JPH073329A - 硬さと降伏比の低い高強度鋼管の製造法 - Google Patents

硬さと降伏比の低い高強度鋼管の製造法

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JPH073329A
JPH073329A JP14809593A JP14809593A JPH073329A JP H073329 A JPH073329 A JP H073329A JP 14809593 A JP14809593 A JP 14809593A JP 14809593 A JP14809593 A JP 14809593A JP H073329 A JPH073329 A JP H073329A
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cooling rate
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JP14809593A
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Hitoshi Asahi
均 朝日
Hiromi Fujii
博己 藤井
Masakatsu Ueno
正勝 上野
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定成分を有する高温度の鋼管を制御冷却
し、低温焼戻しを行うことを特徴とする硬さと降伏比が
低い高強度鋼管の製造法。 【構成】 質量%でC:0.03%、Mn:0.3〜
1.8%で且つ0.13<C+(11/90)Mn<
0.25、その他Si,Al等を必須とし、選択元素と
してMo,Cr,Nb等を含む鋼管を圧延後直ちに、又
はγ域に再加熱後、表面下1mm点の冷却速度が150℃
/秒以下、最小冷却速度が10℃/秒以上の制御冷却を
行い、しかる後に300℃〜500℃で低温焼戻しを行
う。 【効果】 冷却方法を工夫し、鋼成分を制限すること
で、焼入れままで高強度と低い硬度の鋼管を得、低温焼
戻しで低降伏比を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬さと降伏比が低い降
伏強度が40〜60kgf/mm2 の高強度鋼管の製造法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】高強度ラインパイプにおいては低い最高
硬さと低い降伏比が要求される。一般には高強度と低降
伏比は相反する特性であるが、焼入れまま、または焼入
れ後に低温度で焼戻すことで低い降伏比が実現できるこ
とは知られている。しかし、この場合、硬さが低下しな
いために最高硬さが高くなる。このような問題点を解決
する方法として特公昭60−129703号公報に示さ
れるように、高周波加熱の表皮効果を利用して表層の硬
化部のみを局部焼戻しする方法が知られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は技
術的には興味深い方法であるが、複雑な方法で、またラ
インパイプに要求されるような大量生産には向いていな
い。本発明は上記の問題点を解決するものであって、低
温焼戻しでも低い硬さが得られるために、焼入れままで
高強度でありながら硬さが低くなるように鋼成分を制限
し、焼き入れの冷却方法を工夫する事により、硬さと降
伏比が低い高強度鋼管を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、冷却装置
の冷却能と鋼管各部位の冷却速度、冷却速度と硬さ(強
度)およびこの関係におよぼす鋼成分の影響について詳
細に検討した結果、冷却能を通常より僅かに下げること
で表面近傍での硬さは低くなり、しかも強度自体は殆ど
変化しない条件が特定の鋼成分に対して存在することが
分かり、低い硬度と高強度という相反する要素を両立さ
せる技術が存在することを知見した。
【0005】本発明は、これらの知見に基づいて構成し
たもので、その要旨は質量%で、C :0.03〜0.
16%、 Si:0.50%以下、Mn:0.3
0〜1.80%、 S :0.005%以下、P
:0.020%以下、 Al:0.1%以
下、N :0.006%以下で且つ、0.13<C+
(11/90)Mn<0.25の関係を満足し、必要に
よって、Mo:0.05〜0.30%、 Cr:
0.1〜0.7%、Ni:0.1〜1.0%、
V :0.01〜0.1%、Nb:0.01〜0.
1%、 Ti:0.005〜0.1%、Cu:
0.1〜1.0%の1種または2種以上、さらに必要に
よって、希土類元素:0.001〜0.05%、Ca:
0.001〜0.02%、Zr:0.001〜0.02
%の1種または2種以上を含有し、残部が実質的にFe
からなる鋼管を圧延後あるいは再加熱後のオーステナイ
ト域の温度から表面下1mmの冷却速度が150℃/秒以
下、最も冷却速度が遅い部分の冷却速度が10℃/秒以
上になるように500℃以下まで冷却し、しかる後30
0℃〜500℃の温度域で低温焼戻しする硬さと降伏比
の低い高強度鋼管の製造法である。
【0006】
【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ような鋼成分に限定し
た理由について説明する。Cは鋼の焼入れ性を増し強度
を高める効果を有する鋼の基本成分であるが、少なすぎ
るとその効果がなく、多すぎると硬さが高くなるので
0.03〜0.16%とした。Siは、脱酸剤が残存し
たものであるが、多すぎると低温靭性が低下するため
0.50%以下とした。Mnは鋼の基本成分であり、焼
入れ性を高めて高強度化に有効な元素であり低温靭性も
向上させる。少なすぎるとその効果がなく、多すぎると
硬さが高くなるので、添加範囲を0.30〜1.80%
とした。
【0007】さらにCとMnの添加量は0.13<C+
(11/90)Mn<0.25の関係を満足することが
必要である。これはC,Mnが上記の範囲であっても両
者の添加量が高い場合には硬さが高くなり、一方両者の
添加量が低い場合には高強度が得られないからである。
図1に示すごとく、C+(11/90)Mn<0.13
では強度が低く、C+(11/90)Mn>0.25で
は硬さが高くなりすぎる。
【0008】Sは、鋼に不可避の不純物であるがMnS
を形成して低温靭性に有害であり、0.005%以下と
した。Pも、鋼に不可避の不純物であるが低温靭性を大
幅に低下させるため、その含有量を0.020%以下と
した。Alは、Siと同様脱酸剤が残存したものであ
る。多すぎると介在物を増加して低温靭性を劣化させる
ので0.1%以下とした。Nは、鋼に不可避的に含まれ
るが、多すぎると粗大なAlNを形成し低温靭性を損な
うことがあるため最大0.006%とした。
【0009】Moは、焼入れ性を向上させて高強度を得
るのに有利となる。0.05%以下では効果が十分でな
く、0.30%を超えて添加すると硬さが高くなるの
で、添加量を0.05〜0.30%とした。Crは、焼
入れ性を向上させて高強度を得るのに有利となる。0.
