JPS6289813A - 低降伏比高張力電縫鋼管用熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

低降伏比高張力電縫鋼管用熱延鋼帯の製造方法

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JPS6289813A
JPS6289813A JP22945885A JP22945885A JPS6289813A JP S6289813 A JPS6289813 A JP S6289813A JP 22945885 A JP22945885 A JP 22945885A JP 22945885 A JP22945885 A JP 22945885A JP S6289813 A JPS6289813 A JP S6289813A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は主として油井用鋼管として使用8れる電縫鋼
管用の熱延鋼帯を製造する方法に関し、特に降伏比が低
くしかも高強度を有する電縫鋼管用熱延鋼帯を安定して
製造する方法に関するものでめる。
叙1* の↑支1小i 一般に油井用鋼管、<’Aえばケーシングやチュービン
グに使用される鋼管としては、高強度を有することか必
要とされるのは勿論でおるか、管瑞写を加工することも
多いため加工性かめる程度臣れていることも求められ、
そのため近年(よ降伏比すなわち降伏応力/引張強ざの
値か小さくしかも引張強ざが大きい低降伏比高張力電縫
鋼管の需要か増大している。このような油井用の低降伏
比高張力鋼管の代表的な規格としては、API規、烙に
=55か必り、この規格では鋼管の降伏点が38.7〜
56.2tC9f/mm、引張り強さが66.8Kgf
/mi以上が要求されている。
ところて上)小のように低降伏比高張力の材料将性を有
する電縫鋼管素材としての熱延鋼帯とじては、高炭素で
かつ高Mn系の組成が必要とされ、一般にはCO,20
−0,48%、Vln  1.30〜1.70%、Si
0.10〜0.30%の鋼を用いるのが通常でめる。し
かしながらこの種の鋼において所定の引張強ざを確保す
るためには、熱間圧延直後の鋼帯を比較的高い冷却速度
で冷却する必要があるため、熱間圧延後のフェライト結
晶粒がtvi細化し易く、そのため高い引張強ざを得よ
うとすれば相対的に降伏比が上昇し易く、また次工程で
鋼帯を鋼管に成形加工する際にりロエ硬化によって降伏
点か上昇するため、鋼管における降伏比を所定の範囲に
納めることが極めて困難でおるのが実情である。
ざらに、前述のような高炭素、高Mn系の鋼では、炭素
当量が相当に高いため、鋼の機械的特性は熱間圧延直後
の冷却速度および冷却パターンの影響を強く受け、その
ため同−鋼帯内あるいは銅帯間における前記冷却条件の
わずかなバラツキでも材質が大きく変動し、したかって
均一な材質を維持することも極めて困難であった。
このような低降伏比高張力電11fil管の従来の製造
方法としては、例えば特開昭60−13025号公報記
載の方法や、特公昭60−7006@公報および特公昭
60−7007号公報記載の方法などが知られている。
しかしながら前者の特開昭60−13025号公報記載
の方法は、鋼帯を電縫鋼管に成形した後、750〜95
0℃に再加熱し、規準熱処理するものであり、このよう
に成形加工後に熱処理工程が必要となるなど、]−程数
の増加、製造コストの上昇を招く欠点があった。一方後
者の特公昭60−7006号および特公昭60−700
7号では、上述の欠点を解消するべく、銅帯の熱間圧延
を700〜820℃で終了し、その後1秒以上30秒以
内は無注水で放冷し、その後巻取りまでの平均冷却速度
を5°C/ sac以上として所定の温度範囲で巻取る
方法と、鋼管に成形する際の成形条件を特定する方法と
