JPH04176818A

JPH04176818A - 耐震特性に優れた鋼管または角管の製造方法

Info

Publication number: JPH04176818A
Application number: JP30464090A
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: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-06-24

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】［産業上の利用分野コ本発明は、降伏比の低い鋼管または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
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か伴う。

［発明が解決しようとする課題］建築用低降伏比鋼管または、角管として、引張り強さ４
０キロ以上で降伏比８０％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８０％以下では達成され
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−歪曲線の形状か注目されだ
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Ａ。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に、耐震
構造用としては第２図のような鋼材が通しているといえ
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または角管が必要である。

［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（パー
ライト）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。また降伏点を
下げ、かつ充分な降伏点伸びを出すためには、フェライ
ト組織を歪のないクリーンフェライトにすることが重要
であることを確認した。

本発明は、このような知見に基き、耐震特性に優れた鋼
管または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鋼管（また
は角管）を、ＡＣ３以上に加熱し、その温度範囲で丸管
のまま成形したり、丸管から角管に成形した後、引き続
き１０℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却し、その後必要
に応じて２００〜６００℃の温度範囲で焼戻しすること
を特徴とする、耐震特性に優れた鋼管または角管の製造
方法である。

［作　　　用］本発明においては、加熱温度をＡＣ３変態点以上とし、
その後徐冷することによって、パイプ成形やその後の熱
間の角管成形の影響を除去しつつ、クリーンフェライト
＋パーライトの２相鋼化を達成することに成功している
。

さらに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、
降伏比が低く、かつ降伏点伸びを有した耐震特性に優れ
た鋼管または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・角管成形・加熱・冷却・テンパ
ーの条件について述べる。

まず、鋼管の製造およびその後の角管成形については、
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、鍜接管等に分類できるが、
本発明はこれらのどの製造方法でも許容される。ホット
コイルのような板から直接角管に成形して溶接したもの
でも、もちろん許容される。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。

次に成形後加熱温度をＡＣ３以上にしたのは、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、加熱温度を八。。

以下にすると、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。

ＡＣ３以上での成形は、加工歪が瞬時に除去されるため
に、最終製品の材質に問題とはならない。そのため、サ
イジング処理や引き抜き処理、および丸管から角管への
成形等、どのような成形でも許容される。

ＡＣ３以上に加熱後の冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以下と
したのは、再加熱時にオーステナイト化してＣの濃化し
た部分からクリーンフェライトとパーライトの２相組織
とすることで、引張り強さを高め低降伏比を得るためで
ある。冷却速度が大きいと、オーステナイトからフェラ
イト十パーライトへの変態が不十分となり、＄２相にベ
ーナイトやマルテンサイトが含まれた組織となるため、
降伏比は低いが降伏点伸びがなく、結局耐震特性の劣化
した材質となる。冷却速度が１０℃／ｓｅｃ以下であれ
ば良いということで、通常は空冷を採用するが、冷却速
度を満足すれば、その方法は問わない。

ところで、鋼種によっては加熱後徐冷だけでは靭性のよ
くないものがあり、靭性改善のために冷却後焼戻し処理
の必要な場合がある。その際焼戻し温度としては、フェ
ライトと第２相のパーライトの２相組織について、その
前の空冷である程度硬化したパーライトをあまり高温で
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：　　０．０３〜０．３０
％Ｓｔ　：　　０．０２〜０．５０％Ｍｎ　：　　０．２（１〜２．００％Ａｎ　：　０．００１〜０．１００％Ｎ　　：　　０．０００５〜０．０１００％を成分とす
る低炭素鋼、または前記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。

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、ＡＩ、　Ｂｌ、Ｃ１、Ｄｌ、
Ｅｌ、Ｆｌ、　Ｇｌ、Ｈｌ、Ｔ１、Ｊｌ、Ｋ１、Ｌｌ、
Ｍｌ、Ｎ１．０１、Ｐｌ、Ｑｌ、Ｒ１，５１、Ｔ１、Ｕ
ｌ、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８０％以下）を達成している。

これに対し、Ａ２．Ａ３は加熱温度が低すぎるため降伏
比が高くなっている（フェライトが完全にクリーンにな
っていない）。Ａ４は加熱後の冷却速度が高すぎるため
Ａｃが低くなっている（降伏点伸びが出てないため）。

Ａ５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は焼戻し温度が高すぎるため降伏比が高くな
っている。Ｃ２は冷却速度が高すぎるためＡｃが低くな
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。

［発明の効果コ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鋼管または角管を、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、第２図は鋼材のストレス−ストレインの関係を
示す図である。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１　低炭素鋼または低炭素低合金鋼鋼管または角管を、
Ａ＿Ｃ＿３以上に加熱し、その温度範囲で成形した後、
引き続き１０℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却すること
を特徴とする、耐震特性に優れた鋼管または角管の製造
方法。２　低炭素鋼または低炭素低合金鋼鋼管または角管を、
Ａ＿Ｃ＿３以上に加熱し、その温度範囲で成形した後、
引き続き１０℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却し、その
後２００〜６００℃の温度範囲で焼戻しすることを特徴
とする、耐震特性に優れた鋼管または角管の製造方法。３　低炭素鋼または低炭素低合金鋼鋼管を、Ａ＿Ｃ＿３
以上に加熱し、その温度範囲で丸管を角管に成形した後
、引き続き１０℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却するこ
とを特徴とする、耐震特性に優れた角管の製造方法。４　低炭素鋼または低炭素低合金鋼鋼管を、Ａ＿Ｃ＿３
以上に加熱し、その温度範囲で丸管を角管に成形した後
、引き続き１０℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却し、そ
の後２００〜６００℃の温度範囲で焼戻しすることを特
徴とする、耐震特性に優れた角管の製造方法。