JP2009235499A - Method for manufacturing hollow stabilizer - Google Patents

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Makoto Akizuki
誠 秋月
Masahito Suzuki
雅人 鈴木
Tomohiro Imanaka
智博 今中
Tsunetoshi Suzaki
恒年 洲▲崎▼
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a hollow stabilizer superior in fatigue properties, with high productivity and processability while suppressing the manufacturing cost. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the hollow stabilizer comprises sequentially: a step of preparing a slab having a composition comprising, by mass%, 0.15 to 0.40% C, 0.30% or less Si, 0.3 to 2.0% Mn, 0.030% or less P, 0.010% or less S, 0.2 to 0.8% Cr, 0.005 to 0.1% Ti, 0.005 to 0.10% sol. Al, 0.010% or less N, 0.0010 to 0.0070% B, and the balance Fe with unavoidable impurities; a hot rolling step of finish-rolling the slab at a finishing temperature of 800 to 900&deg;C, and then winding the plate at a winding temperature of 550 to 680&deg;C to obtain a hot-rolled steel plate; a step of electric-resistance-welding the wound hot-rolled steel plate and tempering only a weld bead part at a transformation point Ac<SB>1</SB>or lower to obtain an electric-resistance-welded steel pipe; and steps of forming the electric-resistance-welded steel pipe into the hollow stabilizer, then hardening the inside of the hollow stabilizer with an average cooling rate of 50&deg;C/second or higher, and subsequently tempering the hollow stabilizer at 400&deg;C or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、中空スタビライザーの製造方法に関し、特に、自動車の走行安定性を確保する中空スタビライザーの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a hollow stabilizer, and more particularly, to a method for manufacturing a hollow stabilizer that ensures running stability of an automobile.

スタビライザーは、高速走行時に車体の走行安定性を確保する重要な部品である。従来のスタビライザーは、棒鋼を製品形状に加工した中実材であるが、自動車の燃費向上対策の一つとして車体の軽量化を図るため、継目無鋼管や電縫溶接鋼管等の中空材である鋼管が使用されることが多くなっている。また、近年、自動車の高出力化によりスタビライザーに要求される設計応力も高くなっているため、高応力下でのスタビライザーの疲労寿命を向上させることも望まれている。   The stabilizer is an important part that ensures the running stability of the vehicle body at high speeds. Conventional stabilizers are solid materials made of steel bars into product shapes, but are hollow materials such as seamless steel pipes and ERW welded steel pipes to reduce the weight of the vehicle body as one of the measures to improve the fuel efficiency of automobiles. Steel pipes are increasingly used. In recent years, the design stress required for a stabilizer has been increased due to an increase in the output of an automobile, so that it is also desired to improve the fatigue life of the stabilizer under a high stress.

中空化したスタビライザー(以下、「中空スタビライザー」という)の疲労寿命を向上させる方法としては、ショットピーニングによって圧縮残留応力を中空スタビライザーに付与する方法が知られている。しかし、ショットピーニングによる方法は、中空スタビライザー(鋼管)の外面では容易に適用することができるものの、中空スタビライザーの内面では適用することが工業的に難しいという問題がある。そのため、薄肉の中空スタビライザーでは、高い繰返し応力に十分に対応できていない。そこで、鋼管肉厚tと鋼管外径Dとの比(t/D)を大きくした厚肉の電縫鋼管を用いて厚肉の中空スタビライザーを製造することにより、中空スタビライザーの内面にかかる応力を低減させている。ここで、電縫鋼管を厚肉化する場合、造管時やスタビライザーへの成形加工時において素材表面に大きな歪が加わるため、電縫鋼管には高い加工性が要求される。特に、曲げ加工を施す部分、曲げ角度や曲げ半径等は、目的とする中空スタビライザーの形状により様々であるため、電縫鋼管には小さな曲げ半径の加工が施されることが多い。従って、電縫鋼管には、厳しい加工に耐えられる程度の良好な加工性が必要となる。   As a method for improving the fatigue life of a hollow stabilizer (hereinafter referred to as “hollow stabilizer”), a method of imparting compressive residual stress to the hollow stabilizer by shot peening is known. However, although the method by shot peening can be easily applied to the outer surface of the hollow stabilizer (steel pipe), there is a problem that it is industrially difficult to apply to the inner surface of the hollow stabilizer. Therefore, the thin hollow stabilizer cannot sufficiently cope with high cyclic stress. Therefore, by producing a thick hollow stabilizer using a thick ERW steel pipe having a large ratio (t / D) between the steel pipe wall thickness t and the steel pipe outer diameter D, the stress applied to the inner surface of the hollow stabilizer is reduced. It is reduced. Here, when increasing the thickness of the electric resistance welded steel pipe, a large strain is applied to the material surface during pipe forming or forming into the stabilizer, and therefore, the electric resistance welded steel pipe is required to have high workability. In particular, since the portion to be bent, the bending angle, the bending radius, and the like vary depending on the shape of the target hollow stabilizer, the electric resistance welded steel pipe is often processed with a small bending radius. Therefore, the ERW steel pipe needs to have good workability enough to withstand severe processing.

中空スタビライザーに使用される電縫鋼管は、鋼板を造管することによって製造されるが、造管溶接の凝固時に、固相と液相との間で元素の分配が生じ、凝固した固相中の炭素量が液相中の炭素量に比べて大幅に低下する。そのため、電縫鋼管の溶接ビード部分では、中空スタビライザーを製造する際に焼入れ性が低下し、焼入れ硬さが母材部分と比較して低い部分が生成する。その結果、軟質の溶接ビード部が疲労破壊の起点となり、中空スタビライザーの疲労特性が低下する。
また、中空スタビライザーの製造では、電縫鋼管を中空スタビライザーに成形加工した後に焼入れを行う際、高温に加熱された中空スタビライザーを水等の冷媒により冷却するが、中空スタビライザーの外面からの冷却のみであるため、内面側の冷却速度が外面側の冷却速度に比べて低くなり、焼入れ不良が生じ易い。そのため、特に、中空スタビライザーの内面側の溶接ビード部分において焼入れ硬さが最も低くなる。
ERW steel pipes used for hollow stabilizers are manufactured by forming steel sheets, but during the solidification of pipe welding, element partitioning occurs between the solid phase and the liquid phase, resulting in solidification in the solid phase. The amount of carbon in the liquid phase is significantly lower than the amount of carbon in the liquid phase. Therefore, in the weld bead portion of the electric resistance welded steel pipe, the hardenability is lowered when the hollow stabilizer is manufactured, and a portion having a lower quenching hardness than the base material portion is generated. As a result, the soft weld bead portion becomes the starting point of fatigue failure, and the fatigue characteristics of the hollow stabilizer are reduced.
Also, in the manufacture of hollow stabilizers, when quenching after forming an ERW steel pipe into a hollow stabilizer, the hollow stabilizer heated to a high temperature is cooled with a coolant such as water, but only from the outer surface of the hollow stabilizer. For this reason, the cooling rate on the inner surface side becomes lower than the cooling rate on the outer surface side, and a quenching failure is likely to occur. Therefore, the quenching hardness is lowest at the weld bead portion on the inner surface side of the hollow stabilizer.

