JP2015224374A

JP2015224374A - 鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管およびその製造方法

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Publication number: JP2015224374A
Application number: JP2014110777A
Authority: JP
Inventors: 聡太後藤; Sota Goto; 俊介豊田; Shunsuke Toyoda; 岡部　能知; Takatoshi Okabe; 能知岡部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-29
Also published as: JP6123734B2

Abstract

【課題】鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管及びその製造方法の提供。【解決手段】質量％で、C：0.11〜0.20％、Si：0.05〜0.50％、Mn：1.00〜2.00％、P：0.030％以下、S：0.010％％以下、Al：0.01〜0.08％を含み、或いは更にNb：0.12％以下、V：0.10％以下の１種又は２種を、C−（Nb?12／93＋V?12／51）≧0.10の条件を満足する様に含有する鋼素材で、鋼素材を1150〜1300℃に加熱し、熱間圧延を施し、仕上圧延終了温度から10〜100ｓで550〜700℃まで冷却後、巻取り、熱延鋼板を冷間で管状に成形し、電縫溶接して電縫鋼管とする。これにより、主相がフェライト相、第二相が面積率で8〜30％のパーライト／擬似パーライトで、降伏強さYS：450MPa以上、引張強さTS：590MPa以上、降伏比：90％以下である鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。【選択図】なし

Description

本発明は、構造物の基礎として用いられる鋼管杭向けとして好適な、電縫鋼管に係り、とくに、熱延鋼板を素材とし冷間でロール成形により造管される電縫鋼管の高強度化、低降伏比化に関する。

近年、大規模地震への対応として、構造物の基礎として用いられる鋼管杭に対しても、高強度化と変形エネルギー吸収能の向上が強く要望されるようになってきた。一般的に、鋼管等の鋼材の変形エネルギー吸収能を向上させるためには、高い引張強さと低い降伏比を有する鋼材（鋼管）とすることが有効である。しかし、鋼管杭では、杭打ちの際に鋼管の変形を抑えるという観点から管軸方向の降伏比を過度に低くできにくい。

低降伏比の鋼管を得る方法として、例えば、特許文献１には、質量％で、C：0.07〜0.18％、Mn：0.3〜1.5％、Al：0.01〜0.06％、N：0.006％以下を含む組成の鋼素材に、1100〜1300℃に加熱したのち、粗圧延終了温度：1150〜950℃とする粗圧延と、仕上圧延開始温度：1100〜850℃、仕上圧延終了温度：900〜750℃とする仕上圧延を施し熱延板とし、仕上圧延終了後直ちに冷却を開始し、表面温度で750〜650℃の温度域での平均冷却速度が20℃/ｓ以下、板厚中心部温度が650℃に到達するまでの時間が35ｓ以内でかつ板厚中心部の750〜650℃の温度域の平均冷却速度が4〜15℃/ｓとなるように巻取温度まで冷却し、500〜650℃で巻き取る、角形鋼管用厚肉熱延鋼板の製造方法が記載されている。これにより、フェライトを主相とし、第二相として、パーライト、または、パーライトおよびベイナイトを有し、第二相頻度が0.20〜0.42であり、主相と第二相とを含む平均結晶粒径が7〜15μmである組織を有し、降伏強さ：295MPa以上、引張強さ：400MPa以上、80％以下の低降伏比を有する建築構造部材向け角形鋼管用厚肉熱延鋼板が得られるとしている。

また、特許文献２には、耐局部座屈性に優れた耐震性溶接鋼管の製造方法が記載されている。特許文献２に記載された技術では、重量％で、C：0.03〜0.15％、Mn：1.0〜2.0％を含有し、Cu：0.05〜0.50％、Ni：0.05〜0.50％、Cr：0.05〜0.50％、Mo：0.05〜0.50％、Nb：0.005〜0.10％、V：0.005〜0.10％、Ti：0.005〜0.080％の内１種以上を含有し、Pcmが0.10〜0.25となる組成の鋼を熱間圧延し、圧延終了後600℃以下まで5℃/ｓ以上の冷却速度で冷却して得られた鋼板を、冷間成形して鋼管とする。これにより、管軸方向の引張試験における加工硬化指数が0.10以上となる変形性能に優れる鋼管を得ることができ、鋼管に横から作用する外力による局部座屈の発生や、それに起因する脆性的なき裂や破断の発生を防止できるとしている。

