JP3683378B2 - 高靱性高延性鋼管の製造方法 - Google Patents
高靱性高延性鋼管の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3683378B2 JP3683378B2 JP11224797A JP11224797A JP3683378B2 JP 3683378 B2 JP3683378 B2 JP 3683378B2 JP 11224797 A JP11224797 A JP 11224797A JP 11224797 A JP11224797 A JP 11224797A JP 3683378 B2 JP3683378 B2 JP 3683378B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferrite
- steel pipe
- less
- rolling
- toughness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高延性・高靱性の鋼管に関し、とくに微細結晶粒を有し高靱性・高延性を有する鋼管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼材の強度を増加させるためには、Mn、Si等の合金元素の添加や、さらに、制御圧延、制御冷却、焼入れ焼戻し等の熱処理あるいは、Nb、V等の析出硬化型元素の添加などが利用されている。しかし、鋼材には、強度のみでなく延性、靱性が高いことが必要で、従来から、強度と延性・靱性がバランスよく向上した鋼材が要望されている。
【0003】
フェライト素地の靱性を向上させる元素としてNiがあるが、高価なため、低温用鋼などの高い靱性を要求される鋼材に主として利用されてきた。
結晶粒の微細化は、強度、靱性をともに向上させうる数少ない手段として重要である。結晶粒の微細化の方法としては、オーステナイト粒の粗大化を防止して、微細オーステナイトからオーステナイト−フェライト変態を利用しフェライト結晶粒を微細化する方法、加工によりオーステナイト粒を微細化しフェライト結晶粒を微細化する方法、あるいは焼入れ焼戻し処理によるマルテンサイト、下部ベイナイトを利用する方法などがある。
【0004】
なかでも、オーステナイト域における強加工とそれに続くオーステナイト−フェライト変態によりフェライト粒を微細化する制御圧延が、鋼材製造に広く利用されている。また、微量のNbを添加しオーステナイト粒の再結晶を抑制してフェライト粒を一層微細化することも行われている。オーステナイトの未再結晶温度域で圧延加工を施すことにより、オーステナイト粒が伸長し粒内に変形帯を生成して、この変形帯からフェライト粒が生成され、フェライト粒が一層微細化されるのである。さらにフェライト粒を微細化するために、加工の途中あるいは加工後に冷却を行う、制御冷却も利用されるようになっている。
【0005】
しかしながら、上記した方法では、高価な合金元素を多量添加する必要があることや、工程が複雑であるうえ、フェライト粒径で4〜5μm 程度までの微細化が限度であり、靱性・延性のさらなる向上のために、フェライト結晶粒がさらに微細化された鋼材が要望されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、鋼管では、小径〜中径鋼管用としては、高周波電流を利用した電気抵抗溶接法による電気抵抗溶接鋼管(電縫管)が主として使用されている。この方法は、連続的に帯鋼を供給し、成形ロールで管状に成形しオープン管として、続いて高周波電流によりオープン管の両エッジ部端面を鋼の融点以上に加熱したのち、スクイズロールで両エッジ部端面を衝合溶接して鋼管を製造する方法である。
【0007】
しかし、この方法では、鋼管の製品寸法に合わせたロールを用いなければならず、小ロット多品種生産に対応できないという問題があった。
この問題に対し、例えば、特公平2-24606 号公報には、帯鋼を素材として予熱炉および加熱炉により帯鋼を加熱し、ついで電気抵抗溶接により母管に造形したのち、母管をA3 変態点以上に昇温し、管絞り圧延装置で所定の外径の製品管とする鋼管の製造方法が提案されている。
【0008】
しかしながら、この方法では、鋼管をA3 変態点以上に昇温するため、新たなスケール発生、あるいは絞り圧延時にスケールを噛込みなどの問題があり、さらに、結晶粒の粗大化などのため、靱性・延性に優れた鋼管が得られないという問題もあった。
また、特開昭63-33105号公報には、継目無鋼管あるいは電縫鋼管等の中空素管を、3つのロールからなる孔形を複数個用いて冷間状態で外径縮小する冷間サイジング方法が提案されている。しかし、冷間で絞り圧延するため、圧延荷重が大きくミルの大型化を必要とし、さらにロールとの焼付防止のため、潤滑圧延装置の設置が必要となるなどの問題があり、さらに冷間で圧延されるため加工歪が蓄積され、靱性・延性が劣化するという問題もあった。
【0009】
本発明は、上記した問題を有利に解決し、フェライト結晶粒が微細化され靱性・延性に優れた高靱性高延性鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、C:0.60wt%以下を含有する鋼管素材を、550 〜 800 ℃に加熱し、鋼管素材の結晶粒径を 20 μm以下とし、ついでフェライト再結晶温度域である 750 〜 550 ℃の温度範囲で、減面率20%以上の圧延を施し、鋼管長手方向に直角な断面の平均結晶粒径が3μm 以下、かつ組織がフェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織からなり、伸びが20%以上、引張強さ(TS:MPa )×伸び(El:%)が10000 以上を有することを特徴とする高靱性高延性鋼管の製造方法である。また、前記圧延が潤滑下での圧延としてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼管の製造方法について、まず説明する。
