JPH04191324A - 真直度に優れる高強度鋼管の製造方法 - 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】

本発明は、真直度に優れる高強度鋼管の製造方法、特に
自動車等の輸送機のドア用補強材や各種フレーム材等の
構造部材として使用するのに適した、高強度かつ真直度
に優れる鋼管を安価に製造する方法に関する。

【従来の技術】

従来、わが国における自動車用ドア補強材については、
次に述べるような状況下にあった。すなわち、 ■国内向けの自動車用ドアでは補強材は設置されていな
いものが多かった。 ■輸出車、外国の自動車のドアには波板や鋼管の補強材
が使用されていた。 ■前記波板としては、８０−８０−１Ｏ０／ｍｍ２の熱
延・冷延鋼板が使用されていた。 ■１ｒ１記鋼管としては、軽量化のため；こ薄肉・小径
て、かつ高強度化のために焼入れ処理した８０〜１５０
ｋｇｆ／ｍｍ２の鋼管が使用されていたが、寸法精度、
特に曲かつか大きがった。 ■前記曲がり防止対策として、継目無鋼管や溶接鋼管を
製造後、圧延ままの軟質状態で曲がり等の寸法矯正を行
い、その後１ｍ程度の短管に切断してから水焼入れ一焼
戻しの熱処理を実施することで、熱処理による歪（曲り
）を極力小さくしていたが、完全には曲り防止はできな
かった。そして熱処理後は鋼管が高強度となって、弾性
限が上昇して塑性変形させること自体困難となると共に
、靭性が劣化して割れが生しるため寸法矯正は事実上で
きなかった。

【発明が解決しよう出する課題】

このような自動車用ドア補強材としての鋼管には、なる
べく高強度材であって、安価でしかも曲がりの小さいも
のが必要とされる。 自動車用ドア補強材としての鋼管にとって、曲がりか小
さいことりよ、自動車か大量生産方式を採用しているこ
とから速やかにしかも正確二二、複雑なドア構造の内部
の所定の場所に設置・固定する上で重要である。 まず、補強材としての鋼管が所定の強度になるような焼
入れによる熱処理を行うが、焼入れムこよって鋼管に曲
がりが生ずることは避けられない。 それ故機械的手段でそのような曲がり矯正をすることが
必要となる。 ところが、熱処理後の補強用鋼管は ■強度が高く本質的に矯正が困難である。 ■高温に加熱すると焼戻しを受けて強度が大きく低下す
る。 ■高温加熱でも強度を確保するためには、多量の高価な
合金元素の添加を必要とする。 といった問題があり、これらを満足させようとすると今
度は安価な高強度補強用鋼管を提供することができない
。 本発明は、上記従来技術の開題点を解消し、自動車のド
ア補強材としで、高強度で曲がりの少ない鋼管を多量に
かつ安価に安定して得られる製造方法の提供を目的とし
ている。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ね、
自動車のドア補強用鋼管の高強度化、寸法矯正とその手
段および経済性の各点を検討した結果、以下のような知
見を得て、本発明を完成するに至った。 ■高強度化 補強材用鋼管の高強度化には焼入れ、焼戻しが最も容易
な熱処理法で、なかでも焼入れ一低温焼戻しを適用する
と靭性も良好となり、安価に高強度を得るには有利であ
る。 ■寸法矯正の必要性 補強材として必要な寸法精度、特に曲がりを確保するに
は、何らかの矯正機を用いることが必要である。しかし
、前述したように強度が高くなると弾性限が高くなると
共に、靭性が低下し、矯正が著しく困難になり、室温で
の矯正では場合によって割れが生じる。 ■寸法矯正法の改善 焼入れ後、所定の強度が確保できる焼戻し温度以下で、
温度を維持した状態かまたはその直後の冷却途中の１０
０％延性域で、かつ強度と弾性限の低下した状態下で寸
法矯正することにより、補強用鋼管の寸法場正が確実・
容易・割れなしに行い得る。 ■経済性について 長尺の状態で実施できれば、熱処理コストは短管に較べ
飛曜的に改善される。また焼入れ後の寸法矯正であれば
熱処理後の最終過程における歪矯正ということで、寸法
精度に優れる。 さらに、綱組成上からはＣ：Ｏ，１５〜０．４０および
Ｍｎ＋０．５０〜１．７０％とすることで、強度確保お
よび軽量化のための鋼管薄肉化Ｇこよる焼入れ性確保を
図ることでドア補強用鋼管としての所要特性が安定的か
つ安価に実現できる。 ここに、上記知見に基づいてなされた本発明は、重量％
で、 Ｃ：０．１５〜０．４０％、　　Ｓｉ　：　０．１０〜
０，７０％、Ｍｎ　：　０．５０〜１．７０％、　　Ｐ
　：　０．０２５％以下、Ｓ’　：　０．０１５％以下
、ｓｏｌ、Ａｌ　：　Ｏ，ＯＩ〜０．０５％、残部Ｆｅ
および不可避的不純物 から成る鋼組成を有する鋼管を、８５０〜１０５０℃で
０．５〜３０分加熱した後急冷し、次いで１００〜５０
０℃で１〜３０分の加熱中あるいは加熱直後に曲がり矯
正することをｖＦ徴とする真直度に優れる高強度鋼管の
製造方法である。 上記鋼組成は、重量％で、さらに、 Ｃｒ　：　０．２０〜２．５０％、　　Ｍｏ　：　０．
０２〜１．００％、Ｖ　：　０．０２〜０．１０％、　
　Ｎｉ　：　０．２０〜２．５０％、Ｔｉ　：　０．０
２〜０．１０％、　　Ｎｂ　：　０．０１〜０．１０％
、および Ｂ　：　０．０００５〜０．００５０ のうちの１種または２種以上を含有したものであっても
よい。 本発明における焼入れは特に制限はされないが、好まし
くは加熱後の急冷は水冷または油冷で行う。 また、２．冷後に行う１００〜５００℃への加熱は、例
えば傾斜ロール式矯正機のロールスタンド間および／ま
たは入口チープル中に設けられた誘導加熱コイル等の公
知の適宜手段によって行われてもよい。 なお、本発明にかかる高強度鋼管としては特定のものに
制限されないが、一般には継目無鋼管または溶接鋼管で
ある。