特許文献３には、重量％で、C：0.02〜0.20％、Si：0.02〜0.50％、Mn：0.50〜2.00％を含み、さらにCu：0.10〜1.5％、Ni：0.10〜0.50％、Nb：0.005〜0.10％およびV：0.005〜0.10％からなる群から選ばれた１種または２種以上を含み、Ceq：0.38〜0.45である鋼片に、900℃以上の温度域における１パス当たりの圧下率が4％以下となるように熱間圧延を行って熱延鋼板とし、該熱延鋼板に、Ac₁点以上Ac₃点以下の二相温度域に再加熱して該二相温度域から焼入れし、さらに焼戻しを行ってから、製管加工を行う、鋼管の製造方法が記載されている。得られる鋼管は、0.2％耐力：440MPa以上で、引張強さ：590〜700MPa、降伏比：80％以下の低降伏比高張力鋼管であり、建造物、橋梁、タンク等の鋼構造物用として好適であるとしている。

特許文献４には、質量％で、C：0.10〜0.18％、Si：0.1〜0.5％、Mn：1〜2％を含む組成の鋼管を製造するにあたり、Ac₃点以上に加熱したのち急冷する工程と、Ac₁点〜Ac₃点の二相温度域に加熱したのち空冷する工程と、冷間で管状に成形する工程と、500〜600℃に再加熱する工程とを順次施して、低降伏比の建築構造用高張力鋼管とする製造方法が記載されている。特許文献４に記載された技術では、高価な合金元素を使用せずに、引張強さ：590MPa以上である建築構造用鋼管を製造することができるとしている。

特開2012−132088号公報特開平11−6032号公報特許第2687841号公報特開2004−300461号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、引張強さ590MPa以上の高強度を安定して確保することはできないという問題があり、さらに、特許文献２に記載された技術で製造された鋼管では、管軸方向の降伏比が過度に低下し、鋼管杭として適用した場合に、杭打ち込みに対して座屈等の問題を生じる恐れがある。

また、特許文献３に記載された技術では、熱処理のための工程を必要とし、また、特許文献４に記載された技術では、大型の管用熱処理装置を必要とするうえ、製管したのちに熱処理のための工程を必要とし、工程が複雑となり生産性が低下し、生産コストが増大して、安価な高強度鋼管杭を提供することが困難となるという問題がある。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、鋼管杭向けとして好適な、低降伏比高強度電縫鋼管およびその製造方法を提供することを目的とする。なお、ここでいう「高強度」とは、降伏強さYS：450MPa以上、引張強さTS：590MPa以上である場合をいい、管周方向および管軸方向のいずれにおいても上記した高強度を満足するものとする。また、ここでいう「低降伏比」とは90％以下である場合をいい、管周方向および管軸方向のいずれにおいても上記した低降伏比を満足するものとする。

本発明者らは、上記した目的を達成するために、降伏強さ、引張強さに及ぼす各種合金元素の影響について、鋭意検討した。その結果、降伏強さを比較的低く維持しつつ、引張強さを高くすることができる適正な組成および組織があることを知見した。

すなわち、Cを0.11質量％以上と、比較的多く含有させ、含有する他の合金元素をSi、Mn等の主として安価な元素に限定した組成とし、かつ組織をフェライトとパーライトとの混合相とすることにより、降伏強さが450MPa以上と比較的低くかつ引張強さが590MPa以上と高く、かつ降伏比が0.90以下好ましくは0.70以上と鋼管杭として適正範囲に低下した、低降伏比高強度鋼材（鋼管）が得られる、ことを見出した。

