JPH0428779B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0428779B2 JPH0428779B2 JP60055531A JP5553185A JPH0428779B2 JP H0428779 B2 JPH0428779 B2 JP H0428779B2 JP 60055531 A JP60055531 A JP 60055531A JP 5553185 A JP5553185 A JP 5553185A JP H0428779 B2 JPH0428779 B2 JP H0428779B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toughness
- tempered
- seamless steel
- tempering
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
産業上の利用分野
この発明は主として石油、ガス等の輸送用パイ
プラインに使用されるシームレス鋼管に関し、特
に直接焼入れ、焼もどし処理によつて製造される
高靭性シームレス鋼管に関するものである。
従来の技術
最近に至り、油井管・ラインパイプ等として使
用されるスームレス鋼管の製造にあたつては、主
として省エネルギの観点から、熱間圧延後の鋼管
をそのままその保有温度から焼入れし、しかる後
通常の調質鋼と同様に焼もどし処理する方法、す
なわち所謂直接焼入れ・焼もどし処理法を適用す
ることが多くなつている。
しかしながら、直接焼入れ・焼もどし処理を適
用してシームレス鋼管を製造する場合、焼入れ直
前のオーステナイト粒が一般に粗大であるため、
焼もどし後の靭性も従来の通常の再加熱・焼もど
し材と比較して劣る欠点がある。すなわち、直接
焼入れ・焼もどしを鋼板の製造に適用する場合
は、熱間圧延工程を各段階で圧下率条件や温度条
件を細かく制御る所謂制御圧延を実施することに
よつて直接焼入れ前のオーステナイト粒をある程
度微細とし、通常の再加熱焼入れ・焼もどし鋼板
と同等の靭性を得ることが可能であるが、シーム
レス鋼管と熱間圧延工程(製管工程)では制御圧
延が困難であり、そのため直接焼入れ前のオース
テナイトが粗大となつて焼もどし後の靭性が劣化
することを避け得なかつたのが実情である。
特にラインパイプ用鋼管の場合には、圧延直角
方向の靭性が高いことが要求されるが、圧延直角
方向の靭性は通常の再加熱焼入れ・焼もどし材の
場合でも、圧延方向の靭性と比較して劣るのが通
常であり、したがつて直接焼入れ・焼もどし処理
を適用して得られたシームレス鋼管は特に圧延直
角方向の靭性が低いことからラインパイプ用鋼管
として使用するには問題があつた。
このようなシームレス鋼管と直接焼入れ・焼も
どし材の靭性を改善する手段としては、例えば特
公昭57−11927号公報中には、直接焼入れ直前の
第二次熱間加工で相当歪にして0.2以上の加工を
加えることによつてオーステナイト粒を微細化す
る方法、あるいは第1次熱間加工後の鋼管を一旦
Ar1点以下に冷却し次いでAc3点以上に加熱する
ことによりオーステナイト粒の微細化を図る方法
が記載されている。しかしながら小径のシームレ
ス鋼管の製造に用いられるストレツチレデユーシ
ングミルの場合を除き、一般にラインパイプ用鋼
管として多用されている中径サイズのシームレス
鋼管の製造においては、第二次熱間加工に相当す
る最終サイジング過程での加工度は小さいのが通
常であつて、相当歪にして0.2以上の加工を加え
るためには大型かつ特殊な設備を必要とし、その
ため設備コストが嵩む問題を招く。また第一次熱
間加工後の鋼管を一旦Ar1点以下に冷却し次いで
Ac3点以上に加熱することにより細粒化を図る方
法では、熱間圧延途中で一旦冷却してその後再加
熱することになるため、通常の圧延によるシーム
レス鋼管製工程と比較し、圧延途中での冷却過程
およびそれに続く再加熱過程で余分な時間が費や
され、そのため圧延能率が低下して直接圧延の経
済的メリツトが失われてしまう問題を招く。
発明が解決すべき問題点
既に述べたように、直接焼入れ・焼もどし処理
を適用してシームレス鋼管を製造する場合、直接
焼入れ前のオーステナイト粒が粗大であるため、
高靭性を得ることが従来は困難であり、またその
ため高靭性が要求される用途の鋼管、特に圧延直
角方向の靭性が高いことが要求されるラインパイ
プ用には、直接焼入れ・焼もどし処理によつて製
造したシームレス鋼管は不適当とされていたのが
実情である。
またシームレス鋼管の直接焼入れ・焼もどし材
