JP7769218B2 - Spiral steel pipe and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明はスパイラル鋼管に関する。 The present invention relates to spiral steel pipes.
スパイラル鋼管は、従来から、土木建築分野などで使用されている。土木建築分野では、東日本大震災を契機に設計指針の見直しがなされ、高強度鋼管、特に570MPa級の鋼管の需要が高まっている。
570MPa級鋼管の主な仕様は、引張強度(TS)が570MPa以上、降伏強度(YS)が450MPa以上、-5℃でのシャルピー衝撃値(Cv)が47J以上である。この仕様を満足するため、従来は低炭素(C)化し、焼入れ性向上効果の高い合金元素(例えばNiやMo)を含有し、ベイナイト単相組織にすることで、性能を担保していた。
Spiral steel pipes have traditionally been used in the fields of civil engineering and construction, etc. In the civil engineering and construction field, design guidelines have been revised in the wake of the Great East Japan Earthquake, and demand for high-strength steel pipes, particularly 570 MPa-class steel pipes, is increasing.
The main specifications for 570 MPa-class steel pipe are a tensile strength (TS) of 570 MPa or more, a yield strength (YS) of 450 MPa or more, and a Charpy impact value (Cv) of 47 J or more at -5°C. In order to satisfy these specifications, performance has traditionally been ensured by reducing carbon (C), adding alloy elements (such as Ni and Mo) that have a high effect of improving hardenability, and creating a bainite single-phase structure.
一方で、土木建築分野においては、低価格化の市場要請が強く、強度や靭性の仕様を満足しつつも低価格(低コスト)化させることが求められている。これに適用する技術として高価な合金元素(例えばNiやMo)を削減した鋼管の提案がされている。 On the other hand, in the civil engineering and construction sector, there is strong market demand for lower prices, and there is a need to lower the price (cost) while still meeting strength and toughness specifications. One technology being proposed to address this is steel pipes that reduce the amount of expensive alloying elements (such as Ni and Mo).
特許文献1には、Nb、Ti、Vを0.08%以上含有し、炭化物による析出強化による高強度化と、窒化物による結晶粒微細化による靭性向上を狙ったスパイラル鋼管が提案されている。この鋼管の組織は、ベイニティックフェライトを主相としマルテンサイトを組み合わせた組織とすることで強度と靭性を確保している。 Patent Document 1 proposes a spiral steel pipe containing 0.08% or more of Nb, Ti, and V, aiming to achieve high strength through precipitation strengthening by carbides and improved toughness through grain refinement by nitrides. The structure of this steel pipe is a combination of bainitic ferrite as the main phase and martensite, ensuring strength and toughness.
特許文献2には、残存オーステナイトの焼入れ性を表す指標としてMneq(Mneq=Mn+0.15Si+0.8Cr+0.5Mo)を導入し、これが1.5~3.5%になるようにすることで鋼板の焼入れ性を適度に向上させたスパイラル鋼管が提案されている。この鋼管の組織も、板厚中央位置においてベイニティックフェライトを主相としてマルテンサイトを2%以上組み合わせた組織とすることで強度と靭性を確保している。 Patent Document 2 proposes a spiral steel pipe in which Mneq (Mneq = Mn + 0.15Si + 0.8Cr + 0.5Mo) is introduced as an index representing the hardenability of retained austenite, and the hardenability of the steel plate is moderately improved by adjusting this to 1.5 to 3.5%. The structure of this steel pipe also ensures strength and toughness by combining bainitic ferrite as the main phase with 2% or more of martensite at the center of the plate thickness.
特許文献3には、比較的炭素(C)量を多くして0.10~0.20%含有させて高強度化したスパイラル鋼管が提案されている。この鋼管の組織もベイニティックフェライトを主相とし、マルテンサイト、ベイナイト、パーライトを10%以上含む組織とすることで、強度と靭性を確保している。 Patent Document 3 proposes a spiral steel pipe with a relatively high carbon (C) content of 0.10 to 0.20%, resulting in high strength. The structure of this steel pipe also has bainitic ferrite as the main phase, with martensite, bainite, and pearlite in a structure containing 10% or more, ensuring strength and toughness.
スパイラル鋼管用鋼板(以下、単に鋼板という場合がある。)を製造するに際し、熱延工程における巻取り温度の揺動(巻取り温度の変動)が発生する場合があり、鋼板の長手方向の品質バラツキが大きくなる。さらに、巻取り後のコイル中においても鋼板先端部(コイル最内巻部)、中間部、後端部(コイル最外部)では温度履歴が異なり、さらに品質バラツキを増長させるという問題がある。 [0003] When manufacturing a steel sheet for spiral steel pipes (hereinafter sometimes simply referred to as a steel sheet ), fluctuations in the coiling temperature (fluctuations in the coiling temperature) may occur during the hot rolling process, resulting in large quality variations in the steel sheet in the longitudinal direction. Furthermore, even in the coil after coiling, the temperature history of the steel sheet differs between the front end (the innermost winding part of the coil), the middle part, and the rear end (the outermost part of the coil), further increasing the problem of quality variations.
従来は、NiやMoといった合金元素を含有させることによりベイナイト単相化させ、バラツキを考慮しても要求仕様を満足するように材料設計されていた。しかし、低コスト化のために高価なNiやMoといった元素を削減すると、ベイナイト単相を維持できず、強度や靭性を低下させ、品質のバラツキを考慮すると基準値に入らない部分が多くなる。即ち、製品歩留りが低下し生産性を阻害する。 Traditionally, materials have been designed to achieve a single bainite phase by including alloying elements such as Ni and Mo, and to meet required specifications even when variations are taken into account. However, if expensive elements such as Ni and Mo are reduced to reduce costs, the single bainite phase cannot be maintained, reducing strength and toughness, and when quality variations are taken into account, many areas do not meet the standard values. In other words, product yield decreases, hindering productivity.
一方、NiやMoなどの合金元素を削減した特許文献1~3で提案されている技術は、ベイニティックフェライトを主相としつつマルテンサイトなどの硬質相も組み合わせている。このような組織を得るには、実際のところ鋼板の製造条件、特に巻取り後の温度履歴制御が難しく、結果的に鋼板内の品質バラツキが大きくなるという問題がある。さらに、マルテンサイトを含んでいることから強度重視の材料設計であり、靭性を確保することが実際のところ難しい。そのため、強度や靭性(シャルピー吸収エネルギ量)のバラツキを考慮すると、結果として生産性が低くなるという問題がある。 On the other hand, the technologies proposed in Patent Documents 1 to 3, which reduce alloying elements such as Ni and Mo, combine bainitic ferrite as the main phase with hard phases such as martensite. To obtain such a structure, it is difficult to control the manufacturing conditions of the steel sheet , particularly the temperature history after coiling, resulting in a problem of large quality variations within the steel sheet . Furthermore, since the steel sheet contains martensite, the material design emphasizes strength, making it difficult to ensure toughness. Therefore, when considering variations in strength and toughness (Charpy absorbed energy), this results in a problem of low productivity.
