JPH0987743A

JPH0987743A - 低降伏比高靱性電縫角形鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH0987743A
Application number: JP24906395A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shiotani; 修塩谷
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】降伏比が低く低温靱性に優れ、熱処理工程を
必要としない低降伏比高靱性の角形鋼管の製造方法を提
供する。【解決手段】Ｃを0.20％以下含有し、好ましくはさら
にMn：0.40〜0.90％、Nb：0.005 〜0.040 ％およびTi：
0.005 〜0.050 ％のうち１種または２種を含有する鋼素
材を、未再結晶温度域における圧下率55％以上、圧延終
了温度 730〜830℃、巻取り温度 550℃以下の熱延によ
りコイルとする熱延工程と、電縫溶接による造管工程
と、外周長絞りを板厚の３倍以下とする冷間角形成形工
程とにより低降伏比高靱性角形鋼管を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造材料など
に好適な電縫角形鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築構造物の安全性向上のため、鋼材に
対し各種の要求が高まっている。建築用鋼材の分野で
は、地震時の建築構造物の安全性向上のため、特に降伏
比の低下が強く望まれている。すでに、厚板製品では、
低降伏比実現のため多くの提案がなされている。最近、
鋼管、特に角形鋼管を建築用構造部材として利用する場
合が増加して、低降伏比を有する角形鋼管の要求が高く
なっている。

【０００３】角形鋼管は、熱延コイルを成形、溶接した
電縫鋼管を成形して角形とするのが一般的であるが、電
縫鋼管が熱延コイルを成形して製造するため、成形の際
の加工硬化により降伏比が上昇し、降伏比の低い鋼管の
製造には不利な方法とされている。さらに、角形成形に
よって降伏点の上昇や靱性の劣化が生じ、低降伏比高靱
性角形鋼管は得られていなかった。

【０００４】しかし、最近、特開平３−97811 号公報
に、低降伏比高靱性角管の製造方法が提案されている。
この方法は、低炭素鋼鋼管または低炭素低合金鋼鋼管を
オーステナイト域に加熱し、Ａc₃以上で鋼管を角管に成
形したのち、一部フェライト相を析出させたのち急冷
し、その後焼もどす方法である。また、特開平４−319
号公報には、「降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ
低温靱性に優れた角管の製造方法」が提案されている。
この方法は、低炭素鋼鋼管をオーステナイト＋フェライ
トの２相域に加熱し、角管成形を行いその後急冷し焼も
どす、低降伏比高靱性角管の製造方法である。これらの
技術はいずれも、角形成形を高温で行うことや焼もどし
等の熱処理を行うことを要件としているため、工程数の
増加、製造費用の増加といった工程上、経済上、不利と
なる問題点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点を有利に解決し、熱処理工程を必要としない、降伏
比90％以下の低降伏比高靱性角形鋼管、好ましくは、降
伏点 295〜445N/mm²、引張強さ 400〜550N/mm²、降伏比
90％以下、０℃で27Ｊ以上のシャルピー吸収エネルギー
を有する低降伏比高靱性角形鋼管の製造方法を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：0.20wt％
以下の低炭素鋼素材を熱間圧延により熱延コイルとする
熱延工程と、該コイルを成形し溶接により電縫鋼管とす
る造管工程と、冷間加工で角形鋼管とする角形成形工程
とからなる電縫角形鋼管の製造方法において、前記熱延
工程が、未再結晶温度域における圧下率が55％以上、圧
延終了温度が 730〜830 ℃、巻取り温度が 550℃以下と
する熱間圧延からなる工程であり、前記角形成形工程が
外周長絞りを板厚の３倍以下とする角形成形加工を施す
工程であることを特徴とする低降伏比高靱性電縫角形鋼
管の製造方法であり、さらに本発明は、前記低炭素鋼素
材として、重量％で、Ｃ：0.10〜0.20％、Si：0.30％以
下、Mn：0.40〜0.90％、Al：0.060 ％以下を含有し、さ
らにNb：0.005 〜0.040 ％およびTi：0.005 〜0.050 ％
のうち１種または２種を含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物からなる鋼素材を用いることが好適である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明はまず、低降伏比高靱性の
熱延コイルを得るために、鋼組成と熱間圧延条件を特定
し電縫鋼管としたのち、次に冷間角形成形において加工
硬化を制御することにより、熱処理を施さなくても低降
伏比高靱性角形鋼管の製造を可能としたものである。

