JPH0250913A - 細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法 - Google Patents

細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法

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JPH0250913A
JPH0250913A JP19882588A JP19882588A JPH0250913A JP H0250913 A JPH0250913 A JP H0250913A JP 19882588 A JP19882588 A JP 19882588A JP 19882588 A JP19882588 A JP 19882588A JP H0250913 A JPH0250913 A JP H0250913A
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JP
Japan
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temperature
steel
steel pipe
heated
less
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JP19882588A
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Akira Yagi
明 八木
Hitoshi Asahi
均 朝日
Masakatsu Ueno
正勝 上野
Tomio Terasawa
寺沢 富雄
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の
製造法に関するものである。
[従来の技術] 熱延シームレス鋼管て細粒化組織の低合金高張力シーム
レス鋼管を得るには、例えは特開昭5277g+3月公
報のように熱間粗圧延した中空素管を強制的に一旦鋼の
温度をAr1点以下に下げて再度オーステナイト化温度
に加熱し、引続き行う仕上圧延を終了後直ちに急冷焼入
し一焼戻するか、或いは通常の仕上圧延終了後再加熱焼
入−焼戻する方法があった。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような工程はいずれも熱効率上の
問題のほかに製造工程が煩雑となる欠点があった。一方
、これまての熱延シームレス圧延後の直接焼入処理では
オースブナイト結晶粒度が八STM No、 1〜6と
粗粒であり、且つバラツキか大きいため細粒化組織の低
合金高張力シームレス鋼管が得られない問題があった。
[課題を解決するだめの手段] 本発明者らは、細粒化組織の低合金高張力シムレス鋼管
さらには硫化物応力割れ(以下、SSCと記す。)性の
優れたSML (シームレス)鋼管を製造することを目
的に多くの実験を行い検討した結果、鋼成分、熱間圧延
条件を制御することによって細粒高張力シームレス鋼管
が製造されることを知見した。
本発明は、この知見に基ついて構成したものて、その要
旨は、 温度1200℃以上に加熱された C : 0.05〜0.35%、 Si : 0.01〜0.5%、 Mn : 0.15〜1.5%、 S : 0.01%以下、 P : 0.02%以下、 Mo : 0.05〜0.4%、 Al : 0.005〜0.1% を含有し、さらに必要によっては Or: 0.1〜1.5%、Nl:01〜20%、V 
: 0.01〜0.1 %、Ti : 0.01〜01
%、B・0.0003〜0003%の1種または2種以
上と 希土類元素 0 、 OOl 〜0 、05%、Ca 
: 0.001〜0.02%、  Go  +  0.
05〜0.5  %、  Gu  :  Q、1 〜0
.5  %の 1  #1または2種以上 を含存し・残部が実質的にFeからなる鋼片を熱間穿孔
連続圧延の最終過程でその鋼がもつ再結晶温度以上て圧
延を施してAr3〜Ar、点の温度に降下した中空素管
を900〜1000℃に加熱して仕上温度がAr3点+
50℃以上の熱間什」二圧延を施して得られた仕上鋼管
をAr3点以上の温度がら急冷する焼入処理を施し、続
いてAc、煮貝下の温度に加熱して冷却する焼戻処理を
施す細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管の製造法
である。
[作用] 以下本発明の製造方法について詳細に説明する。
先ず、本発明において上記の様な鋼成分に限定した理由
について説明する。
CおよびMnは、焼入効果を増して強度を高め降伏点6
0〜80Jf/mm2の高張力鋼を安定して得るためお
よび細粒化を図るため重要である。少な過きるとその効
果がなく、多過ぎると焼割れを誘発する原因となるため
、それぞれ0.05〜0.35%、015〜1.5%と
した。
S】は、脱酸剤か残存したもので強度を高める有効な成
分である。少な過ぎるとその効果かなく、多過ぎると介
在物を増加して鋼の性質を脆化するため0.01〜0.
5%とした。
Pは、粒界偏析を起こして加工の際き裂を生し易く有害
な成分としでその含有量を0.02%以下とした。
SはMnS系介在物を形成して熱間圧延で延伸し低温靭
性に有害な成分としでその含有量を002%以下とした
Moは、強度の上昇、靭性の改善等に有効である。少な
過ぎるとその効果がなく、多過ぎてもその効果が飽和し
、しかも非常に高価であるため0.05〜0.4*とじ
た。
A1は、Siと同様脱酸剤が残存したもので、鋼中の不
純物成分として含まれるNと結合して結晶粒の成長を抑
えて鋼の遷移温度を低下させて低温靭性を改善する。少
な過ぎるとその効果かなく、多過ぎると介在物を増加し
て鋼の性質を脆化するため0005〜O,]%とした。
上記の成分組成の鋼でさらに鋼の強度を高める場合Cr
等の成分を必要に応じて選択的に添加する。Cr、 N
i、 Vは、鋼の焼入性を増して、強度を高めるために
添加するものである。少な過ぎるとその効果がなく、多
過ぎてもその効果が飽和し、しかも非常に高価であるた
めそれぞれ0.01〜1.5%、0゜1〜2.0%、0
.01〜01%とした。
Tiは、鋼中の不純物成分として含まれるNと結合して
結晶粒の成長を抑えて強度を高めると共に、脱酸、脱窒
の作用からBによる焼入性を発揮させる。少な過ぎると
その効果がなく、多過ぎるとTIGを析出して鋼を脆化
し、また介在物を増加し鋼の性質を脆化するため001
〜0.1%とした。
Bは、焼入性を著しく向上せしめて強度を高める。少な
過ぎるとその効果がなく、多過ぎても効果は変わらず、
靭性や熱間加工性を劣化させるので0.0003〜0.