この問題を解決するため、本発明者らは、従来のNiやMo含有鋼板について強度、靭性について再度分析し検討した。その結果、従来の鋼板は平均強度が670MPa程度あるもののシャルピー試験における吸収エネルギ量(以下、単に吸収エネルギ量という。)の平均が70J程度であり、バラツキを考慮すると吸収エネルギ量のマージンが少ないことが分かった。 In order to solve this problem, the present inventors re-analyzed and examined the strength and toughness of conventional steel sheets containing Ni and Mo. As a result, it was found that although the conventional steel sheets have an average strength of about 670 MPa, the average absorbed energy in Charpy tests (hereinafter simply referred to as absorbed energy) is about 70 J, and when the variation is taken into consideration, the margin for absorbed energy is small.
そこで本発明は、570MPa級スパイラル鋼管において、NiやMoを削減することを前提に強度低下はある程度許容しつつも、靭性を向上させることで要求仕様を満足させることを課題とする。 The objective of this invention is to satisfy the required specifications by improving toughness in 570 MPa-class spiral steel pipes, while allowing for a certain degree of strength reduction by reducing the Ni and Mo content.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究開発を進めた。その結果、靭性を悪化させるマルテンサイトを含まず、ベイニティックフェライト単相もしくは主体の組織にすることにより一定の強度を担保しつつ靭性を向上させることができることを発想した。さらに、製造条件のゆらぎ(例えば巻取り温度の揺動)のため一部にポリゴナルフェライトやパーライが生成することによる靭性の低下を補償するため、ベイニティックフェライトの結晶粒を微細化することを発想し、本発明を成すに至った。本発明の要旨は以下のとおりである。 The inventors conducted extensive research and development to solve the above-mentioned problems. As a result, they came up with the idea that toughness can be improved while maintaining a certain level of strength by eliminating martensite, which deteriorates toughness, and by using a structure consisting mainly of or consisting of a single phase of bainitic ferrite. Furthermore, to compensate for the decrease in toughness caused by the partial formation of polygonal ferrite and pearlite due to fluctuations in manufacturing conditions (for example, fluctuations in coiling temperature), they came up with the idea of refining the bainitic ferrite crystal grains, which led to the creation of the present invention. The gist of the present invention is as follows.
[1]
スパイラル状に巻かれた鋼板の幅方向端面同士を溶接したスパイラル鋼管であって、鋼管母材の成分が、質量%で、
C:0.050~0.100%、
Si:0~0.55%、
Mn:0.50~2.00%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0~0.035%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0~0.020%、
N:0~0.0045%を含み、
Nb+Ti:0.080%以下であって、
残部:Fe及び不純物であって、
鋼管母材の板厚方向中央部での組織が、ポリゴナルフェライト及びパーライトの合計面積率が10%以下で、残部がベイニティックフェライトであり、
前記ベイニティックフェライトの平均結晶粒径が15μm以下であることを特徴とするスパイラル鋼管。
[2]
さらに前記成分が、質量%で、
O:0~0.0050%、
Ca:0~0.0050%、
B:0~0.0020%、
V:0~0.060%、及び
Mg:0~0.0100%からなる群から選択される1種以上の元素を含有し、
Vを含有する場合は、Nb+Ti+V:0.08%以下である[1]に記載のスパイラル鋼管。
[3]
前記鋼管母材の板厚が6~25mmである[1]または[2]に記載のスパイラル鋼管。
[4]
前記鋼管母材の引張強度が570MPa以上であって、-5℃でのシャルピー衝撃試験によるエネルギ吸収量が47J以上である[1]~[3]の何れか一項に記載のスパイラル鋼管。
[5]
前記[1]または[2]に記載の成分を有する鋼板を熱間圧延にて製造するに際し、熱間圧延前加熱温度を1150℃以上とし、熱間圧延における仕上圧延全体の圧下率が30%以上で、最終段の仕上圧延温度が850℃以上とし、仕上圧延終了後から650℃~660℃の温度域の温度まで5~20℃/秒の冷却速度で冷却する1段目冷却と、その後620℃までを1段目冷却の冷却速度より小さく且つ1~10℃/秒の冷却速度で冷却する2段目冷却を行い、620℃以下で巻き取ることを特徴とする前記[1]~[4]の何れか一項に記載のスパイラル鋼管に用いる鋼板の製造方法。
[1]
A spiral steel pipe in which the widthwise end faces of spirally wound steel plates are welded together, and the composition of the steel pipe base material is, in mass%,
C: 0.050-0.100%,
Si: 0 to 0.55%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less,
Al: 0 to 0.035%,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0 to 0.020%,
N: 0 to 0.0045%;
Nb + Ti: 0.080% or less,
The balance is Fe and impurities,
The structure at the center of the steel pipe base material in the plate thickness direction is such that the total area ratio of polygonal ferrite and pearlite is 10% or less, and the remainder is bainitic ferrite,
A spiral steel pipe characterized in that the average crystal grain size of the bainitic ferrite is 15 μm or less.
[2]
Further, the components are, in mass %,
O: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.0050%,
B: 0 to 0.0020%,
Contains one or more elements selected from the group consisting of V: 0 to 0.060% and Mg: 0 to 0.0100%,
The spiral steel pipe according to [1], wherein when V is contained, Nb+Ti+V: 0.08% or less.
[3]
The spiral steel pipe according to [1] or [2], wherein the thickness of the steel pipe base material is 6 to 25 mm.
[4]
The spiral steel pipe according to any one of [1] to [3], wherein the tensile strength of the steel pipe base material is 570 MPa or more, and the energy absorption amount in a Charpy impact test at -5 ° C is 47 J or more.
[5]
A method for producing a steel plate to be used for a spiral steel pipe according to any one of the above [1] to [4], characterized in that, when producing a steel plate having the chemical composition according to the above [1] or [2] by hot rolling, the heating temperature before hot rolling is 1150°C or higher, the overall reduction rate of finish rolling in hot rolling is 30% or higher, the final stage finish rolling temperature is 850°C or higher, first-stage cooling is performed after the end of finish rolling to a temperature in the temperature range of 650°C to 660°C at a cooling rate of 5 to 20°C/sec , and thereafter second-stage cooling is performed to 620°C at a cooling rate that is slower than the cooling rate of the first-stage cooling and is 1 to 10°C/sec, and the steel is coiled at 620°C or lower.
本発明は、570MPa級スパイラル鋼管において、NiやMoのような高価な合金元素を使用せず品質バラツキが改善されるという効果を奏する。 The present invention has the advantage of improving quality variation in 570 MPa-class spiral steel pipes without using expensive alloying elements such as Ni and Mo.
