JP4123672B2

JP4123672B2 - Manufacturing method of high strength seamless steel pipe with excellent toughness

Info

Publication number: JP4123672B2
Application number: JP2000056461A
Authority: JP
Inventors: 大迫　　一
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001240913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強度と靱性に優れた継目無鋼管の製造方法に関し、さらに詳しくは、化学組成を限定した鋼材を素材として製管するに際し、オンラインプロセスによる加工熱処理を採用して、仕上圧延に引き続く再加熱炉の装入前における鋼管温度を調整することによって、高価な合金鋼を添加することなしに、靱性に優れた高強度継目無鋼管を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
継目無鋼管の製造に多用されているマンネスマン・マンドレルミル製管法では、高温に加熱されたビレットを穿孔圧延機（ピアサー）で穿孔した後、マンドレルミルで圧延して中空素管とし、再び加熱、昇温した後、ストレッチレデューサで所定の寸法の鋼管に仕上げ、引き続いて再加熱炉に装入して再加熱した後、次いで焼入れ・焼戻し処理して、その後は製品鋼管として精整処理される。
【０００３】
このように多くの加工設備や熱処理装置を必要とする継目無鋼管の製造分野では、省エネルギーや省プロセスの観点から、オンラインでの加工熱処理を適用した製造プロセスの簡素化が検討されている。特に、熱間加工された後に素材が保有する熱を有効利用することに着目して、仕上圧延後に直ちにオーステナイト温度まで再加熱し、直接焼入するプロセスが導入されており、それによって大幅な省エネルギーと製造プロセスの効率化が図れ、工業的に大きなコストダウンが得られるようになっている。
【０００４】
ところで、仕上圧延後に直接焼入するオンラインプロセスを採用するようになると、製造された製品鋼管の結晶粒径が粗大となり易く、靱性および耐食性が低下するという問題が生じている。このような問題に対応するため、従来から、直接焼入するプロセスを採用する場合であっても、仕上圧延された鋼管の結晶粒を微細にすることができる、種々の製造方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭63−96215号公報で提案される製造方法では、結晶粒の微細化を図るため、マンドレルミル圧延後に素管を350℃以下に急冷して、そののち素管を再び加熱して仕上圧延を実施することとしている。すなわち、仕上圧延の前に、マンドレルミル圧延された中空素管に急速冷却と再加熱とを組み合わせることによって、仕上圧延された鋼管の結晶粒を微細にしようとする方法である。
【０００６】
しかしながら、提案された製造方法を操業プロセスに適用しようとすると、穿孔圧延、マンドレルミル圧延から仕上圧延までの工程が複雑になるとともに、エネルギー消費が大きく、強制冷却設備等の投資も必要となる。このため、オンラインプロセスによる加工熱処理を採用しても、省エネルギーや省プロセスが不充分となり、大幅な製造コスト削減が望めないという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、従来のオンラインプロセスによる加工熱処理では、仕上圧延前に強制冷却と再加熱とを組み合わせて実施することによって、製品鋼管として必要な靱性、耐食性を確保していた。このため、エネルギー消費が大きく、強制設備等の投資も必要となり、継目無鋼管の効率生産の面からは充分な対策になり得ていない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、素材となる鋼材の化学組成を限定し、仕上圧延に引き続く再加熱炉の装入前での鋼管温度を調整することによって、高価な合金鋼を添加することなしに、靱性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決するため、種々の化学組成の鋼材を対象として、数多くの研究を重ねた結果、オンライン熱処理を採用した製造プロセスであっても、仕上圧延後から再加熱炉装入までの時間を調整することによって、結晶粒の微細化が得られ、通常のオフライン熱処理と同様の性能を持った継目無鋼管が製造できることを知見した。また、上記の時間調整は、仕上圧延後から再加熱炉装入までの搬送コンベヤーや搬送用トレイの動作速度を変化させる程度で可能であることを明らかにした。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、下記の（１）〜（３）の靱性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法を要旨としている。