【作用】

次に、本発明において鋼組成および処理条件を上述のよ
うに限定した理由についてさらに詳述する。 Ｃ（炭素）： 炭素は、高強度を安価に得るためには必須の元素である
。０．１５％未満では補強材として必要な１００ｋｇｆ
／ｅｘＩ１１”以上の強度を熱処理で得ることができな
い。０．４０％を超えると、焼入れままでは強度が高過
ぎ、水冷の際焼き割れが生しるばかりでなく、本発明の
後述の熱処理後の靭性が著しく劣化する。 Ｓｉ　（珪素）： 珪素は製鋼時の脱酸に必要な成分である。０．１０％未
満では脱酸が不十分で靭性が確保できない。 ０．７０％を超えると溶接製管時の溶接欠陥が生し易く
なる。 Ｍｎ（マンガン）： マンガンは焼入れ性改善に有効な成分である。 しかし、０．５％未満では効果が不十分であり、−方、
１．７％超では製鋼時のビレット製造の際に欠陥が生じ
易くなり、熱処理後に靭性が劣化する。 Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）： これらは鋼中の代表的な不純物である。焼き割れ防止、
熱処理後の靭性劣化防止のためにそれぞれ０．０２５χ
およびｏ、ｏｉｓχの上限以下に制限することが必須で
ある。特に、Ｔ、Ｓ≧１５０ｋｇｆ／ｌｌｌｌ１１”で
は靭性（ｖＴｒｓ≦−４０℃）を確保する上で、更にＰ
≦０．０１５％　、Ｓ≦０．００５％の制限が望ましい
。 ｓｏｌ、＾ｌ（酸可溶性アルミニウム）：Ａｌ　ｔｌＩ
Ｓｉと同じく脱酸用として添加され、ｓｏｌ、Ａｌ量と
して０．旧〜０．０５χに制限される。 本発明においては、さらに強度・靭性を改善するために
、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｖ　、　Ｎｉ、Ｔｉ、　Ｎｂ、およ
びＢのうちの一種または二種以上を含有する鋼を使用し
てもよいが、より好ましくはＣｒ−Ｍｏ、　Ｎｂ　−’
Ｔｉ−Ｂの組み合わせである。 したがって、以下、これらの添加元素の限定理由を説明
する。 Ｃｒ、　Ｍｏ　： これらは、特に焼入れ性の改善と靭性改善、焼戻し軟化
抵抗上昇に有効である。例えば２５ｍという長尺管をそ
のまま熱処理し、発生した曲がりを機械矯正し所定の寸
法精度以内に留めるには室温での処理では多大の工数が
必要となる。これを解消するためには１００℃以上の高
温での矯正が必須であり、この処理を実施したのちにお
いて、尚十分な強度を維持するためにはＣｒ、　Ｍｏの
それぞれ２．５０χおよび１．ＯＯχという上限以下で
の添加が必要である。これらの上限を超える添加は高価
になり、しかも溶接部の欠陥が防止できない。一方、そ
れぞれ０．２０χおよび０．０２χという下限未満では
焼入れ性・靭性・軟化抵抗が改善されない。 ■　： ■は高温での焼戻しに対して軟化抵抗が大きく、０．０
２〜０．１（ｎの添加でその効果が発揮されるが、上限
を超える添加は高価となる。 Ｎ１　。 Ｎ１は０．２０％以上の添加で焼入れ性改善、靭性改善
に有効である。２．５０χの上限を超えても効果はある