より高い強度が必要となる場合には、Ni、Moなどの変態強化元素を用いる方法と、Nb、V、Ti等の析出強化元素を用いる方法がある。変態強化元素を用いる方法によれば、引張強さを大きく高めることができるが、高価な元素が多く、材料コストの高騰を招くとともに、第二相としてベイナイトあるいはマルテンサイト等の硬質相を生成する場合があるため、過度の降伏比の低下を招く恐れがある。一方、析出強化元素を用いる方法によれば、ベイナイトあるいはマルテンサイト等の硬質相を生成させることなく、引張強さを向上させることができるが、降伏強さも高くなり、降伏比の上昇を招く。このようなことから、本発明者らは、析出強化元素を用いる場合に降伏強さを比較的低く維持しつつ、引張強さを高くすることができる適正な組成および組織について検討した。その結果、上記した組成に加えてさらにNb、Vを含有する組成とすることがよいことに思い至った。そしてNb、Vを含有する場合には、組織がフェライトとパーライト（擬似パーライトを含む）との混合相となるように、パーライトを形成するために十分な固溶Cが確保できるように、C、Nb、V量が特定の関係を満足するように調整して含有させることが、低降伏比と高強度とを兼備させるために、肝要となることを見出した。

本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。

（１）質量％で、C：0.11〜0.20％、Si：0.05〜0.50％、Mn：1.00〜2.00％、P：0.030％以下、S：0.010％％以下、Al：0.01〜0.08％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、管周方向および管軸方向で、降伏強さYS：450MPa以上、引張強さTS：590MPa以上で、かつ降伏比：90％以下であることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。

（２）（１）において、前記組成に加えて、フェライト相を主相とし、主相以外の第二相が、面積率で8〜30％のパーライトおよび／または擬似パーライトであり、該主相と第二相を含む平均の粒径が4.0〜10μmである組織を有することを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。

（３）（１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種を、C、Nb、Vが次（１）式
C−（Nb×12／93＋V×12／51）≧ 0.10 ‥‥（１）
（ここで、C、Nb、V：各元素の含有量（質量％））
を満足するように調整して含む組成とすることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。

（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ti：0.030％以下を含有する組成とすることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。

（５）鋼素材に、熱延工程と、造管工程とを施し電縫鋼管とする高強度電縫鋼管の製造方法であって、前記鋼素材を、質量％で、C：0.11〜0.20％、Si：0.05〜0.50％、Mn：1.00〜2.00％、P：0.030％以下、S：0.010％％以下、Al：0.01〜0.08％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とし、前記熱延工程を、前記鋼素材に、加熱温度：1150〜1300℃の範囲の温度に加熱し、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延を施して熱延鋼板としたのち、該熱延鋼板に、前記仕上圧延終了後、仕上圧延終了温度から10〜100ｓで550〜700℃の温度域まで冷却する冷却処理を施し、ついで該温度域でコイル状に巻き取る工程とし、前記造管工程が、前記熱延鋼板を冷間で管状に成形し、電縫溶接して電縫鋼管とする工程であることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。

（６）（５）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種を、C、Nb、Vが次（１）式
C−（Nb×12／93＋V×12／51）≧ 0.10 ‥‥（１）
（ここで、C、Nb、V：各元素の含有量（質量％））
を満足するように調整して含む組成とすることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。

（７）（５）または（６）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ti：0.030％以下を含有する組成とすることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。

本発明によれば、高価な合金元素の含有を必要とせず、また、製管後の熱処理を施すこともなく安価に、管周方向および管軸方向で、降伏強さ：450MPa以上、引張強さ：590MPa以上の高強度で、かつ降伏比：90％以下の低降伏比を有し、しかも、鋼管杭の施工性にも配慮した、鋼管杭向けとして好適な、低降伏比高強度電縫鋼管を容易に製造でき、産業上格段の効果を奏する。

まず、本発明高強度電縫鋼管の組成限定理由について説明する。以下、組成における質量％は単に％で記す。

本発明高強度電縫鋼管は、C：0.11〜0.20％、Si：0.05〜0.50％、Mn：1.00〜2.00％、P：0.030％以下、S：0.010％％以下、Al：0.01〜0.08％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する。

