JP2815028B2 - 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法 - Google Patents
降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低
温靭性に優れた鋼管の製造方法に関するものである。
温靭性に優れた鋼管の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 近年鉄鋼材料を扱う各分野にわたって、競争力向上の
ための使用特性の向上、製造コストの低減など各種の要
求が高まっている。
ための使用特性の向上、製造コストの低減など各種の要
求が高まっている。
このうち建築分野では、構造物の安全性向上のため、
特に耐震性向上のために降伏比の低下が望まれている。
これまでは主に厚板分野でこの要求が強かったが、最近
では鋼管分野でこの要求がたかまっている。低降伏比を
有する厚鋼板の製造方法に関しては、種々の方法が検討
されているが、残念ながら鋼管の分野では、少なくとも
建築用として検討された例はほとんどないのが現状であ
る、例えば電縫鋼管は、ホットコイルを成形して製造す
るが、成形の際の加工硬化により降伏比が上昇するた
め、降伏比の低い鋼管の製造には、不利な製造方法とさ
れている。
特に耐震性向上のために降伏比の低下が望まれている。
これまでは主に厚板分野でこの要求が強かったが、最近
では鋼管分野でこの要求がたかまっている。低降伏比を
有する厚鋼板の製造方法に関しては、種々の方法が検討
されているが、残念ながら鋼管の分野では、少なくとも
建築用として検討された例はほとんどないのが現状であ
る、例えば電縫鋼管は、ホットコイルを成形して製造す
るが、成形の際の加工硬化により降伏比が上昇するた
め、降伏比の低い鋼管の製造には、不利な製造方法とさ
れている。
（発明が解決しようとする課題） 建築用低降伏比鋼管として、引張り強さ40キロ以上で
降伏比75％以下という要求があるが、現状の製造方法で
は製造が付可能である。つまり、ホットコイルを丸く成
形しただけで製造する非調質型、いわゆるアズロール型
では、その成形時の加工硬化のために、また調質型いわ
ゆるQT型では、その組織が焼戻しマルテンサイトとなる
ため、降伏比75％以下は達成されていない。
降伏比75％以下という要求があるが、現状の製造方法で
は製造が付可能である。つまり、ホットコイルを丸く成
形しただけで製造する非調質型、いわゆるアズロール型
では、その成形時の加工硬化のために、また調質型いわ
ゆるQT型では、その組織が焼戻しマルテンサイトとなる
ため、降伏比75％以下は達成されていない。
また、耐震構造用として必要な鋼材の材質特性として
最近、降伏比だけでなく応力−歪曲線の形状が注目され
だした。つまり、鋼材が充分な塑性伸び能力を持つため
には、第１図、第２図で示したAcの増加が必要であると
言われ始めている。そのためには、YRの低下はもちろん
であるが、さらに降伏点伸びの増大によって達成でき
る。第１図、第２図を比較すると明かなように、耐震構
造用としては第２図のような鋼材が適しているといえ
る。つまり耐震構造用としては、降伏点伸びを有し、か
つ降伏比の低い鋼管が必要である。
最近、降伏比だけでなく応力−歪曲線の形状が注目され
だした。つまり、鋼材が充分な塑性伸び能力を持つため
には、第１図、第２図で示したAcの増加が必要であると
言われ始めている。そのためには、YRの低下はもちろん
であるが、さらに降伏点伸びの増大によって達成でき
る。第１図、第２図を比較すると明かなように、耐震構
造用としては第２図のような鋼材が適しているといえ
る。つまり耐震構造用としては、降伏点伸びを有し、か
つ降伏比の低い鋼管が必要である。
（課題を解決するための手段） そこで本発明者らは、降伏比を低下させるために、多
数の実験と詳細な検討を加えた結果、降伏比を低下させ
るためには、鋼のミクロ組織をフェライトを第２相の炭
化物の２相組織にする必要性を確認した。さらに、降伏
比を下げるためには、降伏点を下げ、引張り強さを高め
ることが重要であることも確認した。
数の実験と詳細な検討を加えた結果、降伏比を低下させ
るためには、鋼のミクロ組織をフェライトを第２相の炭
化物の２相組織にする必要性を確認した。さらに、降伏
比を下げるためには、降伏点を下げ、引張り強さを高め
ることが重要であることも確認した。
さらに降伏点伸びを有するためには、A1〜AC3間の２
相域で歪（加工処理）を付与し、フェライト中に生成し
た転位を固溶炭素、固溶窒素でただちに固着し、その後
の急冷でフェライトと第２相の炭化物の２相組織とし
て、これにより降伏点伸びと低降伏比の両方を有する鋼
管の得られることを確認した。
相域で歪（加工処理）を付与し、フェライト中に生成し
た転位を固溶炭素、固溶窒素でただちに固着し、その後
の急冷でフェライトと第２相の炭化物の２相組織とし
て、これにより降伏点伸びと低降伏比の両方を有する鋼
