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JP7583271B2 - Piercer Plug - Google Patents

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JP7583271B2
JP7583271B2 JP2021047593A JP2021047593A JP7583271B2 JP 7583271 B2 JP7583271 B2 JP 7583271B2 JP 2021047593 A JP2021047593 A JP 2021047593A JP 2021047593 A JP2021047593 A JP 2021047593A JP 7583271 B2 JP7583271 B2 JP 7583271B2
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

本開示は、継目無鋼管の穿孔圧延に用いられるピアサープラグに関する。 This disclosure relates to a piercer plug used in piercing and rolling seamless steel pipes.

従来、ピアサープラグは、表面の遮熱性、潤滑性、及び耐焼付き性を確保するため、表面にスケール皮膜を形成して使用されてきた(例えば、特公平4-8498号公報、特開平4-74848号公報、特開平4-270003号公報、特公平1-7147号公報、特開昭63-203205号公報等を参照)。 Conventionally, piercer plugs have been used with a scale film formed on the surface to ensure the surface's heat insulation, lubricity, and seizure resistance (see, for example, JP-B-4-8498, JP-A-4-74848, JP-A-4-270003, JP-B-1-7147, JP-A-63-203205, etc.).

スケール皮膜は、穿孔圧延ごとに次第に摩耗する。スケール皮膜が完全に摩耗して母材(プラグ本体)が露出すると、母材の溶損や相手材との焼付きが生じる。ステンレス等の難加工材の穿孔ではスケール皮膜の摩耗が顕著であり、数パスで摩耗する場合がある。その度にスケール皮膜を再形成するための熱処理が必要になるが、この熱処理には数時間から数十時間を要するため、能率が悪いという問題がある。 The scale film gradually wears away with each piercing and rolling. If the scale film wears away completely and the base material (plug body) is exposed, it can melt and cause seizure with the mating material. When drilling hard-to-process materials such as stainless steel, the scale film wears away significantly and can wear away after just a few passes. Each time this happens, heat treatment is required to re-form the scale film, but this heat treatment takes anywhere from several hours to several tens of hours, which is problematic in terms of efficiency.

特許第4279350号公報には、鉄及び酸化物からなる溶射皮膜をピアサープラグの母材の表面に形成する技術が提案されている。溶射皮膜は、スケール皮膜よりも母材との密着性や耐摩耗性に優れ、かつ、数分から数十分で形成することができる。そのため溶射皮膜は、スケール皮膜よりも寿命が長く、摩耗しても短時間で再生することができる。 Patent No. 4279350 proposes a technology for forming a thermal spray coating made of iron and oxides on the surface of the base material of a piercer plug. Thermal spray coatings have better adhesion to the base material and better wear resistance than scale coatings, and can be formed in a few minutes to a few tens of minutes. As a result, thermal spray coatings have a longer life than scale coatings, and can be regenerated in a short time even if they wear down.

特許第5339016号公報には、プラグの母材表面にアーク溶射して皮膜を形成する穿孔圧延用プラグの製造方法において、溶射線材として、酸化鉄よりも熱伝導率が低い粒子(具体的にはZrO粒子)や、固体潤滑剤粒子(具体的にはBN粒子)を含有するコアードワイヤを用いることが開示されている。 Japanese Patent No. 5,339,016 discloses that in a manufacturing method for a plug for piercing and rolling in which a coating is formed on the surface of the base metal of the plug by arc spraying, a cored wire containing particles (specifically, ZrO2 particles) having a lower thermal conductivity than iron oxide and solid lubricant particles (specifically, BN particles) is used as the spray wire.

ピアサープラグに関するものではないが、特開2003-147503号公報には、母材の摺動面に低融点金属(具体的には錫、鉛、亜鉛等)又はその合金と固体潤滑材とからなる溶射皮膜を形成した軸受けが開示されている。また、特表2013-526655号公報には、軸受けの摺動面等を被覆するための溶射ワイヤであって、内層と、内層を取り囲む粉末材料層と、粉末材料層を取り囲む外層とを備える溶射ワイヤが開示されている。 Although not related to piercer plugs, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-147503 discloses a bearing in which a thermal spray coating made of a low-melting-point metal (specifically, tin, lead, zinc, etc.) or an alloy thereof and a solid lubricant is formed on the sliding surface of the base material. In addition, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-526655 discloses a thermal spray wire for coating the sliding surface of a bearing, which includes an inner layer, a powder material layer surrounding the inner layer, and an outer layer surrounding the powder material layer.

特公平4-8498号公報Special Publication No. 4-8498 特開平4-74848号公報Japanese Patent Application Publication No. 4-74848 特開平4-270003号公報Japanese Patent Application Publication No. 4-270003 特公平1-7147号公報Special Publication No. 1-7147 特開昭63-203205号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-203205 特許第4279350号公報Patent No. 4279350 特許第5339016号公報Patent No. 5339016 特開2003-147503号公報JP 2003-147503 A 特表2013-526655号公報Special Publication No. 2013-526655

溶射皮膜は、上述のとおりスケール皮膜よりも母材すなわちプラグ本体との密着性や耐摩耗性に優れる。そのため、溶射皮膜の寿命は、スケール皮膜に比べて長い。しかし、低合金ビレットを比較的低温域で穿孔する場合や高合金のような高強度のビレットを穿孔する場合等には、皮膜に剥離が生じ、露出した母材を起点に溶損や焼付きが発生し、プラグ本体を損傷させ得る。 As mentioned above, the thermal spray coating has better adhesion to the base material, i.e., the plug body, and is more abrasion resistant than the scale coating. Therefore, the life of the thermal spray coating is longer than that of the scale coating. However, when piercing a low-alloy billet at a relatively low temperature or when piercing a high-strength billet such as a high-alloy billet, peeling of the coating occurs, and melting and seizing can occur from the exposed base material, damaging the plug body.

プラグ本体の損傷を抑制するために溶射皮膜に要求される主な特性は、潤滑性、耐剥離性及び耐摩耗性である。しかし、これらの特性を同時に満たすことは困難である。すなわち、鉄ワイヤを原料とするアーク溶射皮膜において、皮膜中の未酸化Fe比率を高くすれば、図1に示すように穿孔効率(≒潤滑性)は低下傾向となるが、図2に示すように溶射皮膜のせん断密着力(≒耐剥離性)は向上し、また、図3に示すように摩耗量は低下、すなわち耐摩耗性は向上する。また、ビレットとプラグ本体の間で溶射皮膜を溶融させた場合、摩擦係数が低下して潤滑性は向上するが、皮膜の溶融が顕著であればあるほど耐摩耗性及び耐剥離性は低下する。このように、潤滑性、耐剥離性及び耐摩耗性は、トレードオフの関係にある。 The main properties required for a thermal spray coating to suppress damage to the plug body are lubricity, spalling resistance, and wear resistance. However, it is difficult to simultaneously satisfy all of these properties. In other words, in an arc spray coating made from iron wire, if the unoxidized Fe ratio in the coating is increased, the drilling efficiency (≒ lubricity) tends to decrease as shown in Figure 1, but the shear adhesion strength (≒ spalling resistance) of the thermal spray coating improves as shown in Figure 2, and the amount of wear decreases, that is, wear resistance improves, as shown in Figure 3. In addition, when the thermal spray coating is melted between the billet and the plug body, the friction coefficient decreases and lubricity improves, but the more the coating melts, the lower the wear resistance and spalling resistance become. In this way, there is a trade-off between lubricity, spalling resistance, and wear resistance.

本開示の目的は、耐剥離性及び耐摩耗性を損なわず、適切に潤滑性を向上させた長寿命のピアサープラグを提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a long-life piercer plug that appropriately improves lubrication without compromising peel resistance and wear resistance.

本開示の一実施形態によるピアサープラグは、プラグ本体と、プラグ本体の表面に形成された第1の溶射皮膜とを備えてよい。プラグ本体は、先端部と、先端部よりも後方の底部と、先端部と底部との間に形成された圧延部とを含んでよい。第1の溶射皮膜は、先端部の表面に形成された先端領域と、底部の表面に形成された底領域と、圧延部の表面に形成された圧延領域とを含んでよい。先端領域は、Feと、Oと、不純物とからなってよい。圧延領域は、Feと、Oと、Wと、不純物とからなってよい。圧延領域におけるOを除くWの含有率は、4.0重量%以下であってよい。 A piercer plug according to an embodiment of the present disclosure may include a plug body and a first thermal spray coating formed on a surface of the plug body. The plug body may include a tip portion, a bottom portion rearward of the tip portion, and a rolled portion formed between the tip portion and the bottom portion. The first thermal spray coating may include a tip region formed on the surface of the tip portion, a bottom region formed on the surface of the bottom portion, and a rolled region formed on the surface of the rolled portion. The tip region may be composed of Fe, O, and impurities. The rolled region may be composed of Fe, O, W, and impurities. The content of W excluding O in the rolled region may be 4.0 wt % or less.

本開示によれば、耐剥離性及び耐摩耗性を損なわずに適切に潤滑性を向上させ、長寿命のピアサープラグを得ることができる。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a piercer plug with a long life by appropriately improving lubrication without compromising peel resistance and wear resistance.