以下、本発明の実施に形態の一例について説明する。なお、特に断りのない限り、元素の含有量に関する「%」は質量%を意味し、組織の含有量に関する「%」は面積%を示す。また、特に下限を規定していない場合は、含有しない場合(0%)を含んでよい。
鋼管母材とは、スパイラル鋼管を構成する鋼板(スパイラル状に巻かれた鋼板)であって、溶接部以外(溶接による影響を受けていない部分)の鋼板を指す。
鋼管母材の板厚方向中心部(以下、単に「中心部」という場合がある。)とは、鋼管母材を構成する鋼板の板厚方向断面において、板厚の中央を中心に両表面に向かって板厚の1/4の距離範囲内の領域を指す。即ち、鋼板の板厚方向断面において、板厚中央を中心に、幅が板厚の1/2以内となる領域を指す。
An example of an embodiment of the present invention will be described below. Unless otherwise specified, "%" regarding the content of an element means mass % and "%" regarding the content of a structure means area %. Furthermore, unless a lower limit is particularly specified, the case where no content is contained (0%) may be included.
The steel pipe base material refers to the steel plate ( steel plate wound in a spiral shape) that makes up the spiral steel pipe, and refers to the steel plate other than the welded part (the part not affected by the welding).
The center in the plate thickness direction of a steel pipe base material (hereinafter sometimes simply referred to as "center") refers to a region within a distance range of 1/4 of the plate thickness from the center of the plate thickness toward both surfaces in the plate thickness direction cross section of the steel plate constituting the steel pipe base material. In other words, it refers to a region in the plate thickness direction cross section of the steel plate whose width is within 1/2 of the plate thickness from the center of the plate thickness.
<鋼板の化学成分>
C:0.050~0.100%
Cは鋼の強度向上に有効であり、所望の強度を得るために0.05%以上含有させるとよく、好ましくは0.055%以上、0.060%以上または0.065%以上であるとよい。C量が多すぎると焼入れ性が向上しマルテンサイトが生成し易くなり母材の靭性が低下するため、C量は0.100%以下とするのが好ましい。好ましくは0.098%以下、0.096%以下、0.094%以下、0.092%以下、0.090%以下、または0.088%以下であるとよい。
<Chemical composition of steel plate>
C: 0.050-0.100%
C is effective in improving the strength of steel, and in order to obtain the desired strength, it is advisable to add 0.05% or more, preferably 0.055% or more, 0.060% or more, or 0.065% or more. If the C content is too high, hardenability improves and martensite is more likely to form, reducing the toughness of the base material. Therefore, the C content is preferably 0.100% or less. Preferably, it is 0.098% or less, 0.096% or less, 0.094% or less, 0.092% or less, 0.090% or less, or 0.088% or less.
Si:0.55%以下
Siは脱酸に必要な元素である。Si量が多いと島状マルテンサイトを形成しやすくなり、低温靱性を著しく劣化させるので、Si量は0.55%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.50%以下、0.40%以下、0.35%以下、0.33%以下、または0.30%以下にするとよい。脱酸は、Al、Tiでも行えるのでSiの含有は必須ではない。従ってSiの下限は0%が好ましいが、Siの削減には高額な費用がかかるため、その下限を0.01%に設定してもよい。
Si: 0.55% or less Si is an element necessary for deoxidation. A high Si content makes it easier to form island martensite, significantly deteriorating low-temperature toughness, so the Si content is preferably 0.55% or less. More preferably, it is 0.50% or less, 0.40% or less, 0.35% or less, 0.33% or less, or 0.30% or less. Since deoxidation can also be achieved with Al or Ti, the inclusion of Si is not essential. Therefore, the lower limit of Si is preferably 0%, but since reducing Si is expensive, the lower limit may be set to 0.01%.
Mn:0.50~2.00%
Mnは焼入れ性向上元素として作用し、その効果を得るために0.50%以上含有させるのが好ましい。より好ましくは0.60%以上、0.70%以上、0.80%以上、0.90%以上、または1.00%以上にするとよい。Mn量が多いと鋼の焼入れ性が増して、HAZ靱性、溶接性を劣化し、さらに、連続鋳造鋼片の中心偏析を助長し、母材の低温靱性が劣化するので、Mn量は2.00%以下とするのが好ましい。より好ましくは、1.90%以下、1.80%以下、1.75%以下、1.70%以下、1.65%以下、または1.60%以下にするとよい。
Mn: 0.50-2.00%
Mn acts as an element for improving hardenability, and to obtain this effect, it is preferable to include 0.50% or more. More preferably, it is 0.60% or more, 0.70% or more, 0.80% or more, 0.90% or more, or 1.00% or more. A high Mn content increases the hardenability of the steel, degrading HAZ toughness and weldability, and further promotes center segregation in continuously cast steel billets, degrading the low-temperature toughness of the base material. Therefore, the Mn content is preferably 2.00% or less. More preferably, it is 1.90% or less, 1.80% or less, 1.75% or less, 1.70% or less, 1.65% or less, or 1.60% or less.
Al:0.035%以下
Alは通常脱酸剤として用いられ、鋼材中に含まれる元素である。Al量が多くなると、Al系非金属介在物が増加し、鋼材の清浄度が低下し、靭性が劣化するので、0.035%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.033%以下、0.031%以下、0.030%以下、0.028%以下、または0.026%以下にするとよい。脱酸は、Si、Tiでも行えるのでAlの含有は必須ではない。従ってAlの下限は0%が好ましいが、Alの削減には高額な費用がかかるため、その下限を0.001%に設定してもよい。
Al: 0.035% or less. Al is typically used as a deoxidizer and is an element contained in steel. Since a high Al content increases Al-based non-metallic inclusions, reduces the cleanliness of the steel, and deteriorates its toughness, the Al content is preferably 0.035% or less. More preferably, the Al content is 0.033 % or less, 0.031 % or less, 0.030 % or less, 0.028 % or less, or 0.026 % or less. Since deoxidation can also be achieved with Si or Ti, the inclusion of Al is not essential. Therefore, the lower limit of Al is preferably 0%, but since reducing Al is expensive, the lower limit may be set to 0.001%.
Nb:0.010~0.080%
Nbは炭化物、窒化物を生成し、析出強化により鋼板強度を向上させる元素である。このため、Nbは0.010%以上、好ましくは0.015%以上、または0.020%以上にするとよい。一方、Nb量が多くなると、炭窒化物が形成しやすくなり、靭性が低下する。強度と靭性の観点から、0.080%以下にするとよく、好ましくは0.075%以下、0.070%以下、0.065%以下、または0.060%以下にするとよい。
Nb: 0.010-0.080%
Nb is an element that forms carbides and nitrides and improves the strength of steel sheets through precipitation strengthening. Therefore, the Nb content should be 0.010% or more, preferably 0.015% or more, or 0.020% or more. On the other hand, if the Nb content is too high, carbonitrides are more likely to form, and toughness decreases. From the viewpoint of strength and toughness, the Nb content should be 0.080% or less, preferably 0.075% or less, 0.070% or less, 0.065% or less, or 0.060% or less.