の組合せによって、鋼管成形後の熱処理工程を省略する
ことが提案されている。
発明が解決すべき問題点− しかしながら上述の特公昭80−7006@、特公昭6
0−7007号に記載されているように仕上圧延温度お
よび熱延後の冷却条件を制御して材質調整を行なう場合
にも、次のような問題があった。すなわち本発明者等の
調査によれば、高炭素当量の鋼を熱間圧延後冷却して材
質調整する場合、仕上圧延温度および熱延後の冷却速度
条件を見掛は上全く同一となるように調整した場合にお
いても、最終的な材質特性か大幅に変化する場合が多い
ことを知見した。その原因は、仕上圧延よりも上流側の
工程における熱歪@歴の違いによるγ粒度の変化等によ
って鋼組織の変態特性に差異が生じていることに起因す
るものでおり、このような場合は単に仕上圧延温度条件
および冷却速度条件を所定の範囲内に調整しただけでは
安定して均質性の高い所定の材質特性を得ることがでな
かったのである。
この発明は以上の知見に暴いてなされたものでおり、所
要の低降伏比でかつ高強度を有する高炭素当量の電縫鋼
管用熱延鋼帯を、材質のバラツキが生じることなく安定
して1尋ることのできる方法を提供することを目的とす
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明者等は上述の目的を達成するべく鋭意実験・検討
を重ねた結果、熱延工程での高炭素当量の鋼の材質調整
方法としては、従来技術の如く冷却速度、冷却パターン
等の温度に関係する条件を制御因子とする方法よりも、
冷却過程における鋼の変態挙動自体を直接制御因子とす
る方法の方がより精密かつ安定して所要の材質を得るこ
とが可能となることを見出した。
すなわち、本発明者等は既に特開昭59−188508
号において、鋼の製造工程中においてオンラインでγ→
α変態の程度を検出することのできるオンライン変態率
検出装置を提案し、この装置は既に実用化に至っており
、この装置によれば熱延後の変態挙動をオンラインで検
出することができる。
そこで本発明者等は仕上圧延工程よりも上流側の工程、
例えばスラブ鋳造工程、スラブ加熱工程、あるいは熱間
粗圧延工程等での冶金的製造条件の変化に起因して仕上
圧延後のAr3およびArl変態特性が変化した場合に
おいても、ランアウトテーブル上での冷却過程における
変態挙動を検出しつつ、その度化に応じて冷却条件を修
正し、変態挙動を所定条件範囲内に崩えることによって
、油井用電縫鋼管として必要な低降伏点高張力の材質特
性を有しかつ材料内、材料間での均質性か恒め−0層れ
た熱延鋼帯を製造し得ることを見出し、この発明をなす
に至ったのでおる。
具体的には、この発明低降伏比高張力電縫鋼管用熱延鋼
帯の製造方法は、重量%でCO,20〜0.50%、M
nO,7〜2.0%、3 i  0.05〜1.0%、
AI 0.005〜0.10%を含有する鋼のスラブを
仕上圧延温度が750〜850°Cの範囲内となるよう
に熱間圧延した後、冷却するに市たって、仕上圧延終了
時点から鋼中のγ相の50%がγ→α変態するまでの所
要時間をT50とするとどもに、同じく仕上圧延終了時
点から鋼中のγ相の95%がγ→α変恕するまでの所要
時間をT95とし、両者の比t502/t95か0.3
以上の値となるようにランアウトテーブル上での冷却量
を制御した後、450〜650℃の範囲内の温度で冷却
を停止し、直ちに巻取るかまたは枚冷182巻取ること
を持1歎とするものである。
作用および発明の詳細な説明 先ずこの発明の方法で使用する鋼の成分限:f浬由を説
明する。
C: Cは必要な強度を1qるために最も安価な元素でおり、
しかもこの発明で対象とする低降伏点高張力の材質特性
を得る上において重要な元素−Cある。
Cが0.20%禾満では目的とする低降伏点高張力の材
質特性を得ることか困難となる。一方Cか0、50%を
越えれば延性および靭性か劣化し、また鋼管製造時の溶