図1は、溶射皮膜の穿孔効率の測定結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the measurement results of the drilling efficiency of a thermal spray coating. 図2は、溶射皮膜の密着力の測定結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the measurement results of the adhesion strength of the thermal spray coating. 図3は、溶射皮膜の摩耗量の測定結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the wear amount of the thermal spray coating. 図4は、本開示の一実施形態によるピアサープラグを示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of a piercer plug according to one embodiment of the present disclosure. 図5は、溶射皮膜の形成に用いる装置の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an apparatus used for forming a thermal spray coating. 図6は、コアードワイヤの横断面を示す図である。FIG. 6 shows a cross section of a cored wire. 図7は、本開示に係るピアサープラグの変形例を示す縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a modified example of a piercer plug according to the present disclosure. 図8は、本開示に係るピアサープラグの変形例を示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a modified example of a piercer plug according to the present disclosure. 図9は、実験2において圧延領域のW含有率と摩耗速度の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the W content in the rolled region and the wear rate in Experiment 2. 図10は、実験3において圧延領域のW含有率と摩擦係数との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the W content in the rolled region and the friction coefficient in Experiment 3.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、プラグ本体の表面に形成される溶射皮膜において、潤滑性、耐剥離性及び耐摩耗性を要求される領域は、必ずしも同一ではないという知見を得た。具体的に、発明者らは、図4を参照して、プラグ本体2を先端部21、圧延部22及び底部23に分け、これら3つの部位の表面に形成された溶射皮膜3の各々の要求特性について検討した。表1に示すように、先端部21の表面に形成された溶射皮膜3の先端領域31、圧延部22の表面に形成された溶射皮膜3の圧延領域32及び底部23の表面に形成された溶射皮膜3の底領域33について検討した。表1において、「A」は強く要求される特性を示し、「B」は要求される特性を示し、「C」は高い方が好ましいが特段の要求はない特性を示す。その結果、潤滑性は、特に圧延領域32で強く要求され、先端領域31及び底領域33では、特段要求されないことが分かった。すなわち、圧延領域32以外の先端領域31及び底領域33については、耐摩耗性及び耐剥離性を重視すればよく、圧延領域32においては選択的に高潤滑性の溶射皮膜3を形成することにより、高潤滑で長寿命のピアサープラグ1が効率的に得られることが分かった。本発明は上述の知見に基づいて完成された。以下、本開示の実施形態を説明する。 As a result of intensive research, the inventors have found that the regions of the thermal spray coating formed on the surface of the plug body that require lubricity, peeling resistance, and wear resistance are not necessarily the same. Specifically, the inventors divided the plug body 2 into the tip portion 21, the rolled portion 22, and the bottom portion 23 with reference to FIG. 4, and examined the required characteristics of the thermal spray coating 3 formed on the surface of these three portions. As shown in Table 1, the tip region 31 of the thermal spray coating 3 formed on the surface of the tip portion 21, the rolled region 32 of the thermal spray coating 3 formed on the surface of the rolled portion 22, and the bottom region 33 of the thermal spray coating 3 formed on the surface of the bottom portion 23 were examined. In Table 1, "A" indicates a strongly required characteristic, "B" indicates a required characteristic, and "C" indicates a characteristic that is preferably high but not particularly required. As a result, it was found that lubricity is strongly required especially in the rolled region 32, and is not particularly required in the tip region 31 and the bottom region 33. That is, it was found that for the tip region 31 and bottom region 33 other than the rolling region 32, emphasis should be placed on wear resistance and peeling resistance, and by selectively forming a highly lubricating thermal spray coating 3 in the rolling region 32, a highly lubricating and long-lasting piercer plug 1 can be efficiently obtained. The present invention was completed based on the above findings. The following describes the embodiments of the present disclosure.

Figure 0007583271000001
Figure 0007583271000001

本開示の一実施形態によるピアサープラグは、プラグ本体と、プラグ本体の表面に形成された第1の溶射皮膜とを備えてよい。プラグ本体は、先端部と、先端部よりも後方の底部と、先端部と底部との間に形成された圧延部とを含んでよい。第1の溶射皮膜は、先端部の表面に形成された先端領域と、底部の表面に形成された底領域と、圧延部の表面に形成された圧延領域とを含んでよい。先端領域は、Feと、Oと、不純物とからなってよい。圧延領域は、Feと、Oと、Wと、不純物とからなってよい。圧延領域におけるOを除くWの含有率は、4.0重量%以下であってよい。これにより、ビレットの穿孔圧延時、圧延領域の摩耗速度が十分に低下し、プラグ本体とビレットとの間に介在する圧延領域が溶融して圧延領域に強く要求される潤滑性を適切に向上できる。その結果、長寿命のピアサープラグを得ることができる。 A piercer plug according to an embodiment of the present disclosure may include a plug body and a first thermal spray coating formed on the surface of the plug body. The plug body may include a tip portion, a bottom portion rearward of the tip portion, and a rolled portion formed between the tip portion and the bottom portion. The first thermal spray coating may include a tip region formed on the surface of the tip portion, a bottom region formed on the surface of the bottom portion, and a rolled region formed on the surface of the rolled portion. The tip region may be composed of Fe, O, and impurities. The rolled region may be composed of Fe, O, W, and impurities. The content of W excluding O in the rolled region may be 4.0 wt.% or less. This sufficiently reduces the wear rate of the rolled region during piercing and rolling of the billet, and the rolled region interposed between the plug body and the billet melts, thereby appropriately improving the lubricity that is strongly required for the rolled region. As a result, a piercer plug with a long life can be obtained.

圧延領域におけるOを除くWの含有率は0.5重量%以上であってよい。これにより、圧延領域の摩擦係数が十分に低下する。その結果、長寿命のピアサープラグを得ることができる。 The W content excluding O in the rolled region may be 0.5% by weight or more. This sufficiently reduces the friction coefficient of the rolled region. As a result, a piercer plug with a long life can be obtained.

底領域は、圧延領域と同じ元素で構成されてよい。これにより、溶射皮膜を先端領域と先端領域よりも後方の領域(圧延領域と底領域)の2つの領域に表層領域を分割できる。表層領域を2つの領域に分割した場合であっても、圧延領域に相当する領域の潤滑性を向上できるため、長寿命のピアサープラグを得ることができる。 The bottom region may be composed of the same elements as the rolled region. This allows the thermal spray coating to divide the surface region into two regions: the tip region and a region behind the tip region (the rolled region and the bottom region). Even when the surface region is divided into two regions, the lubricity of the region corresponding to the rolled region can be improved, resulting in a piercer plug with a long life.

ピアサープラグは、プラグ本体と第1の溶射皮膜との間に形成された第2の溶射皮膜を含んでよい。第2の溶射皮膜は、Feと、Oと、不純物とからなってよい。Fe酸化物は、耐剥離性に優れる。これにより、プラグ本体の表面と第1の溶射皮膜との密着性を向上させ、第1の溶射皮膜の剥離を抑制することができる。その結果、長寿命のピアサープラグを得ることができる。 The piercer plug may include a second sprayed coating formed between the plug body and the first sprayed coating. The second sprayed coating may be composed of Fe, O, and impurities. Fe oxides have excellent peeling resistance. This improves the adhesion between the surface of the plug body and the first sprayed coating, and suppresses peeling of the first sprayed coating. As a result, a piercer plug with a long life can be obtained.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated. The dimensional ratios between the components shown in each drawing do not necessarily represent the actual dimensional ratios.

[ピアサープラグの構造]
図4は、本発明の一実施形態によるピアサープラグ1の縦断面図である。ピアサープラグ1は、プラグ本体2と、溶射皮膜3とを備えている。プラグ本体2の全体は、同じ素材で一体的に形成されている。プラグ本体2の素材は、例えば、炭素鋼又はステンレス鋼で構成されてもよい。
[Piercer plug structure]
4 is a longitudinal sectional view of the piercer plug 1 according to one embodiment of the present invention. The piercer plug 1 includes a plug body 2 and a thermal spray coating 3. The entire plug body 2 is integrally formed of the same material. The material of the plug body 2 may be, for example, carbon steel or stainless steel.

プラグ本体2は、砲弾形状を有する。プラグ本体2の横断面は、円形状を有する。プラグ本体2は、先端2aと、先端2aと反対側の端の面すなわち後端面2bを有している。プラグ本体2は、外径がプラグ本体2の先端2aから後端面2bに向かって大きくなる形状を有している。プラグ本体2の後端面2bと、それ以外の面との境は、円形の稜線となっている。プラグ本体2の複数の横断面の外周円の中心を通る線が、プラグ軸心Cとなる。プラグ軸心Cは、穿孔圧延時のビレットの進行方向となる。 The plug body 2 has a bullet shape. The cross section of the plug body 2 has a circular shape. The plug body 2 has a leading edge 2a and a face at the end opposite the leading edge 2a, i.e., a rear end face 2b. The plug body 2 has a shape in which the outer diameter increases from the leading edge 2a to the rear end face 2b of the plug body 2. The boundary between the rear end face 2b of the plug body 2 and the other faces forms a circular ridge. The line passing through the center of the outer circumferential circle of the multiple cross sections of the plug body 2 is the plug axis C. The plug axis C is the direction of travel of the billet during piercing and rolling.

