JPH0953119A - 高強度電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

高強度電縫鋼管の製造方法

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JPH0953119A
JPH0953119A JP23329595A JP23329595A JPH0953119A JP H0953119 A JPH0953119 A JP H0953119A JP 23329595 A JP23329595 A JP 23329595A JP 23329595 A JP23329595 A JP 23329595A JP H0953119 A JPH0953119 A JP H0953119A
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rolled
electric resistance
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JP23329595A
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Fumihiko Kikuchi
文彦 菊池
Yasuhide Fujioka
靖英 藤岡
Junichi Tamaoki
純一 玉置
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 引張強さ980N/mm2以上で、かつ耐遅
れ破壊特性に優れた高強度電縫鋼管を製造する。 【解決手段】 C、Si、Mn、P、S、Cr、Moを
特定範囲で含有し、Nb、Ti、V、Ni、Bのうちの
少なくとも1種以上を特定範囲で含有し、残部がFeお
よび不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延して550
℃以下で巻取った熱延鋼帯を、圧下率10〜40%で冷
間圧延した冷延鋼板を素材とし、電縫溶接して得た電縫
鋼管の最高硬さHV550以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に高強度を必
要とする機械構造用鋼管、例えば自動車ドア補強用のイ
ンパクトバー等に使用される引張強さ980N/mm2
以上の高強度電縫鋼管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車などの車両用ドアには、側面衝突
時などにおける安全を図り、しかも軽量性を得るため、
高強度鋼管からなるドア補強用のインパクトバーが使用
されている。ドア補強用のインパクトバーは、実使用環
境下では衝突により荷重が負荷されるとボディと共に塑
性変形するが、搭乗者にドア内部が接触する前にどれだ
けのエネルギーを吸収できるかが大切で、非常に高い強
度と、ある程度の塑性変形、いわゆる伸び量を有するこ
とが大切である。
【0003】また、ドア補強用のインパクトバーは、車
体に取付けられた後は長期間ドア内で放置されるため、
遅れ破壊が懸念され、特にドア補強材のように高強度で
あること、さらにドア内への雨水の侵入等、環境条件か
らも極めて不利であり、遅れ破壊が進展した場合は、ド
ア補強材の役目をなさず、大きな問題となる。
【0004】このようなインパクトバーを得る方法とし
ては、C:0.08〜0.23%、Si:0.8%以
下、Mn:2.0%以下、Nb:0.10%以下を含有
し、かつCr:1.0%以下、Mo:0.60%以下の
1種以上を含有し、残部は脱酸度を調整することにより
残存するsol.Al、Feおよび不可避的不純物から
なる素材鋼スラブを、熱間圧延後、450〜650℃の
温度範囲で巻取り、熱延鋼板としたのち、電縫溶接を行
うことにより、造管のまま、もしくは歪取り焼鈍を行
い、引張強さ60〜100kgf/mm2の鋼管とする
方法(特開平2−197525号公報)が提案されてい
る。
【0005】また、C:0.15〜0.23%、Si:
0.5%以下、Mn:1.5%以下、Ti:0.04%
以下、B:0.0003〜0.0035%、N:0.0
080%以下を含有し、あるいはさらにこれに加えて、
Ni:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.
