JPH0364415A - 低合金高靭性シームレス鋼管の製造法 - Google Patents

低合金高靭性シームレス鋼管の製造法

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JPH0364415A
JPH0364415A JP19863889A JP19863889A JPH0364415A JP H0364415 A JPH0364415 A JP H0364415A JP 19863889 A JP19863889 A JP 19863889A JP 19863889 A JP19863889 A JP 19863889A JP H0364415 A JPH0364415 A JP H0364415A
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Akira Yagi
明 八木
Hitoshi Asahi
均 朝日
Masakatsu Ueno
正勝 上野
Hisami Sato
久美 佐藤
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Nippon Steel Corp
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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) 本発明は、細粒化組織の低合金高靭性シームレス鋼管の
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で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
報のように熱間相圧延した中空素管を強制的に一旦鋼の
温度をArt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。
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
、これまで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ASTM 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
合金高靭性シームレス鋼管が得られない問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、前記の如き従来技術の問題点に鑑み、細粒化
組織の低合金高靭性シームレス鋼管さらには耐硫化物応
力割れ(以下、SSCと記す。)性の優れたSML  
(シームレス)鋼管を熱効率よく簡単な製造工程で製造
することのできる方法を提イ」(ずることを目的とする
(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靭性シームレス鋼管
さらには耐硫化物応力割れ性の優れた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靭性シームレス鋼管が製
造されることを知見した。
本発明は、この知見に基づいて+Iを成したもので、そ
の要旨は、 温度1200℃以上に加熱された C : 0.02〜0.20% Si:0.01〜0.50% Mn: 0.15〜2.50% s:o、ox%以下 P : 0.02%以下 Al : 0.005〜0.1% Ti : 0.005〜0.10% Nb : 0.005〜0.10% N : 0.01%以下 を含有し、さらに必要によっては Cr : 0.1〜1.5%、Ni : 0.1〜2.
0%、V : 0.01〜0.1%、B : 0.00
03〜0.003%、希土類元素:0.001〜0.0
5%、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 を含有し残部が実質的にI’eからなる鋼片を、熱間穿
孔連続圧延で中空素管を製管し850 ’(1=Ar点
の温度に降下した該素↑rを核l!uL度より高い9(
10〜1000℃に加熱して仕上温度が/Lr3点+5
0℃以上の熱間仕上圧延を施して得られた仕上鋼管を、
Ar3点以点点の温度から急冷する焼入処理を施し、続
いてAc、点板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靭性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連山
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3
0〜80kgf/mdの高靭性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0.02〜0.20%、0.15〜2.50
%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低温靭性を劣化させるため0.01
%〜0.50%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低温
靭性に対して有害な成分としてその含有量を0.02%
以下とした。
Sば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0.01%以下とし
た。
AIは、Siと同様脱酸剤が残存したもので、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0.005〜0.1%とした
Tiおよび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
E150℃〜Ar、点の温度に降下した該素管を該温度
より高い900〜1000℃に加熱する工程で製造され
たパイプのγ粒は、再結晶によるT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)では粗大化する。T
iおよびNbは、このような圧延履歴を持った7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それぞれ0.005〜0.10%と
した。
上記の成分組成の鋼でさらに鋼の低温靭性および強度を
高める場合Cr、 Ni、■、B等の成分を必要に応し
て選択的に添加する。Cr、■ば、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。少な過ぎる
とその効果がなく、多過ぎて0 もその効果が飽和し、しかも非常に高価であるためそれ
ぞれ0.1〜1.5%、0,01〜0.1%とした。
Ni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が飽
和し、しかも非常に高価であるため0.1〜2.0%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ず、
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に鑑
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、Ca、 Co、Cu等の成分を必要に
応し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0.001〜0.05%、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、多過ぎるど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。