プラグ本体2は、図4に示すように、先端部21と、先端部21とは反対側の底部23と、先端部21及び底部23の間に位置付けられた圧延部22とを有している。圧延部22は、先端部21に連続する後方(図示の右側)の部位である。底部23は、リーリング部23aと逃げ部23bとを有する。リーリング部23aは、圧延部22に連続する後方の部位である。逃げ部23bは、リーリング部23aに連続する後方の部位であり、後端面2bに近い部位である。先端部21及び圧延部22は、穿孔圧延において、肉厚圧下の大部分を受け持つ部位である。底部23は、穿孔圧延において、中空素管(シェルともいう)の肉厚を仕上げる部位である。言い換えれば、先端部21は、穿孔圧延時に、ビレットを穿孔するための力が主に作用する部分である。圧延部22は、穿孔圧延時に、ビレットを拡径するための力が主に作用する部分である。リーリング部23aは、穿孔圧延時に、ビレットを穿孔又は拡径してできる中空素管の肉厚寸法の均一化又は中空素管の内周面の平滑化をするための力が主に作用する部分である。 As shown in FIG. 4, the plug body 2 has a tip portion 21, a bottom portion 23 opposite to the tip portion 21, and a rolled portion 22 positioned between the tip portion 21 and the bottom portion 23. The rolled portion 22 is a rear portion (right side in the figure) continuing from the tip portion 21. The bottom portion 23 has a reeling portion 23a and a relief portion 23b. The reeling portion 23a is a rear portion continuing from the rolled portion 22. The relief portion 23b is a rear portion continuing from the reeling portion 23a and is a portion close to the rear end face 2b. The tip portion 21 and the rolled portion 22 are portions that are responsible for most of the wall thickness reduction in piercing and rolling. The bottom portion 23 is a portion that finishes the wall thickness of the hollow blank tube (also called a shell) in piercing and rolling. In other words, the tip portion 21 is a portion on which the force for piercing the billet mainly acts during piercing and rolling. The rolling section 22 is the section where the force for expanding the diameter of the billet during piercing and rolling mainly acts. The reeling section 23a is the section where the force for uniformizing the wall thickness dimension of the hollow blank pipe created by piercing or expanding the diameter of the billet during piercing and rolling mainly acts to smooth the inner surface of the hollow blank pipe.

プラグ本体2の外径は、プラグ軸心Cの前方から後方に行くに従って大きくなる。すなわち、プラグ本体2の外径は、プラグ軸心Cの方向において変化している。先端部21から圧延部22にかけて、プラグ本体2の外径のプラグ軸心Cの方向における変化率は、先端2aからリーリング部23aに近づくに従って小さくなっている。すなわち、縦断面において、先端部21から圧延部22にかけての外縁線の接線のプラグ軸心Cに対する角度θ2は、先端2aからリーリング部23aに近づくに従って小さくなる。リーリング部23aにおける、プラグ本体2の外径のプラグ軸心C方向における変化率は、先端部21から圧延部22にかけての変化率の最小値と同じか又はより小さい。すなわち、縦断面において、リーリング部23aの外縁線の接線のプラグ軸心Cに対する角度θ1は、先端部21から圧延部22にかけての外縁線の接線のプラグ軸心Cに対する角度θ2の最小値と同じか又はより小さい。図4に示す例では、リーリング部23aの外径のプラグ軸心C方向における変化率は、ほぼ一定である。 The outer diameter of the plug body 2 increases from the front to the rear of the plug axis C. That is, the outer diameter of the plug body 2 changes in the direction of the plug axis C. From the tip 21 to the rolled portion 22, the rate of change of the outer diameter of the plug body 2 in the direction of the plug axis C decreases as it approaches from the tip 2a to the reeling portion 23a. That is, in the longitudinal section, the angle θ2 of the tangent of the outer edge line from the tip 21 to the rolled portion 22 to the plug axis C decreases as it approaches from the tip 2a to the reeling portion 23a. The rate of change of the outer diameter of the plug body 2 in the direction of the plug axis C in the reeling portion 23a is the same as or smaller than the minimum value of the rate of change from the tip 21 to the rolled portion 22. That is, in the longitudinal section, the angle θ1 of the tangent of the outer edge line of the reeling portion 23a to the plug axis C is the same as or smaller than the minimum value of the angle θ2 of the tangent of the outer edge line from the tip 21 to the rolled portion 22 to the plug axis C. In the example shown in FIG. 4, the rate of change of the outer diameter of the reeling portion 23a in the direction of the plug axis C is approximately constant.

また、圧延部22の前端は、プラグ本体2の全長(先端2aから後端面2bまでのプラグ軸心Cの寸法)をD[mm]として、先端2aから0.2×D[mm]以下の位置とするのがよい。圧延部22の後端は、先端2aから0.4×D[mm]以上の位置とするのがよい。すなわち、圧延部22は、プラグ本体2の全長Dに対して先端2aを起点として0.2×D[mm]の位置から0.4×D「mm」までの範囲を含み、先端部21と底部23との間に位置付けられる。 The front end of the rolled portion 22 should be located 0.2 x D [mm] or less from the front end 2a, where D [mm] is the overall length of the plug body 2 (the dimension of the plug axis C from the front end 2a to the rear end face 2b). The rear end of the rolled portion 22 should be located 0.4 x D [mm] or more from the front end 2a. In other words, the rolled portion 22 is located between the front end 21 and the bottom 23, within a range from 0.2 x D [mm] to 0.4 x D [mm] starting from the front end 2a with respect to the overall length D of the plug body 2.

溶射皮膜3は、プラグ本体2の表面に形成されている。溶射皮膜3は、プラグ本体2の後端面2bを除き、先端部21、圧延部22及び底部23の各々の表面を覆っている。すなわち、溶射皮膜3は、図4に示すように、先端部21を覆う先端領域31、圧延部22を覆う圧延領域32及び底部23を覆う底領域33という3つの領域を有している。3つの領域は、領域ごとに分割されてプラグ本体2の表面を被覆している。先端領域31、圧延領域32及び底領域33の各々に含まれる構成元素は、各々の領域で求められる特性(耐摩耗性、潤滑性及び耐剥離性)に応じて決定される。すなわち、各々の領域含まれる構成元素は、各々の領域で求められる特性に応じて異なる。 The sprayed coating 3 is formed on the surface of the plug body 2. The sprayed coating 3 covers the surfaces of the tip portion 21, the rolled portion 22, and the bottom portion 23, except for the rear end surface 2b of the plug body 2. That is, as shown in FIG. 4, the sprayed coating 3 has three regions: a tip region 31 covering the tip portion 21, a rolled region 32 covering the rolled portion 22, and a bottom region 33 covering the bottom portion 23. The three regions are divided into each region and cover the surface of the plug body 2. The constituent elements contained in each of the tip region 31, the rolled region 32, and the bottom region 33 are determined according to the characteristics (wear resistance, lubricity, and peeling resistance) required for each region. That is, the constituent elements contained in each region differ according to the characteristics required for each region.

先端領域31では、上記表1の通り、耐摩耗性が強く要求される。したがって、先端領域31は、Fe、O及び不純物とからなる。これにより、耐摩耗性を向上できる。なお、先端領域31は、耐摩耗性を向上できれば、これら以外の物質を含んでもよい。 As shown in Table 1 above, tip region 31 is required to have high wear resistance. Therefore, tip region 31 is made of Fe, O, and impurities. This improves wear resistance. Note that tip region 31 may contain other substances as long as they improve wear resistance.

圧延領域32では、上記表1の通り、潤滑性が強く要求される。したがって、圧延領域32は、Feと、Oと、Wと、不純物とからなる。これにより、圧延領域32の融点を先端領域31よりも低くすることができる。すなわち、ビレットを穿孔圧延する際に、ピアサープラグ1の使用温度域において、溶射皮膜3の圧延領域32を溶融できる。穿孔圧延時、ピアサープラグ1の表面到達温度は、通常、例えば、850~1300℃になる。圧延領域32は、この温度範囲において溶融するように決定されるのが好ましい。プラグ本体2とビレットとの間に介在する圧延領域32が溶融することにより、摩擦係数が低下する。これにより、圧延領域32の潤滑性を向上できる。なお、圧延領域32は、潤滑性を向上できれば、Feと、Oと、Na、Si、P、Ca、V、Nb及びWからなる群から選ばれる1種又は2種以上と、不純物とから構成されてもよく、これら以外の物質を含んでもよい。 As shown in Table 1 above, the rolling region 32 is required to have a high level of lubricity. Therefore, the rolling region 32 is made of Fe, O, W, and impurities. This allows the melting point of the rolling region 32 to be lower than that of the tip region 31. That is, when the billet is pierced and rolled, the rolling region 32 of the thermal spray coating 3 can be melted in the operating temperature range of the piercer plug 1. During piercing and rolling, the surface temperature of the piercer plug 1 is usually, for example, 850 to 1300°C. It is preferable that the rolling region 32 is determined so that it melts in this temperature range. The friction coefficient decreases as the rolling region 32 interposed between the plug body 2 and the billet melts. This allows the lubricity of the rolling region 32 to be improved. In addition, the rolling region 32 may be composed of Fe, O, one or more elements selected from the group consisting of Na, Si, P, Ca, V, Nb, and W, and impurities, as long as it can improve lubricity, and may also contain other substances.

