JP3383156B2 - 高強度電縫鋼管用鋼板の製造法 - Google Patents

高強度電縫鋼管用鋼板の製造法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、780N/mm2
以上の強度と高靱性を有する電縫鋼管の製造法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、トラック輸送の過積載規制の強化
により自動車(トラック)部品に対して軽量化を目的と
した中空化が図れるようになっており、また部品材の重
量をさらに軽減するために高強度化が図れるようになっ
てきた。そこで特開平2−156021号公報ではC、
Si、Mn、Ti、B等を含有する鋼を特定条件下で圧
延することにより高張力かつ低温靱性に優れた鋼板の製
造法を開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高強度を得る方法とし
ては析出強化、変態強化などの方法が用いられてきた
が、それぞれ次のような欠点がある。TiC系鋼は母材
の化学成分と熱延での製造プロセス条件によって材質の
特性(強度、靱性)が大幅に変化する。TiC系鋼はα
域での微細なTi炭窒化物の析出を最大限に利用し強度
を確保する。したがって熱延での圧延終了温度と捲取温
度の変動が大きいと強度の変動も大きく所望の鋼板を得
ることが困難である。変態強化はγ域あるいはγ+α域
からの急冷により焼入組織を得るかあるいは高Mn鋼を
冷却して焼入組織を得て高強度を得るものであるが、こ
のような鋼板は加工性、延性が著しく悪く、また合金元
素を多量に添加するため製造コストが高く経済性が悪
い。本発明は従来のこうした問題点を解決する安価で7
80N/mm2 級の高強度を有する電縫鋼管用鋼板を提
供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量%
で、 C :0.12〜0.25、 Si:0.6以下、 Mn:1.0〜2.0、 P :0.03以下、 S :0.01以下、Cr:0.1〜1.0、 Ti:0.04〜0.12、 Al:0.05以下、 N :0.006以下、 O :0.005以下 さらに必要に応じて、 Ni:0.1〜1.0、 Cu:0.1〜1.0、 Mo:0.1〜1.0、 V :0.01〜0.10、 Nb:0.07〜0.1、 Ca:0.001〜0.005のうち一種または二種以
上を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼
片を1100〜1250℃に加熱後、850〜950℃
の温度範囲で圧延を終了した後、5〜30℃/秒の冷却
速度で冷却し、550〜650℃でコイル状に捲き取る
ことである。
【0005】以下に本発明の780N/mm2 以上の強
度と高靱性を有する電縫鋼管の製造法について詳細に説
明する。本発明鋼の特徴は(1)合金元素を低減し、T
i炭窒化物の析出による析出強化を積極的に活用し安価
で高強度化、(2)摩擦圧接部のHAZ軟化部の疲労強
度を確保するため高C化にある。高強度鋼を安価に製造
するには、他の高価な合金元素の添加を極力低減する必
要があるため、Ti炭窒化物を微細析出させ強度を確保
する必要がある。このためTi炭窒化物の析出挙動は鋼
の化学成分(CとTiのバランス)や製造プロセス条件
に敏感であるのでこれらの適正化が重要である。一般に
疲労強度は、硬さと良い相関関係があり硬さの上昇にと
もない疲労強度が向上する。このことから摩擦圧接部の
HAZ軟化部の疲労強度を上昇させるには硬さの増加に