上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どの
C,Cr、 V、1゛j、Nb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
成分範囲内であれば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」二とした。
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850℃−Ar1点の温1 2 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Arz点+50℃以上の熱間仕
上圧延を施して得られた仕上鋼管を、Ar3点以上の温
度から急冷する焼入処理を施す。第1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
、Tと記す)粒度に及ぼすTiおよびNbの影響を示し
たものである。
直接焼入処理材のT粒度は、TiおよびNbが同時にそ
れぞれ0.005%以上添加された場合、ASTMNo
、 6以上が得られるが、Ti、 Nbの単独添加か各
々の添加量が0.005%未満では著しく粗大化する。
このようなTi、 Nbの影響については、本発明者ら
の推測によると、Tiが添加されないかあるいは0.0
05%未満の少ない添加量では1200℃以上からの加
熱から中空素管製管工程でT粒の著しい粗大化が収る。
ずなわら、Tiは高温度域でのγ粒成長を抑制するに必
要なTiNを析出させるため、0.005%以上の添加
が必要である。Nbは、Tiと同様に添加されないかあ
るいは0.(105%未満の少ない添加量では熱間穿孔
連続圧延工程でやむを得ず該素管の温度が850°(ニ
ーAr1点以下に降下してその後の製缶圧延のために9
00〜]OOO℃の温度に加熱する場合、該穿孔圧延の
最終過程が小圧下の下では、αからγに変態した逆変態
γ粒が加熱された未変態のT粒へ粒界移動し、粗大化組
織を生成する。したがって、このような圧延履歴を持っ
たT粒の粗大化を抑制するに必要なNhCを析出させる
ために、0.005%以上のNhの添加が必要である。
またこれらの成分の0.10%を越える過剰な含有は、
その作用効果が過飽和となる。
すなわち、Tiば加熱中および、中空素管の製管時Ti
NとしてT粒の成長粗大化を抑制し、Nbは熱間穿孔連
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T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、、I3よび用十条イ′1で圧処さ
れ850℃〜Art点の温度に降下した中空素管を90
0〜1000℃に加熱する。この加熱温度は、900℃
未満では熱間最終仕上圧延後の焼入温度が確保できず、
また1000℃超では鋼表面に多量の酸化ス33 〕 4 ケールが生し鋼管の形状精度の確保に悪影響を及ぼずた
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℃以上とした。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点以上とした。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+点以
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
粒化組織の高靭性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−焼戻した鋼管の強度、靭性、γ粒度
を示す。
末完19]によって製造された鋼管は、も゛L東法に比
しγ粒度は微細であり高靭性が得られることかわかる。
5 6 (発明の効果) 前記のとおり、本発明により製造された鋼管は、高強度
を有し、しかも細粒であるため低温靭性が著しく優れて
いるので、極北の寒冷地において有利に使用され得る。
【図面の簡単な説明】 第1図は、直接焼入処理後のγ粒度に及ぼずT1および
Nb量の影響を示す。 第1図 0.01 0.02 θ、03 o、o4 aS Nz量 (り)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)温度1200℃以上に加熱された C:0.02〜0.20%(重量%、以下同じ)Si:
    0.01〜0.50% Mn:0.15〜2.50% S:0.01%以下 P:0.02%以下 Al:0.005〜0.1% Ti:0.005〜0.10% Nb:0.005〜0.10% N:0.01%以下 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850℃〜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靭性シームレス鋼管の
    製造法。
  2. (2)温度1200℃以上に加熱された C:0.02〜0.20% Si:0.01〜0.50% Mn:0.15〜2.50% S:0.01%以下 P:0.02%以下 Al:0.005〜0.1% Ti:0.005〜0.10% Nb:0.005〜0.10% N:0.01%以下 を含有してさらに、 Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :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8
    50℃〜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A_c_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
    高靭性シームレス鋼管の製造法。
  3. (3)温度1200℃以上に加熱された C:0.02〜0.20% Si:0.01〜0.50% Mn:0.15〜2.50% S:0.01%以下 P:0.02%以下 Al:0.005〜0.1% Ti:0.005〜0.10% Nb:0.005〜0.10% N:0.01%以下 を含有してさらに、 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850℃〜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
    織の低合金高靭性シームレス鋼管の製造法。
  4. (4)温度1200℃以上に加熱された C:0.02〜0.20% Si:0.01〜0.50% Mn:0.15〜2.50% S:0.01%以下 P:0.02%以下 Al:0.005〜0.1% Ti:0.005〜0.10% Nb:0.005〜0.10% N:0.01%以下 を含有してさらに、 Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :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850℃〜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靭性シームレス鋼管の製造
    法。
JP19863889A 1989-07-31 1989-07-31 低合金高靭性シームレス鋼管の製造法 Pending JPH0364415A (ja)

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