JPH03219019A - 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 - 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柚の要求
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５７−１６１１８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
ｉ：０．２６〜０．４８％）、溶接性の観点からＣａｎ
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図で示す八〇の面積の大きいほうが
、より塑性伸び能力が大きく、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らかであるが、その際Ａｅ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幹、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
、低炭素鋼鋼管をＡｃ３以上に加熱し、Ａｒ３以上で鋼
管を角管に成形し、その後空冷して＾、３’−２５０〜
＾、３−２０℃に冷却し、引ぎ続ｅ１５℃へｅｃ以上の
冷却速度で急冷し、その後冷間で０．０５％以上の冷間
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角管の製造方法であ
る。

［作　　　用］ 本発明においては、加熱温度をへ〇以上にすることによ
って、バイブ成形での歪を完全に除去し、またその温度
で角管成形することによって、その歪を瞬時に除去し、
＾ｃｌ〜＾ｃ３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
角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・角管成形・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０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。

次に加熱温度な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。またＡｒ３以上で角
管成形するのも、同じく角管成形の歪の瞬時での除去を
狙ったものである。その後空冷して、冷却開始温度をＡ
、、−２５０〜Ａ、３−２０℃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、Ａｒｔ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。Ａｒｌ〜Ａｒ３の中間よりも高温、つまりＡ
、３−２５０℃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、糾、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。

Ａ、３−２５０〜＾ｒ３−２０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℃／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、かつ角管の形状が確保できれば方法は問
わない。ここで００５％の歪とは、長手方向相当歪の総
量とする。

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ができ
る。好ましい成分組成としては、Ｃ：　　０．（１３〜
０．３０％ Ｓｔ　：　　０．０２〜０．５０％ Ｍｎ　：　０．２０〜２．００％ ＾１　：　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　：　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、多くなると溶接作を阻害
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、Ａ１　、Ｂｌ　、ＣＩ　、Ｄ
Ｉ　、Ｅｌ　、Ｆｌ　。

Ｇ１．）１１．１１．Ｊｌ、Ｋｌ、Ｌｌ、Ｍｌ、Ｎ１．
Ｏｆ、Ｐｌ、Ｑｌ、Ｒ１，Ｓｌ、Ｔｌ。

０１、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。Ｂ２は過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／ｍｍ”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
、産業上その効果は大である。

【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カーブの例を示す図、第２図
は、低ＹＲでかつ降伏点伸びを有するために八ｃの面積
の大きくなった場合のＳＳカーブの例を示す図である。 他４名 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、Ａ＿ｒ
   ＿３以上で鋼管を角管に成形し、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角管の製造方法。