JPH05117746A - 冷間成形による建築用低降伏比鋼管の製造法 - Google Patents

冷間成形による建築用低降伏比鋼管の製造法

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JPH05117746A
JPH05117746A JP27753491A JP27753491A JPH05117746A JP H05117746 A JPH05117746 A JP H05117746A JP 27753491 A JP27753491 A JP 27753491A JP 27753491 A JP27753491 A JP 27753491A JP H05117746 A JPH05117746 A JP H05117746A
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Yuzuru Yoshida
譲 吉田
Hiroshi Tamehiro
博 為広
Haruo Imai
今井晴雄
Akira Minami
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷間成形により製作された厚み100mm以
下、t/D(t:板厚、D:鋼管外径)≦10%でYR
≦80%の60kgf/mm2 級鋼管の製造法を提供す
る。 【構成】 重量%でC:0.01〜0.20%、Si:
0.5%以下、Mn:0.5〜1.6%、P:0.03
%以下、S:0.01%以下、Ti:0.005〜0.
025%、Al:0.1%以下、N:0.006%以下
を含有した鋼を熱間圧延した後、Ac3 変態点〜100
0℃の温度範囲に再加熱、焼入れし、引き続き700〜
850℃の温度範囲に再加熱、焼入し、Ac1 変態点以
下の温度範囲で焼戻処理を施した鋼板を、t/D≦10
%の範囲で冷間成形により鋼管を製作し、その後500
から650℃の温度範囲で焼鈍することにより、厚み1
00mm以下の低降伏比60kgf/mm2 級鋼管が製
造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築、土木分野におい
て、各種構造物に用いる冷間成形による低降伏比鋼管の
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、鋼材に対し冷間加工を加える
と加工硬化によりYP、TSが上昇し、TSに比べYP
の上昇が大きいため降伏比(以下YRと呼ぶ)も上昇し
てしまい、冷間成形による鋼管は降伏後の塑性変形能力
が小さいため建築構造物には適用しにくいという欠点が
あった。
【0003】一方、低YR鋼管の製造法としては遠心鋳
造法、鋼管での熱処理(焼入、焼戻)等があるが、遠心
鋳造法はその生産性の低さ、経済性の面で、鋼管の熱処
理ではその経済性、鋼管の寸法精度の面で、鋼板の冷間
成形により製造した鋼管に比べ劣っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼板の冷間
成形によるYRが低い鋼管の製造技術を提供するもので
ある。本発明法に基づいて製造した鋼管は、低YRで且
つ高い生産性、経済性及び寸法精度を有している。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を克
服し目的を達成するもので、その具体的手段を下記
(1)、(2)に示す。
【0006】(1)重量比でC 0.01〜0.20
%、Si 0.5%以下、Mn 0.5〜1.6%、P
0.03%以下、S 0.01%以下、Ti 0.0
05〜0.025%、Al 0.1%以下、N 0.0
06%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物か
らなる鋼を再加熱、圧延を行った後、Ac3 変態点〜1
000℃の温度範囲に再加熱、焼入れし、引き続き70
0〜850℃の温度範囲に再加熱、焼入れし、Ac1
態点以下の温度範囲で焼戻処理を施した鋼板を、t/D
(t:板厚、D:鋼管外径)≦10%の範囲で冷間成形
により鋼管を製作し、その後500から650℃の温度
範囲で板厚25mmあたり1時間の保定で焼鈍すること
を特徴とする板厚100mm以下、管軸方向のYRが8
0%以下である建築用低降伏比60kgf/mm2 級鋼
管の製造法。
【0007】(2)重量比でC 0.01〜0.20
%、Si 0.5%以下、Mn 0.5〜1.6%、P
0.03%以下、S 0.01%以下、Ti 0.0
05〜0.025%、Al 0.1%以下、N 0.0
06%以下さらにCu 0.05〜0.5%、Ni
0.05〜1.0%、Cr 0.05〜1.0%、Mo
0.05〜1.0%、Nb 0.005〜0.05%、
V 0.005〜0.05%、Ca 0.001〜0.
