JP5540646B2 - 低降伏比高強度電縫鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)鋼素材に、加熱し、粗圧延および仕上圧延を施し板厚10mm以上の熱延鋼帯とし、前記仕上圧延終了後、前記熱延鋼帯をコイル状に巻取る熱延工程と、前記コイル状に巻取られた熱延鋼帯を、連続的に払い出し、ロール成形により略円筒状のオープン管に成形したのち、該オープン管の円周方向端部同士を突き合せ、電縫溶接する造管工程と、を施して電縫鋼管とするに当たり、前記鋼素材を、質量%で、C:0.38〜0.45%、Si:0.15〜0.25%、Mn:1.0〜1.8%、P:0.03%以下、S:0.007%以下、sol.Al:0.01〜0.07%、N:0.005%以下、Ca:0.001〜0.003%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とし、前記仕上圧延を、仕上圧延終了温度が820〜920℃の範囲の温度となる圧延とし、前記熱延鋼帯を、ランアウトテーブル上で冷却して、コイル状に巻取る巻取温度を664〜800℃の範囲の温度とし、前記造管工程を、室温で行い、さらに900〜1050℃でシームアニールを行う工程とすることを特徴とする降伏比:80%以下の低降伏比と、降伏強さYS:379MPa以上552MPa以下、引張強さTS:655MPa以上の高強度とを有する低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。
(3)質量%で、C:0.38〜0.45%、Si:0.15〜0.25%、Mn:1.0〜1.8%、P:0.03%以下、S:0.007%以下、sol.Al:0.01〜0.07%、N:0.005%以下、Ca:0.001〜0.003%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、降伏強さYS:379〜552MPa、引張強さTS:655MPa以上の高強度と、降伏比:80%以下の低降伏比とを有することを特徴とする、(1)の製造方法で製造された低降伏比高強度電縫鋼管。
まず、本発明で使用する鋼素材の組成限定理由について説明する。なお、とくに断わらないかぎり質量%は単に%と記す。
Cは、鋼の強度を増加させる元素であり、本発明では所望の高強度を確保するために0.38%以上の含有を必要とするが、0.45%を超える含有は、電縫溶接時に接合部の溶接熱影響部でマルテンサイトが生成しやすくなり、造管時の割れ発生の危険性が増加する。このため、Cは0.38〜0.45%の範囲に限定した。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶強化により鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、Al含有量を低く調整し、Alの悪影響を低減することを可能とする。このような効果を得るためには0.15%以上の含有を必要とするが、0.25%を超える含有は、割れの起点となるSi酸化物量を増加させる。このため、Siは0.15〜0.25%の範囲に限定した。
Mnは、固溶あるいは焼入れ性の向上を介し、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の高強度を確保するために、本発明では1.0%以上の含有を必要とする。しかし、Mnは、Sと結合し圧延方向に展伸するMnSを形成し、造管時の割れ発生を増加させるため、本発明では、Caを添加してSをCaSとして固定するが、1.8%を超えて含有すると、CaSからMnSとなる量が増加し、造管時の割れ発生を助長する。このようなことから、Mnは1.0〜1.8%の範囲に限定した。
Pは、固溶して鋼の強度を増加させる元素であるが、粒界等に偏析しやすく、材質の不均質を招くと共に、造管時の割れの進展を促進する。このため、不可避的不純物としてできるだけ低減することが好ましいが、0.03%までは許容できる。このようなことから、Pは0.03%以下に限定した。なお、好ましくは0.002%以下である。
Sは、鋼中では硫化物、とくにMnSとして存在すると、造管時の割れの発生を増加させる。このような造管時の割れは、Sを0.007%以下に低減することにより、抑制できる。このため、Sは0.007%以下に限定した。なお、好ましくは0.005%以下である。
sol.Al:0.01〜0.07%
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、介在物起因の割れを防止するために、0.01%以上の含有を必要とする。一方、0.07%を超える含有は、AlN量の増加を招き、AlNを起点とする割れを発生しやすくする。このため、sol.Alは、0.01〜0.07%の範囲に限定した。
Nは、Alと結合しAlNを形成して、造管時の割れ発生の起点となり、割れ発生を増加させる傾向を有する。このため、Nは0.005%以下に限定した。
Ca:0.001〜0.003%
Caは、延伸した硫化物を球状の硫化物とする硫化物の形態を制御する作用を有する元素であり、このような効果を得るためには0.001%以上の含有を必要とする。一方、0.003%を超える含有は、鋼の清浄度が低下し、介在物起因の造管時の割れが発生しやすくなる。このため、Caは0.001〜0.003%の範囲に限定した。
Cu:0.05〜0.4%、Ni:0.03〜0.3%、Sn:0.001〜0.005%のうちから選ばれた1種または2種以上