の靭性を改善するための前記特公昭57−11927号
公報中に記載されている方法も、設備コストの増
大よ圧延能率の低下等の問題から、実操業に適用
するには至らなかつた。
したがつてこの発明は、直接焼入れ・焼もどし
処理によつても高靭性が得られるようにしたシー
ムレス鋼管を提供することを目的とし、特に設備
コストの上昇や圧延能率の低下を招いたりするこ
とがないように、鋼管の化学成分の調整によつて
高靭性を実現することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
この発明のシームレス鋼管を主たる特徴は、高
靭性を実現するためにC量を低く抑え、同時に不
純物としてのP、Sを従来のシームレス鋼管には
見られない低水準に制限することにある。また、
必要に応じてCaを添加すること、さらに強度の
確保をCや析出強化型元素に頼らず必要に応じて
Bなどの焼入れ性を高める元素やCu、Niなどの
固溶強化型元素を利用することもこの発明の特徴
の一つである。
これらの手段のうちには、個々には靭性改善に
有効な手段として従来からある程度は知られてい
たものもあるが、これらの手段の有効な組合せに
よつて、シームレス鋼管の直接焼入れ・焼もどし
材の靭性が、従来の通常の再加熱焼入れ・焼もど
し材の水準に近い程度まで向上することは、従来
は認識されていなかつたのである。すなわち、前
述のようにシームレス鋼管の直接焼入れにおいて
は、粗大の組織にる靭性不良が顕著であつたため
に、従来はラインパイプ用鋼管として直接焼入れ
の適用は不適当であると考えられており、そのた
め従来は、シームレス鋼管の直接焼入れ・焼もど
し材を主としてパインパイプ用鋼管の適用するべ
く前述のような手段を組合せることについては、
特に試みられていなかつたのである。
具体的には、本願の第1発明のシームレス鋼管
は、C 0.01〜0.08%、Si 0.10〜0.50%、Mn
0.50〜2.00%、Al 0.001〜0.100%を含有し、かつ
不純物としてのPおよびSをP 0.010%以下、
S 0.0020%以下とし、残部がFeおよびその他の
不可避的不純物よりなることを特徴とする直接焼
入れ・焼もどし処理されたシームレス鋼管であ
る。
また第2発明のシームレス鋼管は、C 0.01〜
0.08%、Si 0.10〜0.50%、Mn 0.50〜200%、Al
0.001〜0.100%を含有するとともに、0.50%以下
のCu、1.0%以下のNi、0.030%以下のTi、0.0030
%以下のBおよび0.0060%以下のCaのうちから選
ばれた1種または2種以上を含有し、かつ不純物
としてのPおよびSをP 0.010%以下、S
0.0020%以下とし、残部がFeおよびその他の不可
避的不純物からなることを特徴とする直接焼入
れ・焼もどし処理されたシームレス鋼管である。
発明の具体的な説明
先ずこの発明のシームレス鋼管における基本成
分すなわち第1発明において規定している成分の
限定理由について説明する。
C:Cは靭性に対して有害な元素であり、靭性向
上のためには可及的にC量が低いことが望まし
い。したがつてC量な上限は通常のシームレス
鋼管より低い0.08%とする。しかしながら0.01
%未満では合金元素を多用しても強度確保が困
難となるから、0.01〜0.08%の範囲内とした。
Si:Siは通常の鋼において脱酸元素として添加さ
れる成分であり、この発明においても一般に靭
性の点で適正な水準とされる0.10〜0.50%の範
囲内において添加する。
Mn:Mnは焼入れ性を向上させる元素であつて、
靭性の低下を防ぎつつ強度を確保するために有
効であり、そのためには少なくとも0.5%以上
の添加が必要である。しかしながらMnは圧延
鋼材中に層状に偏析する傾向があり、過剰に含
有されれば圧延直角方向の靭性を劣化させるか
ら、上限を2.00%とし、0.5〜2.00%の範囲内で
添加することとした。
Al:Alは強度には直接関与しないが、靭性向上
に有効な元素であり、特に直接焼入れ材におい
ては焼入れ時に鋼中に存在する靭性に有害なN
を焼もどし時にAlNとして析出させて靭性を
向上させる作用を有する。しかしながらAlが
0.001%未満ではその効果が得られないから、
下限を0.001%とした。一方、通常の鋼中不純
物としての窒素量が最大0.0100%程度であるこ
とを考慮すればAl量は最大0.060%程度で充分
であるが、0.100%程までは靭性に悪影響を及
ぼさず、またBを含有する場合にはAlを多め
に添加することもあるため、Alの上限は0.100
%とした。
PおよびS:これらの元素はいずれも鋼中に不可
