KR20210032494A - 각형 강관 및 그 제조 방법 그리고 건축 구조물 - Google Patents

Abstract

각형 강관 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 평판부와 모서리부를 갖는 각형 강관으로서, 성분 조성은, 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Si : 2.0 ％ 이하, Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.10 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하, N : 0.010 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직은, 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고, 페라이트 및 베이나이트의 합계가, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고, 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 원 상당 직경이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한 원 상당 직경으로 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 합계가 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이고, 평판부의 항복비 (YRf) 와 모서리부의 항복비 (YRc) 가 (1) 식을 만족한다.
YRc － YRf ≤ 0.09 ··· (1)

Description

각형 강관 및 그 제조 방법 그리고 건축 구조물

본 발명은, 특히 대형 건축물의 건축 구조 부재에 바람직하게 사용되는, 강도, 변형 성능 및 인성이 우수한 각형 강관 및 그 제조 방법, 그리고 이 각형 강관을 사용한 건축 구조물에 관한 것이다.

최근, 예를 들어 공장, 창고, 상업 시설 등의 대형 건축물 (이하, 건축물이라고 칭한다) 에 사용되는 건축 구조 부재는, 경량화에 의한 시공 비용 삭감을 위해, 고강도화가 진행되고 있다. 특히 건축물의 기둥재로서 사용되는 평판부와 모서리부를 갖는 각형 강관 (각 (角) 칼럼) 에서는, 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 기계적 특성이 요구되고 있다. 동시에, 내진성의 관점에서, 높은 소성 변형능과 우수한 인성을 구비하는 것도 요구된다.

각형 강관은, 일반적으로 열연 강판 (열연 강대) 또는 후강판을 소재로 하고, 이 소재를 냉간으로 성형함으로써 제조된다. 냉간으로 성형하는 방법으로는, 냉간으로 프레스 굽힘 성형하는 방법 혹은 냉간으로 롤 성형하는 방법이 있다.

소재를 롤 성형하여 제조되는 각형 강관 (이하, 롤 성형 각형 강관이라고 칭하는 경우도 있다) 은, 열연 강판을 냉간으로 롤 성형하여 원통상의 오픈관으로 하고, 그 맞댐 부분을 전봉 용접한다. 그 후, 오픈관의 상하 좌우에 배치된 롤에 의해, 원통상의 오픈관 (환형 강관) 에 대해 관축 방향으로 수 ％ 의 드로잉을 가하고, 계속해서 각형으로 성형하여 각형 강관을 제조한다. 한편, 소재를 프레스 굽힘 성형하여 제조되는 각형 강관 (이하, 프레스 성형 각형 강관이라고 칭하는 경우도 있다) 은, 후강판을 냉간으로 프레스 굽힘 성형하여 단면 형상을 ロ 자형 (사각 형상) 혹은 コ 자형 (U 자 형상) 으로 하고, 이것들을 서브머지드 아크 용접에 의해 접합하여 제조한다.

롤 성형 각형 강관의 제조 방법은, 프레스 성형 각형 강관의 제조 방법과 비교하여 생산성이 높고, 단기간으로의 제조가 가능하다는 이점이 있다. 그러나, 프레스 성형 각형 강관에서는, 평판부에는 냉간 성형이 가해지지 않고 모서리부만이 가공 경화되는 데에 반해, 롤 성형 각형 강관에서는, 특히 원통상으로 냉간 성형할 때에 강관 전체 둘레에 걸쳐 관축 방향으로 큰 가공 변형이 도입된다. 그 때문에, 롤 성형 각형 강관은 모서리부뿐만 아니라 평판부에 있어서도 관축 방향의 항복비가 높고, 인성이 낮다는 문제가 있다.

또한, 롤 성형 각형 강관은, 판 두께가 클수록 롤 성형시의 가공 경화가 커지기 때문에, 항복비는 보다 높아지고, 인성은 보다 저하된다. 그 때문에, 특히 후육 (厚肉) 의 롤 성형 각형 강관을 제조하는 경우에는, 롤 성형에 의한 항복비의 상승 및 인성의 저하에도 견딜 수 있는 소재를 선택할 필요가 있다.

이와 같은 요구에 대해, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 평판부의 마이크로 조직에 있어서, 베이나이트 조직의 면적분율을 40 ％ 이상으로 하는 각형 강관이 제안되어 있다.

특허문헌 2 에는, 강 성분 및 청정도를 소정의 범위 내로 한 용접성 및 냉간 가공부의 소성 변형 능력이 우수한 각형 강관이 제안되어 있다.

특허문헌 3 에는, 냉간 성형에 의해 조관 (造管) 한 후에 전체관 변형 제거 어닐링을 실시함으로써, 저항복비 및 고인성을 갖는 각형 강관이 제안되어 있다.

일본 특허공보 제5385760호 일본 특허공보 제4611250호 일본 특허공보 제4957671호

그러나, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 기술은, 프레스 굽힘 성형에 의한 각형 강관의 제조를 전제로 한 것이다. 그 때문에, 냉간 성형시에 기계적 특성이 크게 열화되는 롤 성형 각형 강관에 특허문헌 1 및 2 에 기재된 기술을 적용하는 경우에는, 항복비와 인성을 동시에 달성할 수 없다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 3 에 기재된 기술에서는, 저항복비 및 고인성을 얻기 위해서는, 조관 후에 각형 강관에 열처리를 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 냉간 가공인 채의 각형 강관과 비교하여 제조 비용이 매우 비싸진다.

본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 건축 구조 부재에 바람직한, 강도, 변형 성능 및 인성이 우수한 각형 강관 및 그 제조 방법, 그리고 이 각형 강관을 사용한 건축 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서 말하는 「강도가 우수하다」란, 냉간으로 롤 성형하여 제조되는 각형 강관 (이하, 냉간 롤 성형 각형 강관이라고 칭하는 경우도 있다) 의 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상의 강도를 갖는 것을 가리킨다. 또, 본 발명에서 말하는 「변형 성능이 우수하다」란, 상기 각형 강관의 부재 굽힘 시험에 있어서의 누적 소성 변형 배율이 28 이상인 것을 가리킨다. 또, 본 발명에서 말하는 「인성이 우수하다」란, 상기 각형 강관의 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 70 J 이상인 것을 가리킨다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 실시하였다. 그 결과, 이하의 지견 (1) ∼ (3) 을 얻었다.

(1) 각형 강관이, 본 발명에서 목적으로 하는 평판부의 항복 강도 및 인장 강도를 만족하기 위해서는, C 의 함유량을 0.04 질량％ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 각형 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치 (표층부) 에 있어서의 주체 조직을 페라이트와 베이나이트의 혼합 조직으로 하고, 이웃하는 결정의 방위차 15°이상의 경계에 의해 둘러싸이는 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 원 상당 직경을 7.0 ㎛ 미만으로 할 필요가 있다.

