JPS62263924A - 強靭鋼管の製造方法 - Google Patents

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〕 この発明は、従来調質鋼管と同等の高強度および高靭性
、さらに著しく低い靭性の異方性を有し。

かつこれよりすぐれた耐食性を有し、一方従来圧延鋼管
との比較においては、これよりすぐれた耐食性、並びに
一段とすぐれた強度および靭性、さらに著しく小さい靭
性の異方性を有する強靭鋼管の製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般に、油井管や油送管、さらに各種の機械構造用鋼管
として、調質鋼管や圧延鋼管が用いられている。

従来、調質鋼管の製造方法としては１例えば。

重量％で（比下％は重量％を示す）。

ｆｌｌｃ：０．２〜０．３％。

Ｓｉ：０．２〜０．６Ｊ Ｍｎ　：　０．８〜］、、　５％。

ｓｏＡ、Ａ６：　０．０５％以下。

を含有し、さらに必要に応じて。

Ｃｒ：１％以下、 Ｍｏ　：　０．２９６’ａ　下。

Ｖ：０．０６％Ｕ下。

Ｔｉ：０．１％以下。

のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅと不
可避不純物からなる組成を有する鋼片を。

（２）第１図に工程熱曲線図で示されるように。

１２００〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し。

（３）　　ピルガ−ミル、マンドレルミル、おヨヒレデ
ューサを用いて熱間圧延した後、空冷し。

（４）　　ついで、焼入れ温度：９２０℃１焼戻し温度
二６００〜７００℃の条件で調質熱処理を施すことによ
って、実質的に焼戻しマルテンサイトを主体とする組織
を有する調質鋼管を製造する以 上（１）〜（４）の基本工程から方法が知られ。

また、圧延鋼管の製造法としては１例えば。

（１γ　Ｃ：０．２〜０．５５％。

Ｓｉ：０．２〜０．６　　％。

Ｍｎ：１〜１．９％。

ｓｏＡ、Ｍ：　０．０５％以下。

を含有し、さらに必要に応じて。

Ｖ：０．１％以下。

Ｎｂ：０．１％以下 のうちの１種以上を含有し、残りがＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する鋼片を。

（２）′　　同じく第２図に工程熱曲線図で示されるよ
うに、１２００〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し。

（３）′　　ピルガ−ミルおよびマンドレルミルを用（
、＞１熱間田延した後、通常はそのまま、場合（−よっ
ては８００℃以上の温度でレデュサー圧延を行なＩ／）
。

Ｃ４）′　　必要に応じて空冷して、４００℃以上の温
度まで冷却し、実質的にフェライトと、ノ犬−ライトま
たはオーステナイトからなる組織とし、（５）′　　引
続いて少なくともＡＣ１変態点以上１通常はＡｃ　３変
態点以ｔの温度に再加熱した後。

（６）′　　レデューサを用い、２０％以上の断面減少
率で縮径加工な行ない、’ａｉ＆空冷することによって
、実質的にフェライトとパーライトからなる組織を有す
る圧延鋼管を製造する。

以上（１）′〜（６）′の基本工程からなる方法が知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の（１）〜（４）の基本工程からなる方法
で製造された調質鋼管は、高強度および高靭性。

並びに靭性の異方性が小さい特長をもつものの。

耐食性が必ずしも十分でなく、さらに調質熱処理を必要
とするので、コスト高となるばかりでなく。

寸法精度の点で形状的制約を受けるものである。

また、上記の１１）′〜（６）′の基本工程からなる方
法で製造された圧延鋼管は、耐食性が良好でなく、強度
および靭性も相対的に低く、カつ靭性の異方性が大きい
。このように従来方法では１強度、靭性。

耐食性、および異方性のすべてを満足して具備する鋼管
を製造するのは困難であるのが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から。

調質熱処理を必要とすることなく、圧延ままで、強度、
靭性、および耐食性を有し、かつ耐食性の少い圧延鋼管
を製造すべく研究を行なった結果。

Ｉａ）Ｃ：０．２〜０１５５９６゜ Ｓｉ：０．０１〜０．６　　％。

Ｍｎ：　　０．３〜１．８　％。

ｓｏｌ．Ａｌ：　’０．０　０　５〜０．０　６　％、
な含有し、さらに、必要に応じて。

Ｃｒ：０．２〜１．５％。

Ｍｏ　：　　０．２〜１９６゜ Ｖ　：　０．０１〜０．１５　％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１　　％。

