JP2957717B2 - 降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法 - Google Patents
降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建築、橋梁分野で使用
される鋼管の製造法に関するものであり、特に大地震に
対する安全性を考慮した降伏比の低い鋼の製造法に関す
るものである。
される鋼管の製造法に関するものであり、特に大地震に
対する安全性を考慮した降伏比の低い鋼の製造法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】シームレス鋼管は、内外肌が良好で偏肉
率の小さい鋼管の大量生産に適したマンネスマン・プラ
グミル、マンネスマン・アッセルミルなどの圧延方式に
よって製管加工し、さらに強度や靭性などの機械的性質
を改善するために各種の熱処理を施して製品に供されて
いる。その熱処理には、例えば特開昭５７−８９４３６
号公報記載の「鋼管を、Ａｃ1 変態点からＡｃ1 変態点
＋５０℃までの温度範囲を１〜３０℃／秒の速度で加熱
し、その温度からオーステナイト結晶粒粗大化開始温度
までの最高加熱温度から焼き入れする熱サイクル」、特
開昭５９−１７３２４５号公報記載の「鋼管を９４０〜
１０５０℃に加熱後急冷し、続いてＡｃ1 変態点以下の
温度で焼き戻す熱サイクル」、および特開昭５９−２３
２２２０号公報記載の「鋼管を、Ａｃ3変態点〜結晶粒
粗大化温度未満から焼き入れし、続いてＡｃ3 変態点〜
結晶粒粗大化温度未満に加熱した後再度焼き入れし、そ
の後Ａｃ1 変態点以下の温度で焼き戻す熱サイクル」な
ど、各種の熱サイクルがある。
率の小さい鋼管の大量生産に適したマンネスマン・プラ
グミル、マンネスマン・アッセルミルなどの圧延方式に
よって製管加工し、さらに強度や靭性などの機械的性質
を改善するために各種の熱処理を施して製品に供されて
いる。その熱処理には、例えば特開昭５７−８９４３６
号公報記載の「鋼管を、Ａｃ1 変態点からＡｃ1 変態点
＋５０℃までの温度範囲を１〜３０℃／秒の速度で加熱
し、その温度からオーステナイト結晶粒粗大化開始温度
までの最高加熱温度から焼き入れする熱サイクル」、特
開昭５９−１７３２４５号公報記載の「鋼管を９４０〜
１０５０℃に加熱後急冷し、続いてＡｃ1 変態点以下の
温度で焼き戻す熱サイクル」、および特開昭５９−２３
２２２０号公報記載の「鋼管を、Ａｃ3変態点〜結晶粒
粗大化温度未満から焼き入れし、続いてＡｃ3 変態点〜
結晶粒粗大化温度未満に加熱した後再度焼き入れし、そ
の後Ａｃ1 変態点以下の温度で焼き戻す熱サイクル」な
ど、各種の熱サイクルがある。
【０００３】さらに最近では建築、橋梁分野において、
大地震に対する安全性の確保から、高強度でしかも十分
な塑性変形能を保有する降伏比の低いシームレス鋼管が
要求されている。一般に高強度鋼の低降伏比化は、転位
論から、低転位密度のフェライトと高転位密度のマルテ
ンサイトおよびベーナイトの混合組織にすることが知ら
れている。しかしながら、シームレス鋼管は、加熱と圧
延を繰り返す煩雑な製管工程を経て製造されるため、そ
のような混合組織を安定して得ることは困難である。ま
して、前記のようなＡｃ3 変態点以上の高温度から焼き
入れする熱処理法において、混合組織を得ることも困難
であった。
大地震に対する安全性の確保から、高強度でしかも十分
な塑性変形能を保有する降伏比の低いシームレス鋼管が
要求されている。一般に高強度鋼の低降伏比化は、転位
論から、低転位密度のフェライトと高転位密度のマルテ
ンサイトおよびベーナイトの混合組織にすることが知ら
れている。しかしながら、シームレス鋼管は、加熱と圧
延を繰り返す煩雑な製管工程を経て製造されるため、そ
のような混合組織を安定して得ることは困難である。ま
して、前記のようなＡｃ3 変態点以上の高温度から焼き
入れする熱処理法において、混合組織を得ることも困難
であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術の現状および要求にかんがみ、降伏比の低い高強度
シームレス鋼管を安定して得ることのできる製造方法を
提供することを目的とする。
技術の現状および要求にかんがみ、降伏比の低い高強度
シームレス鋼管を安定して得ることのできる製造方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明者らは種々検討した結果、前記のようなシームレ
ス鋼管製造過程の熱処理において、前もって焼き入れ前
の組織をフェライト（α）とパーライト主体の混合粗大
組織にすることによって、強度、溶接性その他諸々の特
性を損なうことなく、目的のシームレス鋼管が容易に製
