CN1924060A - 低屈服比圆型支柱用钢板和钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用UOE制管法，保持轧制状态不进行热处理，来制造低屈服比的圆型支柱用钢管的方法。以重量百分比计，将具有C：0.10～0.18％，Si：0.05～0.55％，P：0.030％以下，S：0.01 5％以下，Mn：1.00～1.60％的钢坯加热到1000～1200℃的温度范围，并按照使950℃以下温度范围的压下率到达50％以上的方式，进行热轧制，在780℃以上温度范围内进行最终精轧后，空冷。
Description
技术领域
本发明涉及低屈服比的圆型支柱用钢板和钢管的制造方法。更详细地说，本发明涉及能够通过UOE制管法制造低屈服比的圆型支柱用钢管的50公斤级低屈服比的圆型支柱用钢板和钢管制造方法。
背景技术
近年，伴随着以大都市为中心而产生的土地不足，要求最大限度的有效利用有限的土地。因此，替代以往的大致矩形的水平断面形状的大楼，而建设合乎土地形状的不规则形状的水平断面形状的大楼。这样，由于建设的大楼的水平断面形状变化，在设计方面，与以往相比，有时必须改变例如设置梁的位置和梁的大小。
但是，以往作为建筑用结构材料广泛使用的方型支柱，例如梁的设置位置和设置角度受到限制，不能充分适应上述梁设置位置的改变。
但是，作为建筑用结构材料使用的支柱有方型支柱和圆型支柱。由于该圆型支柱具有：(1)与方型支柱相比，在美观方面出色，并且能够降低柱面积，以及(2)即使是方型支柱安装困难的角度，梁也能自由安装的特点，近年，在例如站前周围的再开发而进行的地下停车场的建设时，作为建筑用结构材料，其需求有增加的趋势。
但是，虽然已知有UOE制管法，该方法通过以例如厚度6mm以上的厚板为原材料，通过强大的压力机冷弯成U型后，由O型压力机形成圆形，并从内外面进行埋弧焊接，主要用来制造输送石油和天然气的管路的大口径钢管，但是一直以来，上述圆型支柱主要是通过离心铸造法来制造的。下面对其理由进行说明。
即，通常，在很多情况下，管路用的大口径钢管在其用途方面对纵向(以下，在本说明书中称为“L方向”)的屈服比没有特殊的要求，对横向(以下，在本说明书中称为“T方向”)的屈服比有要求。另外，T方向的屈服比在API标准规定的值即使最低也只是85％(API SL 37th，1988)的程度。与此相反，含有圆型支柱的建筑用结构材料为了防止地震等灾害发生时大楼倒塌，要求屈服比(屈服强度和抗拉强度之比)低，具体的说，要求屈服比在80％以下(L方向)。
众所周知，由UOE制管法得到的大口径钢管的屈服比，对T方向而言，由于在成形过程(U形压力机成形，O形压力机成形和扩管)中产生的包辛格效应和由选取试样后的压平展开产生的包辛格效应，屈服强度与钢板相比降低，同时，由于抗拉强度由于冷加工硬化稍有增加，故而与钢板的屈服比相比显著降低。另一方面，对L方向而言，上述包辛格(Bauschinger)效应，在制造过程和选取试样时均不产生，由于只产生冷加工硬化，屈服点增加，结果导致与钢板的屈服比相比增加。
这样，由UOE制管法制造圆型支柱，稳定地满足L方向和T方向要求的低屈服比是极其困难的。因此，以往，上述圆型支柱是由离心铸造法制造的。
但是，实施离心铸造法需要专用设备，导致制造成本上升。因此，近年来，提出了各种不采用离心铸造法，能够制造低屈服比的圆型支柱用钢管的方法。
提出的各种方法有，例如，在特开平3-87317号公报中，将低碳钢或者低碳低合金钢管加热到Ac3点以上，然后空冷，从(Ar3点-20℃)～(Ar3点-250℃)以30℃/sec以上的冷却速度水冷，制造低屈服比钢管的方法，在特开平3-87318号公报中，将低碳钢或者低碳低合金钢管加热到(Ac3点-250℃)～(Ac3点-20℃)，紧接着以30℃/sec以上的冷却速度水冷，制造低屈服比钢管的方法，此外还有，特开平3-97810号公报或者特开平3-97811号公报中，简单叙述的话，将低碳钢或者低碳低合金钢钢管加热到Ac3点以上，在Ac3点以上将钢管成形为方管，然后空冷，从(Ar3点-20℃)～(Ar3点-200℃)以30℃/sec以上的速度冷却，制造低屈服比方管的方法。