（１）質量％で、Ｃ：０．０４〜０．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｃｒ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下およびＡｌ：０．００５〜０．５％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材を素材として、穿孔後仕上圧延を行い、引き続いて空冷により再加熱炉への装入温度をＡｃ₁−１００℃以下で８５０〜１０００℃の温度条件で保持して再加熱を行い、その後直ちに焼入れを行うことを特徴とする靱性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法である。
（２）上記（１）の鋼材に、さらに質量％で、Ｔｉ：０〜０．５％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｂ：０〜０．０１％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｃｕ：０〜１．０％、Ｎｉ：０〜１．０％およびＣａ：０〜０．００４％を含有するのが望ましい。
（３）上記（１）、（２）の製造方法では、再加熱炉への装入温度は、仕上圧延後に測定された鋼管の圧延仕上温度に基づいて、搬送コンベア速度および／またはトレイ動作速度を変化させて、圧延後から再加熱炉装入までの時間を調整するようにするのが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、鋼材の化学組成および製造方法を上記のように限定した理由を説明する。まず、鋼材に高強度および高靱性の特性を具備させるのに有効な化学組成について説明する。ここで化学組成％は、質量％を示す。
１．鋼材の化学組成
Ｃ：0.04〜0.5％
Ｃは、鋼材の焼入れ性を高め、強度を向上させるために必要な元素である。含有量が0.04％未満では、焼入れ性が不足して高強度が得られない。一方、0.5％を超えて含有させると、焼き割れ、遅れ破壊が発生し易くなり、継日無鋼管の安定製造が困難になる。このため、Ｃ含有量は、0.04〜0.5％とする。
【００１２】
Si：0.1〜1.0％
Siは、鋼の脱酸元素として有効な元素であると同時に、鋼材の強度を向上する作用がある。脱酸元素としての効果を発揮するには、0.1％以上の含有が必要であが、1.0％を超えて含有した場合には、靱性の劣化が見られる。このため、Si含有量は、0.1〜1.0％とする。
【００１３】
Mn：0.2〜1.5％
Mnは、鋼の脱酸、脱硫作用を発揮するが、この作用を発揮させるためには0.2％以上の含有が必要である。一方、含有量が1.5％を超えると靱性の劣化が見られる。このため、Mn含有量は、0.2〜1.5％とする。
【００１４】
Cr：0.1〜1.5％
Crは、焼入れ性を向上させると同時に、強度を増加させるので有効な元素である。しかし、その含有量が0.1％未満ではこれらの効果が得られず、また、1.5％を超えると靱性が劣化する。このため、Cr含有量は、0.1〜1.5％とする。
【００１５】
Mo：0.01〜1.0％
Moは、鋼材の焼入れ性を向上させるとともに、焼戻し軟化抵抗を高める作用を発揮する。これらの作用を発揮させるためには、0.01％以上の含有が必要であり、一方、1.0％を超えて含有させると、靱性が劣化する。そのため、Mo含有量は、0.01〜1.0％とする。
【００１６】
Ｐ：0.03％以下
Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に存在する。含有量が0.03％を超えると、粒界に偏析して靱性を低下させるので、その含有は0.03％以下とする。
【００１７】
Ｓ：0.003％以下
Ｓは、不純物として鋼中に不可避的に存在する。過剰に含有すると、鋼中に介在物として存在して靱性を劣化させるため、その含有は0.003％以下とする。
【００１８】
Al：0.005〜0.5％
Alは、鋼の脱酸材として有用な元素であるが、0.005％未満の含有ではその効果が得られず、一方、0.5％を超えて含有させると、介在物が多くなって靱性が低下する。このため、Al含有量は0.005〜0.5％とする。
【００１９】
Ti：０〜0.5％
