JPH03219016A

JPH03219016A - 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方法

Info

Publication number: JPH03219016A
Application number: JP28878790A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 康士山本; Kazumasa Yamazaki; 一正山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1991-09-26

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）本発明は、降伏比の低い角管の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術）近年鉄鋼材料を扱う各分野にわたって、競争力向上のた
めの使用特性の向上、製造コストの低減など各種の要求
が高まっている。

このうち建築分野では、構造物の安全性向上のため、特
に耐震性向上のために降伏比の低下が望まれている。こ
れまでは主に厚板分野でこの要求が強かったが、最近で
は鋼管分野でこの要求かたかまっている。低降伏比を有
する厚鋼板の製造方法に関しては、種々の方法が検討さ
れているが、残念ながら鋼管の分野では、少なくとも建
築用として検討された例はほとんどないのが現状である
。例えば電縫鋼管は、ホットコイルを成形して製造する
が、成形の際の加工硬化により降伏比が上昇するため、
降伏比の低い鋼管の製造には、不利な製造方法とされて
いる。例えば、低降伏比油井用電縫鋼管の製造方法とし
て、特開昭５７−１６１１８号があるが、この方法では
低降伏比化のためにＣ量をかなり添加しているため（Ｃ
量：　０．２６〜０４８％）、溶接性の観点からＣｅｑ
上限の規定される建築構造用には適用できない。また同
様に、低降伏比高張力電縫鋼管の製造方法として、特開
昭５７−１６１１９号があるが、これはホットコイルの
段階で極低ＹＲ鋼を製造し、電縫鋼管を製造する際の加
工硬化を押えるために、歪量をかなり制限しているが、
実操業ではかなり困難が伴う。

（発明が解決しようとする課題）建築用低降伏比角管として、引張り強さ４０キロ以上で
降伏比７５％以下という要求があるが、現状の製造方法
では製造が不可能である。

つまり、ホットコイルを丸く成形しただけで製造する非
調質型、いわゆるアズロール型では、その成形時の加工
硬化のために、また調質型いわゆるＱＴ型では、その組
織が焼戻しマルテンサイトとなるため、降伏比７５％以
下は達成されていない。

さらに最近耐震構造用として、低降伏比のみならず応力
−歪曲線の形状が規定されるようになってきている。つ
まり、第１図、第２図で示すＡｃの面積の大きい方が、
より塑性伸び能力か大きく、破壊に到達しにくいという
わけである。この時、第２図の方がより耐震構造用とし
て優れていることは明かであるが、その際Ａｃは降伏比
と降伏点伸びでほぼ決定されるといえる。つまり、耐震
構造用として、低降伏比でかつ降伏点伸びを有した鋼材
が要求されはじめている。

（課題を解決するための手段）そこで本発明者らは、降伏比を低下させるために、多数
の実験と詳細な検討を加えた結果、降伏比を低下させる
ためには、鋼のミクロ組織をフェライトと第２相の炭化
物の２相組織にする必要性を確認した。さらに、降伏比
を下げるためには、降伏点を下げ、引張り強さを高める
ことが重要であることも確認した。

本発明は、このような知見に基き、低降伏比を有する角
管の製造を可能にしたもので、その要旨とするところは
、低炭素鋼または低炭素低合金鋼管を、Ａｃ３以上に加
熱し、その後空冷してＡ　ｒ３−２５０〜Ａ　ｒ３−２
０℃から１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷し、その
後冷間で角管に成形し、さらにその後２００〜６００℃
の温度範囲で焼き戻しすることを特徴とする、降伏点伸
びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角管の
製造方法である。

（作　　　用）本発明は、熱処理条件を特定するとともに、２相域加熱
後急冷とテンパーという２種の熱処理の間に角管成形を
行うことを特徴とするものである。先ず熱処理条件につ
いて述べると、加熱温度をＡ。３以上にすることによっ
て、パイプ成形での歪を完全に除去し、Ａ（１〜Ａｃ！
変態点間の高めまで空冷し、その後急冷することによっ
て、２相鋼化を達成することに成功している。

さらに、その後冷間で角管成形することによって、組織
（フェライト）内に転位を導入し、その後焼戻しを行う
ことにより固溶窒素、固溶炭素で転位を固着して、降伏
点伸びを持たせることに成功している。

