JPH0741312B2

JPH0741312B2 - 大径ステンレスクラッド角形鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH0741312B2
Application number: JP20556891A
Authority: JP
Inventors: 和巧卯目; 正男辻; 攻平野
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH0523736A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耐食性および意匠性
を要求されるようなところに使用される建築構造用の大
径ステンレスクラッド角形鋼管の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在、断面四辺形のステンレスクラッド
角形鋼管は、それほど一般的ではないが、今後、徐々に
その需要は増加する傾向にあると思われる。耐食性およ
び靱性に優れたクラッド曲がり管の製造方法としては、
特公昭63-67,526 号公報が、発明者等によって提案され
ている。

【０００３】ＵＯＥプロセス、または、他のプロセスに
よって製造された断面円形の大径ステンレスクラッド鋼
管から、大径ステンレスクラッド角形鋼管を製造する方
法として、従来から、冷間でのロール成形がある。ま
た、冷間でのプレス方式＋溶接（１シームまたは２シ
ーム）も考えられる。さらに、特願平1-289,130 号に
は、温間での角成形もみられる。

【０００４】上述した、からは、いずれも、冷間ま
たは温間で加工する方法である。従って、ステンレスク
ラッド角形鋼管を上記方法によって製造する場合には、
下記の問題点が考えられる。加工度が上がるに従って、加工硬化する。特に、加
工硬化は、コーナーＲ部に多く見られる。これにより、
合せ材および母材の降伏比（YR）、即ち、｛降伏強度(Y
S)／引張り強度（TS）｝が上昇する。後に、溶接工程が入る場合には、その熱サイクル
（多重サイクルも有り得る）によって、合せ材の耐食性
が劣化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大径ステンレスクラッ
ド角形鋼管においては、上述したような、冷間加工によ
る、加工硬化、および、溶接熱サイクルによる耐食性の
劣化が懸念となっている。

【０００６】従って、この発明の目的は、ＵＯＥプロセ
ス、または、他のプロセスによって製造された断面円形
の大径ステンレスクラッド鋼管を、上述したような、冷
間加工による加工硬化、および、溶接熱サイクルによる
ような耐食性の劣化を発生させないで断面四辺形の角形
鋼管に製造することができる、大径ステンレスクラッド
角形鋼管の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述したように、従来技
術の問題点を解決するには、熱間成形と溶体化処理とを
組み合わせればよい。但し、２次的問題として、高温か
ら急冷（水冷）すると、母材｛炭素鋼（C-steel)｝の焼
きが入って、硬くなる可能性があるため、母材には低炭
素(C) 系を使用する。このことから、我々は、下記の知
見を得た。即ち、熱間におけるロール成形前の加熱温度
を、クラッドされた合せ材のステンレス鋼の溶体化温度
とすること、熱間ロール成形によって角形形状の成形し
た直後に、速やかに水冷によって急冷する、および、母
材には低炭素(C) 系を使用することにより、耐食性およ
び母材品質に優れた大径ステンレスクラッド角形鋼管を
製造することができる。

【０００８】この発明は、上述の知見に基づいてなされ
たものであって、母材の外側にステンレス鋼がクラッド
された、断面円形のステンレスクラッド鋼管を誘導加熱
装置に導き、前記ステンレスクラッド鋼管をその軸線方
向に移送しながら、前記誘導加熱装置によって前記ステ
ンレス鋼の溶体化温度まで加熱し、次いで、加熱した前
記ステンレスクラッド鋼管を、前記誘導加熱装置の出側
に設けられた、同一垂直面上に、前記ステンレスクラッ
ド鋼管の上下方向および左右方向に接触するように配置
された、上下および左右一対の、２段以上の成形ロール
を通して断面角形の形状に熱間成形し、次いで、前記成
形ロールの出側に配置された冷却手段によって、前記ス
テンレスクラッド鋼管を急冷することに特徴を有するも
のである。また、前記ステンレス鋼は、耐食ステンレス
鋼であり、そして、前記母材は、 C:0.02〜0.06wt％、 Si:0.05 〜0.8 wt％、 Mn:0.8〜2.2 wt％、 Al:0.01 〜0.08wt％、 N:0.002 〜0.01wt％、残り、鉄および不可避的不純物、および Cu:1.0wt％以下、 Ni:1.0wt％以下、 Cr:1.0wt％以下、 Mo:0.5wt％以下、 Nb:0.05wt ％以下、 V :0.1wt％以下、 Ti:0.1wt％以下、 B :0.003 wt ％以下、の１種または２種以上を含有する鋼からことに特徴を有
するものである。

