JPH03173719A - 優れた変形能を有する高張力鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(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） この発明は、建築用鋼材などの用途に用いて好適な優れ
た変形能を有する高張力鋼管の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 高張力鋼の製造法については、たとえば特公昭５５−５
００９０号公報や特開昭５８−１０４４２号公報などに
提案されているが、これらはいずれも板材の製造法であ
り、従来、管材すなわち鋼管の製造に関する文献は見当
たらない。

鋼管をたとえば建築用鋼材に適用する場合には、良度形
能を如何に付与するかが問題となる。

鋼管の製造技術として （１）鋳造による場合、とくに比較的厚肉の部材を製造
する場合は、設備が巨大となるだけでなく、良度形能の
付与手段としては成分系が主体となるため制約が大きく
なる不利があり、 （２）一方、板巻き管（綱板を鋼管に加工）の場合には
、加工時に加工硬化を伴い、加工後に材質（強度、靭性
）が変化することから、良加工性を付与するためには、
積極的に熱処理を施す必要があると考えられるところ、
かかる熱処理条件に関する報告はない。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の（２）で述べた鋼板から鋼管を製造
する場合における未解決の問題に対して技術的検討を加
え、強度：　６０ｋｇ／ａｍ”以上で降伏比が８０％以
下の良度形能を有する高張力鋼管の有利な製造方法を提
案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） まずこの発明の解明経緯について説明する。

さて発明者らは、鋼板の内部組織と加工後（鋼管製造後
）の加工硬化現象との関係を調査し、加工後に材質がい
かに変動するかについて検討した。

その結果、鋼材の内部組織はベイナイトまたはマルテン
サイトあるいは両者の混合組織とした上で、かかる鋼板
から鋼管を製造する際、３％以上の加工率を付与すると
共に、成形後適切な熱処理を施すことが、所期した目的
の達成に関し、極めて有効であることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、 Ｃ：　０．０３〜０．２０ｗｔ％（以下単に％テ示す）
、Ｓｉ　：　０．０１〜０．５０％、 Ｍｎ　：　０．３０〜２．００％およびＡｌ　：　０．
００５〜０．１０％ を含み、かつ Ｃｕ　：　０．０５〜１．５０％、 Ｎｉ　、　０．０５〜３．００％、 Ｃｒ　：　０．０５〜１．５０％、 Ｎｏ　、　０．０１〜０．７０％、 Ｖ　　：００５〜０．２０％、 Ｔｉ　：　０．００５〜０．０５％およびＢ　：　０．
０００５〜０．００５０％のうちから選んだ一種または
二種以上を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる鋼
スラブを、Ａｃ。

点板上の温度に加熱したのち熱間圧延を行い、圧延終了
温度がＡｒｓ点以上の場合はそのまま直ちに、一方圧延
終了温度がＡｒ５点未満の場合はＡｃ３点以上の温度ま
で再加熱後、空冷以上の速度で冷却して焼入れし、つい
で必要に応じてＡｃ１点以下の温度に再加熱後空冷以上
の速度で冷却する焼戻しを行ったのち、得られた鋼板に
３％以上の加工率にて曲げ加工を施して鋼管または鋼管
部材とし、しかるのち再度Ａｃ、意思下の温度で焼戻し
を行うことからなる優れた変形能を有する高張力鋼管の
製造方法である。

以下、この発明を具体的に説明する。

■成分組成範囲 Ｃ：　０．０３〜０．２０％ Ｃは、鋼材を強化するために不可欠の元素である。含有
量が０．０３％未満では所要の強度が得難く、一方０．
２０％を超えると溶接部の靭性が損われるため０．０３
〜０．２０％に限定した。

Ｓｉ　：　０．０１〜０．５０％ Ｓｉは、鋼の脱酸を促進しかつ強度をあげる効果を有す
る有用元素のため、０．０１％以上添加するが、添加し
すぎると溶接部靭性及び溶接性上好ましくないので上限
を０．５０％とした。

Ｍｎ　：　０．３０〜２．００％ Ｍｎは、強度、靭性を同時に向上せしめる有用元素であ
り、少なくとも０．３０％を必要とするが、多量に添加
すると溶接性、溶接部靭性を劣化させるため上限を２．
００％とした。

Ａｌ　７０．００５〜０．１０％ 脱酸上必然的に含有される元素であるが、０．００５％
未満では脱酸が不十分となる。またはｏ、　ｉｏ％を超
えると鋼の材質にとって有害な介在物を生成するため上
限を０．１０％とした。

