JPH05339638A - 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造方法 - Google Patents

降伏比が低く、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造方法

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JPH05339638A
JPH05339638A JP14586692A JP14586692A JPH05339638A JP H05339638 A JPH05339638 A JP H05339638A JP 14586692 A JP14586692 A JP 14586692A JP 14586692 A JP14586692 A JP 14586692A JP H05339638 A JPH05339638 A JP H05339638A
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steel
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alloy steel
low alloy
square
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Yasushi Yamamoto
山本康士
Akihiro Miyasaka
宮坂明博
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた鋼管また
は角管の製造方法を提供する。 【構成】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0%、
P:0.070〜0.150%の1種または2種を含
み、必要に応じてNi,Cr,Mo,Nb,V,Ti,
B,Caを1種または2種以上含有する低合金鋼鋼管ま
たは角管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷してAr
3 −250〜Ar3 −20℃から15℃/sec以上の
速度で冷却し、必要に応じて200〜600℃の温度範
囲で焼戻しすることによって、上記目的を達成すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物の製作に用いら
れる鋼管を対象とし、地震発生時に倒壊までの充分な抵
抗力を有し、かつ塗覆装を省略しても大気腐食環境にお
いて優れた耐食性を有する、耐震特性と耐候性に優れた
鋼管または角管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年鉄鋼材料を扱う各分野にわたって、
競争力向上のための使用特性の向上、製造コストの低減
など各種の要求が高まっている。
【0003】このうち建築分野では、構造物の安全性向
上のため、特に耐震特性向上のために降伏比の低下が望
まれている。これまでは主に厚板分野での要求が強かっ
たが、最近では鋼管分野でこの要求が高まっている。
【0004】電縫鋼管の低降伏比化に関しては、成形の
際の加工硬化による降伏比上昇を押える対策があるが、
降伏比低減に限度がある。これに対して鋼管成形後の熱
処理で降伏比を低減させるという試みがなされている。
例えば特開平3−87317は、成形後に鋼管をγ1相
組織とし、その後空冷して(a+γ)から急冷し、鋼の
ミクロ組織をフェライトと第2相の炭化物の2相組織と
して降伏点を下げ、引っ張り強さを高めることによっ
て、降伏比を低減させたものである。この方法だと、熱
処理前の鋼管の製造方法や処理にかかわらず、安定して
低降伏比が得られるというメリットがある。
【0005】また一方、構造物でも大気中にさらされる
場合は、大気中での腐食を防止するために構造物に塗覆
装を行なうのが一般的であるが、例えば橋梁等のような
大規模な鋼構造物では腐食防止のための塗覆装費用が莫
大となる。また腐食を防止するために、例えばステンレ
ス鋼を用いた場合、ステンレス鋼は通常11%以上のC
rを含有するため、耐食性には優れるが価格が高く、塗
覆装よりもむしろ費用がかかると考えられる。以上の理
由により、大気腐食環境において塗覆装なしで用いられ
る構造部材用鋼には、比較的安価で使用環境に対して必
要にして充分な耐食性を有する必要性が知られている。
【0006】すなわち、低降伏比の鋼管(角管)の製造
方法が確立されておらず、これに耐候性を付与した鋼管
(角管)の製造方法ももちろん確立されていない。
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】建築用耐震耐候鋼管
または角管として、引っ張り強さ40〜60キロレベル
で降伏比75%以下と耐候の複合特性要求がある。
【0008】つまり橋梁に用いられる鋼材は、耐震特性
の観点から低YR特性が要求され、また大気中での腐食
を防止する際、莫大な塗覆装費用やCr添加のような合
金化費用を削減するために、普通鋼での耐候性向上要求
がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐候性を
付与するために、多数の実験と詳細な検討を加えた結
果、CuやPの添加が耐候性向上に有効であることを確
認した。
【0010】同時に降伏比を低下させるため、鋼のミク
ロ組織をフェライトと第2相の炭化物の2相組織とし、
降伏点を下げ、引っ張り強さを高めるようにしたもので
ある。
【0011】本発明は、このような知見に基ずき、低降
伏比を有し、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造
