JP4912013B2 - 耐震性に優れたプレスベンド冷間成形円形鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
円形鋼管の板厚をt(mm)、外径をD(mm)、鋼管製品規格の降伏強さをYS0(MPa)以上、引張強さをTS0(MPa)以上、降伏比を85%以下としたとき、前記鋼板における降伏強さが(YS0−980t/D)〜(YS0−980t/D+120)(MPa)、鋼板の引張強さが(TS0−560t/D)〜(TS0−560t/D+100)(MPa)、鋼板の降伏比が(75−82t/D)(%)以下、鋼板表裏面から深さ1mmでの硬さ(ビッカース硬さ)がHV140〜200となるように夫々制御し、
該鋼板をプレスベント冷間成形で円形鋼管し、その後の熱処理を行なわない点に要旨を有するものである。
ΔYS=980(t/D)+40(MPa) …(1)
ΔTS=560(t/D)(MPa) …(2)
ΔYR=82(t/D)+8(%) …(3)
YS:(YS0−980t/D)〜(YS0−980t/D+120)(MPa)…(4)
TS:(TS0−560t/D)〜(TS0−560t/D+100)(MPa)…(5)
YR:(75−82t/D)[即ち、(83−82(t/D)−8)]%以下 …(6)
Cは強度上昇に有効な元素であるが、過剰に含有されるとマルテンサイト組織等の硬化組織が発生するため、焼入れ後の表面近くが硬くなり、曲げ加工性が劣化してだけでなく、溶接性や靭性が劣化する原因となるので、C含有量の上限を0.20%とする。しかしながら、C含有量が0.02%未満になると、強度不足(引張強さで490MPa未満)が生じることになる。尚、C含有量の好ましい下限は0.05%であり、好ましい上限は0.16%である。
Siは脱酸のために0.05%以上含有させることが必要であるが、0.5%を超えて過剰に含有させると溶接性が低下することになる。こうしたことから、Si含有量は0.05〜0.5%とする必要がある。尚、Si含有量の好ましい下限は0.1%であり、好ましい上限は0.4%である。
Mnは強度と靭性を共に高める元素として有効である。こうした効果を発揮させるためには、Mnは0.50%以上含有させる必要がある。しかしながらMnを過剰に含有させると、溶接性が劣化するので、上限を2.0%とする。尚、Mn含有量の好ましい下限は0.8%であり、好ましい上限は1.6%である。
Alは脱酸のために、少なくとも0.01%含有させる必要があるが、過剰に含有させると、非金属介在物が増加して靭性が低下するので、0.1%以下とする必要がある。尚、Al含有量の好ましい下限は0.02%であり、好ましい上限は0.05%である。
Nは製鋼時に不可避的に混入し、完全に除去することが困難であるので、その下限は0.002%とした。またN含有量が過剰になると、冷間曲げ加工後の歪時効による靭性劣化するので、0.007%以下とする必要がある。尚、N含有量の好ましい上限は0.006%である。
Pは不可避的に混入してくる不純物であるが、その含有量が過剰になると鋼板の靭性を劣化させるので、0.02%以下に抑制する必要がある。尚、P含有量は、好ましくは0.015%以下に抑制するのが良い。
Sも不可避的に混入してくる不純物であるが、その含有量が過剰になると鋼板厚み方向の性能を劣化させると共に、板厚中心部にMnSの介在物を生成させて曲げ加工時にその界面からの割れ発生を招くので、0.008%以下に抑制する必要がある。尚、S含有量は、好ましくは0.006%以下に抑制するのが良い。
これらの元素は、鋼板の強度を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になると溶接性を劣化させることになる。こうしたことから、Cu,CrおよびMoについては1%以下、Niについては1.5%以下とする必要がある。
Nbは加熱時に固溶させて圧延することによって、オーステナイトの再結晶を遅らせ、オーステナイトの中に歪を導入し、室温まで冷却した後の鋼板の強度と靭性を向上させる効果を発揮する。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大するが、過剰に含有されると溶接部のHAZ(熱影響部)靭性が劣化することになる。こうしたことから、Nbを含有させる場合には、0.05%程度までとすることが好ましい。Nb含有量のより好ましい上限は0.025%程度である。
Vは、鋼板の強度と靭性を向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になると溶接部のHAZ靭性を劣化させることになる。こうしたことから、Vを含有させる場合には、0.1%程度までとすることが好ましい。
Bは少量の含有量で鋼板強度を大幅に向上させるのに有効な元素であるが、その含有量が過剰になると溶接性が劣化するので、0.003%程度までとすることが好ましい。
Caと希土類元素(以下、「REM」と略記する)は、MnS系介在物の形態を制御し、鋼板厚さ方向の特性を改善するのに有効な元素である。こうした効果は、その含有量が増加するにすれて増大するが、過剰に含有させると、粗大な介在物が生成して割れの原因となる。こうしたことから、CaやREMを含有させるときには、Caでは0.005%以下、REMで0.05%以下とすることが好ましい。尚、REMは、周期律表第3属に属するスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)およびランタノイド系列希土類元素[例えばセリウム(Ce)やランタン(La)等]のいずれも使用できる。