さらに焼戻しにより、第２相部分を軟化させることによ
り、低温靭性を充分回復させることに成功しているが、
この焼戻温度を低くすることによって、第２相の部分を
必要以上に軟化させないことの相乗的効果により、降伏
点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた角
管の製造を可能にしたものである。

続いて、２相域加熱後急冷とテンパーという２種の熱処
理の間に角管成形を行うと有利な点について述べる。ま
ず第１に、２種類の熱処理の間に角管成形をすることに
よって、降伏点伸びを持たせることができる。角管成形
後にこの２種の熱処理を行う方法もあるが、その方法だ
と降伏比は低下するが、降伏点伸びを持たせることがで
きない。第２に、冷間で角管成形を行う点が有利である
。２相域で角管成形後に急冷することによって、低降伏
比と降伏点伸びを両立させる方法があるが、この方法だ
と温間で角管成形するため、温度制御が非常に困難であ
り、本発明だと熱処理と角管成形を区別することができ
るので、工業的には適用が容易である。

次に本発明の鋼管製造・加熱・角管成形・冷却・テンパ
ーの条件について述べる。

まず、鋼管の製造については、特に規定はなくどのよう
な方法でも許容される。例えば鋼管はその製造方法から
、シームレス鋼管、電縫鋼管、ＵＯ鋼管、スパイラル鋼
管、鍛接管等に分類できるか、本発明はこれらどの製造
方法でも許容される。これは、その後の熱処理での加熱
温度を加工歪が除去される温度に規定するためである。

次に加熱温度をＡｃ３以上にしたのは、鋼管製造の成形
歪の完全除去を狙ったものである。その後空冷して、冷
却開始温度をＡｒ３−２５０〜Ａ　ｒ３−２０℃にした
のは、この温度範囲から冷却することによって、冷却後
の２相鋼化の達成を狙ったためである。すなわち、Ａｒ
Ｉ直上から急冷すると、２相鋼化するものの、フェライ
トの面積率か増加して降伏比か低下するか、第２相の面
積率か減少するため、引張り強度が低下し、目的の強度
を得ることができなくなる。

Ａｒ１〜Ａｒ３の中間よりも高温、つまりＡ、３−２５
０℃より高温から冷却することによって、この２相鋼化
と強度を両立できるため、この温度を下限とした。冷却
開始温度を高くしていくと、降伏比最下限を通過して今
度は逆に降伏比が増加していく。これはフェライトの面
積率が減少してゆくためで、Ａｒ３に近づくと降伏比が
急激に増加する。これはフェライトの面積率がゼロに近
づくためである。このことから、加熱温度の上限として
、Ａ　、３−２０℃を設定した。

Ａ　、３−２５０〜Ａ　、３−２０℃からの急冷は、加
熱・空冷後にオーステナイト化してＣの濃化した部分を
焼入組織とすることで充分硬化させ、引張り強さを高め
低降伏比を得るためである。急冷が不十分だと、焼入組
織が充分に硬化せず、結果として低降伏比か得られない
ため、冷却速度を１５℃／ｓｅｃ以上に規定した。また
冷却については通常は水冷であるか、冷却速度か確保て
きれば方法にはこたわらない。

急冷後の冷間での角管成形については特に規定はないが
、角管成形時に同時に長手方向に歪が加わると導入する
転位が多すぎて、降伏比が高くなる。そこで、角管成形
時の長手力向伸びは、±３．０％に規定する。

焼戻しは、冷間の角管成形で導入した転位を固溶窒素、
固溶炭素で固着して、降伏伸びを持たせるのと、靭性改
善のために行う。その際焼戻し温度としては、フェライ
トと第２相の炭化物の２相組織について、その前の急冷
で充分硬化した第２相部分をあまり高温で焼戻すと軟化
しすぎ、これが引張り強さの低下つまり降伏比の上昇の
原因となるため、上限を６００℃とした。しかし焼戻し
温度が低くて、　２００℃未満になるとほとんど焼戻し
の効果がなくなり、靭性が改善されない場合があるため
、その下限を２００℃とした。