接i生か悪化する。したかってCは0.20〜0.50
%の範囲内とした。
Mn: MnはCと同様に低降伏点高張力の材質特性を1qる上
で不可欠の元素であり、その観点から0.70%以上か
必要である。しかしながらM nか2.0%を越えれば
焼入れ性が著しく高くなっ−C溶接性が劣化しまた製造
コストも上昇づる。したかってM n t、i o、 
70〜2.0%の範囲内とした。
$1 : $1は脱液元素および強化元素として有効でおり、特に
延性の劣化を伴なわずに強度上昇を図ることができる有
用な元素で市る。この効果を得るためにはSi0.05
%以上が必要てめり、一方1.0%を越えればコスト上
昇を招くところから、005〜1.0%の範囲内とした
八!: Alは脱醒元素として不可欠の元素であり、清浄な鋼を
冑るためには0.0059も以上が必要で市る。
しかしながら△!が0.10%を越えればその効果が飽
和するばかりでなく、溶接部の材質に悪影響が生じるか
ら、0.005〜0.10%の範囲内とした。
この発明の方法で用いる鋼の必須成分元素とじ一層は以
上のC,Mn、Si、Alを含有していれば良いが、こ
れらの成分のほか、ざらにCr0.10〜0.50%、
T i  0.010〜0.050%、Nb0.010
〜0.050%、V O,010−、−0,100%、
Ni0.10〜0.50%、B O,0005〜0.0
050%、Ca 0.0002〜0.0020%のうち
の1種または2種以上を含Hしていても良い。次にこれ
らの成分元素の添加理由を説明する。
Cr、 N i : これらはいずれもMnと同様の作用かあり、1!11゜
降伏点高強度の材質特性を得る上で有用な元素でおる。
例えばCrおよび/またはN1を等量のMnと置換えて
使用すれば、より一層の高強度化を図ることができる。
この効果を発揮させるためにはCr、N!ともに0.1
0%以上が必要でめるが、Mnに比へて高価でおり、し
たかってCrおよび/または1\1を添加する場合の添
加量はいずれも0.10−0.50%の範囲内が好まし
い。
T1、\b、V: これらはいずれも炭窒化物を形成してそれによる析出硬
化により強度上昇を図ることかでき、また結晶粒微細化
作用を有することから適量添力口した場合には同性の向
上にも有効な元素て市る。これらの効果を発揮させるた
めにはいずれの元素1についても0.010%以上が必
要でおるか、TI、Nbがそれぞれ0.050%を越え
れば、またVが0.10%を越えれば、引張強ざの上昇
割合と比較して降伏点の上昇割合が著しく増大し、この
発明の目的とする低降伏点高張力の材質特性を1昇るこ
とが困難となるから、Ti、NbはQ、QiQ−Q、9
59%、■は0.010−0.10%の範囲内とするこ
とが好ましい。
B: Bは焼入性を高めてMn、Cr、N!と同様な効果を葵
し得るが、その効果を発揮するためには0、0005%
以上が必要である。一方その効果は0、0050%で飽
和するから、それを越えて多量に添加してもコスト上昇
を招くだけである。したがったBを添り口する場合、そ
の範囲は0.0005〜0、0050%とすることが好
ましい。
Ca: Caは延性、靭性に悪影響を及ぼすSと結合してそのS
の悪影響を小さくするに有効な元素であり、その効果を
発揮させるためにはo、 0002%以上か必要である
が、0.0020%を越えればその効果か飽和するばか
りでなく、清浄度を悪化8せる。
したかってCaを添加する場合0.0002〜0.00
20%の範囲内とすることが好ましい。
次にこの発明の方法にあける製造プロセス条件、待に熱
延条件について説明する。
鋳造、スラブ加熱、および熱間圧延にあける粗圧延は従
来公スロの常法にしたがって行えば良い。
熱間圧延における仕上圧延は、仕上圧延温度が750〜
850℃の範囲内となるように行なう。その理由は次の
通りでおる。