【０００９】次に、この発明の大径ステンレスクラッド
角形鋼管の製造方法について説明する。大径：この発明の大径ステンレスクラッド角形鋼管の製
造方法において、大径とは、角形鋼管の断面の四辺形の
１辺、即ち、径が、350 mm以上のものをいう。

【００１０】クラッドされたステンレス鋼（合せ材）：
合せ材のステンレスは、SUS 304(L)、SUS 304 、SUS 31
6(L)、SUS 316 等、主としてオーステナイト系の300 シ
リーズを使用することが好ましい。しかしながら、必ず
しもこれに限定されるものではなく、建築構造用として
の使用環境に合ったステンレスが使用可能である。

【００１１】母材：高温から急冷（水冷）すると、母材
の炭素鋼の焼きが入って、硬くなる可能性があるため、
母材として、低炭素(C) 系の鋼を使用する。以上の事項
を考慮して、この発明における母材の化学成分組成は、
下記の通りに限定される。 C:0.02〜0.06wt％、 Si:0.05 〜0.8 wt％、 Mn:0.8〜2.2 wt％、 Al:0.01 〜0.08wt％、 N:0.002 〜0.01wt％、残り、鉄および不可避的不純物、および Ni:1.0wt％以下、 Cr:1.0wt％以下、 Mo:0.5wt％以下、 Nb:0.05wt ％以下、 V :0.1wt％以下、 Ti:0.1wt％以下、 B :0.003 wt ％以下、の１種または２種以上を含有する鋼。

【００１２】次に、この発明における母材の基本成分
を、上述の範囲内に限定した理由について述べる。 C : vTrs≦-40 ℃として、C の含有量は0.06wt％以下とし
た。一方、C 低減の精錬の経済的限界から、0.02wt％以
上とした。従って、C の含有量は0.02から0.06wt％の範
囲内に限定すべきである。

【００１３】Si:Siの含有量が0.8 wt％を超えると、靱
性に悪影響を及ぼす。一方、Siの含有量が0.05wt％未満
では脱酸作用に所望の効果が得られない。従って、Siの
含有量は、0.05から0.8 wt％の範囲内に限定すべきであ
る。

【００１４】Mn:Mnの含有量が2.2 wt％を超えると、靱
性に悪影響を及ぼす。一方、Mnの含有量が0.8 wt％未満
では、強度補償の作用を成さない。従って、Mnの含有量
は、0.8から2.2 wt％の範囲内に限定すべきである。

【００１５】Al:Alは、脱酸財として有効な元素であ
り、また、AlN として溶体化処理時のオーステナイト結
晶粒の粗大化を防止する作用を有するので、0.01wt％か
ら0.08wt％の範囲内で添加することが必要である。

【００１６】N :N は、AlN として溶体化処理時のオー
ステナイト結晶粒の粗大化を防止する作用を有するの
で、0.002 wt％以上添加することが必要である。一方、
N の含有量が0.01wt％を超えると、靱性に悪影響を及ぼ
す。従って、N の含有量は、0.002から0.01wt％の範囲
内にすべきである。

【００１７】この発明における母材の基本成分の限定理
由は以上であるが、上記基本成分に必要に応じてさらに
含有させる、Cr、Mo、Nb、V 、TiおよびB の限定理由に
ついて説明する。 Cr:Crの含有量は、経済性および靱性のバランスの点か
ら、1.0wt ％以下とすべきである。

【００１８】Mo:Moの含有量は、経済性および靱性のバ
ランスの点から、0.5wt ％以下とすべきである。

【００１９】Nb:Nbは、Nb(CN)としてのオーステナイト
結晶粒の粗大化を防止する作用を有する。しかしなが
ら、経済性の点から、Nbの含有量は0.05wt％以下とすべ
きである。

【００２０】V :V は、鋼の強度を確保する作用を有す
る。しかしながら、経済性および靱性のバランスの点か
ら、V の含有量は0.1wt ％以下とすべきである。

【００２１】Ti:Tiは、鋼の強度を確保する作用を有す
る。しかしながら、経済性および靱性のバランスの点か
ら、V の含有量は0.1wt ％以下とすべきである。

【００２２】B :B 含有量が0.003 wt％を超えると靱性
が劣化する。従って、B 含有量は0.003wt％以下とすべ
きである。

【００２３】ＵＯＥプロセス：この発明に使用される断
面円形のステンレスクラッド鋼管（素管）は、ＵＯＥプ
ロセスによって、製造することが好ましい。その理由
は、ＵＯＥは、断面円形の大径ステンレスクラッド鋼管
を製造しやすいプロセスであること、および、鋼管の長
さを、12から18ｍの長尺に製造可能であり、寸法精度も
比較的良好であることによる。ただし、ＵＯＥプロセス
によって製造することに限定されるものではない。

