JP2580909B2 - 高強度電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

高強度電縫鋼管の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度電縫鋼管の製造
方法、特に自動車等の輸送機のドア用補強材や各種フレ
ーム材などの構造材として使用するのに適した、高強度
電縫鋼管の製造方法に関するものである。本発明によっ
て製造される高強度電縫鋼管は、自動車用ドア補強材と
して特に適するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明をドア補強材用高強度鋼管を例に
とって以下説明する。従来、わが国における自動車用ド
ア補強材については、次にのべるような状況下にあっ
た。すなわち、 国内向けの自動車用ドアでは補強材は設置されていな
いものが多かった。 輸出車、外国の自動車のドアには波板や鋼管の補強材
が使用されていた。 前記波板としては、引張強さ80〜100kgf/mm2の熱延・
冷延鋼板が使用されていた。 前記鋼管としては、軽量化のために薄肉・小径で、か
つ高強度化のために焼き入れ処理した引張強さ80〜150k
gf/mm2の鋼管が使用されていたが、寸法精度、特に曲が
りが大きかった。
【0003】前記曲がり防止対策として、継目無鋼管
や溶接鋼管を製造後、圧延ままの軟質状態で曲がり等の
寸法矯正を行い、その後、1m 程度の短管に切断してか
ら水焼き入れ−焼き戻しの熱処理を実施することで、熱
処理による歪 (曲がり) を極力小さくしていたが、完全
には曲がりは防止できなかった。そして熱処理後は鋼管
が高強度となって、弾性限が上昇して塑性変形させるこ
と自体困難となると共に靱性が劣化して割れが生じるた
め寸法矯正は事実上できなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような自動車用ド
ア補強材としての鋼管には、なるべく高強度材であっ
て、安価でしかも曲がりの小さいことが求められてい
る。自動車が大量生産方式を採用していることから、速
やかにしかも正確に、複雑なドア構造内部の所定の場所
に設置・固定できるようにするためである。
【0005】ところで、電縫鋼管は安価な鋼管製造法と
して知られている。これまでも、電縫鋼管で焼き入れの
ままあるいは必要に応じて50〜350 ℃で焼き戻しを行っ
た引張強さ150kgf/mm2クラスの熱処理鋼管が自動車用と
して提案されているが、焼き入れ、焼き戻しはコスト高
であり、自動車用には実用化が困難である。
【0006】その他、電縫鋼管としては、特開平2−19
7525号公報にはほぼ引張強さ100kgf/mm2クラスの電縫鋼
管が、特開平1−205032号公報には造管ままで引張強さ
120kgf/mm2以上を示す電縫鋼管が、そして特開昭59−25
931 号公報には造管後焼準し−焼入処理を行った電縫鋼
管がそれぞれ開示されている。
【0007】しかし、これらは焼入れ・焼戻しを行わな
ければ150kgf/mm2の引張強さを達成できず、コストの面
ばかりでなく、熱処理時の曲がり発生の面からも自動車
用ドア補強材として用いることには困難があった。
【0008】ここに、本発明の一般的目的は、上記従来
技術の問題点を解消し、自動車のドア補強材として有用
な、高強度で曲がりの少ない高強度鋼管を多量にかつ安
価に得られる製造方法を提供することである。本発明の
具体的目的は、電縫鋼管で自動車のドア補強材を構成す
べく、製管ままで引張強さ150kgf/mm2クラスの電縫鋼管
の製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本件特許出願人は、特願
平2−323776号として、空冷で完全に焼きが入る成分系
を用いて自動車のドア用補強材を製造する方法を提案し
たが、その後の研究開発の結果、かかる成分系の熱延鋼
板を用いて電縫鋼管を製造すると、電縫鋼管の成形・溶
接が不可能となることがあった。
【0010】そこで、その原因について種々検討を行っ
たところ、熱間圧延工場の生産ラインにおいては、圧延