有効なCを多くすることが効果的である。
【0006】本発明における化学成分、製造条件の限定
理由について説明する。はじめに化学成分の限定理由に
ついて説明する。Cは強度増加に有効な元素であるが、
TiC系析出強化型ではCが高いと析出強化として作用
する微細なTi炭窒化物が粗大化し強度上昇に寄与する
微細なTi炭窒化物が減少し強度が低下する。780N
/mm2 級の強度を確保するためにCの上限は0.25
%とした。Cの低減はTi炭窒化物による析出強化や母
材の強度確保が困難となる。また、摩擦圧接部のHAZ
軟化部の疲労強度を確保するためその下限を0.12%
とした。
【0007】Tiは炭窒化物として鋼中に微細に分散し
析出強化型として強度を高めるのに有効である。析出強
化を得るためにはTiを0.04%以上が必要である。
しかし、過度の添加は炭窒化物の粗大化により低温靱性
および溶接性劣化につながる。したがって、その上限を
0.12%とした。上記のようなTiC系鋼において、
安定した強度を確保するためには、さらに製造条件が適
切でなければならない。つぎに、加熱温度、圧延終了温
度、捲取温度の製造条件の限定理由について説明する。
【0008】加熱温度はTiの炭窒化物を十分固溶さ
せ、かつ圧延終了温度を確保するために下限は1100
℃とした。しかし加熱温度が1250℃以上になるとγ
粒が著しく粗大化し、圧延によっても完全に微細化でき
ないため優れた低温靱性が得られないため加熱温度の上
限を1250℃とした。圧延終了温度は圧延後のTi炭
窒化物の微細析出と結晶粒の細粒化を促進するために8
50℃以上とした。なお圧延終了温度が950℃を越え
ると結晶粒が粗大化し鋼板の強度が低下するので仕上温
度の上限は950℃とした。
【0009】圧延終了から捲取りまでの冷却については
この間でのTi炭窒化物の析出を抑制するために5〜3
0℃/秒の冷却速度とした。捲取温度は550℃未満で
は強度に有効なTiの微細炭窒化物の析出が十分ではな
く、また650℃を越えるとTi炭窒化物が粗大化し直
接強度に有効な微細炭窒化物が減少するため所望の鋼板
を得ることが出来なくなる。そこで捲取温度を550〜
650℃とした。以上の成分、熱延条件により安定して
780N/mm2 級の引張強度を有する電縫鋼管用鋼板
の製造が可能となる。
【0010】つぎに本発明のその他の成分元素の限定理
由について説明する。Siは脱酸上鋼に含まれる元素
で、Siが多くなると鋼板の靱性が劣化するため、その
上限を0.6%とした。Mnは鋼の強度、靱性を確保す
る上で不可欠の元素であり、その下限は1.0%であ
る。しかし、Mnが多すぎると高価となるばかりでな
く、焼入性が増加して靱性が劣化する。このためMnの
上限を2.0%とした。Pは溶接性向上、加工性向上の
観点から徹底的に下げる必要がありその上限を0.03
%とした。
【0011】Sは徹底的に下げる必要がある。本発明の
成分系ではMnを添加しておりMnを有効利用するため
にMnSを生成させないようにしなければならないこと
からその上限を0.01%とした。Alは、脱酸のため
必要であるが、過剰に添加するとAl23 を中心とし
た脱酸生成物が鋼中に残存する量が増える。特に本発明
の場合のように電縫鋼管に用いられる場合、溶接部での
巨大な介在物は致命的欠陥となるので、その上限を0.
05%とした。
【0012】NはTiNを形成しγ粒の粗大化抑制効果
を通じて母材、HAZ靱性を向上させる。このための微
小量は0.002%である。しかし多すぎると固溶Nに
よるHAZ靱性劣化の原因となるので、その上限は0.