(2) 각형 강관이, 본 발명에서 목적으로 하는 변형 성능을 만족하기 위해서는, 평판부의 항복비를 0.90 이하로 하고, 또한 평판부의 항복비 (YRf) 와 모서리부의 항복비 (YRc) 의 차 (YRc － YRf) 를 0.09 이하로 할 필요가 있다. 평판부의 항복비를 0.90 이하로 하기 위해서는, 각형 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 잔부 조직을 경질의 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 할 필요가 있다.

(3) 각형 강관이, 상기 (1) 및 (2) 의 양방을 만족하는 강 조직에 있어서, 또한 본 발명에서 목적으로 하는 평판부의 인성을 얻기 위해서는, 상기 (1) 의 결정립의 평균 원 상당 직경을 7.0 ㎛ 미만으로 하는 것에 더하여, 원 상당 직경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률을 30 ％ 이하로 할 필요가 있다.

본 발명은, 이들 지견에 기초하여 완성된 것으로, 하기의 요지로 이루어진다.

[1] 평판부와 모서리부를 갖는 각형 강관으로서,

성분 조성은, 질량％ 로,

C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하,

Si : 2.0 ％ 이하,

Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하,

P : 0.10 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하,

N : 0.010 ％ 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직은,

체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고,

그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고,

잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고,

이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때,

그 결정립의 평균 원 상당 직경이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한 원 상당 직경으로 40.0 ㎛ 이상의 그 결정립의 합계가 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이고,

상기 평판부의 항복비 (YRf) 와 상기 모서리부의 항복비 (YRc) 가 (1) 식을 만족하는, 각형 강관.

YRc － YRf ≤ 0.09 ··· (1)

[2] 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상,

평판부의 항복비가 0.90 이하, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 70 J 이상인, [1] 에 기재된 각형 강관.

[3] 상기 성분 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, 하기 A 군 및 B 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군을 함유하는, [1] 또는 [2] 에 기재된 각형 강관.

A 군 : Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

B 군 : Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

[4] 상기 강 조직은, 체적률로, 베이나이트가 10 ％ 이상 40 ％ 미만인, [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 각형 강관.

[5] [1] 또는 [3] 에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를,

가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후,

조 (粗) 압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하고,

이어서, 판 두께 중심 온도로 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 냉각을 실시하고,

이어서, 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 권취하여 열연 강판으로 하고,

이어서, 냉간 롤 성형에 의해, 상기 열연 강판을 원통상으로 성형한 후, 각형상으로 성형하여 각형의 강관으로 하는 조관 공정을 실시하는, 각형 강관의 제조 방법.

[6] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 각형 강관이, 기둥재로서 사용되고 있는, 건축 구조물.

본 발명에 의하면, 강도, 변형 성능 및 인성이 우수한 각형 강관 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b) 는, 본 발명에서 실시한 각형 강관의 굽힘 시험의 개요도이다.
도 2 는, 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 롤 성형 각형 강관 및 프레스 성형 각형 강관에, 도 1(a) 에 나타낸 굽힘 시험을 실시한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3 은, 본 발명의 각형 강관을 사용한 건축 구조물의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 본 발명에서 실시한 평판부 인장 시험편 및 모서리부 인장 시험편의 채취 위치를 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 본 발명에서 실시한 모서리부 인장 시험편의 상세한 채취 위치를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명에서 실시한 샤르피 시험편의 채취 위치를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명은, 평판부와 모서리부를 갖는 각형 강관으로서, 성분 조성은, 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Si : 2.0 ％ 이하, Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.10 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하, N : 0.010 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직은, 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고, 그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고, 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 그 결정립의 평균 원 상당 직경이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한 원 상당 직경으로 40.0 ㎛ 이상의 그 결정립의 합계가 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이고, 상기 평판부의 항복비 (YRf) 와 상기 모서리부의 항복비 (YRc) 의 차가 (1) 식을 만족한다.

YRc － YRf ≤ 0.09 ··· (1)

먼저, 본 발명의 각형 강관의 항복비를 한정한 이유에 대해 설명한다.

상기 서술한 바와 같이, 프레스 성형 각형 강관 및 롤 성형 각형 강관은, 어느 제조 방법이어도, 평판부보다 모서리부 쪽이 보다 크게 가공 경화된다. 그 때문에, 평판부의 항복비를 YRf, 모서리부의 항복비를 YRc 로 했을 때, YRc ≥ YRf 의 관계가 된다.

그래서, 본 발명에서는, 각형 강관에 있어서의 평판부 및 모서리부의 항복비차 (YRc － YRf) 와 변형 성능의 관계에 대해 조사하였다. 이 항복비차와 변형 성능의 관계를 조사할 때에 있어서, 본 발명에서는, 도 1 에 나타낸 각형 강관의 굽힘 시험의 결과를 사용하였다. 도 1 은 각형 강관 (1) 의 굽힘 시험을 설명하는 개략도이고, 도 1(a) 에는 시험체의 측면도를 나타내고, 도 1(b) 에는 도 1(a) 에 나타낸 A-A' 선 단면도를 나타낸다.

평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 프레스 성형 각형 강관 및 롤 성형 각형 강관을 각각 준비하고, 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 각형 강관 (1) 의 길이 방향의 중앙 위치에 통과 다이어프램 (2) 을 용접하여 시험체를 각각 제작하였다. 시험체는, 수평 방향과 수직 방향의 이동이 고정되도록 하여, 시험체의 양단에 형성한 지지재 (3) 로 핀 지지 (회전 지지) 하였다. 시험체는, 도 1(a) 중에 나타낸 화살표의 위치에 있어서, 45°방향 (도 1(b) 에 나타내는 사각형 단면의 대각선 방향) 재하 (載荷) 로 반복 굽힘 시험을 실시하여, 누적 소성 변형 배율을 구하였다.

또한, 누적 소성 변형 배율이란, 시험체가 국부 좌굴 또는 파단되어 급격하게 내력이 저하될 때까지의 소성 회전각의 총합을, 전체 소성 모멘트에 대응하는 기준 회전각으로 나눈 값이다. 이 값이 클수록 기둥재 (기둥 부재) 로서 사용한 경우의 변형 성능이 우수하여, 지진시의 에너지 흡수 능력이 높은 것을 의미한다.

도 2 는 그 시험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2 에 나타내는 그래프에서는, 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 롤 성형 각형 강관 및 프레스 성형 각형 강관에 있어서의 누적 소성 변형 배율을, 평판부와 모서리부의 항복비차로 정리하였다. 도 2 중, 가로축은 「각형 강관에 있어서의 평판부 및 모서리부의 항복비차 (YRc － YRf)」이고, 세로축은 「누적 소성 변형 배율」이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, (YRc － YRf) 의 값이 커지면, 기둥재로서 요구되는 변형 성능 (누적 소성 변형 배율) 이 저하되었다. 또한, (YRc － YRf) 의 값이 0.09 이하이면, 기둥재로서 필요한 변형 성능 (누적 소성 변형 배율 : 28 이상) 이 안정적으로 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 「누적 소성 변형 배율 : 28 이상」은, 하기의 참고 문헌 1 에 나타나 있는 기둥재로서 필요한 변형 성능이다.