Ｔｉ：０．０１〜０．１％。

Ｂ：０．０００５〜０．００３％。

のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅと不
可避不純物からなる組成を有する鋼片を。

（ｂｌ　　第３図に工程熱曲線図で示されるように。

１０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、ｌｃｌ
　　ピルガ−ミルおよびマンドレルミルを用い。

８００℃以七の仕り温度で熱間圧延を行なった後。

［ｄｌ　　８００〜５００℃の温度範囲を２００℃／分
限ｔの冷却速度とする冷却条件で３５０℃以下の温度ま
で急冷して、実質的（二５０容量％以とのマルテンサイ
トと、残りが主としてベイナイトからなる組織を有する
ものとし。

（ｅｌ　　ついで、実質的にオーステナイトの形成がな
いように、　ＡＣ１変態点〜（Ａｃ１変態点−２００℃
）の範囲内の温度に再加熱した後。

（ｆ）　　レデューサを用い、５９６以上の断面減少率
で縮径加工を行ない、１２ｔｉ＆空冷する、以上（ａｌ
〜ば）の基本工程にて製造された圧延鋼管は、実質的に
マルテンサイトを主体とし、残りが主としてベイナイト
からなる組織をもつよう（二なり。

かつ高強度と高靭性を有し、耐食性にもすぐれ。

さらに異方性の著しく少ないものであるという知見を得
たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成および製造条件を上記の通りに限定
した理由を説明する。

Ａ、成分組成 ａｌ　　Ｃ Ｃ成分には、鋼管の強度を向上させる作用があるが、そ
の含有量が０．２％未満では降伏応力で６０Ｋｑｆ　／
−以上の高強度を確保することができず、一方その含有
量が０．５５％を越えると、マンドレ／Ｌ。

田延後の急冷の際に焼割れが生じるようになることから
、その含有量を０．２〜０．５５％と定めた。

（ｂｌ　　　５ｉ Ｓｉ成分には、脱酸作用のほか、焼入れ性を向上させる
作用があるが、その含有量が０１０１９６未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が０．６
％を越えると、結晶粒の微細化が妨げられ、微細均一に
分散していた炭化物が粗大化するようになって靭性およ
び耐食性が低下するようになるばかりでなく、焼入れ性
にもより一層の向を効果は見られないことから、その含
有量を０．０１〜０．６９６と定めた。

（ｃｌ　　　Ｍｎ Ｍｎ成分には、焼入れ性を向上させ、もってマンドレル
圧延後の冷却途中でマルテンサイトを析出し易くする作
用があるが、その含有量が０．３％未満では、所望の焼
入れ性を確保することができず。

一方その含有量が１．８％を越えると、冷却速度のいか
んではマルテンサイトに比してベイナイトが生成し易く
なって靭性が著しく劣化するようになることから、その
含有ｌを０．３〜１．８％と定めた。

（ｄｌ　　ｓｏ７．Ａ／ Ｍ成分には、脱酸作用のほか、旧オーステナイト粒径を
微細化する作用があるが、その含有量がｓｏ／、ＡＩｌ
！含有量で０．００５９６未満では前記作用に所望の効
果が得られず、その含有量が同じ＜　ｓｏＡ、Ａ４１で
０．０６％を越えても前記作用により一層の向上効果は
現われず、その効果が飽和することから。

その含有量を、　　ＳＯＡ、Ａ７で０．００５〜０．０
６９６と定めた。

ｌｅ）　　０ｒ Ｃｒ成分には、焼入れ性および耐食性な向上させる作用
があるので必要に応じて含有されるが、その含有量が０
．２％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が１．５９６を越えると。