Ti:0.020%以下
TiもNbと同様に炭化物、窒化物を形成し析出強化により鋼板強度を向上させる元素である。一方、Ti含有量が多くなると、Ti酸化物が凝集・粗大化し、靭性が低下する。そのため好ましくは、0.020%以下、0.018%以下、または0.016%以下にするとよい。Tiは特に含まなくてもよく、その下限は0%が好ましい。しかし、敢えてTiを除去する必要もなく、その下限を0.001%、0.003%、または0.005%に設定してもよい。
Ti: 0.020% or less Like Nb, Ti is an element that forms carbides and nitrides and improves steel sheet strength through precipitation strengthening. On the other hand, if the Ti content is too high, Ti oxides aggregate and coarsen, resulting in a decrease in toughness. Therefore, it is preferable to set the Ti content to 0.020% or less, 0.018% or less, or 0.016% or less. Ti does not necessarily need to be contained, and its lower limit is preferably 0%. However, there is no need to intentionally remove Ti, and its lower limit may be set to 0.001%, 0.003%, or 0.005%.
Nb+Ti:0.080%以下
上述したようにNbもTiも炭化物、窒化物を形成し鋼板強度を向上させるが、多すぎると粗大な炭窒化物などの硬質相を形成し靭性低下をもたらす。そのため、NbとTiの総量を0.080%以下、好ましくは0.078%以下、0.076%以下、0.074%以下、0.072%以下、0.070%以下、0.068%以下、0.066%以下、0.064%以下、0.062%以下、0.060%以下、0.058%以下、0.056%以下、0.054%以下、0.052%以下、または0.050%以下にするとよい。Nb+Tiの総量の下限は特に限定しなくてもよいが、敢えてNbとTiを除去する必要もないことから、その下限を0.001%、0.003%、0.005%、0.007%、0.008%、0.009%、または0.010%にしてもよい。
Nb + Ti: 0.080% or less As mentioned above, both Nb and Ti form carbides and nitrides to improve the strength of the steel sheet , but if the amount is too large, hard phases such as coarse carbonitrides are formed, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the total amount of Nb and Ti should be 0.080% or less, preferably 0.078% or less, 0.076% or less, 0.074% or less, 0.072% or less, 0.070% or less, 0.068% or less, 0.066% or less, 0.064% or less, 0.062% or less, 0.060% or less, 0.058% or less, 0.056% or less, 0.054% or less, 0.052% or less, or 0.050% or less. The lower limit of the total amount of Nb+Ti does not need to be particularly limited, but since there is no need to specifically remove Nb and Ti, the lower limit may be set to 0.001%, 0.003%, 0.005%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, or 0.010%.
P :0.035%以下
S :0.035%以下
P、Sは、いずれも不純物であり、鋼管母材の靭性を悪化させるだけでなく、スパイラル鋼管の溶接部分の靭性も悪化させる元素である。これらの含有量はなるべく低い方が好ましく、PもSも。0.035%以下にするとよい。好ましくは、どちらもそれぞれ0.030%以下、0.025%以下、0.020%以下、0.015%以下、または0.010%以下とするのが好ましい。PもSも含まないこと(0%)が好ましいが、PやSの削減には多大な設備費用を要するため、その下限を0.001%に設定してもよい。
P: 0.035% or less S: 0.035% or less Both P and S are impurities and are elements that not only deteriorate the toughness of the steel pipe base material, but also the toughness of the welded portion of a spiral steel pipe. The lower the content of these elements, the better. It is advisable to set both P and S to 0.035% or less. Preferably, each of them is set to 0.030% or less, 0.025% or less, 0.020% or less, 0.015% or less, or 0.010% or less. It is preferable to have no P or S (0%), but because reducing P or S requires significant equipment costs, the lower limit may be set to 0.001%.
本発明の一実施態様は、上記元素の他、残部としてFeと不純物である。上記元素を規定量含有することにより、強度と靭性のバランスがとれた570MPa級スパイラル鋼管を得ることができる。さらに、本実施形態のスパイラル鋼管は、これらの元素に加えて、Feの一部に代えて、N、O、Ca、B、V、Mgから選ばれる群の中から1種または2種以上を含んでもよい。これらの元素は含有しなくてもよいが、含有することによりさらなる効果を得ることができる。以下、これら元素について説明する。 In one embodiment of the present invention, in addition to the above elements, the remainder is Fe and impurities. By containing the above elements in the specified amounts, a 570 MPa-class spiral steel pipe with a good balance of strength and toughness can be obtained. Furthermore, in addition to these elements, the spiral steel pipe of this embodiment may contain one or more elements selected from the group consisting of N, O, Ca, B, V, and Mg in place of a portion of the Fe. These elements do not necessarily need to be contained, but their inclusion can provide additional benefits. These elements are described below.
N :0.0045%以下
NはTiやNb、Alと結合して窒化物を形成する元素である。N量が多いと、固溶Nが靭性を低下させるので、N量は0.0045%以下とするのが好ましい。より好ましくは、0.040%以下、0.038%以下、0.036%以下、または0.035%以下にするとよい。Nは必須の元素ではなく含まなくてもよく、その下限は0%であってもよい。しかし、TiNなどの窒化物がピニング粒子として作用し、一定の靭性向上効果を奏するため、Nの含有量を0.0001%以上、好ましくは0.0005%以上にするとよい。
N: 0.0045% or less N is an element that bonds with Ti, Nb, and Al to form nitrides. If the N content is high, the dissolved N reduces toughness, so the N content is preferably 0.0045% or less. More preferably, it is 0.040% or less, 0.038% or less, 0.036% or less, or 0.035% or less. N is not an essential element and may not be contained, and its lower limit may be 0%. However, because nitrides such as TiN act as pinning particles and have a certain toughness-improving effect, the N content should be 0.0001% or more, preferably 0.0005% or more.
O :0.0050%以下
Oはピニング粒子を形成する元素である。しかしながら、Oを含有すると鋼の清浄度が低下するので少ない方が好ましく、0.0050%以下とするのが好ましい。より好ましくは0.0030%以下である。
O: 0.0050% or less O is an element that forms pinning particles. However, since the inclusion of O reduces the cleanliness of the steel, the content is preferably as low as possible, and is preferably 0.0050% or less, and more preferably 0.0030% or less.
Ca:0.0050%以下
Caは、硫化物系介在物の形態を制御し、低温靱性を向上させる元素である。Ca量が多いと、CaO-CaSが大型のクラスターや介在物となり、靱性に悪影響を及ぼすおそれがある。Caはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、好適なCa量は0.0050%以下、0.0045%以下、または0.0040%以下である。一方、一定の効果を得るために0.0001%以上、0.0002%以上、0.0003%以上、0.0005%以上、または0.0007%以上含有してもよい。
Ca: 0.0050% or less Ca is an element that controls the morphology of sulfide-based inclusions and improves low-temperature toughness. If the Ca content is high, CaO-CaS may form large clusters or inclusions, which may adversely affect toughness. Ca does not necessarily need to be contained in the base material of the spiral steel pipe, and a suitable Ca content is 0.0050% or less, 0.0045% or less, or 0.0040% or less. On the other hand, to obtain a certain effect, Ca may be contained in an amount of 0.0001% or more, 0.0002% or more, 0.0003% or more, 0.0005% or more, or 0.0007% or more.
