【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、低周波溶接、高周波溶接等を使用し
て通常の電縫溶接により製造されるへん平性能と
曲げ性能の極めて優れ、例えば、自動車用のスタ
ビライザー、アクスルシヤフト、ドルイブシヤフ
ト等に用いられる低合金電縫管に関するものであ
る。
最近になつて、電縫鋼管はその製造技術が進歩
し、かつ、製造コストが廉くなつたこともあつ
て、需要は増大し、低合金電縫管の使用される範
囲も拡大している。しかし、今までのところ、一
般に引張強さ60Kg／mm2以上でへん平性能と曲げ性
能のすぐれた高張力低合金鋼管は継目無およびサ
ブマージドアーク溶接により製造されており、電
縫溶接による方法は以下に説明する理由により実
際上非常に困難である。
即ち、圧延鋼板を電縫溶接して高張力低合金鋼
管を製造する際に、炭素当量を増加することが行
なわれているが、炭素当量を増加させた素材では
フエライト、パーライトバンドの発生が著しくな
り、そのため、電縫溶接部には溶接時の溶融アプ
セツトによりメタルフローが管の内外面に露出
し、このメタルフロー層間にＡ系非金属介在物
（例えば連結したMnS、S1O2など。）が集積し、
このためメタルフロー層間には該介在物が母材部
より高密度で存在することになり、鋼管のへん平
性能と曲げ性能を極めて劣化させることによるも
のである。
この従来における困難を克服するために、Ｐお
よびＳ含有量を可能な限り抑制したり、スリツト
エツジバーを内面に向けたり、または、溶接ビー
ドを狭く小さくして鋼帯のメタルフローが外部に
露出し難くしたりすること等を中心に研究がなさ
れ、実用へん平性能と曲げ性能の向上を図つてい
たのである。しかし、このような方法では、如何
に細心の注意を払つて低合金電縫管を製造しても
実用上に必要なへん平性能と曲げ性能を満足する
ことはできなかつた。
一方、電縫溶接部のへん平性能と曲げ性能に著
しく有害な非金属介在物が、伸長したＡ系介在物
であることを着目し、この形状を制御してへん平
性能と曲げ性能を向上させるために、鋼中にCe
等の希土類元素やTi、Zr等の硫化物形成元素を
添加することが試みられた。しかし、この方法に
おいても、該硫化物が鋼塊エツジに集積し易く、
従つて、鋼帯エツジに巨大非金属介在物が残留し
ている確率が非常に高くなつて、却つて、電縫溶
接部の特性を劣化させたり、或いは、含有させる
元素が高価であつたりして実用性には大きな疑問
が残つている。
本発明は上記に説明した電縫管の欠点、問題点
および疑問点に鑑み、鋭意研究検討の結果なされ
たもので、即ち、Caを含有させることによつて、
各種のトラブルをなくし、高張力低合金電縫管の
へん平性能と曲げ性能を著しく向上させるという
知見が得られ、この知見に基づいてなされたもの
である。
本発明に係るへん平性能の優れた低合金電縫管
の特徴とするところは、
(1) Ｃ 0.15〜0.5％、Si 0.05〜0.5％、
Mn 0.5〜1.8％、Al 0.01〜0.1％、
Cr 0.5〜2.5％、Ca 0.001〜0.1％、
Ｐ 0.03％以下、Ｓ 0.02％以下
を含み、かつ、
Mn〔％〕／Si〔％〕４〜10
および
1.5≦Ca〔％〕／Ｓ〔％〕≦10
であり、残部は実質的にFeからなるへん平性
能の優れた低合金電縫管を第１の発明とし、
(2) Ｃ 0.15〜0.5％、ｉ 0.05〜0.5％、
Mn 0.5〜1.8％、Al 0.01〜0.1％、
Cr 0.5〜2.5％、Ca 0.001〜0.1％、
Ｐ 0.03％以下、Ｓ 0.02％以下
を含み、さらに、
Mo 0.1〜0.5％、Ti 0.01〜0.1％、
Ｂ 0.0005〜0.01％
の１種以上
を含み、かつ、
Mn〔％〕／Si〔％〕４〜10
および
1.5≦Ca〔％〕／Ｓ〔％〕≦10
であり、残部は実質的にFeからなるへん平性
能の優れた低合金電縫管を第２の発明とする２
つの発明よりなるものである。
上記成分組成を有する本発明に係る低合金電縫
管によれば、電縫溶接においてメタルフロー層間
へのMnSの凝集、粗大化を防止することができ、
高張力低合金電縫鋼管の特性を具備し、かつ、溶
接ままでも、シームアニール鋼管および焼準、焼
準焼戻し、焼入焼戻し等の熱処理鋼管でもへん平
性能と曲げ性能の極めてすぐれた鋼管が得られ
る。
本発明に係るへん平性能の優れた低合金電縫管
について詳細に説明する。
先づ、含有成分および成分割合について説明す
る。
Ｃは安定して鋼の強度を増加する元素である
が、含有量が0.5％を越えると溶接性やへん平性
能、曲げ性能の面から好ましくなく、また、0.15
％未満では必要な強度が得られず、溶接部に残存
する酸化物系介在物の発生が高くなることがあ
る。よつて、Ｃ含有量は0.15〜0.50％の範囲とす
る。
SiおよびMnは電縫溶接部の健全性を維持する
上で重要な元素である。Siは脱酸上必要な元素で
あるが、その含有量が1.0％を越えるとＡ系の非
金属介在物が増加し、また、0.01％未満では脱酸
効果がなくなる。従つて、Si含有量は0.01〜1.0％
とする。
また、Mnは1.8％を越えて含有されていると溶
接性およびネジ切削性の面から不適当であり、
0.5％未満では必要な強度が得られないので、Mn
含有量は0.5〜1.8％の範囲とする。
そして、MnとSiの含有量のバランスが崩れる
と溶接部の不健全性、即ち、溶接部の不良発生率
が増加する可能性があり、このMnとSiの比は、
次式、即ち、Mn〔％〕／Si〔％〕が４〜10を満足
することが望ましい。
Ｐは偏折層に偏折し易い有害な元素であり、鋼
塊の冷却過程で発生した偏折はフエライト、バー
ライトバンドとして製品まで持ち来たされ、著し
い時にはサイジングおよび矯正過程で衝合部に割
れを発生するので低い方が望ましく、よつて、偏
折による弊害が事実上生じない0.03％以下の含有
量とする。
Ｓは既に説明したように延性に著しく悪影響を