管の得られることを確認した。
本発明は、このような知見に基き、降伏点伸びを有
し、かつ低降伏比を有する鋼管の製造を可能にしたもの
で、その要旨とするところは、低炭素鋼鋼管を、AC3−2
00℃以上に加熱し、AC3−200℃以上で歪付与を開始し、
Ac3−200〜Ac3−20℃で0.1％〜50％の歪付与を終了した
後、15℃/sec以上の速度で冷却し、その後200〜600℃の
温度範囲で焼戻することを特徴とする、降伏点伸びを有
し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方
法である。
し、かつ低降伏比を有する鋼管の製造を可能にしたもの
で、その要旨とするところは、低炭素鋼鋼管を、AC3−2
00℃以上に加熱し、AC3−200℃以上で歪付与を開始し、
Ac3−200〜Ac3−20℃で0.1％〜50％の歪付与を終了した
後、15℃/sec以上の速度で冷却し、その後200〜600℃の
温度範囲で焼戻することを特徴とする、降伏点伸びを有
し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方
法である。
（作用） 本発明においては、加熱温度をAC1〜AC3変態点間の高
めにし、その後温間加工や水冷することによって、パイ
プ成形の加工硬化の影響を除去しつつ、温間加工で新た
に歪を付与し、その時に発生した転位を直ちに固着し、
その後急冷することによって２相鋼化を達成することに
成功している。
めにし、その後温間加工や水冷することによって、パイ
プ成形の加工硬化の影響を除去しつつ、温間加工で新た
に歪を付与し、その時に発生した転位を直ちに固着し、
その後急冷することによって２相鋼化を達成することに
成功している。
次に本発明の鋼管成形・加熱・温間加工・冷却・テン
パーの条件について述べる。
パーの条件について述べる。
まず、鋼管の製造については、特に規定はなくどのよ
うなものでも許容される。つまり、シームレス鋼管、UO
鋼管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管等どのよう
なパイプ製造方法でも可である。これは、その後の熱処
理での加熱温度を加工歪が除去される温度に規定するた
めである。
うなものでも許容される。つまり、シームレス鋼管、UO
鋼管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管等どのよう
なパイプ製造方法でも可である。これは、その後の熱処
理での加熱温度を加工歪が除去される温度に規定するた
めである。
次に成形後加熱温度をAc3−200℃以上にしたのは、こ
の温度範囲に加熱することによって、冷却後の２相鋼化
を達成しつつ鋼管製造の成形歪の除去を同時に狙ったた
めである。
の温度範囲に加熱することによって、冷却後の２相鋼化
を達成しつつ鋼管製造の成形歪の除去を同時に狙ったた
めである。
その温度範囲で温間加工するのは、２相域で歪を付与
し、フェライト中に適量の転位を導入し、固溶炭素、固
溶窒素で直ちに固着し、その後の急冷によって生成する
２相鋼に降伏点伸びを持たせるためである。歪量として
は、0.1％以上であれば適量の転位を導入できると考え
られるが、逆に歪量が多すぎると降伏点伸びはあるもの
の降伏比が上昇しすぎるため、歪量は50％以下が望まし
い。歪付与の方法としては、長手方向、周方向、肉厚方
向およびその組み合わせ等、どの方向でも可である。つ
まり、単独の方向または複数の方向の加算が0.1％を越
えるような歪であればよい。また歪の種類としては、引
張り歪、圧縮歪とも可である。この温度範囲での加工は
通常温間サイジングであるが、その他引き抜き等の方法
も加えて、0.1％以上の歪を付与できれば、その方法は
特に問わない。
し、フェライト中に適量の転位を導入し、固溶炭素、固
溶窒素で直ちに固着し、その後の急冷によって生成する
２相鋼に降伏点伸びを持たせるためである。歪量として
は、0.1％以上であれば適量の転位を導入できると考え
られるが、逆に歪量が多すぎると降伏点伸びはあるもの
の降伏比が上昇しすぎるため、歪量は50％以下が望まし
い。歪付与の方法としては、長手方向、周方向、肉厚方
向およびその組み合わせ等、どの方向でも可である。つ
まり、単独の方向または複数の方向の加算が0.1％を越
えるような歪であればよい。また歪の種類としては、引
張り歪、圧縮歪とも可である。この温度範囲での加工は
通常温間サイジングであるが、その他引き抜き等の方法
も加えて、0.1％以上の歪を付与できれば、その方法は
特に問わない。
歪付与の終了温度をAc3−200〜Ac3−20℃にしたの
は、冷却後の２層鋼化を狙ったためであり、さらにフェ
ライト中の加工歪量の適正化を狙ったためである。すな
わち、AC1直上で角管成形後水冷すると、２相鋼化する
ものの、フェライトの加工歪が多すぎるためにフェライ
トの強度が高く、結果的に低降伏比を達成することがで
