JP2001214218A - 高加工性鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
うでない部分と同程度に高い管軸方向r値を有して加工
性、特に曲げ加工性に優れた高加工性鋼管およびその製
造方法を提供する。 【解決手段】 シーム部分を含む円周方向全域で1.2 以
上、より好ましくは1.6以上の長手方向r値を有する高
加工性鋼管である。この鋼管は、帯鋼を電縫溶接してな
る鋼管に、好ましくはAc1 温度以上の加熱付与後、600
℃以上かつAc3 以下の温度域で縮径率30%以上の縮径圧
延を施す方法、あるいはさらに、該圧延後の冷却中に、
または該冷却完了後に再加熱して、600 ℃以上900 ℃以
下で1秒以上保持する熱処理を施す方法により製造され
る。
Description
びその製造方法に関する。
管を自動車部品に適用することが検討されている。しか
し、従来の電縫鋼管では、必ずしも十分な加工性が得ら
れていなかった。例えば、自動車の足回り部品では、曲
げ加工が行われる。しかし、従来の電縫鋼管では、外曲
がり側の減肉が大きく、著しい場合には破断に至るとい
う問題があった。また、破断しない場合でも減肉が大き
いと設計応力を満足するために厚肉材を用いる必要があ
って、軽量化効果が小さい。
55−56624 号公報に開示されているように、管軸方向の
r値(ランクフォード値)を向上させることが有効であ
ることが知られている。しかし、鋼管のr値を高くする
方法としては、例えば特開平6−41689 号公報に開示さ
れているように、帯鋼の段階において該帯鋼のr値を高
くすることが知られているのみである。そのため、電縫
鋼管を製造するときのシーム溶接で、溶解、または変態
した部分のr値が低下して、実際には鋼管の加工性が向
上しないという問題があった。また、熱延鋼板、高張力
鋼板、低、中、高炭素鋼板といった高r値が得られてい
ない鋼板に対しては適用できないといった問題があっ
た。
ーム溶接で溶解または変態した部分がそうでない部分と
同程度に高い管軸方向r値を有して加工性、特に曲げ加
工性に優れた高加工性鋼管およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
題を解決するにあたって、シーム近傍の溶接部のr値を
向上させるためには、電縫鋼管そのものを加工、熱処理
することが必要であると考えた。そして、高r値を有す
る冷延鋼板を素材帯鋼とした電縫鋼管について、円周方
向全位置を均等に加工、熱処理するための方法を研究し
た結果、電縫溶接して得た鋼管を、600 ℃以上でかつAc
3 以下の温度域で、縮径率30%以上で縮径圧延する方法
(方法X)により、長手方向(管軸方向)r値がシーム
部分を含む円周方向全位置で1.2 以上、さらには1.6 以
上と著しく向上することを発見した。
した電縫鋼管に適用した結果、帯鋼のr値に関係なく高
いr値が得られることが判明した。また、方法Xによれ
ば、薄鋼板で高r値を得るためになされる成分の制限、
すなわちC、N量の低減およびTi、Nb等スタビライズ元
素の添加は必要ないことも判明した。それゆえ、帯鋼で
は高r値化が困難であった熱延鋼板、デュアルフェーズ
鋼等の高張力鋼、および低、中、高炭素鋼を素材帯鋼に
用いる場合でも、高r値を有する電縫鋼管を製造するこ
とができる。
理由について、本発明者らの考察を以下に述べる。600
℃以上かつAc3 以下の温度域で縮径率30%以上の縮径圧
延を施すと、長手方向に<110> 軸、半径方向に<111> 〜
<110> 軸がそれぞれ平行な理想的な圧延集合組織が形成
され、さらに、回復、再結晶して発達する。この集合組
織によって高r値が得られる。そして、圧延集合組織
は、加工歪みによって結晶を回転させるために、極めて
駆動力が大きく、薄鋼板で高r値を得るために利用して
いる再結晶集合組織とは異なり、第二相や固溶炭素の影
響を受けにくい。その結果、鋼板製造段階では高r値化
が困難であった帯鋼種であっても、鋼管製造段階では高
r値が得られるようになった。
得られないのは、加工硬化が大きくて理想的な結晶回転
が起こらないため、あるいは、温度が低くて十分な回
復、再結晶が生じないためである。また、冷間で縮径圧
