JP2671671B2 - 低降伏比丸型コラム用鋼板及び鋼管の製造法 - Google Patents

低降伏比丸型コラム用鋼板及び鋼管の製造法

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JP2671671B2 JP3318121A JP31812191A JP2671671B2 JP 2671671 B2 JP2671671 B2 JP 2671671B2 JP 3318121 A JP3318121 A JP 3318121A JP 31812191 A JP31812191 A JP 31812191A JP 2671671 B2 JP2671671 B2 JP 2671671B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低降伏比丸型コラム用
鋼板及び鋼管の製造法に関する。さらに詳しくは、本発
明は、UOE製管法により低降伏比丸型コラム用鋼管を
製造することができる50キロ級低降伏比丸型コラム用鋼
板及び鋼管の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大都市を中心として生じている土
地不足に伴い、限られた土地を最大限有効に利用するこ
とが求められている。そのため、従来の略矩形の水平断
面形状のビルに替わって、土地の形状に合わせた不整形
の水平断面形状のビルが建設されるようになってきた。
このように、建設されるビルの水平断面形状が変化する
につれて、例えば梁を設置する場所や梁の大きさを設計
上、従前に比較して変更しなければならないことがあ
る。
【0003】しかし、従来から建築用構造材として広く
使用されてきた角型コラムでは、例えば梁の設置位置や
設置角度が限られてしまい、前述の梁の設置位置の変更
に充分に対応することができない。
【0004】ところで、建築用構造材として使用される
コラムには、角型コラムと丸型コラムとがある。この丸
型コラムは、 角型コラムに比較して、美観に優れるとともに柱面積
を低減することができること、および 角型コラムでは取付けが困難な角度でも自由に梁を取
付けることができることといった特色を有するため、近
年では、例えば駅前周辺の再開発による地下駐車場の建
設の際に、建築用構造材としてその需要が増加する傾向
にある。
【0005】ところで、大径鋼管の製造法としては、例
えば厚さ:6mm以上の厚板を素材として強力なプレスに
より冷間でU型に曲げた後、Oプレスにより円形に成形
し内外面から潜孤溶接することにより、主として、石油
や天然ガスの輸送のためのパイプラインのラインパイプ
用の大径鋼管を製造するためのUOE製管法が知られて
いるが、従来より、前記丸型コラムは、主として、遠心
鋳造法により製造されてきた。この理由を、以下に説明
する。
【0006】すなわち、一般的に、ラインパイプ用の大
径鋼管には長手方向 (以下、本明細書においては「L方
向」という) の降伏比はその用途上特に要求されずに横
手方向 (以下、本明細書においては「T方向」という)
の降伏比が要求されることが多い。また、T方向の降伏
比も、API規格に規定されていた値では最も低くても85
%(API SL 37th, 1988) 程度である。これに対して、丸
型コラムを含む建築用構造材には、地震等の災害発生時
のビルの崩壊を防止するため、降伏比(降伏強度と引張
強度との比)が低いこと、具体的には80%以下(L方
向)の降伏比が要求される。
【0007】UOE製管法により得られる大径鋼管の降
伏比は、T方向については、成形過程(Uプレス、Oプ
レスおよび拡管) において生ずるバウシンガー効果と試
材採取後の展開によるバウシンガー効果とにより、降伏
強度は鋼板より低下するとともに引張強度は冷間加工硬
化によりわずかではあるが増加するため、鋼板の降伏比
より著しく低下することがよく知られている。一方、L
方向については、上述のバウシンガー効果は、その製造
過程および試材採取時においても生ぜず、冷間加工硬化
のみ生じるため、降伏点は増加し、結果的に鋼板の降伏
比より増加してしまう。
【0008】このように、UOE製管法により丸型コラ
ムを製造すると、L方向およびT方向について要求され
る低降伏比を安定して満足することは極めて困難であっ
た。そこで、従来より、前記丸型コラムは遠心鋳造法に
より製造されてきたのである。
【0009】しかし、遠心鋳造法を実施するには専用設
備が必要となり、製造コストの上昇を招く。そこで、近
年に至り、遠心鋳造法を用いずに低降伏比丸型コラム用
鋼管を製造することができる手段が種々提案されてい
る。
【0010】例えば、特開平3−87317 号公報には、低
炭素鋼または低炭素低合金鋼管を、Ac3 点以上に加熱
し、その後空冷して(Ar3点−20℃) 〜(Ar3点−250 ℃)
から30℃/sec以上の冷却速度で水冷して、降伏比の低い
鋼管を製造する方法が、特開平3−87318 号公報には、
低炭素鋼または低炭素低合金鋼管を、(Ac3点−250)〜(A
c3点−20℃) に加熱し、引き続き30℃/sec以上の冷却速
度で水冷して、降伏比の低い鋼管を製造する方法が、さ
らに特開平3−97810号公報または同3−97811号公報に
は、略述すれば、低炭素鋼または低炭素低合金鋼鋼管を
Ac3 点以上に加熱し、Ac3 点以上で鋼管を角管に成形
し、その後空冷して(Ar3点−20℃)〜(Ar3点−200 ℃)
から30℃/sec以上の速度で冷却して、降伏比の低い角管