きない。AC1〜AC3の中間よりも高温、つまりAc3−200℃
より高温から冷却することによって、この２相鋼化と歪
適量化を両立できるため、この温度を下限とした。温間
加工での温度を高くしていくと、降伏比最下限を通過し
て今度は逆に降伏比が増加していく。これはフェライト
の面積率が減少してゆくためで、AC3に近づくと降伏比
が急激に増加する。これはフェライトの面積率がゼロに
近づくためである。このことから、加工温度の上限とし
て、Ac3−20℃を設定した。Ac3−200〜Ac3−20℃に加熱
後の冷却は、再加熱時にオーステナイト化してＣの濃化
した部分を焼入組織とすることで充分硬化させ、引張り
強さを高め低降伏比を得るためである。冷却が不十分だ
と、焼入組織が充分に硬化せず、結果として低降伏比が
得られないため、冷却速度を15℃/sec以上に規定した。
通常は水冷であるが、冷却速度15℃/secが確保できれ
ば、その方法は問わない。
は、冷却後の２層鋼化を狙ったためであり、さらにフェ
ライト中の加工歪量の適正化を狙ったためである。すな
わち、AC1直上で角管成形後水冷すると、２相鋼化する
ものの、フェライトの加工歪が多すぎるためにフェライ
トの強度が高く、結果的に低降伏比を達成することがで
きない。AC1〜AC3の中間よりも高温、つまりAc3−200℃
より高温から冷却することによって、この２相鋼化と歪
適量化を両立できるため、この温度を下限とした。温間
加工での温度を高くしていくと、降伏比最下限を通過し
て今度は逆に降伏比が増加していく。これはフェライト
の面積率が減少してゆくためで、AC3に近づくと降伏比
が急激に増加する。これはフェライトの面積率がゼロに
近づくためである。このことから、加工温度の上限とし
て、Ac3−20℃を設定した。Ac3−200〜Ac3−20℃に加熱
後の冷却は、再加熱時にオーステナイト化してＣの濃化
した部分を焼入組織とすることで充分硬化させ、引張り
強さを高め低降伏比を得るためである。冷却が不十分だ
と、焼入組織が充分に硬化せず、結果として低降伏比が
得られないため、冷却速度を15℃/sec以上に規定した。
通常は水冷であるが、冷却速度15℃/secが確保できれ
ば、その方法は問わない。
ところで、鋼種によっては加熱後急冷だけでは靭性の
よくないものがあり、靭性改善のために急冷後焼戻処理
の必要な場合がある。その際焼戻温度としては、フェラ
イトと第２相の炭化物の２相組織について、その前の急
冷で充分硬化した第２相部分をあまり高温で焼き戻すと
軟化しすぎ、これが引張り強さの低下つまり降伏比の上
昇の原因となるため、上限を600℃とした。しかし焼戻
温度が低くて、200℃未満になるとほとんど焼戻の効果
がなくなり、靭性が改善されない場合があるため、その
下限を200℃とした。
よくないものがあり、靭性改善のために急冷後焼戻処理
の必要な場合がある。その際焼戻温度としては、フェラ
イトと第２相の炭化物の２相組織について、その前の急
冷で充分硬化した第２相部分をあまり高温で焼き戻すと
軟化しすぎ、これが引張り強さの低下つまり降伏比の上
昇の原因となるため、上限を600℃とした。しかし焼戻
温度が低くて、200℃未満になるとほとんど焼戻の効果
がなくなり、靭性が改善されない場合があるため、その
下限を200℃とした。
また、歪付与後冷却までの間に（例えば設備制約上）
空冷処理を入れざるを得ない場合がある。その場合、あ
まり空冷し過ぎると導入された転位が消滅してしまい、
２相域で歪を付与した意味がなくなる。従って空冷処理
を入れる場合は、Ac3−200〜Ac3−20℃で歪付与を完了
し、急冷することとした。
空冷処理を入れざるを得ない場合がある。その場合、あ
まり空冷し過ぎると導入された転位が消滅してしまい、
２相域で歪を付与した意味がなくなる。従って空冷処理
を入れる場合は、Ac3−200〜Ac3−20℃で歪付与を完了
し、急冷することとした。
本発明は低炭素鋼に適用して好結果を得ることができ
る。好ましい成分組成としては、 C:0.03〜0.30％ Si:0.02〜0.50％ Mn:0.20〜2.00％ Al:0.001〜0.100％ N:0.0005〜0.0100 を基本成分とする低炭素鋼、または前記基本成分の他に
強度鋼の要求特性によって、 Cu:2.0％以下 Ni:9.5％以下 Cr:5.5％以下 Mo:2.0％以下 Nb:0.15％以下 V:0.3％以下 Ti:0.15％以下 B:0.0003〜0.0030％ Ca:0.0080％以下 の１種または２種以上添加してもよい。
る。好ましい成分組成としては、 C:0.03〜0.30％ Si:0.02〜0.50％ Mn:0.20〜2.00％ Al:0.001〜0.100％ N:0.0005〜0.0100 を基本成分とする低炭素鋼、または前記基本成分の他に