本発明では鋼管素材はフェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織を有する鋼管とするため、フェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイト組織が生成しやすいC:0.60wt%以下が好ましく、より好ましくは0.20wt%以下、さらに好ましくは0.10wt%以下である。その他、本発明では、Si:2.0wt 以下、Mn:2.0wt 以下、Al:0.10wt%以下、Cu:1.0wt %以下、Ni:2.0wt %以下、Cr:3.0wt %以下、Mo:2.0wt %以下、Nb:0.1wt %以下、V:0.5wt %以下、Ti:0.1wt %以下、B:0.005wt %以下を含有してもよい。また、得られる鋼管の組織はフェライト、パーライト、セメンタイト以外に30%(体積%)以下のベイナイトを含んでも何ら問題ない。
【0014】
フェライト+パーライトを主とする組織あるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織に、少量のセメンタイト、パーライトをそれぞれ含んでもよいのはいうまでもない。
鋼管素材を、 800 ℃以下に加熱し、所望の形状に圧延加工する。
加熱方法はとくに限定する必要はないが、誘導加熱が加熱速度が大きく結晶粒の成長を抑制する点から好ましい。
【0015】
加熱温度は結晶粒が粗大化しない温度範囲である800 ℃以下が好ましく、素材の結晶粒径を20μm以下とする。これにより、その後のフェライト再結晶により3μm以下、好ましくは2μm以下の微細フェライト粒となりやすい。また、550 ℃未満では、変形抵抗が増加し圧延加工が困難となるため、圧延加工の加熱温度は550 〜800 ℃とする。なお、さらに好ましくは、600 〜700 ℃である。また、加熱時のオーステナイト化率は25%以下が望ましい。
【0016】
圧延加工温度は、フェライト再結晶温度域に限定する。フェライト再結晶温度域は、使用する鋼管素材の化学組成により変化するが、本発明では、550 〜750 ℃の温度範囲とする。フェライト再結晶温度域を超えて高い温度では、多量のオーステナイトを含んだフェライト+オーステナイト2相域、あるいはオーステナイト単相となり、加工後フェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織となりにくい。また、圧延加工温度が750 ℃を超えると、再結晶後のフェライト粒の成長が著しくなり3μm以下、好ましくは2μm以下の微細粒となりにくい。さらに、圧延加工温度が550 ℃未満では、青熱脆化域となり圧延が困難となるか、あるいは再結晶が不十分となり加工歪が残存しやすくなるため、延性・靭性が低下する。このため、圧延加工温度は550 〜750 ℃の温度範囲とする。なお、好ましくは560 〜720 ℃、より好ましくは600 〜700 ℃である。前者では1μm以下、後者では0.8 μm以下の結晶粒が期待できる。上記した結晶粒の大きさと圧延加工温度(圧延開始および終了温度)との関係を模式的に図1に示す。
【0017】
圧延加工量は、減面率で20%以上とする。本発明で減面率とは、A0:圧延前断面積、A:圧延後断面積として、(A0−A)/A×100 で求めた値をいう。
減面率が20%未満では、加工により導入される歪が少なく再結晶により形成される結晶粒が微細化しない。なお、減面率は好ましくは50%以上である。
圧延加工後、鋼管は室温まで冷却される。冷却方法は、空冷でよいが、粒成長を少しでも抑える目的で水冷、あるいはミスト冷却、強制空冷等通常公知の冷却方法が適用可能である。冷却速度は好ましくは1℃/sec 以上とするのが好ましい。
【0018】
圧延加工方法は、鋼管を素材とする場合は、レデューサと称される複数の孔型圧延機による絞り圧延が好適である。素材とする鋼管は、継目無鋼管あるいは、電縫鋼管、鍛接鋼管、固相圧接鋼管等いずれも好適である。
本発明では、圧延加工は、潤滑下での圧延とするのが好ましい。圧延を潤滑圧延とすることにより、厚み方向の歪分布が均一となり、結晶粒径の分布が厚み方向で均一となる。無潤滑圧延では、材料表面のみ歪が集中し厚み方向の結晶粒が不均一となりやすい。潤滑圧延は鉱油あるいは鉱油と合成エステル等の通常の圧延油を用いて行えばよく、圧延油をとくに限定する必要はない。
【0019】
上記した製造方法によれば、フェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織を有し、鋼管長手方向直角断面の平均結晶粒径が3μm 以下、好ましくは2μm 以下の高靱性高延性鋼管が得られる。また、本発明の製造方法で得られた鋼管の組織はフェライト、パーライト、セメンタイト以外に30%以下のベイナイトを含んでも何ら問題ない。これ以上のベイナイトあるいはマルテンサイトを含むと強度は高くなるが靱性延性を劣化させる。
【0020】