这些方法，由于全都要管成形后进行热处理，以制造低屈服比钢管，无论哪个都不能避免制造成本的上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低屈服比圆型支柱用钢板和钢管的制造方法，能够通过利用现有UOE制管设备的UOE制管法，在管成形后不进行热处理而以轧制态材料制造低屈服比的圆型支柱用钢管。
其中，本发明的要点是一种50公斤级低屈服比圆型支柱用钢板的制造方法，其特征在于，以重量百分比计，将具有由C：0.10～0.18％，Si：0.05～0.55％，Mn：1.00～1.60％，P：0.030％以下，S：0.015％以下，Al：0.003～0.10％，CEQ：0.30～0.44％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质构成的钢成分的钢坯加热到1000～1200℃温度范围，进行在950℃以下温度范围的压下率为50％以上的热轧制，在780℃以上温度范围进行最终精轧后，进行空冷，从而制造低屈服比圆型支柱用钢板。
另外，从其他方面看，是一种特征在于以上述低屈服比圆型支柱用钢板为原材料，通过UOE制管法制造低屈服比的圆型支柱用钢管的50公斤级低屈服比的圆型支柱用钢管的制造方法。UOE制管法可以是通常条件的方法，例如，可以与经过UO压制→埋弧焊接→扩管的通常的管路用大口径钢管制造方法相同。
下面，与作用效果一起，详细说明本发明。并且，在以后的本说明书中，只要预先没有进行特别的说明，“％”意味着“重量％”。首先，对限定本发明中使用的钢坯的成分的理由进行说明。
C：0.10～0.18％
C是为了确保得到成品的强度而添加的。C含量不足0.10％不能确保强度，另一方面，如果超过0.18％，在UOE制管法中，埋弧焊接时，会产生高温裂纹。因此，在本发明中，C含量限定在0.10％以上0.18％以下。
Si：0.05～0.55％
Si是为了强化钢水脱氧，同时确保成品的强度而添加的。Si含量如果不足0.05％，不能得到充分的脱氧效果，另一方面，0.55％是关于焊接结构用轧制钢材的JIS G 3106中规定的SM490A中Si含量的上限，超过此限度，则超出标准范围。因此，在本发明中，Si的含量限制在0.05％以上0.55％以下。
Mn：1.00～1.60％
Mn是为了确保成品强度而添加的。Mn含量不足1.00％时，不能确保足够的强度，另一方面，1.60％是关于焊接结构用轧制钢材的JIS G 3106中规定的SM490A中Mn含量的上限，超过此限度，会超出标准范围。因此，在本发明中，Mn的含量限制在1.00％以上1.60％以下。
P：0.030％以下
P是本发明中的杂质，由于含量多时，埋弧焊接时会产生高温裂纹，因此希望含量尽可能的少。但是，在0.030％以下，不会产生上述高温裂纹，相反，极端降低会同时导致成本增加。因此，在本发明中，P含量限制在0.030％以下。
S：0.015％以下
S在本发明中是杂质，不过，在UOE成形时，也是有助于确保必要的韧性的元素。因此，在本发明中，S含量限定在0.015％以下。
Al：0.003～0.10％
Al是为了强化钢水脱氧而添加0.003％以上的。但是，如果Al添加超过0.10％，会产生氧化铝系夹杂物。因此，在本发明中，Al含量限定在0.003％以上0.10％以下。
CEQ：0.30～0.44％
由下式表示的CEQ，即表现碳当量的指标，
CEQ＝C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Ni/40+Mo/4+V/14
如果不足0.30％，则强度不足，另一方面，如果超过0.44％，扭曲和现场焊接时的缺陷发生率增高。因此，在本发明中，CEQ限定在0.30％以上0.44％以下。
上述以外的成分是Fe和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，容许Cr：0.10％以下，Ni：0.10％以下，Mo：0.10％以下，V：0.01％以下的程度。