焼入れ性が上がり過ぎて焼割れが生じるようになるほか
、耐食性および靭性が低下するようになることから、そ
の含有量を０．２〜１．５％と定めた。

（ｆｌ　　Ｍｏおよび■ これらの成分には、マンドレル田延ｉ麦の急冷において
マルテンサイトを生成し易くすると共に。

ＡＣｌ　〜（Ａｃ１−２００℃）の範囲内の温度への再
加熱時の強度低下を小さくシ、より高い温度での再加熱
を可能し、もってレデューサ圧延を容易にする作用があ
るので、必要に応、じて含有されるが、その含有量が、
それぞれＭｏ　：　０．２９６未満およびＶ：０．０１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量がそれぞれＭＯ：１％およびＶ：０．１５％を越
えると１強度は向上するものの。

靭性が低下するようになることから、その含有量を、そ
れぞれＭｏ　：　０．２〜１％、Ｖ−０，０１〜０．１
５％と定めた。

（ｇ）　　ＮｂおよびＴｉ これらの成分には、マンドレル圧延後のオーステナイト
粒径を微細にして、靭性を向上させると共に、焼割れを
防止する作用があるので、必要に応じて含有されるが、
その含有量がＮｂ：０．０１％未満、およびＴｉ：０．
０１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が、　Ｎｂにあっては０．１％を越えても、
その作用が飽和し、またＴｉにあっては０．１％を越え
ると靭性が低下するようになることから、その含有量を
、それぞれＮｂ：　０．０１〜０．１９６．　Ｔｉ　：
０．０１〜０．１％と定めた。

（ｈ）　　Ｂ Ｓ成分には、マンドレル圧延後の冷却途中でのフェライ
トの生成を抑制し、マルテンサイト組織を得やすくする
作用があるので、必要に応じて含有されるが、その含有
量が０．０００５％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方その含有量が０．００３％を越えると靭性
が低下するようになることから、その含有量を０．００
０５〜０．００３％と定めた。

ｆｉｌ　　不可避不純物 不可避不純物として、Ｎ、Ｐ、およびＳ成分の含有は避
けられないが、Ｎ成分については、鋼塊の割れ防止およ
びＳ成分による焼入れ性確保のために０．０６％以下と
するのが望ましく、またＳ成分は、偏析バンドの防止お
よび靭性向上の点から。

０．０２５％以下、望ましくは０．０１５％以下とする
のがよく、さらにＳ成分は、田延方角方向の靭性向りの
点から、０．０１％は下、望ましくは０．００５９６以
下とするのがよい。

Ｂ、製造条件 （ａｌ　　加熱温度 この加熱は、鋼片を中心部まで均一に加熱して。

ミクロ偏析などを除去した状態で１次工程の穿孔および
田延を行なわしめるために施されるものであり、その温
度が１０５０℃未満でも結晶粒の微細化による靭性向上
には有効であるが、変形抵抗が著しく上昇するようにな
るので望ましくなく。

一方その温度が１２５０℃を越えると、スケールの発生
が著しくなって１歩留低下および表面肌荒れをきたすよ
うになることから、加熱温度を１０５０〜１２５０℃と
定めた。

（ｂ）　　仕上温度 加熱された鋼片はピアサ−にて穿孔され、さらにピルガ
−ミルおよびマンドレルミルにて圧延されるが、この場
合の仕上温度は、圧延後の急冷処理によって所定のミク
ロ組織を得るためには８（１０℃以上としなければなら
ない。これが８ｏｏ℃未満になると、ＢＥ延延中るいは
急冷中にフェライトが生成するようになって靭性が大幅
に劣化するようになるからである。また、仕上温度に上
限値はないが、１１００℃を越えると、極端な粗粒とな
ることから、８５０〜１０５０　’Ｃとするのが望まし
い。さらに、マンドレルによる圧延率は、これが小さく
ても、その後の工程で結晶粒は微細になるが、鋼管とし
ての表面肌および焼割れ防止の点からは、その圧延率を
、断面減少率で３０９６以上とするのが望ましい。

（ｄ　　急冷条件 十分な靭性を確保する目的で、フェライト＋パーライト
組織の生成を避け、マルテンサイトとベイナイトからな
り、かつマルテンサイトが５０容量％以Ｊ：、好ましく
は９０９６以上な占める組織とするためには、８００〜
５００’Ｃの温度範囲を２００℃ｕ上の冷却速度で急冷
し、かっオーステナイトな完全に変態させて前記のマル
テンサイトを主体とした組織とするためには３５０’Ｃ
１ｌ下の温度まで冷却する必要があり、この冷却条件の
いずれでも外れると、所望の上記組織が得られず。