B :0.0020%以下
Bは母材の焼入れ性向上、粒界フェライト形成抑制に有効な元素である。B量が多くなると、効果は飽和する。Bはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、好適なB量は0.0020%以下である。
B: 0.0020% or less B is an element that is effective in improving the hardenability of the base material and suppressing the formation of grain boundary ferrite. As the B content increases, the effect saturates. B does not necessarily need to be contained in the base material of a spiral steel pipe, and the preferred B content is 0.0020% or less.
V :0.060%以下
Vは母材強度を向上させる元素である。V量が大きくなると、析出硬化によって降伏比が上昇することがある。Vはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、好適なV量は0.060%以下である。
V: 0.060% or less V is an element that improves the strength of the base material. If the V content is large, the yield ratio may increase due to precipitation hardening. V does not necessarily need to be contained in the base material of a spiral steel pipe, and the suitable V content is 0.060% or less.
Nb+Ti+V:0.080%以下
Vは、NbもTiと同様に炭化物、窒化物を形成し鋼板強度を向上させるが、多すぎると粗大な炭窒化物などの硬質相を形成し靭性低下をもたらす。そのため、Vを含有する場合は、NbとTiとVの総量を0.080%以下、好ましくは0.078%以下、0.076%以下、0.074%以下、0.072%以下、0.070%以下、0.068%以下、0.066%以下、0.064%以下、0.062%以下、0.060%以下、0.058%以下、0.056%以下、0.054%以下、0.052%以下、または0.050%以下にするとよい。Nb+Ti+Vの総量の下限は特に限定しなくてもよいが、敢えてNb、Ti、Vを除去する必要もないことから、その下限を0.001%、0.003%、0.005%、0.007%、0.008%、0.009%、または0.010%にしてもよい。
Nb + Ti + V: 0.080% or less Like Ti, Nb forms carbides and nitrides to improve the strength of the steel sheet , but too much V forms hard phases such as coarse carbonitrides, resulting in a decrease in toughness. Therefore, when V is contained, the total amount of Nb, Ti, and V is set to 0.080% or less, preferably 0.078% or less, 0.076% or less, 0.074% or less, 0.072% or less, 0.070% or less, 0.068% or less, 0.066% or less, 0.064% or less, 0.062% or less, 0.060% or less, 0.058% or less, 0.056% or less, 0.054% or less, 0.052% or less, or 0.050% or less. The lower limit of the total amount of Nb+Ti+V does not need to be particularly limited, but since there is no need to specifically remove Nb, Ti, and V, the lower limit may be set to 0.001%, 0.003%, 0.005%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, or 0.010%.
Mg:0.0100%以下
MgはMgAl2O4、MgSのような介在物を形成する元素である。MgAl2O4はTiN上に析出する。これらの介在物はピニング粒子として作用し、HAZのオーステナイト粒の粗大化を抑制してミクロ組織を微細化し、低温靱性を改善する。Mg量が多くなると、効果は飽和する。Mgはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、好適なMg量は0.0100%以下である。
Mg: 0.0100% or less Mg is an element that forms inclusions such as MgAl2O4 and MgS. MgAl2O4 precipitates on TiN. These inclusions act as pinning particles, suppressing the coarsening of austenite grains in the HAZ, refining the microstructure, and improving low-temperature toughness. As the Mg content increases, the effect saturates. Mg does not necessarily need to be contained in the base material of spiral steel pipes, and the preferred Mg content is 0.0100% or less.
上記の含有し得る元素の他は残部としてのFeと不純物である。ここで不純物とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料をはじめとして、製造過程において不可避的に意図せず混入する元素であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。具体的には、P、S、O、Sb、Sn、W、Co、As、Pb、Bi、及びHがあげられる。このうち、P、Sは、上述の好適な範囲となるように制御されることが好ましい。 In addition to the elements that may be contained above, the remainder is Fe and impurities. Here, "impurities" refers to elements that are inevitably and unintentionally mixed in during the industrial production of steel, including raw materials such as ore and scrap, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention. Specific examples include P, S, O, Sb, Sn, W, Co, As, Pb, Bi, and H. Of these, it is preferable to control the amounts of P and S so that they fall within the preferred ranges mentioned above.
さらに、本発明は、Ni、Mo、Cu、Crの高価な元素を含まないことを開発の前提としているが、これら元素も不可避的な不純物として含み得る。もちろんこれら元素を含んだとしても、本発明で規定する組織構成となり、課題を解決することはできる。この場合であっても、本発明の技術的範囲に含まれる。もし、Ni、Mo、Cu、Crを含有する場合は、以下のようにするとよい。 Furthermore, while the present invention was developed on the premise that it does not contain the expensive elements Ni, Mo, Cu, and Cr, these elements may be contained as unavoidable impurities. Of course, even if these elements are contained, the structural structure specified in this invention can be achieved and the problem can be solved. Even in this case, it falls within the technical scope of this invention. If Ni, Mo, Cu, and Cr are contained, the following should be done.
Ni:0.05%以下
Niは靭性を低下させることなく、母材の強度を向上することのできる元素である。Ni量が多くなると、効果は飽和する。Niはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、含有してもNi量は0.05%以下にするとよい。
Ni: 0.05% or less Ni is an element that can improve the strength of the base material without reducing toughness. As the Ni content increases, the effect saturates. Ni does not necessarily need to be contained in the base material of a spiral steel pipe, and even if it is contained, the Ni content should be 0.05% or less.
Mo:0.05%以下
Moは母材の強度を向上することのできる元素である。Mo量が多くなると、効果は飽和し、さらに、靭性が低下する。Moはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、含有してもMo量は0.05%以下にするとよい。
Mo: 0.05% or less Mo is an element that can improve the strength of the base material. If the Mo content is too high, the effect saturates and the toughness decreases. Mo does not necessarily need to be contained in the base material of a spiral steel pipe, and even if it is contained, the Mo content should be 0.05% or less.
Cr:0.05%以下
Crは母材の強度を向上することのできる元素である。Cr量が多くなると、効果は飽和する。Crはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、含有してもCr量は0.05%以下にするとよい。
Cr: 0.05% or less Cr is an element that can improve the strength of the base material. As the Cr content increases, the effect saturates. Cr does not necessarily need to be contained in the base material of a spiral steel pipe, and even if it is contained, the Cr content should be 0.05% or less.
Cu:0.05%以下
Cuは母材の強度を向上することのできる元素である。Cu量が多くなると、効果は飽和する。Cuはスパイラル鋼管の母材には必ずしも含有される必要はなく、含有してもCu量は0.05%以下にするとよい。
Cu: 0.05% or less Cu is an element that can improve the strength of the base material. As the Cu content increases, the effect saturates. Cu does not necessarily need to be contained in the base material of the spiral steel pipe, and even if it is contained, the Cu content should be 0.05% or less.