避的に含有される不純物成分であり、これらは
いずれも靭栄を劣化させる作用が強い。この発
明で対象としている直接焼入れ・焼もどし材に
おいては通常成分のままでは靭性が劣り、した
がつてこの発明ではP、Sの含有量を従来より
も一層低く制限することが特に重要である。し
たがつてP量、S量は可及的に低にことが好ま
しいが、いずれも通常成分より低い水準である
P0.010%以下、S 0.0020%以下に制限するこ
とによつて直接焼入れ・焼もどし材における靭
性改善効果が顕著となることから、上限をその
ように設定した。
本願の第1発明のシームレス鋼管の場合は、
上記各成分の残部はFeと、前記のP、S以外
の不可避的不純物とすれば良いが、第2発明の
場合には上記各成分のほか、さらにCu、Ni、
Ti、BおよびCaのうちから選ばれた1種また
は2種以上を含有することとする。これらの成
分の限定理由を次に説明する。
Cu:Cuは靭性を維持しつつ強度を向上させる作
用を果たし、したがつてCuを添加することに
よりその分C量を低減することが可能となつて
靭性向上のために有利となる。しかしながら
Cu量が0.5%を越えれば熱間加工性が低下する
から、Cuの上限を0.5%とした。なおCuを添加
する場合の下限には特に限定しないが、通常は
0.10%以上とすることが好ましい。
Ni:NiはCuと同様に靭性を劣化させずに降伏応
力を高める作用を果たし、またその分他の合金
成分を低減することにより靭性改善に有利とな
る。しかしながらNiは高価な元素であり、多
量に添加すれば直接焼入れの経済的メリツトを
減少させるから、上限を1.0%とした。なおNi
を添加する場合の下限は特に限定しないが、通
常は0.10%以上とすることが望ましい。
B:Bは強度向上に有効な元素であつて、C、
Mn量が少ない場合や管肉厚が厚い場合、ある
いは目標強度が高い場合などには欠かせない元
素であり、また強度向上と同時に焼入れ性向上
による靭性改善効果も有する。Bは微量でもこ
れらの効果が期待できるが、過剰に含有されれ
ば靭性を劣化させるから、上限を0.0030%とし
た。なおBの下限は特に定めないが、Bの効果
を積極的に得たい場合には0.0005%以上とする
ことが好ましい。
Ti:Tiは直接焼入れ材においてBを添加する場
合にそのBと同時添加することによつて、Bの
効果を助長する作用を有する。これは、Tiの
添加によつて高温でも安定なTiNを生成し、
Bの効果を阻害するNをトラツプするからであ
る。しかしながら過剰にTiを添加すればTiCの
析出等により靭性を低下させる作用が強くな
り、したがつてTiの上限は0.030%とした。な
おTiを添加する場合の下限は特に限定しない
が、Tiの添加効果を積極的に得るためには、
0.005%以上添加することが好ましい。
Ca:Caは靭性をより一層向上させるために有効
な元素であるが、その含有量が過剰となれば逆
に靭性を劣化させるから、上限を0.0060%とし
た。なおCaを添加する場合の下限は特に限定
しないが、Caの添加効果を積極的に期待する
場合は0.0010%以上添加することが好ましい。
なお本願の第1発明、第2発明においては上
述のような成分元素の制限によつて高靭性を有
する直接焼入れ・焼もどしによるシームレス鋼
管を得ることができるが、特に高強度を必要と
する場合は、上記各成分元素のほか、以下に示
すような範囲で、Cr、Mo、Nb、Vのうち1
種または2種以上の合金元素を含有することが
許容され、これらの合金元素の含有によつて比
較的靭性を損なわずに高強度でかつ高靭性を有
する直接焼入れ・焼もどしによるシームレス鋼
管を得ることができる。
すなわち、Crについては、焼入れ性を向上
させるとともに弱い析出強化作用を有するが、
多過ぎれば靭性を劣化させる傾向を示すため、
0.50%以下の範囲で許容される。
またMoについては、焼入れ性を向上させる
作用が大きく、有効であるが、析出強化による
靭性劣化作用もCrより強いため、0.20%以下の
範囲を許容範囲とする。
Nbは、ラインパイプ用鋼材に多用されてい
る元素であり、再加熱焼入れ・焼もどし材の場
合には結晶粒微細化による靭栄改善効果も期待
できるが、直接焼入れ・焼もどし材の場合には
析出強化作用が極めて顕著となり、そのため靭
性劣化作用も強く現われる。したがつてNbの
許容範囲は、通常の許容範囲より低く、0.030
%を上限とする。
さらにVについても同様に析出強化作用が強
く、多過ぎれば靭性劣化が大きくなるから、V
は顕著な靭性劣化を招かない範囲、すなわち、
0.050%以下の範囲で許容される。
以上のように本願の各発明は靭性に有害なCを