【０００８】まず、素材の化学組成の限定理由について
述べる。Ｃ：0.20wt％以下Ｃは強度の確保のために必要であるが、0.20％超にする
と延性、靱性の劣化が著しく、かつ溶接性を害するので
0.20％以下とした。他の合金元素は、強度と靱性の要求
にしたがって添加すればよい。

【０００９】最近、建築構造用冷間ロール成形角形鋼管
に要求されている特性は、板厚12mm以上については、降
伏点 295〜445N/mm²、引張強さ 400〜550N/mm²、降伏比
90％以下、さらに０℃で27Ｊ以上というシャルピー吸収
エネルギーが要求されている。このような低降伏比高靱
性角形鋼管（BCR295）を得るためには、さらに下記のよ
うな鋼素材の組成限定が必要となる。

【００１０】Ｃ：0.10〜0.20％Ｃは強度確保のために必要で、0.10％未満では上記要求
強度を満足しない。0.20％超では、延性、靱性の劣化が
著しい。このため、Ｃは0.10〜0.20％の範囲とした。 Si：0.30％以下 Siは脱酸剤として作用し、強度増加をもたらすが、0.30
％を超えての添加は靱性を劣化させるため、Siは0.30％
を上限とした。

【００１１】Mn：0.40〜0.90％ Mnも必要な強度確保のために必要であるが、0.40％未満
にすると降伏比が増大して望ましくなく、0.90％を超え
ると、上記した要求強度（BCR295）を超えるため、Mnは
0.40〜0.90％の範囲とする。 Al：0.060 ％以下 Alは脱酸剤として効果があり、また鋼中のＮと結合して
AlN となり、オーステナイト粒を微細化する作用を有し
ているが、0.060 ％を超えて添加すると靱性が劣化する
ので0.060 ％を上限とした。

【００１２】Nb： 0.005〜0.040 ％、Ti： 0.005〜0.05
0 ％のうち１種または２種 Nb、Tiとも炭窒化物として析出し、オーステナイト結晶
粒の粗大化を阻止し、フェライト結晶粒の微細化に有効
に作用する。この効果はNb、Tiともに 0.005％未満では
認められない。Nbでは 0.040％を、Tiでは 0.050％を超
えて添加してもその効果は飽和するため、Nbは 0.005〜
0.040 ％、Tiは 0.005〜0.050 ％の範囲とした。

【００１３】その他、不純物元素として、Ｐ、Ｓは低い
ほど好ましい。Ｐは 0.020％、Ｓは0.010％までは許容
でき、好ましくはＰ： 0.015％以下、Ｓ： 0.005％以下
とした。また、Ｎは本発明では特に限定しないが、Al、
Nb、Tiとの窒化物を形成し、粒の微細化に有効に作用す
るため必要であり、多すぎると窒化物の粗大化をもたら
すため0.004 ％以下が望ましい。

【００１４】また、強度増加元素として必要に応じ、C
r、Mo、Ni、Ｖを添加してもよい。上記成分の鋼素材の
溶製方法は常法どおりでよく、特に限定しない。溶解精
錬は転炉あるいは電気炉いずれも好適であり、真空脱ガ
ス等の処理は必要に応じて実施できる。溶解精錬後凝固
させるが、連続鋳造法が生産上、経済上有利であるが、
造塊法でもよい。凝固後、熱間圧延（あるいは分塊工程
を経て）により熱延コイルとする。