上述のように、中空スタビライザーでは、疲労特性が重要視されるため、中空スタビライザーに用いられる鋼管として、疲労特性に優れた構造用合金鋼鋼管を使用することが考えられる。しかし、構造用合金鋼鋼管は、合金添加によって製造コストの上昇に繋がるという問題がある。
そこで、所定の化学組成を有する電縫鋼管をオーステナイト領域まで加熱し、熱間絞り圧延機にて縮径圧延した後、焼入れ処理を施した電縫鋼管を用いることによって疲労強度を向上させた中空スタビライザーの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、縮径圧延を施すことで、溶接によって低炭素化した部分へ炭素が拡散し、溶接ビード部分の硬度低下を防止することができると考えられる。
一方、鋼管の内面に浸炭硬化層を形成することによって鋼管の内面を強化した中空スタビライザーの製造方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
As described above, since fatigue characteristics are regarded as important in the hollow stabilizer, it is conceivable to use a structural alloy steel pipe excellent in fatigue characteristics as a steel pipe used in the hollow stabilizer. However, the structural alloy steel pipe has a problem that the addition of the alloy leads to an increase in manufacturing cost.
Therefore, a hollow steel with improved fatigue strength by using an ERW steel pipe heated to an austenite region having a predetermined chemical composition, reduced in diameter with a hot drawing mill, and then subjected to quenching treatment. A method for manufacturing a stabilizer has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this method, it is considered that by reducing the diameter, carbon diffuses into the portion that has been reduced in carbon by welding, and the hardness of the weld bead portion can be prevented from decreasing.
On the other hand, a method for manufacturing a hollow stabilizer in which the inner surface of a steel pipe is reinforced by forming a carburized hardened layer on the inner surface of the steel pipe has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−11009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-11009 特開2000−118224号公報JP 2000-118224 A

しかしながら、特許文献1の方法では、造管後にオーステナイト領域まで加熱して縮径圧延する必要があると共に、熱歪を除去して直管とするために伸管加工による矯正が必要となる。そのため、特許文献1の方法では、製造コストが上昇すると共に、生産性も悪いという問題がある。さらに、特許文献1の方法では、電縫鋼管の焼入れ性を改善するために所定量のMnを鋼成分として配合しているので、熱延鋼板及び電縫鋼管の加工性の低下が懸念されるにも関わらず、その加工性を確保する手段については何ら示していない。
また、特許文献2の方法では、電縫鋼管の溶接ビード部分を肉厚方向で安定的に強化することが困難であると共に、造管後、塗布型浸炭組成物を鋼管の内面に塗布、乾燥する工程が必要となるため、製造コストが上昇するという問題がある。さらに、特許文献2の方法では、焼入れ温度及び加熱時間を厳密に管理することも必要となる。
However, in the method of Patent Document 1, it is necessary to heat the steel to the austenite region after pipe making and to reduce the diameter, and in order to remove the thermal strain and make a straight pipe, correction by a pipe drawing process is required. Therefore, the method of Patent Document 1 has a problem that the manufacturing cost increases and the productivity is also poor. Furthermore, in the method of Patent Document 1, since a predetermined amount of Mn is blended as a steel component in order to improve the hardenability of the electric resistance welded steel pipe, there is a concern that the workability of the hot rolled steel sheet and the electric resistance welded steel pipe is lowered. Nevertheless, no means for ensuring the workability is shown.
Further, in the method of Patent Document 2, it is difficult to stably strengthen the weld bead portion of the electric resistance welded pipe in the thickness direction, and after forming the pipe, the coating type carburizing composition is applied to the inner surface of the steel pipe and dried. Therefore, there is a problem in that the manufacturing cost increases. Furthermore, in the method of Patent Document 2, it is necessary to strictly control the quenching temperature and the heating time.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、製造コストを抑えつつ高い生産性及び加工性で製造することが可能な、疲労特性に優れた中空スタビライザーの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a hollow stabilizer excellent in fatigue characteristics that can be manufactured with high productivity and workability while suppressing manufacturing cost. The purpose is to provide.

本発明の中空スタビライザーの製造方法は、C:0.15〜0.40質量%、Si:0.30質量%以下、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.030質量%以下、S:0.010質量%以下、Cr:0.2〜0.8質量%、Ti:0.005〜0.1質量%、sol.Al:0.005〜0.10質量%、N:0.010質量%以下、B:0.0010〜0.0070質量%を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる組成を有するスラブを、800〜900℃の仕上温度で仕上圧延した後、550〜680℃の巻取温度で巻取って熱延鋼板を得る熱延工程と、前記巻取った熱延鋼板を電縫溶接した後、溶接ビード部のみをAc変態点以下の温度で焼戻して電縫鋼管を得る工程と、前記電縫鋼管を中空スタビライザーに成形加工した後、前記中空スタビライザーの内面の平均冷却速度を50℃/秒以上として焼入れし、次いで400℃以下の温度で焼戻す工程とを順次行うことを特徴とする。 The manufacturing method of the hollow stabilizer of this invention is C: 0.15-0.40 mass%, Si: 0.30 mass% or less, Mn: 0.3-2.0 mass%, P: 0.030 mass% Hereafter, S: 0.010 mass% or less, Cr: 0.2-0.8 mass%, Ti: 0.005-0.1 mass%, sol.Al:0.005-0.10 mass%, N : After finishing and rolling a slab containing 0.010% by mass or less, B: 0.0010 to 0.0070% by mass and the balance of Fe and inevitable impurities at a finishing temperature of 800 to 900 ° C., 550 A hot rolling step of obtaining a hot-rolled steel sheet by winding at a coiling temperature of ˜680 ° C., and after electric welding of the wound hot-rolled steel sheet, only the weld bead portion is tempered at a temperature below the Ac 1 transformation point. A process of obtaining an electric resistance steel pipe, and the electric resistance steel pipe was formed into a hollow stabilizer , Quenching the average cooling rate of the inner surface of the hollow stabilizer as above 50 ° C. / sec, and then characterized by sequentially performing the step of tempering at 400 ° C. or lower.

本発明によれば、製造コストを抑えつつ高い生産性及び加工性で製造することが可能な、疲労特性に優れた中空スタビライザーの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the hollow stabilizer excellent in the fatigue characteristic which can be manufactured with high productivity and workability, suppressing manufacturing cost can be provided.

中空スタビライザーの疲労特性の低下は、上述したとおり、造管溶接の凝固時に炭素量が大幅に低下した溶接ビード部を起点とする疲労破壊に起因するので、この疲労特性を向上させるには、溶接ビード部(特に、電縫鋼管の内面側の溶接ビード部)での疲労破壊を防止することが重要である。この溶接ビード部を起点とする疲労破壊を防止するためには、電縫鋼管を中空スタビライザーに成形加工した後、焼入れ焼戻しを行い、溶接ビード部の金属組織をマルテンサイト変態させて残留応力を発生させることで硬さを確保する必要がある。このような見地に基づき、中空スタビライザーの素材となる鋼(熱延鋼板及び電縫鋼管)の加工性と、中空スタビライザーの疲労特性との双方を両立すべく鋼成分の組成を設計した。   As described above, the decrease in fatigue characteristics of the hollow stabilizer is due to fatigue failure starting from the weld bead where the carbon content has decreased significantly during solidification of pipe-forming welds. It is important to prevent fatigue failure at the bead portion (particularly, the weld bead portion on the inner surface side of the ERW steel pipe). In order to prevent fatigue failure starting from this weld bead, the ERW pipe is formed into a hollow stabilizer and then hardened and tempered to transform the metal structure of the weld bead to martensite and generate residual stress. It is necessary to ensure hardness by making it. Based on such a viewpoint, the composition of the steel component was designed to achieve both the workability of steel (hot-rolled steel sheet and ERW steel pipe) that is the material of the hollow stabilizer and the fatigue characteristics of the hollow stabilizer.

