JPH04320A - 降伏点伸びを有し、かつ降伏比の低い鋼管の製造方法 - 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、降伏比の低い鋼管の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 近年鉄鋼材料を扱う各分野にわたって、競争力向上のた
めの使用特性の向上、製造コストの低減など各種の要求
が高まっている。

このうち建築分野では、構造物の安全性向上のため、特
に耐震性向上のために降伏比の低下が望まれている。こ
れまでは主に厚板分野でこの要求が強かったが、最近で
は鋼管分野でこの要求がたかまっている。低降伏比を有
する厚鋼板の製造方法に関しては、種々の方法が検討さ
れているが、残念ながら鋼管の分野では、少なくとも建
築用として検討された例はほとんどないのが現状である
。例えば電縫鋼管は、ホットコイルを成形して製造する
が、成形の際の加工硬化により降伏比が上昇するため、
降伏比の低い鋼管の製造には、不利な製造方法とされて
いる。例えば、低降伏比油井用電縫鋼管の製造方法とし
て、特開昭５７−１６１１８号があるが、この方法では
低降伏比化のためにＣ量をかなり添加（Ｃ量：　０．２
８〜０．４８！６）　シているために、溶接性の観点か
らＣｅｑ上限の規定される建築構造用には適用できない
。また同様に、低降伏比高張力電縫鋼管の製造方法とし
て、特開昭５７−１６１１９号があるが、これはホット
コイルの段階で極低ＹＲ鋼を製造し、電縫鋼管を製造す
る際の加工硬化を押えるために、歪量をかなり制限して
いるが、実操業ではかなり困難を伴う。

（発明が解決しようとする課題） 建築用低降伏比鋼管として、引張り強さ４０キロ以上で
降伏比７５％以下という要求があるが、現状の製造方法
では製造が不可能である。

つまり、ホットコイルを丸く成形しただけで製造する非
調質型、いわゆるアズロール型では、その成形時の加工
硬化のために、また調質型いわゆるＱＴ型では、その組
織が焼戻しマルテンサイトとなるため、降伏比７５％以
下は達成されていない。

また、耐震構造用として必要な鋼材の材質特性として最
近、降伏比だけでなく応力−歪曲線の形状が注目されだ
した。つまり、鋼材が充分な塑性伸び能力を持つために
は、３４１図、第２図で示したＡ、の増加が必要である
と言われ始めている。そのためには、ＹＲの低下はもち
ろんであるが、さらに降伏点伸びの増大によって達成で
きる。第１図、第２図を比較すると明かなように、耐震
構造用としては第２図のような鋼材が適しているといえ
る。つまり耐震構造用としては、降伏伸びを有し、かつ
降伏比の低い鋼管が必要である。

（課題を解決するための手段） そこで本発明者らは、降伏比を低下させるために、多数
の実験と詳細な検討を加えた結果、降伏比を低下させる
ためには、鋼のミクロ組織をフェライトと第２相の炭化
物の２相組織にする必要性を確認した。さらに、降伏比
を下げるためは、降伏点を下げ、引張り強さを高めるこ
とが重要であることも確認した。

さらに降伏点伸びを有するためには、Ａ１〜ＡＣ３間の
２相域で歪（加工処理）を付与し、フェライト中に生成
した転位を固溶炭素、固溶窒素でただちに固着し、その
後の急冷でフェライトと第２相の炭化物の２相組織とし
て、これにより降伏点伸びと低降伏比の両方を有する鋼
管の得られることを確認した。

本発明は、このような知見に基き、降伏点伸びを有し、
かつ低降伏比を有する鋼管の製造を可能にしたもので、
その要旨とするところは、低炭素＃ＡｗＩ管を、Ａ　ｃ
ｓ−２００℃以上に加熱し、Ａ　ｃｓ−２００℃以上で
歪付与を開始し、Ａ　ｃｓ−２００〜Ａｃ５−２０℃で
歪付与を終了し、歪付与後直ちに、または歪付与後空冷
した後、Ａ　ｃｓ−２５０〜Ａ　ｃｓ　−７０℃の温度
範囲から、１５ｔ／ｓｅｃ以上の速度で冷却することを
特徴とする、降伏点伸びを有し、かつ降伏比の低い鋼管
の製造方法である。