Tiは、添加しなくてもよい。添加すると、鋼材の焼入れ性の確保に有効であり、さらに圧延された鋼管の細粒化に効果を発揮する。しかし、含有量が0.5％を超えると、靱性を低下させる。したがって、Tiを添加する場合には、その含有量は0.5％以下とする。
【００２０】
Nb：０〜0.1％
Nbは、添加しなくてもよい。添加すると、鋼材の焼入れ性の確保に有効であり、さらに圧延された鋼管の細粒化に有効である。しかし、含有量が0.1％を超えると、靱性を低下させる。したがって、Nbを添加する場合には、その含有量は0.1％以下とする。
【００２１】
Ｂ：０〜0.01％
Ｂは、添加しなくてもよい。添加すると、微量の含有であっても焼入れ性を向上させるので、より高強度が必要な場合に添加すると有効である。しかし、過剰の含有は、靱性を低下し、焼き割れ感受性を強くする。したがって、Ｂを添加する場合には、その含有量は0.01％以下とする。
【００２２】
Ｖ：０〜0.15％
Ｖは、添加しなくてもよい。添加すると、焼戻し軟化抵抗および焼入れ性を向上させる。しかし、0.15％を超えて含有させると、靱性を著しく低下させる。したがって、Ｖを添加する場合には、その含有量は0.15％以下とする。
【００２３】
Cu：０〜1.0％
Cuは、添加しなくてもよい。添加すると、鋼材の強度上昇および耐食性向上に有効である。そのため、必要に応じて添加されるが、1.0％以上超えて含有しても、コスト上昇に見合った性能の改善が見られない。したがって、Cuを添加する場合には、その含有量は1.0％以下とする。
【００２４】
Ni：０〜1.0％
Niは、添加しなくてもよい。添加すると、鋼材の強度上昇および耐食性向上に有効である。しかし、1.0％以上超えて含有しても、コスト上昇に見合った性能の改善が見られない。したがって、Niを添加する場合には、その含有量は1.0％以下とする。
【００２５】
Ｃａ：０〜０．００４％
Ｃａは、添加しなくてもよい。Ｃａは添加すると、脱硫効果が大きくなり、水素誘起割れ等の抑制に有効である。しかし、含有量が０．００４％を超えると、Ｃａ系介在物の生成を促し、清浄度の低下によって靱性を劣化させる。そのため、Ｃａを添加する場合には、その含有量は０．００４％以下とする。
２．製造方法
本発明の製造方法では、上記の化学組成を含有する鋼材を素材として、穿孔圧延を経て仕上圧延を行い、引き続いて空冷により再加熱炉への装入温度をＡｃ₁−１００℃以下になるように調整し、８５０〜１０００℃の温度条件で保持して再加熱を行い、その後直ちに焼入れを行うことを特徴としている。以下に、製造方法を上記のように限定した理由を説明する。
【００２６】
まず、仕上圧延に引き続く再加熱炉での装入温度をAc₁−100℃以下にするのは、仕上圧延終了時にオーステナイト相にあった鋼管を、空冷でAc₁−100℃以下まで冷却すると、冷却速度が遅いためフェライト相を析出する。この後、Ac₁−100℃以下の温度から再加熱炉内でAc₃点以上の温度に鋼管を加熱すると、フェライトからオーステナイトヘの逆変態が起こり、鋼管の結晶粒を微細にすることができるからである。このとき、再加熱炉での昇温時の時間短縮、および省エネルギ−の観点から、再加熱炉での装入温度はAc₁−100℃直下にするのが望ましい。
【００２７】
具体的に、オンラインプロセスによる加工熱処理において、再加熱炉での装入温度がAc₁−100℃以下になるように、圧延後から再加熱炉装入までの時間を調整するには、次の手順に従うのが望ましい。すなわち、穿孔圧延後、マンドレルミル圧延を経て仕上圧延によって鋼管を製管後、圧延仕上温度を測定し、その測定結果をフィードバックして、搬送コンベア速度、および／またはトレイ動作速度を変化させて、仕上圧延された鋼管が圧延終了〜再加熱炉装入まで搬送される時間を調整する。これにより、再加熱炉への装入温度がAc₁−100℃以下になるように調整できる。
【００２８】
通常、仕上圧延装置および再加熱炉の設備配置にもよるが、仕上圧延された鋼管の寸法、材質および仕上温度の条件から、標準搬送コンベア速度およびトレイ動作速度による再加熱炉での装入温度を予測する。この予測結果に基づいて、搬送コンベア速度等を調整し、鋼管の装入温度が規定条件を満足するようにする。
【００２９】
次に、再加熱を850〜1000℃の温度で保持するのは、再加熱炉の装入温度をAc₁−100℃以下に規定しているため、焼入れ開始温度を確保するために、850℃以上の再加熱が必要であり、一方、1000℃を超えて再加熱を行うと、結晶粒の成長が著しくなり、焼入れ後において靱性が確保できない恐れがあるからである。また、再加熱を上記の温度条件で保持することによって、再加熱炉内での鋼管毎の均熱性のみならず、長さ方向の均熱性も保てて、製品鋼管の強度および靱性の性能バラツキを抑制できる。
【００３０】
