JPH0559440A - 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方法 - Google Patents

降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方法

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JPH0559440A
JPH0559440A JP21727891A JP21727891A JPH0559440A JP H0559440 A JPH0559440 A JP H0559440A JP 21727891 A JP21727891 A JP 21727891A JP 21727891 A JP21727891 A JP 21727891A JP H0559440 A JPH0559440 A JP H0559440A
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low
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Yasushi Yamamoto
山本康士
Akihiro Miyasaka
宮坂明博
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温
靭性に優れた角管の製造方法を提供する。 【構成】 低炭素鋼角管を、Ac3−200℃以上に加
熱し、Ac3−200℃以上で歪付与を開始し、Ac3
200〜Ac3−20℃で歪付与を終了した後直ちに、
または空冷の後Ac3−250〜Ac3−70℃の温度範
囲から15℃/sec以上の速度で冷却し、その後20
0〜600℃の温度範囲で焼戻しすることによって、降
伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた
角管を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、降伏点伸びを有し、降
伏比が低く、かつ低温靭性に優れた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。
【0004】
【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。
【0005】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、図1,図2で示したAc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。図1,図2を比較すると明かなように、耐
震構造用としては図2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、降伏点伸びを有し、か
つ降伏比の低い角管が必要である。
【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】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
方を有する角管の得られることを確認した。
【0008】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
を、Ac3−200℃以上に加熱し、Ac3−200℃以
上で歪付与を開始し、Ac3−200〜Ac3−20℃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、Ac3−250〜Ac3−70℃の温度範囲か
ら、15℃/sec以上の速度で冷却し、その後200
〜600℃の温度範囲で焼戻することを特徴とする、降
伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた
角管の製造方法である。
【0009】
【作用】本発明においては、加熱温度をAc1 〜Ac3
変態点間の高めにし、その後温間加工や水冷することに
よって、パイプ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。
【0010】次に本発明の鋼管成形・加熱・温間加工・
冷却・テンパーの条件について述べる。
【0011】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。
【0012】また同様の理由により、鋼管から角管への
加工方法についても特に規定はない。
【0013】次に成形後加熱温度をAc3−200℃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成形歪の除去
を同時に狙ったためである。
【0014】その温度範囲で温間加工するのは、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点伸び
はあるものの降伏比が上昇しすぎるため、歪量は20%
以下が望ましい。歪付与の方法としては、長手方向、周
方向、肉厚方法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。
【0015】歪付与の終了温度をAc3−200〜Ac3
−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化を狙った
ためである。すなわち、Ac1直上で角管成形後水冷す
ると、2相鋼化するものの、フェライトの加工歪が多す
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。Ac1 〜Ac3 の中間より
も高温、つまりAc3−200℃より高温から冷却する
ことによって、この2相鋼化と歪適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、加工温度の上限として、Ac3−20℃
を設定した。Ac3−200〜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、水冷速度15℃/secが確
保できれば、その方法は問わない。
【0016】ところで、鋼種によっては加熱後急冷だけ
では靭性のよくないものがあり、靭性改善のために急冷
後焼戻処理の必要な場合がある。その際焼戻温度として
は、フェライトと第2相の炭化物の2相組織について、
その前の急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。しかし焼戻温度が低くて、200℃以下になるとほ
とんど焼戻の効果がなくなり、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。
【0017】また、歪付与後空冷までの間に(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、Ac3−200〜Ac3−2
0℃で歪付与を完了し、空冷後Ac3−250〜Ac3
70℃から急冷することとした。
【0018】本発明法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 :0.03〜0.30% 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 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。
【0019】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。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。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。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。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0.
0080%を上限とする。
【0020】
【実施例】第1表に供試材の化学成分を示し、第2表に
鋼管または角管のサイズ、熱処理条件と、得られた角管
の機械的性質を示す。
【0021】第2表で示した角管NoAl,Bl,C
l,Dl,El,Fl,Gl,Hl,Il,Jl,K
l,Ll,Ml,Nl,Ol,Pl,Ql,Rl,S
l,Tl,Ul,Vlはそれぞれ本発明実施例鋼であ
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。
【0022】これに対し、A2は歪付与終了温度が高す
ぎるため降伏比が高くなっている。A3は歪付与終了温
度が低すぎるため降伏比が高くなっている。A4は歪付
与後の冷却速度が不足のため降伏比が高くなっている。
A5は焼戻温度が高すぎるため降伏比がたかくなってい
る。A6は歪量が不足のため、降伏点伸びが出ていな
い。A7は歪量が多すぎるため、降伏比が高くなってい
る。
【0023】また、B2は焼戻温度が低すぎるため、低
温靭性が改善されていない。
【0024】C2は冷却速度が不足のため降伏比が高く
なっている。D2は歪付与終了温度が低すぎるため降伏
比が高くなっている。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は50
kgf/mm2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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低炭素鋼角管を、Ac3−200℃以上
    に加熱して0.1%〜20%の歪を付与する際、Ac3
    −200℃以上で歪付与を開始し、Ac3−200〜A
    3−20℃で歪付与を終了した後、直ちに15℃/s
    ec以上の速度で冷却し、その後200〜600℃の温
    度範囲で焼戻することを特徴とする、降伏点伸びを有
    し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 低炭素鋼角管を、Ac3−200℃以上
    に加熱して0.1%〜20%の歪を付与する際、Ac3
    −200℃以上で歪付与を開始し、Ac3−200〜A
    3−20℃で歪付与を完了し、その後空冷を行い、引
    き続きAc3−250〜Ac3−70℃の温度範囲から1
    5℃/sec以上の速度で冷却し、その後200〜60
    0℃の温度範囲で焼戻することを特徴とする、降伏点伸
    びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の
    製造方法。
JP21727891A 1991-08-28 1991-08-28 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方法 Withdrawn JPH0559440A (ja)

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Effective date: 19981112