以下、本発明の中空スタビライザーの素材となる鋼の組成について詳細に説明する。
中空スタビライザーの素材となる鋼は、C、Si、Mn、P、S、Cr、Ti、sol.Al、N、Bを含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる。これらの成分の中でも、C、Ti、Mn、Cr、Sの上限は加工性の観点から規制され、C、Mn、Crの下限は熱処理の観点から規制される。また、B、Tiは焼入性の改善に有効な成分である。以下、鋼の組成について詳細に説明する。
Hereinafter, the composition of steel used as the material for the hollow stabilizer of the present invention will be described in detail.
Steel used as a material for the hollow stabilizer is C, Si, Mn, P, S, Cr, Ti, sol. Including Al, N, and B, the balance is made of Fe and inevitable impurities. Among these components, the upper limit of C, Ti, Mn, Cr, and S is regulated from the viewpoint of workability, and the lower limit of C, Mn, and Cr is regulated from the viewpoint of heat treatment. B and Ti are effective components for improving hardenability. Hereinafter, the composition of steel will be described in detail.

C:0.15〜0.40質量%
Cは、炭素鋼において最も基本となる成分であり、その含有量によって焼入れ硬さ及び炭化物量が大きく変動する。Cの含有量が0.15質量%未満の鋼では、中空スタビライザーに適用するのに十分な焼入れ硬さが得られない。また、溶接凝固時に固相と液相の間で元素の分配が起こった場合に0.05質量%以上のC含有量を確保するため、0.15質量%以上のCが必要である。一方、Cの含有量が0.40質量%を超えると、鋼の加工性が低下して成形することができなかったり、焼き割れも懸念される。より良好な焼入れ硬さ及び加工性を兼ね備えた鋼を得る観点から、Cの含有量は、0.20〜0.25質量%であることが好ましい。
C: 0.15-0.40 mass%
C is the most basic component in carbon steel, and the quenching hardness and the amount of carbide vary greatly depending on the content thereof. Steel with a C content of less than 0.15% by mass cannot provide a quenching hardness sufficient to be applied to a hollow stabilizer. Further, when element distribution occurs between the solid phase and the liquid phase during welding solidification, C of 0.15% by mass or more is necessary in order to secure a C content of 0.05% by mass or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.40% by mass, the workability of the steel is deteriorated so that it cannot be formed, or there is a concern about burning cracks. From the viewpoint of obtaining a steel having better quenching hardness and workability, the C content is preferably 0.20 to 0.25% by mass.

Si:0.30質量%以下
Siは、延性に対する影響が大きい成分の1つである。Siを過剰に含有させると固溶強化作用によってフェライトが硬化し、成形加工時に割れ発生の原因となる。また、Si含有量が増加すると、熱延鋼板の製造工程で鋼板表面にスケール疵が発生する傾向があり、表面品質の低下を招く。特に、Si含有量が0.3質量%を超えると、造管溶接時にペネトレータが生成して溶接欠陥となると共に、鋼の強度が高くなり過ぎて加工性も低下するので、Si含有量の上限は0.3質量%とする必要がある。
Si: 0.30 mass% or less Si is one of the components having a great influence on ductility. If Si is contained excessively, the ferrite is hardened by the solid solution strengthening action, which causes cracking during the molding process. Moreover, when Si content increases, there exists a tendency for a scale flaw to generate | occur | produce on the steel plate surface in the manufacturing process of a hot-rolled steel plate, and causes the fall of surface quality. In particular, if the Si content exceeds 0.3% by mass, a penetrator is generated during pipe-forming welding, resulting in a weld defect, and the strength of the steel becomes too high and workability decreases, so the upper limit of the Si content Needs to be 0.3 mass%.

Mn:0.3〜2.0質量%
Mnは、電縫鋼管の焼入れ性を高め、強靭化するのに有効な成分である。十分な焼入れ性を得るためには、Mnの含有量が0.3質量%以上であることが必要である。しかし、Mnの含有量が2.0質量%を超えると、溶接ビード部に欠陥が生じ易い。電縫鋼管の焼入れ性及び加工性をより一層良好に確保する観点からは、Mnの含有量は、1.0〜1.8質量%であることが好ましい。
Mn: 0.3 to 2.0% by mass
Mn is an effective component for enhancing the hardenability and toughening of the ERW steel pipe. In order to obtain sufficient hardenability, the Mn content needs to be 0.3% by mass or more. However, if the Mn content exceeds 2.0 mass%, defects are likely to occur in the weld bead portion. From the viewpoint of further ensuring the hardenability and workability of the ERW steel pipe, the content of Mn is preferably 1.0 to 1.8% by mass.

P:0.030質量%以下
Pは、延性や靭性を劣化させる成分であり、0.030質量%を超えるPを含有させると、焼入れ後に旧オーステナイト粒界の靭性が劣化し、疲労特性が低下する。そのため、P含有量の上限は0.030質量%とする必要がある。
P: 0.030% by mass or less P is a component that deteriorates ductility and toughness. If P exceeding 0.030% by mass is included, the toughness of prior austenite grain boundaries deteriorates after quenching, and the fatigue characteristics decrease. To do. Therefore, the upper limit of the P content needs to be 0.030% by mass.

S:0.010質量%以下
Sは、MnS系介在物を形成する成分である。この介在物の量が多くなるほど延性が劣化するので、鋼中のS含有量はできるだけ低減する必要がある。そのため、Sの含有量の上限は、0.010質量%とする必要がある。熱延鋼板及び電縫鋼管の加工性と、中空スタビライザーの疲労強度とをより一層高める観点から、S含有量の上限は0.005質量%であることが好ましい。
S: 0.010 mass% or less S is a component that forms MnS inclusions. Since ductility deteriorates as the amount of inclusions increases, the S content in the steel needs to be reduced as much as possible. Therefore, the upper limit of the S content needs to be 0.010% by mass. From the viewpoint of further improving the workability of the hot-rolled steel sheet and the ERW steel pipe and the fatigue strength of the hollow stabilizer, the upper limit of the S content is preferably 0.005% by mass.

Cr:0.2〜0.8質量%
Crは、焼入れ性を改善すると共に、焼入れ加熱時においてオーステナイト結晶粒を微細化させるのに有効な成分の一つある。このオーステナイト結晶粒を小さくすることができれば、中空スタビライザーの疲労強度の向上に繋がる。この効果を得るには少なくとも0.2質量%のCrを配合することが必要である。しかし、0.8質量%を超える多量のCrを配合すると、焼入れ前の加工性が劣化する。加工性をより一層高めるためには、Crの含有量の上限は、0.5質量%であることが好ましく、0.30質量%であることがより好ましい。
Cr: 0.2-0.8 mass%
Cr is one of the effective components for improving hardenability and miniaturizing austenite crystal grains during quenching heating. If the austenite crystal grains can be reduced, the fatigue strength of the hollow stabilizer can be improved. In order to obtain this effect, it is necessary to add at least 0.2% by mass of Cr. However, if a large amount of Cr exceeding 0.8% by mass is blended, the workability before quenching deteriorates. In order to further improve the workability, the upper limit of the Cr content is preferably 0.5% by mass, and more preferably 0.30% by mass.

