JPH0688132A - 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製造方法 - Google Patents

降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製造方法

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JPH0688132A
JPH0688132A JP24045092A JP24045092A JPH0688132A JP H0688132 A JPH0688132 A JP H0688132A JP 24045092 A JP24045092 A JP 24045092A JP 24045092 A JP24045092 A JP 24045092A JP H0688132 A JPH0688132 A JP H0688132A
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JP
Japan
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low
steel
square tube
square pipe
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JP24045092A
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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】 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製
造方法を提供する。 【構成】 Cu:0.10〜2.0%、P:0.070
〜0.150%の1種または2種を含む低合金鋼角管の
コーナーを、Ac1以上でかつAc3−250〜Ac3−20
℃に加熱し、引き続き15℃/sec以上の冷却速度で
200℃以下の温度まで冷却し、必要に応じて200〜
600℃の温度範囲で焼戻しを行なうことによって、降
伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管を得ることができ
る。 【効果】 特別に高価な合金元素を使用することなく、
40kgf/mm2以上の高強度を有し、降伏比が低く
耐候性に優れる角管を、安価に製造可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物の製作に用いら
れる鋼管を対象とし、地震発生時に倒壊までの充分な抵
抗力を有し、かつ塗覆装を省略しても大気腐食環境にお
いて優れた耐食性を有する、耐震特性と耐候性に優れた
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、特に耐震特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の要求が強かっ
たが、最近では鋼管分野でこの要求が高まっている。
【0004】電縫鋼管や角管の低降伏比化に関しては、
成形の際の加工硬化による降伏比上昇を押える対策があ
るが、降伏比低減に限度がある。これに対して鋼管成形
後の熱処理で降伏比を低減させるという試みがなされて
いる。また、角管のコーナー部のみを熱処理して角管全
体の降伏比を低減させる試みもなされている。例えば特
開平3−88450号は、成形後に角管のコーナー部を
(α+γ)2相域に加熱後急冷し、鋼のミクロ組織をフ
ェライトと第2相の炭化物の2相組織として降伏点を下
げ、引っ張り強さを高めることによって、角管全体の降
伏比を低減させることが知られている。
【0005】また一方、構造物でも大気中にさらされる
場合は、大気中での腐食を防止するために構造物に塗覆
装を行なうのが一般的であるが、例えば橋梁等のような
大規模な鋼構造物では腐食防止のための塗覆装費用が莫
大となる。また腐食を防止するために、例えばステンレ
ス鋼を用いた場合、ステンレス鋼は通常11%以上のC
rを含有するため、耐食性には優れるが価格が高く、塗
覆装よりもむしろ費用がかかると考えられる。以上の理
由により、大気腐食環境において塗覆装なしで用いられ
る構造部材用鋼には、比較的安価で使用環境に対して必
要にして充分な耐食性を有する必要性が知られている。
【0006】すなわち、低降伏比角管の製造方法が知ら
れているが、これに耐候性を付与した角管の製造方法は
知られていない。
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】建築用耐震耐候角管
として、引っ張り強さ40〜60キロレベルで降伏比8
0%以下と耐候の複合特性要求がある。
【0008】つまり橋梁に用いられる鋼材は、耐震特性
の観点から低YR特性が要求され、また大気中での腐食
を防止する際、莫大な塗覆装費用やCr添加のような合
金化費用を削減するために、普通鋼での耐候性向上要求
がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐候性を
付与するために多数の実験と詳細な検討を加えた結果、
CuやPの添加が耐候性向上に有効であることを確認し
た。
【0010】同時に降伏比を低下させるため、鋼のミク
ロ組織をフェライトと第2相の炭化物の2相組織とし、
降伏点を下げ、引っ張り強さを高めるようにしたもので
ある。
【0011】本発明は、このような知見に基ずき、低降
伏比を有し、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造
を可能にしたもので、その要旨とするところは、重量%
にて、Cu:0.10〜2.0%、P:0.070〜
0.150%の1種または2種を含む低合金鋼角管のコ
ーナー部を、Ac1 以上でかつAc3 −250〜Ac3
−20℃に加熱し、引き続き15℃/sec以上の冷却
速度で200℃以下の温度まで冷却し、その後必要に応
じて200〜600℃の温度範囲で焼戻しすることを特
徴とする、降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製
造方法である。
【0012】ところでCuやPが耐候性を向上する理由
は、次のように考えている。つまり通常鋼が大気にさら
された時に生成するさび層は、地鉄と外層FeOOHで
構成されているが、これにCuやPが添加されると、地
鉄と外層FeOOHの間に非晶質の酸化鉄が約50〜1
00μmの厚さ生成し、その中にCuやPが濃縮してい
て、この層が耐候性に寄与していると考える。
【0013】
【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、その後急冷する
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
している。
【0014】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
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。
【0015】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。
【0016】まず、鋼管の製造およびその後の角管(断
面形状が正方形の角形鋼管を始め、それ以外の広義の異
形鋼管を含む)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。
【0017】次に成形後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いくためで、Ac
3 に近ずく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。Ac
3 −250〜Ac3 −20に加熱後の急冷は、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れ組織
とすることで充分硬化させ、引っ張り強さを高め低降伏
比を得るためである。冷却が不充分だと焼入れ組織が充
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。また冷却停止温度の上限を200℃としたが、これ
は冷却停止温度が高すぎると焼入れ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である。