が高価となる。 ＴＩ、Ｎｂ： これらの元素はそれぞれ０．０２′１．以上、０．０１
％以上添加することにより焼入れ時の鋼の結晶粒の粗大
化防止、溶接部の靭性改善に有効な元素である。 しかし、それぞれ０．１０χおよび０．１０２の上限を
超えれば靭性が劣化する。 Ｂ： 焼入れ性改善に有効である。０．０（１０５χの下限未
満では効果が不十分であり、０゜００５０″１の上限超
では靭性が劣化する。 次に、本発明の製造法についての構成を説明する。 まず、上述のような組成を有する鋼を調製してから適宜
手段をもって鋼管を製造するのであるが、本発明にあっ
てそのような製管過程は特に制限されるものではない。 好適例としては継目集鋼管および溶接鋼管が挙げられる
。 例えば、継目無鋼管の場合、マンネスマン法、熱間押出
法等で製造してもよい。また、溶接鋼管としては、代表
的にはＥＲＷ鋼管（電気抵抗溶接鋼管）、鍛接鋼管、Ｔ
ＩＧ溶接鋼管、サブマージアーク溶接鋼管、レーザー溶
接鋼管、ＥＲＷ、ＴＩＧ、レーザーの各組合せ複合溶接
鋼管などが挙げられる。 このようにして用意された鋼管は、８５０〜１０５０’
ＣＭ０．５〜３０分に加熱後で、冷の焼入れ処理を行う
。 焼入れのため鋼をオーステナイト化するのには８５０℃
以上の加熱が必要である。１０５０℃超では鋼の結晶粒
の粗大化が生し靭性が劣化する。一方、加熱時間が０．
５分未満の加熱では鋼管全体を均熱化することができず
、最終的に得られた鋼管の機械的性質を均一にすること
が困難となる。３０分超では１０５０℃に近い加熱温度
の場合、鋼の結晶粒の粗大化が生して靭性が劣化し、焼
き割れが生じ易くなる。 で冷手段としては水冷、油冷のいずれでもよいが高強度
を安価に得るには水冷が最も適切である。 水冷には浸漬焼入れ、噴霧焼入れ、シャワー焼入れ算木
を利用する全ての焼入れを利用できる。 焼入れ後には１００〜５００℃ＸＩ〜３０分加熱処理す
る焼戻しが行われる。 上記範囲を越えた低温・短時間側では十分な靭性が確保
できない。また、その後の寸法矯正が困難となる。一方
、上記範囲を越えた高温・長時間側では十分な強度が得
られない。 本発明にあっては、焼入れ後に矯正を行うが、機械的な
矯正は傾斜ロール式矯正機等の方法で実施されるが、１
００℃未満では多数回の処理が必要で、処理中の割れも
生じる。温度の上限以下とすることは強度確保のため必
要である。 その他、矯正の手段としては、ロール式矯正機、プレス
式矯正機などが挙げられるが、本発明は特定のものに制
限されるものではない。 矯正を行う時期であるが、これは加熱中に行ってもよく
、あるいは加熱終了直後に行ってもよい。 いずれにしても焼戻し処理の鋼管の温度が１００〜５０
０℃の状態にある間に矯正を行えばよい。 なお、本発明によれば、長さ５ｍ以上という長尺管とし
て熱処理を行っても高強度を保持した状態で寸法曲がり
をＩｍ当りＩ’ｌｌ以下に押さえることができるため、
熱処理完了後に所定長さの短尺管材に切断することで生
産性の向上を図ることもできる。