用） 本発明においては、加熱温度をＡｃｔ〜ＡＣ３変態点間
の高めにし、その後加工や急冷することによって、バイ
ブ成形の加工硬化の影響を除去しつつ、温間加工で新た
に歪を付与し、その時に発生した転位を直ちに固着し、
その後急冷することによって２相鋼化を達成することに
成功している。

次に本発明の鋼管成形・加熱・温間加工・冷却の条件に
ついて述べる。

まず、鋼管の製造については、特に規定はなくどのよう
なものでも許容される。つまり、シームレス鋼管、ＵＯ
鋼管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、鍛接鋼管等どのよう
なパイプ製造方法でも可である。これは、その後の熱処
理での加熱温度を加工歪が除去される温度に規定するた
めである。

次に成形後加熱温度をＡ　Ｃ，−２００℃以上にしたの
は、この温度範囲に加熱することによって、冷却後の２
相鋼化を達成しつつ鋼管製造の（作 成形歪の除去を同時に狙ったためである。

その温度範囲で加工（歪付与）するのは、２相域で歪を
付与し、フェライト中に適量の転位を導入し、固溶炭素
、固溶窒素で直ちに固着し、その後の急冷によって生成
する２相鋼に降伏点伸びを持たせるためである。歪量と
しては、０．１％以上あれば適量の転位を導入できると
考えられるが、逆に歪量が多すぎると降伏伸びはあるも
のの降伏比が上昇しすぎるため、歪量は５０％以下が望
ましい。歪付与の方向としては、長手方向、周方向、肉
厚方向およびその組み合わせ等、どの方向でも可である
。つまり、単独の方向または複数の方向の加算が０．１
％を越えるような歪であればよい。また歪の種類として
は、引張り歪、圧縮歪とも可である。

この温度範囲での加工は通常温間サイジングであるが、
その他引き抜き等の方法も加えて、０．１％以上の歪を
付与できれば、その方法は特に問わない。

歪付与の終了温度をＡ　ｃｓ−２００〜Ａ　ｃｓ−２０
℃にしたのは、冷却後の２相鋼化を狙ったためであり、
さらにフェライト中の加工歪量の適正比を狙ったためで
ある。すなわち、Ａ（１直上で歪付与後冷却 ェライト加工歪が多すぎるためにフェライトの強度が高
く、結果的に低降伏比を達成することができない。ＡＣ
Ｉ〜ＡＣ３の中間よりも高温、っまりＡ　ｃｓ−２００
℃より高温から冷却することによって、この２相鋼化と
歪通量化を両立できるため、この温度を下限とした。温
間加工での温度を高くしていくと、降伏比最下限を通過
して今度は逆に降伏比が増加していく。これはフェライ
トの面積率が減少してゆくためで、ＡＣ３に近づくと降
伏比が急激に増加する。これはフェライトの面積率がゼ
ロに近づくためである。このことから、加工温度の上限
として、ＡＣ３−２０℃を設定した。Ａｃｓ　　２００
〜Ａｃ３　２０℃で歪付与後の冷却は、再加熱時にオー
ステナイト化してＣの濃化した部分を焼入組織とするこ
とで充分硬化させ、引張り強さを高め低降伏比を得るた
めである。冷却が不十分だと、焼入組織が充分に硬化せ
ず、結果として低降伏比が得られないため、冷却速度を
１５℃／ｓｅｃ以上に規定した。通常は水冷であるが、
冷却速度１５℃／ｓｅｃが確保できれば、その方法は問
わない。

ところで、歪付与後冷却までの間に（例えば設備制約上
）空冷処理を入れざるを得ない場合がある。その場合、
あまり空冷し過ぎると導入された転位が消滅してしまい
、２相域で歪を付与した意味がなくなる。従って空冷処
理を入れる場合は、Ａ　ｃｓ−２００〜Ａ　ｃｓ　−２
０℃で歪付与を完了し、空冷後Ａ　ａｓ−２５０〜Ａｃ
５−７０℃から急冷することとした。

本発明は低炭素鋼に適用して好結果を得ることができる
。好ましい成分組成としては、Ｃ：　０．０３〜０．３
０％ Ｓｉ　：　０．０２〜０．５０％ Ｍｎ　：　０．２０〜２．００％ ＾交：　０．００１〜０．１００％ Ｎ　：　０．０００５〜０．０１００ を基本成分とする低炭素鋼、または前記基本成分の他に
強度鋼の要求特性によって、 Ｃｕ　：　２．０％以下 Ｎｉ　：　９．５％以下 Ｃｒ　：　５．５％以下 Ｍｏ：２．０％以下 Ｎｂ　：　０．１５％以下 Ｖ　：　０，３％以下 Ｔｉ　：　０．１５％以下 Ｂ　：　０．（１００３〜０．００３０％Ｃａ　：　０
．００８０％以下 の１種または２種以上添加してもよい。