C：0.11〜0.20％
Cは、固溶強化により鋼管の強度を増加させるとともに、第二相であるパーライトの形成に寄与し、鋼管の低降伏比化に有効な元素である。このような効果を得るためには、0.11％以上の含有を必要とする。一方、0.20％を超える含有は、所望のフェライトとパーライトとの混合組織が得られず、さらには降伏比が過度に低下し、所望の高強度を確保することができなくなる。このため、Cは0.11〜0.20％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.13〜0.18％である。

Si：0.05〜0.50％
Siは、熱間圧延時のスケールオフ量を小さくするために必要な元素であり、0.05％以上の含有を必要とする。Siが0.05％未満では、共晶酸化物中のMn濃度が相対的に高くなり、酸化物の融点が溶鋼温度を超えるため、酸化物が電縫溶接部に残存し易くなり、電縫溶接部の靭性を低下させる。一方、0.50％を超えて含有すると、赤スケールが過剰に成長し熱間圧延時の冷却ムラを生じさせ、外観や材質均一性を低下させる。また、Siは、電縫溶接部において、Mn酸化物とともに粘度の高い共晶酸化物を形成し、電縫溶接部靭性を低下させる。また、Siが0.50％を超えると、共晶酸化物中のSi濃度が相対的に高くなり、酸化物の融点が溶鋼温度を超え、生成する酸化物の絶対量が増えて電縫溶接部に残存し易くなり、電縫溶接部の靭性を低下させる。このようなことから、Siは0.05〜0.50％に限定した。なお、好ましくは0.10〜0.25％である。

Mn：1.00〜2.00％
Mnは、固溶強化を介して鋼管の強度を増加させる元素である。このような効果を得て、所望の高強度を確保するためには、1.00％以上の含有を必要とする。一方、2.00％を超えて含有すると、組織が微細化し、降伏強さが高くなり、所望の低降伏比を確保できなくなる。このため、Mnは1.00〜2.00％の範囲に限定した。なお、好ましくは1.25〜1.85％である。

P：0.030％以下
Pは、フェライト粒界に偏析して靭性を低下させる元素であり、不純物としてできるだけ低減することが望ましいが、本発明では、0.030％までは許容できる。このようなことから、Pは0.030％以下に限定した。なお、好ましくは0.025％以下である。しかし、過度の低減は、精錬コストの高騰を招くため、0.002％以上とすることが好ましい。

S：0.010％以下
Sは、鋼中でMnSとして存在し、熱間圧延工程で薄く延伸され、延性、靭性に悪影響を及ぼす。このため、本発明では不純物としてできるだけ低減することが望ましいが、0.010％までは許容できる。このため、Sは0.010％以下に限定した。なお、好ましくは0.005％以下である。しかし、過度の低減は、精錬コストの高騰を招くため、0.0002％以上とすることが好ましい。

Al：0.01〜0.08％
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Nと結合してAlNを形成し、結晶粒の微細化に寄与する。このような効果を得るためには、0.01％以上含有する必要がある。一方、0.08％を超える多量の含有は、鋼材（鋼板）の清浄度を低下させ、延性、靭性を低下させる。このため、Alは0.01〜0.08％に限定した。なお、好ましくは0.01〜0.06％である。

上記した成分が基本の成分であるが、この基本の組成に加えてさらに、選択元素として、Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種、および／または、Ti：0.030％以下を含有できる。

Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種
Nb、Vはいずれも、析出強化を介して鋼管の強度を増加させる作用を有する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種を含有できる。

Nbは、電縫鋼管の素材である熱延鋼板製造時の巻取工程において、Nb炭窒化物として微細に析出し、鋼管（鋼板）の強度向上に寄与する元素である。このような効果を得て、所望の高強度を安定して確保するためには、0.02％以上含有することが望ましい。一方、0.12％を超えて含有すると、熱間圧延時の変形抵抗が増大し圧延機への負荷が大きくなる。このため、含有する場合には、Nbは0.12％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.08％以下である。

Vは、Nbと同様に、炭窒化物として析出し、析出強化を介して強度向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、0.01％以上含有することが望ましい。一方、0.10％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり経済的に不利となる。このため、含有する場合には、Vは0.10％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.08％以下である。