Ti:0.005〜0.1質量%
Tiは、溶鋼の脱酸調整のために配合される成分であり、脱窒作用も有する。また、Tiは、鋼板に固溶しているNを窒化物として固定するので、焼入れ性を改善する有効B量を高めることができる。さらに、Tiは、炭窒化物を形成し、焼入れ加熱時に結晶粒の粗大化を防止する効果を有する。これらの効果を安定して得るためには、0.005質量%以上のTiを含有させる必要がある。しかし、0.1質量%を超える多量のTiを含有させると、経済的に不利になるだけでなく、延性を劣化させる原因ともなる。上記の効果をより一層安定して得るためには、Tiの含有量は、0.01〜0.05質量%であることが好ましい。
Ti: 0.005 to 0.1% by mass
Ti is a component blended for adjusting the deoxidation of molten steel, and also has a denitrification action. Further, Ti fixes N dissolved in the steel sheet as a nitride, so that the effective B amount for improving the hardenability can be increased. Furthermore, Ti has the effect of forming carbonitrides and preventing crystal grain coarsening during quenching heating. In order to stably obtain these effects, it is necessary to contain 0.005 mass% or more of Ti. However, when a large amount of Ti exceeding 0.1% by mass is contained, not only is it economically disadvantageous, but it also causes deterioration in ductility. In order to obtain the above effect more stably, the Ti content is preferably 0.01 to 0.05% by mass.

sol.Al(酸可溶性Al):0.005〜0.10質量%
sol.Alは、溶鋼の脱酸剤として使用される成分である。また、sol.Alは、AlNを生成して熱処理時のオーステナイト粒の異常成長を抑制し、このN固着効果によりBNの生成を抑制してBによる焼入れ性の向上を促進させる効果がある。この効果を安定して得るためには、0.005質量%以上のsol.Alを含有させる必要がある。一方、0.10質量%を超えるsol.Alを含有させると、経済的に不利になるだけでなく、熱延鋼板及び電縫鋼管の加工性が低下する。上記の効果をより一層安定して得るためには、sol.Alの含有量は、0.010〜0.050質量%であることが好ましい。
sol. Al (acid-soluble Al): 0.005 to 0.10% by mass
sol. Al is a component used as a deoxidizer for molten steel. Also, sol. Al has the effect of suppressing the abnormal growth of austenite grains during heat treatment by generating AlN and suppressing the generation of BN by this N fixing effect and promoting the improvement of hardenability by B. In order to stably obtain this effect, sol. It is necessary to contain Al. On the other hand, sol. When Al is contained, it is not only economically disadvantageous, but also the workability of hot-rolled steel sheets and ERW steel pipes is lowered. In order to obtain the above effect more stably, sol. The content of Al is preferably 0.010 to 0.050% by mass.

N:0.010質量%以下
Nは、鋼の硬度や引張強度を向上させる成分であり、AlNやTiNを形成することによってオーステナイト粒の微細化を図り、耐衝撃性や疲労特性を向上させる効果がある。このような効果は、N含有量が0.001質量%以上である場合に得られる。しかし、N含有量が0.010質量%を超えると、成形加工時の材料強度の増大に繋がり、成形性を劣化させる。また、AlN、TiNによる固着能力を超えてNが残留すると、BNが生成して焼入れ性の向上効果を阻害するため、N含有量の上限は0.010質量%である必要がある。上記の効果を安定して得るためには、Nの含有量は、0.001〜0.005質量%であることが好ましい。
N: 0.010% by mass or less N is a component that improves the hardness and tensile strength of steel. By forming AlN and TiN, the austenite grains are refined, and the impact resistance and fatigue characteristics are improved. There is. Such an effect is obtained when the N content is 0.001% by mass or more. However, when the N content exceeds 0.010% by mass, it leads to an increase in material strength at the time of molding and deteriorates moldability. In addition, if N remains beyond the fixing ability of AlN and TiN, BN is generated and inhibits the effect of improving hardenability, so the upper limit of the N content needs to be 0.010% by mass. In order to obtain the above effect stably, the N content is preferably 0.001 to 0.005 mass%.

B:0.0010〜0.0070質量%
Bは、ごく微量の添加で電縫鋼管の焼入れ性を大幅に向上させる成分である。また、Bは、粒界の歪みエネルギーを低下させることによって粒界を強化する効果を有する。このような効果を安定して得るためには、B含有量の下限を0.0010質量%とする必要がある。しかし、0.0070質量%を超えてBを配合しても、その効果が飽和し、逆に靭性を劣化させる原因となる。上記の効果をより一層安定して得るためには、Bの含有量は、0.0020〜0.0050質量%であることが好ましい。
B: 0.0010 to 0.0070% by mass
B is a component that greatly improves the hardenability of the ERW steel pipe by adding a very small amount. Further, B has an effect of strengthening the grain boundary by reducing the strain energy of the grain boundary. In order to obtain such an effect stably, the lower limit of the B content needs to be 0.0010% by mass. However, even if B is added in an amount exceeding 0.0070% by mass, the effect is saturated, and conversely, the toughness is deteriorated. In order to obtain the above effect more stably, the B content is preferably 0.0020 to 0.0050 mass%.

本発明の中空スタビライザーの製造方法では、上記の組成を有する熱延鋼板を材料として用いるが、熱延鋼板の製造工程における仕上圧延での最終パス温度(仕上温度)が熱延鋼板や、それを材料とする電縫鋼管及び中空スタビライザーの特性に多大な影響を及ぼす。よって、本発明の効果を得るためには、上記の組成を有するスラブを、800〜900℃の仕上温度で仕上圧延して熱延鋼板を得る必要がある。仕上温度が800℃未満であると、熱間変形抵抗が増大し、圧延機に掛かる負荷が増大すると共に生産性が低下する。また、仕上温度が低すぎる場合には、金属組織の微細化や加工歪の蓄積によって熱延鋼板の強度が高くなり、造管することが困難となる。一方、仕上温度が900℃を超えると、板厚表層のフェライト脱炭が深くなる。その結果、焼入れ後に、所望の表面硬さを有する中空スタビライザーが得られなかったり、電縫鋼管の内外表面にフェライトが存在することとなって、中空スタビライザーの疲労特性も低下する。本発明の効果をより一層安定して得るためには、仕上温度の上限は880℃であることが好ましい。   In the method for producing a hollow stabilizer of the present invention, a hot-rolled steel sheet having the above composition is used as a material, but the final pass temperature (finishing temperature) in finish rolling in the production process of the hot-rolled steel sheet is a hot-rolled steel sheet or It has a great influence on the characteristics of ERW steel pipe and hollow stabilizer. Therefore, in order to obtain the effect of the present invention, it is necessary to finish-roll a slab having the above composition at a finishing temperature of 800 to 900 ° C. to obtain a hot-rolled steel sheet. When the finishing temperature is less than 800 ° C., the hot deformation resistance increases, the load applied to the rolling mill increases, and the productivity decreases. In addition, when the finishing temperature is too low, the strength of the hot-rolled steel sheet increases due to the refinement of the metal structure and the accumulation of processing strain, making it difficult to form a pipe. On the other hand, when the finishing temperature exceeds 900 ° C., the ferrite decarburization of the plate thickness surface layer becomes deep. As a result, a hollow stabilizer having a desired surface hardness cannot be obtained after quenching, or ferrite is present on the inner and outer surfaces of the electric resistance welded steel pipe, and the fatigue characteristics of the hollow stabilizer are also lowered. In order to obtain the effect of the present invention more stably, the upper limit of the finishing temperature is preferably 880 ° C.