底領域33は、上記表1の通り、特に強く要求される特性を有しない。ただし、底領域33では、耐剥離性が要求されている。したがって、底領域33の構成元素は、Fe及びOを含むのがよい。これにより、底領域33の耐剥離性を向上できる。なお、底領域33では、強く要求される特性がないため、後述する変形例のように潤滑性を向上させてもよい。 As shown in Table 1 above, bottom region 33 does not have any particularly strongly required properties. However, bottom region 33 is required to have peeling resistance. Therefore, the constituent elements of bottom region 33 should preferably contain Fe and O. This can improve the peeling resistance of bottom region 33. Note that since bottom region 33 does not have any strongly required properties, lubricity may be improved as in the modified example described below.

圧延領域におけるWの含有率は、4.0重量%以下である。なお、圧延領域におけるWの含有率は、圧延領域に含まれるFe、W及び不純物の合計に対するWの含有率(W/(Fe+W+不純物)×100)、すなわち、Oを除く含有率である(以下、先端領域及び底領域のWの含有率についても同じ。)。後述するが、圧延領域におけるWの含有率を4.0重量%以下とした場合、圧延領域の摩耗速度を低下させることができる。その結果、長寿命のピアサープラグ1を得ることができる。圧延領域の摩耗速度を低下させるという観点から、圧延領域におけるWの含有率は、4.0重量%以下するのがよく、好ましくは、3.0重量%とするのがよく、より好ましくは2.4重量%以下とするのがよい。 The W content in the rolling region is 4.0% by weight or less. The W content in the rolling region is the W content relative to the total of Fe, W, and impurities contained in the rolling region (W/(Fe+W+impurities)×100), i.e., the content excluding O (hereinafter, the same applies to the W content in the tip region and bottom region). As will be described later, when the W content in the rolling region is 4.0% by weight or less, the wear rate of the rolling region can be reduced. As a result, a piercer plug 1 with a long life can be obtained. From the viewpoint of reducing the wear rate of the rolling region, the W content in the rolling region should be 4.0% by weight or less, preferably 3.0% by weight, and more preferably 2.4% by weight or less.

圧延領域におけるWの含有率は、0.5重量%以上である。後述するが、圧延領域におけるWの含有率を0.5重量%以上とすることにより、圧延領域の摩擦係数を低下させることができる。その結果、長寿命のピアサープラグ1を得ることができる。圧延領域の摩擦係数を十分に低下させるという観点から、圧延領域におけるWの含有率は、0.5重量%以上とするのがよく、好ましくは0.8重量%以上とするのがよく、より好ましくは1.2重量%以上とするのがよい。 The W content in the rolling region is 0.5% by weight or more. As described later, by making the W content in the rolling region 0.5% by weight or more, the friction coefficient of the rolling region can be reduced. As a result, a piercer plug 1 with a long life can be obtained. From the viewpoint of sufficiently reducing the friction coefficient of the rolling region, the W content in the rolling region is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0.8% by weight or more, and even more preferably 1.2% by weight or more.

このように、本開示によれば、最適部位、すなわち圧延部22の表面に対して高潤滑の溶射皮膜3(圧延領域32)を形成し、適切に潤滑性を向上させたことにより、耐剥離性及び耐摩耗性を損なわず、潤滑性に優れた長寿命のピアサープラグ1を得ることができる。 In this way, according to the present disclosure, by forming a highly lubricating spray coating 3 (rolled region 32) on the optimal portion, i.e., the surface of the rolled portion 22, and appropriately improving lubricity, it is possible to obtain a piercer plug 1 with excellent lubricity and a long life without compromising peel resistance and wear resistance.

[ピアサープラグの製造方法]
以下、ピアサープラグ1の製造方法の一例を説明する。以下で説明する方法はあくまで例示であり、ピアサープラグ1の製造方法はこれに限定されない。
[Manufacturing method of piercer plug]
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the piercer plug 1 will be described. The method described below is merely an example, and the method for manufacturing the piercer plug 1 is not limited to this.

プラグ本体2を準備する。プラグ本体2は、後端面2bを除く表面の少なくとも一部を含む部分が炭素鋼又はステンレス鋼で構成されたものを用いる。 Prepare the plug body 2. The plug body 2 is made of carbon steel or stainless steel, including at least a portion of the surface excluding the rear end face 2b.

プラグ本体2に、溶射皮膜3を形成する。溶射皮膜3は、図5に示すアーク溶射装置100を用いて形成することができる。 A thermal spray coating 3 is formed on the plug body 2. The thermal spray coating 3 can be formed using an arc spraying device 100 shown in FIG. 5.

アーク溶射装置100は、溶射ガン101と、回転台104とを備えている。溶射ガン101は、連続的に供給される溶射線材102及び103の先端でアークを発生させ、溶融した金属を圧縮空気によって噴射する。 The arc spraying device 100 includes a spray gun 101 and a rotating table 104. The spray gun 101 generates an arc at the tip of the continuously supplied spray wires 102 and 103, and sprays the molten metal using compressed air.

本実施形態では、プラグ本体2の先端部21、圧延部22及び底部23の各々の表面に、溶射皮膜3の先端領域31、圧延領域32及び底領域33を別個形成する。 In this embodiment, the tip region 31, rolled region 32, and bottom region 33 of the thermal spray coating 3 are formed separately on the surfaces of the tip portion 21, rolled portion 22, and bottom portion 23 of the plug body 2, respectively.

まず、底部23の表面に対して溶射皮膜3の底領域33を形成する。底領域33を形成するために用いられる溶射線材102及び103は、特に限定されないが、耐剥離性を向上させることが好ましい。そのため、底領域33を形成するために用いられる溶射線材102及び103は、鉄線材である。鉄線材は、アーク溶射により、底部23の表面に鉄酸化物を被覆させる。すなわち、底領域33の構成元素は、FeとOとなる。これにより、底領域33の耐剥離性が向上する。 First, the bottom region 33 of the spray coating 3 is formed on the surface of the bottom 23. The spray wires 102 and 103 used to form the bottom region 33 are not particularly limited, but it is preferable to improve the peeling resistance. Therefore, the spray wires 102 and 103 used to form the bottom region 33 are iron wires. The iron wires are arc sprayed to coat the surface of the bottom 23 with iron oxide. In other words, the constituent elements of the bottom region 33 are Fe and O. This improves the peeling resistance of the bottom region 33.

次に、プラグ本体2の圧延部22の表面に対して溶射皮膜3の圧延領域32を形成する。圧延領域32を形成するために用いられる溶射線材102は、いわゆるコアードワイヤ110である。図6は、コアードワイヤ110の軸方向に垂直な断面図である。コアードワイヤ110は、鉄製の外殻111と、外殻111の内側に封入された充填材112とを含む。 Next, the rolled region 32 of the thermal spray coating 3 is formed on the surface of the rolled portion 22 of the plug body 2. The thermal spray wire 102 used to form the rolled region 32 is a so-called cored wire 110. Figure 6 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the cored wire 110. The cored wire 110 includes an iron shell 111 and a filler material 112 sealed inside the shell 111.

充填材112は、Feと、Wとを含む。なお、充填材112は、先端領域31よりも融点が低い溶射皮膜を形成することが可能なNa、Si、P、Ca、V、Nb及びWからなる群から選ばれる1種又は2種以上とを含んでもよい。充填材112は、これら以外の物質をさらに含んでいてもよい。 The filler 112 contains Fe and W. The filler 112 may contain one or more elements selected from the group consisting of Na, Si, P, Ca, V, Nb, and W, which are capable of forming a thermal spray coating having a lower melting point than the tip region 31. The filler 112 may further contain other substances.

本実施形態では、溶射ガン101によってコアードワイヤ110を溶融させ、圧延部22の表面に圧延領域32を形成する。このとき、充填材112に含まれる上述の物質により、圧延領域32の融点を先端領域31よりも低くすることができる。充填材112に含まれる物質は、圧延領域32中の物質と同じ物質であってもよいし、溶射後に同じ化合物となるように複数の物質を調合したものであってもよい。 In this embodiment, the cored wire 110 is melted by the thermal spray gun 101 to form the rolled region 32 on the surface of the rolled portion 22. At this time, the above-mentioned substance contained in the filler 112 can make the melting point of the rolled region 32 lower than that of the tip region 31. The substance contained in the filler 112 may be the same substance as the substance in the rolled region 32, or it may be a mixture of multiple substances that will become the same compound after thermal spraying.

充填材112に含まれる物質は、Na、Si、P、Ca、V、Nb及びWからなる群から選ばれる1種又は2種以上に限定されない。穿孔圧延時のピアサープラグ1の使用温度域において、圧延領域32を溶融できるように適宜決定することができる。より具体的には、穿孔圧延時、ピアサープラグ1の表面到達温度は、通常、例えば、1150℃又は1200℃など、850~1300℃になる。圧延領域32は、この温度範囲において溶融するように決定されるのが好ましい。 The substance contained in the filler 112 is not limited to one or more selected from the group consisting of Na, Si, P, Ca, V, Nb, and W. It can be appropriately determined so that the rolling region 32 can melt in the operating temperature range of the piercer plug 1 during piercing and rolling. More specifically, during piercing and rolling, the surface temperature of the piercer plug 1 is usually 850 to 1300°C, for example, 1150°C or 1200°C. It is preferable that the rolling region 32 is determined so that it melts in this temperature range.