006%の1種または2種以上を含有し、残部が鉄およ
び不可避的不純物からなる鋼を再加熱、圧延を行った
後、Ac3 変態点〜1000℃の温度範囲に再加熱、熱
入れし、引き続き700〜850℃の温度範囲に再加
熱、焼入れし、Ac1 変態点以下の温度範囲で焼戻処理
を施した鋼板を、t/D≦10%の範囲で冷間成形によ
り鋼管を製作し、その後500から650℃の温度範囲
で板厚25mmあたり1時間の保定で焼鈍することを特
徴とする板厚100mm以下、管軸方向のYRが80%
以下である建築用低降伏比60kgf/mm2 級鋼管の
製造法。
【0008】
【作用】以下、本発明について説明する。
【0009】発明者らの研究によれば、冷間加工後のY
Rを低くするには冷間加工前の鋼板の材質制御、特にY
Rを低く制御することと冷間加工後の適切な熱処理(焼
鈍)を組み合わせることが必要であることを見いだし
た。
【0010】そこで本発明のポイントは冷間加工に供
する鋼板を必要なYR値以下に制御する製造法と、そ
の鋼板を冷間加工した後の熱処理による材質制御技術に
ある。
【0011】1回目の焼入は熱間圧延後に再加熱により
γに再変態させ焼入することで組織をベイナイト化及び
微細化させるためで、このため熱間圧延後の再加熱温度
の下限をAc3 変態点とする。再加熱温度が高すぎると
結晶粒が大きくなって低温靭性が劣化するので、その上
限温度は1000℃にしなければならない。
【0012】次に2回目の焼入を700〜850℃の温
度範囲に再加熱、焼入れし、その後Ac1 変態点以下の
温度範囲で焼戻処理を行う必要がある。この理由はフェ
ライト−オーステナイトの2相共存域に再加熱し、フェ
ライトからオーステナイトへCの濃化が生じCの濃化し
たオーステナイトとCが減少したフェライト相にせし
め、その状態から焼入を行うことにより極めて微細な炭
化物を有する相と粗大な炭化物を有する相の2相混合組
織を得るためである。降伏比の低減はこの2相混合組織
により達成される。
【0013】しかしながら、850℃超の再加熱温度か
らの焼入ではフェライト相が少なく降伏比の低減効果が
期待できず、また700℃未満からの焼入では強度が下
がり目的を達成できない。
【0014】焼戻処理は鋼の靭性改善と、溶接、応力除
去処理などによる軟化を防止するために必須である。し
かし、その温度がAc1 点を超えると強度が著しく低下
するので、Ac1 点以下としなければならない。
【0015】次に成分範囲の限定理由について説明す
る。Cは母材の強度を確保するために必要であるが、多
量に含有させると靭性あるいは溶接性を損なうために適
量の添加が必要となる。このような観点からCは0.0
1〜0.2%とした。
【0016】Siは脱酸上、鋼に必然的に含まれる元素
であるが、SiはHAZ靭性及び溶接性上好ましくない
元素であるため、その上限を0.5%とした。
【0017】Mnは強度、靭性を同時に向上せしめる極
めて重要な元素であり、0.5%以上は必要であるが、
多量に添加すると溶接性、母材及びHAZの靭性劣化を
招くためその上限を1.6%とした。
【0018】本発明鋼において不純物であるP、Sをそ
れぞれ0.03%、0.01%以下とした理由は、母
材、溶接部の低温靭性をより一層向上させるためであ
る。Pの低減は粒界破壊を防止し、S量の低減はMnS
による靭性の劣化を防止する。好ましいP、S量はそれ
ぞれ0.01%、0.005%以下である。
【0019】Tiは炭窒化物を形成してHAZ靭性を向
上させる。Al量が少ない場合、Tiの酸化物を形成し
HAZ靭性を向上させるが、0.005%未満では効果
がなく、0.025%を超えるとHAZ靭性に好ましく
ない影響があるため、0.005〜0.025%に限定
する。
【0020】Alは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であ
るが、Si及びTiによっても脱酸は行われるので本発
明鋼については下限は限定しない。しかしAl量が多く
なると鋼の清浄度が悪くなり、溶接部の靭性が劣化する
ので上限を0.06%とした。
【0021】Nは一般的に不可避的不純物として鋼中に
含まれるものであるが、Nb、Vと結合して炭窒化物を