およぼす元素であるから低い方が望ましいもの
で、0.02％を越えて含有されると電縫溶接部に
MnSが凝集し、かつ、粗大化して低合金電縫管
のへん平性能と曲げ性能を著しく低下させるので
その含有量は0.02％以下とする。
Alは製鋼上脱酸剤として使用するものである
が、含有量が0.1％を越えると鋼中の非金属介在
物が増加し、材質を劣化させる傾向を生じ、ま
た、含有量が0.01％未満では安定して脱酸を行な
うことが困難である。よつて、Al含有量は0.01〜
0.1％の範囲とする。
CrはMnと同様に鋼の強度低下を補う強化元素
として極めて有効なものであるが、その含有量が
2.5％を越えるとフエライト、バーライトバンド
が著しくなつて、溶接性が劣化し、また、0.05％
未満では必要とする強度が得られない。従つて、
Cr含有量は0.5〜2.5％とする。
MoはCrと同様に鋼の強化元素として有効なも
のであり、必要に応じて適宜添加されるが、その
含有量が0.5％を越えてもその効果は0.5％含有す
る場合に比して増大することがなく、また、0.1
％未満では効果が顕著でなくなる。従つてMo含
有量は0.1〜0.5％とする。
Tiは鋼の有効な強化元素であると同時に電縫
溶接時の結晶粒の粗大化を阻止し、硫化物形状制
御を行なう非常に効果的な元素であり、必要に応
じて添加されるが、その含有量が0.10％を越える
と鋭角の非金属介在物が増加してへん平性能と曲
げ性能を劣化させ、また、0.01％未満では効果が
ない。よつて、Ti含有量は0.01〜0.10％とする。
Ｂは鋼の組織を調整し、強化元素として有効で
あり、必要に応じて添加されるが、その含有量が
0.01％を越えるとへん平性能と曲げ性能を劣化さ
せ、また0.0005％未満では含有させることによる
効果がない。よつて、Ｂ含有量は0.0005〜0.01％
の範囲とする。
しかして、上記に説明したような含有成分のみ
では、作られた高張力低合金電縫管は一般的にい
つて、強度特性は優れているが、へん平性能と曲
げ性能は未だ充分なものとはいえず、さらに、疲
労特性も劣るのである。
この場合に、Caが含有されていると、熱間加
工性が向上するとともに、MnSの生成を抑制し、
メタルフロー層間への集積を防止し、へん平性能
と曲げ性能を著しく向上させることができる。そ
して、その含有量が0.10％を越えてもその効果は
あまり著しくなく、また、0.001％未満では効果
がないので、Ca含有量は0.001〜0.10％の範囲と
する。また、Caの必要含有量は鋼中のＳ含有量
によつて制約されるもので、Ca〔％〕／Ｓ〔％〕
において、その値が0.5未満では充分にCa含有の
効果がなく、10を越えても10に比して効果はあま
り著しくないので、Ca〔％〕／Ｓ〔％〕を0.5〜10
とする。
本発明に係るへん平性能の優れた低合金電縫管
について、以下その実施例を説明する。
実施例
第１表に示す従来鋼１、２、３、４および本発
明に係るへん平性能の優れた低合金電縫管用鋼第
５、６、７、８について、通常の方法により鋼塊
とし、次いで、熱間圧延により夫々の帯鋼を製造
し、常法によつてシーム溶接して８つの電縫管を
作り、それらの一部について、溶接後シームアニ
ールおよび焼準処理を行ない、これらの電縫管に
ついてへん平試験、曲げ試験を行なつた。
へん平試験は第１図ａ，ｂに示すように、溶接
部１の位置を３時の位置ａと12時の位置ｂとに配
置し、上下よりプレス２，３にて、そのプレス間
隔Ｈが初期管径Ｄの1/2、即ちH/D＝1/2となる
ように変形し、その時の溶接部の割れ発生状況を
調べ、第１図ａの状態での試験結果を第１表中の
試験１の欄に、同図ｂでの結果を同表試験２の欄
に示している。
一方曲げ試験は第２図に示す如く、内側半径Ｒ
が管外径Ｄの６倍、即ちＲ＝6Dとなるように管
を90゜に曲げ加工したときの溶接部の割れ発生状
況を調査したものであり、その結果も第１表に併
わせて記載している。この第１表からも明らかな
ように、本発明高張力低合金電縫鋼管は、溶接ま
までも極めて優れたへん平性能と曲げ性能を示し
ており、また、シームアニールおよび焼準鋼管に
おいても従来鋼に比して格段に優れた性能を示し
ている。
The present invention is manufactured by ordinary electric resistance welding using low frequency welding, high frequency welding, etc., and has extremely excellent flattening performance and bending performance, and is used for, for example, automobile stabilizers, axle shafts, droop shafts, etc. The present invention relates to low-alloy ERW pipes. Recently, as the manufacturing technology for ERW steel pipes has improved and manufacturing costs have become cheaper, the demand for ERW steel pipes has increased and the range of use of low-alloy ERW pipes has also expanded. . However, until now, high-strength, low-alloy steel pipes with a tensile strength of 60 Kg/mm 2 or higher and excellent flattening and bending performance have been manufactured by seamless