참고 문헌 1 : 일본 건축 학회 : 건축 내진 설계에 있어서의 보유 내력과 변형 성능 (1990), 1990년

상기한 굽힘 시험에서는, 변형량이 큰 모서리부의 변형 성능이 시험 결과에 크게 영향을 미친다고 생각된다. (YRc － YRf) 의 값이 큰 각형 강관은, 상대적으로 모서리부의 항복비 (YRc) 가 높고 연신이 작기 때문에, 결과적으로 변형 성능이 낮아졌다고 추정된다. 롤 성형 각형 강관의 경우에는, (YRc － YRf) 의 값이 0.09 이하가 되기 때문에, 모서리부의 항복비 (YRc) 가 상대적으로 낮아, 상기한 굽힘 시험에 있어서 충분한 변형 성능을 나타낸 것이라고 생각된다.

이상의 점에서, 본 발명에서 목표로 하는 특성을 확보하기 위해서는, 평판부의 항복비 (YRf) 와 모서리부의 항복비 (YRc) 의 차가 이하에 나타내는 (1) 식을 만족하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

YRc － YRf ≤ 0.09 ··· (1)

이 (1) 식을 만족하기 위해서는, 얻어지는 롤 성형 각형 강관의 성분 조성, 강 조직 및 제조 조건을 후술하는 바와 같이 적절히 제어하는 것이 중요하다.

이하에, 본 발명의 각형 강관 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명에 있어서, 각형 강관의 성분 조성을 한정한 이유에 대해 설명한다. 본 명세서에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 강 조성을 나타내는 「％」는 「질량％」이다.

C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하

C 는 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 또, C 는, 펄라이트의 생성을 촉진시키고, ??칭성을 높여 마텐자이트의 생성에 기여하고, 오스테나이트의 안정화에 기여하는 점에서, 경질상의 형성에도 기여하는 원소이다. 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 항복비를 확보하기 위해서는, 0.04 ％ 이상의 C 를 함유할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 경질상의 비율이 높아져 인성이 저하되고, 또 용접성도 악화된다. 이 때문에, C 함유량은 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.08 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.12 ％ 초과이며, 보다 더 바람직하게는 0.14 ％ 이상 있다. 또, C 함유량은, 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.25 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.22 ％ 이하이다.

Si : 2.0 ％ 이하

Si 는 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.01 ％ 이상의 Si 를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Si 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면, 전봉 용접부에 산화물이 생성되기 쉬워져, 용접부 특성이 저하된다. 또 전봉 용접부 이외의 모재부의 인성도 저하된다. 이 때문에, Si 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.01 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Si 함유량은, 바람직하게는 0.5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.3 ％ 이하이다.

Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하

Mn 은 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 또, Mn 은 페라이트 변태 개시 온도를 저하시킴으로써 조직의 미세화에 기여하는 원소이다. 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 조직을 확보하기 위해서는, 0.5 ％ 이상의 Mn 을 함유할 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 3.0 ％ 를 초과하면, 전봉 용접부에 산화물이 생성되기 쉬워져, 용접부 특성이 저하된다. 또, 고용 강화 및 조직의 미세화 때문에, 항복 강도가 높아져, 원하는 항복비를 얻을 수 없게 된다. 이 때문에, Mn 함유량은 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.7 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.9 ％ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 1.0 ％ 이상이다. 또, Mn 함유량은, 바람직하게는 2.5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

P : 0.10 ％ 이하

P 는, 입계에 편석되어 재료의 불균질을 초래하기 때문에, 불가피적 불순물로서 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.10 ％ 이하의 함유량까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, P 함유량은 0.10 ％ 이하의 범위 내로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.03 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.015 ％ 이하이다. 또한, 특별히 P 의 하한은 규정하지 않지만, 과도한 저감은 제련 비용의 고등을 초래하기 때문에, P 는 0.002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.05 ％ 이하

S 는, 강 중에서는 통상적으로 MnS 로서 존재하는데, MnS 는, 열간 압연 공정에서 얇게 연신되어, 연성에 악영향을 미친다. 이 때문에, 본 발명에서는 S를 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.05 ％ 이하의 함유량까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, S 함유량은 0.05 ％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.015 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.008 ％ 이하이다. 또한, 특별히 S 의 하한은 규정하지 않지만, 과도한 저감은 제련 비용의 고등을 초래하기 때문에, S 는 0.0002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하

Al 은, 강력한 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.005 ％ 이상의 Al 을 함유할 필요가 있다. 그러나, Al 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 용접성이 악화됨과 함께, 알루미나계 개재물이 많아져, 표면 성상이 악화된다. 또 용접부의 인성도 저하된다. 이 때문에, Al 함유량은 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.01 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.027 ％ 이상이다. 또, Al 함유량은, 바람직하게는 0.07 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.04 ％ 이하이다.

N : 0.010 ％ 이하

N 은, 불가피적 불순물이며, 전위의 운동을 강고하게 고착시킴으로써 인성을 저하시키는 작용을 갖는 원소이다. 본 발명에서는, N 은 불순물로서 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, N 의 함유량은 0.010 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, N 함유량은 0.010 ％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0080 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 0.0035 ％ 이하이다. 또한, 과도한 저감은 제련 비용의 고등을 초래하기 때문에, N 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0015 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서는, O 를 0.005 ％ 이하 함유하는 것을 거부하는 것은 아니다.

상기한 성분이 본 발명에 있어서의 각형 강관의 강 소재의 기본의 성분 조성이다. 상기한 필수 원소로 본 발명에서 목적으로 하는 특성은 얻어지지만, 필요에 따라 하기의 원소를 함유할 수 있다.

Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Nb, Ti, V 는, 모두 강 중에서 미세한 탄화물, 질화물을 형성하고, 석출 강화를 통해서 강의 강도 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Nb, Ti, V 를 함유하는 경우에는, 각각 Nb : 0.005 ％ 이상, Ti : 0.005 ％ 이상, V : 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는, 항복비의 상승 및 인성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Nb, Ti, V 를 함유하는 경우에는, 각각 Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Nb : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Ti : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하, V : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하이다. 보다 더 바람직하게는, Nb : 0.010 ％ 이상 0.035 ％ 이하, Ti : 0.010 ％ 이상 0.040 ％ 이하, V : 0.010 ％ 이상 0.035 ％ 이하이다.

또한, Nb, Ti, V 중에서 선택된 2 종 이상을 함유하는 경우, 항복비의 상승 및 인성의 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 합계량 (Nb ＋ Ti ＋ V 의 양) 을 0.15 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하

Cr, Mo 는, 강의 ??칭성을 높이고, 강의 강도를 상승시키는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 상기한 효과를 얻기 위해, Cr, Mo 를 함유하는 경우에는, 각각 Cr : 0.01 ％ 이상, Mo : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는, 인성의 저하 및 용접성의 악화를 초래할 우려가 있다. 따라서, Cr, Mo 를 함유하는 경우에는, 각각 Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cr : 0.01 ％ 이상, Mo : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cr : 0.10 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Mo : 0.10 ％ 이상 0.50 ％ 이하이다.

Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하

Cu, Ni 는, 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 상기한 효과를 얻기 위해, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는, 각각 Cu : 0.01 ％ 이상, Ni : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는, 인성의 저하 및 용접성의 악화를 초래할 우려가 있다. 따라서, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는, 각각 Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu : 0.01 ％ 이상, Ni : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cu : 0.10 ％ 이상 0.40 ％ 이하, Ni : 0.10 ％ 이상 0.20 ％ 이하이다.

Ca : 0.010 ％ 이하

Ca 는, 열간 압연 공정에서 얇게 연신되는 MnS 등의 황화물을 구상화함으로써 강의 인성 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Ca 를 함유하는 경우에는, 0.0005 ％ 이상의 Ca 를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Ca 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면, 강 중에 Ca 산화물 클러스터가 형성되어, 인성이 악화되는 경우가 있다. 이 때문에, Ca 를 함유하는 경우에는, Ca 함유량은 0.010 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ca 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0010 ％ 이상 0.0050 ％ 이하이다.

B : 0.010 ％ 이하

B 는, 페라이트 변태 개시 온도를 저하시킴으로써 조직의 미세화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, B 를 함유하는 경우에는, 0.0003 ％ 이상의 B 를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, B 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면, 항복비가 상승하는 경우가 있다. 이 때문에, B 를 함유하는 경우에는, 0.010 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, B 함유량은, 0.0003 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, B 함유량은 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하이다.

다음으로, 본 발명의 각형 강관의 강 조직을 한정한 이유에 대해 설명한다.

본 발명의 각형 강관에 있어서의, 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직은, 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고, 그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어진다. 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 그 결정립의 평균 원 상당 직경 (평균 결정 입경) 이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한 원 상당 직경 (결정 입경) 으로 40.0 ㎛ 이상의 그 결정립의 합계가 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이다.

또한, 본 발명에 있어서, 원 상당 직경 (결정 입경) 이란, 대상이 되는 결정립과 면적이 동등한 원의 직경으로 한다. 또, 강 조직은, 전봉 용접부를 제외한, 각형 강관의 평판부의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 것으로 한다. 일반적으로, 열연 강판을 소재로 하는 롤 성형 각형 강관에서는, 모서리부 및 평판부 모두 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치의 강 조직이 동일해진다. 그 때문에, 여기에서는 평판부의 강 조직에 대해 규정하고 있다.

페라이트의 체적률 : 30 ％ 초과, 베이나이트의 체적률 : 10 ％ 이상, 강 조직 전체에 대한 페라이트 및 베이나이트의 체적률의 합계 : 70 ％ 이상 95 ％ 이하

페라이트는 연질의 조직이며, 다른 경질의 조직과 혼합시킴으로써, 강의 항복비를 낮게 한다. 이와 같은 효과에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는, 페라이트의 체적률은 30 ％ 를 초과할 필요가 있다. 페라이트의 체적률은, 바람직하게는 40 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 43 ％ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 45 ％ 이상이다. 또한, 특별히 상한은 규정하지 않지만, 원하는 항복비를 확보하기 위해, 페라이트의 체적률은, 바람직하게는 75 ％ 미만이고, 보다 바람직하게는 70 ％ 미만이며, 보다 더 바람직하게는 60 ％ 이하이다.

베이나이트는 중간적인 경도를 갖는 조직이며, 강의 강도를 상승시킨다. 상기한 페라이트만으로는 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도 및 인장 강도가 얻어지지 않기 때문에, 베이나이트의 체적률은 10 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 베이나이트의 체적률은, 바람직하게는 15 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 20 ％ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 25 ％ 이상이다. 또한, 특별히 상한은 규정하지 않지만, 원하는 항복비를 확보하기 위해, 베이나이트의 체적률은, 바람직하게는 55 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 50 ％ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 45 ％ 이하이고, 더욱 더 바람직하게는 40 ％ 미만이다.

또한, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이면, 본 발명에서 목적으로 하는 항복비 또는 샤르피 흡수 에너지가 얻어지지 않는다. 한편, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 95 ％ 를 초과하면, 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도 및 항복비가 얻어지지 않는다. 이 때문에, 상기한 조건에 더하여, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계를 70 ％ 이상 95 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 75 ％ 이상 93 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 80 ％ 이상 90 ％ 이하이다.

잔부 : 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상

펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트는 경질의 조직이며, 특히 강의 인장 강도를 상승시킴과 함께, 연질의 페라이트와 혼합시킴으로써 강의 항복비가 낮아진다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트는, 각 체적률의 합계로 5 ％ 이상 30 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 7 ％ 이상 25 ％ 이하이다. 보다 더 바람직하게는, 10 ％ 이상 20 ％ 이하이다.

또한, 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트의 체적률은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

이웃하는 결정의 방위차 (결정 방위차) 가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 결정 입경 : 7.0 ㎛ 미만, 결정 입경으로 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 합계의 체적률 : 30 ％ 이하

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 강 조직은, 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비, 항복 강도, 및 인장 강도를 얻기 위해서, 연질 조직과 경질 조직을 혼합시킨 강 (이하, 「복합 조직강」이라고 칭한다) 으로 한다. 그러나, 복합 조직강은, 단일 조직강과 비교하여 인성이 나쁘다. 그래서, 본 발명에서는, 상기한 기계 특성과 우수한 인성을 양립시키기 위해, 결정 방위차가 15°이상인 경계에 의해 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 결정 입경을 규정한다. 결정립의 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 이상인 경우, 페라이트립이 충분히 미세하지 않기 때문에, 원하는 항복 강도 및 인성이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 결정립의 평균 결정 입경을 7.0 ㎛ 미만으로 함으로써, 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도를 얻음과 함께 인성을 확보한다. 결정립의 평균 결정 입경은, 바람직하게는 6.5 ㎛ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 6.0 ㎛ 이하로 한다.

일반적으로, 단일 조직강 또는 단일 조직강에 가까운 강에 있어서의 결정 입경 분포는 1 개의 피크를 가지며, 또한 변수가 큰 측에 크게 확산되고 변수가 작은 측에 한계가 있는 정규 대수 분포에 따른다. 그러나, 본 발명과 같이, 페라이트와 베이나이트를 함유하는 복합 조직강에 있어서의 결정 입경 분포에서는, 조대립측에 베이나이트의 피크가 새롭게 출현하는 것을 알 수 있었다.

구체적으로는, 본 발명의 강 조직, 즉 페라이트의 체적률이 30 ％ 초과, 베이나이트의 체적률이 10 ％ 이상인 복합 조직강에서는, 결정 입경 분포에 있어서 조대립측에 베이나이트의 피크가 새롭게 출현한다. 이것은, 조대한 베이나이트가 혼재하는 것을 나타낸다. 조대한 베이나이트가 혼재하는 것은, 인성을 크게 악화시키는 원인이 된다. 그 결과, 복합 조직강에 있어서, 최대 결정 입경의 상한을 규정해도, 조대한 베이나이트가 존재하는 비율을 낮게 억제할 수 없다. 그 때문에, 양호한 인성을 얻기 위해서는, 조대한 결정립이 존재하는 비율의 상한도 규정할 필요가 있다.

