JPH10130783A - 非調質高強度継目無鋼管 - Google Patents

非調質高強度継目無鋼管

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JPH10130783A
JPH10130783A JP28482296A JP28482296A JPH10130783A JP H10130783 A JPH10130783 A JP H10130783A JP 28482296 A JP28482296 A JP 28482296A JP 28482296 A JP28482296 A JP 28482296A JP H10130783 A JPH10130783 A JP H10130783A
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JP
Japan
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less
strength
steel pipe
heat treated
seamless steel
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Application number
JP28482296A
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English (en)
Inventor
Yukio Miyata
由紀夫 宮田
Mitsuo Kimura
光男 木村
Takaaki Toyooka
高明 豊岡
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非調質状態で引張強さ640 MPa 以上の強度を
有し溶接性にも優れた安価な非調質高強度継目無鋼管を
提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.20〜0.40%、Si:0.1
〜1.0 %、Mn:1.0 〜2.0 %、P:0.03%以下、S:0.
02%以下、Al:0.005 〜0.10%と制限し、Tiを0.03〜0.
30%を含有し、TiC による析出強化により、高強度で、
かつ溶接性にも優れ、しかも安価な非調質高強度継目無
鋼管を得る。また、上記基本組成に加えて、さらにNi:
0.2 %以下、Cr:0.2 %以下、Cu:0.2 %以下、Mo:0.
2 %以下のうちから選ばれた1種または2種以上、およ
び/またはV:0.2 %以下、Nb:0.2 %以下のうちから
選ばれた1種または2種を含有できる。さらに、Ceq
(%)が0.65%以下であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧シリンダーや
自動車部品などに用いられる継目無鋼管に関し、とくに
熱間加工のままの非調質状態で使用できる非調質高強度
継目無鋼管に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、油圧シリンダーや自動車部品
に使用される鋼管としては、熱処理を施した継目無炭素
鋼鋼管が多用されていた。しかしながら、熱処理におい
て全長にわたって均一な製品特性を得ることは必ずしも
容易ではなく、また曲りの発生を防止する工夫も必要と
なる。さらに、熱処理工程が付加される調質鋼管は製造
工期が長くなり、コスト高となる問題がある。このた
め、調質鋼管と同等以上の特性を有し、非調質状態で使
用できる高強度継目無鋼管が要望されていた。
【0003】また、従来、鋼管素管は、寸法精度を確保
するために1回あるいは数回の冷間引抜きを行うととも
に、冷間引抜き時の加工歪を除去するために応力除去焼
鈍を行い、ついで切削加工等の適当な加工を施し油圧シ
リンダー等の製品としていた。しかしながら、近年の機
器の大型化に伴い、従来の冷間引抜き装置では能力不足
となりがちなことや、冷間引抜きやそれに伴う応力除去
焼鈍を行うことは製造工期を長くすることなどから、冷
間引抜きを行わず、直接、造管のままの鋼管素管に対し
切削加工等の加工を施し製品とする試みがなされ、造管
のままで所定の強度を有する高強度継目無鋼管が要望さ
れていた。製品の軽量化の要求と相まって、所定の強度
としては、引張強さ640MPa以上の強度とすることが望ま
れるようになっている。
【0004】このような強度の非調質継目無鋼管とし
て、例えば、特開平5-202447号公報には、Vの析出硬化
作用およびMn、Crのマトリックス強化およびAl、Ti、N
の適量添加により高強度化したシリンダー用非調質継目
無鋼管が提案されている。しかしながら、この鋼管は、