本発明法は低炭素鋼またはこれに特殊元素を添加した低
炭素低合金に適用して好結果を得ることかできる。好ま
しい成分組成としては、０　　００３〜０３０％Ｓｉ　　：　　０．０２〜０５０％Ｍｎ　＋　　０．２０〜２．００％Ａ文＋　　０．００１　〜０１００　％Ｎ　　：　　０
．０００５〜０．０１００％を基本成分とする低炭素鋼
、または前記基本成分の他に強度鋼の要求特性によって
、Ｃｕ：２．０％以下Ｎｉ　：　９．５％以下Ｃｒ：５．５％以下Ｍｏ：２．０％以下Ｎｂ　：　０．１５％以下 ■＝０３％以下Ｔｉ　：　０．１５％以下Ｂ　　：　　０．０００３〜０．００３０％Ｃａ　：　
０．００８０％以下の１種または２種以上添加してもよい。

Ｃｕは強度上昇、耐食性向上に有用で添加されるが、２
０％を越えて添加しても強度の上昇代かほとんどなくな
るので、含有量の上限は２０％とする。

Ｎｉは低温靭性の改善に有用で添加されるか、高価な元
素であるため含有量は９．５％を上限とする。

Ｃｒは強度上昇や耐食性向上に有用で添加されるが、多
くなると低温靭性、溶接性を阻害するため含有量は５．
５％を上限とする。

ＭＯは強度上昇に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため含有量は２，０％を上限とする。

Ｎｂはオーステナイト粒の細粒化や強度上昇に有用で添
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は０．１５％とする。

■は析出強化に有用であるが、多くなると溶接性を阻害
するため、含有量は０．３％を上限とする。

Ｔｉはオーステナイト粒の細粒化に有用で添加されるが
、多くなると溶接性を阻害するため、含有量は０１５％
を上限とする。

Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入性を著しく高める効
果を有する。この効果を有効に得るためには、少なくと
も０．０００３％を添加することが必要である。しかし
過多に添加するとＢ化合物を生成して、靭性を劣化させ
るので、上限は０．００３０％とする。

Ｃａは硫化物系介在物の形態制御に有用で添加されるが
、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させる
ため、含有量はｏ、ｏｏａｏ％を上限とする。

（実　施　例）第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に鋼管または
角管のサイズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機械的性
質を示す。

第２表で示した鋼管Ｎｏ、＾１．Ｂｌ、Ｃ１，ＤＩ、Ｅ
ｌ、Ｆｌ。

Ｇｌ、Ｈｌ、１１．Ｊｌ、に１．Ｌｌ、Ｍｌ、Ｎ１．０
１．Ｐｌ、Ｑｌ、Ｒ１，５１，Ｔｌ。

１］１　、Ｖｌはそれぞれ本発明実施鋼であり、本発明
の狙いとする低降伏比（降伏比７０％以下）を達成して
いる。

これに対し、Ａ２は角管成形を熱処理の前に実施したた
め、降伏比は低いが降伏点伸びがまったく出ていない。

Ａ３は冷却開始温度が高すぎるため降伏比が高くなって
いる。Ａ４は冷却開始温度が低すぎるため強度が出てい
ない。

Ａ５は冷却速度が不足のため降伏比が高くなっている。

Ａ６は焼戻し温度が高すぎるため降伏比が高くなってい
る。

また、Ｂ２は焼戻し温度が低すぎるため低温靭性が改善
されていない。Ｃ２は冷却速度が不足のため降伏比が高
くなっている。Ｄ２は加熱温度が低すぎるため降伏比が
高くなっている。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り、本発明は特別に高価な合金元
素を使用することなく、４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高強
度を有する低降伏比角管を安価に製造可能としたもので
、産業上その効果は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は低ＹＲであるが降伏点伸びがないためにＡｃの
面積の小さい場合のＳＳカーブの例を示す。第２図は低
ＹＲでかつ降伏点伸びを有するためにＡｃの面積の大き
くなった場合のＳＳカーブの例を示す。他４名ストレン

Claims

【特許請求の範囲】

１　低炭素鋼鋼管を、Ａ＿ｃ＿３以上に加熱し、その後
空冷してＡ＿ｒ＿３−２５０〜Ａ＿ｒ＿３−２０℃から
１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷した後、冷間で角
管に成形し、さらに２００〜６００℃の温度範囲で焼戻
しすることを特徴とする、降伏点伸びを有し、降伏比が
低く、かつ低温靭性に優れた角管の製造方法。