高靭性の確保は不可能となるのである。

（ｄｌ　　再加熱温度 上記のように、従来の圧延鋼管の製造方法では。

少なくとも再加熱温度をＡｃ１変態点以上、通常はＡｃ
　３変態点以七にしてオーステナイトを生成させていた
が、これより低いＡＣ１変態点以下にしてＡｃ　１変態
点−２００℃以上の温度範囲内の再加熱温度としてオー
ステナイトの形成がないものとすると。

急冷で得た組織（マルテンサイ）：５０％以上）との組
合せで靭性が大幅に向上し、さらに圧延方向と直角方向
の靭性も著しく改善されるようじなるものであり、した
がって再加熱温度がＡｃ１変態点な越えると、オーステ
ナイトが生成するようになって所望の靭性を確保するこ
とができず、一方再加熱温度がＡｃ１変態点−２００℃
未満では、マルテンサイトの分解が不十分で１次工程の
レデューサによる変形抵抗が著しく上昇すると共に、変
形能の劣化により圧延中に割れが発生するようになるこ
とから、再加熱温度をＡｃ１変態点〜（Ａｃ１変態点−
２００℃）と定めた。なお、製品の冷間加工性が重要な
ものについては、再加熱時間を０．５〜２時間とするの
が望ましく、これによってマルテンサイトの分解を十分
に行なうのがよい。

（ｅｌ　　レデューサによる断面減少率レデューサによ
る縮径加工を行なわない場合には、調質鋼管と同様な組
織、並びに強度、靭性。

および耐食性を示すにすぎないが、レデューサによって
断面減少率で５％Ｌ／Ｊ、七の縮径加工を行なうと、加
工に伴う変形・再結晶による結晶粒の微細化、マルテン
サイトの分解の促進、および炭化物の微細分散化がはか
られるようになって、一段と。

耐食性が向上するようになるものであり、したがって断
面減少率で５９６未満の縮径加工では所望の耐食性向上
効果が得られないことから、レデューサによる断面減少
率を５％以上とした。なお、レデューサによる縮径加工
後の冷却は、空冷で所望の特性が得られるが１強制冷却
を行なってもよく。

これによって若干の特性向上があっても、特性が損なわ
れることはない。

〔実施例〕

つぎに、この発明の方法な実施例により具体的に説明す
る。

通常の溶解法および鋳造法にて、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成を有し、かつ直径＝１８〇−×長さ＝２ｍ
の寸法なもった本発明鋼片Ａ−Ｍ。

および構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外れた成分
組成を有する比較鋼片Ｎ−３＆調製し、ついでこれらの
鋼片な用い、それぞれ第２表に示される条件で本発明法
１〜１９．比較法１〜１１、および従来法１，２を実施
し、外径：１６０　ｍｍ　Ｘ肉厚ニア間の鋼管な製造し
た。

なお、比較法１〜６は、製造条件はこの発明の範囲内に
あるが、鋼片として上記の比較鋼片Ｎ〜Ｓを用いた場合
を示し、比較法７〜１１は１本発明鋼片Ａを用い、製造
条件のうちのいずれかの条件（第２表ζ二※印を付した
もの）がこの発明の範囲から外れた場合を示し、また従
来法１は、第１図の工程熱曲線図にしたがって圧延鋼管
を製造した場合を示し、さらに従来法２は同様に第２図
の工程熱曲線図にしたかつて調質鋼管を製造した場合を
示すものである。

つぎに、この結果得られた各種の鋼管について、ミクロ
組織を観察すると共に、引張特性、並びに圧延方向と直
角方向の破面遷移温度を測定し、さらに１幅＝７酵×厚
さ：１解×長さ＝７５咽の寸法を有し、かつ中心部に縦
に２個の応力集中用キリ穴な設けた試験片を用い、この
試験片の中心部に１２０Ｋｇ／−以下の範囲で変化させ
て、　Ｈ２Ｓで飽和した０、５％酢酸水溶液中に２００
時間浸漬の条件で腐食試験を行ない、割れの有煕より限
界応力値を求めた。これらの結果を第２表に示した。