Ｃｕは強度上昇、耐食性向上に有用で添加されるが、２
．０％を越えて添加しても強度の上昇代がほとんどなく
なるので、含有量の上限は２．０％とする。

Ｎｉは低温靭性の改善に有用で添加されるが、高価な元
素であるため含有量は９．５％を上限とする。

Ｃｒは強度上昇や耐食性向上に有用で添加されるが、多
くなると低温靭性、溶接性を阻害するため含有量は５．
５％を上限とする。

ＭＯは強度上昇に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため含有量は２．０％を上限とする。

Ｎｂはオーステナイト粒の細粒化や強度上昇に有用で添
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は０．１５％とする。

■は析出強化に有用であるが、多くなると溶接性を阻害
するため、含有量は０．３％を上限とする。

Ｔｉはオーステナイト粒の細粒化に有用で添加されるが
、多くなると溶接性を阻害するため、含有量は０．１５
％を上限とする。

Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入性を著しく高める効
果を有する８この効果を有効に得るためには、少なくと
も０．０００３％を添加することが必要である。しかし
過多に添加するとＢ化合物を生成して、靭性を劣化させ
るので、上限は０．００３０％とする。

Ｃａは硫化物系介在物の形態制御に有用で添加されるが
、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させる
ため、含有量はｏ、ｏｏａｏ％を上限とする。

（実　施　例） 第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に鋼管のサイ
ズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機械的性質を示す。

第２表で示した鋼管Ｎｏ、　ＡＩ、Ｂｌ、ＣＩ、Ｄｉ、
Ｅｌ、ＦＩＧｌ、Ｈｌ、１１．Ｊｌ、Ｋｌ、Ｌｌ、Ｍｌ
、Ｎ１．０１．Ｐｉ、Ｑｌ、Ｒ１，Ｓｌ、Ｔｌ。

Ｕｌ、Ｖｌはそれぞれ本発明実施鋼であり、本発明の狙
いとする低降伏比（降伏比７０％以下）を達成している
。

これに対し、Ａ２は加熱温度が高すぎるため降伏比が高
くなっている。Ａ３は加熱温度が低すぎるため降伏比が
高くなっている。Ａ４は加熱後の冷却速度が不足のため
降伏比が高くなっている。Ａ５は歪量が不足のため、降
伏点伸が出ていない。Ａ６は歪量が多すぎるため、降伏
比が高くなっている。Ｃ２は冷却速度が不足のため降伏
比が高くなっている。Ｄ２は加熱温度が低すぎるため降
伏比が高くなっている。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り、本発明は４０ｋｇｆ／ｍｍ２
以上の高強度を有する低降伏比鋼管を、安価に製造可能
としたもので、産業上その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は低ＹＲであるが降伏点伸びがないためにＡＣの
面積の小さい場合のＳＳカーブの例を示す図、第２図は
低ＹＲでかつ降伏点伸びを有するためにＡＣの面積の大
きくなった場合のＳＳカーブの例を示す図である。 他４名 ストレン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　低炭素鋼鋼管を、Ａ＿ｃ＿３−２００℃以上に加熱
   し、Ａ＿ｃ＿３−２００℃以上で歪付与を開始し、Ａ＿
   ｃ＿３−２００〜Ａ＿ｃ＿３−２０℃で歪付与を終了し
   た後、直ちに１５℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却すること
   を特徴とする、降伏点伸びを有し、かつ降伏比の低い鋼
   管の製造方法。 ２　低炭素鋼鋼管を、Ａ＿ｃ＿３−２００℃以上に加熱
   し、Ａ＿ｃ＿３−２００℃以上で歪付与を開始し、Ａ＿
   ｃ＿３−２００〜Ａ＿ｃ＿３−２０℃で歪付与を終了し
   、その後空冷を行い、引き続きＡ＿ｃ＿３−２５０〜Ａ
   ＿ｃ＿３−７０℃の温度範囲から１５℃／ｓｅｃ以上の
   速度で冷却することを特徴とする、降伏点伸びを有し、
   かつ降伏比の低い鋼管の製造方法。