本発明では、Nb、Vを含有する場合には、上記した範囲内で含みかつ、C、Nb、Vが次（１）式
C−（Nb×12／93＋V×12／51）≧ 0.10 ‥‥（１）
（ここで、C、Nb、V：各元素の含有量（質量％））
を満足するように調整して含有する。なお、（１）式に表示された元素を含有しない場合には零として計算するものとする。

本発明では、炭窒化物として析出するNb、Vを、所望の高強度と所望の低降伏比を同時に確保するために必要な、パーライト形成に必要な固溶C量を低減しない範囲で含有することとした。従来では、析出強化は、降伏比の上昇を伴うものと考えられてきたが、上記した（１）式を満足するように、C、Nb、V量を調整することにより、所望の高強度と所望の低降伏比を同時に確保することができる。C、Nb、V量が（１）式を満足しない場合には、所望の高強度と所望の低降伏比を同時に確保することができない。

Ti：0.030％以下
Tiは、Nと結合してTiNを形成し、鋼の靭性を著しく悪化させるNを固定し無害化する作用を有する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、0.005％以上含有することが望ましい。一方、0.030％を超えて含有すると、Feのへき開面に沿って析出するTi炭窒化物量が増加し、鋼管（鋼板）の靭性を低下させる。このため、含有する場合には、Tiは0.030％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.025％以下である。

上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。なお、不可避的不純物としては、N：0.006％以下、O：0.0050％以下が許容できる。

本発明高強度電縫鋼管は、上記した組成を有し、フェライト相を主相とし、主相以外の第二相が、面積率で8〜30％のパーライトおよび／または擬似パーライトであり、該主相と該第二相を含む平均の粒径が4.0〜10μmである組織を有する。

本発明高強度電縫鋼管は、フェライト相を主相とし、主相以外の第二相をパーライトおよび／または擬似パーライトとする組織を有する。

本発明では、降伏強さを低下させ、低降伏比を確保しやすくするために、比較的転位密度の低いフェライト相を主相とする。これにより、低降伏比が確保しやすくなる。なお、主相が、ベイニティックフェライトやベイナイトでは、転位密度が高く、結晶粒径も微細であるため、所望の低降伏比が得にくくなる。

さらに、本発明では、所望の高強度と所望の低降伏比を兼備させるために、第二相をパーライトおよび／または擬似パーライトとする。組織中に、フェライト相に比べて比較的硬さの高いパーライトあるいは擬似パーライトを分散させることにより、軟らかいフェライトがまず変形し、所望の低い降伏強さを示し、比較的硬さの高いパーライトあるいは擬似パーライトがその後の外力の負荷に抗して、所望の高い引張強さを示すことができることになる。

第二相は、面積率で8〜30％とする。第二相の面積率が8％未満では、所望の低降伏比を達成することができない。一方、30％を超えて多量になると、降伏比の過度の低下を招く。また、第二相が、下部ベイナイト相やマルテンサイト相等の低温変態相となると、フェライト相との硬度差が大きくなりすぎて、過度に降伏比が低下し、杭打ちの際に変形や座屈を生じやすくなる。このため、第二相はパーライトおよび／または擬似パーライトとし、その組織分率は、面積率で8〜30％に限定した。なお、好ましくは10〜30％である。

本発明高強度電縫鋼管における組織（フェライトとパーライト）の平均粒径は、4.0〜10μmとした。

組織、とくにフェライト粒、の平均粒径が、微細であると降伏比の上昇を招き、逆に粗大になりすぎると所望の高強度（特に降伏強さ）が得にくくなる。本発明では、主相と第二相とを含めた平均粒径が4.0〜10μmである組織とした。平均粒径が4.0μm未満では、微細すぎて降伏強さが高くなりすぎ、降伏比が所望の低降伏比を満足できなくなる。一方、10μmを超えて大きくなると、降伏強さが低くなりすぎて、所望の降伏強さを確保できなくなる。このようなことから、主相と第二相とを含めた平均粒径を4.0〜10μmに限定した。なお、平均粒径は、JIS G 0551の規定に準拠して、切断法を用いて測定した値を用いるものとした。