006%以下に抑える必要がある。つぎにNi、Cu、
Cr、Mo、V、Caを添加する理由について説明す
る。基本となる成分にさらにこれらの元素を添加する主
たる目的は本発明鋼の優れた特徴を損なうことなく、製
造可能な板厚の拡大や母材の強度などの特性の向上をは
かるためである。したがって、その添加量は自ら制限さ
れるべき性質のものである。
【0013】Niを添加する目的は低炭素の本発明鋼の
強度を低温靱性や現地溶接性を劣化させることなく向上
させるためである。Ni添加はMnやCr、Mo添加に
比較して圧延組織(とくにスラブの中心偏析帯)中に低
温靱性に有害な硬化組織を形成することが少なく、強度
を増加させる。この効果を発揮させるために、0.1%
以上の添加が必要である。しかし、添加量が多すぎると
経済性を劣化させるものでその上限を1.0%とした。
【0014】CuはNiとほぼ同様な効果を持つ。この
効果を発揮させるためには0.1%以上の添加が必要で
ある。しかし、過剰に添加すると靱性低下や熱間圧延時
にCuクラックが生じるので、その上限を1.0%とし
た。Crは母材、溶接部の強度を増加させる効果があ
り、この効果を発揮させるためには0.1%以上の添加
が必要である。しかし、多すぎると靱性を著しく劣化さ
せる。このためCr量の上限は1.0%である。
【0015】Moを添加する理由は母材、溶接部の強度
を増加させる効果がある。この効果を得るためには、M
oは最低0.1%必要である。しかし過剰なMo添加は
靱性、溶接性を劣化させるので、その上限を1.0%と
した。Nbは微細な析出物を形成し、強度を増加させる
元素である。この効果を得るために下限は、0.07%
である。Nb量が多すぎると溶接性が悪くなり、さらに
靱性が劣化するので、その上限を0.1%とした。
【0016】VはほぼNbと同様の効果を有する。この
効果を発揮させるためには0.01%以上の添加が必要
である。その上限は溶接性、靱性の点から0.10%ま
で許容できる。Caは硫化物(MnS)の形態を制御
し、溶接部の特性や低温靱性を向上させる。しかし、C
a量が0.001%以下では実用上効果がなく、また
0.005%を越えて添加するとCaO−CaSが多量
に生成してクラスター、大型介在物となり、鋼の清浄度
を害するだけでなく、溶接性にも悪影響をおよぼす。こ
のためCa添加量を0.001〜0.005%に制限し
た。
【0017】
【実施例】表1に本発明鋼の化学成分、熱延条件、機械
的特性を示す。表2に従来鋼の化学成分、熱延条件、機
械的特性を示す。表1から明らかなように本発明鋼にし
たがって製造した鋼板は780N/mm2 級の強度を有
する。これに対して比較鋼は化学成分または熱延条件が
適切でなく、所望の強度が得られない。鋼LはC量が少
な過ぎるため強度が高過ぎる。鋼MはC量が多過ぎるた
め強度が低い。鋼NはTi量が少な過ぎるため強度が低
い。鋼OはTi量が多過ぎるため強度が高過ぎる。鋼P
は化学成分は適当であるが熱延での製造プロセス条件中
の圧延終了温度が高過ぎるため結晶粒が粗大化し強度が
低い。鋼Qは圧延終了温度が低過ぎるため結晶粒は細粒
化されるが強度に有効な微細なTi炭窒化物が減少する
ため強度が低い。鋼Rは捲取り温度が高過ぎるためTi
炭窒化物が粗大化し強度が低い。鋼Sは捲取り温度が低
過ぎるため強度が低い。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明により安価な780N/mm2
の高強度を有する電縫鋼管が安定して製造できるように
なった。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−10046(JP,A) 特開 平4−202711(JP,A) 特開 昭62−89813(JP,A) 特開 昭53−88620(JP,A) 特開 昭59−1632(JP,A) 特公 昭55−45614(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/00 - 8/10 C21D 9/46 - 9/48 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.12〜0.25、 Si:0.6以下、 Mn:1.0〜2.0、 P :0.03以下、 S :0.01以下、Cr:0.1〜1.0、 Ti:0.04〜0.12、 Al:0.05以下、 N :0.006以下、 O :0.005以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼片
    を1100〜1250℃に加熱後、850〜950℃の
    温度範囲で圧延を終了した後、5〜30℃/秒の冷却速
    度で冷却し、550〜650℃でコイル状に捲き取るこ
    とを特徴とする高強度電縫鋼管用鋼板の製造法。
  2. 【請求項2】 重量%で C :0.12〜0.25、 Si:0.6以下、 Mn:1.0〜2.0、 P :0.03以下、 S :0.01以下、Cr:0.1〜1.0、 Ti:0.04〜0.12、 Al:0.05以下、 N :0.006以下、 O :0.005以下 に、さらに Ni:0.1〜1.0、 Cu:0.1〜1.0、 Mo:0.1〜1.0、 V :0.01〜0.10、 Nb:0.07〜0.1、 Ca:0.001〜0.005のうち一種または二種以
    上を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼
    片を1100〜1250℃に加熱後、850〜950℃
    の温度範囲で圧延を終了した後、5〜30℃/秒の冷却
    速度で冷却し、550〜650℃でコイル状に捲き取る
    ことを特徴とする高強度電縫鋼管用鋼板の製造法。
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