Crが多量に添加されているため、溶接性が低く製品組み
立ての際に支障をきたす恐れがあり問題を残していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
有利に解決し、非調質状態で引張強さ640MPa以上の強度
を有し溶接性にも優れた安価な非調質高強度継目無鋼管
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、Tiを比較的多量に
添加することにより、TiC による析出強化が利用でき、
造管のままで引張強さ640MPa以上の強度を有しかつ溶接
性にも優れ、しかも安価な非調質高強度継目無鋼管を得
ることが可能になるという知見を得た。
【0007】本発明は上記した知見をもとに完成された
ものである。すなわち、本発明は、重量%で、C:0.20
〜0.40%、Si:0.1 〜1.0 %、Mn:1.0 〜2.0 %、P:
0.03%以下、S:0.02%以下、Al:0.005 〜0.10%、T
i:0.03〜0.30%を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする非調質高強度継目無鋼管で
ある。
【0008】また、本発明では、上記基本組成に加え
て、さらに重量%で、Ni:0.2 %以下、Cr:0.2 %以
下、Cu:0.2 %以下、Mo:0.2 %以下のうちから選ばれ
た1種または2種以上、および/またはV:0.2 %以
下、Nb:0.2 %以下のうちから選ばれた1種または2種
を含有できる。また、本発明では、次(1)式 Ceq (%)=C+Si/24 +Mn/6+Ni/40 +Cr/5+Mo/4+V/14 ……(1) で定義されるCeq (%)が0.65%以下であることが好ま
しい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のおける成分組成の限定理
由について説明する。 C:0.20〜0.40% Cは、鋼の強度を増加する元素であり、鋼管の所定の強
度を確保するためには0.20%以上の含有を必要とする
が、0.40%を超えると溶接性および靱性が低下する。こ
のため、Cの含有量は0.20〜0.40%の範囲に限定した。
なお、延性および強度を安定して確保する観点からは0.
25〜0.35%の範囲が好ましい。
【0010】Si:0.1 〜1.0 % Siは、脱酸剤として作用するとともに高強度化に寄与す
る。しかし、0.1 %未満ではその効果は得られず、1.0
%を超えると靱性が低下する。このため、Siの含有量は
0.1 〜1.0 %の範囲に限定した。なお、十分な強度と靱
性を得る観点からは0.3 〜0.7 %の範囲が好ましい。
【0011】Mn:1.0 〜2.0 % Mnは、鋼の強度を増加する元素であり高強度化に寄与す
る。鋼管の所定強度を確保するためには1.0 %以上の含
有を必要とするが、2.0 %を超えると溶接性および靱性
が低下する。このため、Mnの含有量は1.0 〜2.0 %の範
囲に限定した。なお、十分な強度と靱性を得る観点から
は1.3 〜1.8 %の範囲が好ましい。
【0012】P:0.03%以下 Pは、鋼を硬化させ熱間加工性や靱性を低下させる元素
であり、凝固時に最終凝固位置近傍に偏析し、継目無鋼
管の製造に支障をきたすため、できるだけ低減する。し
かし、0.03%までは許容できるため、Pの含有量は0.03
%以下に限定した。
【0013】S:0.02%以下 Sは、Pと同様に凝固時に偏析し、熱間加工性や靱性を
低下させ継目無鋼管の製造に支障をきたすため、できる
だけ低減する。しかし、0.03%までは許容できるため、
Sの含有量は0.03%以下に限定した。 Al:0.005 〜0.10% Alは、脱酸剤として作用するとともに、Nと結合してAl
N を形成し結晶粒を微細化し靱性を向上させる効果を有
している。この効果を得るためには、0.005 %以上の添
加を必要とするが、0.10%を超えると、アルミナ系介在
物が増加し表面欠陥が多発する懸念がある。このため、
Alは0.005 〜0.10%の範囲に限定した。なお、安定した
表面品質を確保する観点からは0.005 〜 0.050%の範囲
が好ましい。
【0014】Ti:0.03〜0.30% Tiは、本発明で最も重要な元素であり、TiC を形成し基
地中に析出して高強度化に寄与する。また、圧延中およ
び圧延後冷却中に析出したTiC を核としてフェライト変
態が促進されるため、組織が微細フェライト組織となり
靱性が向上する。このような効果を得るためには、0.03
%以上の添加が必要である。しかし、0.30%を超えて添
加すると、かえって靱性が劣化する。このため、Tiは0.