強度鋼の要求特性によって、 Cu:2.0％以下 Ni:9.5％以下 Cr:5.5％以下 Mo:2.0％以下 Nb:0.15％以下 V:0.3％以下 Ti:0.15％以下 B:0.0003〜0.0030％ Ca:0.0080％以下 の１種または２種以上添加してもよい。
Cuは強度上昇、耐食性向上に有用で添加されるが、2.
0％を越えて添加しても強度の上昇代がほとんどなくな
るので、含有量の上限は2.0％とする。
0％を越えて添加しても強度の上昇代がほとんどなくな
るので、含有量の上限は2.0％とする。
Niは低温靭性の改善に有用で添加されるが、高価な元
素であるため含有量は9.5％を上限とする。
素であるため含有量は9.5％を上限とする。
Crは強度上昇や耐食性向上に有用で添加されるが、多
くなると低温靭性、溶接性を阻害するため含有量は5.5
％を上限とする。
くなると低温靭性、溶接性を阻害するため含有量は5.5
％を上限とする。
Moは強度上昇に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため含有量は2.0％を上限とする。
害するため含有量は2.0％を上限とする。
Nbはオーステナイト粒の細粒化や強度上昇に有用で添
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は0.15％とする。
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は0.15％とする。
Ｖは析出強化に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため、含有量は0.3％を上限とする。
害するため、含有量は0.3％を上限とする。
Tiはオーステナイト粒の細粒化に有用で添加される
が、多くなると溶接性を阻害するため、含有量は0.15％
を上限とする。
が、多くなると溶接性を阻害するため、含有量は0.15％
を上限とする。
Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入性を著しく高める
効果を有する。この効果を有効に得るためには、少なく
とも0.0003％を添加することが必要である。しかし過多
に添加するとＢ化合物を生成して、靭性を劣化させるの
で、上限は0.0030％とする。
効果を有する。この効果を有効に得るためには、少なく
とも0.0003％を添加することが必要である。しかし過多
に添加するとＢ化合物を生成して、靭性を劣化させるの
で、上限は0.0030％とする。
Caは硫化物系介在物の形態制御に有用で添加される
が、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させ
るため、含有量は0.0080％を上限とする。
が、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させ
るため、含有量は0.0080％を上限とする。
（実 施 例） 第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に鋼管また
は綱管のサイズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機械的
性質を示す。
は綱管のサイズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機械的
性質を示す。
第２表で示した鋼管No,A1,B1,C1,D1,E1,F1,G1,H1,I1,
J1,K1,L1,M1,N1,O1,P1,Q1,R1,S1,T1,U1,V1はそれぞれ本
発明実施鋼であり、本発明の狙いとする低降伏比（降伏
比70％以下）を達成している。
J1,K1,L1,M1,N1,O1,P1,Q1,R1,S1,T1,U1,V1はそれぞれ本
発明実施鋼であり、本発明の狙いとする低降伏比（降伏
比70％以下）を達成している。
これに対し、A2は加熱温度が高すぎるため降伏比が高
くなっている。A3は加熱温度が低すぎるため降伏比が高
くなっている。A4は加熱後の冷却速度が不足のため降伏
比が高くなっている。A5は焼戻温度が高すぎるため降伏
比がたかくなっている。A6は歪量が不足のため、降伏点
伸びが出ていない。A7は歪量が多すぎるため、降伏比が
高くなっている。
くなっている。A3は加熱温度が低すぎるため降伏比が高
くなっている。A4は加熱後の冷却速度が不足のため降伏
比が高くなっている。A5は焼戻温度が高すぎるため降伏
比がたかくなっている。A6は歪量が不足のため、降伏点
伸びが出ていない。A7は歪量が多すぎるため、降伏比が
高くなっている。
また、B2は焼戻温度が低すぎるため、低温靭性が改善
されていない。
されていない。
C2は冷却速度が不足のため降伏比が高くなっている。
D2は加熱温度が低すぎるため降伏比が高くなっている。
D2は加熱温度が低すぎるため降伏比が高くなっている。
（発明の効果） 以上詳細に説明した通り、本発明は40kgf/mm2以上の
高強度を有する低降伏比鋼管を、安価で製造可能とした