5%以下の1種または2種以上を含有し、残部は脱酸度
を調整することにより残存するsol.Al、Feおよ
び不可避的不純物からなる鋼管に焼入れ処理を行う方法
(特開平3−122219号公報)が提案されている。
【0006】さらに、C:0.10〜0.30%、S
i:0.03〜1.20%、Mn:0.6〜2.0%、
Cr:0.3〜1.5%を含有し、残部がFeおよび不
可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、スリッティング
してから電縫溶接する方法(特開平5−59493号公
報)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平2−197
525号公報に開示の方法は、コストの観点から有利な
電縫溶接のままで高強度かつ三点曲げで折損しない方法
であるが、これのみではドア補強用として980N/m
2(100kgf/mm2)以上の高強度にはなり得な
い。また、特開平3−122219号公報に開示の方法
は、図4に示すとおり、高周波焼入れが必須の高周波焼
入れ型のドア補強用鋼管であり、高周波焼入れ型のため
遅れ破壊に対して有利であるが、熱処理コストが高く、
コスト的には極めて高くなる。さらに、特開平5−59
493号公報に開示の方法は、電縫溶接のままおよび元
素としてNb、Ti、Mo添加がないため、コスト的に
は有利であるが、溶接部近傍の硬度バラツキに起因する
不均一な内部残留応力など、遅れ破壊に不利であり、ド
ア補強用としての耐遅れ破壊特性に優れたものではな
い。
【0008】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、ドア補強用インパクトバーに要求される引張強
さ980N/mm2以上で、かつ耐遅れ破壊特性に優れ
た高強度電縫鋼管の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく溶接部ならびに母材部の硬さと遅れ破壊の
関係を明らかにすべく種々試験検討を重ねた。その結
果、素材の成分と冷間圧下率を特定することにより最高
硬さをHV550以下に規定することによって、三点曲
げ性は勿論のこと、耐遅れ破壊特性に優れた引張強さ9
80N/mm2以上のドア補強用インパクトバーとして
最適な高強度電縫鋼管を低コストで得られることを確認
し、この発明に到達した。
【0010】すなわちこの発明は、C:0.08〜0.
20%、Si:0.10〜0.50%、Mn:1.0〜
2.5%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、
Cr:0.5〜2.0%、Mo:1.0%以下を含有
し、さらにNb:0.015〜0.050%、Ti:
0.015〜0.100%、V:0.10%以下、N
i:1.0%以下、B:0.0005〜0.0050%
のうちの少なくとも1種以上を含有し、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延して550℃
以下で巻取った熱延鋼帯を、圧下率10〜40%で冷間
圧延した冷延鋼板を素材とし、電縫溶接して得た電縫鋼
管の最高硬さHV550以下とすることを特徴とする高
強度電縫鋼管の製造方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明において電縫鋼管の素材
となる鋼板は、冷間圧延後に引張強さ980N/mm2
以上を満足し、かつ最高硬さHV550以下を満足しな
ければならない。そのため、鋼の成分を限定した理由
は、以下のとおりである。
【0012】Cは鋼の強度を高めるために重要な元素
で、引張強さ980N/mm2以上を得るには0.08
%以上が必要であるが、また、0.20%を超えると電
縫部の硬さがHV550以上となり、耐遅れ破壊特性が
悪化するため、0.08〜0.20%とした。
【0013】Siは鋼の脱酸のために必要な元素である
が、鋼板の機械的特性に寄与し、延性などを向上するに
は0.10%以上が必要で、また、0.50%を超える
と電縫溶接の際に溶接欠陥が生じ易くなるため、0.1
0〜0.50%とした。
【0014】Mnは強度および靭性を向上させるために
有効な元素でしかも安価であるが、1.0%未満では引
張強さ980N/mm2以上を満足させることができ
ず、また、2.5%を超えるとSiと同様電縫溶接の際
に溶接欠陥が生じ易くなるため、1.0〜2.5%とし
た。
【0015】Pは溶接部、母材部の靭性を悪化させる元
素であり、0.02%を超えると靭性が低下するので、
0.02%以下とした。
【0016】Sは非金属介在物のMnSを生成させ、靭
性および溶接部の健全性を悪化させる元素であり、0.
02%を超えると特にこの傾向が顕著となるので、0.