〔発明の効果〕

第２表に示される結果から１本発明法１〜１′ｔＪで製
造された圧延鋼管は、いずれも従来法１で製造された圧
延鋼管と同等のすぐれた耐食性を有し。

かつこれよりよりはるかにすぐれた強度および靭性な有
し、さらに靭性の異方性が著しく少なく。

また従来法２で製造された調質鋼管との比較においては
、これと同等Ｉｙ）、Ｊ：の高強度、高靭性、および低
異方性を有し、一方耐食性については、これより一段と
すぐれたものになっている。このように本発明法１〜１
９で製造された圧延鋼管は、いずれも高強度および高靭
性を有し、かつ耐食性にすぐれ、さらに異方性もきわめ
て低いことが明らかである。

一方、比較法１〜１１で製造された圧延鋼管に見られる
ように、鋼片の成分組成および製造条件のうちの少なく
ともいずれかがこの発明の範囲から外れると１強度、靭
性、耐食性、および異方性のうちの少なくともいずれか
の性質が劣ったものになり、これらの特性をすべて具備
した圧延鋼管は得られないことが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、調質熱処理を
必要とすることなく、圧延ままで、高強度および高靭性
を有し、耐食性にすぐれ、かっ圧延方向と直角方向の特
性上の異方性がきわめて少ない圧延鋼管を製造すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来圧延鋼管の製造工程を示す熱曲線図、第２
図は従来調質鋼管の製造工程を示す熱曲線図、第３図は
この発明の圧延鋼管の製造工程を示す熱曲線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）Ｃ：０．２〜０．５５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．６％、 Ｍｎ：０．３〜１．８％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０６％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有する鋼片を、 （ｂ）１０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、
   （ｃ）ピルガーミルおよびマンドレルミルを用い、８０
   ０℃以上の仕上温度で熱間圧延を行なった後、（ｄ）８
   ００℃〜５００℃の温度範囲を２００℃／分以上の冷却
   速度とする冷却条件で３５０℃以下の温度まで急冷して
   、実質的に５０容量％以上のマルテンサイトと、残りが
   主としてベイナイトからなる組織とし、 （ｅ）ついで、実質的にオーステナイトの形成がないＡ
   ｃ＿１変態点〜（Ａｃ＿１変態点−２００℃）の範囲内
   の温度に再加熱した後、 （ｆ）レデューサを用い、５％以上の断面減少率で縮径
   加工を行ない、以後空冷することによって、実質的にマ
   ルテンサイトを主体とし、残りが主としてベイナイトか
   らなる組織を有する圧延鋼管を製造する、 以上（ａ）〜（ｆ）の基本工程からなることを特徴とす
   る、圧延ままで、高強度と高靭性を有し、かつ耐食性に
   すぐれ、さらに靭性の異方性が著しく少ない強靭鋼管の
   製造方法。
2. （２）（ａ）Ｃ：０．２〜０．５５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．６％、 Ｍｎ：０．３〜１．８％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０６％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．２〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜１％、 Ｖ：０．０１〜０．１５％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１％、 Ｔｉ：０．０１〜０．１％、 Ｂ：０．０００５〜０．００３％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有する鋼片を
   、 （ｂ）１０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、
   （ｃ）ピルガーミルおよびマンドレルミルを用い、８０
   ０℃以上の仕上温度で熱間圧延を行なった後、（ｄ）８
   ００〜５００℃の温度範囲を２００℃／分以上の冷却速
   度とする冷却条件で３５０℃以下の温度まで急冷して、
   実質的に５０容量％以上のマルテンサイトと、残りが主
   としてベイナイトからなる組織とし、 （ｅ）ついで、実質的にオーステナイトの形成がないＡ
   ｃ＿１変態点〜（Ａｃ＿１変態点−２００℃）の範囲内
   の温度に再加熱した後、 （ｆ）レデューサを用い、５％以上の断面減少率で縮径
   加工を行ない、以後空冷することによって、実質的にマ
   ルテンサイトを主体とし、残りが主としてベイナイトか
   らなる組織を有する圧延鋼管を製造する、 以上（ａ）〜（ｆ）の基本工程からなることを特徴とす
   る、圧延ままで、高強度と高靭性を有し、かつ耐食性に
   すぐれ、さらに靭性の異方性が著しく少ない強靭鋼管の
   製造方法。