JPH05302121A

JPH05302121A - 高強度機械構造用電縫鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH05302121A
Application number: JP13169992A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Gosho; 伸之御所; Hiroki Sakamoto; 弘樹坂本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1993-11-16
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2687817B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強度を高める。靱性の低下および加工性の低
下を防ぐ。アーク溶接を行ったときのＨＡＺ部の軟化を
抑える。【構成】重量比でＣ：0.１５〜0.２５％、Ｓｉ：0.３
０％以下、Ｍｎ：1.００〜1.５０％、Ｐ：0.０２５％以
下、Ｓ：0.００５％以下、Ｎｂ：0.０２０〜0.０５０
％、Ｍｏ：0.２０〜0.３５％、Ｓｏｌ−Ａｌ：0.００５
〜0.０５０％と、更に必要に応じてＣａ：0.００４０％
以下、Ｔｉ：0.０３０％以下およびＶ：0.１０％以下の
１種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純
物からなる鋳片を熱間圧延する。その熱延鋼板を圧下率
１０〜３５％で冷間圧延した後、電縫溶接して電縫鋼管
となす。電縫鋼管を４００〜６５０℃の温度で熱処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダーや自動車の
プロペラシャフト等に使用される高強度機械構造用電縫
鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車の軽量化傾向に伴い、その
プロペラシャフト等には、高強度で薄肉の電縫鋼管の導
入が進められている。自動車に使用される電縫鋼管に
は、引張強さで４９０Ｎ／ｍｍ²以上、特にプロペラシ
ャフトでは６９０Ｎ／ｍｍ²以上の強度が要求され、更
に高度の靱性および加工性も要求される。

【０００３】このような高強度電縫鋼管は、例えば、熱
延鋼帯を冷間圧延して高強度化した後、電縫溶接するこ
とで製造される。しかし、冷間圧延による高強度化は、
往々にして靱性低下および加工性低下を伴う。更には、
後熱処理で強度が低下するとか、製造された製品鋼管に
対してアーク溶接を行ったときに、そのＨＡＺ部が軟化
するといった問題がある。そこで、冷間加工によらずに
電縫鋼管を高強度化する方法が、特開平２−１９７５２
５号公報により提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱延鋼
板に対する冷間圧延は、ＨＡＺ部等の軟化を伴うもの
の、電縫溶接に対しては大きな利益をもたらす。即ち、
熱延鋼帯は、冷延鋼帯に比べて幅方向の板厚精度が悪
い。このような熱延鋼帯を多条に分割して電縫鋼管にす
ると、両エッジ部の厚みが異なるため、溶接入熱の不均
一による溶接欠陥が生じる。また、その電縫鋼管がプロ
ペラシャフト等の回転軸として使用された場合は、周方
向の肉厚のばらつきにより振れが生じ、振動や騒音の原
因となる。従って、冷間加工によらない高強度電縫鋼管
の製造方法は、ＨＡＺ部等の軟化に対しては有効である
が、総合的に見た場合は、好ましい方法とは言えない。

【０００５】本発明の目的は、冷間圧延による高強度化
を採用するにもかかわらず、ＨＡＺ部等の軟化を抑え、
合わせて、優れた靱性および加工性を確保する高強度機
械構造用電縫鋼管の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】高強度電縫鋼管の製造に
おいては、熱延鋼板の冷間圧延が製品品質に多くの好影
響を与えることから、冷間圧延による高度強化は不可欠
と考えられる。本発明者らは、冷間圧延による高強度化
を前提として、その弊害を抑える手段について研究を重
ねた。その結果、ＨＡＺ軟化に対しては、熱延鋼帯の組
成、特にＭｏが有効に機能すること、靱性および加工性
に対しては、電縫溶接後の熱処理が有効に機能し、しか
も、その有効温度域中に軟化が殆ど問題にならない領域
が存在することを知見した。

【０００７】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、重量比でＣ：0.１５〜0.２５％、Ｓｉ：0.３０％以
下、Ｍｎ：1.００〜1.５０％、Ｐ：0.０２５％以下、
Ｓ：0.００５％以下、Ｎｂ：0.０２０〜0.０５０％、Ｍ
ｏ：0.２０〜0.３５％、Ｓｏｌ−Ａｌ：0.００５〜0.０
５０％と、更に必要に応じてＣａ：0.００４０％以下、
Ｔｉ：0.０３０％以下およびＶ：0.１０％以下の１種ま
たは２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物から
なる鋳片を熱間圧延し、その熱延鋼板を圧下率１０〜３
５％で冷間圧延した後、電縫溶接して電縫鋼管となし、
更に、４００〜６５０℃の温度で熱処理することを特徴
とする高強度機械構造用電縫鋼管の製造方法を要旨とす
る。