02%以下とした。好ましくは0.01%以下である。
【0017】Crは強度および靭性を比較的安価に向上
させるのに有効な元素であるが、0.5%未満では引張
強さ980N/mm2以上を満足させることができず、
また、2.0%を超えるとMnと同様電縫溶接の際に溶
接欠陥が生じ易くなるため、0.5〜2.0%とした。
【0018】Moは強度を向上させるのに重要な元素で
あるが、1.0%を超えるとその効果が飽和し、経済的
に不利となるので、1.0%以下とした。
【0019】Nb、Ti、V、Ni、Bは強度および靭
性を向上させるための元素であり、少なくとも1種以上
を下記範囲で添加する。
【0020】Nbは炭化物の析出強化による強度向上な
らびに析出物による粗粒化を防止し、靭性を向上させる
のに有効な元素であるが、0.015%未満ではその効
果が十分でなく、0.050%を超えるとその効果が飽
和し、経済的に不利となるので、0.015〜0.05
0%とした。
【0021】Tiは鋼中に固溶しているNをTiNとし
て固定し、粗粒化を防止して強度と靭性を向上させるの
に有効な元素であるが、0.015未満では通常不可避
的に含まれるNの範囲でこの効果を得ることができず、
また、0.100%を超えると粗大な窒化物を形成して
逆に強度と靭性が悪化するので、0.015〜0.10
0%とした。
【0022】Vは炭化物の析出強化による強度向上に有
効な元素であるが、0.1%を超えるとその効果が飽和
し、経済的に不利となるので、0.1%以下とした。
【0023】Niは素材の強化ならびに靭性向上に有効
な元素であるが、1.0%を超えるとその効果が飽和
し、経済的に不利となるので、1.0%以下とした。
【0024】Bは強度および靭性向上効果が大きい元素
であるが、0.0005%未満ではその効果が十分でな
く、また、0.0050%を超えると靭性悪化をもたら
すので、0.0005〜0.0050%とした。
【0025】この発明において熱間圧延後の巻取り温度
を550℃以下としたのは、耐遅れ破壊特性改善の観点
からC量を0.08〜0.20%と低い値にしており、
また、冷間圧延で高強度を得ようと圧下率を高めると靭
性悪化をもたらしてしまう恐れがあり、強度と靭性を得
るために550℃以下とした。
【0026】また、この発明において冷間圧延における
圧下率を10〜40%としたのは、減肉率が10%未満
ではドア補強用として十分な強度が得られず、また、4
0%を超えると加工硬化を起こして伸びが急激に悪化
し、三点曲げ試験で折損するので、10〜40%とし
た。
【0027】さらに、この発明において電縫溶接して得
た電縫鋼管の最高硬さを溶接部も含めてHV550以下
としたのは、遅れ破壊は強度と相関があり、強度がある
強度を超えると遅れ破壊の感受性が高くなる。そこで、
塩酸環境下における母材部、溶接部の硬度測定と遅れ破
壊試験を行った結果、溶接部ならびに母材部の硬さがい
ずれもHV550以下でないと遅れ破壊が発生するとの
知見を得たので、溶接部を含めた電縫鋼管の最高硬さを
HV550以下とした。
【0028】
【実施例】
実施例1 表1に示す化学組成の鋼種1〜14の本発明鋼および鋼
種15〜22の比較鋼を転炉で溶製し、図1に示すとお
り、連続鋳造によりスラブとなし、これらの各スラブを
1250℃に均熱したのち、粗圧延し850℃で熱間仕
上圧延を行って表2に示す巻取り温度で巻取った。これ
らの各熱延コイルは、表2に示す圧下率でそれぞれ5ス
タンドからなるタンデム圧延機を用いて冷間圧延し、厚
さ2.0mmの冷延コイルを得た。これらの各冷延コイ
ルは、スリッティングした後電縫溶接し、切断して外径
31.8mm、肉厚2.0mm、長さ10mの電縫鋼管
とした。
【0029】上記のようにして得た各電縫鋼管につい
て、JIS Z2241に規定の金属材料引張試験方法
に準じて引張試験を実施し、降伏点と引張強さを求め
た。また、各電縫鋼管の溶接部と母材部の最高硬さを求
めた。さらに、各電縫鋼管は、三点曲げ試験を行い、折
損の有無を調査した。さらにまた、各電縫鋼管は、遅れ
破壊の有無を調査した。その結果を表2に示す。
【0030】なお、溶接部と母材部の最高硬さは、各電
縫鋼管の溶接部および母材部から試験片を切り出し、J
IS Z2244に規定のビッカース硬さ試験方法に準
じて実施した。また、三点曲げ試験は、図3に示すとお
り、スパンL:800mm、曲げ半径R:152mmで
ストロークS:150mmとなるまで曲げ荷重Pを付加
