JPH0250916A - 細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法 - Google Patents

細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法

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JPH0250916A
JPH0250916A JP19882888A JP19882888A JPH0250916A JP H0250916 A JPH0250916 A JP H0250916A JP 19882888 A JP19882888 A JP 19882888A JP 19882888 A JP19882888 A JP 19882888A JP H0250916 A JPH0250916 A JP H0250916A
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Akira Yagi
明 八木
Hitoshi Asahi
均 朝日
Masakatsu Ueno
正勝 上野
Tomio Terasawa
寺沢 富雄
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Nippon Steel Corp
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(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の
製造法に関するものである。
[従来の技術] 熱延シームレス鋼管て細粒化組織の低合金高張力シーム
レス鋼管を得るには、例えば特開昭5277813号公
報のように熱間粗圧延した中空素管を強制的に一旦鋼の
温度をAr1点以下に下げて再度オーステナイト化温度
に加熱し、引続き行う仕上圧延を終了後直ちに急冷(焼
入)し−焼戻するか、或いは通常の仕上圧延終了後再加
熱焼入−焼戻する方法があった。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような方法はいずれも熱効率上の
問題のほかに製造工程が煩雑となる欠点があった。一方
、これまての熱延シームレス圧延後の直接焼入処理では
オーステナイト結晶粒度が八STM No、 1〜6と
粗粒であり、且つバラツキが大きいため細粒化組織の低
合金高張力シームレス鋼管が得られない問題があった。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼
管さらには硫化物応力割れ(以下、SSCと記す。)性
の優れたSML  (シームレス)鋼管を製造すること
を目的に多くの実験を行い検討した結果、鋼成分、熱間
圧延条件を制御することによって細粒化組織の低合金高
張力シームレス鋼管が製造されることを知見した。
本発明は、この知見に基ついて構成したもので、その要
旨は、 温度1200℃以上に加熱された C : 0.05〜0.35%、 Si : 0.01〜0.5%、 Mn : 0.15〜1.5%、 5001%以下、 P : 0.02%以下、 Mo : 0.05〜0.4%、 Al : 0.005〜0.1 %と Nb : 0.005〜01% を含有し、さらに必要によっては (’:r: 0.1〜1.5%、Ni : 0.1〜2
.0%、■001〜0.1 %、Ti : 0.01〜
0.1 %、B : 0.0003〜0.003%の1
種または2種以上と 希土類元素: 0.001〜0.05%、Ca : 0
.001〜0.02%、Co : 0.05〜0.5%
、Cu : 0.1〜0.5%の1種または2種以上 を含存し残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔
連続圧延て中空素管を製管しAr3〜Δr7点の温度に
降下した該素管を該温度より高い900〜1000℃に
加熱して仕上温度かAr3点+50℃以上の熱間仕上圧
延を施して得られた仕上鋼管を、Ar、+煮貝上の温度
から急冷する焼入処理を施し、続いてAC,煮貝下の温
度に加熱して冷却する焼戻処理を施ず細粒化組織の低合
金高張力シームレス鋼管の製造法である。
「作用」 以下本発明の製造方法について詳細に説明する。
先ず、本発明において上記の様な鋼成分に限定した理由
について説明する。
CおよびMnは、焼入効果を増して強度を高め降伏点6
0〜80kgf/mm2の高張力鋼を安定して得るため
および細粒化を図るため重要である。少な過ぎるとその
効果がなく、多過ぎると焼割れを誘発する原因となるた
め、それぞれ0.05〜035%、0,15〜1.5%
とした。
Siは、脱酸剤が残存したもので強度を高める有効な成
分である。少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると介
在物を増加して鋼の性質を脆化するため0.01〜0.
5%とした。
Pは、粒界偏析を起こして加工の際き裂を生し易く有害
な成分としてその含有量を0.02%以下とした。
SはMnS系介在物を形成して熱間圧延で延伸し低温靭
性に有害な成分としてその含有量を0.02%以下とし
た。
Moは、強度の上昇、靭性の改善等に有効である。少な
過ぎるとその効果がなく、多過ぎてもその効果か飽和し
、しかも非常に高価であるため0.05〜0.4*とじ
た。
A1は、Sjと同様脱酸剤が残存したものて、鋼中の不
純物成分として含まれるNと結合して結晶粒の成長を抑
えて鋼の遷移温度を低下させて低温靭性を改善する。少
な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると介在物を増加し
て鋼の性質を脆化するため0.005〜01*とじた。
Nbは、本発明の成分の中で最も重要な元素である。熱
間穿孔連続圧延により中空素管を製管した後Ar3〜A
r+点の温度に降下した該素管を該温度より高い900
〜1000℃に加熱した場合のγ粒は、再結晶によるγ
粒粗大化温度が著しく低下するため通常の再加熱温度(
最終仕上圧延後の焼入れ温度の確保のため必要な温度)
ては粗大化する。Nbは、このような圧延履歴を持った
γ粒の成長粗大化を抑制する重要な元素である。少な過
ぎるとその効果がなく、多過ぎてもその効果が飽和し、
しかも非常に高価であるため0.005〜0.1%とし
た。
上記の成分組成の鋼でさらに鋼の強度を高める場合Cr
、Ni、 V等の成分を必要に応じて選択的に添加する
。Gr、 Ni、■は、鋼の焼入性を増して、強度を高
めるために添加するものである。少な過きるとその効果
かなく、多過ぎてもその効果か飽和し、しかも非常に高
価であるためそれぞれ0.01〜1.5%、0.1〜2
0%、001〜01%とした。
Tiは、鋼中の不純物成分として含まれるNと結合して
結晶粒の成長を抑えて強度を高めると共に、脱酸、脱窒
の作用からBによる焼入性を発揮させる。少な過きると
その効果がなく、多過ぎるとTiCを析出して鋼を脆化
し、また介在物を増加し鋼の性質を脆化するため0.0
1〜01%とした。
Bは、焼入性を著しく向上せしめて強度を高める。少な
過ぎるとその効果がなく、多過ぎても効果は変わらす、
靭性や熱間加工性を劣化させるので0.0003〜0.
003%とした。
さらに本発明は、近年のシームレス鋼管の使用環境を鑑
み上記の成分組成で構成される鋼のSSCを改善するた
めに希土類元素等の成分を必要に応じて選択的に添加す
る。希土類元素、Caは、介在物の形態を球状化させて
無害化する有効な成分である。少な過ぎるとその効果が
なく、多過ぎると介在物を増加して耐SSC性を低下さ
せるのでそれぞれ0001〜0.05%、0.001〜
0.02%とした。
co、Cuは、鋼の強度を増加しまた鋼中への水素侵入
抑制効果があり耐SSC性に有効に働く。少な過ぎると
その効果がなく、多過ぎるとその効果が飽和するためそ
れぞれ0,05〜0.5%、0.1〜0.5%とした。
次に熱間穿孔連続圧延の最終過程の圧延条件を上記のよ
うに限定した理由について説明する。
」二記の様な成分組成の鋼は転炉、電気炉等の溶解炉で
あるいはさらに真空脱ガス処理を経て溶製され、連続鋳
造法または造塊分塊法で鋼片を製造する。鋼片は、直ち
にあるいは一旦冷却された後1200℃以上の温度に加
熱する。加熱温度は、熱間穿孔連続圧延の前にほとんと
のC,Cr、 V、 Ti等を固溶させておくために十
分高くしておかねばならない。この温度は本発明の成分
範囲内てあれば1200℃以上の温度で全て固溶し、ま
た熱間成形加工能率上なんら支障を生しないのでその加
熱温度は1200℃以上とした。
高温度に加熱された鋼片は熱間穿孔連続圧延機に搬送さ
れ、目標の外径、肉厚に圧延されて中空素管に粗成形す
る。その後Ar3〜Ar、点の温度に降下した該素管は
該温度より高い900〜1000℃に加熱して仕上温度
がΔr3点+50℃以上の熱間仕上圧延を施して得られ
た仕」二鋼管を、Ar3〜Ar1の温度から急冷する焼
入処理を施す。図はこの圧延で製造された鋼管の直接焼
入処理後のオーステナイト(以下、γと記す。)粒度に
及ぼすNbの影響を示したものである。
直接焼入処理後のγ粒度は、Nbが添加されないか添加
量0.005%以下では著しく粗大化し、ASTMNO
11程度となる。従ってγ粒の粗大化を防1]ニするに
はNb O,005〜0.1%必要である。このような
Nbの影響については、本発明者らの推測によると、N
bが添加されないか添加量0.005%以下では、現状
の熱間穿孔連続圧延工程でやむをえず該素管の温度がA
r3〜Ar、点に降温しα十γの二相状態となり、その
後AC3〜Ar1の温度に加熱されると、熱間穿孔連続
圧延工程での最終過程が比較的低温度で小さい圧下の下
ではα→γ変態した逆変態γ粒がγのままの状態から加
熱された未変態γ粒へ粒界移動を起こし粗大化組織とな
るものと考えている。Nbの0.005%以上の添加は
、このような圧延履歴を持ったγ粒の成長粗大化を抑制
する重要な働きをする。
ずなわち、Nbは熱間押込連続圧延後の冷却時およびそ
の後の再加熱時にNbCとして析出しγ粒の粗大化を抑
制する重要な効果を発揮することを知見した。
このような成分元素および圧下条件で圧延されAr3〜
Ar、点の温度に降下した中空素管を900〜]000
℃に加熱する。この加熱温度は、900℃以下ては熱間
最終仕上圧延後の焼入温度が確保できず、また1000
℃以上では鋼表面に多量の酸化スケールが生じ鋼管の形
状精度の確保に悪影響を及ぼすため900〜1000℃
の温度に限定した。
また、熱間最終仕上温度についてもあまり低くなると高
強度を得るために必要とされる焼入時の完全γの状態が
確保できないためAr3点+50℃とした。焼入処理開
始温度は、十分な焼入組織を確保し必要とする強度を得
るためAr3〜Ar1とした。焼入時の冷却速度は特に
限定しないが空冷より速い速度とする。焼戻温度は、強
度および靭性の安定化を確保する必要からAc、魚具下
とした。
その加熱方法については特に限定しない。
以上の製造条件で得られる鋼は粗大粒を含むことなく細
粒化組織の高張力シームレス鋼管の製造に有効である。
[実施例] 次に本発明の実施例について説明する。
第1表は転炉で溶製し連続鋳造を経て製造された鋼片を
熱間穿孔連続圧延後再加熱してその後熱間最終仕上圧延
を行って直接焼入−焼戻しだ鋼管の強度、靭性、γ粒度
および耐SSC性を示す。
尚、耐SSC性はNACE TMOI−77に従って定
荷重方式によりa th(Threshold 5tr
ess)を求めて評価した。
本発明によって製造された鋼管は、高強度を有しかつ従
来法に比しγ粒度は微細であり高靭性か得られ、耐SS
C性はσthて02σy以上向上することがわかる。
[発明の効果] 上記のような本発明法によって製造された鋼管は、高強
度を有しざらに細粒であるため低温靭性および耐SSC
性が優れ、極北の寒冷地や硫化物応力腐食環境において
使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、直接焼入処理後のγ粒度に及ぼす熱間穿孔連
続圧延のNb量の影響を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%(重量%、以下同じ)、Si
    :0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1%と Nb:0.005〜0.1% を含有して残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿
    孔連続圧延で中空素管を製管しAr_3〜Ar_1点の
    温度に降下した該素管を該温度より高い900〜100
    0℃に加熱して仕上温度がAr_3点+50℃以上の熱
    間仕上圧延を施して得られた仕上鋼管を、Ar_3点以
    上の温度から急冷する焼入処理を施し、続いてAc_1
    点以下の温度に加熱して冷却する焼戻処理を施すことを
    特徴とする細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の
    製造法。 2、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1%と Nb:0.005〜0.1% を含有してさらに Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :0.01〜0.1%、Ti:0.01〜0.1%、B
    :0.0003〜0.003%の1種または2種以上を
    含有し残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔連
    続圧延で中空素管を製管しAr_3〜Ar_1点の温度
    に降下した該素管を該温度より高い900〜1000℃
    に加熱して仕上温度がAr_3点+50℃以上の熱間仕
    上圧延を施して得られた仕上鋼管を、Ar_3点以上の
    温度から急冷する焼入処理を施し、続いてAc_1点以
    下の温度に加熱して冷却する焼戻処理を施すことを特徴
    とする細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造
    法。 3、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1%と Nb:0.005〜0.1% を含有しさらに、 希土類元素:0.001〜0.05%、Ca:0.00
    1〜0.02%、Co:0.05〜0.5%、Cu:0
    .1〜0.5%の1種または2種以上を含有し残部が実
    質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔連続圧延で中空素
    管を製管しAr_3〜Ar_1点の温度に降下した該素
    管を該温度より高い900〜1000℃に加熱して仕上
    温度がAr_3点+50℃以上の熱間仕上圧延を施して
    得られた仕上鋼管を、Ar_3点以上の温度から急冷す
    る焼入処理を施し、続いてAc_1点以下の温度に加熱
    して冷却する焼戻処理を施すことを特徴とする細粒化組
    織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法。 4、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1%と Nb:0.005〜0.1% を含有しさらに、 Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :0.01〜0.1%、Ti:0.01〜0.1%、B
    :0.0003〜0.003%の1種または2種以上と
    、 希土類元素:0.001〜0.05%、Ca:0.00
    1〜0.02%、Co:0.05〜0.5%、Cu:0
    .1〜0.5%の1種または2種以上、 を含有し残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔
    連続圧延で中空素管を製管しAr_3〜Ar_1点の温
    度に降下した該素管を該温度より高い900〜1000
    ℃に加熱して仕上温度がAr_3点+50℃以上の熱間
    仕上圧延を施して得られた仕上鋼管をAr_3点以上の
    温度から急冷する焼入処理を施し、続いてAc_1点以
    下の温度に加熱して冷却する焼戻処理を施すことを特徴
    とする細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造
    法。
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