また、平均結晶粒径が3μm を超えると、強度と靱性延性のバランスが劣化し、伸びが20%以上で、かつ引張強さ(TS:MPa )×伸び(El:%)が10000 以上の高延性を確保できず、あるいは、−100 ℃での実管のシャルピー衝撃試験において鋼管長手方向直角断面に脆性亀裂が多く発生し、延性破面率95%以上、好ましくは100 %の高靱性を達成できない。平均結晶粒径が3μm 以下、好ましくは2μm 以下であれば、鋼管長手方向直角断面の脆性亀裂の発生は少なく、高靱性が得られる。
【0021】
【実施例】
(実施例1)
表1に示す化学組成を有する鋼素材を熱間圧延により3.2mm 厚の帯鋼とした。この帯鋼を600 ℃に予熱したのち、複数の成形ロールで連続的に成形しオープン管とした。ついで、オープン管両エッジ部を誘導加熱で1000℃まで予熱したのち、さらに両エッジ部を誘導加熱により1300℃まで加熱しスクイズロールにより衝合し固相圧接して、φ31.8mm×3.2mm 厚の母管とした。固相圧接された母管はシーム部を冷却したのち、誘導コイルで表2に示す温度に加熱され、3ロール構造の絞り圧延機で表2に示す外径の製品管とした。
【0022】
なお、No.1-2の製品管は、絞り圧延に際し、鉱油に合成エステルを混合した圧延油を用いて潤滑圧延を行った。
これら製品管の特性を調査し、その結果を表2に示す。製品管の特性は、組織、結晶粒径、引張特性、衝撃特性について調査した。結晶粒径は、鋼管の長手方向直角断面(C断面)について、5000倍の視野で、それぞれ5視野以上観察し、平均粒径を測定した。引張特性は、JIS 11号試験片を用いた。なお、伸び(El)は、試験片のサイズ効果を考慮して、
El=El0 ×(√(a0/a))0.4
(El0 :実測伸び、a0=100mm2、a:試験片断面積mm2 )より求めた換算値を用いた。衝撃特性(靱性)は、実管をシャルピー衝撃試験により、−100 ℃におけるC断面の延性破面率を用いて評価した。実管シャルピー衝撃試験は実管の管長手方向に直角に2mmVノッチを入れて衝撃破壊し、延性破面率を求めた。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
表2から、本発明範囲の本発明例(No.1-1〜No.1-3) は、結晶粒がいずれも2μm であり、3μm 以下の微細粒となり、伸び、靱性も高く、強度と靱性・延性のバランスが優れた鋼管となっている。また、潤滑圧延を行ったNo.1-2では、肉厚方向の結晶粒のばらつきが少なかった。それに比較し、本発明の範囲を外れた比較例(No.1-4、No.1-5)では、結晶粒が粗大化し、延性、靱性が劣化している。なお、パーライト(P)には層状組織以外に、層状組織がくずれた疑似パーライトも含まれていた。
(実施例2)
表1に示す化学組成を有する鋼素材を熱間圧延により3.2mm 厚の帯鋼とした。この帯鋼を複数の成形ロールで連続的に成形しオープン管とした。ついで、オープン管両エッジ部を誘導加熱で融点以上に加熱したのち、スクイズロールにより衝合溶接し、φ31.8mm×3.2mm 厚の母管とした。なお、接合時に形成されたビードはビード切削機により削除した。これら電縫管は、誘導加熱コイルで表3に示す温度に再加熱され、3ロール構造の絞り圧延機で表3に示す外径の製品管とした。
【0026】
これら製品管の特性を調査し、その結果を表3に示す。製品管の特性は、組織、結晶粒径、引張特性、靱性について実施例1と同様に調査した。
【0027】
【表3】
【0028】
表3から、本発明範囲の本発明例(No.2-2、No.2-3、No.2-5、No.2-7) は、結晶粒が3μm 以下の微細粒となり、伸び、靱性も高く、さらに強度と靱性・延性のバランスが優れた鋼管となっている。それに比較し、本発明の範囲を外れた比較例(No.2-1、No.2-4、No.2-6、No.2-8、No.2-9)では、結晶粒が粗大化し、延性、靱性が劣化している。
(実施例3)
表1に示す化学組成の鋼を転炉で溶製し連続鋳造法によりビレットとした。このビレットを加熱し、マンネスマンマンドレル方式のミルで造管し、φ158 ×肉厚8mmの継目無鋼管とした。これら継目無鋼管は誘導加熱コイルで表4に示す温度に再加熱され、3ロール構造の絞り圧延機で表4に示す外径の製品管とした。
【0029】
実施例1および2と同様にこれら製品管の特性を調査し、その結果を表4に示す。
【0030】
【表4】
【0031】
表4から、本発明範囲の本発明例(No.3-1、No.3-2、No.3-4、No.3-5) は、結晶粒が3μm 以下の微細粒となり、伸び、靱性も高く、さらに強度と靱性・延性のバランスが優れた鋼管となっている。それに比較し、本発明の範囲を外れた比較例(No.3-3、No.3-6)では、結晶粒が粗大化し、延性、靱性が劣化している。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、3μm 以下という超微細結晶粒を有し靱性・延性に優れた鋼管が容易に製造でき、鋼管の用途を拡大でき産業上格別の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼管の結晶粒径と圧延開始および終了温度の関係を示すグラフである。
Claims (2)
- C:0.60wt%以下を含有する鋼管素材を、 550 〜 800 ℃に加熱し、鋼管素材の結晶粒径を 20 μm以下とし、ついでフェライト再結晶温度域である 750 〜 550 ℃の温度範囲で減面率20%以上の絞り圧延を施し、鋼管長手方向に直角な断面の平均結晶粒径が3μm 以下、かつ組織がフェライトあるいはフェライト+パーライトあるいはフェライト+セメンタイトを主とする組織からなり、伸びが20%以上、引張強さ(TS:MPa )×伸び(El:%)が10000 以上を有することを特徴とする高靱性高延性鋼管の製造方法。