【0018】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
の熱処理を行なうことができる。また冷却方法に関して
は、水冷のリングノズル方式が最も望ましい。
【0019】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、その前の急冷で充分硬化した第2相部分をあまり高
温で焼戻すと軟化しすぎ、これが引っ張り強さの低下つ
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。
【0020】成分の規定に関しては、特許請求範囲の項
で述べた通りであるが、各成分の規定範囲の根拠を以下
に述べる。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】MnもCと同様、鋼材の強度を高める作用
があり、0.30%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0.30〜
2.0%とした。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】Cuは大気腐食環境での耐食性、つまり耐
候性を向上するために0.10%以上の添加が必要であ
るが、2.0%を越えて添加しても耐候性の上昇代がほ
とんどなくなるので、含有量の上限は2.0%とした。
Cuが耐候性を向上する理由は、次のように考えてい
る。つまり通常の鋼が大気中にさらされた時に生成する
さび層は、地鉄と外層FeOOHで構成されているが、
これにCuを添加すると地鉄と外層FeOOHの間に非
晶質の酸化鉄が約50〜100μmの厚さ生成し、その
中にCuが濃縮していて、この層が耐候性に寄与してい
るためと考える。
【0027】PもCuと同様に大気腐食環境での耐食
性、つまり耐候性を向上するために0.070%以上の
添加が必要であるが、あまり多く添加すると鋼の靭性や
溶接性を劣化するため、含有量の上限は0.150%と
した。Pが耐候性を向上する理由はCuと同様、Pの濃
縮したさび層が地鉄とFeOOHの間に生成し、この層
が耐候性に寄与するためである。
【0028】Niは低温靭性の改善や耐食性の改善に有
用で添加されるが、高価な元素であるため含有量は9.
5%を上限とした。
【0029】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%を上限とした。
【0030】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%を上限とし
た。
【0031】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
ため、含有量の上限は0.15%とした。
【0032】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%を上限とし
た。
【0033】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
量を0.3%を上限とした。
【0034】Bは微量の添加によって、鋼の焼入れ性を
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%とした。
【0035】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。
【0036】
【実施例】第1表に供試鋼の化学成分を示し、第2表に
角管のサイズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機械的性
質、および得られた鋼管を工業地帯にて4年間の大気暴
露試験を行なった際の腐食減量を示す。この時、腐食減
量にて8.0g・100cm2 を越える場合には、耐候
性を示さないと判断した。
【0037】第2表で示した鋼管No.A1,B1,C
1,D1,H1,I1,J1,K1,L1,M1,N
1,O1,P1,Q1,R1,S1,T1,U1,V1
はそれぞれ本発明の狙いとする低降伏比(降伏比80%
以下)と高耐候性(4年間の大気暴露試験での腐食減量
<8.0g/100cm2 )を同時に達成している。
【0038】これに対し、A2は加熱温度が高すぎるた
めに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。
【0039】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。またE1,F1,G1は、C
uもPも必要量を満たしていないために、耐候性が目標
値を満足していない。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【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、40kgf/m
2 以上の高強度を有する低降伏比でかつ耐候性に優れ
る角管を、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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼角管のコーナー部を、Ac1 以上でかつA
    3 −250〜Ac3 −20℃に加熱し、引き続き15
    ℃/sec以上の冷却速度で200℃以下の温度まで冷
    却することを特徴とする、降伏比が低く、かつ耐候性に
    優れた角管の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼角管のコーナー部を、Ac1 以上でかつ−
    250〜Ac3 −20℃に加熱し、引き続き15℃/s
    ec以上の冷却速度で200℃以下の温度まで冷却し、
    その後200〜600℃の温度範囲で焼戻しすることを
    特徴とする、降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 低合金鋼角管が、下記第1群あるいは第
    2群のいずれかの成分からなる請求項1および請求項2
    に記載の低合金鋼角管の製造方法 第1群 重量%で、 C:0.05〜0.30%、 Si:0.02〜0.50%、 Mn:0.30〜2.00%、 Al:0.001〜0.100%、 N:0.0005〜0.0100%、 Cu:0.10〜2.00%、 P:0.070〜0.150% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる低合金
    鋼。 第2群 重量%で、 C:0.05〜0.30%、 Si:0.02〜0.50%、 Mn:0.30〜2.00%、 Al:0.001〜0.100%、 N:0.0005〜0.0100%、 Cu:0.10〜2.00%、 P:0.070〜0.150% に加えて、 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 のうち1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不
    可避不純物からなる低合金鋼。
JP24045092A 1992-09-09 1992-09-09 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製造方法 Withdrawn JPH0688132A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3818370A1 (de) * 1987-06-02 1988-12-22 Murata Machinery Ltd Spinnstelle
CN102787280A (zh) * 2012-08-31 2012-11-21 宝山钢铁股份有限公司 一种含硼耐候薄带钢及其制造方法
CN102787278A (zh) * 2012-08-31 2012-11-21 宝山钢铁股份有限公司 一种含硼耐候薄带钢及其制造方法
CN109338235A (zh) * 2017-09-27 2019-02-15 江苏沙钢集团有限公司 一种耐候钢及其生产方法
JP2019523709A (ja) * 2016-05-31 2019-08-29 ヴァローレック ドイチュラント ゲーエムベーハー 鋼材から構成され且つ多角形、特に四角形又は長方形の断面を有する延伸された中空体の製造方法

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