圧延領域32を形成する溶射線材103は、溶射線材102と同様の構成を有するコアードワイヤ110であってもよいし、通常の鉄線材であってもよい。鉄線材は、例えば炭素鋼(普通鋼)の線材であり、具体的には、鉄を主成分とし、炭素、シリコン、マンガン、及び不純物等を含む線材である。本実施形態における圧延領域32の形成工程では、溶射線材102及び103の少なくとも一方が、先端領域31よりも融点が低い溶射皮膜を形成することが可能な物質を含むコアードワイヤ110であればよい。 The sprayed wire 103 forming the rolling region 32 may be a cored wire 110 having the same configuration as the sprayed wire 102, or may be an ordinary iron wire. The iron wire is, for example, a carbon steel (ordinary steel) wire, and more specifically, a wire containing iron as the main component and carbon, silicon, manganese, impurities, etc. In the process of forming the rolling region 32 in this embodiment, at least one of the sprayed wires 102 and 103 may be a cored wire 110 containing a substance capable of forming a sprayed coating having a lower melting point than the tip region 31.

次に、先端部21の表面に対して溶射皮膜3の先端領域31を形成する。先端領域31を形成するために用いられる溶射線材102及び103は、鉄線材である。鉄線材は、アーク溶射により、先端部21の表面に鉄酸化物を被覆させる。すなわち、先端領域31の構成元素は、FeとOとなる。これにより、先端領域31の耐摩耗性が向上する。 Next, the tip region 31 of the spray coating 3 is formed on the surface of the tip portion 21. The spray wires 102 and 103 used to form the tip region 31 are iron wires. The iron wires are arc sprayed to coat the surface of the tip portion 21 with iron oxide. In other words, the constituent elements of the tip region 31 are Fe and O. This improves the wear resistance of the tip region 31.

先端領域31、圧延領域32及び底領域33の各々を別個形成するために、アーク溶射しない領域にはマスキングを施してもよい。また、溶融した金属が所定の領域に噴射されるように、溶射ガン101の噴射角度を相対的に変え、溶射する領域を適宜変更するようにしてもよい。すなわち、プラグ本体2の先端部、圧延部及び底部の各々の表面に対して、表層領域ごとに別個に溶射皮膜3を形成することができれば、その方法は限定されない。 In order to form the tip region 31, the rolled region 32, and the bottom region 33 separately, the regions that are not to be arc sprayed may be masked. Also, the spray angle of the spray gun 101 may be changed relatively so that the molten metal is sprayed onto a predetermined region, and the region to be sprayed may be changed as appropriate. In other words, as long as the spray coating 3 can be formed separately for each surface region on the surfaces of the tip, rolled portion, and bottom portion of the plug body 2, the method is not limited.

なお、溶射距離が長いほど、溶射皮膜3中の酸化物の比率が高くなる。これは、溶射ガン101の先端から噴射される金属の酸化が溶射距離に応じて進行するためである。溶射距離は、これに限定されないが、例えば100~1400mmである。また、溶射距離を徐々に長くしながら溶射することで、プラグ本体2の近傍の金属成分の比率を高くし、表面に向かうにしたがって酸化物の比率を高くすることができる。 The longer the spraying distance, the higher the ratio of oxides in the sprayed coating 3. This is because the oxidation of the metal sprayed from the tip of the spray gun 101 progresses according to the spraying distance. The spraying distance is not limited to this, but is, for example, 100 to 1400 mm. In addition, by spraying while gradually increasing the spraying distance, it is possible to increase the ratio of metal components near the plug body 2 and increase the ratio of oxides toward the surface.

回転台104によってプラグ本体2を軸周りに回転させながら、溶射皮膜3の表層領域が所定の厚さになるまで溶射する。表層領域の厚さは、これに限定されないが、例えば200~3000μmである。 While rotating the plug body 2 around its axis using the turntable 104, spraying is performed until the surface region of the thermal spray coating 3 reaches a predetermined thickness. The thickness of the surface region is not limited to this, but is, for example, 200 to 3000 μm.

溶射皮膜3を形成後、拡散のための加熱処理を実施することが好ましい。これによって、プラグ本体2と溶射皮膜3とをより密着させることができる。拡散のための加熱処理として例えば、700~1200℃で5分以上である。加熱処理の時間は、さらに好ましくは、10分以上である。加熱処理の温度は、さらに好ましくは、上述した先端領域31よりも融点が低い溶射皮膜を形成することが可能な物質の融点よりも低い温度である。例えば、加熱処理の温度を、1100℃以下、より好ましくは、1000℃以上とすることができる。また、加熱処理の温度を、800℃以上、より好ましくは、900℃以上としてもよい。 After the thermal spray coating 3 is formed, it is preferable to carry out a heat treatment for diffusion. This allows the plug body 2 and the thermal spray coating 3 to be more closely attached to each other. The heat treatment for diffusion is, for example, performed at 700 to 1200°C for 5 minutes or more. The heat treatment time is more preferably 10 minutes or more. The heat treatment temperature is more preferably a temperature lower than the melting point of a material capable of forming a thermal spray coating having a lower melting point than the tip region 31 described above. For example, the heat treatment temperature can be 1100°C or lower, more preferably 1000°C or higher. The heat treatment temperature may also be 800°C or higher, more preferably 900°C or higher.

このように、本開示のピアサープラグ1の製造方法によれば、先端領域31、圧延領域32及び底領域33の各々を別個形成することにより、耐剥離性及び耐摩耗性を損なわず潤滑性に優れた長寿命のピアサープラグ1を効率的に得ることができる。 In this way, according to the manufacturing method of the piercer plug 1 disclosed herein, by separately forming each of the tip region 31, the rolled region 32, and the bottom region 33, it is possible to efficiently obtain a piercer plug 1 with excellent lubricity and long life without compromising peel resistance and wear resistance.

[変形例]
上記実施形態では、溶射皮膜3の表層領域を3つの領域(先端領域31、圧延領域32及び底領域33)に分割したが、図7に示すように、先端領域31と先端領域31よりも後方の領域(圧延領域32と底領域33とを併せた1つの領域)との2つの領域に分割してもよい。以下、この2つの領域をまとめて胴領域と称する場合がある。その際も同様に、先端領域31の耐摩耗性を向上させ、先端領域31よりも後方の領域の潤滑性を向上できるように、溶射皮膜3が形成される。これにより、圧延領域32に相当する領域の潤滑性を向上できるため、耐剥離性及び耐摩耗性を損なわずに高潤滑性のピアサープラグ1を得ることができる。また、表層領域を2分割すればよいため、各々の領域に溶射皮膜を形成する作業を簡略化できる。なお、溶射皮膜3の表層領域は、4つ以上の領域に分割してもよい。表層領域を複数分割した場合であっても、プラグ本体2の表面に対応する位置に各々の領域を形成する工程は、上記表層領域の形成工程と同様である。すなわち、表層領域は、分割された領域ごとにアーク溶射されることによって形成される。
[Modification]
In the above embodiment, the surface region of the thermal spray coating 3 is divided into three regions (the tip region 31, the rolled region 32, and the bottom region 33), but as shown in FIG. 7, it may be divided into two regions, the tip region 31 and a region behind the tip region 31 (one region including the rolled region 32 and the bottom region 33). Hereinafter, these two regions may be collectively referred to as the trunk region. In this case, the thermal spray coating 3 is formed so as to improve the wear resistance of the tip region 31 and improve the lubricity of the region behind the tip region 31. This improves the lubricity of the region corresponding to the rolled region 32, so that a piercer plug 1 with high lubricity can be obtained without impairing the peeling resistance and the wear resistance. In addition, since it is sufficient to divide the surface region into two, the work of forming the thermal spray coating in each region can be simplified. The surface region of the thermal spray coating 3 may be divided into four or more regions. Even when the surface region is divided into a plurality of regions, the process of forming each region at a position corresponding to the surface of the plug body 2 is the same as the above-mentioned process of forming the surface region. That is, the surface layer region is formed by arc spraying each divided region.

また、図8に示すように、プラグ本体2と溶射皮膜3との間に、溶射皮膜3の溶射皮膜4を形成してもよい。溶射皮膜4は、図示のように、溶射皮膜3の各領域に対応する位置で3つの領域に分割できる。溶射皮膜4は、1つの領域であってもよいし、2つ以上に分割された領域であってもよい。溶射皮膜4は、Fe及びOから構成されるのがよい。これにより、プラグ本体2の表面と溶射皮膜3との密着性を向上させ、溶射皮膜3の剥離を抑制することができ、より長寿命のピアサープラグ1を得ることができる。 Also, as shown in FIG. 8, a sprayed coating 4 of the sprayed coating 3 may be formed between the plug body 2 and the sprayed coating 3. As shown in the figure, the sprayed coating 4 can be divided into three regions at positions corresponding to the respective regions of the sprayed coating 3. The sprayed coating 4 may be one region, or may be divided into two or more regions. The sprayed coating 4 is preferably composed of Fe and O. This improves the adhesion between the surface of the plug body 2 and the sprayed coating 3, suppresses peeling of the sprayed coating 3, and provides a piercer plug 1 with a longer life.