仕上圧延温度は熱間圧延後の鋼帯の最終組職のうち、待
にフェライト結晶粒径に影響する因子であり、仕上圧延
温度の低下とともにフェライト結晶粒径は微細化する。
このようにフェライト結晶粒径を微細化させることは靭
性向上ならびにフェライト相と第2相(パーライト相も
しくはベイナイト相等)との分散状態の改善を通じて強
度−延性バランスが向上するという有利な面がある反面
、降伏比の上昇を招いて、この発明で目的と1−る低降
伏比の材質特性を得るためには不利となる。したがって
この発明では過度の結晶粒微細化を抑えて低降伏比を得
るために仕上圧延温度の下限を750℃とした。一方仕
上圧延温度が高温過ぎれば、フェライト結晶粒の粗大化
およびフェライト相と第2相との分散状態の悪化に伴な
う強度−延性バランスの悪化を5E<ばかりでなく、特
に850℃を越えれば仕上圧延直後の時点でのオーステ
ナイト粒径の粗大化を生じてそれ以後の冷却過程でのA
r3変態か著しく遅れ、そのため圧延速度を著しり遅り
するかまたはランアウトテーブル長さが特に大きい″f
A造ラインとしない限り、この発明の方法の如きランア
ウトテーブル上での冷却量制御による材質調整が困難と
なるから、経済性の観点もしくは製造ラインの制約の観
点から好ましくなくなる。したがって仕上圧延温度の上
限は850°Cとした。
このように750〜850℃の範囲内での仕上圧延を終
了した後には、仕上圧延終了時点からγ→α変態率50
%に至るまでの所要時間t50と同じく仕上圧延終了時
点からγ→α変態率95%に至るまでの所要時間t95
との比(t50”9いが0.3以上となるようにランア
ウトテーブル上での冷却を制御する。このようにγ→α
変態率に関する所要時間t50St95の比によって仕
上圧延直後の冷却を制御することとした理由を、本発明
者等の詳細な実験結果に暴いて次に説明する。
本発明者等は、仕上圧延機出側のランアウトテーブル上
での鋼帯の変態率挙動と熱延−冷却後の引張特性との関
係を明らかにする目的で、第1表に示される鋼Cを用い
て仕上圧延温度およびランアウトテーブル上での冷却速
度および冷却パターンを種々変化させた条件によって6
.5mm厚の熱延鋼帯を製造した。この熱延鋼帯製造に
あたっては、ランアウトテーブルに特開昭59−188
508号に示されるγ→α変態率検出装置を設置してお
き、仕上圧延完了時点からγ→α変態率が50%に達す
るまでの所要時間t5oおよび同じり95%に遅するま
での所要時間t95を測定し、それらの所要時間と熱延
−冷却後の引張特性、すなわち降伏応力(YS)および
引張強ざ(TS)と対応させた。第1図にYSとt と
の関係を示し、第2図にTSとt95との関係を示す。
また比較のため、従来のvJ貿副調整方法おける主要な
制御因子である巻取温度とYS、TSとの関係を第3図
、第4図に示す。
これらの図から明らかなように、t5o、t95の値が
大きくなるに従ってYS、TSは低下する傾向を示し、
また巻取温度が高くなるに従って°YS、TSが低下す
る傾向を示しているが、第3図、第4図に見られるよう
に巻取温度とYS、TSとの関係の場合は同じ巻取温度
でもYS、TSのばらつきは大きく、−5第1図、第2
図から明らかなように↑50.t95の値とYS、TS
とは極めて強い相関関係を示し、それらの関係はほぼ一
定の曲線上に乗り、ばらつきが極めて少ないことが判る
このような結果から、巻取温度を制御因子とするよりも
、変態率に直接関係する↑50−195の値を制御因子
とした場合の方が格段に目標とする材貿持1生を得る上
において有利でおることが予想される。
さらに第5図には、上記の実験にあける降伏比(YS/
TS)と↑50./↑95の比との関係を示1゜第5図
から、” 507/” 95の比の1直か大8くなるに
従って降伏比か小さくなり、しかもその関係)は凸い相
関度を示している。したがって” 50/” 95の比