を製造する方法が、それぞれ提案されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】これらの提案にかかる
方法は、いずれも管成形後に熱処理を行うことにより、
低降伏比鋼管を製造するものであるため、いずれも製造
コストの上昇を避けることはできない。
【0012】ここに、本発明の目的は、既存のUOE製
管設備を利用したUOE製管法により、低降伏比丸型コ
ラム用鋼管を、管への成形後における熱処理を行うこと
なくアズロール材として製造することができる低降伏比
丸型コラム用鋼板及び鋼管の製造法を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、重量%で、C:0.10 〜0.18%、Si:0.05
〜0.55%、Mn:1.00 〜1.60%、P:0.030%以下、S:0.0
15%以下、Al:0.003〜0.10%、CEQ:0.30〜0.44%、残部
Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼片
を、1000〜1200℃の温度域に加熱し、950 ℃以下の温度
域での圧下率が50%以上となるように熱間圧延を行い、
780 ℃以上の温度域で最終仕上圧延を行った後、空冷す
ることにより、低降伏比丸型コラム用鋼板を製造するこ
とを特徴とする50キロ級低降伏比丸型コラム用鋼板の製
造法である。
【0014】また、別の面からは、上記の低降伏比丸型
コラム用鋼板を素材として、UOE製管法により低降伏
比丸型コラム用鋼管を製造することを特徴とする50キ
ロ級低降伏比丸型コラム用鋼管の製造法である。UOE
製管法は、通常の条件のものであればよく、例えば、U
Oプレス→サブマージアーク溶接→拡管の通常のライン
パイプ用大径鋼管の製造方法と同じでよい。上記の本発
明において、低降伏比丸型コラム用鋼管とは、例えば地
下駐車場や中層または高層ビル等の骨格をなす建築用構
造材である、横断面形状が中空円形の柱を意味してお
り、本発明の低降伏比丸型コラム用鋼板を素材としてU
OE製管法を適用することにより、製造される。また、
この低降伏比丸型コラム用鋼管の直径は通常500mm
以上と極めて大径である。 また、この低降伏比丸型コラ
ム用鋼板の板厚は、建築用構造材としての強度を確保す
るために6mm以上と極めて厚く、また要求される降伏
比も地震等の災害発生時の倒壊に対する抵抗力を確保す
るために80%以下と極めて低い。
【0015】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。な
お、以降の本明細書においては特にことわりがない限
り、「%」は「重量%」を意味するものとする。まず、
本発明で用いる鋼片の組成を限定する理由を説明する。
【0016】C:0.10 〜0.18% Cは、得られる成品の強度を確保するために添加する。
C含有量が0.10%未満では強度を確保することができ
ず、一方0.18%超であると、UOE製管法においてサブ
マージ溶接の際に高温割れを発生してしまう。そこで、
本発明では、C含有量は0.10%以上0.18%以下と限定す
る。
【0017】Si:0.05 〜0.55% Siは、溶鋼の脱酸を強化するとともに成品の強度を確保
するために添加される。Si含有量が0.05%未満であると
充分な脱酸効果を得ることができず、一方0.55%は、溶
接構造用圧延鋼材に関するJIS G 3106に規定されるSM49
0AのSi含有量の上限であり、これを超えると規格対象外
れとなる。そこで、本発明では、Si含有量は0.05%以上
0.55%以下と限定する。
【0018】Mn:1.00 〜1.60% Mnは、成品の強度を確保するために添加される。Mn含有
量が1.00%未満であると充分な強度を確保することがで
きず、一方1.60%は、溶接構造用圧延鋼材に関するJIS
G 3106に規定されるSM490AのMn含有量の上限であり、こ
れを超えると規格対象外れとなる。そこで、本発明で
は、Mn含有量は1.00%以上1.60%以下と限定する。
【0019】P:0.030%以下 Pは、本発明では不純物であり、含有量が多いとサブマ
ージ溶接時に高温割れを発生してしまうため、含有量は
可及的に少ないほうが望ましい。しかし、0.030 %以下
であれば前記高温割れを生じることはなく、逆に、極端
な低下にはコスト増を伴う。そこで、本発明では、P含
有量は0.030 %以下と限定する。
【0020】S:0.015%以下 Sは、本発明では不純物ではあるが、UOE成形時に
は、必要な靱性の確保にも寄与する元素である。そこ
で、本発明では、S含有量は0.015 %以下と限定する。
【0021】Al:0.003〜0.10% Alは、溶鋼の脱酸を強化するために0.003 %以上添加さ
れる。しかし、Alが0.10%超添加されるとアルミナ系介
在物を生じてしまう。そこで、本発明では、Al含有量
は、0.003 %以上0.10%以下と限定する。
【0022】CEQ:0.30〜0.44% 次式で表されるCEQ 、すなわち炭素当量を表わす指標で
ある、 CEQ=C+Si/24 +Mn/6+Cr/5+Ni/40 +Mo/4+V/14 が0.30%未満であると強度が不足し、一方0.44%を超え
るとリングおよび現地溶接時の欠陥発生率が高くなる。
そこで、本発明では、CEQ は0.30%以上0.44%以下と限
定する。
【0023】上記以外の組成は、Feおよび不可避的不
純物である。
【0024】本発明では、上記組成の鋼片を、1000〜12
00℃の温度域に加熱する。加熱温度を1200℃以下に限定