さらに、圧延時の加工歪みによる再結晶効果も期待できる。すなわち、再加熱を850〜1000℃の温度条件で保持することによって、圧延時の加工歪みによる再結晶が起こるので、再結晶が誘起され、更なる結晶粒の微細化が可能となる。これにより、一層優れた靱性、耐食性の特性が期待できる。
【００３１】
再加熱炉から抽出後、オーステナイト域から直ちに焼入れを実施することによって、高強度と高靱性を具備する鋼管を得ることができる。通常、焼入れ後には、焼戻し処理が行われ、製品鋼管の品質の安定が図られる。
【００３２】
【実施例】
本発明の継目無鋼管の製造方法の効果を確認するため、表１に示す化学組成からなる10種の素材鋼を準備した。
【００３３】
【表１】

準備した素材鋼を加熱炉に装入して、1250℃で２時間以上保持したのち、ピアサーを用いて穿孔圧延した後、マンドレルミル圧延を経て中空素管として、次いでストレッチレデュサーを用いて仕上圧延を行い、所定の仕上寸法の鋼管を製管した。その後、圧延仕上温度を測定し、測定結果に基づいてストレッチレデュサーの出側から再加熱炉の入側の間に設けられた搬送コンベヤー速度を調整して、再加熱炉への装入温度を475℃〜869℃と変動させた。その結果を表２に示す。
【００３４】
次に、表２に示す保持条件で再加熱した後、直接焼入れを施して、540℃〜580℃の条件で焼戻しを実施して、製品鋼管を製造した。さらに従来のオフラインプロセスによる焼入れ・焼戻し処理と比較するため、従来例として、オフラインで920℃焼入れＱおよび540℃〜580℃焼戻しＴを実施した。
【００３５】
焼入れままの鋼管からサンプルを採取し、旧オーステナイト結晶粒度を測定した。また焼戻し後の鋼管から試験片を切り出し、引張試験（ＹＳ、ＴＳ）およびシャルピー試験を行った。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

通常、油井管、ラインパイプ等に用いられる鋼管に要求される強度は、ＹＳで740Mpa以上であり、靱性はvTrsで-80℃以下であるとされる。したがって、表２の結果から明らかなように、本発明例１〜９では、いずれも本発明で規定する化学組成および製造条件を満足しているので、ASTM規格 E112 で測定のオーステナイト結晶粒は7.5以上と微細であり、さらに、高強度（ＹＳ≧740Mpa）および高靱性（vTrs≦-80℃）の特性も具備している。しかも、これらの性能は、オフライン焼入れ焼戻し処理した鋼（従来例20、21）と同等のものとなっている。
【００３７】
これに対し、比較例10〜12では、再加熱炉への装入温度、再加熱の保持温度のいずれかまたは両方が本発明で規定する範囲から外れることによって、特に、靱性の劣化が著しい。また、比較例13〜19では、本発明で規定する化学組成を具備しておらず、一部においてさらに再加熱条件も満足していないことから（比較例13〜15）、いずれも靱性の劣化が著しくなっている。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の継目無鋼管の製造方法によれば、仕上圧延後の再加熱から焼入れまでを連続したオンライン加工熱処理する場合であっても、再加熱炉の装入温度を管理することのよって、高価な合金鋼を添加することなしに、靱性に優れた高強度継目無鋼管を製造することができる。しかも、継目無鋼管の製造に際して、大幅な省エネルギーとプロセスの効率化が図れ、工業的に大きなコストダウンが可能になる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a seamless steel pipe excellent in strength and toughness, and more specifically, in the case of producing a steel material with a limited chemical composition as a raw material, a thermomechanical process using an online process is employed to continue to finish rolling. The present invention relates to a method for producing a high-strength seamless steel pipe excellent in toughness without adding expensive alloy steel by adjusting the temperature of the steel pipe before charging the reheating furnace.