次に、熱延鋼板は、コイル状に巻取られる。かかる巻取工程における巻取温度も、熱延鋼板や、それを材料とする電縫鋼管及び中空スタビライザーの特性に多大な影響を及ぼす。特に、熱延鋼板及び電縫鋼管の加工性を確保しつつ、表面脱炭を最小限に抑える観点から、熱延鋼板を550〜680℃、好ましくは600〜650℃の巻取温度で巻取る必要がある。巻取温度が550℃未満であると、熱延鋼板の加工性が低下して造管が難しくなったり、造管可能であっても中空スタビライザーに電縫鋼管を成形加工することができない。一方、巻取温度が680℃を超えると、巻取後の冷却中に表面脱炭が深くなるため、焼入れ後の表面硬さが不足し、疲労特性に優れた中空スタビライザーを得ることができない。   Next, the hot rolled steel sheet is wound into a coil shape. The coiling temperature in the coiling process also has a great influence on the properties of the hot-rolled steel sheet, the electric resistance welded steel pipe and the hollow stabilizer made of the same. In particular, from the viewpoint of minimizing surface decarburization while ensuring the workability of hot-rolled steel sheets and ERW steel pipes, the hot-rolled steel sheets are wound at a winding temperature of 550 to 680 ° C, preferably 600 to 650 ° C. There is a need. If the coiling temperature is less than 550 ° C., the workability of the hot-rolled steel sheet is lowered, making pipe making difficult, or even if pipe making is possible, the electric resistance welded steel pipe cannot be formed into a hollow stabilizer. On the other hand, when the coiling temperature exceeds 680 ° C., surface decarburization becomes deep during cooling after coiling, so that the surface hardness after quenching is insufficient, and a hollow stabilizer excellent in fatigue characteristics cannot be obtained.

次に、巻取った熱延鋼板は、公知の手段を用いて電縫溶接される。具体的には、熱延鋼板を酸洗した後、所定の幅に熱延鋼板をスリットし、ロール成形及び高周波加熱によって端面を溶接して水冷する。このようにして得られた電縫鋼管の外面及び内面の溶接部では、溶融金属(これを「溶接ビード」という)が隆起するため、この隆起したビードを必要により除去する。なお、通常は、除去操作が容易な外面の隆起した溶接ビードのみを切削等によって除去する。次に、溶接ビード部は、急冷凝固組織であり、硬く且つ脆い性質を有するため、溶接ビード部のみをAc変態点以下の温度で焼戻すことにより、溶接ビード部の靭性を回復させる。焼戻し温度がAc変態点を超えると、オーステナイト化するため、その後の冷却によって焼入れされた状態となり、所望の靭性が得られない。一方、焼戻し温度の下限は、熱延鋼板の種類にあわせて適宜設定すればよいが、生産性等を考慮すれば、(Ac変態点−100℃)であることが好ましく、(Ac変態点−70℃)であることがより好ましい。
溶接ビード部の加熱方法としては、特に限定されることはなく、高周波加熱等の公知の方法を用いることができる。
このようにして製造された電縫鋼管は、必要に応じ、形状を修正して直管度を高めたり、所定の長さに切断される。
Next, the wound hot-rolled steel sheet is electro-welded using a known means. Specifically, after pickling the hot-rolled steel sheet, the hot-rolled steel sheet is slit to a predetermined width, and the end faces are welded and water-cooled by roll forming and high-frequency heating. Since the molten metal (this is referred to as “weld bead”) is raised at the welded portion of the outer surface and the inner surface of the electric resistance welded steel pipe thus obtained, the raised bead is removed as necessary. Normally, only the weld bead having a raised outer surface that can be easily removed is removed by cutting or the like. Next, since the weld bead part is a rapidly solidified structure and has a hard and brittle nature, only the weld bead part is tempered at a temperature equal to or lower than the Ac 1 transformation point to recover the toughness of the weld bead part. When the tempering temperature exceeds the Ac 1 transformation point, it becomes austenite, so that it is quenched by subsequent cooling, and the desired toughness cannot be obtained. On the other hand, the lower limit of the tempering temperature may be appropriately set in accordance with the kind of hot-rolled steel sheet, but if considering the productivity and the like, preferably in the (Ac 1 transformation point -100 ℃), (Ac 1 transformation It is more preferable that it is a point -70 degreeC.
The method for heating the weld bead portion is not particularly limited, and a known method such as high-frequency heating can be used.
The electric resistance welded steel pipe manufactured in this way is modified in shape as necessary to increase the straight pipe degree or cut to a predetermined length.

次に、電縫鋼管は、所望の形状の中空スタビライザーを得るために、必要な長さに切断され、必要な箇所に曲げ加工等を施すことによって中空スタビライザーに成形加工される。加工方法としては、特に限定されることはなく、回転引き曲げ法等の公知の方法を用いることができる。
成形加工後、疲労強度を向上させるために、中空スタビライザーに焼入れ及び焼戻しが順次行われる。焼入れ及び焼戻しでは、金属組織をマルテンサイトに変態させることにより、中空スタビライザーに圧縮応力を付与して疲労特性を向上させる。特に、マルテンサイト変態に伴う圧縮応力を内面側の溶接ビード部に付与することで、ショットピーニング等では困難な内面側からの疲労特性の向上が可能となる。この疲労特性の向上を達成するためには、マルテンサイトが80%以上、残部がベイナイトの金属組織とする必要がある。
Next, in order to obtain a hollow stabilizer having a desired shape, the electric resistance welded steel pipe is cut into a required length and formed into a hollow stabilizer by bending the required portion. The processing method is not particularly limited, and a known method such as a rotational pulling bending method can be used.
After the forming process, the hollow stabilizer is sequentially quenched and tempered in order to improve the fatigue strength. In quenching and tempering, the metal structure is transformed into martensite to impart compressive stress to the hollow stabilizer and improve fatigue characteristics. In particular, by applying compressive stress accompanying martensitic transformation to the weld bead portion on the inner surface side, it becomes possible to improve the fatigue characteristics from the inner surface side, which is difficult by shot peening or the like. In order to achieve the improvement of the fatigue characteristics, it is necessary that the martensite has a metal structure of 80% or more and the balance is bainite.

焼入れにおける加熱方法は、特に限定されることはなく、通電加熱方法や高周波加熱方法等の公知の方法を用いることができる。
焼入れでは、中空スタビライザーの金属組織をオーステナイト化させ、金属組織中にフェライト組織や炭化物の残留がないようにするために、Ac変態点以上の温度に加熱する必要がある。ただし、この温度域で長時間均熱を行った場合、オーステナイト粒が異常成長し、疲労特性が著しく低下する場合があることに注意すべきである。よって、焼入れ温度を(Ac変態点+50℃)とし、セメンタイトを分解させて均一なオーステナイトを形成させるために、少なくとも10秒以上均熱することが好ましい。また、熱処理コスト低減の観点からも均熱時間を比較的短い時間とすることが望ましいので、均熱時間は1分以内とすることが好ましい。
焼入れでは、マルテンサイトが80%以上、残部がベイナイトの金属組織とするために、中空スタビライザーの内面の平均冷却速度を50℃/秒以上、好ましくは100℃/秒以上とする必要がある。ここで、平均冷却速度とは、焼入れ温度からMs点(マルテンサイト変態開始点)までの平均冷却速度を意味する。一方、平均冷却速度の上限は、特に限定されることはないが、歪発生を防止する観点から、好ましくは200℃/秒、より好ましくは160℃/秒である。なお、平均冷却速度の制御は、冷却剤の温度を適正に管理することにより、容易に行うことができる。
The heating method in quenching is not particularly limited, and a known method such as an electric heating method or a high-frequency heating method can be used.
In the quenching, the metal structure of the hollow stabilizer needs to be austenitized, and in order to prevent the ferrite structure and carbide from remaining in the metal structure, it is necessary to heat to a temperature equal to or higher than the Ac 3 transformation point. However, it should be noted that when soaking for a long time in this temperature range, austenite grains grow abnormally and the fatigue characteristics may be remarkably deteriorated. Therefore, it is preferable that the quenching temperature is (Ac 3 transformation point + 50 ° C.), and soaking is performed for at least 10 seconds in order to decompose cementite and form uniform austenite. Also, from the viewpoint of reducing the heat treatment cost, it is desirable that the soaking time is relatively short, so the soaking time is preferably within 1 minute.
In quenching, in order to obtain a metal structure with martensite of 80% or more and the balance of bainite, the average cooling rate of the inner surface of the hollow stabilizer must be 50 ° C./second or more, preferably 100 ° C./second or more. Here, the average cooling rate means an average cooling rate from the quenching temperature to the Ms point (martensitic transformation start point). On the other hand, the upper limit of the average cooling rate is not particularly limited, but is preferably 200 ° C./second, more preferably 160 ° C./second, from the viewpoint of preventing the occurrence of distortion. The average cooling rate can be easily controlled by appropriately managing the temperature of the coolant.