溶射皮膜4は、溶射皮膜4と同様に、アーク溶射装置100を用いてプラグ本体2の表面に形成することできる。溶射皮膜4がプラグ本体2の表面に形成されたのち、溶射皮膜3は、溶射皮膜4の表面に形成される。溶射皮膜4の形成工程は、上記溶射皮膜3の形成工程と同様であるため、詳しい説明は省略する。 The thermal spray coating 4 can be formed on the surface of the plug body 2 using the arc spraying device 100, similar to the thermal spray coating 4. After the thermal spray coating 4 is formed on the surface of the plug body 2, the thermal spray coating 3 is formed on the surface of the thermal spray coating 4. The process of forming the thermal spray coating 4 is the same as the process of forming the thermal spray coating 3 described above, so a detailed description will be omitted.

このように、溶射皮膜3は、プラグ本体2のプラグ軸心C方向だけでなく、溶射皮膜3の膜厚方向にも領域を分割して形成することができる。これにより、プラグ本体2の各部位(先端部21、圧延部22及び底部23)で求められる特性に応じた溶射皮膜3をより適切に形成することができる。 In this way, the thermal spray coating 3 can be divided into regions not only in the direction of the plug axis C of the plug body 2, but also in the thickness direction of the thermal spray coating 3. This makes it possible to more appropriately form the thermal spray coating 3 according to the characteristics required for each part of the plug body 2 (the tip portion 21, the rolled portion 22, and the bottom portion 23).

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。この実施例は本発明を限定するものではない。 The present invention will be explained in more detail below based on examples. The present invention is not limited to these examples.

(実験1)
実験1では、複数種類のワイヤ(溶射線材)を用いてプラグ本体表面にアーク溶射により溶射皮膜を形成し、ビレットの穿孔試験を実施した。この試験に用いられるプラグ本体は、鉄基合金製である。表2に示す通り、プラグ本体の縦断面における最大径が70mm、プラグ軸心の全長が230mmであるプラグ本体、或いは、プラグ本体の縦断面における最大径が57mm、プラグ軸心の全長が120mmであるプラグ本体を用いた。これらのプラグ本体の表面に、アーク溶射により先端領域、圧延領域及び底領域の各々の溶射皮膜を形成した。この際、先端領域の厚みは1200~1500μmであり、圧延領域の厚みは500μm、底領域の厚みは300μmであった。
(Experiment 1)
In experiment 1, a thermal spray coating was formed on the surface of a plug body by arc spraying using multiple types of wires (thermal spray wire rods), and a billet piercing test was performed. The plug body used in this test was made of an iron-based alloy. As shown in Table 2, a plug body was used in which the maximum diameter in the longitudinal section of the plug body was 70 mm and the total length of the plug axial center was 230 mm, or a plug body in which the maximum diameter in the longitudinal section of the plug body was 57 mm and the total length of the plug axial center was 120 mm. On the surfaces of these plug bodies, thermal spray coatings were formed in the tip region, the rolled region, and the bottom region by arc spraying. In this case, the thickness of the tip region was 1200 to 1500 μm, the thickness of the rolled region was 500 μm, and the thickness of the bottom region was 300 μm.

溶射皮膜は、Feワイヤ、又は、Fe-Wコアードワイヤを用いて、先端領域、圧延領域及び底領域の各々に別個に施した。Fe-Wコアードワイヤは、溶射皮膜後のWの含有率が0~10.5重量%となるように、充填材の成分を調整した。以下、Feワイヤを用いて施した溶射皮膜をFeワイヤ溶射皮膜と称し、Fe-Wコアードワイヤを用いて施した溶射皮膜をFe-W溶射皮膜と称する。表2に示すように、Feワイヤ溶射皮膜の融点は、1370℃であり、Fe-Wワイヤ溶射皮膜の融点は、1120℃である。すなわち、Fe-W溶射皮膜は、Feワイヤ溶射皮膜よりも融点を低くすることができる。 The thermal spray coating was applied separately to the tip region, the rolled region, and the bottom region using an Fe wire or an Fe-W cored wire. The composition of the filler for the Fe-W cored wire was adjusted so that the W content after the thermal spray coating was 0 to 10.5% by weight. Hereinafter, the thermal spray coating applied using an Fe wire will be referred to as an Fe wire thermal spray coating, and the thermal spray coating applied using an Fe-W cored wire will be referred to as an Fe-W thermal spray coating. As shown in Table 2, the melting point of the Fe wire thermal spray coating is 1370°C, and the melting point of the Fe-W wire thermal spray coating is 1120°C. In other words, the Fe-W thermal spray coating can have a lower melting point than the Fe wire thermal spray coating.

このように作製した種々のピアサープラグを用いて、1200℃又は1150℃に加熱したSUS304ビレットの穿孔圧延を実施した。各ピアサープラグが損傷して使用不能となるまで穿孔を繰り返し、各ピアサープラグが使用不能になるまでに穿孔圧延できたビレット本数を「寿命パス数」として比較した。結果を表2に示す。下記表2において、試験No.5、6、9、10及び11は実施例であり、試験No.1、2、3、4、7、8、12、13、14、15及び16は比較例である。 Using the various piercer plugs thus prepared, piercing and rolling of SUS304 billets heated to 1200°C or 1150°C was carried out. Piercing was repeated until each piercer plug was damaged and unusable, and the number of billets that could be pierced and rolled before each piercer plug became unusable was compared as the "life number of passes." The results are shown in Table 2. In Table 2 below, Test Nos. 5, 6, 9, 10, and 11 are examples, and Test Nos. 1, 2, 3, 4, 7, 8, 12, 13, 14, 15, and 16 are comparative examples.

Figure 0007583271000002
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試験No.1では、先端領域、圧延領域及び底領域の全てにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。この場合、プラグ本体が溶損するおそれもあると推察される。これは、圧延領域の潤滑性が劣るためと考えられる。なお、表2の備考欄において「圧延領域摩耗~溶損」とは、プラグ本体が露出し、プラグ本体が溶損するおそれがある場合を示す。 In Test No. 1, a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip region, rolling region, and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, after three passes, the spray coating in the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body. In this case, it is presumed that there is a risk of the plug body melting. This is thought to be due to poor lubricity in the rolling region. In the remarks column of Table 2, "rolling region wear to melting" refers to a case where the plug body is exposed and there is a risk of the plug body melting.

試験No.2では、先端領域にWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験No.1と同様に、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 2, a piercer plug with an Fe-W wire sprayed coating with a W content of 2.4 wt.% applied to the tip region and an Fe wire sprayed coating applied to the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, as in Test No. 1, after three passes, the sprayed coating in the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.3では、先端領域と圧延領域とに各々のWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施し、底領域にFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験No.1及び2のピアサープラグよりも寿命は長くなったが、4パスで先端領域の溶射皮膜が失われ溶損した。 In test No. 3, a piercer plug with an Fe-W wire spray coating, each with a W content of 2.4% by weight, applied to the tip region and rolled region, and an Fe wire spray coating applied to the bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, the life was longer than that of the piercer plugs in tests No. 1 and 2, but the spray coating in the tip region was lost after four passes.

試験No.4では、先端領域、圧延領域及び底領域の全てに各々のWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験No.3と同様に、4パスで先端領域の溶射皮膜が失われ溶損した。 In test No. 4, a piercer plug with an Fe-W wire spray coating, with a W content of 2.4% by weight in the tip, rolled and bottom regions, was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, as in test No. 3, the spray coating in the tip region was lost and melted after four passes.

試験No.5では、先端領域と底領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域にWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、8パスまでの穿孔で溶射皮膜が損傷せず、寿命を長くすることができた。 In test No. 5, a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip and bottom regions and an Fe-W wire spray coating with a W content of 2.4% by weight applied to the rolled region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, the spray coating was not damaged even after piercing for up to eight passes, and the life was extended.

試験No.6では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験No.5と同様に、8パスまでの穿孔で溶射皮膜が損傷せず、寿命を長くすることができた。 In test No. 6, a piercer plug with an Fe wire spray coating on the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 2.4 wt% on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, as in test No. 5, the spray coating was not damaged even with piercing up to eight passes, and the life was extended.

試験No.7では、先端領域と圧延領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施し、底領域にWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1200℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験No.1と同様に、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 7, a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip region and the rolling region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 2.4 wt% applied to the bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1200°C. As a result, as in Test No. 1, after three passes, the spray coating in the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.8では、試験N0.1とピアサープラグのサイズが異なり(以下の試験No.9~16において同じ。)、先端領域、圧延領域及び底領域の全てにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、試験N0.1と同様に、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 8, the size of the piercer plug was different from that in Test No. 0.1 (the same applies to Test Nos. 9 to 16 below), and a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip region, rolling region, and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1,150°C. As a result, as in Test No. 0.1, after three passes, the spray coating in the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験N0.9では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が0.6重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、5パスまでの穿孔で溶射皮膜が損傷せず、比較的に寿命を長くすることができた。 In test No. 0.9, a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 0.6% by weight applied to the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, the spray coating was not damaged even after piercing for up to five passes, and a relatively long life was achieved.