Cu、Ni、Snはいずれも、固溶強化型の元素で、低降伏比を損ねることなく、高強度化に寄与する元素であり、必要に応じて選択して、1種以上を含有できる。このような効果を得るためには、Cu:0.05%以上、Ni:0.03%以上、Sn:0.001%以上含有することが望ましいが、Cu:0.4%、Ni:0.3%、Sn:0.005%を超える含有は、靭性を低下させる。
上記した組成を有する鋼素材の製造方法は、とくに限定する必要はなく、転炉等の常用の溶製手段を適用し、好ましくは偏析の少ない連続鋳造等の鋳造手段を用いて、スラブ等の鋼素材とすることが好ましい。また、偏析防止のために、軽圧下鋳造、電磁攪拌を用いることが好ましい。
鋼素材の加熱温度は、1200〜1280℃とすることが好ましい。加熱温度が1200℃未満では、粗大な結晶粒界に析出したMnS、AlNを再溶解させることが難しくなる。MnS、AlN等が析出した結晶粒界は、造管時に、粒界に沿って割れやすくなる。一方、1280℃を超えて高温となると、オーステナイト粒が粗大化し、熱間圧延後、マルテンサイト相を形成しやすくなり、造管時の割れを発生しやすくする。このようなことから、熱間圧延工程における鋼素材の加熱温度は1200〜1280℃とすることが好ましい。
仕上圧延終了後、熱延鋼帯はコイル状に巻取られる。本発明では、巻取温度は664〜800℃の範囲の温度とする。巻取温度が664℃未満では、仕上圧延終了後の冷却中にマルテンサイトを生成する恐れがあり、造管時の割れ発生の危険性が増大する。一方、800℃を超えて高くなると、粗大なAlNが析出し、造管時の割れ発生の原因となる。このため、熱延鋼帯をコイル状に巻取る温度(巻取温度)は664〜800℃の範囲の温度に限定した。
連続的に払い出された熱延鋼帯は、造管工程で、まず略円筒状のオープン管に成形される。成形温度は室温とする。オープン管への成形は、例えば、ブレークダウンロール、ケージフォーミングロール、フィンパスロール等を直列に複数基配設した、ロール成形装置等を利用して連続的に行なうことが好ましいが、これに限定されないことは言うまでもない。略円筒状に成形されたオープン管は、ついでスクイズロールにより円周方向端部同士を突き合せ、高周波抵抗溶接等により、該突き合せ部を電縫溶接され、電縫鋼管となる。
また、造管工程後、得られた電縫鋼管に、形状矯正を目的とした、縮径率:0.3%以上の縮径圧延を施してもよい。一方、縮径率が5%を超えて大きくなると、割れが発生しやすくなる。このため、縮径圧延の縮径率は0.3〜5%の範囲とすることが好ましい。なお、より好ましくは1.5%以下である。
また、得られた電縫鋼管について、目視により割れの有無、および割れ発生位置を観察し、各コイルごとに、コイル最内周部での割れ発生率を算出した。なお、コイル最内周部での割れ発生率は、次(1)式
コイル最内周部での割れ発生率(%)=(割れ発生コイル数)/(造管コイル数)×100 …(1)
で算出した。
Claims (4)
- 鋼素材に、加熱し、粗圧延および仕上圧延を施し板厚10mm以上の熱延鋼帯とし、前記仕上圧延終了後、前記熱延鋼帯をコイル状に巻取る熱延工程と、前記コイル状に巻取られた熱延鋼帯を、連続的に払い出し、ロール成形により略円筒状のオープン管に成形したのち、該オープン管の円周方向端部同士を突き合せ、電縫溶接する造管工程とを施して電縫鋼管とするに当たり、
前記鋼素材を、質量%で、
C:0.38〜0.45%、 Si:0.15〜0.25%、
Mn:1.0〜1.8%、 P:0.03%以下、
S:0.007%以下、 sol.Al:0.01〜0.07%、
N:0.005%以下、 Ca:0.001〜0.003%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とし、
前記仕上圧延を、仕上圧延終了温度が820〜920℃の範囲の温度となる圧延とし、
前記熱延鋼帯を、ランアウトテーブル上で冷却して、コイル状に巻取る巻取温度を664〜800℃の範囲の温度とし、
前記造管工程を、室温で行い、さらに900〜1050℃でシームアニールを行う工程とする
ことを特徴とする降伏比:80%以下の低降伏比と、降伏強さYS:379MPa以上552MPa以下、引張強さTS:655MPa以上の高強度とを有する低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.05〜0.4%、Ni:0.03〜0.3%、Sn:0.001%〜0.005%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項1に記載の低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。
- 質量%で、
C:0.38〜0.45%、 Si:0.15〜0.25%、
Mn:1.0〜1.8%、 P:0.03%以下、
S:0.007%以下、 sol.Al:0.01〜0.07%、
N:0.005%以下、 Ca:0.001〜0.003%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、降伏強さYS:379〜552MPa、引張強さTS:655MPa以上の高強度と、降伏比:80%以下の低降伏比とを有することを特徴とする、請求項1記載の製造方法で製造された低降伏比高強度電縫鋼管。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.05〜0.4%、Ni:0.03〜0.3%、Sn:0.001〜0.005%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項3に記載の低降伏比高強度電縫鋼管。
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