JPH0617542B2 - 拡管性の良好な高強度電縫鋼管 - Google Patents

拡管性の良好な高強度電縫鋼管

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JPH0617542B2
JPH0617542B2 JP60048116A JP4811685A JPH0617542B2 JP H0617542 B2 JPH0617542 B2 JP H0617542B2 JP 60048116 A JP60048116 A JP 60048116A JP 4811685 A JP4811685 A JP 4811685A JP H0617542 B2 JPH0617542 B2 JP H0617542B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は通常は低周波ならびに高周波溶接で製造される
拡管性の良好な高強度電縫鋼管(電気縫合溶接鋼管)に
関する。
(従来の技術) 近年,自動車の燃料消費率向上に関する改良は著しく,
その対策の一つとして車体の軽量化が種々検討されてい
る。そのなかで,従来,棒鋼で製造されていた部品の中
空化の研究は目覚ましく,棒鋼から電縫管への置換が積
極的に進められている。このような電縫管の部品は加工
後そのまま使用される場合には,引張強さが45kgf
/mm2以上の高強度を有するか,あるいはさらに高強
度を必要とする場合には,部品に焼入れ焼戻し,高周波
焼入れなどの熱処理を施してさらに高強度とすることが
要求される。
(発明が解決しようとする課題) 引張強さ45kgf/mm2未満の電縫鋼管はC量が低
く,また焼入れ性を増すCr,Moなどの合金元素を含
まず,造管後の溶接熱影響部の硬化の程度が低く延性も
よい。したがって拡管性も優れ,溶接部のメタルフロー
部分に含まれる介在物の影響も小さいので問題は少ない
が,上記のような高強度電縫鋼管はパイプ強度あるいは
焼入れ性の確保のために,普通鋼パイプ(例えば,JI
S G 3445 機械構造用炭素鋼鋼管STM1種)
に比べて炭素量が素材によって造管されるものが多い。
したがって,溶接後のビードは焼入れ組織に近い組織と
なり母材に比べて硬さが高く,造管ライン内でのポスト
アニーリング(溶接部の焼なまし)だけでは溶接部の軟
化に限度があり,母材の硬さまで軟化させることができ
ない。
一方,電縫鋼管の製造面では,溶接部は溶接時のアップ
セットによりメタフローの立上りを生ずるので,外面の
ビードが切削によって除去されるが,メタルフローの一
端が外面に露出し,延性の最も悪い板厚面が露出するこ
とになる。
したがって,引張強さ45kgf/mm2以上の高強度
の電縫鋼管は,上記二つの原因により,拡管加工時にメ
タルフローに沿って割れが発生する。
このため,溶接熱影響部の硬さを低めるために焼なま
し,または焼ならしなどの熱処理によって組織の均一化
を図った後に加工しているのが現状である。
(課題を解決するための手段) 本発明者らはこのような現状に鑑み,電縫鋼管の造管後
の拡管性に及ぼす要因を詳細に検討した結果,引張強さ
45kgf/mm2以上の高強度電縫鋼管の拡管性は,
造管時のメタルフロー立上がり角度と鋼中のいおう
(S)量をある値以下に限定することにより上記の問題
が解決できることを見出した。
さらに,鋼に少量のCrおよび/またはNb,Ti,
B,Alのいずれか1種以上,それらに加えて微量のC
aを添加することが上記の問題の解決に有効であること
を見出だした。
本発明によれば,C:0.05〜0.60%,Si:
0.01〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%を含
み,P:0.03%以下で,残部実質的にFeよりな
り,45kgf/mm2以上の引張り強さを有する電縫
鋼管であって,鋼のS含有量が次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2 t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ,溶接部のメタルフロー立ち
上がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の
良好な電縫鋼管が提供される。
また,本発明によれば,上記の電縫鋼管であって,さら
に,Cr:0.03〜1.0%を含むもの,該CrとC
a:5〜100ppmを含むもの, Nb:0.02〜0.20%,Ti:0.01〜0.2
0%,B:5〜100ppm,Al:0.01〜0.1
0%のうちのいずれか1種を含むもの Cr:0.03〜1.0%と上記のいずれか1種を含む
もの, 上記の量のCrと上記のNb以下のいずれか1種とCa
を含むものが提供される。
これらの電縫鋼管において,鋼溶製の際にCaをCa純
分として70g/トン以上添加することにより,鋼中の
残留分として5〜100ppmのCaが有されるように
することができる。
本発明は前述のように引張強さ45kgf/mm2以上
の電縫鋼管の問題を解決するものである。
C,Si,Mnは電縫鋼管は引張強さ45kgf/mm
2以上を得るために必要な成分であり,そのためには
C:0.05%以上,Si:0.01%以上,Mn:
0.30%以上の添加が必要である。
しかしながら,C:0.60%,Si:1.0%,M
n:2.0%をそれぞれ超えると,溶接後,溶接部にマ