の1直を適切に定めることにより、所望の降1人比の材
質を得ることが可能となることが判る。ここで、t50
およびt95の両者をオンライン上で冷却量調整により
直接正確に制御することは容易ではないが、” 50−
/” 95の比は冷却量調整により比較的容易に1ti
l制御することができる。すなわち、例えばランアウト
テーブルにてオンラインで変態率を検出して、変態率か
50%に達した時点で、それまでの所要時間T50に応
じてその後の冷却量を適切に調整することによりその後
の冷F!I速度を変え、これによって変態率95%に遅
するまでの時間を調節してt5o/↑9、の比の値が必
る範囲内となるように制御することかできるのである。
以上のような理由から、この発明におい−Cは目的とす
る低降伏比高張力の間質特定を確実かつ安定して得るた
めに、”50/t95の値を指標とじ−Cランアウトテ
ーブルでの冷却量を制御することとしたのである。
この発明においては、油井用電縫鋼管として必要な低降
伏比高張力の材質特性を1昇るための要件として、t5
0/ t95の比を0.3以上の範囲に限定した。下限
を0.3とした理由は、製管時の加工硬化による降伏応
力の上昇が生じた場合においてもAPI規烙のに55相
当の低降伏応力を確保するためには、製管前の銅帯とし
て降伏比は0.7以下とする必要があり、そのためには
第5図から明らかなように150/ t95の比を0.
3以上とする必要かめる。
このように↑50/t95が0.3以上となるようにラ
ンアウトテーブルでの冷却を1IY11御覆るための具
体的方法としては、例えば予めt50/ t95が0.
3以上となるような標準的な変態率一時間曲線を作成し
てあき、変態率が50%に達した時点でそれまでの所要
時間t50が、標準曲線における時間より短か過ぎる場
合にはその後の冷却量をざらに大きくして195も短く
することによりt50/t95を0.3以上に確保する
方法、めるい(は前記同様に”50”t95が0.3以
上となるような喋準的7:i″変態率一時間曲線を作成
して゛おき、逐時変態率を検出しつつ前記標準曲線に可
及的に一致するようにその都度冷却量を制御する方法な
どが考えられる。
上述のように” 50−/t95を指標としてt制御冷
劫を行なった後には、450〜650°Cの範囲内の温
度で冷却を停止し、直ちに巻取るか、または放冷後巻取
る。ここで冷却停止温度が1350 ℃を越える場合は
、ランアウトテーブル上での冷却量の調整を11なうに
際しC15o/↑95の比を制御する上での自由度が著
しく小さくなって上述の制御を実際に通用することか困
難となる問題かあるとともに、実際にt50/ t95
の制御てきたとしても650℃を−越える場合は引張強
さか低下して所要の引張強σを確保することか困難とな
る問題かある。一方冷却す正温度を450℃未満とすれ
ば、熱延鋼帯の形状が冷却歪によって著しく害され、た
とえ所定の材質特性を1qだとしても製品1匝値か損わ
れる。したがって冷却停止温度は6:)0〜450°C
の範囲内とした。なお巻取りは上述のように650〜4
50 ℃の範囲内で冷却を停止して直ちに(したがって
その範囲内の温度で)行なうか、またはその後放冷して
から行えば良い。
実施例 第1表に示す化学組成の鋼A−Lを第2表中に示す熱延
条件で圧延し、6.5mm厚の熱延鋼帯を製造した。こ
れらの熱延鋼帯の長手方向10点について調べた薇械的
特性の平均値、および特にその長手方向10点について
の降伏応力(YS)の標準幅差σゞを第2表に示す。ま
た参考のため各熱延鋼帯を用イテ114.3mmφのA
PI規格に55相当の油井用電縫鋼管に製管した後のパ
イプの機械的性質についても第2表中に併せて示す。
なおここで仕上圧延終了時点からγ→α変態率50%、
95%に達するまでの各所要時間t50−195の測定
は、本発明者等が特開昭59−188508@において
