JPH04323317A - 降伏比の低い角管の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、降伏比の低い角管の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【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。

【０００３】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量をかなり添加してい
るため（Ｃ量：０．２６〜０．４８％）、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が伴う。

【０００４】さらに角型鋼管を考えた場合、丸管からい
わゆるロールフォーミングで角管に成形するものと、板
から丸管を経由せずに角管に成形する場合がある。これ
らいずれの角管についても、材質の劣化が起こり、特に
角管のコーナー部については材質劣化が激しく、一部に
はＹＲが１００％に近く、また伸びがほとんど１％程度
という報告もある。このような冷間成形角管は、コーナ
ー部の材質劣化により、管全体の降伏比が８０％以上に
なるため、降伏比８０％以下の低降伏比角管の製造は不
可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】建築用低降伏比角管と
して、引張り強さ４０〜６０キロレベルで降伏比８０％
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後角
管に成形するロールフォーミング法や、板から丸管を経
ずに角管に成形する非調質型、いわゆるアズロール型で
は、そのコーナー部の材質劣化により、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８０％以下は達成されていない。

【０００６】

【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には、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。

【０００７】また、冷間成形角管の場合、コーナー部の
材質だけを改善することによって、角管全体の降伏比を
８０％以下に低下できることを確認した。

【０００８】本発明は、このような知見に基き、低降伏
比を有する角管の製造を可能にしたもので、その要旨と
するところは、低炭素鋼角管または低炭素低合金鋼角管
のコーナー部を、Ａｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃に加
熱し、引き続き１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却し
、その後必要に応じて２００〜６００℃の温度範囲で焼
き戻しすることを特徴とする、降伏比の低い角管の製造
方法である。

【０００９】

【作用】本発明においては、角管コーナー部の加熱温度
をＡｃ１〜Ａｃ３変態点間の高めにし、その後水冷する
ことによって、パイプ成形やその後の角管成形でのコー
ナー部の加工硬化の影響を除去しつつ、２相鋼化を達成
することに成功している。

【００１０】さらに焼戻し温度を低くすることによって
、第２相の部分を必要以上に軟化させないことの相乗的
効果により、降伏比の低い角管の製造を可能にしたもの
である。

【００１１】次に本発明の鋼管製造・角管成形・加熱・
冷却・テンパーの条件について述べる。

【００１２】まず、鋼管の製造およびその後の角管成形
については、特に規定はなくどのような方法でも許容さ
れる。例えば鋼管はその製造方法から、シームレス鋼管
、電縫鋼管、ＵＯ鋼管、スパイラル鋼管、鍛接管等に分
類できるが、本発明はこれらどの製造方法でも許容され
る。ホットコイルのような板から直接角管に成形して溶
接したものでも、もちろん許容される。これは、その後
のコーナー部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。次にコーナー部の加熱温
度をＡｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃にしたのは、コー
ナー部をこの温度範囲に加熱することによって、冷却後
のコーナー部の２相鋼化を達成しつつ成形歪の除去を同
時に狙ったためである。すなわち、Ａｃ１直上に加熱後
水冷すると、２相鋼化するものの、フェライトに加工歪
が残存す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。Ａｃ１〜Ａｃ３の中
間よりも高温、つまりＡｃ３−２５０℃より高温に加熱
することによって、この２相鋼化と歪除去を両立できる
ため、この温度を下限とした。加熱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に近ず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ずくためである。このこ
とから、加熱温度の上限として、Ａｃ３−２０℃を設定
した。Ａｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃に加熱後の冷却
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、冷却速度さえ確保できればその方法
は問わない。

【００１３】加熱方法に関しては、例えば丸断面の誘導
加熱装置で角型鋼管を加熱することにより、誘導コイル
に近い角管コーナー部のみ加熱して、平坦部を加熱せず
、その後冷却することによって、コーナー部のみ上記の
熱処理を行うことができる。