베이나이트는, 방위차가 큰 경계 (오스테나이트 입계나, 전위의 집적에 의해 형성된 서브바운더리) 를 넘어 성장하지 않는다. 그 때문에, 상기한 조대한 베이나이트의 생성을 억제하려면, 열간 압연에 있어서의 마무리 압연을 가능한 한 저온에서 실시하고, 오스테나이트에 다량의 전위를 도입하여 서브바운더리 면적을 증가시켜, 미세한 서브그레인 구조 (이하, 「미세화」라고도 부른다) 를 형성하는 것이 특히 유효하다.

본 발명에 있어서의 각형 강관의 인성은, 취성 파괴의 저항이 되는 입계의 총 면적을 증가시킴으로써 향상된다. 본 발명에서는, 예비 실험에 의해, 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 조대한 결정립이 체적률로 30 ％ 를 초과하면, 필요한 인성을 얻기에 충분한 입계 면적을 확보할 수 없는 것을 새롭게 지견하였다. 따라서, 본 발명에서는, 상기한 결정립의 평균 결정 입경의 상한을 7.0 ㎛ 미만으로 규정하는 것에 더하여, 추가로 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률을 30 ％ 이하로 하는 것을 규정한다. 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은, 바람직하게는 20 ％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 15 ％ 이하로 한다.

또한, 결정 방위차, 평균 결정 입경, 및 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은, SEM/EBSD 법에 의해 측정하는 것이 가능하다. 여기서는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

본 발명에서는, 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치를 중심으로 하여 판 두께 방향으로 ± 1.0 ㎜ 의 범위 내에, 상기 서술한 강 조직이 존재하고 있어도 동일하게 상기 서술한 효과는 얻어진다. 그 때문에, 본 발명에 있어서 「강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직」이란, 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치를 중심으로 하여 판 두께 방향으로 ±1.0 ㎜ 의 범위 중 어느 것에 있어서, 상기 서술한 강 조직이 존재하고 있는 것을 의미한다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 각형 강관의 제조 방법을 설명한다.

본 발명의 각형 강관은, 예를 들어, 상기한 성분 조성을 갖는 강 소재를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후, 조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하고, 이어서, 판 두께 중심 온도로 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 냉각을 실시하고, 이어서, 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 권취하여 열연 강판으로 하고, 이어서, 냉간 롤 성형에 의해, 열연 강판을 원통상으로 성형한 후, 각형상으로 성형하여 각형의 강관으로 하는 조관 공정을 실시함으로써 얻어진다.

또한, 이하의 제조 방법의 설명에 있어서, 온도에 관한 「℃」표시는, 특별히 언급하지 않는 한, 강 소재나 강판 (열연판) 의 표면 온도로 한다. 이것들의 표면 온도는, 방사 온도계 등으로 측정할 수 있다. 또, 강판 판 두께 중심의 온도는, 강판 단면 내의 온도 분포를 전열 해석에 의해 계산하고, 그 결과를 강판의 표면 온도에 의해 보정함으로써 구할 수 있다. 또, 「열연 강판」에는, 열연 강판, 열연 강대를 포함하는 것으로 한다.

본 발명에 있어서, 강 소재 (강 슬래브) 의 용제 방법은 특별히 한정되지 않고, 전로, 전기로, 진공 용해로 등의 공지된 용제 방법 전부가 적합하다. 주조 방법도 특별히 한정되지 않지만, 연속 주조법 등의 공지된 주조 방법에 의해, 원하는 치수로 제조된다. 또한, 연속 주조법 대신에, 조괴-분괴 압연법을 적용해도 전혀 문제는 없다. 용강에는 추가로 래들 정련 등의 2 차 정련을 실시해도 된다.

이어서, 얻어진 강 소재 (강 슬래브) 를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후, 조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하로 하는 조압연을 실시하고, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 하는 마무리 압연을 실시하고, 또한, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연 공정을 실시하여 열연판으로 한다.

가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하

가열 온도가 1100 ℃ 미만인 경우, 피압연재의 변형 저항이 커져 압연이 곤란해진다. 한편, 가열 온도가 1300 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트립이 조대화되어, 이후의 압연 (조압연, 마무리 압연) 에 있어서 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않아, 본 발명에서 목적으로 하는 각형 강관의 강 조직의 평균 결정 입경을 확보하는 것이 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하는 것이 곤란해져, 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률을, 본 발명에서 목적으로 하는 범위로 제어하는 것이 어렵다. 이 때문에, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 온도는, 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 1120 ℃ 이상 1280 ℃ 이하이다.

또한, 본 발명에서는, 강 슬래브 (슬래브) 를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각시키고, 그 후 재차 가열하는 종래법에 더하여, 실온까지 냉각시키지 않고, 온편인 채로 가열로에 장입하거나, 혹은, 약간의 보열을 실시한 후에 즉시 압연하는, 이들 직송 압연의 에너지 절약 프로세스도 문제 없이 적용할 수 있다.

조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하

조압연 종료 온도가 850 ℃ 미만인 경우, 이후의 마무리 압연 중에 강판 표면 온도가 페라이트 변태 개시 온도 이하가 되어, 다량의 페라이트가 생성되고, 베이나이트의 체적률이 10 ％ 미만이 된다. 한편, 조압연 종료 온도가 1150 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하량이 부족하여, 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않는다. 그 결과, 본 발명에서 목적으로 하는 각형 강관의 강 조직의 평균 결정 입경을 확보하는 것이 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 조압연 종료 온도는, 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 860 ℃ 이상 1000 ℃ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 870 ℃ 이상 980 ℃ 이하이다.

마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하

마무리 압연 종료 온도가 750 ℃ 미만인 경우, 마무리 압연 중에 강판 표면 온도가 페라이트 변태 개시 온도 이하가 되어, 다량의 페라이트가 생성되고, 베이나이트의 체적률이 10 ％ 미만이 된다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 850 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하량이 부족하여, 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않는다. 그 결과, 본 발명에서 목적으로 하는 각형 강관의 강 조직의 평균 결정 입경을 확보하는 것이 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 마무리 압연 종료 온도는, 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 770 ℃ 이상 830 ℃ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 780 ℃ 이상 820 ℃ 이하이다.

930 ℃ 이하의 합계 압하율 : 65 ％ 이상

본 발명에서는, 열간 압연 공정에 있어서 오스테나이트 중의 서브그레인을 미세화함으로써, 계속되는 냉각 공정, 권취 공정에서 생성되는 페라이트, 베이나이트 및 잔부 조직을 미세화하여, 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 인성을 갖는 각형 강관의 강 조직이 얻어진다. 열간 압연 공정에 있어서 오스테나이트 중의 서브그레인을 미세화하기 위해서는, 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하율을 높여, 충분한 가공 변형을 도입할 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 하였다.