さらにこの発明では、以下に述べる各元素のうち少な（
とも一種を含有させる。

Ｃｕ　：　０．０５〜１．５０％ Ｃｕは、母材の強度、靭性を向上させる特性をもつが、
０．０５％未満ではこの効果は望めず、一方多量添加は
溶接部の靭性劣化を招くため上限を１．５０％に設定し
た。

Ｎｉ　：　０．０５〜３．００％ Ｎｉは、焼入性を高め、母材の強度、靭性を向上させる
特性をもつが、０．０５％未満ではこの効果は望めず、
また溶接部の特性劣化の点から上限を３．００％に設定
した。

Ｃｒ　：　０．０５〜１．５０％ Ｃｒは、母材強度を高め焼入性を向上させるが、この効
果は０．０５％未満ではこの効果はな（、また１、５０
％を超えると溶接部の硬化を招き、靭性、溶接性が劣化
するため１．５０％以下に設定した。

Ｍｏ＝０．０１〜０．７０％ Ｍｏは、焼入性を高め、母材の強度・靭性を共に向上さ
せる元素であるが、０．０１％未満では、その添加効果
に乏しく、一方０．７％を超えると溶接部靭性及び溶接
性の劣化を招き好ましくないため上限を０．７０％とし
た。

Ｖ　：　０．００５〜０．２０％ ■は、炭窒化物形成による析出硬化等に有効であるが、
０．００５％未満ではこの効果は小さく、また０、２％
を超えると溶接性およ１び靭性の劣化を招くため上限を
０．２０％とした。

Ｔｉ　：　０．００５〜０．０５％ Ｔｉは、炭窒化物生成により、オーステナイト粒の細粒
化に有効であるが、ｏ、ｏｏｓ％未満だとこの効果は薄
く、また０、０５％を超えると溶接性の劣化を招き好ま
しくないため上限を０．０５％とした。

Ｂ　：　０．０００５〜０．００５０％Ｂは、鋼の焼入
性向上に効果的な元素であるが、この効果はｏ、ｏｏｏ
ｓ％未満では薄く、一方０．００５０％を超えるとＨＡ
Ｚ靭性を著しく劣化させるので上限をｏ、ｏｏｓｏ％と
した。

なお不純物中とくにＰとＳについては、それぞれ以下の
範囲に抑制するのが好ましい。

Ｐ　：　０．０２０％以下 母材及び溶接継手部の靭性保証の観点より低いほど良い
が、経済性も考慮し０．０２０％以下程度とするのが望
ましい。

Ｓ　：　０．０１０％以下 母材及び溶接継手部の靭性保証の観点より低いほど良い
が、経済性の面も考慮し０．０１０％以下程度とするの
が望ましい。

上記の成分組成範囲に調整することにより、後述する焼
入れ処理後に、６０ｋｇ／＋＋＋ｍ”以上の高強度を得
ることができる。

■鋼板製造工程 上記の好適成分に調整した鋼スラブを、Ａｃ、変態点以
上の温度に加熱して各種成分を十分に固溶させたのち、
熱間圧延を施す。この熱間圧延条件はとくに規定される
ものではなく、常法に従えばよい。

熱間圧延終了時の鋼板温度が、第１図ａに示すように計
、変態点以上の場合は、そのまま直ちに空冷以上の速度
で冷却を開始し、一方熱間圧延終了温度が、同図すに示
すようにＡｒｓ変態点を下回っていた場合には、ＡＣ３
変態点以上の温度まで再加熱したのち、同様に空冷以上
の速度で冷却して、焼入れする。

ここにＡｃｓ変態点以上の温度から、空冷以上の速度で
冷却して焼入れを行うのは、前述したとおり６０ｋｇ／
ｍａ＋”以上の高強度を得ると同時に、焼入れ後の組織
をベイナイトまたはマルテンサイトあるいは両者の混合
組織とするためである。なお組織中にフェライトが混在
すると加工時に加工硬化を生じ降伏比の上昇を招く不利
が生じるので、フェライトの生成は極力抑制する必要が
ある。

その後必要に応じて、第１図Ｃに示すように、フェライ
トの析出のないＡＣ３点以下の港度に再加熱したのち空
冷以上の速度で冷却する焼戻し処理を行うことは、鋼管
成形時の加工性ひいては成形後の鋼管の寸法精度（真円
度等）を保証する面で有利である。

なおかかる焼戻し処理は、第１図ｄに示すようなＡｃ、
温度以下での応力除去焼鈍（ＳＲ）処理であってもよい
。

■製管工程 上記の工程■で得られた鋼板を加工して鋼管に仕上げる
わけであるが、降伏比：８０％以下の良度形能を得るた
めには、このとき３％以上の加工率を付与することが肝
要である。