1%以下では効果が十分でなく、0.70%を超えて添
加すると硬さが高くなるので、添加量を0.1〜0.7
%とした。Niは、焼入れ性を向上させて高強度を得る
のに有利となる。0.1%以下では効果が十分でなく、
1.0%を超えて添加すると硬さが高くなるので、添加
量を0.1〜1.0%とした。Vは、高強度化に有効な
元素である。0.01%以下では効果が十分でなく、
0.1%を超えて添加すると低温靭性が損なわれるので
添加量を0.01〜0.1%とした。Nbは、結晶粒を
微細するのに最も有効な元素であり、低温靭性を改善す
る。少なすぎるとその効果がなく、多すぎるとその効果
が飽和するだけでなく低温靭性も劣化させるので0.0
1〜0.1%とした。Tiは、結晶粒を微細するのに最
も有効な元素であり、低温靭性を改善する。少なすぎる
とその効果がなく、多すぎるとその効果が飽和するだけ
でなく低温靭性も劣化させるので0.005〜0.1%
とした。Cuは、強化および耐食性の向上の目的で添加
される。0.1%以下では効果がなく、一方1.0%を
超えて添加すると熱間加工性の劣化が著しいので添加範
囲を0.1〜1.0%とした。希土類元素、Caおよび
Zrは、介在物の形態を球状化させて無害化する有効な
元素である。少なすぎるとその効果がなく、多すぎると
介在物を増加して低温靭性を低下させるので各々0.0
01〜0.05%、0.001〜0.02%、0.00
1〜0.02%とした。
【0010】このような化学成分からなる鋼管は圧延後
直ちに、またはオーステナイト域に再加熱後表面下1mm
の冷却速度が150℃/秒以下、最も冷却速度が遅い部
分の冷却速度が10℃/秒以上になるように500℃以
下まで冷却する。冷却速度は、硬さの点からは遅い方が
有利であるが、一方冷却速度が低下すると所望の強度が
得られなくなる。そこで、冷却速度の早い表層部と最も
遅い冷却速度のバランスが重要になる。まず経験的に最
高硬さが発生する場所である表面下1mm点での冷却速度
を150℃/秒以下とした理由について述べる。図1で
示した如く冷却速度と鋼成分を調べてみると150℃/
秒以上では強度が満足できる鋼成分の範囲で硬さを低く
することができないために、150℃/秒以下とした。
さらに、150℃/秒は冷却能を制御して実現できる範
囲であり、なおかつ厚さが20mm程度の鋼管を片面冷却
した場合でも最も冷却速度が遅い部分の冷却速度が10
℃/秒より十分早くなる値である。一方、最も遅い冷却
速度が10℃/秒より遅くなると高強度が得られないた
め、最も遅い冷却速度が遅い部分の冷却速度を10℃/
秒以上と規定した。このような冷却速度条件で鋼管は少
なくとも500℃以下まで冷却されなければならない。
500℃以上ではオーステナイト相が残留しており、引
き続く冷却条件の影響を受けるからである。
【0011】このようにして冷却された鋼管は表面の硬
さが低く、高い引張強度を有するが、残留歪みのために
降伏強度は低い。そこで降伏強度を高めるために焼戻し
を行う。300℃以下の低い温度では、降伏強度の上昇
が十分でなく、一方500℃を超えた温度で焼戻しを行
うと降伏比が高まってしまう。従って焼戻しの温度域を
300〜500℃とした。
【0012】以上述べたように、冷却方法を工夫し、鋼
成分を制限することで、焼入れままで高強度と低い硬さ
を実現し、これと低温での焼戻しを組み合わせること
で、硬さと降伏比の低い高強度鋼管が製造できる。
【0013】
【実施例】まず表1に示される化学成分の鋼管を準備
し、誘導加熱装置で加熱した後、加熱装置の後面に設置
された接線方向の気水冷却装置で外面から冷却した。そ
の後、誘導加熱装置で焼戻しを行った。熱処理後、引張
試験と外表面下1mmの硬度を調査した。結果を表2に示
す。表2の結果から明らかのように、本発明処理材が硬
さおよび降伏比の低い高強度の鋼管が得られている。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】以上の本発明によれば、鋼成分を特定
し、特定の熱処理を施した鋼管は、高強度で、しかも、
低い硬さと降伏比を満足している。
【図面の簡単な説明】
【図1】平均硬さがHv>180となる範囲および最高
硬さがHv=250になる時の冷却速度におよぼすCと
Mnの影響を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で C :0.03〜0.16%、 Si:0.50%以下、 Mn:0.30〜1.80%、 S :0.005%以下、 P :0.020%以下、 Al:0.1%以下、 N :0.006%以下、 且つ0.13<C+(11/90)Mn<0.25の関
    係を満足し、残部が実質的にFeからなる鋼管を圧延後