在本发明中，将上述成分的钢坯加热到1000～1200℃温度范围。限定加热温度在1200℃以下的理由是，由于如果超过该温度，进行加热，导致
颗粒粗大化，在UO压制成形时不能确保需要的最低限度的缺口韧性，另一方面，将加热温度限定在1000℃以上的理由是，如果不足1000℃，则难以将其后的最终完成温度确保在后述的780℃以上。
在本发明中，进行该加热后，按照使950℃以下温度范围内的压下率达到50％以上的方式，进行热轧制，在780℃以上温度范围内进行最终精轧。确保950℃以下温度范围的压下率达到50％以上的理由也是为了确保未再结晶区域的压下比，确保UO压制成形时需要的最低的缺口韧性。此外，最终完成温度为780℃以上是由于在该温度以下，预计由于加工硬化，在其后的制管工序中屈服比上升，为了使L方向的屈服比变为80％以下，而充分降低钢板的屈服比。
这样结束热轧制后，通过空冷，能够制造低屈服比圆型支柱用钢板。不进行空冷，例如进行水冷，由于成为过度的细晶粒组织，屈服比上升。
而且，将该低屈服比圆型支柱用钢板作为原材料，由通常条件的UOE制管法，能够制造低屈服比的圆型支柱用钢管。该低屈服比的圆型支柱用钢管是屈服比为50kgf/mm2级的圆型支柱用钢管，其屈服比在80％以下。
这样，通过本发明，可以保持轧制状态，不进行热处理，由UOE制管法制造低屈服比的圆型支柱用钢管。此外，下面参照实施例对本发明进行详细说明，但是，这是本发明的示例，本发明不能由此而被不恰当的限制。
具体实施方式
将具有如表1所示的钢成分的钢坯加热到如表1所示的温度，按照使在950℃～930℃范围内板厚度变为同样如表1所示的值的方式，进行热轧制，在同样如表1所示的完成温度下进行最终精轧后，进行空冷或者水冷，制造了低屈服比圆型支柱用钢板的试样No.1～试样No.12。并且，所谓的“调整温度”，“调整厚度”是表示控制轧制条件的量，特别是，调整温度是用于进行控制轧制的控制、管理因素，调整厚度是表示在各调整温度中厚度是最终板厚T的多少倍。
对于这些试样而言，使用UOE制管法，制造低屈服比的圆型支柱用钢管，同时，切出试验片，测量了YP(kgf/mm2)，TS(kgf/mm2)和YR(％)。
其结果表明，满足本发明的范围的试样No.1～试样No.6的屈服比低、强度高，适合作为低屈服比圆型支柱用。
与此相反，试样No.7表明由于含有Ti，并且完成温度低于下限，故屈服比上升。试样No.8表明由于完成温度低于本发明的下限，故屈服比上升。
试样No.9表明由于C含量低于本发明范围的下限，故强度不足。试样No.10表明由于热轧制后的冷却采用水冷，故屈服比升高。
试样No.11表明由于Mn含量低于本发明范围的下限，故强度不足。试样No.12表明由于热轧制时，在930℃的板厚不足最终完成厚度的2倍，故UO压制成形时产生了裂纹。
如以上详细说明的那样，通过本发明，可以由UOE制管法，保持轧制状态，不进行热处理，制造低屈服比的圆型支柱用钢管。与现有的离心铸造法相比较，能够大幅度降低制造成本，具有这样效果的本发明的意义是极其显著的。
| No. | 化学成分(wt％) | 加热温度(℃) | 调整温度(℃) | 调整厚度(T) | 完成温度(℃) | 轧制后冷却 | 板厚度(mm) | YP(kgf/mm2) | TS(kgf/mm2) | YR(％) | 备注 | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Al | CEQ | Ti | |||||||||||
| 1 | 0.15 | 0.36 | 1.48 | 0.021 | 0.004 | 0.024 | 0.41 | Tr | 1100 | 950 | 3.5 | 830 | 空冷 | 21 | 40.4 | 53.2 | 76 | 本发明例子 |
| 2 | 0.16 | 0.40 | 1.52 | 0.026 | 0.007 | 0.015 | 0.43 | Tr | 1180 | 950 | 2.0 | 810 | ″ | 40 | 42.7 | 54.8 | 78 | |