ままの熱延コイルでも焼きが入ってしまい、引張強さ1
20kgf/mm以上の高強度となっていることが判
明した。このため、コイルの引張強さ80kgf/mm
以上となると、電縫鋼管の製造には次のような欠点が
生じていたのである。
【0011】フオーミングロール群での成形性が悪く
なる。硬すぎるために、スプリングバックがきつすぎ
て、真円が得られず、腰折れが生じ、多角形状となるの
である。また溶接部、つまり帯鋼端部が栗の先端のよう
に尖ってくる。
【0012】フォーミングでの成形がうまくゆかない
ため、溶接部に欠陥が生じる。ビード成形がよくないた
め溶接部の不純物が残るのである。そこで、本発明者
は、成形に先立って熱延コイルに球状化焼鈍(軟化処
理)を行ったところ、熱延コイルの引張強さを80kg
f/mm強度にまで低下させることができ、成形上
も問題がないことを知り、本発明を完成した。
【0013】よって、本発明の要旨とするところは、重
量%で、C:0.15〜0.40%、Si:0.1〜
0.7%、Mn:1.0〜2.7%、Cr:0.5〜
2.5%、P≦0.025%、S≦0.015%、so
l.Al:0.01〜0.05%、残部Feおよび不可
避不純物から成る組成の鋼を用いて熱間圧延により熱延
コイルを製造し、熱延コイルのままで680〜720℃
に0.5〜2時間加熱後空冷する軟化処理を行って引張
強さ80kgf/mm以下の強度にし、次いで電縫鋼
管製造のための成形および溶接を行うとともに得られた
電縫鋼管を850〜1050℃で5〜30分加熱後空冷
する硬化処理を行い、そのまま、またはさらに50〜3
50℃で1〜30分加熱後放冷する低温焼戻し処理を行
ことを特徴とする、高強度電縫鋼管の製造方法であ
る。
【0014】また、前記組成の鋼は、さらに、Mo: 0.05
〜1.00%、V: 0.02〜0.10、Ni:0.2〜2.5 %、Ti: 0.01
〜0.10%、Nb: 0.02〜0.10%、およびB:0.0005 〜0.00
50%から成る群から選んだ少なくとも一種を含有しても
よい。本発明において熱間圧延および電縫鋼管の製造の
ための成形および溶接は慣用のものを使用すればよく、
特定のものに制限されない。
【0015】記軟化処理は、680〜720℃で0.
5〜2時間加熱後空冷することで、または製造ライン中
で誘導加熱によって400〜720℃に加熱すること
、これによっても引張強さ80kgf/mm以下の
強度にすることができる。また、硬化処理とは、850
〜1050℃で5〜30分加熱後空冷することであり、
さらに、低温焼戻し処理とは、50〜350℃で1〜3
0分加熱後放冷することである。
【0016】
【作用】次に、本発明における電縫鋼管の製造方法は次
のようにして行われるのが好ましい。熱間圧延後に軟化
処理を行ったコイルを用い、電縫鋼管の製造のための成
形および溶接は慣用のものを使用する。特別な場合とし
て、次に示す誘導加熱装置を有する特殊ラインにて、ラ
イン中での軟化処理を行ってもよい。図1には、本発明
の電縫鋼管製造ラインの1例を示すが、図示例にあって
は成形直前のコイルを誘導加熱によって400〜720
℃に加熱することにより、コイル強度を80kgf/m
下にする。
【0017】すなわち、前述の鋼組成を有する熱延コイ
ル10は巻戻されて高周波誘導加熱装置12で軟化処理
行われ、引張強さ80kgf/mm 下に調整され
てから、フォーミングロール14を経て円形に成形さ
れ、次いで接合部16においてコイル両縁部が高周波加
熱されて突合わせ溶接されるのである。最後に、得られ
た電縫鋼管は、硬化処理のために850〜1050℃で
5〜30分間加熱後空冷し、そのまま、またはさらに低
温焼戻しするために50〜350℃で1〜30分間加熱
後放冷することで、引張強さ120〜200kgf/m
のドア補強材用鋼管が得られる。ここで、本発明に
おいて鋼組成を前述のように限定した理由について説明
すると次の通りである。
【0018】C:これは高強度を安価に得るためには必
須の元素である。0.15%未満では補強材として必要な引
張強さ120kgf/mm2以上の強度を得ることができない。0.
