JP2840978B2 - 超高張力電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

超高張力電縫鋼管の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は自動車等の構造部材に使用される超高張力電
縫鋼管の製造方法に関する。
【従来の技術】
自動車等の構造部材については、燃費向上・環境対策
のために徹底した軽量化が検討されており、安全性との
両立を図る方策の一つとして一部部材では100kgf/mm2
超える超高張力鋼管が採用されつつある。 一般に電縫鋼管の強度を上げる方法としては、特開昭
52−114519号公報等に記載されているような方法で素材
である熱延板の強度を上げる方法と、日新製鋼技法第48
号88頁等の文献に記載されているように電縫造管後調
質、即ち焼入または焼入焼戻をする方法がある。
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術としては、従来の技術の項に記載したよう
に2つのタイプがある。まず、特開昭52−114519号公報
等に記載されているような方法で素材の熱延板の強度を
上げる方法では、(1)熱延板の強度が十分上がらず、
超高張力電縫鋼管が得られない、(2)熱延板の強度が
十分な場合でも、延靭性が劣るため電縫造管時に割れを
生ずる、等の問題があり、超高張力電縫鋼管の製造法と
して工業的に成立しない。 次に、電縫造管後焼入または焼入焼戻をする方法があ
る。この場合の製造工程を第4図に示す。この方法で
は、専用の熱処理設備を必要とし、寸法形状、材質の確
保に特別の注意が必要であるばかりでなく、設備投資・
生産性の点で著しくコストの高いものとならざるを得
ず、超高張力電縫鋼管普及の大きな障害となっている。
更により剛性の高い構造部材として注目されている角型
鋼管、異形鋼管の製造法としてはまったく不適当であ
る。 本発明はこのような超高張力電縫鋼管の製造方法にお
ける問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは下記のとおりである。 (1)重量でC:0.005〜0.30%、Si:0.05〜1.5%、Mn:1.
0〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.006%以下、Al:0.01〜0.
08%に加えて、Cu:0.7〜2.0%、Mo:1.5%以下の1種ま
たは2種を含有し、残部Fe及び不可避的元素からなる管
用鋼材を熱間板厚圧延して950℃以下Ar3変態点以上で仕
上圧延を終了し、引続き300〜450℃未満にて巻取り、電
縫造管後500℃超〜650℃で熱処理することを特徴とする
超高張力電縫鋼管の製造方法。 (2)前項1記載の管用鋼材がさらにNi:1.5%以下、C
r:2.0%以下、V:0.10%以下の1種または2種以上を含
む前項1記載の超高張力電縫鋼管の製造方法。 (3)重量でC:0.005〜0.30%、Si:0.05〜1.5%、Mn:1.
0〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.066%以下、Al:0.01〜0.
08%、Ti:0.01〜0.15%、B:0.0003〜0.003%、N:0.005
%未満に加えて、Cu:0.7〜2.0%、Mo:1.5%以下の1種
または2種を含有し、残部Fe及び不可避的元素からなる
管用鋼材を熱間板厚圧延して950℃以下Ar3変態点以上で
仕上圧延を終了し、引続き300〜450℃未満にて巻取り、
電縫造管後500℃超〜650℃で熱処理することを特徴とす
る超高張力電縫鋼管の製造方法。 (4)前項3記載の管用鋼材がさらにNi:1.5%以下、C
r:2.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.10%以下の1種また
は2種以上を含む前項3記載の超高張力電縫鋼管の製造
方法。 (5)電縫造管後熱処理し、次いで冷間伸管加工を付加
し丸管または角管・異形管とすることを特徴とする前項
1〜4のいずれかに記載の超高張力電縫鋼管の製造方
法。 (6)冷間伸管加工後の丸管または角管・異形管に焼鈍
することを特徴とする前項5記載の超高張力電縫鋼管の
製造方法。 以下に本発明を詳細に説明する。第1図に請求項1〜
4記載の発明に従った製造工程、第2図に請求項5記載
の発明に従った製造工程、第3図に請求項6記載の発明
に従った製造工程を示す。 従来の工程では前述したように超高張力鋼管を製造し
ようとすれば、電縫造管後に焼入または焼入焼戻をする
必要がある。この方法では、専用の熱処理整備を必要と
し、寸法形状、材質の確保に特別の注意が必要であるば
かりでなく、設備投資・生産性の点で著しくコストの高
いものとならざるを得ない。更により剛性の高い構造部
材として注目されている角型鋼管、異形鋼管の製造法と
しては、均一な焼入、寸法形状の確保がきわめて困難で
工業的生産手段として成立し得ない。また、たとえ超高
張力鋼板ができたとしても、造管時の成形・溶接ができ
ない。 そこで本発明では、焼入処理することなく、造管後の
非調質熱処理と必要に応じて付加する冷間伸管加工によ
って、超高張力電縫鋼管を製造しようとするものであ
る。 最初に本発明に使用する造管用鋼材の成分について限
定理由を説明する。 C量は少なければ延性が良好であり、加工性に優れる
が、所要の強度が得られないことから下限を0.005%と
した。また、0.30%を超えると造管時の成形性等の冷間
加工性及び靭性が低下する傾向にあり、また、電縫鋼管
の造管溶接時に熱影響部が硬化し、加工性が低下するこ
とから、上限を0.30%とした。 Siはキルド鋼の場合、0.05%未満におさえることは製
鋼技術上難しく、また、1.5%を超えるとスケール生成
による表面性状の劣化が著しくなるため、1.5%を上限
とした。 Mnについては、1.0%未満では強度不足となり、ま
た、3.0%を超えると造管時の成形加工等の加工時に延
靭性の不足から亀裂が発生することがあることから、下
限を1.0%、上限を3.0%とした。 Pは製鋼時不可避的に混入する元素であるが、0.02%
を超えると特に超高張力鋼管の電縫溶接時に溶接部割れ
を発生しやすいため、上限を0.02%とした。 SもP同様製鋼時不可避的に混入する元素であり、0.