形成して強度を増加させ、またTiNを形成して前述の
ようにHAZの性質を高める。このためN量として最低
0.001%が必要である。しかしながらN量が多くな
るとHAZ靭性の劣化や連続鋳造スラブの表面キズの発
生等を助長するので、その上限を0.006%とした。
【0022】本発明鋼の基本成分は以上のとおりであ
り、十分に目的を達成できるが、さらに目的に対し特性
を高めるため、以下に述べる元素即ちCu、Ni、C
r、Mo、Nb、V、Caを選択的に添加すると強度、
靭性の向上について、さらに好ましい結果が得られる。
【0023】つぎに、前記添加元素とその添加量につい
て説明する。Niは溶接性、HAZ靭性に悪影響を及ぼ
すことなく、母材の強度、靭性を向上させるが、0.0
5%以下では効果が薄く、1.0%以上では極めて高価
になるため経済性を失うので、上限は1.0%とした。
【0024】CuはNiとほぼ同様な効果を持つほか、
Cu析出物による強度の増加や耐食性や耐候性の向上に
も効果を有する。この場合Cu量が0.5%を超えると
その析出効果が著しく、冷間成形後の熱処理において過
度の析出効果によりYRの低下が困難になり、また0.
05%以下では効果がないのでCu量は0.05〜0.
5%に限定する。
【0025】Moは母材の強度、靭性を共に向上させる
元素であるが、0.05%以下では効果が薄く、1.0
%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0.05%〜1.0%に限定する。
【0026】Crは母材及び溶接部の強度を高める元素
であり、Cr量が0.5%以上で耐候性も向上するが、
1.0%を超えると溶接性やHAZ靭性を劣化させ、ま
た0.05%以下では効果が薄い。従ってCr量は0.
05〜1.0%とする。
【0027】Nbは微細な炭窒化物を形成し、強度を増
加させ、またHAZ靭性を向上させる。しかし、0.0
05%以下では効果がなく0.05%を超えるとHAZ
靭性に好ましくない影響がある。
【0028】VはNbとほぼ同じ効果をもつ元素である
が、Nbに比較して析出硬化能はやや劣る。0.005
%以下では硬化が少なく、0.05%を超えると冷間成
形後の熱処理で過度の析出効果によりYR低下の妨げに
なる。
【0029】Caは硫化物(MnS)の形態を制御し、
シャルピー吸収エネルギーを増加させ低温靭性を向上さ
せる効果がある。しかしCa量は0.001%未満では
実用上効果がなく、0.006%を超えるとCaO、C
aSが多量に生成して大型介在物となり、鋼の靭性のみ
ならず清浄度も害し溶接性、耐ラメラテア性にも悪影響
を与えるので、Ca添加量の範囲を0.001〜0.0
06%とする。
【0030】次に冷間成形(t/D≦10%)後の熱処
理(焼鈍)温度は、冷間加工での歪を十分に開放し、Y
Rの低下、靭性の回復を行わせるためその下限温度を5
00℃とする。また高すぎる温度での焼鈍は、冷間歪の
開放だけでなく鋼材自体の軟化を起こし、強度不足、Y
Rの上昇を招いてしまうためその上限温度を650℃と
する。
【0031】
【実施例】周知の転炉、連続鋳造、厚板工程により鋼板
を製造し、その後冷間成形で鋼管を製作、焼鈍熱処理を
施し、その強度、靭性について調査した。
【0032】表1の1〜6に本発明鋼、7〜13に比較
鋼の化学成分を示す。表2に本発明鋼と比較鋼の鋼板製
造条件とその機械的性質を示す。
【0033】表2の本発明鋼1〜6は、鋼管での強度、
靭性がバランスよく達成できており、YRも80%以下
となっている。
【0034】これに対し比較鋼7では冷間加工度(t/
D)が12%と大きすぎるため、YRが高くなってい
る。比較鋼8は2回目の焼入温度が低いために強度が不
足している。比較鋼9では1回目の焼入温度が高いため
に結晶粒の細粒化が十分になされておらず、靭性が劣化
している。比較鋼10では焼鈍温度が低いために、YR
が高く、靭性が劣化している。比較鋼11では2回目の
焼入温度が高いために、YRが高くなっている。比較鋼
12では焼鈍温度が高いために、YRが高くなってい
る。比較鋼13ではVが高いために、YRが高くなって