930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율이 65 ％ 미만인 경우, 열간 압연 공정에 있어서 충분한 가공 변형을 도입할 수 없기 때문에, 본 발명에서 목적으로 하는 결정 입경을 갖는 조직이 얻어지지 않는다. 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율은, 보다 바람직하게는 70 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 71 ％ 이상이다. 특별히 상한은 규정하지 않지만, 80 ％ 를 초과하면 압하율의 상승에 대한 인성 향상의 효과가 작아지고, 설비 부하가 증대될 뿐이다. 이 때문에, 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율은 80 ％ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 75 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 74 ％ 이하이다.

또한, 930 ℃ 이하로 한 것은, 930 ℃ 초과에서는 압연 공정에 있어서 오스테나이트가 재결정되고, 압연에 의해 도입된 전위가 소실되어, 미세화된 오스테나이트가 얻어지지 않기 때문이다.

상기한 합계 압하율이란, 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 온도역에 있어서의 각 압연 패스의 압하율의 합계를 가리킨다.

또한, 슬래브를 열간 압연할 때, 상기한 조압연 및 마무리 압연의 양방에 있어서 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 하는 열간 압연으로 해도 된다. 혹은, 마무리 압연만으로 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 하는 열간 압연으로 해도 된다. 후자에 있어서, 마무리 압연만으로 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 할 수 없는 경우에는, 조압연의 도중에 슬래브를 냉각시켜 온도를 930 ℃ 이하로 한 후, 조압연과 마무리 압연의 양방에 있어서의 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 한다.

본 발명에서는, 마무리 판 두께의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 필요 압하율의 확보나 강판 온도 관리의 관점에서, 마무리 판 두께는 20 ㎜ 초과 32 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연 공정 후, 열연판에 냉각 공정을 실시한다. 냉각 공정에서는, 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 냉각시킨다.

냉각 개시부터 냉각 정지 (냉각 종료) 까지의 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하

열연판의 판 두께 중심 온도로, 냉각 개시부터 후술하는 냉각 정지까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도가 10 ℃/s 미만에서는, 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소되고, 페라이트립이 조대화되기 때문에, 평균 결정 입경을 7.0 ㎛ 미만으로 할 수 없다. 또, 본 발명에서 목적으로 하는 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 체적률의 범위로 제어하는 것이 곤란하다. 한편으로, 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 를 초과하면, 얻어지는 각형 강관의 강 조직의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서 다량의 마텐자이트가 생성되고, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 된다. 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 15 ℃/s 이상이고, 보다 바람직하게는 17 ℃/s 이상이다. 바람직하게는 25 ℃/s 이하이고, 보다 바람직하게는 23 ℃/s 이하이다.

또한, 본 발명에서는, 냉각 전의 강판 표면에 있어서의 페라이트 생성 억제의 관점에서, 마무리 압연 종료 후 즉시 냉각을 개시하는 것이 바람직하다.

냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하

열연판의 판 두께 중심 온도로, 냉각 정지 온도가 450 ℃ 미만에서는, 얻어지는 각형 강관의 강 조직의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서 다량의 마텐자이트가 생성되고, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 되는 경우가 있다. 또, 페라이트의 체적률이 30 ％ 이하가 되는 경우가 있다. 한편으로, 냉각 정지 온도가 650 ℃ 를 초과하면, 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소되고, 페라이트립이 조대화됨과 함께, 베이나이트 변태 개시 온도를 상회하기 때문에 베이나이트의 체적률을 10 ％ 이상으로 할 수 없다. 냉각 정지 온도는, 바람직하게는 480 ℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 490 ℃ 이상이다. 바람직하게는 620 ℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 600 ℃ 이하이다.

또한, 본 발명에 있어서, 평균 냉각 속도는, 특별히 언급하지 않는 한, ((냉각 전의 열연판의 판 두께 중심 온도 － 냉각 후의 열연판의 판 두께 중심 온도)/냉각 시간) 으로 구해지는 값 (냉각 속도) 으로 한다. 냉각 방법은, 노즐로부터의 물의 분사 등의 수랭이나, 냉각 가스의 분사에 의한 냉각 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 열연판의 양면이 동 조건으로 냉각되도록, 열연판 양면에 냉각 조작 (처리) 을 실시하는 것이 바람직하다.

냉각 공정 후에, 열연판을 권취하고, 그 후 방랭하는 권취 공정을 실시한다.

권취 공정에서는, 강판 조직의 관점에서, 권취 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 권취한다. 권취 온도가 450 ℃ 미만에서는, 다량의 마텐자이트가 생성되고, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 되는 경우가 있다. 또, 페라이트의 체적률이 30 ％ 이하가 되는 경우가 있다. 권취 온도가 650 ℃ 초과에서는, 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소되고, 페라이트립이 조대화됨과 함께, 베이나이트 변태 개시 온도를 상회하기 때문에 베이나이트의 체적률을 10 ％ 이상으로 할 수 없는 경우가 있다. 권취 온도는, 보다 바람직하게는 480 ℃ 이상 620 ℃ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 490 ∼ 590 ℃ 이다.

권취 공정 후에, 조관 공정을 실시한다. 조관 공정에서는, 열연 강판을 롤 성형에 의해 원통상의 오픈관 (환형 강관) 으로 하고, 그 맞댐 부분을 전봉 용접한다. 그 후, 환형 강관에 대해 상하 좌우에 배치된 롤에 의해, 원통상인 채 관축 방향으로 수 ％ 의 드로잉을 가하고, 각형상으로 성형하여 각형 강관을 얻는다.

또한, 본 발명에 있어서의 각형 강관에는, 각각의 변 길이가 모두 동등한 ((장변 길이/단변 길이) 의 값이 1.0) 각형 강관에 한정되지 않고, (장변 길이/단변 길이) 의 값이 1.0 초과인 각형 강관도 포함된다. 단, 각형 강관의 (장변 길이/단변 길이) 의 값이 2.5 를 초과하면, 장변측에서 국부 좌굴이 발생되기 쉬워지고 관축 방향의 압축 강도가 저하된다. 그 때문에, 각형 강관의 (장변 길이/단변 길이) 의 값은 1.0 이상 2.5 이하로 하는 것이 바람직하다. (장변 길이/단변 길이) 의 값은, 보다 바람직하게는 1.0 이상 2.0 이하이다.

이상에 의해, 본 발명의 각형 강관이 제조된다. 본 발명에 의하면, 평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 평판부의 항복비가 0.90 이하, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 70 J 이상인, 각형 강관이 얻어진다. 이로써, 냉간 프레스 굽힘 성형과 비교하여, 생산성이 높고 단납기 (단기간) 로, 고강도 롤 성형 각형 강관을 제조하는 것이 가능해진다. 이 롤 성형 각형 강관은, 특히 공장, 창고, 상업 시설 등의 대형 건축물의 건축 부재에 바람직하게 사용할 수 있기 때문에, 시공 비용 삭감에 크게 공헌할 수 있다.