【００２４】誘導加熱装置：この発明の製造方法は、断
面円形のステンレスクラッド鋼管を、誘導加熱装置によ
り、加熱する。その理由は、工業的に早く（短時間で）
昇熱したいこと、および、出来るかぎり軟化ゾーンを小
さくとり、鋼管の変形を防止したいことによる。誘導加
熱装置でなく、雰囲気炉内加熱を使用した場合、全体加
熱の為、鋼管の真円度の確保が非常に困難である。

【００２５】溶体化温度：溶体化温度は、JIS G 4304
「熱間圧延ステンレス鋼板」に規定されている温度とす
る。例えば、SUS 304(L)および SUS 316(L) の溶体化温
度は、1010から1150℃である。なお、温度保持時間は、
鋼管の搬送スピードに依存するが、10秒以上とすること
が必要である。断面円形のステンレスクラッド鋼管を誘
導加熱装置内において加熱後、成形ロールに到達するま
で、および、成形ロールにおいて角形に成形中におい
て、その温度が下がってくるが、合せ材のステンレス鋼
が有する鋭敏化温度（オーステナイト系の場合は、約80
0 ℃）に到達するまでに、角形成形を終了することが望
ましい。

【００２６】成形ロールにおける成形：断面円形のステ
ンレスクラッド鋼管を、一挙に断面四辺形の角形にする
ことは困難である。従って、上下および左右一対の、２
段以上の成形ロールが必要である。図１から図４は、こ
の発明の１実施態様を示す図である。図１から図３は断
面円形のステンレスクラッド鋼管を角形鋼管に成形する
状況を示す正面図、図４はこの発明の製造方法の概略工
程図である。図面において、１は断面円形のステンレス
クラッド鋼管の素管、1aは断面円形のステンレスクラッ
ド鋼管、1bはステンレスクラッド角形鋼管、２および３
は成形ロール、４はプッシャー、５は拘束ロール、６は
誘導加熱炉（誘導加熱装置）、７は水冷リングである。
図２に示す、(1＋n)段目の成形ロール２は、同一垂直面
上で、鋼管の上下および左右方向と接触するように配置
された、カリバーをつけた、上下左右のカリバーロール
2aから構成されている。ここで、(1＋n)において、ｎは
０以上の整数である。図３に示す最終段の成形ロール３
は、同一垂直面上で、鋼管の上下および左右方向と接触
するように配置された、上下左右のフラットロール3aか
ら構成されている。また、溶接シームにあたるロール2a
および3aは、溝付きである。

【００２７】冷却手段：急冷は水冷によって行われる。
成形ロール２および３によって成形されたステンレスク
ラッド鋼管1aは、成形後、直ちに水冷リング（冷却ノズ
ル）によって、ムラなく水冷する。冷却方法は、外面冷
却または内外面冷却とする。冷却速度は、800 から400
℃まで、平均冷却速度で、空冷以上の冷却速度、即ち、
0.5 ℃／秒以上あることが好ましい。

【００２８】曲がり矯正ロール：成形または冷却によ
り、万一生じた曲がりについては、必要により、矯正ロ
ールによって対処してもよい。

【００２９】合せ材のステンレスの表面処理：ステンレ
ス表面処理として、ステンレスショット、ブラッシン
グ、バフ研磨処理等の処理を、用途により採用すること
ができる。外面のステンレスの表面処理を行うことによ
り、意匠性が向上する。

【００３０】

【実施例】次に、この発明を、実施例によって、更に、
詳細に説明する。先ず、ＵＯＥプロセスによって、母材
の外側にステンレス鋼がクラッドされた、断面円形のス
テンレスクラッド鋼管（素管）を調製した。製造工程
は、下記の通りであった。即ち、ステンレスクラッド鋼
板に、ＵＯ成形を施し、次いで、母材に潜弧溶接｛ＳＡ
Ｗ（サブマージド・アーク溶接）｝を施し、次いで、合
わせ材のステンレスにオーバレイ・ティグ（TIG ）溶接
を施し、次いで、拡管を行い、かくして、断面円形のス
テンレスクラッド鋼管（素管）を調製した。