and submerged arc welding, and electric resistance welding has been used. is very difficult in practice for the reasons explained below. In other words, when manufacturing high-tensile, low-alloy steel pipes by electric resistance welding rolled steel sheets, the carbon equivalent is increased, but materials with increased carbon equivalents significantly produce ferrite and pearlite bands. Therefore, in the electric resistance welding part, metal flow is exposed on the inner and outer surfaces of the tube due to molten upset during welding, and A-based nonmetallic inclusions (for example, connected MnS, S 1 O 2 , etc.) are present between the metal flow layers. ) accumulates,
For this reason, the inclusions exist between the metal flow layers at a higher density than in the base material, which significantly deteriorates the flattening performance and bending performance of the steel pipe. In order to overcome this conventional difficulty, the P and S contents should be suppressed as much as possible, the slit edge bar should be directed towards the inner surface, or the weld bead should be narrow and small to allow the metal flow of the steel strip to be directed outward. Research focused on ways to make it difficult to expose, and aimed at improving practical flattening performance and bending performance. However, with this method, no matter how careful attention is paid to manufacturing low-alloy electric resistance welded tubes, it has not been possible to satisfy the flattening performance and bending performance required for practical use. On the other hand, we focused on the fact that the nonmetallic inclusions that are extremely harmful to the flattening performance and bending performance of ERW welds are elongated A-based inclusions, and by controlling the shape of these inclusions, we improved the flattening performance and bending performance. Ce in the steel to
Attempts have been made to add rare earth elements such as sulfide-forming elements such as Ti and Zr. However, even in this method, the sulfides tend to accumulate on the edges of the steel ingot,
Therefore, there is a very high probability that giant nonmetallic inclusions remain on the edge of the steel strip, which may actually deteriorate the properties of the electric resistance welded part, or the elements to be included may be expensive. There are still big questions about its practicality. The present invention was made as a result of intensive research and study in view of the above-described drawbacks, problems, and doubts of the electric resistance welded pipe.