【００１５】次に、熱延工程について説明する。上記し
た成分の鋼素材をオーステナイト域に加熱し、圧延す
る。圧延はオーステナイトからの変態組織の微細化のた
めに、未再結晶温度域での圧下率を55％以上とする。未
再結晶温度域での圧下率は55％未満では組織の微細化が
はかれないため、圧下率は55％を下限とした。未再結晶
温度域は、通常この鋼種ではＡr₃変態点以上、 950℃以
下である。

【００１６】圧延終了温度を 730〜830 ℃とする。圧延
の終了温度は、高すぎると変態組織の細粒化効果が小さ
くなり、低すぎるとミルの負荷増大等、圧延上の困難が
著しいため、圧延終了温度は 730〜830 ℃の範囲とし
た。巻取り温度は 550℃以下とした。 550℃超の高い温
度では、コイル自体で自己焼鈍されることによる固溶Ｃ
の析出等により、降伏強度を増加させ、降伏比が高くな
るため、巻取り温度は 550℃以下とした。

【００１７】次に、造管工程について説明する。電縫鋼
管の製造は、熱延コイルを連続的にロール成形法により
順次円形に成形したのち、高周波抵抗溶接で突き合せ部
を溶接して円管とする。角形成形工程について説明す
る。電縫鋼管をリシェイピングスタンドにて角形に成形
していくが、角形成形時の加工硬化が大きいと、降伏
点、降伏比の上昇、靱性の劣化が起きるので、角形成形
時の外周長の絞りを板厚の３倍以下とした。

【００１８】リシェイピングスタンドは概略、次のよう
なものである。上下に一対の水平ロール、左右に一対の
垂直ロールから構成され、それが複数台、電縫管製造設
備内に配置され、円形断面の電縫管を順次成形して角管
を得ている。

【００１９】

【実施例】表１に示したす化学成分を有する鋼を、転炉
−連鋳法で溶製し、220mm 厚スラブとした。このスラブ
を1230℃に加熱し、表１に示す熱延条件で22mm厚の熱延
コイルとした。熱延コイルを用い電縫溶接プロセスで電
縫鋼管とした。これら電縫鋼管を冷間加工により表１に
示す角形成形条件で辺長 400mm×肉厚22mmの角形電縫鋼
管とした。

【００２０】角形鋼管（Ｌ方向）から引張試片、シャル
ピー衝撃試験片を採取し、引張試験、シャルピー衝撃試
験を実施し、その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】No. １〜６が本発明例、No. ７〜10は比較
例である。No. ７は角形成形条件が、No. ８、９は熱延
条件が、No. 10はＣ量が0.25％と高く、本発明範囲外の
比較例である。本発明例は、降伏比も低く（90％以
下）、高い vＥ₀（ 120Ｊ以上）を示し、高靱性である
ことがわかる。No. １〜３は、ECR29 に合致した強度を
有する例である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、熱処理を施さなくて
も、低降伏比高靱性電縫角形鋼管を製造することがで
き、耐震性に優れ、安価な建築構造用材料として広く利
用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.20wt％以下の低炭素鋼素材を熱間
圧延により熱延コイルとする熱延工程と、該コイルを成
形し溶接により電縫鋼管とする造管工程と、冷間加工で
角形鋼管とする角形成形工程とからなる電縫角形鋼管の
製造方法において、前記熱延工程が、未再結晶温度域に
おける圧下率が55％以上、圧延終了温度が 730〜830
℃、巻取り温度が 550℃以下とする熱間圧延からなる工
程であり、前記角形成形工程が外周長絞りを板厚の３倍
以下とする角形成形加工を施す工程であることを特徴と
する低降伏比高靱性電縫角形鋼管の製造方法。
【請求項２】前記低炭素鋼素材が、重量％で、Ｃ：0.
10〜0.20％、Si：0.30％以下、Mn：0.40〜0.90％、Al：
0.060 ％以下を含有し、さらにNb：0.005 〜0.040 ％お
よびTi：0.005 〜0.050 ％のうち１種または２種を含有
し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼であるこ
とを特徴とする請求項１記載の低降伏比高靱性電縫角形
鋼管の製造方法。