Tiは、溶接継手部のHAZ靭性を向上させる効果がある。こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大するが、Tiを過剰に含有させてもその効果が飽和するので、その上限を0.025%とする。尚、Ti含有量の好ましい下限は0.005%であり、より好ましい上限は0.020%である。
(a)QQ’T:鋼スラブを1100℃に加熱した後、900℃で熱間圧延を終了した鋼板を空冷後、900℃に再加熱して焼入れ(Q)を行い、その後780℃に再加熱して焼入れ(Q’)を行い、550℃で焼戻し(T)を行った(本発明による熱処理)。
鋼板のt/4部(tは板厚)からL方向(圧延方向)、および鋼管の外側t/4部の管軸に平行方向(鋼板の主圧延方向に相当)に、JIS Z 2201 4号試験片を採取してJIS Z 2241の要領で引張試験を行ない、鋼板の機械的特性(降伏応力YS、引張り強さTS、降伏比[降伏応力点/引張強度×100%:YR])、鋼管の機械的特性(降伏点YP、引張強さTS、降伏比[降伏応力YS/引張強度×100%:YR])を測定した。また鋼板については、断面方向表裏面下1mmの位置におけるビッカース硬さを荷重10N/mm2で測定した。
鋼管の外側t/4部から管軸に平行方向(鋼板の主圧延方向)に、JIS Z 2202 4号試験片を採取してJIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を行ない、破面遷移温度(vTrs)を測定した。
Claims (7)
- C:0.02〜0.20%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.05〜0.5%、Mn:0.50〜2.0%、Al:0.01〜0.1%およびN:0.002〜0.007%を夫々含有すると共に、P:0.02%以下(0%を含まない)およびS:0.008%以下(0%を含まない)に夫々抑制したものであり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを用い、下記(1)〜(3)のいずれかの熱処理を施して厚鋼板を製造することによって、
円形鋼管の板厚をt(mm)、外径をD(mm)、鋼管製品規格の降伏強さをYS0(MPa)以上、引張強さをTS0(MPa)以上、降伏比を85%以下としたとき、前記鋼板における降伏強さが(YS0−980t/D)〜(YS0−980t/D+120)(MPa)、鋼板の引張強さが(TS0−560t/D)〜(TS0−560t/D+100)(MPa)、鋼板の降伏比が(75−82t/D)(%)以下、鋼板表裏面から深さ1mmでの硬さがHV140〜200となるように夫々制御し、
該鋼板をプレスベンド冷間成形で円形鋼管とし、その後の熱処理を行なわないことを特徴とする、引張強さが490MPa級以上で耐震性に優れたプレスベンド冷間成形円形鋼管の製造方法。
(1)鋼スラブを1000〜1250℃に加熱して圧延した後、800℃以上の温度から空冷し、850℃以上の温度に再加熱後、1〜50℃/秒の冷却速度で200℃以下まで冷却し、引き続き700〜850℃の二相域温度に再加熱した後、1〜50℃/秒の冷却速度で200℃以下まで冷却し、更に500〜700℃の温度に加熱した後空冷する。
(2)鋼スラブを1000〜1250℃に加熱して圧延した後、800℃以上の温度から1〜50℃/秒の冷却速度で200℃以下まで冷却し、引き続き700〜850℃の二相域温度に再加熱した後、1〜50℃/秒の冷却速度で200℃以下まで冷却し、更に500〜700℃の温度に加熱した後空冷する。
(3)鋼スラブを1000〜1250℃に加熱して圧延した後、650〜800℃の二相域温度から1〜50℃/秒の冷却速度で200℃以下まで冷却し、更に500〜700℃の温度に加熱した後空冷する。 - 鋼スラブが、更にCu:1%以下(0%を含まない)、Ni:1.5%以下(0%を含まない)、Cr:1%以下(0%を含まない)およびMo:1%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有するものである請求項1に記載の製造方法。
- 鋼スラブが、更にNb:0.05%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1または2に記載の製造方法。
- 鋼スラブが、更にV:0.1%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 鋼スラブが、更にB:0.003%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 鋼スラブが、更にCa:0.005%以下(0%を含まない)および/または希土類元素:0.05%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 鋼スラブが、更にTi:0.025%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
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