JPH03219017A - 降伏点伸びを有し、降伏比が低く、かつ低温靭性に優れた鋼管の製造方法 - Google Patents

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、降伏比の低い鋼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がたかまっている。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５７−１１ｉ１１８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：　０．２６〜０．４８％）、溶接性の観点からＣ
ｅｑ上限の規定される建築構造用には通用できない。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］ 建築用低降伏比鋼管として、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。

また、耐震構造用として必要な鋼材の材質特性として最
近、降伏比だけでなく応力−歪曲線の形状力畳主目され
出した。つまり、鋼材が充分な望性伸び能力を持つため
には、第１図、第２図で示したＡｃの増加か必要である
と言われ始めている。そのためには、ＹＲの低下はもち
ろんであるが、さらに降伏点伸びの増大によって達成で
きる。第１図、第２図を比較すると明らかなようように
、耐震構造用としては第２図のような鋼材が適している
といえる。つまり耐震構造用としては、降伏点伸びを有
し、かつ降伏比の低い鋼管が必要である。

［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、低降伏比を有する鋼
管の製造を可能にしたもので、その要旨とするところは
、低炭素鋼鋼管を、Ａｃ３−２５０〜Ａｃ３−２０℃に
加熱し、引ぎ続き１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷
し、その後冷間で０．０５％以上の加工歪を付与し、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鋼管の製造方法である。

用］ 本発明においては、加熱温度をＡｃｔ〜Ａｅ３変態点間
の高めにし、その後急冷することによって、パイプ成形
での加工硬化の影響を除去しつつ、２相鋼化を達成する
ことに成功している。

さらに、その後冷間で加工歪を付与することによって、
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、
この焼戻し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
［作 鋼管の製造を可能にしたものである。

次に本発明の鋼管製造・加熱・冷却・冷間歪の付与・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が、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Ａｃ３−２５０〜ＡＣ３−２０℃にした
のは、この温度範囲に加熱することによって、冷却後の
２相鋼化を達成しつつ成形歪の除去を同時に狙ったため
である。すなわち、Ａｅｌ直上に加熱後急冷すると、２
相鋼化するものの、フェライトに加工歪が残存するため
にフェライトの強度が高く、結果的に低降伏比を達成す
ることができない。Ａｅｌ〜Ａｃ３の中間よりも高温、
つまり　ＡＣ３−２５０℃より高温に加熱することによ
って、この２相鋼化と歪除去を両立できるため、この温
度を下限とした。加熱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、Ａｃ３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、ＡＣ３−２０℃を設定した。Ａｃ３
−２５０〜ＡＣ３−２０に加熱後の急冷は、再加熱時に
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が得られないため、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が、冷却速度が確保てきれば方法に
はこだわらない。

急冷後の冷間での加工歪付与については特に規定はない
。通常はサイジング処理であるが、歪さえ付与できれは
、方法は問わない。また、００５％以上というのは、長
手方向に換算した総歪で計算するものとする。

焼戻しは、冷間の加工歪付与で導入した転位を固溶窒素
、固溶炭素で固着して、降伏点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に適用して好結果を得ることができ
る。好ましい成分組成としては、Ｃ、０，０３〜０３０
％ Ｓｔ　　：　　０．０２〜０５０％ Ｍｎ　　＋　　０．２０〜２．００％ ＡＮ　＋　０．００１〜０．１００％ 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 Ｖ　：　０．３％以下 Ｔｉ・０１５％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か、２
０％を越えて添加しても強度の上昇代がほとんどなくな
るので、含有量の上限は２．０％とする。

Ｎｉは低温靭性の改善に有用で添加されるが、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２０％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０．１５
％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％を添加することか必要である、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か
、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　例コ 第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に鋼管のサイ
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、　Ａｌ、Ｂｌ、Ｃ１，ＤＩ、
Ｅｌ、Ｆｌ。

Ｇ１］１．１１．Ｊｌ、に１．Ｌｌ、Ｍｌ、Ｎｌ、０１
．ＰＩ、Ｑｌ、Ｒ１，５１，Ｔ１０１、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は歪量がゼロのため、降伏比は低いか
降伏点伸びがまったく出ていない。

Ａ３は加熱温度が高すぎるため降伏比が高くなっている
。Ａ４は加熱温度が低すぎるため降伏比が高くなってい
る。Ａ５は加熱後の冷却速度が不足のため降伏比が高く
なっている。Ａ６は焼戻し温度か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。Ｂ２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鋼管を安価に製造可能としたもので
、産業上その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＹＲは低いものの降伏点伸びかないために、
Ａｏの面積の少ないＳＳカーブの例を示す図、第２図は
、低ＹＲでかつ降伏点伸びを有するため、ＡＣの面積の
大きいＳＳカーブの例を示す図である。 他４名 ストレン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　低炭素鋼鋼管を、Ａ＿ｃ＿３−２５０〜Ａ＿ｃ＿３
   −２０℃に加熱し、引き続き１５℃／ｓｅｃ以上の冷却
   速度で急冷した後、冷間で０．０５％以上の加工歪を付
   与し、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鋼管の製造方
   法