【００３１】次いで、図４に示す装置によって、ステン
レスクラッド角形鋼管を調製した。即ち、断面円形のス
テンレスクラッド鋼管（素管）を、誘導加熱装置６に導
き、ステンレスクラッド鋼管をその軸線方向に移送しな
がら、合せ材のステンレス鋼の溶体化温度まで加熱し、
次いで、加熱したステンレスクラッド鋼管を、２段の成
形ロール２および３（１段目がカリバーロール2a、２段
目がフラットロールの3aの２段成形）によって、角形形
状に熱間成形しながら移送した。次いで、角形形状に成
形が終了した直後に水冷リング７による水冷によって鋼
管を急冷し、かくして、ステンレスクラッド角形鋼管の
供試体（以下、「本発明供試体」という）Nos.１から６
を調製した。冷却方法は、外面冷却を使用し、冷却速度
は、12℃／秒 (at1/2t) であった。合せ材のステンレス
および母材の鋼の化学成分組成を表１に、および、製造
諸元を表２に示す。

【００３２】次いで、調製された本発明供試体Nos.１か
ら６の、コーナーＲ部の強度および靱性を測定し、その
結果を表２に併せて示す。

【００３３】更に、本発明供試体No１の寸法、即ち、
径、その辺部およびコーナーＲ部の厚さ、平坦度および
コーナーのＲを測定し、その結果を表３に示す。更に、
辺部の強度および靱性を測定し、その結果を表３に併せ
て示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例で示すように、この発明方法によっ
て製造されたステンレスクラッド角形鋼管は、良好な寸
法特性を有している。一方、本発明は、溶体化処理を行
っていることと同じであるので、耐食性も優れている。

【００３８】また、従来の、冷間ロールによって成形さ
れたステンレスクラッド角形鋼管においては、例えば、
１辺の長さ（径）が350mm ×厚さ12 mm （40キロ級）の
場合、コーナーＲ部の降伏比は、94％にもなり、ほとん
ど90％以上となっていた。これに対し、本発明供試体No
s.１から６は、いずれもコーナーＲ部の降伏比が70％代
である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、良好な寸法精度を有し、且つ、耐食性および意匠性
に優れる建築構造用の大径ステンレスクラッド角形鋼管
を得ることができ、かくして、工業上有用な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】断面円形のステンレスクラッド鋼管を角形鋼管
に成形する状況を示す正面図

【図２】断面円形のステンレスクラッド鋼管を角形鋼管
に成形する状況を示す正面図

【図３】断面円形のステンレスクラッド鋼管を角形鋼管
に成形する状況を示す正面図

【図４】この発明の製造方法の概略工程図である

【符号の説明】

１ステンレスクラッド鋼管の素管 1a 断面円形のステンレスクラッド鋼管 1b ステンレスクラッド角形鋼管２成形ロール 2a カリバーロール３成形ロール 3a フラットロール４プッシャー５拘束ロール６誘導加熱炉７水冷リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材の外側にステンレス鋼がクラッドさ
れた、断面円形のステンレスクラッド鋼管を誘導加熱装
置に導き、前記ステンレスクラッド鋼管をその軸線方向
に移送しながら、前記誘導加熱装置によって前記ステン
レス鋼の溶体化温度まで加熱し、次いで、加熱した前記
ステンレスクラッド鋼管を、前記誘導加熱装置の出側に
設けられた、同一垂直面上に、前記ステンレスクラッド
鋼管の上下方向および左右方向に接触するように配置さ
れた、上下および左右一対の、２段以上の成形ロールを通して断面角形の形状に熱間成
形し、次いで、前記成形ロールの出側に配置された冷却
手段によって、前記ステンレスクラッド鋼管を急冷する
ことを特徴とする、大径ステンレスクラッド角形鋼管の
製造方法。
【請求項２】前記ステンレス鋼は、耐食ステンレス鋼
であり、そして、前記母材は、 C:0.02〜0.06wt％、 Si:0.05 〜0.8 wt％、 Mn:0.8〜2.2 wt％、 Al:0.01 〜0.08wt％、 N:0.002 〜0.01wt％、残り、鉄および不可避的不純物、および Cu:1.0wt％以下、 Ni:1.0wt％以下、 Cr:1.0wt％以下、 Mo:0.5wt％以下、 Nb:0.05wt ％以下、 V :0.1wt％以下、 Ti:0.1wt％以下、 B :0.003 wt ％以下、の１種または２種以上を含有する鋼からなる請求項１記
載の大径ステンレスクラッド角形鋼管の製造方法。