【実施例】

次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこ
れにより限定されるものではない。 本例において使用した鋼の化学成分を第１表に示す。 前記第１表に示した鋼を次に示す条件で製管し、熱処理
を施した。 Ａ系鋼の例は転炉溶製→熱間圧延にて各種肉厚のホント
コイルとし、その後ＥＲＷ法で外径２５開の鋼管とした
。 Ｂ系鋼の例は電気炉溶製→分塊→マンネスマン製管法で
製造した各種肉厚の外径２５＋ｌＩｍの鋼管であった。 いずれも、素管をハツチ炉または高周波加熱式連続炉で
加熱後、水焼入れを行った。その後、所定の温度に再び
加熱して焼戻しを行い、加熱中か加熱終了後、鋼管の温
度が１００〜５００℃の状態で矯正を行い、矯正完了後
は放冷した。 この場合の矯正は、スタンド間間隔４００ＩｌｌＩの２
−１−２−１型傾斜ロ一ル式矯正機を使用して行った。 なお、前述のハツチ炉による加熱とは複数本の鋼管を通
常その長手力量の複数個所を支持ＲＷＬ。 て静止状態で加熱する多量加熱であり、この場合鋼管が
長ければ長い程、曲がり矯正前の曲がり量が大きくなる
加熱手段である。 また、高周波加熱式連続炉加熱とは、鋼管を１本毎にそ
の軸心形りに回転させながら軸方向へ移送するスキュー
送りローラコンへアライン中に１段または複数段のリン
グ状誘導加熱コイルを配して、このコイル中に鋼管を貫
通させ加熱する方法であり、上記ハツチ炉加熱に比べる
と加熱後鋼管の曲がり量は極めて小さい。 これらの処理条件および結果をまとめて第２表に示す。 製品の曲がりは１ｍ当りの値（ｍｍ）で表示した。 曲がり矯正は１回の処理で行った。表中で長尺管は５ｍ
以上で、短尺管は１ｍ程度に切断した管である。 第２表に示す結果からも明らかなように、本発明にかか
る所定の成分範囲で所定の熱処理であれば長尺管のまま
所要の真直度、つまり曲がりの少ないことを満足し、か
つ１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の強度と靭性（ｖＴｒｓ≦
−２０℃）を満足する製品が得られた。 これに対し、本発明の条件を外れる比較例および従来例
の場合は、真直度、強度、靭性のいずれか一つまたは複
数が目標を満足しない。 このように、第２表の結果から明らかなように、本発明
ではハツチ炉加熱であっても曲がり矯正後の曲がり量を
１ｍｍ／ｍ以下とすることが可能である。 （発明の効果） 本発明は以上説明したように構成されているから、本発
明による鋼の成分と熱処理および矯正法で所定以上の強
度・靭性および優れた寸法精度を存する自動車ドア補強
材用の鋼管が経済的に得られ、産業上益するところ極め
て大である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜０．７０
   ％、Ｍｎ：０．５０〜１．７０％、Ｐ：０．０２５％以
   下、Ｓ：０．０１５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜
   ０．０５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物 から成る鋼組成を有する鋼管を、８５０〜１０５０℃で
   ０．５〜３０分加熱した後急冷し、次いで１００〜５０
   ０℃で１〜３０分の加熱中あるいは加熱直後に曲がり矯
   正することを特徴とする真直度に優れる高強度鋼管の製
   造方法。
2. （２）重量％で、さらに、 Ｃｒ：０．２０〜２．５０％、Ｍｏ：０．０２〜１．０
   ０％、Ｖ：０．０２〜０．１０％、Ｎｉ：０．２０〜２
   ．５０％、Ｔｉ：０．０２〜０．１０％、Ｎｂ：０．０
   １〜０．１０％、および Ｂ：０．０００５〜０．００５０ のうちの１種または２種以上を含有した鋼組成を有する
   鋼管を用いる請求項１記載の真直度に優れる高強度鋼管
   の製造方法。