試験N0.10では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が1.2重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、7パスまでの穿孔で溶射皮膜が損傷せず、寿命を長くすることができた。 In test No. 0.10, a piercer plug with an Fe wire spray coating applied to the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 1.2% by weight applied to the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, the spray coating was not damaged even after piercing for up to seven passes, and the life was extended.

試験N0.11では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、7パスまでの穿孔で溶射皮膜が損傷せず、寿命を長くすることができた。 In test No. 0.11, a piercer plug with an Fe wire spray coating on the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 2.4% by weight on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, the spray coating was not damaged even after piercing for up to seven passes, and the life was extended.

試験N0.12では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が4.9重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、その結果、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In test No. 0.12, a piercer plug with an Fe wire spray coating on the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 4.9% by weight on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, after three passes, the spray coating on the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験N0.13では、先端領域にFeワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにWの含有率が10.5重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、その結果、2パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In test No. 0.13, a piercer plug with an Fe wire spray coating on the tip region and an Fe-W wire spray coating with a W content of 10.5% on the rolled region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, after two passes, the spray coating on the rolled region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.14では、先端領域にWの含有率が0.6重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 14, a piercer plug with an Fe-W wire sprayed coating with a W content of 0.6 wt.% on the tip region and an Fe wire sprayed coating on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, after three passes, the sprayed coating on the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.15では、先端領域にWの含有率が1.2重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 15, a piercer plug with an Fe-W wire sprayed coating with a W content of 1.2 wt.% on the tip region and an Fe wire sprayed coating on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, after three passes, the sprayed coating on the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.16では、先端領域にWの含有率が2.4重量%であるFe-Wワイヤ溶射皮膜を施し、圧延領域と底領域とにFeワイヤ溶射皮膜を施したピアサープラグを用い、1150℃でSUS304ビレットを穿孔した。その結果、3パス後に圧延領域の溶射皮膜が摩耗して剥離し、プラグ本体が露出した。 In Test No. 16, a piercer plug with an Fe-W wire sprayed coating with a W content of 2.4 wt.% on the tip region and an Fe wire sprayed coating on the rolling region and bottom region was used to pierce a SUS304 billet at 1150°C. As a result, after three passes, the sprayed coating on the rolling region wore away and peeled off, exposing the plug body.

試験No.1~16の結果、試験No.5、6、9、10及び11では、寿命パス回数が比較的多くなった。すなわち、ピアサープラグの寿命を延ばすことができた。特に、試験N0.5、6、10及び11では、寿命パス回数が7~8であり、他の試験に比べて飛躍的にピアサープラグの寿命を延ばすことができた。なお、試験No.5及び6の結果のように、底領域がFe溶射皮膜又はFe-W溶射皮膜のいずれであっても、寿命パス回数には影響しないこと、及び、胴領域がFe-W溶射皮膜である場合もピアサープラグの寿命が長くなることを確認できた。 As a result of Test Nos. 1 to 16, the number of life passes was relatively high in Test Nos. 5, 6, 9, 10, and 11. In other words, the life of the piercer plug could be extended. In particular, the number of life passes was 7 to 8 in Test Nos. 0.5, 6, 10, and 11, and the life of the piercer plug was extended dramatically compared to the other tests. In addition, as shown by the results of Test Nos. 5 and 6, it was confirmed that the number of life passes is not affected whether the bottom region is an Fe sprayed coating or an Fe-W sprayed coating, and that the life of the piercer plug is also extended when the body region is an Fe-W sprayed coating.

一方で、試験No.12及び13では、圧延領域がFe-W溶射皮膜であるものの、寿命パス回数は比較的少ない3及び2であった。これは、Wの含有率を4.9重量%及び10.5重量%と比較的大きくした結果、圧延領域の溶融が促進されて圧延領域が大きく摩耗したためと考えられる。すなわち、穿孔圧延時において、圧延領域の皮膜溶融による摩耗進行が皮膜溶融の潤滑効果によるせん断応力低減に伴う摩耗軽減よりも大きくなったためと考えれる。そのため、圧延領域におけるWの含有率は、4.0重量%以下とするのがよい。また、Wの含有率が2.4重量%である試験No.11では寿命パス回数が7と大きくなっているため、圧延領域におけるWの含有率は、好ましくは3.0重量%以下、より好ましくは2.4重量%以下とするのがよい。 On the other hand, in Test No. 12 and 13, the rolling region was an Fe-W spray coating, but the number of passes was relatively low at 3 and 2. This is thought to be because the W content was relatively high at 4.9% by weight and 10.5% by weight, which promoted melting of the rolling region and caused the rolling region to wear out significantly. In other words, it is thought that the wear progression due to the coating melting in the rolling region during piercing rolling was greater than the wear reduction associated with the reduction in shear stress due to the lubricating effect of the coating melting. Therefore, it is preferable that the W content in the rolling region be 4.0% by weight or less. In Test No. 11, where the W content is 2.4% by weight, the number of passes was high at 7, so the W content in the rolling region is preferably 3.0% by weight or less, more preferably 2.4% by weight or less.

また、試験No.8、9及び10を比較すると、試験No.9においてWの含有率を0.6重量%とすることにより寿命パス回数が5となって試験No.8よりも多くなり、さらに、試験No.10においてWの含有率を1.2重量%とすることにより、寿命パス回数が7となって、より寿命パス回数が多くなっている。これは、穿孔圧延時において、圧延領域の皮膜溶融による摩耗進行が皮膜溶融の潤滑効果によるせん断応力低減に伴う摩耗軽減よりも小さくなったためと考えられる。すなわち、圧延領域におけるWの含有率は、0.5重量%以上とするのがよく、好ましくは0.8重量%以上、より好ましくは1.2重量%以上とするのがよい。この圧延領域におけるWの含有率について、摩耗速度と摩耗係数の観点から下記の実験2及び実験3においてさらに検討した。 In addition, comparing Test No. 8, 9, and 10, the number of passes in life was 5 in Test No. 9 by setting the W content to 0.6 wt%, which is more than Test No. 8, and the number of passes in life was 7 in Test No. 10 by setting the W content to 1.2 wt%, which is more than the number of passes in life. This is thought to be because the wear progression due to the film melting in the rolling area during piercing rolling was smaller than the wear reduction due to the reduction in shear stress caused by the lubricating effect of the film melting. In other words, the W content in the rolling area should be 0.5 wt% or more, preferably 0.8 wt% or more, and more preferably 1.2 wt% or more. The W content in the rolling area was further examined in the following Experiments 2 and 3 from the viewpoint of wear rate and wear coefficient.

(試験2)
実験2では、先端領域、圧延領域及び底領域におけるWの含有率とこれら各領域の摩耗速度との関係について評価を行った。具体的には、実験1のNo.8~16と同じ形状のピアサープラグを用い、先端領域及び圧延領域を含む全領域で溶射皮膜中のWの含有率が0.0重量%、0.6重量%、1.2重量%、2.4重量%、4.9重量%及び10.5重量%となるピアサープラグをそれぞれ製作した。これらのピアサープラグにおいて、各々、実験1のNo.8~16と同じ穿孔条件で1パスだけ穿孔を行った際の、穿孔前後での先端領域膜厚及び圧延領域膜厚の減少量を測定することにより、1パスあたりの摩耗速度を評価した。実験2について、図9のグラフを参照して説明する。なお、図9において、胴領域とは、上述の通り、圧延領域及び底領域を示す。図9のグラフに示すように、先端領域の摩耗速度は、Wの含有率が増加するに従って逓増している。
(Test 2)
In experiment 2, the relationship between the W content in the tip region, the rolled region, and the bottom region and the wear rate of each region was evaluated. Specifically, piercer plugs having the same shape as Nos. 8 to 16 in experiment 1 were used, and piercer plugs with W contents of 0.0 wt%, 0.6 wt%, 1.2 wt%, 2.4 wt%, 4.9 wt%, and 10.5 wt% in the thermal spray coating were manufactured in the entire region including the tip region and the rolled region, respectively. In each of these piercer plugs, piercing was performed in only one pass under the same piercing conditions as Nos. 8 to 16 in experiment 1, and the wear rate per pass was evaluated by measuring the reduction in the film thickness in the tip region and the rolled region before and after piercing. Experiment 2 will be described with reference to the graph in FIG. 9. In FIG. 9, the body region refers to the rolled region and the bottom region as described above. As shown in the graph in FIG. 9, the wear rate of the tip region gradually increases as the W content increases.