延した後、再結晶焼鈍する方法では高r値が得られない
のは、冷延、再結晶では第二相や固溶炭素の影響により
集合組織が発達しないためである。
ライト域で板圧延する高r値鋼板の製造方法が知られて
いる。しかし、そこではC、N量を低減し、かつTi、Nb
等スタビライズ元素を添加した鋼を低温圧延し、さら
に、再結晶させることに特徴があり、その低温板圧延は
方法Xの高温縮径圧延とは異なる。実際、前記フェライ
ト域板圧延を600 ℃以上で行うと、r値は向上するどこ
ろか逆に著しく低下する。これは、圧下が板厚方向にか
かる板圧延と、圧下が円周方向にかかる縮径圧延では歪
の向きが異なるため、r値に有利な集合組織が発達しな
いためである。
おいて、縮径圧延前に電縫鋼管を一旦Ac1 温度以上に加
熱し、部分的にまたは全体をオーステナイト変態させる
ことで、シームの焼入れ組織とその他の部分の機械的性
質の差を小さくできて、偏肉率が著しく低下し、かつシ
ーム近傍のしわ発生を抑制できることを見出した。本発
明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その
要旨は以下のとおりである。
2 以上、より好ましくは1.6 以上の長手方向r値を有す
る高加工性鋼管。 (2)帯鋼を電縫溶接してなる鋼管に、600 ℃以上かつ
Ac3 以下の温度域で縮径率30%以上の縮径圧延を施すこ
とを特徴とする高加工性鋼管の製造方法。 (3) 帯鋼を電縫溶接してなる鋼管に、Ac1 温度以上
の加熱付与後、直ちに、あるいは冷却・再加熱して、60
0 ℃以上かつAc3 以下の温度域で縮径率30%以上の縮径
圧延を施すことを特徴とする高加工性鋼管の製造方法。
の冷却中に、または該冷却完了後に再加熱して、600 ℃
以上900 ℃以下で1秒以上保持する熱処理を行うことを
特徴とする(2)または(3)に記載の高加工性鋼管の
製造方法。
の長手方向r値が、シーム部分を含む円周方向全域で1.
2 以上に限定される。この限定を付したのは、r値1.2
以上において鋼管の曲げ加工性が著しく向上するためで
ある。なお、r値1.6 以上で曲げ加工性がさらに一段と
向上するので、r値1.6 以上の高加工性鋼管がより好ま
しい。
ームを有する鋼管に、600 ℃以上かつAc3 以下の温度域
で縮径率30%以上の縮径圧延を施すことによって製造す
ることができる。前述のように、r値は縮径圧延の縮径
率と温度に影響される。例えば図1は、表1の鋼Aと同
じ組成になる帯鋼を常法により電縫溶接し、あるいはさ
らに縮径率を種々変え出側温度730 ℃で縮径圧延して製
造した鋼管の円周方向位置0°、90°、180 °、270 °
における長手方向r値と縮径率の関係を示すグラフであ
る。なお、シーム位置を0°とした(以下同じ)。
%以上で1.3 以上のr値が得られ、さらに縮径率50%以
上で1.6 以上のr値が得られる。また、例えば図2は、
表1の鋼組成Aと同じ組成になる帯鋼を常法により電縫
溶接後、出側温度を種々変えて縮径率30%で縮径圧延し
て製造した鋼管の円周方向位置0°、90°、180 °、27
0 °における長手方向r値と出側温度の関係を示すグラ
フである。
のr値が得られる。また、円周方向のr値についても本
発明の範囲で高温、大圧下率で向上させることができ
る。このような実験結果に基づいて、縮径圧延温度の下
限を600 ℃、縮径率の下限を30%に限定した。また、縮
径圧延温度の上限は、鋼組織がフェライトを含む温度域
の上限、Ac3温度とする。フェライトを含まない組織の
鋼を縮径圧延したのではr値を高くすることができな
い。このAc3 温度は鋼管の化学成分によって決まる温度
であり、実験によって決定することができるが、その値
域はおおむね900 ℃以下である。本発明では、組織にフ
ェライトが含まれている限り、第二相(フェライト以外
の相)に特段の制限はなく、例えばオーステナイトが第
二相をなしていてもかまわない。なお、より好ましいの
は、フェライトが主相(体積率50%以上の相)になる温
度で縮径圧延することである。
で縮径圧延することにあり、r値を向上させる観点から
は、該縮径圧延の前履歴に特段の制限はない。例えば、
前記縮径圧延の前の加熱温度は、オーステナイト単相に
なる温度、オーステナイトとフェライトの二相になる温