を可能にしたもので、その要旨とするところは、重量%
にて、Cu:0.10〜2.0%、P:0.070〜
0.150%の1種または2種を含む低合金鋼鋼管また
は角管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷してAr3
−250〜Ar3 −20℃から15℃/sec以上の冷
却速度で冷却し、その後必要に応じて200〜600℃
の温度範囲で焼戻しすることを特徴とする、降伏比が低
く、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造方法であ
る。
【0012】
【作用】本発明においては、加熱温度をAc3 以上にし
て、完全なオーステナイト1相として、パイプ成形やそ
の後の角管成形での加工硬化の影響を完全に除去し、そ
の後のAr3 変態点以下までの空冷でフェライトを析出
させ、その後の水冷を組み合わせることによって、2相
鋼化している。さらに焼戻し温度を低くすることによっ
て、第2相の部分を必要以上に軟化させないことの相乗
効果により、降伏比の低い鋼管(または角管)の製造を
可能にしたものである。
【0013】次に本発明の鋼管製造、角管成形、加熱、
冷却、テンパーの条件について述べる。
【0014】まず、鋼管の製造およびその後の角管(断
面形状が正方形の角形鋼管を始め、それ以外の広義の異
形鋼管を含む)成形については、特に規定はなくどのよ
うな方法でも許容される。例えば鋼管はその製造方法か
ら、シームレス鋼管、電縫鋼管、UO鋼管、スパイラル
鋼管、鍛接管等に分類できるが、本発明はこれらどの製
造方法でも許容される。ホットコイルのような板から直
接角管に成形して溶接したものでも、もちろん許容され
る。これは、その後の熱処理での加熱温度を加工歪が除
去される温度に規定するためである。
【0015】次に成形後加熱温度をAc3 以上にしたの
は、完全なオーステナイト1相組織として成形歪の完全
除去を狙ったためである。冷却開始温度の上限をAr3
−20℃としたのは降伏点を低くするためであり、下限
をAr3 −250℃としたのは、これ以上の低い温度か
ら冷却すると加速冷却の効果がうすく、引っ張り強さが
低下して強度確保が困難となるためである。
【0016】Ar3 −250〜Ar3 −20からの急冷
は、再加熱時にオーステナイト化してCの濃化した部分
を焼入れ組織とすることで充分硬化効果させ、引っ張り
強さを高め低降伏比を得るためである。冷却が不十分だ
と焼入れ組織が充分に硬化せず、結果として低降伏比が
得られないため、冷却速度を15℃/sec以上に規定
した。
【0017】ところで、鋼種によっては加熱後急冷だけ
では靱性のよくないものがあり、靱性改善のために急冷
後焼戻し処理の必要な場合がある。その際焼戻し温度と
しては、フェライトと第2相の炭化物の2相組織につい
て、その前の急冷で充分硬化した第2相部分をあまり高
温で焼戻すと軟化しすぎ、これが引っ張り強さの低下つ
まり降伏比の上昇の原因となるため、上限を600℃と
した。しかし焼戻し温度が低くて、200℃未満になる
とほとんど焼戻しの効果がなくなり、靱性が改善されな
い場合があるため、その下限を200℃とした。
【0018】成分の規定に関しては、特許請求範囲の項
で述べた通りであるが、各成分の規定範囲の根拠を以下
に述べる。
【0019】Cは鋼材の強度を高める作用があり、0.
05%以上添加されるが、0.30%を越えて添加され
ると靱性を著しく劣化するため、その含有量を0.05
〜0.30%とした。
【0020】Siは固溶体強化作用があり、鋼材の強度
および延性を改善する作用があり、0.02%以上添加
されるが、0.50%を越えて添加されると鋼材の靱性
を劣化するため、その含有量を0.02〜0.05%と
した。
【0021】MnもCと同様、鋼材の強度を高める作用
があり、0.30%以上添加されるが、その含有量が
2.0%を越えると製鋼作業が困難となるばかりでな
く、経済的でないことから、その含有量を0.30〜
2.0%とした。
【0022】Alは製鋼段階の脱酸のために必要であ
り、その下限を0.001%とした。また、0.100
%を越えて添加されると介在物の量が増加して鋼の清浄
性が失われること、および製鋼作業に支障をきたすこと
等から、その範囲を0.001〜0.100%とした。
【0023】Nは一般に不可避的不純物として鋼中に含
まれるものであるが、あまり低Nを狙うと製鋼上のコス
トが著しく増加するため、その下限を0.0005%と
した。またN量が増加すると鋼材の溶接性を劣化し、ま
た連続鋳造スラブの表面キズの発生等を助長するため、
その上限を0.0100%とした。
【0024】Cuは大気腐食環境での耐食性、つまり耐
候性を向上するために0.10%以上の添加が必要であ
るが、2.0%を越えて添加しても耐候性の上昇代がほ
とんどなくなるので、含有量の上限は2.0%とした。
Cuが耐候性を向上する理由は次のように考えている。
つまり通常の鋼が大気中にさらされた時に生成するさび
層は、地鉄と外層FeOOHで構成されているが、これ
にCuを添加すると地鉄と外層FeOOHの間に非晶質
の酸化鉄が約50〜100μmの厚さ生成し、その中に
Cuが濃縮していて、この層が耐候性に寄与しているた
めと考えられる。
【0025】PもCuと同様に大気腐食環境での耐食
性、つまり耐候性を向上するために0.070%以上の
添加が必要であるが、あまり多く添加すると鋼の靱性や
溶接性を劣化するため、含有量の上限は0.150%と
した。Pが耐候性を向上する理由はCuと同様、Pの濃
縮したさび層が地鉄とFeOOHの間に生成し、この層
が耐候性に寄与するためである。
【0026】Niは低温靱性の改善や耐食性の改善に有
用で添加されるが、高価な元素であるため含有量は9.