極力抑制し、かつ不純物としてのP、Sを従来よ
りも低い範囲に制限することによつて、また特に
第2発明の場合にはそれに加えて焼入れ性を向上
させる元素や固溶強化型の元素を添加することに
よつて、シームレス鋼管の直接焼入れ・焼もどし
材において従来の通常の再加熱焼入れ・焼もどし
材に近い高靭性を有することが可能となつたので
ある。
なおこの発明のシームレス鋼管の製造にあたつ
ては、常法に従つて熱間加工によりシームレス鋼
管を製管(圧延)し、その保有温度を利用して直
ちに直接焼入れを行ない、その後焼もどせば良
い。すなわちこの発明のシームレス鋼管において
は、その圧延途中で一旦Ar1点以下に冷却した後
Ac3点以上に再加熱するような特殊な操作や、最
終サイジング加工における加工率を極端に大きく
する等の手段を用いずに、高靭性を得ることがで
きるのである。
実施例
第1表に示す成分組成を有する鋼A〜F(従来
鋼)および鋼G〜Tのシームレス鋼管を、通常の
マンネスマン‐プラグミル圧延法によつて第2表
中に示す管サイズに圧延製管し、圧延直後の管に
直接焼入れを施した。但し従来鋼については、一
部の圧延終了後の管を一旦室温まで冷却し、しか
る後Ac3点以上に加熱して焼入れる再加熱焼入れ
処理も併せて実施した。
なお直接焼入れ処理された鋼管は、圧延途中で
一旦Ar1点以下に冷却する細粒化処理は施されて
いないものであり、あくまで通常のプロセスに従
つて圧延され、直接焼入れされたものである。
上述のようにして直接焼入れされた後の鋼管、
および再加熱焼入れされた鋼管は、620〜720℃の
種々の温度において焼もどし処理し、焼もどし後
の鋼管の強度および靭製を調べた。なおここで強
度はすべて管軸に平行なAPI全厚試験片によつて
調べ、また靭製は管軸に垂直な(したがつて圧延
方向に対し直角な方向に沿つた)10mm×10mmサイ
ズのシヤルピー衝撃試験片によつて調査した。
第2図には、代表的な従来鋼である鋼Aについ
て、直接焼入れ後種々の温度で焼もどした場合の
強度および靭栄と、再加熱焼入れ後種々の温度で
焼もどした場合の強度および靭性とを比較して示
すものである。第2図から明らかなように、従来
鋼の場合、再加熱焼入れ・焼もどし材のシヤルピ
ー破面遷移温度が−90℃前後であるのに対して直
接焼入れ・焼もどし材のシヤルピー破面遷移温度
は−40℃前後であり、同じ強度水準で比較しても
直接焼入れ・焼もどし材が再加熱焼入れ・焼もど
し材よりも40℃前後シヤルピー破面遷移温度が高
くなつて靭性が劣化していることが明らかであ
る。
一方第1図は、上述のような従来鋼における直
接焼入れ・焼もどし材の靭性劣化を改善すべく発
明されたこの発明の代表的鋼種である本発明鋼G
と、代表的従来鋼Bとについて直接焼入れ・焼も
どし後の強度・靭性を比較したものである。第1
図から、従来鋼Bの直接焼入れ・焼もどし後のシ
ヤルピー破面遷移温度が−50℃前後と高く、靭性
が劣つているのに対し、本発明鋼Gの場合には同
じ直接焼入れ・焼もどし材のシヤルピー破面遷移
温度が−90℃前後と著しく改善されていることが
判る。すなわち本発明鋼においては、直接焼入
れ・焼もどし処理を適用した場合でも、従来鋼の
再加熱焼入れ・焼もどし後の靭性に匹敵する水準
の高靭性が達成されたことが明らかである。
さらに第2表は、第1表に示した種々の鋼A〜
F、G〜Tを表中に示した各管サイズに圧延し、
直接焼入れ後種々の温度で焼もどした試験結果の
うち、650℃×10分の焼もどし後のデータを代表
として示したものである。第2表から、本発明鋼
はいずれも従来鋼と比較して優れた靭性を有する
ことが明らかである。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD This invention relates to seamless steel pipes mainly used for pipelines for transporting oil, gas, etc., and particularly to high-toughness seamless steel pipes manufactured by direct quenching and tempering. Conventional technology Recently, in the production of smooth steel pipes used as oil country tubular goods, line pipes, etc., mainly from the viewpoint of energy