する三点曲げ試験を実施し、折損の有無を検査した。さ
らに、遅れ破壊の有無は、長さ500mmの電縫鋼管を
1.0規定の塩酸溶液中に1200時間浸漬し、全面、
全長に亘り浸透探傷試験での割れの有無を目視観察で行
った。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】表2に示すとおり、鋼種1〜14を使用
し、巻取り温度550℃以下、冷間圧延における圧下率
15%の冷延コイルを使用し、最高硬さHV550以下
とした本発明例の電縫鋼管は、いずれも引張強さ980
N/mm2以上、三点曲げ試験での折損ならびに遅れ破
壊試験での割れは皆無であり、高強度で、曲げ特性に優
れると共に、耐遅れ破壊特性に優れた電縫鋼管が得られ
ている。これに対し、本発明の範囲から外れている鋼種
15〜22を使用した比較例の電縫鋼管は、Cが本発明
の範囲未満の鋼種15、Crが本発明の範囲未満の鋼種
18、圧下率が本発明の範囲未満の鋼種21の電縫鋼管
は、いずれも引張強さが980N/mm2未満と低く、
Cが本発明の範囲を超える鋼種16、Mnが本発明の範
囲を超える鋼種17、圧下率が本発明の範囲を超える鋼
種22の電縫鋼管は、溶接部の最高硬さがHV550を
超え、三点曲げ試験、遅れ破壊試験で亀裂の発生が見ら
れた。また、Crが本発明の範囲を超える鋼種19の電
縫鋼管は、溶接部の最高硬さがHV550を超え、三点
曲げ試験で亀裂の発生が見られ、巻取り温度が本発明の
範囲を超える鋼種20の電縫鋼管は、引張強さが980
N/mm2未満と低く、しかも遅れ破壊試験で亀裂の発
生が見られた。
【0034】実施例2 前記表1に示す鋼種1と鋼種3の熱延コイルのそれぞれ
について、圧下率を5〜45%の間で変化させて5スタ
ンドからなるタンデム圧延機を用いて冷間圧延し、得ら
れた各冷延コイルは、スリッティングした後電縫溶接
し、切断して外径31.8mm、肉厚2.0mm、長さ
10mの電縫鋼管とした。鋼種1、3の各電縫鋼管につ
いて引張試験を実施し、鋼種1の各電縫鋼管について引
張強さを、また、鋼種3の各電縫鋼管について伸びを測
定した。その結果を図2に示す。
【0035】図2に示すとおり、引張強さ980N/m
2以上を満足させるには、冷間圧延における圧下率を
10%以上とする必要があり、かつ伸び5%以上を満足
させるためには、冷間圧延における圧下率を40%以下
とする必要があることが判明した。
【0036】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、引張強さ980N/mm2以上と高強度で、曲げ特
性に優れると共に、耐遅れ破壊特性に優れた電縫鋼管
を、電縫溶接後の熱処理を行うことなく、高能率、低コ
ストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における電縫鋼管の製造工程の概略系
統図である。
【図2】実施例2の冷間圧延における圧下率と電縫鋼管
の伸び、引張強さとの関係を示すグラフである。
【図3】実施例1における三点曲げ試験方法の説明図で
ある。
【図4】従来の電縫鋼管の製造工程の概略系統図であ
る。
【符号の説明】 L スパン S ストローク R 曲げ半径 P 曲げ荷重

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.08〜0.20%、Si:0.
    10〜0.50%、Mn:1.0〜2.5%、P:0.
    02%以下、S:0.02%以下、Cr:0.5〜2.
    0%、Mo:1.0%以下を含有し、さらにNb:0.
    015〜0.050%、Ti:0.015〜0.100
    %、V:0.10%以下、Ni:1.0%以下、B:
    0.0005〜0.0050%のうちの少なくとも1種
    以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からな
    る鋼を、熱間圧延して550℃以下で巻取った熱延鋼帯
    を、圧下率10〜40%で冷間圧延した冷延鋼板を素材
    とし、電縫溶接して得た電縫鋼管の最高硬さHV550
    以下とすることを特徴とする高強度電縫鋼管の製造方
    法。
JP23329595A 1995-08-18 1995-08-18 高強度電縫鋼管の製造方法 Pending JPH0953119A (ja)

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