【００１４】冷却方法に関しては、水冷のリングノズル
が最も望ましい。

【００１５】ところで、鋼種によっては加熱後水冷だけ
では靭性のよくないものがあり、靭性改善のために水冷
後焼戻し処理の必要な場合がある。その際焼戻し温度と
しては、フェライトと第２相の炭化物の２相組織につい
て、その前の水冷で充分硬化した第２相部分をあまり高
温で焼き戻すと軟化しすぎ、これが引張り強さの低下つ
まり降伏比の上昇の原因となるため、上限を６００℃と
した。しかし焼戻し温度が低くて、２００℃未満になる
とほとんど焼戻しの効果がなくなり、靭性が改善されな
い場合があるため、その下限を２００℃とした。

【００１６】本発明法は低炭素鋼またはこれに特殊元素
を添加した低炭素低合金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：０．０５〜
０．３０％ Ｓｉ：０．０２〜０．５０％ Ｍｎ：０．５０〜２．００％ Ａｌ：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：０．０００３〜０．００３０％ Ｃａ：０．００８０％以下 の１種または２種以上添加してもよい。

【００１７】Ｃは鋼材の強度を高める作用があり、０．
０５％以上添加されるが、０．３０％を越えて添加され
ると靭性を著しく劣化するため、その含有量を０．０５
〜０．３０％とした。

【００１８】Ｓｉは固溶体強化作用があり、鋼材の強度
および延性を改善する作用があり、０．０２％以上添加
されるが、０．５０％を越えて添加されると鋼材の靭性
を劣化するため、その含有量を０．０２〜０．５０％と
した。

【００１９】ＭｎもＣと同様、鋼材の強度を高める作用
があり、０．５０％以上添加されるが、その含有量が２
．０％を越えると製鋼作業が困難となるばかりでなく、
経済的でないことから、その含有量を０．５０〜２．０
％とした。

【００２０】Ａｌは製鋼段階の脱酸のために必要であり
、その下限を０．００１％とした。また０．１００％を
越えて添加されると介在物の量が増加して鋼の清浄性が
失われること、および製鋼作業に支障をきたすこと等か
ら、その範囲を０．００１〜０．１００％とした。

【００２１】Ｎは一般に不可避的不純物として鋼中に含
まれるものであるが、あまり低Ｎを狙うと製鋼上のコス
トが著しく増加するため、その下限を０．０００５％と
した。またＮ量が増加すると、鋼材の溶接性を劣化し、
また連続鋳造スラブの表面キズの発生等を助長するため
、その上限を０．０１００％とした。

【００２２】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
。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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
。

【００２６】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。

【００２７】Ｖ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
。

【００２８】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０．３％を上限とする。

【００２９】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。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。

【００３０】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０．００６％を上限とする
。

【００３１】

【実施例】表１に供試材の化学成分を示し、表２に角管
のサイズ、熱処理条件と、得られた角管の機械的性質を
示す。

【００３２】表２で示した鋼管ＮｏＡ１，Ｂ１，Ｃ１，
Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１，Ｋ１，Ｌ
１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１，Ｑ１，Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１
，Ｕ１，Ｖ１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８０％以下）を達成してい
る。

【００３３】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は焼戻し温
度が高すぎるため降伏比が高くなっている。

【００３４】また、Ｂ２は焼戻し温度が高すぎるため降
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。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は特別
に高価な合金元素を使用することなく、５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ２　以上の高強度を有する低降伏比角管を、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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　低炭素鋼角管または低炭素低合金鋼角
   管のコーナー部を、Ａｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃に
   加熱し、引き続き１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
   することを特徴とする、降伏比の低い角管の製造方法。
2. 【請求項２】　　低炭素鋼角管または低炭素低合金鋼角
   管のコーナー部を、Ａｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃に
   加熱し、引き続き１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
   し、その後２００〜６００℃の温度範囲で焼き戻しする
   ことを特徴とする、降伏比の低い角管の製造方法。