ルテンサイトが生成しやすく,溶接部の割れの発生の危
険が高くなるので,それぞれ上記量以下とする。
Pは電縫鋼管の溶接部の靭性を確保するために0.03
%以下に限定される。
またCrは電縫鋼管溶接部の強度を高めるのに有効であ
るが,0.03%未満では効果がなく,一方1.0%を
超えると,溶接部にマルテンサイトが生成しやすくな
り,溶接部の割れ発生の危険が増大するので1.0%を
上限とする。
引張強さ45kgf/mm2以上の鋼では,鋼中のS量
はその拡管性に大きな影響を有し,引張り強さならびに
肉圧比(t/D)に関連して硫化物系介在物の切欠き効
果が異なる。この硫化物系介在物に対応する鋼中のS量
が上式で示す量を越えると拡管加工時に割れが発生する
ことが判明した。
この式は実験結果から帰納的に導き出された実験式であ
る。
メタルフローの立上り角を45゜以上75゜以下にする
ことはスクイズロールの加圧を加減することによって達
成される。
一方,電縫鋼管製造時の歪時効硬化による拡管性の劣化
を防止するためには固溶Nを固定するために,Nb,T
i,B,Alの少なくとも1種を添加することが有効で
あり,そのためにはこれらの元素は,それぞれ少なくと
も0.02%,0.01%,5ppm,0.01%以上
添加することが必要である。しかしながらこれらの元素
は,それぞれ,0.20%,100ppm,0.01%
を超えるとそれらの効果は飽和し,かえって鋼の清浄性
を害する原因となるので上記の量に限定される。これら
の元素は本発明において均等物である。ただし、Alは
不可避的混入元素でもあり限定量未満のAlは不可避的
不純物である。
なお,Alを単独で添加する場合は,窒化物(AlN)
の生成は巻取温度に依存し,歪時効硬化による延性の低
下を制御するのに十分なAlNを生成するには,熱間圧
延は600℃以上の巻取温度で行なう必要がある。
さらにCaは非金属介在物の形態を球状にするべく制御
するために添加されるが,この場合Caの量は少なくと
も残留量として5ppm必要であるが,100ppmを
越えると,鋼の清浄性がそこなわれて不利である。
メタルフローの立上がり角度が75゜を越えると,メタ
ルフローに沿って割れが発生するので,この角度に限定
される。
(実施例) 以下,図面を参照して,実施例により本発明を具体的に
説明する。
第1図は,STKM15種相当の電縫鋼管のシーム部を
造管ライン内でシームアニーラーで焼なました後の溶接
熱影響部の硬さ分布の一例を示す図であるが,溶接後の
焼なましだけでは溶接部は十分に軟化されないことが分
る。
第2図は電縫鋼管の溶接部のメタルフローを示す鋼組織
の写真であるが,外面ビードの切削除去により,延性の
最も悪い板厚面が露出している。
(図中αが立上り角である。) これらの問題は本発明によって解決される。
第1表に示す鋼を転炉で常法により溶製し,連続鋳造で
スラブとし,巻取温度630℃で熱間圧延し,酸洗,ス
リット後,造管に供した。Caを添加する場合(試料
9,10,14)は,Ca−Al合金の形でCa純分2
10g/トンの割合で溶鋼に添加した。また試料11,
12,13,14(STKM17種)では熱延酸洗後の
焼鈍を実施した。造管は通常の高周波溶接により各管径
の電縫管に製造した。
このようにして製造された電縫管を60゜の円錐角を有
する円錐形ポンチで拡管し,素管の外径をD(m
m),割れ発生時の外径をD(mm)としてD/Do
もって拡管性の指標とした。
試験結果は,試料の化学成分,造管条件等とともに第1
表に示してある。
第3図はそのS量を0.009%以下 ([22−σ/6−25(t/D)]×10-3以下) にした,引張り強さ60〜65kgf/mm2のSTK
M15種の電縫鋼管(22.2mm直径×2.6mm
厚)におけるメタルフロー立上がり角と拡管性の関係を
示す。
第1表および第3図から次のことが割かる (1)STKM11種の引張強さ45kgf/mm2
満の電縫鋼管では,Al添加により歪時効効果の制御を
図っても(試料2),拡管性の向上は認められない。
(2)これに対して,引張り強さ45kgf/mm2
上の電縫鋼管においては本発明の効果が認められる。即
ち,STKM15種鋼(試料3,4,5,6)ではS量
とメタルフロー立上がり角が限定された試料5,6では
拡管性の改良が認められる。
(3)STKM15種鋼では,Crを含んでいても,T
i,Al,Bの添加およびCa処理(Caの添加)によ
って拡管性の改良が認められる。
(4)STKM17種鋼はt/Dの大きい引張り強さ7
0kgf/mm2級の電縫鋼管であるが,Al添加また
はCa添加とS量のメタルフロー立上がり角の限定によ
って拡管性は向上する。
(5)STKM20種の高張力電縫管も,AlとNbお
よびもしくはTiの添加と,S量とメタルフロー立上り
角の限定によって拡管性は改良される。
(発明の効果) 以上説明したように,いずれの鋼種においても本発明に
よれば拡管性の改良が認められ,焼ならしまたは焼なま
しの熱処理を施すことなく,拡管加工ができ,部品の製
造工程の簡略化により安価な鋼管の製造に寄与できるこ
とは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図はSTKM15種相当鋼の電縫鋼管の溶接熱影響
部のシームアニーリングを施した後の硬さの分布を示し
た図である。 第2図は溶接部のメタルフローを示した金属組織を示す