This work was carried out based on the knowledge that the flattening performance and bending performance of high-tensile, low-alloy electric resistance welded pipes were significantly improved by eliminating various troubles. The features of the low-alloy ERW pipe with excellent flattening performance according to the present invention are as follows: (1) C 0.15-0.5%, Si 0.05-0.5%, Mn 0.5-1.8%, Al 0.01-0.1%, Cr Contains 0.5-2.5%, Ca 0.001-0.1%, P 0.03% or less, S 0.02% or less, and Mn[%]/Si[%] 4-10 and 1.5≦Ca[%]/S[%]≦ The first invention is a low-alloy electric resistance welded tube with excellent flatness performance, in which the balance is substantially Fe, (2) C 0.15-0.5%, i 0.05-0.5%, Mn 0.5-1.8% , Al 0.01~0.1%, Cr 0.5~2.5%, Ca 0.001~0.1%, P 0.03% or less, S 0.02% or less, and further contains Mo 0.1~0.5%, Ti 0.01~0.1%, B 0.0005~0.01%. and Mn[%]/Si[%] 4 to 10 and 1.5≦Ca[%]/S[%]≦10, with the remainder essentially consisting of Fe. Second invention of excellent low-alloy ERW pipe 2
This invention consists of two inventions. According to the low alloy ERW pipe of the present invention having the above-mentioned component composition, it is possible to prevent MnS from agglomerating and coarsening between metal flow layers during ERW welding,
It has the characteristics of high-tensile, low-alloy ERW steel pipes, and has extremely excellent flattening and bending performance, whether as welded, seam annealed steel pipes, or heat-treated steel pipes such as normalizing, normalizing and tempering, and quenching and tempering. can get. The low-alloy electric resistance welded tube with excellent flattening performance according to the present invention will be explained in detail. First, the contained components and component ratios will be explained. C is an element that stably increases the strength of steel, but if the content exceeds 0.5%, it is unfavorable in terms of weldability, flattening performance, and bending performance.
If it is less than %, the necessary strength cannot be obtained and the occurrence of oxide-based inclusions remaining in the weld may increase. Therefore, the C content is in the range of 0.15 to 0.50%. Si and Mn are important elements in maintaining the integrity of the electric resistance weld. Si is an element necessary for deoxidizing, but if its content exceeds 1.0%, A-based nonmetallic inclusions will increase, and if it is less than 0.01%, the deoxidizing effect will be lost. Therefore, the Si content is 0.01-1.0%
shall be. Furthermore, if Mn is contained in excess of 1.8%, it is unsuitable in terms of weldability and thread cutting performance.
If it is less than 0.5%, the necessary strength cannot be obtained, so Mn
The content shall be in the range of 0.5 to 1.8%. If the balance between Mn and Si content is disrupted, the unsoundness of the weld, that is, the incidence of defects in the weld, may increase, and the ratio of Mn and Si is
It is desirable that the following formula, ie, Mn [%]/Si [%], satisfies a range of 4 to 10. P is a harmful element that tends to be polarized in the polarization layer, and the polarization that occurs during the cooling process of the steel ingot is carried over to the product as ferrite and barite bands, and in severe cases, it is removed from the abutment area during the sizing and straightening process. It is preferable that the content be lower than 0.03%, so that no harmful effects due to polarization will occur. As already explained, S is an element that has a significant negative effect on ductility, so it is desirable to have a low S content.