提案しているオンライン変態率検出装置をランアウトテ
ーブルに設置して行なった。また各側において熱延後は
制御冷却停止後直ちに巻取った。
第  1  a (単位:wt%) 第2表にあい−C、ト10.4はt50’ t95か0
.3に渦だない比較例、No、 5は仕上圧延温度か7
50℃より低くカリ”50’ t95か0.3に満たな
い比92例で必り、これらの場合いずれも熱延鋼帯−(
゛の降伏応力か高く、かつパイプでの降伏応力△P■規
格に55の上限56.2弼/−を越えていた。またN0
16はC1Mnの含有量かこの発明の範囲から外れてい
る鋼Aを用いたものでおり、この場合も熱延鋼帯、パイ
プでの降伏応力が高くなった。またNO,17は、t5
0.t95による冷五〇制御をイテなわず、従来法に従
って熱延後の平均冷却速度を40 ℃/ SeCに制御
した比較例であり、この場合はパイプでの降伏応力(Y
S)か若干高いばかり−C′なく、同−材料内での降伏
応力(YS)のばらつぎか大きいことが判る。
これに対しNo、 1〜N082、N017〜llo、
 16はいずれもこの発明によるものでめり、この場合
には熱延S’fI R5での降伏比が充分に低く、その
ためパイプでもAPI規、烙に55を満たす低降伏応力
となっており、しかも同−材料内での降伏応力のバラツ
キも少なく、同一(材料内のいずれの部分−Cも上記規
烙を満たしていることか判明した。またこのほか伸びも
良好で、低降伏比であることと併せて良加工1生て市る
ことかfす明した。
発明の効果 以上の実N例からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、低降伏比で高張力を有づる電、分鋼管用熱延鋼
帯を得ることができるばかりでなく、材料内での材質特
性のばらつきの少ない電縫鋼管用熱延鋼帯をt「寅かつ
安定して製造し得る顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱延鋼帯の降伏応力とt50との関係を示す相
関図、第2図は熱UL帯の引張強ざと”95との関係を
示す相関図、第3図は熱延鋼帯の降伏応力と巻取温度と
の関係を示す相関図、第4図は熱延鋼帯の引張強ざと巻
取温度との関係を示す相関図、第5図は降伏比(降伏応
力/引張強さ)とt50/” 95との関係を示づ相関
図で必る。 第1図 0    20    40    αノt5o (s
ec) 第3図 400   500   600   7C巷取忌魔(
℃) 第2図 第4図 巻取温度 (0C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 重量%でC0.20〜0.50%、Mn0.7〜2.0
    %、Si0.05〜1.0%、Al0.005〜0.1
    0%を含有する鋼のスラブを仕上圧延温度が750〜8
    50℃の範囲内となるように熱間圧延した後、冷却する
    にあたって、仕上圧延終了時点から鋼中のγ相の50%
    がγ→α変態するまでの所要時間をt_5_0とすると
    ともに、同じく仕上圧延終了時点から鋼中のγ相の95
    %がγ→α変態するまでの所要時間をt_9_5とし、
    両者の比t_5_0/t_9_5が0.3以上の値とな
    るようにランアウトテーブル上での冷却量を制御した後
    、450〜650℃の範囲内の温度で冷却を停止し、直
    ちに巻取るかまたは放冷後巻取ることを特徴とする低降
    伏比高張力電縫鋼管用熱延鋼帯の製造方法。
JP22945885A 1985-10-15 1985-10-15 低降伏比高張力電縫鋼管用熱延鋼帯の製造方法 Expired - Fee Related JPH0615688B2 (ja)

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