    あるいは再加熱後のオーステナイト域の温度から表面下
    1mmの冷却速度が150℃/秒以下、最も冷却速度が遅
    い部分の冷却速度が10℃/秒以上になるように500
    ℃以下まで冷却し、しかる後300℃〜500℃の温度
    域で低温焼戻しすることを特徴とする硬さと降伏比の低
    い高強度鋼管の製造法。
  2. 【請求項2】 質量%で C :0.03〜0.16%、 Si:0.50%以下、 Mn:0.30〜1.80%、 S :0.005%以下、 P :0.020%以下、 Al:0.1%以下、 N :0.006%以下、 且つ0.13<C+(11/90)Mn<0.25の関
    係を満足し、さらに Mo:0.05〜0.30%、 Cr:0.1〜0.7%、 Ni:0.1〜1.0%、 V :0.01〜0.1%、 Nb:0.01〜0.1%、 Ti:0.005〜0.1%、 Cu:0.1〜1.0%の1種または2種以上を含有
    し、残部が実質的にFeからなる鋼管を圧延後あるいは
    再加熱後のオーステナイト域の温度から表面下1mmの冷
    却速度が150℃/秒以下、最も冷却速度が遅い部分の
    冷却速度が10℃/秒以上になるように500℃以下ま
    で冷却し、しかる後300℃〜500℃の温度域で低温
    焼戻しすることを特徴とする硬さと降伏比の低い高強度
    鋼管の製造法。
  3. 【請求項3】 質量%で C :0.03〜0.16%、 Si:0.50%以下、 Mn:0.30〜1.80%、 S :0.005%以下、 P :0.020%以下、 Al:0.1%以下、 N :0.006%以下、 且つ0.13<C+(11/90)Mn<0.25の関
    係を満足し、さらに 希土類元素:0.001〜0.05%、 Ca:0.001〜0.02%、 Zr:0.001〜0.02%の1種または2種以上を
    含有し、残部が実質的にFeからなる鋼管を圧延後ある
    いは再加熱後のオーステナイト域の温度から表面下1mm
    の冷却速度が150℃/秒以下、最も冷却速度が遅い部
    分の冷却速度が10℃/秒以上になるように500℃以
    下まで冷却し、しかる後300℃〜500℃の温度域で
    低温焼戻しすることを特徴とする硬さと降伏比の低い高
    強度鋼管の製造法。
  4. 【請求項4】 質量%で C :0.03〜0.16%、 Si:0.50%以下、 Mn:0.30〜1.80%、 S :0.005%以下、 P :0.020%以下、 Al:0.1%以下、 N :0.006%以下、 且つ0.13<C+(11/90)Mn<0.25の関
    係を満足し、さらに Mo:0.05〜0.30%、 Cr:0.1〜0.7%、 Ni:0.1〜1.0%、 V :0.01〜0.1%、 Nb:0.01〜0.1%、 Ti:0.005〜0.1%、 Cu:0.1〜1.0%の1種または2種以上、ならび
    に 希土類元素:0.001〜0.05%、 Ca:0.001〜0.02%、 Zr:0.001〜0.02%の1種または2種以上を
    含有し、残部が実質的にFeからなる鋼管を圧延後ある
    いは再加熱後のオーステナイト域の温度から表面下1mm
    の冷却速度が150℃/秒以下、最も冷却速度が遅い部
    分の冷却速度が10℃/秒以上になるように500℃以
    下まで冷却し、しかる後300℃〜500℃の温度域で
    低温焼戻しすることを特徴とする硬さと降伏比の低い高
    強度鋼管の製造法。
JP14809593A 1993-06-18 1993-06-18 硬さと降伏比の低い高強度鋼管の製造法 Withdrawn JPH073329A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8198090B2 (en) 2006-10-10 2012-06-12 Arkray, Inc. Cartridge, residual liquid removing method, and automatic analyzer
CN102953017A (zh) * 2011-08-25 2013-03-06 宝山钢铁股份有限公司 一种低屈强比高强度连续油管用钢及其制造方法

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US8198090B2 (en) 2006-10-10 2012-06-12 Arkray, Inc. Cartridge, residual liquid removing method, and automatic analyzer
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