[0002]
[Prior art]
In the Mannesmann mandrel mill pipe manufacturing method, which is often used for the production of seamless steel pipes, billets heated to high temperatures are pierced with a piercing mill (piercer), then rolled with a mandrel mill to form hollow shells, and then heated again. After the temperature rises, the steel pipe is finished to the specified dimensions with a stretch reducer, and then reheated in a reheating furnace, then quenched and tempered, and then refined as a product steel pipe .
[0003]
In the field of seamless steel pipe manufacturing that requires a large number of processing equipment and heat treatment equipment, simplification of the manufacturing process using online heat treatment is being studied from the viewpoint of energy saving and process saving. In particular, paying attention to the effective use of the heat held by the material after hot working, a process of reheating to the austenite temperature immediately after finish rolling and direct quenching has been introduced, thereby greatly saving energy As a result, the manufacturing process can be made more efficient and a large cost reduction can be obtained industrially.
[0004]
By the way, when it comes to employ | adopt the on-line process directly hardened after finish rolling, the crystal grain diameter of the manufactured steel pipe will become coarse easily, and the problem that toughness and corrosion resistance fall has arisen. In order to cope with such a problem, various production methods have been proposed that can make the crystal grains of a finish-rolled steel pipe finer even when a direct quenching process is employed. Yes.
[0005]
For example, in the production method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-96215, in order to refine the crystal grains, the mandrel mill is rapidly cooled to 350 ° C. or lower after the mandrel mill rolling, and then the elementary tube is heated again. And finish rolling. That is, it is a method of trying to refine the crystal grains of the steel tube that has been finish-rolled by combining rapid cooling and reheating with a hollow tube that has been mandrel mill-rolled before finish rolling.
[0006]
However, if the proposed manufacturing method is applied to the operation process, the processes from piercing rolling, mandrel mill rolling to finish rolling become complicated, energy consumption is large, and investment such as forced cooling equipment is required. For this reason, there is a problem that even if the thermomechanical processing by the online process is adopted, the energy saving and the process saving become insufficient, and a drastic reduction in manufacturing cost cannot be expected.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the thermomechanical processing by the conventional online process, toughness and corrosion resistance necessary for a product steel pipe have been ensured by combining forced cooling and reheating before finish rolling. For this reason, energy consumption is large, and investment such as forced facilities is necessary, and it cannot be a sufficient measure from the aspect of efficient production of seamless steel pipes.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and limits the chemical composition of the steel material to be a raw material, and by adjusting the steel pipe temperature before charging the reheating furnace subsequent to finish rolling, it is expensive. An object of the present invention is to provide a method for producing a high-strength seamless steel pipe excellent in toughness without adding any alloy steel.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted many researches on steel materials having various chemical compositions, and as a result, even in a manufacturing process adopting online heat treatment, a reheating furnace is used after finishing rolling. It was found that by adjusting the time until charging, refinement of crystal grains can be obtained, and seamless steel pipes having the same performance as ordinary off-line heat treatment can be produced. It has also been clarified that the above time adjustment can be made by changing the operation speed of the transfer conveyor and transfer tray from the finish rolling to the reheating furnace charging.
[0010]
The present invention has been completed on the basis of such knowledge, and the gist of the method for producing a high-strength seamless steel pipe having excellent toughness is as follows (1) to (3).
(1) By mass%, C: 0.04 to 0.5%, Si: 0.1 to 1.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.1 to 1.5% , Mo: 0.01 to 1.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003% or less, and Al: 0.005 to 0.5%, the balance from Fe and inevitable impurities Using the steel material as a raw material, finish rolling after piercing is performed, followed by reheating by holding the charging temperature into the reheating furnace by air cooling at a temperature of 850 to 1000 ° C. under Ac ₁ −100 ° C. A method for producing a high-strength seamless steel pipe excellent in toughness, characterized by immediately quenching.
(2) In addition to the steel material of (1) above, in mass%, Ti: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1%, B: 0 to 0.01%, V: 0 to 0.15 %, Cu: 0 to 1.0%, Ni: 0 to 1.0%, and Ca: 0 to 0.004%.