一方、胴領域、すなわち圧延領域及び底領域の摩耗速度は、Wの含有率が0.0重量%の場合には126μm/Passとなり、0.6重量%の場合には88μm/Passとなり、1.2重量%の場合には50μm/Passとなり、2.4重量%の場合には65μm/Passとなり、4.9重量%の場合には128μm/Passとなり、10.5重量%の場合には200μm/Passとなった。このように、胴領域の摩耗速度は、Wの含有率を1.2重量%とするまでは徐々に遅くなり、その後徐々に速くなった。そして、Wの含有率が4.9重量%になったとき、胴領域の摩耗速度は、Wの含有率が0重量%である場合とほぼ同等の128μm/Passとなった。その結果、圧延領域における摩耗速度は、Wの含有率が少なくとも4.0重量%以下であれば、Wの含有率が0重量%である場合よりも遅くなり、1.2重量%の場合に最も摩耗速度が遅くなることが分かった。また、Wの含有率が2.4重量%の場合は、摩耗速度が1.2重量%の場合とほぼ同等であることから、より好ましくは、Wの含有率を2.4重量%以下とすれば適切に胴領域の摩耗速度を遅くできると考えられる。このように、摩耗速度の観点からすれば、圧延領域におけるWの含有率が0.0重量%である場合に比べ、Wの含有率を4.0重量%以下、好ましくは3.0重量%以下、より好ましくは2.4重量%以下とすることにより圧延領域の摩耗速度を適切に低下させる、すなわち、長寿命のピアサープラグを得ることできると分かった。 On the other hand, the wear rate of the trunk region, i.e., the rolling region and the bottom region, was 126 μm/Pass when the W content was 0.0 wt%, 88 μm/Pass when it was 0.6 wt%, 50 μm/Pass when it was 1.2 wt%, 65 μm/Pass when it was 2.4 wt%, 128 μm/Pass when it was 4.9 wt%, and 200 μm/Pass when it was 10.5 wt%. Thus, the wear rate of the trunk region gradually slowed down until the W content was 1.2 wt%, and then gradually increased. Then, when the W content reached 4.9 wt%, the wear rate of the trunk region became 128 μm/Pass, which was almost the same as when the W content was 0 wt%. As a result, it was found that the wear rate in the rolling region is slower when the W content is at least 4.0% by weight or less than when the W content is 0% by weight, and is slowest when the W content is 1.2% by weight. In addition, when the W content is 2.4% by weight, the wear rate is almost the same as when the W content is 1.2% by weight, so it is considered that the wear rate of the trunk region can be appropriately slowed by setting the W content to 2.4% by weight or less. Thus, from the viewpoint of wear rate, it was found that the wear rate of the rolling region can be appropriately reduced by setting the W content to 4.0% by weight or less, preferably 3.0% by weight or less, more preferably 2.4% by weight or less, compared to when the W content in the rolling region is 0.0% by weight, i.e., a piercer plug with a long life can be obtained.

(試験3)
上述の試験2に加え、実験3では、溶射皮膜の摩擦係数とWの含有率との関係について評価を行った。具体的には、高温摩擦試験機(株式会社米倉製作所製)を使用し、Fe-Wワイヤ溶射皮膜の摩擦係数をWの含有率に応じて評価した。Fe製の外殻111の内側にFeとWと含む混合粉末である充填材112を封入したコアードワイヤ(Fe-Wコアードワイヤ)を作製し、アーク溶射により試験片の表面にWの含有率が0~14重量%の溶射皮膜を500μmの厚みで作製した。Wを含有する溶射皮膜の溶融温度は、実験1の各試験と同様に1120℃である。この皮膜を溶射した試験片と、所定温度(1150℃又は1200℃)に加熱した鋼材試験片とを80MPaの面圧で接触させ、0.25m/sec.の速度で回転摺動させた。その摺動距離が5mの時点における摩擦力実測値から摩擦係数を導出した。結果について図10を参照して説明する。なお、グラフの横軸に示すWの含有率は、溶射皮膜を化学分析することにより測定した。図10のグラフに示すように、溶射皮膜に含まれるWの含有率が0.5重量%である場合、溶融温度1120℃以上で加熱することにより、0.0重量%である場合に比べて摩擦係数が著しく低下している。また、Wの含有率が1.2重量%以上であれば、0.0重量%である場合に比べて摩擦係数が大きく低下している。その後Wの含有率が多くなるに従って徐々に低下している。したがって、Wの含有率を0.5重量%以上、好ましくは0.8重量%以上、より好ましくは1.2重量%以上とすれば、効果的に摩擦係数を低下させることができ、圧延領域における潤滑効果をより効果的に得られる、すなわち、より長寿命のピアサープラグを得ることができると分かった。
(Test 3)
In addition to the above-mentioned Test 2, in Experiment 3, the relationship between the friction coefficient of the thermal spray coating and the content of W was evaluated. Specifically, a high-temperature friction tester (manufactured by Yonekura Seisakusho Co., Ltd.) was used to evaluate the friction coefficient of the Fe-W wire thermal spray coating according to the content of W. A cored wire (Fe-W cored wire) was prepared in which a filler 112, which is a mixed powder containing Fe and W, was enclosed inside an outer shell 111 made of Fe, and a thermal spray coating having a W content of 0 to 14 wt % was prepared to a thickness of 500 μm on the surface of the test piece by arc spraying. The melting temperature of the thermal spray coating containing W was 1120 ° C., as in each test of Experiment 1. The test piece on which this coating was sprayed and a steel test piece heated to a predetermined temperature (1150 ° C. or 1200 ° C.) were brought into contact with each other at a surface pressure of 80 MPa and rotated and slid at a speed of 0.25 m/sec. The friction coefficient was derived from the friction force measured at the sliding distance of 5 m. The results will be described with reference to FIG. 10. The W content shown on the horizontal axis of the graph was measured by chemically analyzing the thermal spray coating. As shown in the graph of FIG. 10, when the W content in the thermal spray coating is 0.5 wt %, the friction coefficient is significantly reduced by heating at a melting temperature of 1120° C. or higher, compared to when the W content is 0.0 wt %. When the W content is 1.2 wt % or higher, the friction coefficient is significantly reduced compared to when the W content is 0.0 wt %. Thereafter, the friction coefficient gradually decreases as the W content increases. Therefore, it was found that if the W content is 0.5 wt % or higher, preferably 0.8 wt % or higher, and more preferably 1.2 wt % or higher, the friction coefficient can be effectively reduced, and the lubricating effect in the rolling region can be more effectively obtained, that is, a piercer plug with a longer life can be obtained.

以上の実験1~3の結果によれば、圧延領域におけるWの含有率は、摩耗速度の観点から、4.0重量%以下、好ましくは3.0重量%以下、より好ましくは2.4重量%以下とするのがよく、また、摩擦係数の観点から、0.5重量%以上、好ましくは0.8重量%以上、より好ましくは1.2重量%以上とするのがよいことが確認できた。 The results of Experiments 1 to 3 above confirmed that, from the standpoint of wear rate, the W content in the rolling region should be 4.0% by weight or less, preferably 3.0% by weight or less, and more preferably 2.4% by weight or less, and from the standpoint of friction coefficient, the W content should be 0.5% by weight or more, preferably 0.8% by weight or more, and more preferably 1.2% by weight or more.

1 ピアサープラグ
2 プラグ本体
2a 先端
2b 後端面
21 先端部
22 圧延部
23 底部
3 溶射皮膜
31 先端領域
32 圧延領域
33 底領域
4 溶射皮膜
C プラグ軸心
Reference Signs List 1 Piercer plug 2 Plug body 2a Tip 2b Rear end face 21 Tip portion 22 Rolled portion 23 Bottom portion 3 Thermal spray coating 31 Tip region 32 Rolled region 33 Bottom region 4 Thermal spray coating C Plug axis

Claims (4)

プラグ本体と、
前記プラグ本体の表面に形成された第1の溶射皮膜とを備え、
前記プラグ本体は、先端部と、前記先端部よりも後方の底部と、前記先端部と前記底部との間に形成された圧延部とを含み、
前記第1の溶射皮膜は、前記先端部の表面に形成された先端領域と、前記底部の表面に形成された底領域と、前記圧延部の表面に形成された圧延領域とを含み、
前記先端領域は、Feと、Oと、不純物とからなり、
前記圧延領域は、Feと、Oと、Wと、不純物とからなり、
前記圧延領域におけるOを除くWの含有率は、4.0重量%以下である、ピアサープラグ。
The plug body,
a first thermal spray coating formed on a surface of the plug body,
the plug body includes a front end portion, a bottom portion rearward of the front end portion, and a rolled portion formed between the front end portion and the bottom portion,
the first thermal spray coating includes a tip region formed on a surface of the tip portion, a bottom region formed on a surface of the bottom portion, and a rolled region formed on a surface of the rolled portion,
the tip region comprises Fe, O, and impurities;
The rolling region is composed of Fe, O, W, and impurities,
a W content excluding O in the rolled region is 4.0% by weight or less.
請求項1に記載のピアサープラグであって、
前記圧延領域におけるOを除くWの含有率は0.5重量%以上である、ピアサープラグ。
2. The piercer plug of claim 1,
a W content excluding O in the rolled region is 0.5 wt % or more.
請求項1又は2に記載のピアサープラグであって、
前記底領域は、前記圧延領域と同じ元素で構成される、ピアサープラグ。
The piercer plug according to claim 1 or 2,
the bottom region being composed of the same elements as the rolled region.
請求項1~3のいずれか1項に記載のピアサープラグであって、さらに、
前記プラグ本体と前記第1の溶射皮膜との間に形成された第2の溶射皮膜を含み、
前記第2の溶射皮膜は、Feと、Oと、不純物とからなる、ピアサープラグ。
The piercer plug according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
a second thermal sprayed coating formed between the plug body and the first thermal sprayed coating,
The second thermal spray coating comprises Fe, O, and impurities.
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