03〜0.30%の範囲に限定した。なお、安定した強度と靱
性を確保する観点から、0.10〜0.20%が好ましい。
【0015】Ni:0.2 %以下、Cr:0.2 %以下、Cu:0.
2 %以下、Mo:0.2 %以下のうちから選ばれた1種また
は2種以上 Ni、Cr、Cu、Moはいずれも固溶強化により鋼の強度を増
加させる元素であり、必要に応じ1種または2種以上を
添加できる。しかし、いずれも0.2 %を超えて添加する
と、Crは溶接性、靱性を、Cuは熱間加工性を、Moは溶接
性、靱性を低下させ、Niは、強度増加効果が飽和する。
このため、Ni、Cr、Cu、Moはいずれも0.2 %を上限とし
た。なお、安定した効果を得るためには、Ni、Cr、Cu、
Moともに0.05〜0.15%が好ましい。
【0016】V:0.2 %以下、Nb:0.2 %以下のうちか
ら選ばれた1種または2種 V、Nbはいずれも炭化物を形成し組織を微細化し靱性を
向上させるとともに、基地中に析出して強度を増加させ
高強度化に寄与する元素であり、必要に応じ1種または
2種を添加できる。しかし、いずれも0.2 %を超えて添
加すると、靱性を低下させる。このため、V、Nbはいず
れも0.2 %以下に限定した。なお、安定した効果を得る
ためには、V、Nbともに0.05〜0.15%が好ましい。
【0017】Ceq (%):0.65%以下 Ceq は次(1)式 Ceq (%)=C+Si/24 +Mn/6+Ni/40 +Cr/5+Mo/4+V/14 ……(1) で定義される。上記した成分組成の限定に加え、溶接性
を良好に保つ観点からCeq を0.65%以下に限定するのが
好ましい。Ceq が0.65%を超えると、溶接割れが発生し
やすくなる。
【0018】その他、残部はFeおよび不可避的不純物で
ある。不可避的不純物はできるだけ低減するのが好まし
いが、Nは0.01%まで、Oは0.01%まで許容できる。本
発明の継目無鋼管は、上記した組成の鋼を転炉、電気炉
あるいは真空溶解炉で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊
法で凝固させ、鋼管素材とし、マンネスマン穿孔機で穿
孔し、プラグミル方式、マンドレル方式等の傾斜圧延方
式ミルを用いて熱間圧延により所定の寸法の鋼管とした
のち、空冷することにより製造できる。なお、溶鋼の真
空脱ガス、取鍋精錬などは必要に応じ実施してもよい。
また、熱間圧延は、通常公知の条件でよくとくに限定す
る必要はない。また、熱間圧延後の冷却は、空冷が好ま
しいが、衝風等の緩冷却を施してもよい。
【0019】また、本発明の鋼管は、造管のままで使用
でき、冷間引抜きを行う必要はないが、1回以上の冷間
引抜きを施しても何ら差し支えないことは言うまでもな
い。
【0020】
【実施例】表1に示す化学組成の鋼を転炉で溶製し、連
続鋳造法によりビレットとした。これらのビレットを12
50℃に加熱して、マンネスマンマンドレル方式のミルで
造管し、外径175mm ×肉厚15mmの継目無鋼管とした。こ
れらの鋼管は圧延後空冷とした。造管のままで、これら
鋼管の機械的性質(引張特性、シャルピー試験による衝
撃特性)、および溶接割れ性を調査した。なお、溶接割
れ性は、JIS Z 3158「y形溶接割れ試験」に準拠して20
℃で入熱20kJ/cm の被覆アーク溶接法により溶接を行
い、割れの有無を調査した。これら試験結果を表2に示
す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表2から、本発明例の鋼管は、いずれも引
張強さ640MPa以上の高強度を有し、また、0℃でのシャ
ルピー吸収エネルギーが80J以上と優れた靱性を示し、
さらに溶接割れもなく良好な溶接性を有している。一
方、本発明の範囲を外れる比較例の鋼管は、強度、靱性
あるいは溶接性のいずれか、あるいはすべてが低下して
いる。鋼管No.14 はTiが無添加であるため、強度が不足
し、鋼管No.15 はTiが本発明の範囲外であるため延性、
靱性が低下している。鋼管No.16 はCおよびCeqが本発
明の範囲外であるため延性、靱性および溶接性が低下し
ている。鋼管No.17 はVが、鋼管No.18 はMoが本発明の
範囲外であるため延性、靱性が低下している。鋼管No.1
9 はCeq が本発明の範囲外であるため溶接割れが発生し
ている。