<中央部の組織>
鋼管母材の板厚方向中心部での組織はベイニティックフェライト単相(面積率で100%)であることが望ましい。ベイニティックフェライトは適度に強度と靭性を担保できる組織である。本発明の成分規定を満足する実施形態であれば、コイル内(鋼板内)バラツキを考慮しても引張強度で570MPa以上、-5℃でのシャルピー吸収エネルギ量が47J以上を確保することができる。ベイニティックフェライトは、面積率で90%以上あればよく、好ましくは91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、及び99.95%、99.96%、99.97%、99.98%または99.99%%であるとよい。ベイニティックフェライト以外では、パーライト及びポリゴナルフェライトを合わせてその面積率で10%以下であるとよく、好ましくは9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、または1%以下であるとよい。パーライト及びポリゴナルフェライトを合わせての含有量の下限は特に限定しないが、ベイニティックフェライト以外の残部がパーライト及びポリゴナルフェライトの少なくとも一方であるとよい。逆に言うと、パーライトもしくはポリゴナルフェライト以外の残部はベイニティックフェライトである。靭性の観点から、できるだけパーライトを抑制するとよく、パーライントの面積率を、好ましくは5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下、0.3%以下、0.1%以下、または0%にするとよい。
<Central organization>
The structure at the center of the steel pipe base material in the thickness direction is preferably a bainitic ferrite single phase (100% by area fraction). Bainitic ferrite is a structure that can ensure appropriate strength and toughness. In an embodiment that satisfies the composition specifications of the present invention, even when considering variations within the coil (within the steel plate), a tensile strength of 570 MPa or more and a Charpy absorbed energy of 47 J or more at -5°C can be ensured. The bainitic ferrite should be 90% or more by area fraction, and preferably 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, and 99.95%, 99.96%, 99.97%, 99.98%, or 99.99%. Other than bainitic ferrite, the total area ratio of pearlite and polygonal ferrite is preferably 10% or less, and preferably 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, or 1% or less. There is no particular lower limit for the total content of pearlite and polygonal ferrite, but the remainder other than bainitic ferrite should be at least one of pearlite and polygonal ferrite. In other words, the remainder other than pearlite or polygonal ferrite is bainitic ferrite. From the viewpoint of toughness, it is desirable to suppress pearlite as much as possible, and the area ratio of pearlite is preferably 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, 0.3% or less, 0.1% or less, or 0%.
一方、本発明に係る鋼管母材は、マルテンサイトやベイナイトは含まない。マルテンサイト、ベイナイトなどの硬質相は靭性を劣化させるだけでなく、製造上の温度制御が難しくなり生産性を悪化させ、品質バラツキを増長させるからである。 On the other hand, the steel pipe base material of the present invention does not contain martensite or bainite. This is because hard phases such as martensite and bainite not only degrade toughness, but also make temperature control during manufacturing difficult, reducing productivity and increasing quality variation.
組織の面積率は以下のように測定する。鋼管母材の中心部から試験片を採取し、研磨後、ナイタル腐食及びレペラ腐食を行い、現出した組織を光学顕微鏡にて、1000μm×1000μmの範囲で観察される組織を対象に10視野測定する。得られた像を画像解析し、各組織の平均面積率を算出する。 The area ratio of the structure is measured as follows: A test piece is taken from the center of the steel pipe base material, polished, and then subjected to nital and Repera corrosion. The exposed structure is measured using an optical microscope in 10 fields of view, focusing on the structure observed within an area of 1000 μm x 1000 μm. The obtained images are analyzed, and the average area ratio of each structure is calculated.
<ベイニティックフェライトの平均結晶粒径が15μm以下>
さらに、ベイニティックフェライトの結晶粒を微細化することにより、靭性をさらに向上させることができる。これによりパーライトもしくはポリゴナルフェライトが生成された場合であっても靭性を担保することができる。ベイニティックフェライトの平均円相当径は15μm以下であるとよく、好ましくは14μm以下、13μm以下、12μm以下、11μm以下、または10μm以下であるとよい。下限は特に限定しなくてよい。
<Average grain size of bainitic ferrite is 15 μm or less>
Furthermore, by refining the grain size of bainitic ferrite, toughness can be further improved. This ensures toughness even when pearlite or polygonal ferrite is generated. The average equivalent circle diameter of bainitic ferrite is preferably 15 μm or less, and more preferably 14 μm or less, 13 μm or less, 12 μm or less, 11 μm or less, or 10 μm or less. The lower limit need not be particularly limited.
ベイニティックフェライトの結晶粒は後方散乱電子線回折法(EBSD:Electron Back Scatter Diffraction)で測定することができる。鋼管母材の板厚中心部から採取した試験片を500μm×500μmの範囲で20視野をEBSDで解析し、隣接する測定点の角度差が15°以上であるところを粒界として当該粒界で囲まれた部分を結晶粒とみなす。一つの結晶粒と面積等価の円の直径をその結晶粒の結晶粒径(円相当結晶粒径)とする。得られた結晶粒径を算術平均して平均結晶粒径(平均円相当結晶粒径)を算出することができる。 Bainitic ferrite grains can be measured using electron backscatter diffraction (EBSD). A test specimen taken from the center of the steel pipe base material is analyzed using EBSD in 20 fields of view within an area of 500 μm x 500 μm. Points where the angular difference between adjacent measurement points is 15° or more are considered to be grain boundaries, and the area surrounded by these grain boundaries is considered to be a grain. The diameter of a circle with an area equivalent to that of a single grain is considered to be the grain size of that grain (circle-equivalent grain size). The average grain size (average circle-equivalent grain size) can be calculated by arithmetically averaging the obtained grain sizes.
<板厚>
本発明の一実施形態に係るスパイラル鋼管の板厚(鋼管母材の板厚)は特に限定はしない。しかしながら、通常の熱間圧延工程での製造を前提とした場合、巻取り温度や巻取り後の温度履歴の観点から25mm以下であることが望ましい。下限も特に限定しないが、通常使用するスパイラル鋼管の板厚から5mm程度とすることが好ましい。
<Thickness>
The thickness of the spiral steel pipe according to one embodiment of the present invention (thickness of the steel pipe base material) is not particularly limited. However, assuming that the spiral steel pipe is manufactured using a normal hot rolling process, it is preferably 25 mm or less in view of the coiling temperature and the temperature history after coiling. The lower limit is not particularly limited, but it is preferably about 5 mm thicker than the thickness of a spiral steel pipe that is normally used.
<引張強度、シャルピー衝撃試験によるエネルギ吸収量>
引張強度、降伏強度、及びシャルビー衝撃試験のための試験片は、鋼板の板厚方向中心部が含まれるように採取する。
引張試験と降伏強度はJIS Z2241:2011に準拠して一軸方向の引張強度試験にて測定する。引張強度と降伏強度は、同一鋼板から採取した試験片で3回引張試験を行い、測定値を算術平均してそれぞれ得られる。
シャルビー衝撃試験はJIS Z2242:2018に準拠し、-5℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギを測定する。吸収エネルギは、シャルピー衝撃試験を3回行い、それら測定値を算術平均して得る。
570MPa級スパイラル鋼管の場合、引張強度(TS)が570MPa以上、降伏強度(YS)が450MPa以上、-5℃でのシャルピー衝撃値(Cv)が47J以上であればよい。鋼板の品質バラツキを考慮すると、例えば、特性値の標準偏差σの3倍までの範囲で上記の特性値を満足すればよい。
<Tensile strength, energy absorption amount in Charpy impact test>
Test specimens for the tensile strength, yield strength, and Charby impact tests are taken so as to include the center of the steel plate in the thickness direction.