5%を上限とした。
【0027】Crは強度上昇や耐食性向上に有用で添加
されるが、多くなると低温靱性、溶接性を阻害するため
含有量は5.5%を上限とした。
【0028】Moは強度上昇に有用であるが、多くなる
と溶接性を阻害するため、含有量は2.0%を上限とし
た。
【0029】Nbはオーステナイト粒の細粒化や強度上
昇に有用で添加されるが、多くなると溶接性を阻害する
ため、含有量の上限は0.15%とした。
【0030】Vは析出強化に有用であるが、多くなると
溶接性を阻害するため、含有量は0.3%を上限とし
た。
【0031】Tiはオーステナイト粒の細粒化に有用で
添加されるが、多くなると溶接性を阻害するため、含有
量は0.3%を上限とした。
【0032】Bは微量の添加によって、鋼の焼入れ性を
著しく高める効果を有する。この効果を有効に得るため
には、少なくとも0.0003%を添加することが必要
である。しかし過多に添加するとB化合物を生成して、
靱性を劣化させるので、上限は0.0030%とした。
【0033】Caは硫化物系介在物の形態制御に有用で
添加されるが、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質
を悪化させるため、含有量は0.006%を上限とす
る。
【0034】
【実施例】表1に供試鋼の化学成分を示し、表2に鋼管
または角管のサイズ、熱処理条件と、得られた鋼管の機
械的性質、および得られた鋼管を工業地帯にて4年間の
大気暴露試験を行なった際の腐食減量を示す。この時、
腐食減量にて8.0g/100cm2 を越える場合に
は、耐候性を示さないと判断した。
【0035】表2で示した鋼管No.A1,B1,C
1,D1,H1,I1,J1,K1,L1,M1,N
1,O1,P1,Q1,R1,S1,T1,U1,V1
はそれぞれ本発明の狙いとする低降伏比(降伏比70%
以下)と高耐候性(4年間の大気暴露試験での腐食減量
<8.0g/100cm2 )を同時に達成している。
【0036】これに対し、A2は水冷開始温度が高すぎ
るために降伏比が高くなっている。A3は水冷開始温度
が低すぎるため強度が低くなっている。A4は加熱後の
冷却速度が不足のため降伏比が高くなっている。A5は
焼戻し温度が高すぎるため降伏比が高くなっている。
【0037】また、B2は焼戻し温度が高すぎるため降
伏比が高くなっている。C2は冷却速度が不足のため降
伏比が高くなっている。D2は加熱温度と冷却開始温度
加工歪が除去されておらずが低すぎるため降伏比が高く
なっている。またE1,F1,G1は、CuもPも必要
量を満たしていないために、耐候性が目標値を満足して
いない。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は特別
に高価な合金元素を使用することなく、50kgf/m
2 以上の高強度を有する低降伏比でかつ耐候性に優れ
る鋼管または角管を、安価に製造可能としたもので、産
業上その効果は大である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼鋼管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷
    してAr3 −250〜Ar3 −20℃から15℃/se
    c以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、降伏比
    が低く、かつ耐候性に優れた鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼鋼管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷
    してAr3 −250〜Ar3 −20℃から15℃/se
    c以上の冷却速度で冷却し、その後200〜600℃の
    温度範囲で焼戻しすることを特徴とする、降伏比が低
    く、かつ耐候性に優れた鋼管の製造方法。
  3. 【請求項3】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼角管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷
    してAr3 −250〜Ar3 −20℃から15℃/se
    c以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、降伏比
    が低く、かつ耐候性に優れた角管の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%にて、Cu:0.10〜2.0
    %、P:0.070〜0.150%の1種または2種を
    含む低合金鋼角管を、Ac3 以上に加熱し、その後空冷
    してAr3 −250〜Ar3 −20℃に加熱し、引き続
    き15℃/sec以上の冷却速度で冷却し、その後20
    0〜600℃の温度範囲で焼戻しすることを特徴とす
    る、降伏比が低く、かつ耐候性に優れた角管の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 低合金鋼鋼管または角管が、下記の成分
    からなる請求項1又は2、又は3、又は4に記載の低合
    金鋼鋼管または角管の製造方法 重量%で、 C:0.05〜0.30%、 Si:0.02〜0.50%、 Mn:0.30〜2.00%、 Al:0.001〜0.100%、 N:0.0005〜0.0100%、 Cu:0.10〜2.00%、 P:0.070〜0.150% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる低合金
  6. 【請求項6】 低合金鋼鋼管または角管が、下記の成分
    からなる請求項1又は2、又は3、又は4に記載の低合
    金鋼鋼管または角管の製造方法重量%で、 C:0.05〜0.30%、 Si:0.02〜0.50%、 Mn:0.30〜2.00%、 Al:0.001〜0.100%、 N:0.0005〜0.0100%、 Cu:0.10〜2.00%、 P:0.070〜0.150% に加えて、Ni 9.5%以下、Cr 5.5%以下、
    Mo 2.0%以下、Nb 0.15%以下、V 0.
    3%以下、Ti 0.15%以下、B 0.0003〜
    0.0030%、Ca 0.0080%以下のうち1種
    または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物
    からなる低合金鋼
JP14586692A 1992-06-05 1992-06-05 降伏比が低く、かつ耐候性に優れた鋼管または角管の製造方法 Withdrawn JPH05339638A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108913997A (zh) * 2018-07-19 2018-11-30 北京首钢冷轧薄板有限公司 一种含磷高强钢及其制备方法
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