(3) In the manufacturing methods of (1) and (2) above, the charging temperature into the reheating furnace is based on the rolling finishing temperature of the steel pipe measured after finish rolling, and the conveyor speed and / or tray operating speed. It is desirable to adjust the time from rolling to charging the reheating furnace.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the reason why the chemical composition and the manufacturing method of the steel material are limited as described above will be described. First, a chemical composition effective for providing steel with high strength and high toughness will be described. Here, the chemical composition% indicates mass%.
1. Chemical composition C of steel: 0.04 to 0.5%
C is an element necessary for improving the hardenability of the steel material and improving the strength. If the content is less than 0.04%, the hardenability is insufficient and high strength cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.5%, cracking and delayed fracture are likely to occur, and stable production of seamless steel pipes becomes difficult. For this reason, C content shall be 0.04-0.5%.
[0012]
Si: 0.1-1.0%
Si is an element effective as a deoxidizing element for steel, and at the same time, has an effect of improving the strength of the steel material. In order to exhibit the effect as a deoxidizing element, it is necessary to contain 0.1% or more, but when it exceeds 1.0%, deterioration of toughness is observed. For this reason, Si content shall be 0.1 to 1.0%.
[0013]
Mn: 0.2-1.5%
Mn exerts deoxidation and desulfurization action of steel, but in order to exert this action, it is necessary to contain 0.2% or more. On the other hand, if the content exceeds 1.5%, deterioration of toughness is observed. For this reason, Mn content shall be 0.2 to 1.5%.
[0014]
Cr: 0.1-1.5%
Cr is an effective element because it improves the hardenability and at the same time increases the strength. However, if the content is less than 0.1%, these effects cannot be obtained, and if it exceeds 1.5%, the toughness deteriorates. For this reason, the Cr content is 0.1 to 1.5%.
[0015]
Mo: 0.01-1.0%
Mo enhances the hardenability of the steel material and exhibits an effect of increasing the temper softening resistance. In order to exert these actions, it is necessary to contain 0.01% or more. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the toughness deteriorates. Therefore, the Mo content is set to 0.01 to 1.0%.
[0016]
P: 0.03% or less P is unavoidably present in steel as an impurity. If the content exceeds 0.03%, it segregates at the grain boundaries and lowers the toughness, so the content is set to 0.03% or less.
[0017]
S: 0.003% or less S is unavoidably present in steel as an impurity. If it is contained excessively, it exists as inclusions in the steel and deteriorates toughness, so its content is made 0.003% or less.
[0018]
Al: 0.005-0.5%
Al is an element useful as a deoxidizing material for steel. However, if the content is less than 0.005%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.5%, inclusions increase and the toughness decreases. . For this reason, Al content shall be 0.005-0.5%.
[0019]
Ti: 0 to 0.5%
Ti does not need to be added. When added, it is effective in securing the hardenability of the steel material, and further exerts an effect on the refinement of the rolled steel pipe. However, if the content exceeds 0.5%, the toughness is reduced. Therefore, when adding Ti, the content is made 0.5% or less.
[0020]
Nb: 0 to 0.1%
Nb may not be added. When added, it is effective for securing the hardenability of the steel material, and further effective for refining the rolled steel pipe. However, if the content exceeds 0.1%, the toughness is lowered. Therefore, when Nb is added, its content is 0.1% or less.
[0021]
B: 0 to 0.01%
B may not be added. When added, the hardenability is improved even if contained in a very small amount, so it is effective to add it when higher strength is required. However, an excessive content reduces toughness and increases the sensitivity to burning cracks. Therefore, when adding B, the content is made 0.01% or less.
[0022]
V: 0 to 0.15%
V may not be added. Addition improves temper softening resistance and hardenability. However, if the content exceeds 0.15%, the toughness is significantly reduced. Therefore, when V is added, its content is 0.15% or less.
[0023]
Cu: 0 to 1.0%
Cu may not be added. When added, it is effective in increasing the strength of the steel material and improving the corrosion resistance. Therefore, although it adds as needed, even if it contains exceeding 1.0% or more, the improvement of the performance corresponding to a cost rise is not seen. Therefore, when adding Cu, the content is made 1.0% or less.