焼戻しにおける加熱方法は、全体が均一な温度に保持できる加熱方法であれば特に限定されることはなく、公知の方法を用いて行うことができる。
焼戻しは、400℃以下の温度で行う必要があり、この焼戻しによって焼戻しマルテンサイトが80%以上の金属組織が得られる。焼戻し温度が400℃を超えると、中空スタビライザーの内面側に付与されていた残留圧縮応力が開放されてしまい、中空スタビライザーの内面側からの疲労特性の向上が図れない。一方、焼戻し温度の下限は、特に限定されることはないが、200℃であることが好ましい。焼戻し時間も、焼戻し温度や鋼組成等にあわせて適宜設定すればよく、特に限定されることはないが、一般に30〜120分である。なお、焼戻しにおける冷却については特に限定されることはない。
The heating method in tempering is not particularly limited as long as it is a heating method capable of maintaining the whole at a uniform temperature, and can be performed using a known method.
Tempering needs to be performed at a temperature of 400 ° C. or lower, and a metal structure with tempered martensite of 80% or more is obtained by this tempering. When the tempering temperature exceeds 400 ° C., the residual compressive stress applied to the inner surface side of the hollow stabilizer is released, and the fatigue characteristics from the inner surface side of the hollow stabilizer cannot be improved. On the other hand, the lower limit of the tempering temperature is not particularly limited, but is preferably 200 ° C. The tempering time may be appropriately set according to the tempering temperature, the steel composition, and the like, and is not particularly limited, but is generally 30 to 120 minutes. In addition, it does not specifically limit about the cooling in tempering.

このようにして焼入れ及び焼戻しされた中空スタビライザーは、優れた疲労強度を示す。
なお、中空スタビライザーの疲労特性をより一層向上させるために、焼入れ及び焼戻しの後、ショットピーニング等による圧縮残留応力を中空スタビライザーの外面に付与してもよい。その後、必要に応じて塗装処理を施すこともできる。
The hollow stabilizer thus quenched and tempered exhibits excellent fatigue strength.
In order to further improve the fatigue characteristics of the hollow stabilizer, compressive residual stress by shot peening or the like may be applied to the outer surface of the hollow stabilizer after quenching and tempering. Then, a coating process can also be performed as needed.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
[実施例1]
表1の化学組成(ただし、残部は、Fe及び不可避的不純物からなる)をもつ各鋼を転炉で出鋼し、連続鋳造法で熱延用スラブを得た。なお、鋼A〜Lは、Ac変態点の温度が735〜760℃の範囲の鋼である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these.
[Example 1]
Each steel having the chemical composition shown in Table 1 (with the balance consisting of Fe and inevitable impurities) was produced in a converter, and a slab for hot rolling was obtained by a continuous casting method. Steels A to L are steels whose Ac 1 transformation point temperature is in the range of 735 to 760 ° C.

Figure 2009235499
Figure 2009235499

次に、各熱延用スラブを表2の各仕上温度で仕上圧延した後、表2の各巻取温度で巻取って熱延鋼板を得た。この巻取った熱延鋼板を酸洗してスリットし、高周波溶接方法にて電縫溶接した後、鋼管の外面側の溶接ビード部のみビードカットを行い、水冷し、続いて溶接ビード部のみを680℃又は750℃にて1分以内、焼戻しすることにより電縫鋼管を得た。ここで、溶接ビード部の焼戻し温度である680℃は、鋼A〜Lに対して(Ac変態点−55℃)〜(Ac変態点−80℃)の範囲である。一方、溶接ビード部の焼戻し温度である750℃は、鋼B及び鋼DのAc変態点がそれぞれ735℃及び740℃であることから、これらの鋼に対してはいずれもAc変態点以上である。このようにして得られた電縫鋼管は、鋼管外径が30mm、鋼管肉厚が6mmであった。
この電縫鋼管について加工性の評価を行った。加工性の評価は、JIS G 3472に規定されるへん平試験に準拠して行った。この時、ビード部は圧縮方向に対して直角とした。この評価において、溶接ビード部分での加工量を鋼管外径Dの2/3とした場合に、割れがなかったものを○とし、割れが発生したもの、又は造管できなかったものを×として表す。
Next, each hot rolling slab was finish-rolled at each finishing temperature shown in Table 2, and then wound up at each winding temperature shown in Table 2 to obtain a hot-rolled steel sheet. The wound hot-rolled steel sheet is pickled and slit, and electro-welded by high frequency welding. Then, bead cutting is performed only on the weld bead portion on the outer surface side of the steel pipe, followed by water cooling, and then only the weld bead portion. By tempering at 680 ° C. or 750 ° C. within 1 minute, an electric resistance welded steel pipe was obtained. Here, a is the 680 ° C. tempering temperature of the weld bead portion is in the range of relative steel A to L (Ac 1 transformation point -55 ℃) ~ (Ac 1 transformation point -80 ° C.). Meanwhile, 750 ° C. is a tempering temperature of the weld bead portion, since Ac 1 transformation point of steel B and steel D are each 735 ° C. and 740 ° C., either Ac 1 transformation point or above for these steels It is. The electric resistance welded steel pipe thus obtained had a steel pipe outer diameter of 30 mm and a steel pipe thickness of 6 mm.
The workability of this electric resistance welded steel pipe was evaluated. The workability was evaluated in accordance with the flattening test specified in JIS G 3472. At this time, the bead portion was perpendicular to the compression direction. In this evaluation, when the amount of processing at the weld bead portion is 2/3 of the outer diameter D of the steel pipe, the case where there was no crack is indicated as ◯, and the case where cracks occurred or the case where the pipe could not be formed is indicated as x. To express.