The tensile strength and yield strength are measured by a uniaxial tensile strength test in accordance with JIS Z2241: 2011. The tensile strength and yield strength are each obtained by performing a tensile test three times on a test piece taken from the same steel plate and arithmetically averaging the measured values.
The Charpy impact test is performed in accordance with JIS Z2242:2018 at −5° C. to measure the absorbed energy. The absorbed energy is obtained by performing the Charpy impact test three times and arithmetically averaging the measured values.
In the case of a 570 MPa-class spiral steel pipe, it is sufficient if the tensile strength (TS) is 570 MPa or more, the yield strength (YS) is 450 MPa or more, and the Charpy impact value (Cv) at -5°C is 47 J or more. Considering the quality variation of steel sheets , it is sufficient if the above characteristic values are satisfied within a range of, for example, up to three times the standard deviation σ of the characteristic values.
<製造方法>
本発明の一実施形態に係るスパイラル鋼管用鋼板の製造方法について説明する。所定の成分組成となる鋼を溶製し、鋳造して鋼片(スラブなど)を製造する。鋼片の溶製、鋳造方法は特に限定しない。即ち、高炉や電炉等による溶製に引き続き各種の2次製錬を行って上述した成分組成となるように調整し、次いで、通常の連続鋳造、薄スラブ鋳造などの方法で鋳造すればよい。その際、本発明の成分範囲に制御できるのであれば、原料にはスクラップを使用しても構わない。
<Manufacturing method>
A method for manufacturing a steel plate for a spiral steel pipe according to one embodiment of the present invention will be described. Steel having a predetermined chemical composition is melted and cast to produce a steel billet (e.g., slab). The method for melting and casting the steel billet is not particularly limited. That is, after melting in a blast furnace or electric furnace, various secondary smelting processes may be carried out to adjust the chemical composition to the above-mentioned one, and then the steel may be cast by a method such as ordinary continuous casting or thin slab casting. In this case, scrap may be used as the raw material as long as the chemical composition can be controlled within the chemical composition range of the present invention.
鋳造スラブは、熱間圧延を開始するに当たり所定の温度に加熱される。連続鋳造の場合には一度低温まで冷却したのち、再度加熱してから熱間圧延しても良いし、特に冷却することなく連続鋳造に引き続いて加熱して熱間圧延しても良い。熱間圧延前の鋳造スラブの加熱温度はNbの固溶化を促進する観点から1150℃以上にするとよい。一方、高すぎてもエネルギコストが増加するため1350℃以下にするとよい。 The cast slab is heated to a specified temperature before hot rolling begins. In the case of continuous casting, it may be cooled to a low temperature once and then reheated before hot rolling, or it may be heated and hot rolled immediately after continuous casting without any special cooling. The heating temperature of the cast slab before hot rolling should be 1150°C or higher to promote the dissolution of Nb. On the other hand, if the temperature is too high, energy costs will increase, so it is best to keep it below 1350°C.
熱間圧延は、通常の熱間圧延法を採用できる。仕上圧延は、通常、多段(例えば4段~6段など)の連続圧延で行われる。そして、この多段の連続圧延で行われる仕上圧延全体の圧下率は30%以上、好ましくは40%以上、50%以上、または60%以上にすることが好ましい。さらに、前段側(上流側)ほど後段側(下流側)に比べて圧下率が高く、後段側(下流側)は圧下率を低くして圧延するとよい。鋼板組織においてベイニティックフェライトの結晶粒を微細化するため、最終段の仕上圧延温度は850℃以上、好ましくは900℃以上にすることが好ましい。即ち、2相域において圧延を終了することにより、オーステナイト組織を細粒化でき、最終的にベイニティックフェライトの結晶粒径を小さくすることができる。 A conventional hot rolling method can be used for the hot rolling. Finish rolling is usually performed in a multi-stage (e.g., 4- to 6-stage) continuous rolling process. The overall reduction ratio of the finish rolling performed in this multi-stage continuous rolling process is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, 50% or more, or even 60% or more. Furthermore, the reduction ratio may be higher in the earlier stages (upstream) than in the later stages (downstream), and may be lower in the later stages (downstream). To refine the bainitic ferrite grains in the steel sheet structure, the finish rolling temperature in the final stage is preferably 850°C or higher, more preferably 900°C or higher. That is, by completing rolling in the two-phase region, the austenite structure can be refined, ultimately reducing the grain size of the bainitic ferrite.
仕上圧延終了後、650℃~660℃の温度域中の温度まで5~20℃/秒の冷却速度で冷却し(1段目冷却)、その後620℃までを1段目冷却の冷却速度より小さく且つ1~10℃/秒の冷却速度で冷却(2段目冷却)する。1段目冷却は仕上圧延終了後ただちに開始するとよく、冷却開始温度は800℃以上、好ましくは850℃以上、または900℃以上が好ましい。1段目冷却の冷却速度の上限は、20℃/sec、18℃/sec、16℃/sec、14℃/sec、12℃/sec、または10℃/sec、の値を取り得、下限は、5℃/sec、6℃/sec、または7℃/secの値を取り得る。2段目冷却の冷却速度の上限は、10℃/sec、9℃/sec、8℃/sec、7℃/sec、6℃/sec、または5℃/sec、の値を取り得、下限は、1℃/sec、2℃/sec、または3℃/secの値を取り得る。
また、1段目冷却の後、620℃~650℃の温度域中で0.5~20秒間保定し、冷却してもよい。保定後の冷却速度は特に限定されない。1段目と同様に5~20℃/秒の冷却速度であってもよい。
After the completion of finish rolling, the steel sheet is cooled to a temperature in the temperature range of 650°C to 660°C at a cooling rate of 5 to 20°C/sec (first-stage cooling), and then cooled to 620°C at a cooling rate of 1 to 10°C/sec that is slower than the cooling rate of the first-stage cooling (second-stage cooling). The first-stage cooling should begin immediately after the completion of finish rolling, and the cooling start temperature is 800°C or higher, preferably 850°C or higher, or 900°C or higher. The upper limit of the cooling rate of the first-stage cooling can be 20°C/sec, 18°C/sec, 16°C/sec, 14°C/sec, 12°C/sec, or 10°C/sec, and the lower limit can be 5°C/sec, 6°C/sec, or 7°C/sec. The upper limit of the cooling rate of the second-stage cooling can be 10°C/sec, 9°C/sec, 8°C/sec, 7°C/sec, 6°C/sec, or 5°C/sec, and the lower limit can be 1°C/sec, 2°C/sec, or 3°C/sec.