이 때문에, 본 발명은, 특히 후육의 각형 강관에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 「후육」이란, 각형 강관의 평판부의 판 두께가 20 ㎜ 초과인 것을 가리킨다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 각형 강관을 사용한 건축 구조물을 설명한다.

도 3 에는, 상기 서술한 본 발명의 각형 강관을 사용한 건축 구조물의 일례를 모식적으로 나타낸다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 건축 구조물은, 본 발명의 각형 강관 (1) 이 복수 세워져 형성되어, 기둥재로서 사용되고 있다. 이웃하는 각형 강관 (1) 사이에는, H 형 강 등의 강재로 이루어지는 대량 (大梁) (4) 이 복수 가설 (架設) 되어 있다. 또, 이웃하는 대량 (4) 사이에는, H 형 강 등의 강재로 이루어지는 소량 (小梁) (5) 이 복수 가설되어 있다. 각형 강관 (1) 과 대량 (4) 이 되는 H 형 강은, 통과 다이어프램 (6) 을 통하여 용접 접합함으로써, 이웃하는 각형 강관 (1) 사이에 H 형 강 등의 강재로 이루어지는 대량 (4) 이 가설되어 있다. 또, 벽 등의 장착을 위해, 필요에 따라 샛기둥 (7) 이 형성된다.

본 발명의 각형 강관 (1) 은, 강도, 변형 성능 및 인성이 우수하기 때문에, 대형의 건축물에 사용한 경우에도 구조물 전체의 변형 성능을 충분히 확보할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 건축 구조물은, 종래의 각형 강관을 사용한 건축 구조물과 비교하여, 보다 우수한 내진 성능을 발휘한다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 더욱 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 전로에서 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브 (강 소재 : 두께 250 ㎜) 로 하였다. 얻어진 슬래브를 표 2 에 나타내는 조건의 열간 압연 공정, 냉각 공정, 권취 공정을 실시하여, 각형 강관용 열연 강판으로 하였다.

권취 공정 후, 이하에 나타내는 조관 공정을 실시하였다.

일부의 각형 강관용 열연 강판에 대해서는, 롤 성형에 의해 원통상의 환형 강관으로 성형하고, 그 맞댐 부분을 전봉 용접하였다. 그 후, 환형 강관의 상하 좌우에 배치된 롤에 의해 관축 방향으로 수 ％ 의 드로잉을 가하고, 각형상으로 성형하여, 표 2 에 나타내는 변 길이 (㎜) 및 판 두께 (㎜) 의 롤 성형 각형 강관을 얻었다.

나머지의 각형 강관용 열연 강판에 대해서는, 프레스 굽힘 성형에 의해 단면 형상을 ロ 자형 혹은 コ 자형으로 하고, 이것들을 서브머지드 아크 용접에 의해 접합하여, 표 2 에 나타내는 변 길이 (㎜), 판 두께 (㎜) 의 프레스 성형 각형 강관을 얻었다.

얻어진 각형 강관 (롤 성형 각형 강관, 프레스 성형 각형 강관) 으로부터 시험편을 채취하여, 이하에 나타내는 조직 관찰, 인장 시험, 샤르피 충격 시험을 실시하였다.

〔조직 관찰〕

조직 관찰용의 시험편은, 각형 강관의 용접부를 포함하는 변부의 인근의 변부 (용접부를 12 시 방향으로 했을 때의 3 시 또는 9 시측의 변부) 로부터 채취하였다. 조직 관찰용의 시험편은, 이 인근의 변부가 되는 평판부로부터, 관찰면이 열간 압연시의 관축 방향 단면 또한 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치가 되도록 채취하여, 연마한 후, 나이탈 부식시켜 제작하였다.

조직 관찰은, 광학 현미경 (배율 : 1000 배) 또는 주사형 전자 현미경 (SEM, 배율 : 1000 배) 을 사용하여, 각형 강관의 평판부의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 조직을 관찰하고, 촬상하였다. 얻어진 광학 현미경 이미지 및 SEM 이미지로부터, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 및 잔부 조직의 면적률을 구하였다.

각 조직의 면적률은, 대표의 하나의 평판부로부터 채취한 시험편을 사용하여 5 시야 이상에서 관찰을 실시하고, 각 시야에서 얻어진 값의 평균값으로서 산출하였다. 여기서는, 조직 관찰에 의해 얻어진 면적률을, 각 조직의 체적률로 하였다.

여기서, 페라이트는 확산 변태에 의한 생성물로, 전위 밀도가 낮고 거의 회복한 조직을 나타낸다. 폴리고날페라이트 및 의사 폴리고날페라이트가 이것에 포함된다. 또, 베이나이트는 전위 밀도가 높은 라스상의 페라이트와 시멘타이트의 복상 (複相) 조직이다.

또한, 광학 현미경 이미지 및 SEM 이미지에서는 마텐자이트와 오스테나이트의 식별이 어렵다. 이 때문에, 얻어진 SEM 이미지로부터 마텐자이트 혹은 오스테나이트로서 관찰된 조직의 면적률을 측정하고, 그것으로부터 후술하는 방법으로 측정한 오스테나이트의 체적률을 뺀 값을 마텐자이트의 체적률로 하였다.

오스테나이트의 체적률의 측정은, X 선 회절에 의해 실시하였다. 조직 관찰용의 시험편은, 회절면이 강관 평판부의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치가 되도록 연삭한 후, 화학 연마를 하여 표면 가공층을 제거하여 제작하였다. 측정에는 Mo 의 Kα 선을 사용하고, fcc 철의 (200), (220), (311) 면과 bcc 철의 (200), (211) 면의 적분 강도로부터 오스테나이트의 체적률을 구하였다.

또, 평균 원 상당 직경 (평균 결정 입경) 및 원 상당 직경 (결정 입경) 이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은, SEM/EBSD 법을 사용하여 측정하였다. 결정 입경은, 인접하는 결정립 사이의 방위차를 구하고, 방위차가 15°이상인 경계를 결정립계로서 측정하였다. 얻어진 결정립계로부터 입경의 산술 평균을 구하여, 평균 결정 입경으로 하였다. 측정 영역은 500 ㎛ × 500 ㎛, 측정 스텝 사이즈는 0.5 ㎛ 로 하였다. 또한, 결정 입경 해석에 있어서는, 결정 입경이 2.0 ㎛ 이하인 것은 측정 노이즈로 하여 해석 대상으로부터 제외하고, 얻어진 면적률이 체적률과 동등하다고 하였다.

〔인장 시험〕

도 4 는, 평판부의 인장 시험편 및 모서리부의 인장 시험편의 채취 위치를 각각 나타내는 개략도이다. 도 5 는, 모서리부의 인장 시험편의 상세한 채취 위치를 나타내는 개략도이다.