度、フェライト単相になる温度等のいずれであってもよ
い。さらに、前記縮径圧延の前にオーステナイト単相ま
たは主相になる温度での圧延を行ってもよい。
する観点からすれば、縮径圧延前の加熱は、Ac1 温度以
上とするのが好ましい(図3参照)。なお、図3では圧
延温度は700 ℃とした。このAc1 温度は、鋼管の化学成
分等によって決まる温度であって、実験的に決定すれば
よいが、おおよそ800 ℃以上である。ただし加熱温度が
高くなりすぎると、結晶粒径が大きくなりすぎて加工時
に肌荒れが生じる等の問題があるため、900 ℃以下が好
ましい。また、加熱後の冷却はとくに制限する必要はな
く、例えば、加熱後、好ましくはフェライトが主相とな
る温度まで冷却し、引き続き縮径圧延してもよいし、一
旦室温まで冷却し、再加熱して縮径圧延してもよい。
鋼管に、600 ℃以上900 ℃以下で1秒以上保持する熱処
理を施すことが好ましい。本発明では、600 ℃以上で縮
径圧延を行うので加工硬化が小さく、そのままでも十分
な加工性が得られるが、前記縮径圧延後さらにある温度
にある時間だけ保持する熱処理を行うことにより、伸
び、r値がよりいっそう向上する。この効果は、600 ℃
以上で1秒以上保持することで現れる。しかし、保持温
度が900 ℃を超えると、組織がオーステナイト単相に変
態し、集合組織がランダムとなってr値が低下する。そ
のため、前記熱処理は、保持温度600 ℃以上900 ℃以
下、保持時間1秒以上の条件で行うことが好ましい。な
お、前記熱処理は、縮径圧延後の冷却中に行ってもよ
く、また、この冷却を終えた後の鋼管を再加熱して行っ
てもよい。
により電縫鋼管となし、表2に示す条件で縮径圧延し
た。縮径圧延前の加熱は、表2に記した温度に到達後、
保持することなく、または1〜600 秒の保持で行った。
得られた鋼管の円周方向位置0°、90°、180 °、270
°からJIS12号A引張試験片を採取し、ゲージ長さ2
mmの歪みゲージを貼り付けて公称歪み6〜7%の引張試
験を行い、長手方向の真歪みεL に対する幅方向の真歪
みεW を測定し、その傾きρから、r値(=ρ/(−1
−ρ))を計算した。
の平均肉厚tbを測定し、偏肉率η=(ts-tb)/tbを計算し
た。また、鋼管軸直交断面のシーム近傍部50倍拡大像を
観察し、しわ発生の有無を判定した。その結果を引張強
さ(TS)、伸び(El)と共に表3に示す。本発明の実施
例ではいずれの円周方向位置でもr値が1.2 以上に達し
ているのに対し、比較例ではr値が1.2 を下回ってい
る。また、加熱温度Ac1 以上のものは、偏肉率が小さ
く、しわ発生がない。
ム部分を含む円周方向全域のr値が良好で、さらには形
状も良好な高加工性鋼管を提供できるので、曲げ加工の
限界が著しく向上して軽量化が図れ、また、拡管加工性
も向上して一体成形による工程省略や軽量化も図れ、さ
らに、鋼板を単に電縫溶接する従来製造方法では高r値
化が困難であった、熱延鋼板、デュアルフェーズ鋼等の
高張力鋼、および、低、中、高炭素鋼を素材とした電縫
鋼管でも高r値が得られるので、鋼管曲げ加工界への適
用可能範囲が拡大する等々、産業上の寄与大なる格段の
効果を奏する。
示すグラフである。
関係を示すグラフである。
熱温度の関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 シーム部分を含む円周方向全域で1.2 以
上の長手方向r値を有する高加工性鋼管。 - 【請求項2】 帯鋼を電縫溶接してなる鋼管に、600 ℃
以上かつAc3 以下の温度域で縮径率30%以上の縮径圧延
を施すことを特徴とする高加工性鋼管の製造方法。 - 【請求項3】 帯鋼を電縫溶接してなる鋼管に、Ac1 温
度以上の加熱付与後、直ちにあるいは冷却・再加熱し
て、600 ℃以上かつAc3 以下の温度域で縮径率30%以上
の縮径圧延を施すことを特徴とする高加工性鋼管の製造
方法。 - 【請求項4】 前記縮径圧延した鋼管を、該圧延後の冷
却中に、または該冷却完了後に再加熱して、600 ℃以上
900 ℃以下で1秒以上保持する熱処理を行うことを特徴
とする請求項2または3に記載の高加工性鋼管の製造方
法。
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