006%を超えると電縫溶接時に溶接部割れを発生しやす
いため、上限を0.006%とした。Sによる電縫溶接時の
割れを更に抑制するには、MnSを形態制御する元素であ
るCaを添加してもよい。 Alはキルド鋼の場合、0.01%未満におさえることは製
鋼技術上難しく、また、0.08%を超えると鋳片の割れ、
酸化物系巨大介在物形成による内質欠陥等を惹き起こし
やすいため0.08%を上限とした。 Cuは溶体化後の時効処理によって析出する特徴を有
し、造管前の強度にほとんど影響を与えずに、造管後の
熱処理により強度を上げるのに有効である。この場合、
0.7%未満では効果に乏しく、2.0%を超えて添加しても
効果の向上のないことから、下限を0.7%、上限を2.0%
とした。 Moも溶体化後の時効処理によって析出する特徴を有
し、造管前の強度にほとんど影響を与えずに、造管後の
熱処理により強度を上げるのに有効である。この場合、
1.5%を超えて添加しても効果の向上のないことから、
上限を1.5%とした。 次に、Ni、Cr、Nb、Vについては、いずれも鋼材の強
度を上昇させる元素であり、延靭性を過度に害さない範
囲での添加は超高張力電縫鋼管の製造に有効である。よ
って、延靭性を過度に害さないために、Ni、Cr、Nb、V
の上限をそれぞれ1.5%、2.0%、0.10%、0.10%とし
た。 次に請求項3の発明の特徴をなすものは、Ti、B、N
である。 Tiは強度を制御するための重要な元素であるが、0.01
%未満では強度不足となり、0.15%を超えて添加しても
効果の向上のないことから、下限を0.01%、上限を0.15
%とした。 Bは冷却過程においてフェライト変態を遅らせて高強
度変態組織を得るために必須の元素であるが、本発明の
造管用鋼材の成分組成においても0.0003%未満では強度
不足となり、0.003%を超えるとBoron Constituentが生
成して延靭性が著しく低下するため、下限を0.0003%、
上限を0.003%とした。 Nは製鋼時不可避的に混入する元素であるが、0.005
%以上になるとTi、Bの強度上昇効果を阻害して強度不
足を惹き起こすため、上限を0.005%未満とした。 次に製造工程について説明する。製造条件は請求項1
〜4とも同一である。 本発明に従い、上記成分の鋼を熱間板厚圧延時に950
℃以下Ar3変態点以上で仕上圧延を終了する。これは適
切な低温圧延を行うことによって強度・延靭性バランス
を適正化するためであり、仕上圧延終了温度が950℃超
では未再結晶域での圧延が存在しないため強度・延靭性
が劣化し、Ar3変態点未満では2相域圧延によって強度
は上昇するが延靭性が著しく低下する。よって上記成分
の鋼を熱間板厚圧延時に950℃以下Ar3変態点以上で仕上
圧延を終了し、引続き本発明の条件で巻取ることによっ
て、強度・延靭性バランスの優れた材質とすることがで
きる。 巻取温度は300〜450℃未満であって、下限はマルテン
サイト生成による延靭性低下が生ぜず、上限は造管前の
Cu及びMoの析出を抑制し、板を軟らかくし、造管を容易
かつ割れを生成しないようにするために限定した。 電縫造管後に500℃超〜650℃の熱処理を加え、Cu、Mo
を析出させて時効硬化による強度上昇をはかる。熱処理
温度が500℃以下ではCu・Mo析出が不十分であり、650℃
超では過時効析出となり、いずれもCu・Moの析出硬化を
十分に利用するには適当でない。 以上のように本発明は熱延板では延靭性を考慮しなが
ら、高温巻取りにより強度を低く造管しやすくし、そし
て造管後の熱処理により所定の強度を得ることを特徴と
している。 以上請求項1〜4記載の方法について説明したが、請
求項5および6記載の方法でもよい。第2図は請求項5
記載の方法、第3図は請求項6記載の方法に従った工程
を示すものであるが、請求項5記載の方法に従って冷間
伸管加工を付加することにより、更に請求項1〜4の製
造方法以上に加工硬化により、超高張力化を図ると共に
角型鋼管、異形鋼管の製造が可能である。従来の方法で
はできなかった高強度のものを冷間伸管加工と組み合わ
せることで加工硬化により、高強度化したものをより延
性の高い鋼管を得たい場合には請求項6記載の方法に従
って焼鈍を付加し、更に実用的な加工性に富んだ鋼管を
製造できる。 〔実施例〕 サイズφ34.0×t2.1の電縫鋼管を本発明法と比較例と
して従来法により造管した結果を第1表に示した。 第1表に示す通り、本発明によれば、化学成分、熱間
板厚圧延における仕上圧延温度および巻取温度を適正に
制御することにより強度・延靭性バランスの優れた素材
鋼板を製造して造管を可能ならしめ、更に造管後熱処理
を加えることによって母材部・溶接部ともに強度・延靭
