機を遠ざけ、最後は溶射距離を１０００ｍｍまで広げてアーク溶射を行った。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
（２）穿孔圧延
アーク溶射により溶射皮膜を形成した各穿孔プラグの表面に、高温環境で慣用する潤滑剤を積層させた。上記の各穿孔プラグを使用して、約１１００℃に加熱した下記の被加工材（素材）を繰り返し穿孔圧延し、下記のホローシェルを作製した。
・被加工材の寸法 ：直径１９１ｍｍ、長さ２２００ｍｍの丸ビレット
・被加工材の材質 ：１３％Ｃｒ鋼
・ホローシェル ：外径１９６ｍｍ、肉厚１６．８２ｍｍ、長さ６５２０ｍｍ
また、比較のために、潤滑剤を積層させていない穿孔プラグについても同様の穿孔圧延を行った。
アーク溶射により溶射皮膜を形成した各穿孔プラグの表面に、高温環境で慣用する潤滑剤を積層させた。上記の各穿孔プラグを使用して、約１１００℃に加熱した下記の被加工材（素材）を繰り返し穿孔圧延し、下記のホローシェルを作製した。
・被加工材の寸法 ：直径１９１ｍｍ、長さ２２００ｍｍの丸ビレット
・被加工材の材質 ：１３％Ｃｒ鋼
・ホローシェル ：外径１９６ｍｍ、肉厚１６．８２ｍｍ、長さ６５２０ｍｍ
また、比較のために、潤滑剤を積層させていない穿孔プラグについても同様の穿孔圧延を行った。
【0038】
［評価方法］
穿孔プラグごとに穿孔圧延を行った後、穿孔プラグの外観を検査し、その表面性状、すなわち溶射皮膜の剥離の有無を調査した。溶射皮膜の剥離があった穿孔プラグは不合格とした。不合格になった穿孔プラグは試験を中断した。穿孔圧延回数の最大回数を１２回とした。
また、穿孔効率を、穿孔効率＝（実際の搬送速度）／（理論上の搬送速度）×１００［％］）の式で求めた。
穿孔プラグごとに穿孔圧延を行った後、穿孔プラグの外観を検査し、その表面性状、すなわち溶射皮膜の剥離の有無を調査した。溶射皮膜の剥離があった穿孔プラグは不合格とした。不合格になった穿孔プラグは試験を中断した。穿孔圧延回数の最大回数を１２回とした。
また、穿孔効率を、穿孔効率＝（実際の搬送速度）／（理論上の搬送速度）×１００［％］）の式で求めた。
【0039】
実施例１～９の溶射材を使用して製造された穿孔プラグは本発明の範囲内であったので、穿孔効率及び穿孔回数に優れていた。
比較例１では、溶射材のＷ含有量が過剰に少なかったので、溶射皮膜に十分の量のＷＣが十分に形成されなかった。その結果、溶射皮膜の強度が不十分となり、穿孔効率が低かった。比較例２では、溶射材のＷ含有量が過剰に多かったので、溶射皮膜の靭性が低下した。その結果、穿孔圧延後に、溶射皮膜の剥離が発生して、穿孔回数が少なかった。
比較例３では、溶射材のＣ含有量が過剰に少なかったので、溶射皮膜に十分の量のＷＣが形成されなかった。その結果、溶射皮膜の強度が不十分となり、穿孔効率が低かった。比較例４では、溶射材のＣ含有量が過剰に多かったので、溶射皮膜の靭性が低下した。その結果、穿孔圧延後に、溶射皮膜の剥離が発生して、穿孔回数が少なかった。
比較例１では、溶射材のＷ含有量が過剰に少なかったので、溶射皮膜に十分の量のＷＣが十分に形成されなかった。その結果、溶射皮膜の強度が不十分となり、穿孔効率が低かった。比較例２では、溶射材のＷ含有量が過剰に多かったので、溶射皮膜の靭性が低下した。その結果、穿孔圧延後に、溶射皮膜の剥離が発生して、穿孔回数が少なかった。
比較例３では、溶射材のＣ含有量が過剰に少なかったので、溶射皮膜に十分の量のＷＣが形成されなかった。その結果、溶射皮膜の強度が不十分となり、穿孔効率が低かった。比較例４では、溶射材のＣ含有量が過剰に多かったので、溶射皮膜の靭性が低下した。その結果、穿孔圧延後に、溶射皮膜の剥離が発生して、穿孔回数が少なかった。
【産業上の利用可能性】
【0040】
以上のことから、本発明によれば、穿孔効率に優れた穿孔プラグを製造するための溶射材及び穿孔効率に優れた穿孔プラグの製造方法を提供することができるので、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【0041】
１０ 溶射材
１１ 鉄合金製外皮
１２ フラックス
１１ 鉄合金製外皮
１２ フラックス
【図1】