次に、上記加工性の評価において、評価が○であった電縫鋼管から長さ600mmの短管を切り出し、焼入れ及び焼戻しを行った。ここで、焼入れは、大気中での通電加熱により行い、焼入れ温度を900℃、焼入れ時間を10分間とした。また、焼入れにおける冷却は、冷却剤に投入することにより行い、電縫鋼管内面における平均冷却速度は、およそ80℃/秒であった。なお、この冷却は、冷却剤への投入による冷却であるため、外面からのみの冷却である。また、電縫鋼管内面における平均冷却速度は、焼入れ前に保護管付き熱電対を電縫鋼管内面の管端から100mmの位置に溶着させておき、その熱電対による温度変化の測定値から算出した。焼戻しは、焼戻し温度を300℃、焼戻し時間を30分として行った。
この焼入れ焼戻し後の電縫鋼管について、溶接ビード部の表面硬さを、ビッカース硬さ試験機を用い、試験荷重を196Nとして評価した。この評価において、ビッカース硬さが380Hv以上のものを○、380Hv未満のものを×として表す。
上記電縫鋼管の加工性及び焼入れ焼戻し後の表面硬さの結果を表2に示す。
Next, in the evaluation of the workability, a short pipe having a length of 600 mm was cut out from an ERW steel pipe having an evaluation of ◯, and quenched and tempered. Here, quenching was performed by energization heating in the atmosphere, the quenching temperature was 900 ° C., and the quenching time was 10 minutes. Moreover, cooling in quenching was performed by putting it in a coolant, and the average cooling rate on the inner surface of the ERW steel pipe was about 80 ° C./second. In addition, since this cooling is cooling by charging into the coolant, it is cooling only from the outer surface. In addition, the average cooling rate on the inner surface of the ERW steel pipe was calculated from the measured value of the temperature change by the thermocouple with a thermocouple with a protective tube welded at a position of 100 mm from the pipe end of the inner surface of the ERW steel pipe before quenching. . Tempering was performed at a tempering temperature of 300 ° C. and a tempering time of 30 minutes.
With respect to the ERW steel pipe after quenching and tempering, the surface hardness of the weld bead portion was evaluated using a Vickers hardness tester with a test load of 196N. In this evaluation, a sample having a Vickers hardness of 380 Hv or more is represented by a circle, and a sample having a Vickers hardness of less than 380 Hv is represented by x.
Table 2 shows the results of the workability of the above-mentioned ERW steel pipe and the surface hardness after quenching and tempering.

Figure 2009235499
Figure 2009235499

表2に示されているように、本発明例No.1、3、4、6〜8、11、12、14及び18〜21は、電縫鋼管の加工性及び焼入れ焼戻し後の表面硬さが高かった。
一方、仕上温度や巻取温度が本発明で特定した範囲よりも低い比較例No.2、10及び17は、得られた熱延鋼板が高強度であったため、電縫鋼管の加工性を十分に確保することができなかった。また、仕上温度や巻取温度が本発明で特定した範囲よりも高い比較例No.5、15及び16は、得られた熱延鋼板が比較例No.2、10及び17に比べて軟質であり、電縫鋼管の加工性が良好であったものの、表面の脱炭が深く、焼入れ焼戻し後の表面硬さが低かった。さらに、溶接ビード部の焼戻し温度が本発明で特定した範囲よりも高い比較例No.9及び13でも、電縫鋼管の加工性を十分に確保することができなかった。
また、鋼の化学組成が本発明で特定した範囲外の比較例のうち、No.22(Cの含有量が少ないもの)、23(Mnの含有量が少ないもの)、及び24(Crの含有量が少なくTi及びBが添加されていないもの)は、電縫鋼管の加工性は良好であったものの、焼入れ焼戻し後の表面硬さが低かった。また、No.25(Cの含有量が多いもの)、26(Mnの含有量が多いもの)、及び27(Siの含有量が多いもの)は、得られた熱延鋼板が高強度で加工性が低すぎたため、電縫鋼管の製造中に板破断が発生して、電縫鋼管が得られなかった
上記の結果からわかるように、電縫鋼管の加工性及び焼入れ焼戻し後の表面硬さが良好なものを得るためには、仕上温度、巻取温度、溶接ビード部の焼戻し温度及び鋼の化学組成が本発明の範囲内であることが必要である。
As shown in Table 2, Example No. of the present invention. 1, 3, 4, 6-8, 11, 12, 14, and 18-21 had high workability of the electric resistance welded steel pipe and high surface hardness after quenching and tempering.
On the other hand, comparative example No. whose finishing temperature and winding temperature are lower than the range specified by this invention. In Nos. 2, 10 and 17, the obtained hot-rolled steel sheet had high strength, so that the workability of the electric resistance welded pipe could not be sufficiently ensured. Moreover, comparative example No. whose finishing temperature and winding temperature are higher than the range specified by this invention. 5, 15 and 16 show that the obtained hot-rolled steel sheet has a comparative example No. Although it was softer than 2, 10 and 17, and the workability of the ERW steel pipe was good, the surface decarburization was deep and the surface hardness after quenching and tempering was low. Furthermore, comparative example No. whose tempering temperature of a weld bead part is higher than the range specified by this invention. Even in 9 and 13, the workability of the ERW steel pipe could not be secured sufficiently.
Of the comparative examples where the chemical composition of the steel is outside the range specified in the present invention, No. 22 (those with low C content), 23 (those with low Mn content), and 24 (those with low Cr content and no addition of Ti and B) have the workability of ERW steel pipes Although it was good, the surface hardness after quenching and tempering was low. No. 25 (those with a high content of C), 26 (those with a high content of Mn), and 27 (those with a high content of Si) have high strength and workability is too low. As a result, plate breakage occurred during manufacture of the ERW steel pipe, and the ERW steel pipe was not obtained. As can be seen from the above results, the ERW steel pipe has good workability and surface hardness after quenching and tempering. In order to obtain the above, it is necessary that the finishing temperature, the coiling temperature, the tempering temperature of the weld bead and the chemical composition of the steel are within the scope of the present invention.

[実施例2]
実施例1と同様にして、A〜Iの熱延用スラブを得た後、各熱延用スラブを表3の各仕上温度で仕上圧延し、表3の各巻取温度で巻取って熱延鋼板を得た。この巻取った熱延鋼板を酸洗してスリットし、高周波溶接方法にて電縫溶接した後、鋼管の外面側の溶接ビード部でビードカットを行い、溶接ビード部のみを表3の各焼戻し温度にて焼戻しすることにより電縫鋼管を作製した。このようにして得られた電縫鋼管は、鋼管外径が30mm、鋼管肉厚が6mmであった。
次に、得られた各電縫鋼管から長さ600mmの短管を切り出し、焼入れ及び焼戻しを行った。ここで、焼入れは、大気中での通電加熱により行い、焼入れ温度を900℃、焼入れ加熱時間を1分間とした。また、焼入れにおける冷却は、冷却剤に投入することにより行い、電縫鋼管内面における平均冷却速度が表3の各平均冷却速度となるようにし、電縫鋼管の外面からのみ冷却した。ここで、平均冷却速度は、冷却剤として水、油、ポリマーを用いたり、冷却剤の攪拌の程度を変えることによって変化させた。なお、各平均冷却速度の測定方法は、実施例1と同様である。焼戻しは、表3の各焼戻し温度で、焼戻し時間を30分として行った。
[Example 2]
After obtaining the hot-rolling slabs A to I in the same manner as in Example 1, each hot-rolling slab was finish-rolled at each finishing temperature shown in Table 3, and wound at each winding temperature shown in Table 3 to hot-roll. A steel plate was obtained. The wound hot-rolled steel sheet is pickled and slit, electro-welded by high frequency welding, and then bead-cut at the weld bead portion on the outer surface side of the steel pipe, and only the weld bead portion is tempered as shown in Table 3. An electric resistance welded steel pipe was produced by tempering at a temperature. The electric resistance welded steel pipe thus obtained had a steel pipe outer diameter of 30 mm and a steel pipe thickness of 6 mm.
Next, a short pipe having a length of 600 mm was cut out from each obtained ERW steel pipe, and quenched and tempered. Here, quenching was performed by energization heating in the atmosphere, the quenching temperature was 900 ° C., and the quenching heating time was 1 minute. Moreover, cooling in quenching was performed by putting it in a coolant so that the average cooling rate on the inner surface of the electric resistance welded steel tube became the average cooling rate in Table 3, and cooling was performed only from the outer surface of the electric resistance welded steel tube. Here, the average cooling rate was changed by using water, oil, or polymer as the coolant or changing the degree of stirring of the coolant. In addition, the measuring method of each average cooling rate is the same as that of Example 1. Tempering was performed at each tempering temperature shown in Table 3 with a tempering time of 30 minutes.