003%とした。
さらに本発明は、近年のシームレス鋼管の使用環境を鑑
み上記の成分組成で構成される鋼のSSCを改善するた
めに希土類元素等の成分を必要に応じて選択的に添加す
る。
稀土類元素、Caは、介在物の形態を球状化させて無害
化する有効な成分である。少な過ぎるとその効果がなく
、多過ぎると介在物を増加して耐SSC性を低下させる
のでそれぞれ0.001〜0.05%、0.001〜0
.02%とした。
Go、 Cuは、鋼中への水素侵入抑制効果があり耐S
SC性に有効に働く。少な過ぎるとその効果がなく、多
過ぎるとその効果が飽和するためそれぞれ0.05〜0
.5%、01〜0.5%とした。
次に熱間穿孔連続圧延の最終過程の圧延条件を上記のよ
うに限定した理由について説明する。
上記の様な成分組成の鋼は転炉、電気炉等の溶解炉であ
るいはさらに真空脱ガス処理を経て溶製され、連続鋳造
法または造塊分塊法で鋼片を製造する。鋼片は、直ちに
あるいは一旦冷却された後1200℃以上の温度に加熱
する。加熱温度は、熱間穿孔連続圧延の前にほとんどの
C,Cr、■、Ti等を固溶させておくために十分高く
しておかねばならない。この温度は本発明の成分範囲内
であれば1200℃以上の温度で全て固溶し、また熱間
成形加工能率上なんら支障を生じないのでその加熱温度
は1200℃以上とした。
高温度に加熱された鋼片は熱間穿孔連続圧延機に搬送さ
れ、目標の外径、肉厚に圧延されて中空素管に粗成形す
る。この圧延は製造された鋼管の材質に大きな影響を及
ぼすもので、図は直接焼入処理後のオーステナイト(以
下、γと記す。)粒度に及ぼす熱間穿孔連続圧延の最終
過程ての圧下温度の影響を示したものである。熱間穿孔
連続圧延の最終過程での圧下を再結晶温度以下で行うと
、直接焼入処理後のγ粒は粗大化しASTM No、1
程度となる。従ってγ粒の粗大化を防止するには鋼の再
結晶温度以上て圧下を行う必要がある。
このような圧下温度の影響については、現状の熱間穿孔
連続圧延工程てはやむをえず該素管の温度がAr3〜A
r、点に降温しγ+αの二相状態から熱間最終仕上圧延
前の再加熱炉てAC3点以上に加熱されるため、圧下量
が比較的小さい場合、熱間穿孔連続圧延の最終工程にお
ける圧下温度の高低によって再加熱時の再結晶挙動か異
なる。
すなわち、再結晶温度以上の高い温度での圧下の場合に
は、圧下によるひずみエネルギーは圧下後の回復現象等
によってγ中に蓄えらゎることなく解放されるが、再結
晶温度以下の比較的低い温度では圧下によるひずみエネ
ルギーが解放されないまま降温する。この場合Ar3〜
Ar1点の間てはひすみのないαとひずみの残ったまま
のγが混在した二相状態となる。このような二相状態か
ら再加熱されると一旦α相となり、再γ化したひずみを
全く持たない逆変態γ粒が核となフて周辺の加工の影響
が残ったままの未変態γ粒へ粒界移動を起こし、γ粒が
粗大化する。
熱間穿孔連続圧延の最終過程で圧下温度が再結晶温度以
下では再加熱時のγの再結晶粗大化が著しくなり、再結
晶温度以上ではγ粒の粗大化は全く起らす細粒子が得ら
れる。よって、熱間穿孔連続圧延の最終過程での圧下温
度は、再結晶温度域以上とした。
次にこのような圧下量て圧延されAr3〜Ar、点の温
度に硬化した中空素管を900〜]000”Cに加熱す
る。この加熱温度は900 ”C以下では熱間最終仕上
圧延後の焼入温度か確保できず、また1o00”c以上
では鋼表面に多量の酸化スケールが生じ鋼管の形状精度
の確保に悪影響を及ぼずため900〜1000℃の温度
に限定した。
また、熱間最終仕上温度についてもあまり低くなると、
高強度を得るために必要とされる焼入時の完全γの状態
が確保できないためAr3点+50”Cとした。焼入処
理開始温度は、十分な焼入組織を確保し必要とする強度
を得るためAr3点以上とした。
焼入時の冷却速度は特に限定しないか空冷より速い速度
とする。焼戻温度は、強度および靭性の安定化を確保す
る必要がらAc、煮貝下とした。その加熱方法について
は特に限定しない。以上の製造条件で得られる鋼は粗大
粒を含むことなく細粒化組織の高張力シームレス鋼管の
製造に有効である。
[実施例コ 次に本発明の実施例について説明する。
第1表は転炉で溶製し連続鋳造を経て製造された鋼片を
熱間穿孔連続圧延後再加熱しでその後熱間最終仕上圧延
を行って直接焼入−焼戻しだ鋼管の強度、靭性、γ粒度
および耐SSC性を示す。
尚、耐SSC性はNACE TMOI−77に従って定
荷重方式によりa th(Threshold 5tr
ess)を求めて評価した。
本発明によって製造された鋼管は、高強度を有しかつ従
来法に比しγ粒度は微細であり高靭性が得られ、耐SS
C性はσthで020y以上向上することかわかる。
[発明の効果] 上記のような本発明法によって製造された鋼管は、高強
度を有しざらに細粒であるため低温靭性および耐SSC
性が優れ、極北の寒冷地や硫化物応力腐食環境において
使用される。
【図面の簡単な説明】
図は、直接焼入処理後のγ粒度に及ぼす熱間穿孔連続圧
延の最終過程での圧下温度の影響を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%(重量%、以下同じ)、Si