つぎに、本発明高強度電縫鋼管の製造方法について説明する。

本発明では、鋼素材に、熱延工程を施し熱延鋼板とし、該熱延鋼板に造管工程を施して電縫鋼管とする。

鋼素材は、上記した組成を有する鋼素材とする。なお、鋼素材の製造方法は、とくに限定する必要はないが、上記した組成を有する溶鋼を、転炉等の常用の溶製方法で溶製し、連続鋳造法等の常用の鋳造方法でスラブ等の鋳片とすることが、品質、生産性等の観点から好ましい。なお、本発明では、鋼素材の製造方法は上記した方法に限定されないことは言うまでもない。

熱延工程は、鋼素材に、加熱温度：1150〜1300℃の範囲の温度に加熱し、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延を施して熱延鋼板としたのち、該熱延鋼板に、仕上圧延終了後、仕上圧延終了温度から10〜100ｓで550〜700℃の温度域まで冷却する冷却処理を施し、ついで該温度域でコイル状に巻き取る工程とする。

加熱温度：1150〜1300℃
加熱温度が、1150℃未満では、鋳造時に生成し鋼素材中に存在する粗大な炭化物を完全に固溶することができないため、含有する炭化物形成元素の効果を十分に得ることができない。一方、1300℃を超えて高温となると、結晶粒が著しく粗大化し、得られる熱延鋼板のフェライト等の組織が粗大化し、所望の特性を確保することが困難となる。このため、鋼素材の加熱温度は1150〜1300℃の範囲に限定することが好ましい。なお、この温度は加熱炉の炉内設定温度とする。

加熱された鋼素材は、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延を施されて所望の寸法形状の熱延鋼板とされる。粗圧延と仕上圧延の圧延条件については、所望の寸法形状の鋼板とすることができればよく、とくに限定する必要はなく、常用の圧延条件がいずれも適用できる。

熱間圧延を施された熱延鋼板は、仕上圧延終了後、冷却を施される。冷却は、好ましくは水冷とするが、仕上圧延終了温度から550〜700℃までの冷却時間が10ｓ未満では、冷却速度が速すぎて、ベイニティックフェライトまたはベイナイトが主相として生成する。一方、仕上圧延終了温度から550〜700℃までの冷却時間が100ｓを超えて長くなると、結晶粒が成長し、所望の平均粒径を確保できなくなる。このため、仕上圧延終了後の冷却は、仕上圧延終了温度から550〜700℃までの冷却時間を10〜100ｓの範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは10〜80ｓである。圧延後の冷却は、上記した冷却条件を満足できれば、水冷に限定されないことはいうまでもない。

冷却後、熱延鋼板は、550〜700℃の温度域でコイル状に巻き取られる。巻き取りの温度域を550〜700℃の温度域とすることは、所望の組織、強度を確保するために重要である。550〜700℃の温度域でコイル状に巻き取ることにより、熱延鋼板は徐冷され、オーステナイトからパーライトあるいは擬似パーライトへの変態が促進され、また、Nb、Vの炭窒化物の析出も生じる。巻取温度が550℃未満では、生成する第二相がベイナイト相となる。一方、700℃を超える高温では、析出する炭化物が粗大化するとともに、主相、第二相が粗大化し、所望の高強度を確保できなくなる。このため、巻き取りの温度は550〜700℃の温度域に限定することが好ましい。なお、より好ましくは550〜680℃である。

造管工程は、上記した熱延工程で得られた熱延鋼板に、冷間で、複数のロールを用いて管状体に成形したのち、該管状体の端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする工程とすることが好ましい。なお、本発明の造管工程では、常用の造管方法がいずれも適用でき、上記した方法に限定されないことはいうまでもない。

以下実施例に基づき、さらに本発明について説明する。

表１に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブ（鋼素材：肉厚215mm）とした。得られたスラブ（鋼素材）を、表２に示す加熱温度に加熱したのち、粗圧延と、表２に示す仕上圧延終了温度の仕上圧延とからなる熱間圧延を施し、ついで、仕上圧延終了温度から表２に示す冷却条件で冷却し、表２に示す巻取り条件でコイル状に巻き取る、熱延工程を施し、板厚：9〜20mmの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板をスリットして鋼管素材とし、該鋼管素材に造管工程を施し、表３に示す寸法の電縫鋼管とした。なお、造管工程は、鋼管素材に冷間で、複数のロールを用いたロール成形を施す工程とした。