もので、産業上その効果は大である。
高強度を有する低降伏比鋼管を、安価で製造可能とした
もので、産業上その効果は大である。
【図面の簡単な説明】 第１図は低YRであるが降伏点伸びがないためにACの面積
の小さい場合のSSカーブの例を示す図、第２図は低YRで
かつ降伏点伸びを有するためにACの面積の大きくなった
場合のSSカーブの例を示す図である。
の小さい場合のSSカーブの例を示す図、第２図は低YRで
かつ降伏点伸びを有するためにACの面積の大きくなった
場合のSSカーブの例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−320（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−16119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−158822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 8/06 C21D 9/08 B21C 37/06 B21C 37/08
Claims (1)
- 【請求項１】低炭素鋼鋼管を、Ac3−200℃以上に加熱
し、Ac3−200℃以上で歪付与を開始し、Ac3−200〜Ac3
−20℃で0.1％〜50％の歪付与を終了した後、15℃/sec
以上の速度で冷却し、その後200〜600℃の温度範囲で焼
戻することを特徴とする、降伏点伸びを有し、降伏比が
低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2236622A JP2815028B2 (ja) | 1989-09-21 | 1990-09-06 | 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24560289 | 1989-09-21 | ||
| JP1-245602 | 1989-09-21 | ||
| JP2236622A JP2815028B2 (ja) | 1989-09-21 | 1990-09-06 | 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321A JPH04321A (ja) | 1992-01-06 |
| JP2815028B2 true JP2815028B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=26532765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2236622A Expired - Lifetime JP2815028B2 (ja) | 1989-09-21 | 1990-09-06 | 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815028B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100843012B1 (ko) | 2001-07-16 | 2008-07-01 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 유전체 자기 |
| JP2003061740A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-04 | Shinohara:Kk | マスカラ容器における塗布用ブラシの絞り具 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711030B2 (ja) * | 1986-01-07 | 1995-02-08 | 新日本製鐵株式会社 | 硬さと降伏比の低い高強度鋼管の製造法 |
| JPS63250418A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-18 | Nippon Steel Corp | 高強度低降伏比ラインパイプの製造方法 |
| JPS644424A (en) * | 1987-06-23 | 1989-01-09 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of seam-welded tube for heat treatment excellent in workability |
-
1990
- 1990-09-06 JP JP2236622A patent/JP2815028B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04321A (ja) | 1992-01-06 |
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