性バランスの優れた超高張力電縫鋼管を得ることができ
る。熱処理後に更に冷間伸管加工を付加することによ
り、更に超高張力化を図ることもできる。 〔発明の効果〕 従来の工程で超高張力鋼管を製造しようとすれば、電
縫造管後に焼入または焼入焼戻をする必要があり、専用
の熱処理設備を必要とし、寸法形状、材質の確保に特別
の注意が必要であるばかりでなく、設備投資・生産性の
面で著しくコストの高いものとならざるを得なかった。
更により剛性の高い構造部材として注目されている角型
鋼管、異形鋼管の製造法としては、均一な焼入、寸法形
状の確保がきわめて困難で工業的生産手段としては成立
し得ない状態にあった。本発明によれば、かかる工業生
産性、経済性上の問題なしに超高張力電縫鋼管を製造す
ることが可能になるので、産業上貢献するところが極め
て大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1〜4記載の方法の製造工程を示す図、
第2図は請求項5記載の方法の製造工程を示す図、第3
図は請求項6記載の方法の製造工程を示す図、第4図は
従来の製造工程を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 保幸 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株 式會社君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平4−103718(JP,A) 特開 平2−197525(JP,A) 特開 昭51−32415(JP,A) 特開 昭59−170223(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 8/10 C21D 8/02 C21D 9/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量でC:0.005〜0.30%、Si:0.05〜1.5
    %、Mn:1.0〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.006%以下、A
    l:0.01〜0.08%に加えて、Cu:0.7〜2.0%、Mo:1.5%以
    下の1種または2種を含有し、残部Fe及び不可避的元素
    からなる管用鋼材を熱間板厚圧延して950℃以下Ar3変態
    点以上で仕上圧延を終了し、引続き300〜450℃未満にて
    巻取り、電縫造管後500℃超〜650℃で熱処理することを
    特徴とする超高張力電縫鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の管用鋼材がさらにNi:1.5%
    以下、Cr:2.0%以下、V:0.10%以下の1種または2種以
    上を含む請求項1記載の超高張力電縫鋼管の製造方法。
  3. 【請求項3】重量でC:0.005〜0.30%、Si:0.05〜1.5
    %、Mn:1.0〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.066%以下、A
    l:0.01〜0.08%、Ti:0.01〜0.15%、B:0.0003〜0.003
    %、N:0.005%未満に加えて、Cu:0.7〜2.0%、Mo:1.5%
    以下の1種または2種を含有し、残部Fe及び不可避的元
    素からなる管用鋼材を熱間板厚圧延して950℃以下Ar3
    態点以上で仕上圧延を終了し、引続き300〜450℃未満に
    て巻取り、電縫造管後500℃超〜650℃で熱処理すること
    を特徴とする超高張力電縫鋼管の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項3記載の管用鋼材がさらにNi:1.5%
    以下、Cr:2.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.10%以下の1
    種または2種以上を含む請求項3記載の超高張力電縫鋼
    管の製造方法。
  5. 【請求項5】電縫造管後熱処理し、次いで冷間伸管加工
    を付加し丸管または角管・異形管とすることを特徴とす
    る請求項1〜4のいずれかに記載の超高張力電縫鋼管の
    製造方法。
  6. 【請求項6】冷間伸管加工後の丸管または角管・異形管
    に焼鈍を施すことを特徴とする請求項5記載の超高張力
    電縫鋼管の製造方法。
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