JPH03219018A - 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
か高まっている。

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か望まれている。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よっている。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：　０．２６〜０．４８％）、溶接性の観点からＣｅ
ｑ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］ 建築用低降伏比鋼管として、引張り強さ４０キロ以上降
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−歪曲線の形状が注目されだ
した。つまり、鋼材が充分な塑性伸び能力を持つために
は、第１図、第２図で示したＡｃの増加が必要であると
言われ始めている。そのためには、ＹＲの低下はもちろ
んであるか、さらに降伏点伸びの増加によって達成でき
る。第１図、第２図を比較すると明かなように、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以上に加熱し、その後空冷し
てＡ、、−２５０〜Ａｒ３−２０℃から１５℃／ｓｅｃ
以上の冷却速度で急冷し、その後論間で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。

［作　　　用］ 本発明においては、加熱温度を＾。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、ＡＣ１〜Ａｃ
３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、その後論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、′ＭＳ２相部分相部化させること
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＾、、−２５０〜Ａｒ３−２０℃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、へｒｔ
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が低下するが、第２相の面積
率が減少するため、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。

Ａｒｔ〜Ａｒ３の中間よりも高温、つまり八ｒ３−２５
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
、八ｒ３−２０℃を設定した。＾、、−２５０〜Ａｒ、
−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
て低降伏比が得られないため、冷却速度を１５℃／ｓｅ
ｃ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、冷却速度が確保できれば方法にはこだわらない。

急冷後の冷間での成形歪の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、０，０５％以上の
歪が導入されれば、方法は問わない。ここで０．０５％
の歪とは、長手方向相当歪の総量とする。

焼戻しは、冷間の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き戻すと軟
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かでき
る。好ましい成分組成としては、Ｃ：　０．０３〜０３
０％ Ｓｉ　：　　０．０２〜０．５０％ Ｍｎ　：　　０．２０〜２．００％ Ａ又：　　０．００１　〜Ｏ１００％ 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　：　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
加されるか、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
１．Ｆ１゜Ｇｌ、Ｈｌ、１１．Ｊｌ、に１．Ｌｌ、旧、
Ｎｌ、０１．ＰＩ、Ｑｌ、Ｒ１，Ｓｔ。

Ｔ１．旧、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に、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か高くなっている。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
し温度が高すきるため、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、低ＹＲではあるものの、降伏点伸びかないた
めにＡＣの面積の少ない場合のＳＳカーブを示す図、第
２図は、低ＹＲでかつ降伏点伸びを有するためＡＣの面
積の大きくなった場合のＳＳカーブを示す図である。 ストレン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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＿３−１５℃から
   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。