写真と対応するスケッチである。 第3図はそのS量を0.009%以下 ([22−σ/6−25(t/D)]×10-3以下) にした,引張り強さ60〜65kgf/mm2のSTK
M15種の電縫鋼管(22.2mm直径×2.6mm
厚)におけるメタルフロー立上り角と拡管性の関係を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−1673(JP,A) 特開 昭58−123858(JP,A) 特開 昭60−13025(JP,A) 特開 昭58−174550(JP,A) 特開 昭56−35751(JP,A) 特開 昭52−14567(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%を含み,P:
    0.03%以下で,残部実質的にFeよりなり,45k
    gf/mm2以上の引張り強さを有する電縫鋼管であっ
    て,鋼のS含有量が次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ溶接部のメタルフロー立ち上
    がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の良
    好な電縫鋼管。
  2. 【請求項2】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%,Cr:0.
    03〜1.0%を含み,P:0.03%以下で,残部実
    質的にFeよりなり,45kgf/mm2以上の引張り
    強さを有する電縫鋼管であって,鋼のS含有量が次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ溶接部のメタルフロー立ち上
    がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の良
    好な電縫鋼管。
  3. 【請求項3】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%,Cr:0.
    03〜1.0%,Ca:5〜100ppmを含み、P:
    0.03%以下で,残部実質的にFeよりなり,45k
    gf/mm2以上の引張り強さを有する電縫鋼管であっ
    て,鋼のS含有量が次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ溶接部のメタルフロー立ち上
    がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の良
    好な電縫鋼管。
  4. 【請求項4】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%ならびにN
    b:0.02〜0.20%,Ti:0.01〜0.20
    %,B:5〜100ppm,Al:0.01〜0.10
    %のうちいずれか1種を含み,P:0.03%以下で,
    残部実質的にFeよりなり,45kgf/mm2以上の
    引張り強さを有する電縫鋼管であって,鋼のS含有量が
    次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ溶接部のメタルフロー立ち上
    がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の良
    好な電縫鋼管。
  5. 【請求項5】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%,Cr:0.
    03〜1.0%ならびにNb:0.02〜0.20%,
    Ti:0.01〜0.20%,B:5〜100ppm,
    Al:0.01〜0.10%のうちのいずれか1種を含
    み,P:0.03%以下で,残部実質的にFeよりな
    り,45kgf/mm2以上の引張り強さを有する電縫
    鋼管であって,鋼のS含有量が次式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ,溶接部のメタルフロー立ち
    上がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の
    良好な電縫鋼管。
  6. 【請求項6】C:0.05〜0.60%,Si:0.0
    1〜1.0%,Mn:0.30〜2.0%,Cr:0.
    03〜1.0%,Ca:5〜100ppmならびNb:
    0.02〜0.20%,Ti:0.01〜0.20%,
    B:5〜100ppm,Al:0.01〜0.10%の
    うちのいずれか1種を含み,P:0.03%以下で,残
    部実質的にFeよりなり,45kgf/mm2以上の引
    張り強さを有する電縫鋼管であって,鋼のS含有量が次
    式 S≦[22−σ/6−25(t/D)]×10-3 (式中 S:鋼中のS含有量(wt/%) σ:電縫鋼管の引張り強さ(kgf/mm2) t:電縫鋼管の肉厚(mm) D:電縫鋼管の外径(mm)) で示される量であり,かつ,溶接部のメタルフロー立ち
    上がり角度が45゜以上75゜以下である拡管加工性の
    良好な電縫鋼管。
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