【０００８】

【作用】以下に、本発明における条件の限定理由を鋳片
組成、冷間圧延、熱処理の順で説明する。

【０００９】（Ａ）鋳片組成Ｃ：強度を得るのに最も安価な元素であるが、0.１５％
未満では所定の強度が得られず、また、0.２５％を超え
ると、靱性の劣化やアーク溶接性および加工性の悪化を
招く。従って、Ｃは0.１５〜0.２５％とした。

【００１０】Ｓｉ：製鋼段階で脱酸剤として添加される
が、電縫溶接時にペネトレーターと呼ばれるＭｎ−Ｓｉ
系の非金属介在物を生成させる原因となるので、0.３０
％以下とした。

【００１１】Ｍｎ：比較的安価に強度を得る元素である
が、1.０％未満では所定の強度が得られない。また、1.
５０％を超えると、強度が高くなりすぎると共に鋼中の
偏析が大きくなり、加工性等が悪化する。従って、Ｍｎ
は1.０〜1.５０％とした。

【００１２】Ｐ：鋼中に不純物として存在し、偏析しや
すい元素であるため、0.０２５％以下とした。

【００１３】Ｓ：Ｐと同様に不純物として存在して、特
に加工性、靱性を悪化させるので、0.００５％以下とし
た。

【００１４】Ｎｂ：強度を確保しながら細粒化により靱
性を改善する元素である。0.０２０％未満では、添加効
果が得られず、0.０５０％を超えると、強度上昇、細粒
化に効果がなく、コスト上昇の原因になる。従って、Ｎ
ｂは0.０２０〜0.０５０％とした。

【００１５】Ｍｏ：本発明における主要元素である。こ
の元素は、強度に寄与するが、靱性の点からは好ましく
ない元素とされている。しかし、製造された電縫鋼管の
アーク溶接ＨＡＺ部の軟化抵抗元素として有効である。
図１は製造された電縫鋼管にアーク溶接を行ったときの
ＨＡＺ部および母材部の硬度に与えるＭｏの影響を示す
図である。Ｍｏ量の増加により母材部の硬度が上昇する
が、その度合以上にＨＡＺ部の硬度が上昇し、ＭｏがＨ
ＡＺ部の軟化阻止に有効に機能していることがわかる。
Ｍｏ量が0.２０％未満では、この効果が充分に得られ
ず、製管後のアーク溶接により、顕著なＨＡＺ軟化を招
く。また、0.３５％を超えると、靱性低下が問題にな
る。従って、Ｍｏは0.２０〜0.３５％と比較的多量の含
有とし、これによる靱性低下は、Ｎｂを0.０２０〜0.０
５０％の範囲で添加することによる細粒化と、造管後４
００〜６５０℃で熱処理することにより補う。

【００１６】Ｓｏｌ−Ａｌ：製管段階で脱酸剤として添
加されるが、添加量が少なすぎると脱酸不足が生じ、逆
に多すぎるとアルミナ介在物が増加し、いずれも鋼の清
浄化を損なうので、0.００５〜0.０５０％とした。

【００１７】Ｃａ：鋼中の硫化物系介在物の減少や球状
化により清浄性を改善し、加工性も向上させる。しか
し、多すぎる場合は、非金属介在物として清浄性を損な
う原因になる。従って、添加する場合の上限を0.００４
０％とした。

【００１８】Ｔｉ：Ｎｂと同様に強度を上げ、細粒化を
促進する。しかし、多すぎると、靱性を劣化させる場合
があり、添加する場合の上限を0.１０％とした。

【００１９】Ｖ：Ｎｂ，Ｔｉと同様の効果を有するが、
0.１０％を超えても効果が増大しないため、添加する場
合の上限を0.１０％とした。

【００２０】（Ｂ）冷間圧延熱延鋼帯を冷間圧延することで、高強度化を図る。ま
た、板幅方向の肉厚精度を高めることで、電縫溶接時の
両エッジ部の肉厚を揃え、溶接品質を高める。更に、製
造された電縫鋼管の周方向の肉厚精度が上がり、回転時
の振れを抑える。冷間圧延における圧下率が１０％未満
では、高強度化の効果が少なく、また、３５％を超える
と、靱性および加工性が極端に悪化し、後述する熱処理
によっても、これらの性能を満足の行くレベルまで改善
できない。