- 前記圧延が潤滑下での圧延であることを特徴とする請求項1記載の高靱性高延性鋼管の製造方法。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11224797A JP3683378B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 高靱性高延性鋼管の製造方法 |
KR1019980711000A KR100351791B1 (ko) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | 고연성고강도강관및그제조방법 |
AT98917694T ATE298809T1 (de) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Verfahren zur herstellung von stahlrohr mit hoher zähigkeit und festigkeit |
BR9804879A BR9804879A (pt) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Produto de a-o de alta ductilidade alta resist-ncia e processo para a sua produ-Æo |
US09/214,226 US6331216B1 (en) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Steel pipe having high ductility and high strength and process for production thereof |
IDW990002D ID22048A (id) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Produk baja dengan sifat duktilitas-tinggi, kekuatan tinggi dan proses pembuatannya |
EP98917694A EP0940476B1 (en) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Process for producing steel pipe having high ductility and strength |
PCT/JP1998/001924 WO1998049362A1 (fr) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Acier presentant une ductilite et une resistance elevees et procede de production de ce materiau |
DE69830707T DE69830707T2 (de) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | Verfahren zur herstellung von stahlrohr mit hoher zähigkeit und festigkeit |
CN98800561A CN1088117C (zh) | 1997-04-30 | 1998-04-27 | 高延展性且高强度的钢材及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11224797A JP3683378B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 高靱性高延性鋼管の製造方法 |
CA002281316A CA2281316C (en) | 1997-06-26 | 1999-09-02 | High-ductility, high-strength steel product and process for production thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10306339A JPH10306339A (ja) | 1998-11-17 |
JP3683378B2 true JP3683378B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=25681170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11224797A Expired - Fee Related JP3683378B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 高靱性高延性鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3683378B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100563998B1 (ko) * | 2002-12-25 | 2006-03-29 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 고내충격성 전봉 강관 |
CN106636943B (zh) * | 2016-09-18 | 2018-11-30 | 武汉钢铁有限公司 | 延伸率a50.8≥48%的薄规格高强管线钢及其生产方法 |