MnS aggregates and becomes coarse, significantly reducing the flattening performance and bending performance of the low-alloy ERW pipe, so its content should be 0.02% or less. Al is used as a deoxidizing agent in steelmaking, but if the content exceeds 0.1%, nonmetallic inclusions in the steel will increase and tend to deteriorate the material, and if the content is less than 0.01%. Therefore, it is difficult to perform deoxidation stably. Therefore, the Al content is 0.01~
The range shall be 0.1%. Like Mn, Cr is extremely effective as a strengthening element that compensates for the decrease in strength of steel, but its content is
If it exceeds 2.5%, ferrite and barlite bands will become noticeable and weldability will deteriorate;
If it is less than that, the required strength cannot be obtained. Therefore,
The Cr content shall be 0.5 to 2.5%. Like Cr, Mo is an effective element for strengthening steel, and is added as needed, but even if its content exceeds 0.5%, its effect will be greater than when it contains 0.5%. and also 0.1
If it is less than %, the effect will not be significant. Therefore, the Mo content is set to 0.1 to 0.5%. Ti is an effective element that strengthens steel, and at the same time is a very effective element that prevents coarsening of crystal grains during electric resistance welding and controls the shape of sulfides, and is added as necessary. When the content exceeds 0.10%, sharp nonmetallic inclusions increase and the flattening performance and bending performance deteriorate, and when the content is less than 0.01%, there is no effect. Therefore, the Ti content is set to 0.01 to 0.10%. B adjusts the structure of steel and is effective as a strengthening element, and is added as necessary, but its content
If it exceeds 0.01%, the flattening performance and bending performance will deteriorate, and if it is less than 0.0005%, there will be no effect. Therefore, the B content is 0.0005-0.01%
The range shall be . However, using only the above-mentioned ingredients alone, high-tensile, low-alloy ERW pipes produced are generally strong and have excellent strength properties, but flattening performance and bending performance are still insufficient. However, it also has inferior fatigue properties. In this case, when Ca is contained, hot workability is improved and the formation of MnS is suppressed,
It can prevent accumulation between metal flow layers and significantly improve flattening performance and bending performance. If the Ca content exceeds 0.10%, the effect is not so significant, and if it is less than 0.001%, there is no effect, so the Ca content should be in the range of 0.001 to 0.10%. In addition, the required content of Ca is restricted by the S content in the steel, and is expressed as Ca [%]/S [%].
If the value is less than 0.5, the effect of Ca content is not sufficient, and even if it exceeds 10, the effect is not as significant as that of 10.
shall be. Examples of the low-alloy electric resistance welded tube with excellent flattening performance according to the present invention will be described below. Examples Conventional steels 1, 2, 3, and 4 shown in Table 1 and low alloy ERW pipe steels 5, 6, 7, and 8 according to the present invention with excellent flattening performance were made into steel ingots by a normal method. Next, each steel strip was produced by hot rolling, seam welded using a conventional method to make eight electric resistance welded tubes, and some of them were seam annealed and normalized after welding. A flattening test and a bending test were conducted on the ERW pipe. In the flattening test, as shown in Figure 1 a and b, the welded part 1 is placed at the 3 o'clock position a and the 12 o'clock position b, and presses 2 and 3 are used from above and below to set the press interval H. was deformed so that it became 1/2 of the initial pipe diameter D, that is, H/D = 1/2, and the occurrence of cracks in the welded part at that time was investigated, and the test results under the condition shown in Figure 1 a are shown in Table 1. The results in Figure b are shown in the Test 1 column in the same table, and in the Test 2 column in the same table. On the other hand, in the bending test, as shown in Figure 2, the inner radius R
This study investigated the occurrence of cracks in the welded part when the pipe was bent at 90 degrees so that R = 6 times the outside diameter D, that is, R = 6D.The results are also shown in Table 1. It is listed. As is clear from Table 1, the high-tensile, low-alloy ERW steel pipe of the present invention exhibits extremely excellent flattening and bending performance even when as welded, and also has excellent flattening and bending performance compared to conventional seam annealed and normalized steel pipes. It shows much superior performance compared to steel.
【表】【table】
【表】
○：割れ発生せず
−：割れ発生
以上説明したように、本発明に係る低合金電縫
管は上記の構成を有しているものであるから、特
に、Ｓ含有量を低くし、その低Ｓ領域において
Caを含有させることによつて、へん平性能と曲
げ性能の優れた高張力低合金電縫鋼管を得ること
ができ、また、該鋼管の疲労特性を優れたものに
もできるのである。[Table] ○: No cracking -: Cracking As explained above, since the low alloy ERW pipe according to the present invention has the above structure, it is particularly suitable for reducing the S content. , in its low S region
By containing Ca, a high-tensile, low-alloy electric resistance welded steel pipe with excellent flattening performance and bending performance can be obtained, and the fatigue properties of the steel pipe can also be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図はへん平試験法を示す説明図、第２図は
曲げ試験法の説明図である。
１〜溶接部、２，３〜プレス。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the flattening test method, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the bending test method. 1 - welding section, 2, 3 - press.