[0024]
Ni: 0 to 1.0%
Ni need not be added. When added, it is effective in increasing the strength of the steel material and improving the corrosion resistance. However, even if the content exceeds 1.0%, the performance improvement commensurate with the cost increase is not observed. Therefore, when adding Ni, the content is made 1.0% or less.
[0025]
Ca: 0 to 0.004%
Ca need not be added. When Ca is added, the effect of desulfurization is increased and effective in suppressing hydrogen-induced cracking and the like. However, if the content exceeds 0.004%, the formation of Ca-based inclusions is promoted, and the toughness is deteriorated due to the decrease in cleanliness. Therefore, when adding Ca, the content is made 0.004% or less.
2. Production method In the production method of the present invention, the steel material containing the above chemical composition is used as a raw material, finish rolling is performed through piercing rolling, and subsequently, the charging temperature to the reheating furnace is reduced to Ac ₁ -100 ° C or less by air cooling. It adjusts so that it may become, It hold | maintains on the temperature conditions of 850-1000 degreeC, It reheats, It is characterized by performing quenching immediately after that. The reason why the manufacturing method is limited as described above will be described below.
[0026]
First, to a charging temperature in the reheating furnace following the finish rolling below Ac ₁ -100 ° C. has a was in the austenite phase at the completion of the finish rolling steel, Upon cooling to Ac ₁ -100 ° C. or less in air, Since the cooling rate is slow, a ferrite phase is precipitated. Thereafter, when heating the steel tube to Ac ₃ point or more temperature reheat furnace from Ac ₁ -100 ° C. temperatures below occurs reverse transformed austenite F ferrite, the crystal grains of the steel pipe can be fine Because. In this case, time saving during heating in the reheating furnace, and energy saving - in terms of, charging temperature in the reheating furnace is desirable to immediately below Ac ₁ -100 ° C..
[0027]
Specifically, in the heat treatment by online process, to adjust the time from rolling to reheating furnace charging so that the charging temperature in the reheating furnace becomes Ac ₁ -100 ° C or lower, It is desirable to follow the procedure. That is, after piercing and rolling, after mandrel mill rolling and after finishing the steel pipe by pipe rolling, the rolling finishing temperature is measured, the measurement result is fed back, the conveyor speed and / or tray operation speed is changed, The time during which the finish-rolled steel pipe is conveyed from the end of rolling to the reheating furnace is adjusted. Thus, charging temperature to the reheating furnace can be adjusted to be less than Ac ₁ -100 ° C..
[0028]
Normally, depending on the equipment layout of the finishing rolling mill and reheating furnace, the charging temperature in the reheating furnace at the standard transfer conveyor speed and tray operating speed can be determined from the dimensions, material, and finishing temperature of the finished rolled steel pipe. Predict. Based on the prediction result, the conveyor speed and the like are adjusted so that the charging temperature of the steel pipe satisfies the specified condition.
[0029]
Next, the reheating is maintained at a temperature of 850 to 1000 ° C. because the charging temperature of the reheating furnace is regulated to Ac ₁ −100 ° C. or lower, so that the quenching start temperature is secured, 850 ° C. This is because the above-mentioned reheating is necessary. On the other hand, if reheating is performed at a temperature exceeding 1000 ° C., the growth of crystal grains becomes remarkable, and there is a possibility that toughness cannot be secured after quenching. In addition, by maintaining reheating under the above temperature conditions, not only the heat uniformity of each steel pipe in the reheating furnace but also the heat uniformity in the length direction can be maintained, and the strength and toughness of the product steel pipe vary in performance. Can be suppressed.
[0030]
Furthermore, a recrystallization effect due to processing distortion during rolling can be expected. That is, by maintaining reheating at a temperature of 850 to 1000 ° C., recrystallization occurs due to processing strain during rolling, so that recrystallization is induced and further refinement of crystal grains becomes possible. Thereby, further superior toughness and corrosion resistance characteristics can be expected.
[0031]
By performing quenching immediately from the austenite region after extraction from the reheating furnace, a steel pipe having high strength and high toughness can be obtained. Usually, after quenching, a tempering process is performed to stabilize the quality of the product steel pipe.