    :0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1% を含有して残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿
    孔連続圧延の最終過程でその鋼がもつ再結晶温度以上で
    圧延を施してAr_3〜Ar_1点の温度に降下した中
    空素管を900〜1000℃に加熱して仕上温度がAr
    _3点+50℃以上の熱間仕上圧延を施して得られた仕
    上鋼管をAr_3点以上の温度から急冷する焼入処理を
    施し、続いてAc_1点以下の温度に加熱して冷却する
    焼戻処理を施すことを特徴とする細粒化組織の低合金高
    張力シームレス鋼管の製造法。 2、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1% を含有しさらに Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :0.01〜0.1%、Ti:0.01〜0.1%、B
    :0.0003〜0.003%の1種または2種以上を
    含有し残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔連
    続圧延の最終過程でその鋼がもつ再結晶温度以上で圧延
    を施してAr_3〜Ar_1点の温度に降下した中空素
    管を900〜1000℃に加熱して仕上温度がAr_3
    点+50℃以上の熱間仕上圧延を施して得られた仕上鋼
    管をAr_3点以上の温度から急冷する焼入処理を施し
    、続いてAc_1点以下の温度に加熱して冷却する焼戻
    処理を施すことを特徴とする細粒化組織の低合金高張力
    シームレス鋼管の製造法。 3、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1% を含有しさらに、 希土類元素:0.001〜0.05%、Ca:0.00
    1〜0.02%、Co:0.05〜0.5%、Cu:0
    .1〜0.5%の1種または2種以上を含有し残部が実
    質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔連続圧延の最終過
    程でその鋼がもつ再結晶温度以上で圧延を施してAr_
    3〜Ar_1点の温度に降下した中空素管を900〜1
    000℃に加熱して仕上温度がAr_3点+50℃以下
    の熱間仕上圧延を施して得られた仕上鋼管をAr_3点
    以上の温度から急冷する焼入処理を施し、続いてAc_
    1点以下の温度に加熱して冷却する焼戻処理を施すこと
    を特徴とする細粒化組織の低合金高張力シームレス鋼管
    の製造法。 4、温度1200℃以上に加熱された C:0.05〜0.35%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.15〜1.5%、 S:0.01%以下、 P:0.02%以下、 Mo:0.05〜0.4%、 Al:0.005〜0.1% を含有しさらに、 Cr:0.1〜1.5%、Ni:0.1〜2.0%、V
    :0.01〜0.1%、Ti:0.01〜0.1%、B
    :0.0003〜0.003%の1種または2種以上と
    、 希土類元素:0.001〜0.05%、Ca:0.00
    1〜0.02%、Co:0.05〜0.5%、Cu:0
    .1〜0.5%の1種または2種以上、 を含有し残部が実質的にFeからなる鋼片を、熱間穿孔
    連続圧延の最終過程でその鋼がもつ再結晶温度以上で圧
    延を施してAr_3〜Ar_1点の温度に降下した中空
    素管を900〜1000℃に加熱して仕上温度がAr_
    3点+50℃以上の熱間仕上圧延を施して選られた仕上
    鋼管をAr_3点以上の温度から急冷する焼入処理を施
    し、続いてAc_1点以下の温度に加熱して冷却する焼
    戻処理を施すことを特徴とする細粒化組織の低合金高張
    力シームレス鋼管の製造法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873960A (en) * 1994-10-20 1999-02-23 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method and facility for manufacturing seamless steel pipe
DE10229109A1 (de) * 2002-06-25 2004-01-29 V&M Deutschland Gmbh Nahtloses Leitungsrohr aus hochfestem und hochzähem Stahl
JP2007196237A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 機械構造部品用継目無鋼管の製造方法
WO2021039431A1 (ja) * 2019-08-27 2021-03-04 日本製鉄株式会社 サワー環境での使用に適した鋼材

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