第２図に、加工率と降伏比との関係について調べた結果
を示す。ここに加工率とは、 ここで、 ｔ：綱板の板厚（鵡） Ｄ＝底成形る鋼管の径（閣） で定義される。

同図より明らかなように、加工率が３％に満たないと８
０％以下の降伏比を得ることができない。

そこでこの発明では、製管工程における加工率につき、
３％以上の範囲に限定したのである。

なお成形加工品については、第３図ａに示したような完
成品（鋼管）であっても、同図す、　　ｃに示したよう
な半製品であってもいずれでも良い。

ついで加工材の強度を特徴とする特性保証のために、Ａ
ｃ＋点以下の温度で焼戻し処理を施す。

この焼戻し処理は、第１図Ｃに示したような加熱後空冷
以上の速度で冷却する処理でも、また同図ｄに示したよ
うな応力除去焼鈍（ＳＲ）処理であってもよい。

（実施例） 表１に示す種々の成分組成になる鋼スラブをそれぞれ、
１０００”Ｃ以上の温度に加熱したのち、表２に示す条
件下に厚肉鋼板を製造した。なお得られた銅板の機械的
特性および組織を表２に併記する。

ついで表３に示す加工率で製管加工を行ったのち、同じ
く表３に示す温度に加熱して焼戻し処理を施した。

かくして得られた鋼管または鋼管部材の機械的緒特性に
ついて調べた結果を表３に併記する。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、６０ｋｇ／ｖｓ”以上の高
強度をそなえ、しかも降伏比が８０％以下の優れた変形
能を有する高張力鋼管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、ｃおよびｄはそれぞれ、熱処理条件を示
す模式図、 第２図は、加工率と降伏比との関係を示したグラフ、 第３図ａ、ｂおよびＣはそれぞれ、加工後の鋼管および
鋼管部材の形状を示した図である。 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 遂贋τ−蹄ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０３〜０．２０ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．３０〜２．００ｗｔ％および Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％ を含み、かつ Ｃｕ：０．０５〜１．５０ｗｔ％、 Ｎｉ：０．０５〜３．００ｗｔ％、 Ｃｒ：０．０５〜１．５０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、 Ｖ：０．００５〜０．２０ｗｔ％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｗｔ％および Ｂ：０．０００５〜０．００５０ｗｔ％ のうちから選んだ一種または二種以上を含有し、残部は
   実質的にＦｅの組成になる鋼スラブを、Ａｃ＿３点以上
   の温度に加熱したのち熱間圧延を行い、圧延終了温度が
   Ａｒ＿３点以上の場合はそのまま直ちに、一方圧延終了
   温度がＡｒ＿３点未満の場合はＡｃ＿３点以上の温度ま
   で再加熱後、空冷以上の速度で冷却して焼入れし、その
   後得られた鋼板に３％以上の加工率にて曲げ加工を施し
   て鋼管または鋼管部材とし、しかるのちＡｃ＿１点以下
   の温度で焼戻しを行うことを特徴とする優れた変形能を
   有する高張力鋼管の製造方法。 ２、Ｃ：０．０３〜０．２０ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．３０〜２．００ｗｔ％および Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％ を含み、かつ Ｃｕ：０．０５〜１．５０ｗｔ％、 Ｎｉ：０．０５〜３．００ｗｔ％、 Ｃｒ：０．０５〜１．５０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、 Ｖ：０．００５〜０．２０ｗｔ％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｗｔ％および Ｂ：０．０００５〜０．００５０ｗｔ％ のうちから選んだ一種または二種以上を含有し、残部は
   実質的にＦｅの組成になる鋼スラブを、Ａｃ＿３点以上
   の温度に加熱したのち熱間圧延を行い、圧延終了温度が
   Ａｒ＿３点以上の場合はそのまま直ちに、一方圧延終了
   温度がＡｒ＿３点未満の場合はＡｃ＿３点以上の温度ま
   で再加熱後、空冷以上の速度で冷却して焼入れし、つい
   でＡｃ＿１点以下の温度に再加熱後空冷以上の速度で冷
   却する焼戻しを行い、その後得られた鋼板に３％以上の
   加工率にて曲げ加工を施して鋼管または鋼管部材とし、
   しかるのち再度Ａｃ＿１点以下の温度で焼戻しを行うこ
   とを特徴とする優れた変形能を有する高張力鋼管の製造
   方法。