After the first stage of cooling, the material may be cooled by holding it in the temperature range of 620°C to 650°C for 0.5 to 20 seconds. The cooling rate after holding is not particularly limited. It may be a cooling rate of 5 to 20°C/second, similar to the first stage.
これらの冷却制御により、鋼板の変態温度近傍の温度域に滞留させることにより、鋼板中のオーステナイトをベイティニックフェライトに変態させることができる。
冷却後、出来上がった熱延鋼板をコイル状に巻取る。その際の巻取り温度は620℃以下にすることが好ましい。前述したように巻取り温度は揺動(変動)し易く、特に鋼板先端部での巻取り温度が高くなる傾向がある。鋼板先端部はコイル最内部になり冷えにくい上に、巻取り温度が高いと、鋼板先端部が徐冷されフェライト化し、強度がでにくい。そのため、巻取り温度は、より好ましくは610℃以下、または600℃以下にするとよい。一方、巻取り温度が低すぎるとベイナイトなどの硬質相が増加し靭性を悪化させる。そのため、巻取り温度は400℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは、450℃以上、500℃以上、さらには550℃以上にするとよい。
By controlling the cooling in this way, the steel sheet is kept in a temperature range near the transformation temperature, and the austenite in the steel sheet can be transformed into vatinic ferrite.
After cooling, the finished hot-rolled steel sheet is wound into a coil. The winding temperature at this time is preferably 620°C or lower. As mentioned above, the winding temperature is prone to fluctuation (fluctuation), and the winding temperature tends to be particularly high at the tip of the steel sheet . The tip of the steel sheet is located at the innermost part of the coil and is difficult to cool. In addition, if the coiling temperature is high, the tip of the steel sheet is slowly cooled and turns into ferrite, making it difficult to achieve strength. Therefore, the coiling temperature is more preferably 610°C or lower, or 600°C or lower. On the other hand, if the coiling temperature is too low, hard phases such as bainite increase, deteriorating toughness. Therefore, the coiling temperature is preferably 400°C or higher. More preferably, it is 450°C or higher, 500°C or higher, or even 550°C or higher.
熱延鋼板をスパイラル鋼管に造管する方法は特に限定しない。既存の製造方法を適用すればよい。 There are no particular restrictions on the method for manufacturing spiral steel pipes from hot-rolled steel sheets. Existing manufacturing methods can be applied.
本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一実施態様であり、本発明は、この一実施態様に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の態様を採用し得るものである。 An example of the present invention will be described. The conditions in the example are one embodiment adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is not limited to this one embodiment. The present invention can adopt various embodiments as long as they do not deviate from the gist of the present invention and achieve the objectives of the present invention.
表1に示す成分組成の鋼材を溶製し、精錬された溶鋼を連続鋳造法によりスラブにし、表2に示す製造条件により製造して、板厚25mmの鋼帯を作製した。 Steel material with the chemical composition shown in Table 1 was melted, and the refined molten steel was formed into slabs using a continuous casting method. Steel strips with a thickness of 25 mm were produced under the manufacturing conditions shown in Table 2.
次に、得られた鋼板の先端部、中間部、後端部からそれぞれ試験片を採取し、組織観察、及び引張試験、シャルピー衝撃試験を行った。組織観察用試験片は板厚方向中心部を観察できるように、それぞれの部位から位置を変えて3つ採取した。引張試験、シャルピー衝撃試験は、それぞれの部位から位置を変えて10の試験片を採取した。 Next, test pieces were taken from the front, middle, and rear ends of the steel plates obtained, and microstructure observation, tensile tests, and Charpy impact tests were performed. Three test pieces for microstructure observation were taken from different positions from each part so that the center in the plate thickness direction could be observed. For the tensile tests and Charpy impact tests, ten test pieces were taken from different positions from each part.
観察方法、試験方法は前述した方法に従って行った。その結果を表3に示す。表3に示すように、本発明の一実施形態に係るものは、Ni、Mo、Cu、Crを含まずとも、バラツキ(3σ:σは標準偏差)を考慮しても引張強度が570Mpa以上、降伏強度が450MPa以上、-5℃のシャルピー吸収エネルギ量が47J以上を満足できることが示された。なお、従来のMoやNiを添加した鋼板の例を参考例として記載した。 Observation and testing methods were performed according to the methods described above. The results are shown in Table 3. As shown in Table 3, one embodiment of the present invention, even without containing Ni, Mo, Cu, or Cr, was able to satisfy the requirements of a tensile strength of 570 MPa or more, a yield strength of 450 MPa or more, and a Charpy absorbed energy at -5°C of 47 J or more, even taking into account variation (3σ: σ is the standard deviation). Examples of conventional steel sheets containing added Mo and Ni are listed as reference examples.
本発明はスパイラル鋼管に利用することができる。例えば、土木建築用のスパイラル鋼管に利用することができる。 The present invention can be used for spiral steel pipes. For example, it can be used for spiral steel pipes for civil engineering and construction.
Claims (5)
C:0.05~0.10%、
Si:0~0.55%、
Mn:0.50~2.00%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0~0.030%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0~0.020%、
N:0~0.0045%を含み、
Nb+Ti:0.08%以下であって、
残部:Fe及び不純物であって、
鋼管母材の板厚方向中央部での組織が、ポリゴナルフェライト及びパーライトの合計面積率が10%以下で残部がベイニティックフェライトであり、
前記ベイニティックフェライトの平均結晶粒径が15μm以下であることを特徴とするスパイラル鋼管。 A spiral steel pipe in which the widthwise end faces of spirally wound steel plates are welded together, and the composition of the steel pipe base material is, in mass%,
C: 0.05-0.10%,
Si: 0 to 0.55%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less,
Al: 0-0.030 %,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0 to 0.020%,
N: 0 to 0.0045%;
Nb + Ti: 0.08% or less,
The balance is Fe and impurities,
The structure at the center of the steel pipe base material in the plate thickness direction is such that the total area ratio of polygonal ferrite and pearlite is 10% or less, and the remainder is bainitic ferrite,
A spiral steel pipe characterized in that the average crystal grain size of the bainitic ferrite is 15 μm or less.
O:0~0.0050%、
Ca:0~0.0050%、
Cr:0~0.05%、
Cu:0~0.05%、
B:0~0.0020%、
V:0~0.060%、及び
Mg:0~0.0100%からなる群から選択される1種以上の元素を含有し、
Vを含有する場合は、Nb+Ti+V:0.08%以下である請求項1に記載のスパイラル鋼管。 Further, the components are, in mass %,
O: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.0050%,
Cr: 0-0.05 %,
Cu: 0-0.05 %,
B: 0 to 0.0020%,
Contains one or more elements selected from the group consisting of V: 0 to 0.060% and Mg: 0 to 0.0100%,
2. The spiral steel pipe according to claim 1, wherein when V is contained, the total amount of Nb + Ti + V is 0.08% or less.
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