【0024】このように、本発明の鋼管は造管のままの
非調質状態で、高強度、高靱性で溶接性に優れた鋼管で
ある。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、造管のままの非調質状
態で640MPa以上の引張強さを有し、さらに靱性、溶接性
に優れた非調質高強度継目無鋼管を安価に製造できる。
しかも本発明の鋼管は延性に優れており、造管のままで
の使用はもちろん冷間引抜きを施す用途にも適用でき、
産業上多大な効果を奏する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.20〜0.40%、 Si:0.1 〜1.0 %、 Mn:1.0 〜2.0 %、 P:0.03%以下、 S:0.02%以下、 Al:0.005 〜0.10%、 Ti:0.03〜0.30%を含有し、残部Feおよび不可避的不純
    物からなることを特徴とする非調質高強度継目無鋼管。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C:0.20〜0.40%、 Si:0.1 〜1.0 %、 Mn:1.0 〜2.0 %、 P:0.03%以下、 S:0.02%以下、 Al:0.005 〜0.10%、 Ti:0.03〜0.30%を含み、さらに、 Ni:0.2 %以下、 Cr:0.2 %以下、 Cu:0.2 %以下、 Mo:0.2 %以下のうちから選ばれた1種または2種以上
    を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを
    特徴とする非調質高強度継目無鋼管。
  3. 【請求項3】 重量%で、 C:0.20〜0.40%、 Si:0.1 〜1.0 %、 Mn:1.0 〜2.0 %、 P:0.03%以下、 S:0.02%以下、 Al:0.005 〜0.10%、 Ti:0.03〜0.30%を含み、さらに、 V:0.2 %以下、 Nb:0.2 %以下のうちから選ばれた1種または2種を含
    有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とする非調質高強度継目無鋼管。
  4. 【請求項4】 重量%で、 C:0.20〜0.40%、 Si:0.1 〜1.0 %、 Mn:1.0 〜2.0 %、 P:0.03%以下、 S:0.02%以下、 Al:0.005 〜0.10%、 Ti:0.03〜0.30%を含み、さらに、 Ni:0.2 %以下、 Cr:0.2 %以下、 Cu:0.2 %以下、 Mo:0.2 %以下のうちから選ばれた1種または2種以
    上、およびV:0.2 %以下、 Nb:0.2 %以下のうちから選ばれた1種または2種を含
    有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とする非調質高強度継目無鋼管。
  5. 【請求項5】 下記(1)式で定義されるCeq (%)が
    0.65%以下であることを特徴とする請求項1、2、3ま
    たは4記載の非調質高強度継目無鋼管。 記 Ceq (%)=C+Si/24 +Mn/6+Ni/40 +Cr/5+Mo/4+V/14 ……(1)
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007114413A1 (ja) 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Steel Corporation 靭性と溶接性に優れた機械構造用高強度シームレス鋼管及びその製造方法
JP2008266562A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Floran Gmbh 飲料水配管から固形沈積物を除去することを主たる目的とする、少なくとも4種の成分と水との混合物からなる洗浄剤
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RU2487958C2 (ru) * 2011-03-11 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь
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