得られた電縫鋼管から試験片を採取し、組織観察、引張試験を実施した。試験方法はつぎの通りとした。
（１）組織観察
得られた電縫鋼管から組織観察用試験片を採取し、観察面が管軸方向断面（Ｌ断面）となるように研磨し、腐食（腐食液：ナイタール液）して、光学顕微鏡（倍率：400倍）と走査型電子顕微鏡（倍率：2000倍）を用いて、板厚１/２位置における組織を観察した。少なくとも２視野撮像し、得られた組織写真について、画像解析装置を用い、主相、第２相の種類、組織分率を求めた。さらに、切断法により、主相と第２相を含む組織の平均粒径を測定した。
（２）引張試験
得られた電縫鋼管の溶接部より90°の位置から、引張方向が管周方向および管軸方向となるように、それぞれJIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、引張特性（降伏強さ（0.2％耐力）YS、引張強さTS）を測定し、降伏比YR（＝（降伏強さYS）／（引張強さTS））を算出した。

得られた結果を表３に示す。

本発明例はいずれも、管軸方向、管周方向の両方で、降伏強さYS：450MPa以上、引張強さTS：590MPa以上で、かつ降伏比YR：90％以下を満足する電縫鋼管となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例はいずれも、所望の高強度を満足できていないか、所望の低降伏比を満足できていないか、あるいは両方とも満足できていない。

Claims

質量％で、
C ：0.11〜0.20％、 Si：0.05〜0.50％、
Mn：1.00〜2.00％、 P ：0.030％以下、
S ：0.010％％以下、 Al：0.01〜0.08％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、管周方向および管軸方向で、降伏強さYS：450MPa以上、引張強さTS：590MPa以上で、かつ降伏比：90％以下であることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。
前記組成に加えて、フェライト相を主相とし、主相以外の第二相が、面積率で8〜30％のパーライトおよび／または擬似パーライトであり、該主相と第二相を含む平均の粒径が4.0〜10μmである組織を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。
前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種を、C、Nb、Vが下記（１）式を満足するように調整して含む組成とすることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。
記
C−（Nb×12／93＋V×12／51）≧ 0.10 ‥‥（１）
ここで、C、Nb、V：各元素の含有量（質量％）
前記組成に加えてさらに、質量％で、Ti：0.030％以下を含有する組成とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管。
鋼素材に、熱延工程と、造管工程とを施し電縫鋼管とする高強度電縫鋼管の製造方法であって、
前記鋼素材を、質量％で、
C ：0.11〜0.20％、 Si：0.05〜0.50％、
Mn：1.00〜2.00％、 P ：0.030％以下、
S ：0.010％％以下、 Al：0.01〜0.08％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とし、
前記熱延工程を、前記鋼素材に、加熱温度：1150〜1300℃の範囲の温度に加熱し、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延を施して熱延鋼板としたのち、該熱延鋼板に、前記仕上圧延終了後、仕上圧延終了温度から10〜100ｓで550〜700℃の温度域まで冷却する冷却処理を施し、ついで該温度域でコイル状に巻き取る工程とし、
前記造管工程が、前記熱延鋼板を冷間で管状に成形し、電縫溶接して電縫鋼管とする工程であることを特徴とする鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。
前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.12％以下、V：0.10％以下のうちから選ばれた１種または２種を、C、Nb、Vが下記（１）式を満足するように調整して含む組成とすることを特徴とする請求項５に記載の鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。
記
C−（Nb×12／93＋V×12／51）≧ 0.10 ‥‥（１）
ここで、C、Nb、V：各元素の含有量（質量％）
前記組成に加えてさらに、質量％で、Ti：0.030％以下を含有する組成とすることを特徴とする請求項５または６に記載の鋼管杭向け低降伏比高強度電縫鋼管の製造方法。