[0032]
【Example】
In order to confirm the effect of the manufacturing method of the seamless steel pipe of the present invention, 10 kinds of material steels having chemical compositions shown in Table 1 were prepared.
[0033]
[Table 1]

The prepared material steel is charged into a heating furnace and held at 1250 ° C for 2 hours or more. After piercing and rolling using a piercer, it is subjected to mandrel mill rolling as a hollow shell, and then using a stretch reducer. Finish rolling was performed to produce a steel pipe having a predetermined finish dimension. After that, the rolling finishing temperature is measured, and the conveying conveyor speed provided between the exit side of the stretch reducer and the entrance side of the reheating furnace is adjusted based on the measurement result, and the charging temperature to the reheating furnace is adjusted. Was varied from 475 ° C to 869 ° C. The results are shown in Table 2.
[0034]
Next, after reheating under the holding conditions shown in Table 2, direct quenching was performed, and tempering was performed under conditions of 540 ° C to 580 ° C to produce a product steel pipe. Furthermore, in order to compare with the quenching and tempering process by the conventional offline process, 920 degreeC quenching Q and 540 degreeC-580 degreeC tempering T were implemented offline as a prior art example.
[0035]
A sample was taken from the as-quenched steel pipe and the prior austenite grain size was measured. Moreover, the test piece was cut out from the steel pipe after tempering, and the tension test (YS, TS) and the Charpy test were done. The results are shown in Table 2.
[0036]
[Table 2]

Usually, the strength required for steel pipes used for oil well pipes, line pipes, etc. is 740 MPa or more for YS, and toughness is -80 ° C. or less for vTrs. Therefore, as is apparent from the results in Table 2, since Examples 1 to 9 of the present invention all satisfy the chemical composition and production conditions specified in the present invention, the austenite grain size measured by ASTM standard E112 is 7.5. It is fine as described above, and also has the characteristics of high strength (YS ≧ 740 Mpa) and high toughness (vTrs ≦ −80 ° C.). Moreover, these performances are equivalent to those of steels subjected to offline quenching and tempering (conventional examples 20 and 21).
[0037]
On the other hand, in Comparative Examples 10 to 12, deterioration in toughness is particularly significant when either or both of the charging temperature into the reheating furnace and the reheating holding temperature or both are out of the range defined in the present invention. Moreover, in Comparative Examples 13-19, since it does not have the chemical composition prescribed | regulated by this invention, and reheat conditions are not satisfied in part (Comparative Examples 13-15), all are deterioration of toughness. Has become remarkable.
[0038]
【The invention's effect】
According to the method for producing a seamless steel pipe of the present invention, it is expensive to manage the charging temperature of the reheating furnace even in the case of continuous on-line processing heat treatment from reheating to quenching after finish rolling. A high-strength seamless steel pipe having excellent toughness can be produced without adding an alloy steel. In addition, when manufacturing seamless steel pipes, significant energy saving and process efficiency can be achieved, and a large cost reduction can be achieved industrially.

Claims

In mass%, C: 0.04 to 0.5%, Si: 0.1 to 1.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.1 to 1.5%, Mo: A steel material containing 0.01 to 1.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003% or less and Al: 0.005 to 0.5% with the balance being Fe and inevitable impurities. as a material, subjected to finish after piercing, the charging temperature of the reheat furnace performs holding and re-heating at a temperature of 850 to 1000 ° C. at Ac ₁ -100 ° C. or less by air cooling subsequent, immediately thereafter quenching A method for producing a high-strength seamless steel pipe excellent in toughness characterized by being performed.

The steel material according to claim 1 is further mass%, Ti: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1%, B: 0 to 0.01%, V: 0 to 0.15%, Cu: 0 to 1.0%, Ni: 0. A method for producing a high-strength seamless steel pipe excellent in toughness, characterized by containing -1.0% and Ca: 0-0.004%.

The charging temperature to the reheating furnace is changed from the finishing rolling to the reheating furnace charging by changing the conveying conveyor speed and / or tray operating speed based on the rolling finishing temperature of the steel pipe measured after finishing rolling. The method for producing a high strength seamless steel pipe excellent in toughness according to claim 1 or 2, wherein the time is adjusted.