인장 시험은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 인장 방향이 관축 방향과 평행이 되도록, 각형 강관의 평판부 및 모서리부로부터 JIS 5 호 인장 시험편 및 JIS 12B 호 인장 시험편을 각각 채취하였다. 이것들을 사용하여 JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 실시하고, 항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS) 를 측정하여, (항복 강도)/(인장 강도) 로 정의되는 항복비를 산출하였다. 또한, 평판부의 인장 시험편은, 각형 강관의 용접부를 포함하는 변부 이외의 변부 (용접부를 12 시 방향으로 했을 때의 3 시, 6 시 또는 9 시측의 변부) 에 있어서의, 평판부의 폭 중앙부의 위치 (도 4 를 참조) 로부터 채취하였다. 모서리부의 인장 시험편은, 각형 강관의 모서리부의 모서리부 45°의 위치 (도 5 를 참조) 로부터 채취하였다. 또한, 시험편 개수는 각 2 개로 하고, 그것들의 평균값을 산출하여 YS, TS, 항복비를 구하였다.

〔샤르피 충격 시험〕

도 6 은, 샤르피 시험편의 채취 위치를 나타내는 개략도이다.

샤르피 충격 시험은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각형 강관의 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서, 시험편 길이 방향이 관축 방향과 평행이 되도록 채취한, JIS Z 2242 의 규정에 준거한 V 노치 표준 시험편을 사용하였다. JIS Z 2242 의 규정에 준거하여, 시험 온도 : 0 ℃ 에서 샤르피 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 (J) 를 구하였다. 또한, 시험편 개수는 각 3 개로 하고, 그것들의 평균값을 산출하여 흡수 에너지 (J) 를 구하였다.

얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 중, 강 No.1, 5, 13, 14, 17, 19, 22, 27 ∼ 34, 36 ∼ 46, 48 은 본 발명예이고, 강 No.2 ∼ 4, 6 ∼ 12, 15, 16, 18, 20, 21, 23 ∼ 26, 35, 47, 49 는 비교예이다.

본 발명예의 각형 강관은, 모두 강 조직이 체적률로 30 ％ 초과인 페라이트, 10 ％ 이상인 베이나이트를 함유하고, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고, 또한 방위차 15°이상의 경계에 의해 둘러싸이는 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 원 상당 직경이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한 원 상당 직경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률이 30 ％ 이하였다. 또한, 평판부에 있어서의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부에 있어서의 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 평판부에 있어서의 항복비가 0.90 이하, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 70 J 이상이고, 평판부와 모서리부의 항복비의 차가 0.09 이하였다.

한편, 비교예의 No.2, 6, 18, 20 은, 모두 프레스 굽힘 성형에 의해 각형 강관을 성형했기 때문에, 평판부와 모서리부의 항복비의 차가 0.09 초과가 되었다.

비교예의 No.3 은, C 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하고 있었기 때문에, 평판부의 항복 강도 및 인장 강도가 본 발명의 범위 외가 되었다.

비교예의 No.4 는, Mn 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하고 있었기 때문에, 결정립이 조대화되고, 평균 결정 입경 및 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이, 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복 강도, 인장 강도 및 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.7 은, 슬래브 가열 온도가 본 발명의 범위를 상회하고 있어, 결정립이 조대화되고, 평균 결정 입경 및 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이, 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 인장 강도 및 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.8 은, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율이 본 발명의 범위를 하회하고 있어, 조대한 베이나이트의 생성을 억제할 수 없고, 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.9 는, 마무리 압연 종료 온도가 본 발명의 범위를 하회하고 있어, 열간 압연 도중에 다량의 페라이트가 생성되고, 베이나이트의 체적률이 10 ％ 미만이 되었다. 그 결과, 평판부의 항복 강도 및 인장 강도가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.10 은, 마무리 압연 종료 온도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율이 본 발명의 범위를 하회하여, 조대한 베이나이트의 생성을 억제할 수 없고, 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.11 은, 평균 냉각 속도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 결정립이 조대화되고, 평균 결정 입경 및 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이, 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복 강도, 인장 강도 및 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.12 는, 평균 냉각 속도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 페라이트의 체적률이 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.15 는, 냉각 정지 온도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 베이나이트의 체적률이 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복 강도 및 인장 강도가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.16 은, 냉각 정지 온도 및 권취 온도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.21 은, C 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.23 은, Si 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 조직의 미세화를 수반하지 않고, 고용 강화에 의해 항복 강도가 과도하게 상승하였다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.24 는, Mn 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 고용 강화에 의해 항복 강도가 과도하게 상승하였다. 그 결과, 평판부의 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.25 는, P 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 입계 강도가 저하되었다고 생각된다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.26 은, S 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, MnS 등의 파괴의 기점이 되는 조대한 개재물이 생성되었다고 생각된다. 그 결과, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.35 는, C 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 평판부의 항복 강도 및 인장 강도가 본 발명의 범위 외가 되었다. 또, 경질상인 펄라이트의 생성이 억제되고, 페라이트와 베이나이트 체적률의 합계가 본 발명의 범위 외가 되었다. 그 결과, 평판부의 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.47 은, 냉각 정지 온도와 권취 온도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 페라이트의 체적률이 본 발명의 범위 외가 되고, 평판부의 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No.49 는, 냉각 속도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 평균 결정 입경이 본 발명의 범위 외가 되고, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

1 : 각형 강관
2 : 통과 다이어프램
3 : 지지재
4 : 대량
5 : 소량
6 : 통과 다이어프램
7 : 샛기둥

Claims (6)

1. 평판부와 모서리부를 갖는 각형 강관으로서,
   성분 조성은, 질량％ 로,
   C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하,
   Si : 2.0 ％ 이하,
   Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하,
   P : 0.10 ％ 이하,
   S : 0.05 ％ 이하,
   Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하,
   N : 0.010 ％ 이하
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
   관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직은,
   체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고,
   그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 관 외면으로부터 판 두께 (t) 의 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고,
   잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고,
   이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때,
   그 결정립의 평균 원 상당 직경이 7.0 ㎛ 미만이고,
   또한 원 상당 직경으로 40.0 ㎛ 이상의 그 결정립의 합계가 1/4 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이고,
   상기 평판부의 항복비 (YRf) 와 상기 모서리부의 항복비 (YRc) 가 (1) 식을 만족하는, 각형 강관.
   YRc － YRf ≤ 0.09 ··· (1)
2. 제 1 항에 있어서,
   평판부의 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 평판부의 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 평판부의 항복비가 0.90 이하, 평판부의 0 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 70 J 이상인, 각형 강관.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 성분 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, 하기 A 군 및 B 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군을 함유하는, 각형 강관.
   A 군 : Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
   B 군 : Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강 조직은, 체적률로, 베이나이트가 10 ％ 이상 40 ％ 미만인, 각형 강관.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를,
   가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후,
   조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하고,
   이어서, 판 두께 중심 온도로 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 냉각을 실시하고,
   이어서, 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하에서 권취하여 열연 강판으로 하고,
   이어서, 냉간 롤 성형에 의해, 상기 열연 강판을 원통상으로 성형한 후, 각형상으로 성형하여 각형의 강관으로 하는 조관 공정을 실시하는, 각형 강관의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 각형 강관이, 기둥재로서 사용되고 있는, 건축 구조물.

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