CN112048671B (zh) * | 2020-09-07 | 2021-10-01 | 北京首钢股份有限公司 | 一种冲压用连退冷轧碳钢及其制备方法 |
CN112442635B (zh) * | 2020-11-13 | 2022-03-29 | 唐山钢铁集团高强汽车板有限公司 | 高性能800MPa级以上低合金高强钢板及其制备方法 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11224797A patent/JP3683378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10306339A (ja) | 1998-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100351791B1 (ko) | 고연성고강도강관및그제조방법 | |
US6290789B1 (en) | Ultrafine-grain steel pipe and process for manufacturing the same | |
KR100661789B1 (ko) | 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관 및 그제조방법 | |
CN113302315B (zh) | 热轧钢板和焊接接头、以及它们的制造方法 | |
CN114599812B (zh) | 电阻焊钢管及其制造方法以及管线管和建筑结构物 | |
JP3375554B2 (ja) | 強度一延性バランスに優れた鋼管 | |
JP3760640B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
JP3683378B2 (ja) | 高靱性高延性鋼管の製造方法 | |
JP3785828B2 (ja) | 鋼管の絞り圧延方法 | |
JP3622499B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
JP2001247931A (ja) | 非調質高強度継目無し鋼管およびその製造方法 | |
JP2004292922A (ja) | 複合二次加工性に優れた高張力鋼管の製造方法 | |
JPH09287029A (ja) | 靱性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法 | |
JP3760641B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
JP3896647B2 (ja) | 加工性に優れた高強度鋼管の製造方法 | |
JP3330522B2 (ja) | 高疲労強度鋼管の製造方法 | |
US20030221753A1 (en) | Super fine granular steel pipe and method for producing the same | |
JP3879207B2 (ja) | 溶接鋼管の製造方法 | |
JP3214351B2 (ja) | 高温強度に優れたCr−Mo系継目無鋼管の製造方法 | |
JP3263348B2 (ja) | 非熱処理型高加工性電縫鋼管の製造方法 | |
JP2004027351A (ja) | 高強度・高靭性マルテンサイト系ステンレス鋼継目無管の製造方法 | |
JP3214350B2 (ja) | 高温強度に優れたCr−Mo系継目無鋼管の製造方法 | |
JP2003096545A (ja) | 高強度かつ延性に優れた電縫鋼管およびその製造方法 | |
JP2001138066A (ja) | 高加工性ハイドロフォーミング用炭素鋼管の製造方法 | |
JP2000094009A (ja) | 鋼管の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20010222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20020312 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021119 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20030217 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20030320 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050421 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050525 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20020513 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20030120 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090603 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100603 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110603 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |