JP4175621B2

JP4175621B2 - 耐食性に優れた構造用高強度電縫鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP4175621B2
Application number: JP2003016960A
Authority: JP
Inventors: 敏洋近藤; 孝松元; 真一児玉
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP2004225137A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高強度で耐食性に優れ、自動車，自転車等の構造部材や補強材に使用される電縫鋼管を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１０年間にわたる穴開き腐食なしを保証することが必要になってきている自動車用構造部材や補強材には、耐食性に優れた鋼材が要求されており、特に足回り部材に関する耐食性改善への要求が強い。たとえば、北米，カナダ等の寒冷地では、路面の凍結防止や融雪用に散布される塩類による腐食が促進されるので、足回り部材を中心に一層の耐食性改善が要求されている。
耐食性を改善した代表的な鋼材として溶融亜鉛めっき鋼板があるが、アーク溶接によって個々の部品が組み立てられる自動車用構造部材，補強材等の用途にめっき鋼板を使用すると、溶接時にブローホール等の欠陥が発生し、健全な溶接部が得られがたい。自転車用の構造部材，補強材にあっても同様に耐食性，機械強度に優れた電縫鋼管が要求される。そこで、本発明者等は、溶融めっきを施さなくても優れた耐食性を呈する鋼材として、Ｐ，Ｃｕの複合添加によって耐食性を改善することを特開平９−２０９０８０号公報で紹介した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
Ｐ，Ｃｕの複合添加で耐食性は改善されるが、自動車用構造部材や補強材には強度が高いことも要求特性の一つである。種々の合金元素を添加して高強度化する方法が考えられるが、合金元素の添加は鋼材コストの上昇を招き、経済性の面から鋼材の適用対象に制約が加わる。
そこで、本発明者等は、Ｐ，Ｃｕの複合添加で耐食性を改善した鋼材を対象とし、当該鋼材の強度に及ぼす製造条件の影響を調査した。その結果、特定条件下の熱間圧延，冷間圧延を組み合わせることにより高強度化が図れることを見出し本発明に至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製造条件が鋼材の高強度化に及ぼす原因解明から案出されたものであり、溶接時にトラブルの原因となりやすいめっきを省略しても良好な耐食性を維持し、自動車用，自転車用構造部材や補強材に必要な高強度を満足する構造用高強度電縫鋼管を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の構造用高強度電縫鋼管製造方法は、Ｃ：０．０１〜０．２０質量％，Ｓｉ：０．５質量％以下，Ｍｎ：１．５質量％以下，Ｐ：０．０５〜０．２０質量％，Ｃｕ：０．３〜１．０質量％，Ｓ：０．０２質量％以下，酸可溶Ａｌ：０．００５〜０．１０質量％を含み，更にＴｉ：０．０１〜０．１５質量％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５質量％，Ｍｏ：０．０１〜０．５０質量％の１種または２種以上を含み、残部Ｆｅ並びに不可避的不純物の組成をもつ鋼材を連続鋳造し、仕上げ温度：Ａｒ_３変態点以上，巻取り温度：５５０℃以下で熱間圧延し、酸洗後に冷延率：３０〜６０％で冷間圧延し、冷間圧延されたままの鋼帯の幅方向両端部を溶接することを特徴とする。
【０００６】
使用する鋼材は、更に、Ｎｉ：０．３〜１．０質量％，Ｃｒ：０．１〜１．０質量％の１種又は２種を含む場合もある。
【０００７】
【作用】
酸洗後に冷間圧延された冷延鋼帯から造管された電縫鋼管では耐食性の劣化が懸念されるが、Ｐ，Ｃｕの複合添加によって良好な耐食性が付与される。また、仕上げ温度：Ａｒ_３変態点以上，巻取り温度：５５０℃以下の熱間圧延と冷延率：１０〜６０％の冷間圧延とを組み合わせることにより高強度化も図られる。すなわち、熱間圧延工程では仕上げ温度をＡｒ_３変態点以上に設定して熱間強度の変動を抑制し、５５０℃以下の温度域で巻き取ることにより変態強化を促進させ、酸洗後の冷間圧延工程に導入される加工歪みによって鋼帯が加工硬化され更なる高強度化が進行する。このように鋼材の成分との関係で熱間圧延，冷間圧延を組み合わせることにより、通常の冷延鋼板に比較して低コストで板厚精度に優れた高強度電縫鋼管用鋼板が得られる。
【０００８】
以下、本発明が対象とする鋼材に含まれる合金成分，含有量等を説明する。
Ｃ：０.０１〜０.２０質量％
高強度化に有効な合金成分であり、冷延率１０％でもある程度の強度が得られるようにＣ含有量の下限を０.０１質量％に設定した。しかし、０.２０質量％を超える過剰量のＣが含まれると、溶接性に悪影響が現れやすくなる。
Ｓｉ：０.５質量％以下
高強度化，耐食性改善に有効な合金成分であり、０.０５質量％以上でＳｉの添加効果がみられる。しかし、Ｓｉ含有量が０.５質量％を超えると、強度が上昇するものの、冷間加工性や表面性状が劣化しやすい。
【０００９】
Ｍｎ：１.５質量％以下
強度向上に寄与する合金成分であり、Ｍｎ含有量が多くなるほど鋼材が高強度化する。しかし、１.５質量％を超える過剰量のＭｎが含まれると、溶接性が著しく劣化する。
Ｐ：０.０５〜０.２０質量％
高強度化に有効であると共に、耐食性の改善に有効な密着性に優れた緻密な腐食生成物を生成する。耐食性改善に及ぼすＰの添加効果は、Ｃｕと複合して０.０５質量％以上含ませるとき顕著になる。しかし、０.２０質量％を超えるＰ含有量では、加工性が劣化しやすい。
【００１０】
Ｃｕ：０.０３〜１.０質量％
Ｐと複合して耐食性の改善に寄与する合金成分であり、０.０３質量％以上の含有量でＣｕ添加効果が顕著になる。耐食性を改善する上では多量のＣｕ含有ほど好ましいが、１.０質量％でＣｕの添加効果が飽和し、１.０質量％を超えるＣｕ添加は却って製造コストの上昇を招く。
Ｓ：０.０２質量％以下
熱間加工性，冷間加工性に有害な成分であることから、可能な限りＳ含有量を低減することが好ましいが、過度の極低Ｓ化は製造コストの上昇を招く。そこで、Ｓ起因の悪影響が現れない範囲として、Ｓ含有量の上限を０.０２質量％に規定した。
【００１１】
酸可溶Ａｌ：０.００５〜０.１０質量％
酸素親和力の高い元素であることから、製鋼段階で脱酸剤として０.００５質量％以上のＡｌが添加される。Ａｌ添加による脱酸効果は０.１０質量％で飽和し、それ以上にＡｌを添加しても却って鋼材コストの上昇を招く。
Ｔｉ：０.０１〜０.１５質量％
必要に応じて添加される合金成分であり、Ｓ，Ｎを固定して加工性，耐食性を改善する作用を呈する。Ｔｉの添加効果は０.０１質量％以上でみられるが、０.１５質量％を超える量でＴｉを添加しても、Ｔｉの添加効果が飽和し、却って製造コストの上昇を招く。
Ｎｂ：０.０１〜０.１５質量％
必要に応じて添加される合金成分であり、鋼板の金属組織を微細化して強度上昇に寄与する。Ｎｂの添加効果は０.０１質量％以上でみられ、Ｎｂ含有量が多くなるほど高強度化する。しかし、０.１５質量％を超えるＮｂの過剰添加は、加工性に悪影響を及ぼす。
【００１２】
Ｍｏ：０.０１〜０.５０質量％
必要に応じて添加される合金成分であり、高強度化，耐食性改善に有効である。特に耐食性の改善に効果があり、Ｐ，Ｃｕを複合添加した鋼材の耐食性を更に向上させる。Ｍｏの添加効果は０.０１質量％以上でみられるが、０.５０質量％を超えるＭｏを添加しても添加効果が飽和し却って加工性が劣化し、製造コスト上昇の原因にもなる。
【００１３】
Ｎｉ：０.３〜１.０質量％
必要に応じて添加される合金成分であり、Ｃｕ添加に起因する熱間脆性を効果的に防止すると共に、高強度化，耐食性改善にも寄与する。Ｎｉの添加効果は０.３質量％以上でみられるが、高価な元素であることからＮｉ含有量の上限を１.０質量％に規定した。
Ｃｒ：０.１〜１.０質量％
必要に応じて添加される合金成分であり、高強度化，耐食性改善に寄与する。０.１質量％以上のＣｒ添加で添加効果がみられるが、１.０質量％を超える量のＣｒを添加しても増量に見合った強度，耐食性の向上が得られない。
【００１４】
熱間圧延
熱間強度の安定化を図るためＡr₃変態点以上の仕上げ温度で熱間圧延した後、５５０℃以下の温度域で巻き取って巻き取り変態により高強度化させる。仕上げ温度がＡr₃変態点を下回ると、変態に伴う熱間強度の変動が大きく圧延方向に大きく変動するゲージハンチング，幅絞り等の板厚精度を劣化させる原因になりやすい。巻取り温度が高いほど鋼帯の延性が向上するが、５５０℃を超える温度域で巻き取ると鉄系炭化物の生成に起因して強度が著しく低下する。巻取り温度の低下に伴って強度は上昇するが、過度に低い温度で巻き取ると変態組織強化による硬質化が進行し、冷間圧延時の板厚設定や冷間圧延後の強度設定が難しくなるほどに加工性が低下するので、最低でも４００℃以上の温度で巻き取ることが好ましい。
【００１５】
冷間圧延
冷間圧延では、加工強化によって鋼帯を高強度化するため冷延率を１０％以上に設定する。１０％以上の冷延率は、板厚精度を確保する上でも有効である。しかし、冷延率の増加に応じて高強度化も進行するが、過度に大きな冷延率は製造コストの上昇を招くので冷延率の上限を６０％に設定することが好ましい。
【００１６】
【実施例】
表１に示すスラブを１２００℃に加熱し、粗圧延，仕上げ圧延を経て板厚２．４ｍｍの熱延鋼帯を製造した。各熱延鋼帯を酸洗した後、冷延率：３０〜６０％で冷間圧延した。熱間圧延，冷間圧延の条件を表２に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
各冷延鋼帯からJISZ2201の５号試験片を切り出し、室温での引張試験に供した。
更に各冷延鋼帯を幅９９.５ｍｍにスリットし、ロール成形法でオープンパイプに成形した後、幅方向両端部をシーム溶接することにより径３１.８ｍｍの電縫鋼管を製造した。電縫鋼管から長さ５００ｍｍの腐食試験片を切り出し、端面，鋼管内部をシールして腐食試験に供した。
【００２０】
腐食試験では、塩水噴霧（相対湿度９８％の雰囲気下で５０℃の５％ＮａＣｌ水溶液を２時間噴霧）→塩水噴霧（相対湿度９８％の雰囲気下で７０℃の５％ＮａＣｌ水溶液を４時間噴霧）→塩水噴霧（相対湿度９８％以上の雰囲気下で６０℃の５％ＮａＣｌ水溶液を２時間噴霧）を１サイクルとし、塩水噴霧を１５０サイクル繰り返した。腐食試験後に試験片表面から腐食生成物を除去し、基材部，溶接部の最大侵食深さを測定した。
【００２１】
表３の試験結果にみられるように、本発明に従って製造された電縫鋼管は、基材部，溶接部共に最大侵食深さが小さく、耐食性に優れていることが判る。機械強度も８４０Ｎ／ｍｍ²以上の０.２％耐力，８６５Ｎ／ｍｍ²以上の引張強さが得られ、自動車用構造部材や補強材に必要な機械的特性を備えている。
これに対し、Ｐ，Ｃｕを複合添加していないＮo.８〜１０は、耐食性に劣っていた。Ｐ，Ｃｕを複合添加した鋼種であっても、製造条件が適正でないＮo.１１〜１２は、自動車用構造部材や補強材に要求される機械強度を満足していなかった。
【００２２】
【表３】

【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように、Ｐ，Ｃｕを複合添加して耐食性を改善した鋼材に特定条件下の熱間圧延，冷間圧延を施すことにより、良好な耐食性を維持しながら高強度化した鋼材が得られる。この鋼材から作製された電縫鋼管は、優れた耐食性，機械的強度を活用し、足回り部品を始めとして各種の自動車用，自転車用構造部材や補強材に使用できる。

Claims

Ｃ：０．０１〜０．２０質量％，Ｓｉ：０．５質量％以下，Ｍｎ：１．５質量％以下，Ｐ：０．０５〜０．２０質量％，Ｃｕ：０．３〜１．０質量％，Ｓ：０．０２質量％以下，酸可溶Ａｌ：０．００５〜０．１０質量％を含み，更にＴｉ：０．０１〜０．１５質量％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５質量％，Ｍｏ：０．０１〜０．５０質量％の１種または２種以上を含み、残部Ｆｅ並びに不可避的不純物の組成をもつ鋼材を連続鋳造し、仕上げ温度：Ａｒ_３変態点以上，巻取り温度：５５０℃以下で熱間圧延し、酸洗後に冷延率：３０〜６０％で冷間圧延し、冷間圧延されたままの鋼帯の幅方向両端部を溶接することを特徴とする耐食性に優れた構造用高強度電縫鋼管の製造方法。
更に、Ｎｉ：０．３〜１．０質量％，Ｃｒ：０．１〜１．０質量％の１種又は２種を含む鋼材を使用する請求項１記載の製造方法。