40%を超えると、焼入れままでは強度が高過ぎ、焼き割
れが生じる。
【0019】Si:製鋼時の脱酸に必要な成分である。0.1
0%未満では脱酸が不十分で靱性が確保できない。0.70
%を超えると溶接製管時の溶接欠陥が生じ易くなる。 Mn:焼入れ性改善に有効な成分である。1.0 %未満では
その効果が不十分であり、2.7 %超では製鋼時のビレッ
ト製造の際に欠陥が生じ易くなり、熱処理後に靱性が劣
化する。
【0020】P、S:これらは鋼中に代表的不純物であ
る。焼き割れ防止、熱処理後の靱性劣化防止のためにそ
れぞれ0.025 %および0.015 %の各上限以下に制限す
る。特に、引張強さ≧150kgf/mm2では靱性(vTrs ≦−20
℃) を確保する上で、さらに、P≦0.015 %、S≦0.00
5 %の制限が望ましい。 sol.Al:Siと同様に脱酸成分として添加され、Siの場合
と同様の理由によいり添加量が0.01〜0.05%に制限され
る。
【0021】Cr:焼入れ性の改善と靱性改善、焼戻し軟
化抵抗上昇に有効である。特に長尺管をそのまま空冷に
よる曲がりを防止するためにMn同様に不可欠の成分であ
る。2.5%の上限を超えると高価になり、しかも溶接部
の欠陥が防止できない。0.5 %の下限未満では焼入れ
性、靱性、軟化抵抗が改善されない。
【0022】本発明においては、さらに強度、靱性を改
善するために、Mo、V 、Ni、Ti、Nb、およびB のうちの
少なくとも一種または二種以上をさらに含有する鋼を使
用してもよいが、より好ましくは、Ti−B 、Nb−Ti−B
の組み合わせである。したがって、以下、これらの添加
元素の限定理由を説明する。
【0023】Mo:Cr と同様の効果を奏する。Cr添加の補
助的役割を有している。0.05〜1.00%の添加範囲外では
Crと同様の不利益を有する。 V:0.02 %以上の添加で高温での焼戻しに対して軟化抵
抗が大きい。0.10%の上限を超える添加は高価である。
【0024】Ni:0.20 %以上の添加で焼入れ性改善、靱
性改善に有効である。2.50%の上限を超えても効果は有
効であるが、高価となる。 Ti、Nb:ぞれぞれ0.01%、0.02%以上の添加で焼入れ時
の鋼の結晶粒の粗大化防止、溶接部の靱性改善に有効な
元素である。しかし、それぞれ0.10%の上限を超えると
靱性が劣化する。 B:Bの添加は焼入れ性改善に有効である。0.0005%の
下限未満ではその効果が不十分であり、一方、0.0050%
の上限超では靱性が劣化する。
【0025】
【実施例】実施例によって本発明をさらに具体的に説明
する。 実施例1 溶鋼(C=0.26%、Si:0.18 %、Mn=1.60%、Cr=2.00
%、P:0.020%、S:0.011%、sol.Al:0.03 %、Mo=0.