Figure 2009235499
Figure 2009235499

上記のようにして得られた焼入れ焼戻し後の電縫鋼管について、溶接ビード部の表面硬さ、金属組織、及び疲労試験の評価を行った。なお、この実施例では、直管状中空スタビライザーを想定し、曲げ加工は省略した。
溶接ビード部の表面硬さは、ビッカース硬さ試験機を用い、試験荷重を196Nとして評価した。
金属組織は、溶接ビード部を研磨して鏡面仕上げし、濃度5%のナイタル液でエッチングした後、当該溶接ビード部を光学顕微鏡で観察することによって評価した。また、この観察において、溶接ビード部の表面でのマルテンサイトの面積率を求めた。なお、この評価は、溶接ビード部での結果であるが、電縫鋼管全体における金属組織及びマルテンサイトの割合と推定した。
疲労試験は、電縫鋼管の表面に700MPaの応力を負荷し、繰返し速度を10Hzとして評価した。この評価では、繰返し回数50,000回までの疲労試験を実施し、溶接部分での破壊の有無を観察した。
上記の評価結果を表4に示す。
About the ERW steel pipe after quenching and tempering obtained as described above, the surface hardness of the weld bead part, the metal structure, and the fatigue test were evaluated. In this example, a straight tubular hollow stabilizer was assumed, and bending was omitted.
The surface hardness of the weld bead portion was evaluated using a Vickers hardness tester with a test load of 196N.
The metallographic structure was evaluated by polishing the weld bead part to give a mirror finish, etching with a 5% concentration of nital liquid, and then observing the weld bead part with an optical microscope. In this observation, the area ratio of martensite on the surface of the weld bead portion was determined. In addition, although this evaluation is a result in a weld bead part, it estimated with the ratio of the metal structure and martensite in the whole ERW steel pipe.
In the fatigue test, a stress of 700 MPa was applied to the surface of the ERW steel pipe, and the repetition rate was 10 Hz. In this evaluation, fatigue tests were performed up to 50,000 repetitions, and the presence or absence of fracture at the welded portion was observed.
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2009235499
Figure 2009235499

表4に示されるように、本発明例No.31、33、34、36〜40、42、48〜51、53及び54は、溶接ビード部の表面硬さが高いと共に、マルテンサイトが80%以上の金属組織を有していた。また、これらの本発明例は、繰返し回数50,000回の疲労試験でも破壊が生じず、中空スタビライザーとして用いるのに十分な疲労特性を有していた。
一方、焼入れ時の電縫鋼管内面における平均冷却速度が本発明で特定した値(50℃/秒)よりも低い比較例No.32、45〜47及び52では、フェライトとパーライト、金属組織が80%未満のマルテンサイトとベイナイトとフェライト、又はフェライトとパーライトとベイナイトの混合組織であるため、鋼管内面での表面硬さが低く、中空スタビライザーとして用いるのに十分な疲労特性が得られなかった。
また、電縫鋼管の焼戻し温度が本発明で特定した値(400℃)よりも高い比較例No.35、41、43及び44でも、溶接ビード部の表面硬さが低く、中空スタビライザーとして用いるのに十分な疲労特性が得られなかった。
さらに、鋼の化学組成が本発明で特定した範囲外である比較例No.55〜58では、焼入れ性が低いため、マルテンサイトが少ない金属組織が形成された。そのため、鋼管内面での表面硬さが低くなり、中空スタビライザーとして用いるのに十分な疲労特性が得られなかった。
As shown in Table 4, Example No. of the present invention. Nos. 31, 33, 34, 36 to 40, 42, 48 to 51, 53 and 54 had high surface hardness of the weld bead portion and a metal structure having martensite of 80% or more. Further, these examples of the present invention were not damaged even in a fatigue test with 50,000 repetitions, and had sufficient fatigue characteristics to be used as a hollow stabilizer.
On the other hand, Comparative Example No. in which the average cooling rate on the inner surface of the ERW steel pipe during quenching is lower than the value specified in the present invention (50 ° C./second). 32, 45 to 47 and 52, since ferrite and pearlite, a mixed structure of martensite and bainite and ferrite having a metal structure of less than 80%, or ferrite, pearlite and bainite, the surface hardness on the inner surface of the steel pipe is low, Fatigue properties sufficient for use as a hollow stabilizer were not obtained.
Moreover, comparative example No. whose tempering temperature of an electric resistance steel pipe is higher than the value (400 degreeC) specified by this invention. Also in 35, 41, 43 and 44, the surface hardness of the weld bead part was low, and sufficient fatigue characteristics for use as a hollow stabilizer were not obtained.
Furthermore, Comparative Example No. in which the chemical composition of the steel is outside the range specified in the present invention. In 55-58, since hardenability was low, the metal structure with few martensites was formed. For this reason, the surface hardness on the inner surface of the steel pipe is low, and sufficient fatigue properties for use as a hollow stabilizer cannot be obtained.

以上の結果からわかるように、本発明の中空スタビライザーの製造方法は、製造コストを抑えつつ高い生産性及び加工性で製造することができると共に、疲労特性に優れた中空スタビライザーを与えることができる。   As can be seen from the above results, the hollow stabilizer manufacturing method of the present invention can be manufactured with high productivity and workability while suppressing the manufacturing cost, and can provide a hollow stabilizer excellent in fatigue characteristics.

Claims (1)

C:0.15〜0.40質量%、Si:0.30質量%以下、Mn:0.3〜2.0質量%、P:0.030質量%以下、S:0.010質量%以下、Cr:0.2〜0.8質量%、Ti:0.005〜0.1質量%、sol.Al:0.005〜0.10質量%、N:0.010質量%以下、B:0.0010〜0.0070質量%を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる組成を有するスラブを、800〜900℃の仕上温度で仕上圧延した後、550〜680℃の巻取温度で巻取って熱延鋼板を得る熱延工程と、
前記巻取った熱延鋼板を電縫溶接した後、溶接ビード部のみをAc変態点以下の温度で焼戻して電縫鋼管を得る工程と、
前記電縫鋼管を中空スタビライザーに成形加工した後、前記中空スタビライザーの内面の平均冷却速度を50℃/秒以上として焼入れし、次いで400℃以下の温度で焼戻す工程と
を順次行うことを特徴とする中空スタビライザーの製造方法。
C: 0.15-0.40 mass%, Si: 0.30 mass% or less, Mn: 0.3-2.0 mass%, P: 0.030 mass% or less, S: 0.010 mass% or less , Cr: 0.2-0.8 mass%, Ti: 0.005-0.1 mass%, sol.Al: 0.005-0.10 mass%, N: 0.010 mass% or less, B: A slab containing 0.0010 to 0.0070% by mass and having the balance consisting of Fe and inevitable impurities is finish-rolled at a finishing temperature of 800 to 900 ° C., and then wound at a winding temperature of 550 to 680 ° C. A hot rolling process to obtain a hot rolled steel sheet,
A step of electro-welding the wound hot-rolled steel sheet and then tempering only the weld bead portion at a temperature below the Ac 1 transformation point to obtain an ERW steel pipe;
After forming the ERW steel pipe into a hollow stabilizer, quenching is performed at an average cooling rate of the inner surface of the hollow stabilizer of 50 ° C./second or more, and then tempering at a temperature of 400 ° C. or less. A method for manufacturing a hollow stabilizer.
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