| 3 | 0.10 | 0.48 | 1.59 | 0.018 | 0.008 | 0.034 | 0.39 | Tr | 1180 | 950 | 2.5 | 785 | ″ | 12 | 41.8 | 55.0 | 76 | |
| 4 | 0.16 | 0.06 | 1.58 | 0.019 | 0.006 | 0.026 | 0.43 | Tr | 1120 | 950 | 3.0 | 810 | ″ | 32 | 43.3 | 57.0 | 76 | |
| 5 | 0.18 | 0.45 | 1.00 | 0.020 | 0.005 | 0.026 | 0.37 | Tr | 1180 | 950 | 2.5 | 790 | ″ | 12 | 40.2 | 51.5 | 78 | |
| 6 | 0.15 | 0.35 | 1.51 | 0.021 | 0.004 | 0.005 | 0.42 | Tr | 1100 | 950 | 3.0 | 810 | ″ | 32 | 42.6 | 55.3 | 77 | |
| 7 | 0.15 | 0.20 | 1.17 | 0.017 | 0.004 | 0.031 | 0.35 | 0.40* | 1160 | 950 | 3.5 | 720* | 空冷 | 21 | 48.7 | 55.3 | 88 | 比较例 |
| 8 | 0.15 | 0.36 | 1.48 | 0.021 | 0.004 | 0.024 | 0.41 | Tr | 1100 | 950 | 3.5 | 720* | 空冷 | 18 | 47.3 | 55.7 | 85 | |
| 9 | 0.09* | 0.24 | 1.18 | 0.016 | 0.005 | 0.024 | 0.30 | Tr | 1100 | 950 | 3.5 | 810 | 空冷 | 36 | 34.0 | 43.6 | 78 | |
| 10 | 0.14 | 0.25 | 1.37 | 0.017 | 0.004 | 0.028 | 0.38 | Tr | 1120 | 950 | 3.0 | 820 | 水冷* | 36 | 43.6 | 52.5 | 83 | |
| 11 | 0.14 | 0.35 | 0.92* | 0.016 | 0.004 | 0.035 | 0.31 | Tr | 1180 | 950 | 2.5 | 810 | 空冷 | 32 | 34.1 | 44.3 | 77 | |
| 12 | 0.15 | 0.36 | 1.48 | 0.021 | 0.004 | 0.024 | 0.41 | Tr | 1180 | 950 | 1.5* | 830 | 空冷 | 32 | UO压制时管端部产生裂纹 | |||
表1
Claims (2)
1.一种50公斤级低屈服比圆型支柱用钢板的制造方法，其特征在于，以重量百分比计，将具有由C：0.10～0.18％，Si：0.05～0.55％，Mn：1.00～1.60％，P：0.030％以下，S：0.015％以下，Al：0.003～0.10％，CEQ：0.30～0.44％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质构成的钢成分的钢坯加热到1000～1200℃的温度范围，并按照使950℃以下的温度范围的压下率达到50％以上的方式，进行热轧制，在780℃以上的温度范围进行最终精轧后，进行空冷，从而制造低屈服比圆型支柱用钢板。
2.一种50公斤级低屈服比圆型支柱用钢管的制造方法，其特征在于，以权利要求1所述的低屈服比圆型支柱用钢板为原材料，由UOE制管法制造低屈服比圆型支柱用钢管。
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| CN101755068B (zh) * | 2007-07-23 | 2012-07-04 | 新日本制铁株式会社 | 变形特性优良的钢管及其制造方法 |
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