造できるという知見を得た。本発明は、この知見に基づ
いて本発明を構成したもので、その要旨とするところ
は、製管圧延途中の素（粗）管に９００℃〜７５０℃の
温度にて３％〜１０％の歪みを付与した後、６５０℃以
下の温度に低下させることなく９００℃〜１１５０℃の
温度に再加熱して定形圧延を行ない、その後空冷してフ
ェライト・パーライト主体の混合組織を有するシームレ
ス鋼管を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋１３
０℃の温度に加熱し保定した後急速冷却する、あるいは
さらに６５０℃以下の温度で焼き戻し処理する降伏比の
低い高強度シームレス鋼管の製造法である。
本発明者らは種々検討した結果、前記のようなシームレ
ス鋼管製造過程の熱処理において、前もって焼き入れ前
の組織をフェライト（α）とパーライト主体の混合粗大
組織にすることによって、強度、溶接性その他諸々の特
性を損なうことなく、目的のシームレス鋼管が容易に製
造できるという知見を得た。本発明は、この知見に基づ
いて本発明を構成したもので、その要旨とするところ
は、製管圧延途中の素（粗）管に９００℃〜７５０℃の
温度にて３％〜１０％の歪みを付与した後、６５０℃以
下の温度に低下させることなく９００℃〜１１５０℃の
温度に再加熱して定形圧延を行ない、その後空冷してフ
ェライト・パーライト主体の混合組織を有するシームレ
ス鋼管を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋１３
０℃の温度に加熱し保定した後急速冷却する、あるいは
さらに６５０℃以下の温度で焼き戻し処理する降伏比の
低い高強度シームレス鋼管の製造法である。
【０００６】以下、本発明について詳細に説明する。前
記したような通常の圧延方式によって製管されるシーム
レス鋼管の製管圧延途中に小歪みを付与し、引き続き温
度を低下させることなく定形圧延前に均熱加熱を施す。
このようにして均熱加熱された鋼素管は粗大オーステナ
イト粒組織に成長し、その後の定形圧延後自然冷却され
ることにより特殊合金（高合金鋼管）を除いてほとんど
粗大フェライト・パーライト主体の混合組織となる。こ
の組織は微視的に炭素濃度差のある組織である。このよ
うな炭素濃度差のある組織を有する鋼素管は、次工程の
Ａｃ1 変態点以上の温度にて加熱保持するとα粒界およ
び炭素濃度の高い箇所からα−γ変態が優先して起こ
る。したがってＡｃ1 変態点以上の適当な温度にて加熱
保持することにより、γとαの理想的な混合組織を得る
ことができ、その後の急冷処理によりγは低温変態生成
組織に変態して強度を付与する。同時にαは降伏強度に
影響を及ぼし、α粒が大きい程、α面積率が高い程、降
伏強度を低下させることを知見した。したがって降伏比
を低める方法としてα粒が粗大な方が有効である。
記したような通常の圧延方式によって製管されるシーム
レス鋼管の製管圧延途中に小歪みを付与し、引き続き温
度を低下させることなく定形圧延前に均熱加熱を施す。
このようにして均熱加熱された鋼素管は粗大オーステナ
イト粒組織に成長し、その後の定形圧延後自然冷却され
ることにより特殊合金（高合金鋼管）を除いてほとんど
粗大フェライト・パーライト主体の混合組織となる。こ
の組織は微視的に炭素濃度差のある組織である。このよ
うな炭素濃度差のある組織を有する鋼素管は、次工程の
Ａｃ1 変態点以上の温度にて加熱保持するとα粒界およ
び炭素濃度の高い箇所からα−γ変態が優先して起こ
る。したがってＡｃ1 変態点以上の適当な温度にて加熱
保持することにより、γとαの理想的な混合組織を得る
ことができ、その後の急冷処理によりγは低温変態生成
組織に変態して強度を付与する。同時にαは降伏強度に
影響を及ぼし、α粒が大きい程、α面積率が高い程、降
伏強度を低下させることを知見した。したがって降伏比
を低める方法としてα粒が粗大な方が有効である。
【０００７】次に圧延および熱処理条件の限定理由につ
いて述べる。圧延途中、歪みを付与する温度は未再結晶
温度域である必要があり、９００℃以上の温度では再結
晶が起こり細粒化することから本発明の目的にそぐわな
い。又、７５０℃以下の温度では均一な歪み付与が難し
いことから、歪み付与温度範囲を９００℃〜７５０℃と
した。歪み付与量は大きすぎても小さすぎてもγ粒の粗
大化効果が消失することから歪み付与量を３％〜１０％
とした。再加熱前の温度はα変態量に関係するが、α変
態量が多すぎると再加熱によりγ粒の細粒化が起こるこ
とと、圧延途中で付与した歪みが消失し、γ粒の粗大化
効果がなくなることから６５０℃以上とした。定形圧延
前の再加熱温度はＡｃ3 変態点以上であれば問題はない
が低すぎるとγ粒の粗大化効果が小さくなることから下
限温度を９００℃とした。又、γ粒の粗大化のためには