54%) を溶製し、連続鋳造によって、スラブとし、通常
の工程で熱間圧延により熱延コイル(876mm幅×2.0mm
厚) を製造した。熱延ままのコイルの引張強さは152kgf
/mm2と高く、表1の比較例に示す如く、通常の製造ライ
ンでの電縫鋼管の成形、溶接は不可能に近いと考えられ
る。次に、表1に示すコイル熱処理条件で以下に説明す
るようにして軟化処理を行った。引張強さ、成形真円度
および溶接欠陥についてそれぞれ評価し、結果を同じく
表1にまとめて示す。
【0026】Run No.: 上記熱延コイルの軟化処理を目的に750℃×20hで
炭化物の球状化焼鈍による軟化処理を行った。焼鈍材の
引張強さは58kgf/mmとなり、続いて狭幅に幅
切りした96mmの熱延コイルを外径31.8mm、肉
厚2.0mmの電縫鋼管に製造したが、製管工程では品
質上何の問題も生じなかったが、軟化処理時間に20時
間を要するという能率面での問題が残った。
【0027】Run No.:上述の軟化処理の改良法とし
て、700 ℃×2h の焼戻しによる軟化処理を行った。焼
戻し後の引張強さは65kgf/mm2 となり、後工程での上記
と同様の製管は容易であった。
【0028】Run No.:製管前のコイル軟化を電縫鋼管
製造ライン中で行うため、成形直前の狭幅に幅切りした
コイルを誘導加熱により種々温度を変えて加熱した。加
熱温度を表1に示す如く350 ℃から720 ℃まで変化させ
たが、400 ℃以下ではコイルの強度が大きく、成形、溶
接が安定しなかった。
【0029】なお、得られた電縫鋼管(直径31.8m
m×厚さ2.0mm)は920℃で10分間加熱後空冷
した。いずれのコイル熱処理品も成品パイプの引張強さ
158kgf/mmであった。170℃×20分の追
加の低温焼戻し処理後の引張強さは153kgf/mm
であった。
【0030】
【表1】
【0031】実施例2 本例では表2および表3に示す鋼組成を有する鋼を熱延
後、熱延コイルの熱処理および成形・溶接を行い電縫鋼
管とした。このときの鋼組成、熱処理条件および熱処理
後の引張強ささらには成形特性および溶接特性について
表4および表5にまとめて示す。なお、表中、コイル熱
処理の欄にRun No. とあるのは表1のRun No. 〜の
ことであって、熱延コイルに対する軟化処理の内容を表
す。ただし、温度、時間条件は表4、表5に示すように
変えた。
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】
【表5】
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、電縫鋼管で自動車のド
ア補強材用の鋼管が製造でき、高強度で安価な材料とし
て自動車業界にとって大きな寄与をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電縫鋼管の製造ラインの1例の
概略説明図である。
【符号の説明】
10 : 熱延コイル 12 : 高周波加熱装置 14 : フォーミングロール 16 : 接合部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/38 C22C 38/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 残部Feおよび不可避不純物から成る組成の鋼を用いて
    熱間圧延により熱延コイルを製造し、熱延コイルのまま
    680〜720℃に0.5〜2時間加熱後空冷する
    化処理を行って引張強さ80kgf/mm以下の強度
    にし、次いで電縫鋼管製造のための成形および溶接を行
    うとともに得られた電縫鋼管を850〜1050℃で5
    〜30分加熱後空冷する硬化処理を行い、そのまま、ま
    たはさらに50〜350℃で1〜30分加熱後放冷する
    低温焼戻し処理を行うことを特徴とする、高強度電縫鋼
    管の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記組成の鋼が、さらに、Mo: 0.05〜1.
    00%、V: 0.02〜0.10、Ni:0.2〜2.5 %、Ti: 0.01〜0.
    10%、Nb: 0.02〜0.10%、B:0.0005 〜0.0050%から成
    る群から選んだ少なくとも一種を含有する請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載する組成の鋼を
    用いて熱間圧延した熱延コイルを電縫鋼管の製造ライン
    中で誘導加熱によって400〜720℃に加熱すること
    により引張強さを80kgf/mm以下にする軟化処
    理を経てから、フォーミングロールを経て円形に成形
    し、次いでコイル両縁部を高周波加熱して突合わせ溶接
    するとともに得られた電縫鋼管を850〜1050℃で
    5〜30分加熱後空冷する硬化処理を行い、そのまま、
    またはさらに50〜350℃で1〜30分加熱後放冷す
    る低温焼戻し処理を行うことを特徴とする、高強度電縫
    鋼管の製造方法。
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