【００２１】（Ｃ）熱処理電縫鋼管では、成形による加工歪と電縫溶接による急冷
とで、電縫溶接部が硬化し、母材部との間に大きな硬度
差が生じる。そのため、靱性および加工性が本質的に良
くなく、本発明では、更に、冷間圧延による靱性の低下
および加工性の低下も加わる。そこで、電縫鋼管に熱処
理を施すが、その温度が４００℃未満では、靱性および
加工性の改善効果が充分でなく、また、６５０℃を超え
ると、強度低下をきたす。つまり、６５０℃以下であれ
ば、冷間圧延による高強度化の効果を損なうことなく、
靱性および加工性を改善できるわけである。

【００２２】図２は電縫鋼管の熱処理温度と引張強さと
の関係を、冷間圧下率をパラメータとして示す図表であ
る。冷間圧延における圧下率を高めるに連れて引張強さ
が大きくなるが、いずれの圧下率の場合も、熱処理温度
が６５０℃までは、冷間圧延による高強度化の効果を損
なわない。図３は、図４（Ａ）（Ｂ）に示した偏平試験
および押し拡げ試験での、冷間圧下率および熱処理の影
響を示す図表である。冷間圧延によりこれらの試験デー
タは悪化するが、熱処理により問題のないレベルまで回
復される。

【００２３】

【実施例】表１に組成を示すスラブを熱間圧延し、デス
ケーリング後冷間圧延した。更に、その鋼帯を多条に分
割して外径６0.５ｍｍ×肉厚1.６ｍｍの電縫鋼管とし、
これを熱処理した。熱処理後の電縫鋼管の引張特性、靱
性およびアーク溶接ＨＡＺ部の硬さ低下量を調査した結
果を表２に示す。本発明条件で製造された電縫鋼管は、
８００Ｎ／ｍｍ²以上の引張強さを有し、且つ靱性およ
び加工性が良く、ＨＡＺ部軟化も少ない。なお、熱間圧
延は、いずれも加熱温度１２３０℃で行った。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高強度機械構造用電縫鋼管の製造方法は、冷間加工に
より高強度化を図るので、高強度を簡単に得ることがで
きる。また、冷間加工により、板厚精度が向上し、電縫
溶接部の品質を高めると共に、製品鋼管の周方向の寸法
精度を高める。そして、冷間加工による高強度化を採用
するにもかかわらず、優れた靱性および加工性を確保
し、且つ、製品鋼管にアーク溶接を行ったときのＨＡＺ
部の軟化を抑える。

【図面の簡単な説明】

【図１】製造された電縫鋼管にアーク溶接を行ったとき
のＨＡＺ部および母材部の硬度に与えるＭｏの影響を示
す図表である。

【図２】電縫鋼管の熱処理温度と引張強さとの関係を、
冷間圧下率をパラメータとして示す図表である。

【図３】偏平試験および押し拡げ試験における冷間圧下
率および熱処理の影響を示す図表である。

【図４】偏平試験および押し拡げ試験を説明するための
模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比でＣ：0.１５〜0.２５％、Ｓｉ：
0.３０％以下、Ｍｎ：1.００〜1.５０％、Ｐ：0.０２５
％以下、Ｓ：0.００５％以下、Ｎｂ：0.０２０〜0.０５
０％、Ｍｏ：0.２０〜0.３５％、Ｓｏｌ−Ａｌ：0.００
５〜0.０５０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物か
らなる鋳片を熱間圧延し、その熱延鋼板を圧下率１０〜
３５％で冷間圧延した後、電縫溶接して電縫鋼管とな
し、更に、４００〜６５０℃の温度で熱処理することを
特徴とする高強度機械構造用電縫鋼管の製造方法。
【請求項２】重量比でＣ：0.１５〜0.２５％、Ｓｉ：
0.３０％以下、Ｍｎ：1.００〜1.５０％、Ｐ：0.０２５
％以下、Ｓ：0.００５％以下、Ｎｂ：0.０２０〜0.０５
０％、Ｍｏ：0.２０〜0.３５％、Ｓｏｌ−Ａｌ：0.００
５〜0.０５０％と、更にＣａ：0.００４０％以下、Ｔ
ｉ：0.０３０％以下およびＶ：0.１０％以下の１種また
は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
る鋳片を熱間圧延し、その熱延鋼板を圧下率１０〜３５
％で冷間圧延した後、電縫溶接して電縫鋼管となし、更
に、４００〜６５０℃の温度で熱処理することを特徴と
する高強度機械構造用電縫鋼管の製造方法。