いる。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】本発明の化学成分及び製造法で製造した
鋼管は、YRが低く降伏後の塑性変形能力に優れた鋼管
である。その結果、建築、橋梁等の構造物の安全性を大
きく高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/14 (72)発明者 南 晃 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で C:0.01〜0.20%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜1.6%、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下、 Ti:0.005〜0.025%、 Al:0.1%以下、 N:0.006%以下、 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を
    熱間圧延した後、Ac3変態点〜1000℃の温度範囲
    に再加熱、焼入れし、引き続き700〜850℃の温度
    範囲に再加熱、焼入れし、Ac1 変態点以下の温度範囲
    で焼戻処理を施した鋼板を、板厚をt、鋼管外径をDと
    してt/D≦10%の範囲で冷間成形により鋼管を製作
    し、その後500から650℃の温度範囲で焼鈍するこ
    とを特徴とする建築用低降伏比鋼管の製造法。
  2. 【請求項2】 重量比で C:0.01〜0.20%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.5〜1.6%、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下、 Ti:0.005〜0.025%、 Al:0.1%以下、 N:0.006%以下、 さらに Cu:0.05〜0.5%、 Ni:0.05〜1.0%、 Cr:0.05〜1.0%、 Mo:0.05〜1.0%、 Nb:0.005〜0.05%、 V:0.005〜0.05%、 Ca:0.001〜0.006%、 の1種または2種以上を含有し、残部が鉄および不可避
    的不純物からなる鋼を熱間圧延した後、Ac3 変態点〜
    1000℃の温度範囲に再加熱、焼入れし、引き続き7
    00〜850℃の温度範囲に再加熱、焼入れし、Ac1
    変態点以下の温度範囲で焼戻処理を施した鋼板を、板厚
    をt、鋼管外径をDとしてt/D≦10%の範囲で冷間
    成形により鋼管を製作し、その後500から650℃の
    温度範囲で焼鈍することを特徴とする建築用低降伏比鋼
    管の製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007270304A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Kobe Steel Ltd 耐震性に優れたプレスベンド冷間成形円形鋼管の製造方法
JP2016079449A (ja) * 2014-10-15 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 鋼管の製造方法及び鋼管
JP2020020028A (ja) * 2018-08-03 2020-02-06 株式会社神戸製鋼所 高強度かつ低降伏比で溶接性に優れた円形鋼管用鋼板および円形鋼管ならびにそれらの製造方法

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JP2016079449A (ja) * 2014-10-15 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 鋼管の製造方法及び鋼管
JP2020020028A (ja) * 2018-08-03 2020-02-06 株式会社神戸製鋼所 高強度かつ低降伏比で溶接性に優れた円形鋼管用鋼板および円形鋼管ならびにそれらの製造方法

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