上限温度は高いほどよいが１１５０℃を超える温度で
は、γ粒の粗大化効果が飽和域に達し、生成スケールの
増大をもたらし、鋼管の表面性状を悪化し、熱処理コス
トの上昇をもたらす問題がある。以上の理由により加熱
温度範囲を９００℃〜１１５０℃とした。
いて述べる。圧延途中、歪みを付与する温度は未再結晶
温度域である必要があり、９００℃以上の温度では再結
晶が起こり細粒化することから本発明の目的にそぐわな
い。又、７５０℃以下の温度では均一な歪み付与が難し
いことから、歪み付与温度範囲を９００℃〜７５０℃と
した。歪み付与量は大きすぎても小さすぎてもγ粒の粗
大化効果が消失することから歪み付与量を３％〜１０％
とした。再加熱前の温度はα変態量に関係するが、α変
態量が多すぎると再加熱によりγ粒の細粒化が起こるこ
とと、圧延途中で付与した歪みが消失し、γ粒の粗大化
効果がなくなることから６５０℃以上とした。定形圧延
前の再加熱温度はＡｃ3 変態点以上であれば問題はない
が低すぎるとγ粒の粗大化効果が小さくなることから下
限温度を９００℃とした。又、γ粒の粗大化のためには
上限温度は高いほどよいが１１５０℃を超える温度で
は、γ粒の粗大化効果が飽和域に達し、生成スケールの
増大をもたらし、鋼管の表面性状を悪化し、熱処理コス
トの上昇をもたらす問題がある。以上の理由により加熱
温度範囲を９００℃〜１１５０℃とした。
【０００８】９００℃〜１１５０℃の温度に再加熱保定
後、定形圧延され自然冷却されたシームレス鋼管は、特
殊合金（高合金鋼管）を除いてほとんど粗粒フェライト
・パーライト主体の混合組織となる。このようにして製
造されたシームレス鋼管は、鋼管の強度および降伏比特
性を改善するためにＡｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態
点＋１３０℃のαおよびγの二相域温度に加熱し保定し
た後、急速冷却する焼き入れ処理を施して、該鋼管の強
度および降伏特性を改善する。しかし、Ａｃ1 変態点＋
１０℃未満の低い温度では二相混合組織の生成に時間が
かかり、しかもγ組織への変態量が少ないことから急速
冷却後においても高強度の鋼管が得られない。その反対
にＡｃ1 変態点＋１３０℃を超える高い温度では、γ組
織への変態が不必要に増大すると共に細粒化し、降伏比
を高める問題がある。また、この場合の冷却速度につい
ては、高温度で生成した二相混合組織の特性を低温度に
おいても保持するため、速い程好ましい。こうして製造
されたシームレス鋼管は、高強度で降伏比の低い特性を
もち、製品として建築、橋梁など多くの分野で建設用素
材として使用に供することができる。
後、定形圧延され自然冷却されたシームレス鋼管は、特
殊合金（高合金鋼管）を除いてほとんど粗粒フェライト
・パーライト主体の混合組織となる。このようにして製
造されたシームレス鋼管は、鋼管の強度および降伏比特
性を改善するためにＡｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態
点＋１３０℃のαおよびγの二相域温度に加熱し保定し
た後、急速冷却する焼き入れ処理を施して、該鋼管の強
度および降伏特性を改善する。しかし、Ａｃ1 変態点＋
１０℃未満の低い温度では二相混合組織の生成に時間が
かかり、しかもγ組織への変態量が少ないことから急速
冷却後においても高強度の鋼管が得られない。その反対
にＡｃ1 変態点＋１３０℃を超える高い温度では、γ組
織への変態が不必要に増大すると共に細粒化し、降伏比
を高める問題がある。また、この場合の冷却速度につい
ては、高温度で生成した二相混合組織の特性を低温度に
おいても保持するため、速い程好ましい。こうして製造
されたシームレス鋼管は、高強度で降伏比の低い特性を
もち、製品として建築、橋梁など多くの分野で建設用素
材として使用に供することができる。
【０００９】本発明は上記のように急速冷却によって製
造されたシームレス鋼管に、さらに必要によっては焼き
戻し処理をする。この焼き戻し処理は、内部歪みを除去
し強度、硬さ、降伏比をバランス化するもので６５０℃
以下の温度で行われる。この場合、６５０℃を超える温
度では、著しい強度低下をもたらす問題がある。また、
このような焼き戻し処理されたシームレス鋼管は、本発
明の目的範囲内で、各特性を一層バランス化したものが
得られる。
造されたシームレス鋼管に、さらに必要によっては焼き
戻し処理をする。この焼き戻し処理は、内部歪みを除去
し強度、硬さ、降伏比をバランス化するもので６５０℃
以下の温度で行われる。この場合、６５０℃を超える温
度では、著しい強度低下をもたらす問題がある。また、
このような焼き戻し処理されたシームレス鋼管は、本発
明の目的範囲内で、各特性を一層バランス化したものが