した理由は、この温度を超えて加熱を行うと、γ粒が粗
大化し、UOプレス成形時に必要とされる最低限の切欠
靱性を確保することができなくなるためであり、一方加
熱温度を1000℃以上に限定した理由は、1000℃未満であ
るとその後の最終仕上温度を後述する780 ℃以上に確保
することが困難になるためである。
【0025】本発明では、この加熱を行った後に、950
℃以下の温度域での圧下率が50%以上となるように熱間
圧延を行い、780 ℃以上の温度域で最終仕上圧延を行
う。950 ℃以下の温度域での圧下率を50%以上確保する
理由も、未再結晶域の圧下比を確保し、UOプレス成形
の際に必要な最低の切欠靱性を確保するためである。さ
らに、最終仕上温度を780 ℃以上としたのは、この温度
以下では、加工硬化により、その後の製管工程における
降伏比の上昇を見込んで、L方向の降伏比が80%以下と
なるように、鋼板の降伏比を充分に低下させておくため
である。
【0026】こうして熱間圧延を終えた後、空冷するこ
とにより、低降伏比丸型コラム用鋼板を製造することが
できる。空冷でなく、例えば水冷を行うと、過度の細粒
組織となるために降伏比が上昇してしまう。
【0027】そして、この低降伏比丸型コラム用鋼板を
素材として、通常の条件のUOE製管法により、低降伏
比丸型コラム用鋼管を製造することができる。この低降
伏比丸型コラム用鋼管は、50kgf/mm2 級の降伏比丸型コ
ラム用鋼管であり、その降伏比は80%以下である。
【0028】このように、本発明によれば、低降伏比丸
型コラム用鋼管を、圧延のままで熱処理を行わずに、U
OE製管法により製造することが可能となった。さら
に、本発明を実施例を参照しながら詳述するが、これは
本発明の例示であって、これにより本発明が不当に限定
されるものでない。
【0029】
【実施例】表1に示す鋼組成を有する鋼片を、表1に示
す温度に加熱し、950℃ないしは930℃における板
厚が同じく表1に示す値となるように熱間圧延を行い、
同じく表1に示す仕上げ温度で最終仕上圧延を行った
後、空冷または水冷して、低降伏比丸型コラム用鋼板で
ある試料No.1〜試料No.12を製造した。なお、
「調整温度」、「調整厚」とは制御圧延条件を意味する
ものであり、特に調整温度は制御圧延を行うための制御
・管理因子であって、調整厚は各調整温度における
が最終板厚Tの何倍であるかを示す。
【0030】これらの試料について、UOE製管法を用
いて、低降伏比丸型コラム用鋼管を製造するとともに、
試験片を切り出してYP(kgf/mm2) 、TS(kgf/mm2) お
よびYR (%) を測定した。
【0031】
【表1】
【0032】その結果、本発明の範囲を満足する試料N
o.1〜試料No.6は、低降伏比で高強度であって、低降伏
比丸型コラム用として適していることがわかる。
【0033】これに対して、試料No.7は、Tiを含有する
とともに、仕上げ温度が下限を下回っているため、降伏
比が上昇してしまったことがわかる。試料No.8は、仕上
げ温度が本発明の下限を下回っているため、降伏比が上
昇してしまっていることがわかる。
【0034】試料No.9は、C含有量が本発明の範囲の下
限を下回っているため、強度が不足していることがわか
る。試料No.10 は、熱間圧延後の冷却を水冷としたた
め、降伏比が上昇していることがわかる。
【0035】試料No.11 は、Mn含有量が本発明の範囲の
下限を下回っているため、強度が不足していることがわ
かる。試料No.12 は、熱間圧延時、930 ℃における板厚
が最終仕上げ厚の2倍未満であったため、UOプレス成
形時に割れが発生してしまった。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、低
降伏比丸型コラム用鋼管を、圧延のままで熱処理を行わ
ずに、UOE製管法により製造することが可能となっ
た。従来の遠心鋳造法と比較して製造コストを大幅に低
減でき、かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著
しい。
───────────────────────────────────────────────────── 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 38/06 C22C 38/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 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%、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼
    片を、1000〜1200℃の温度域に加熱し、950 ℃以下の温
    度域での圧下率が50%以上となるように熱間圧延を行
    い、780 ℃以上の温度域で最終仕上圧延を行った後、空
    冷することにより、低降伏比丸型コラム用鋼板を製造す
    ることを特徴とする50キロ級低降伏比丸型コラム用鋼板
    の製造法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の低降伏比丸型コラム用鋼
    板を素材として、UOE製管法により低降伏比丸型コラ
    ム用鋼管を製造することを特徴とする50キロ級低降伏比
    丸型コラム用鋼管の製造法。
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