得られる。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表１
に示す成分組成の鋼素材を供試材として、通常の製管圧
延した鋼材と、熱間製管圧延途中に歪みを付与しオース
テナイト粒粗大化処理を施しα粒を意識的に変えた鋼材
を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋１３０℃の
各温度に加熱、保持後常温まで急速冷却した。次いで材
質調整を目的として焼き戻し処理を施した。この時の諸
条件を表２に試験結果と共に表示した。
に示す成分組成の鋼素材を供試材として、通常の製管圧
延した鋼材と、熱間製管圧延途中に歪みを付与しオース
テナイト粒粗大化処理を施しα粒を意識的に変えた鋼材
を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋１３０℃の
各温度に加熱、保持後常温まで急速冷却した。次いで材
質調整を目的として焼き戻し処理を施した。この時の諸
条件を表２に試験結果と共に表示した。
【００１１】比較法による鋼と本発明法による鋼を同一
強度レベルで比較すると本発明鋼の降伏比が低いことが
明らかである。
強度レベルで比較すると本発明鋼の降伏比が低いことが
明らかである。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によっ
て製造された鋼材は、高強度でかつ低降伏比であること
から、建築、橋梁などの分野で使用しても十分に安全性
を確保されるものであり、その工業的効果は極めて大き
い。
て製造された鋼材は、高強度でかつ低降伏比であること
から、建築、橋梁などの分野で使用しても十分に安全性
を確保されるものであり、その工業的効果は極めて大き
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 8/10,9/08
Claims (2)
- 【請求項１】 製管圧延途中の素管に９００℃〜７５０
℃の温度にて３％〜１０％の歪みを付与した後、６５０
℃以下の温度に低下させることなく９００℃〜１１５０
℃の温度に再加熱して定形圧延を行ない、その後空冷し
てフェライト・パーライト主体の混合組織を有するシー
ムレス鋼管を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋
１３０℃の温度に加熱し保定した後急速冷却することを
特徴とする降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造
法。 - 【請求項２】 製管圧延途中の素管に９００℃〜７５０
℃の温度にて３％〜１０％の歪みを付与した後、６５０
℃以下の温度に低下させることなく９００℃〜１１５０
℃の温度に再加熱して定形圧延を行ない、その後空冷し
てフェライト・パーライト主体の混合組織を有するシー
ムレス鋼管を、Ａｃ1 変態点＋１０℃〜Ａｃ1 変態点＋
１３０℃の温度に加熱し保定した後急速冷却し、続いて
６５０℃以下の温度で焼き戻し処理することを特徴とす
る降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226491A JP2957717B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226491A JP2957717B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04358024A JPH04358024A (ja) | 1992-12-11 |
| JP2957717B2 true JP2957717B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=11800512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1226491A Expired - Lifetime JP2957717B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 降伏比の低い高強度シームレス鋼管の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957717B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP1226491A patent/JP2957717B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04358024A (ja) | 1992-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990615 |