saving, the steel pipes after hot rolling are quenched from their original temperature and then heated. After that, a method of tempering the steel in the same way as ordinary tempered steel, that is, a so-called direct quenching/tempering method is increasingly being applied. However, when direct quenching and tempering are applied to manufacture seamless steel pipes, the austenite grains immediately before quenching are generally coarse;
The toughness after tempering is also inferior compared to conventional reheated and tempered materials. In other words, when applying direct quenching and tempering to the production of steel sheets, the austenite before direct quenching is It is possible to make the grains finer to some extent and obtain toughness equivalent to ordinary reheated and quenched/tempered steel sheets, but controlled rolling is difficult in seamless steel pipes and hot rolling processes (pipe manufacturing processes), so direct rolling is difficult. The reality is that it is unavoidable that the austenite before quenching becomes coarse and the toughness after tempering deteriorates. In particular, steel pipes for line pipes are required to have high toughness in the direction perpendicular to rolling, but the toughness in the direction perpendicular to rolling is compared to the toughness in the rolling direction, even in the case of ordinary reheat-quenched and tempered materials. Seamless steel pipes obtained by direct quenching and tempering have low toughness, especially in the direction perpendicular to the rolling direction, and therefore have problems when used as steel pipes for line pipes. . As a means to improve the toughness of such seamless steel pipes and directly quenched/tempered materials, for example, Japanese Patent Publication No. 11927/1983 describes a method to improve the toughness of seamless steel pipes and directly quenched/tempered materials by increasing the toughness by a considerable strain of 0.2 or more in secondary hot working immediately before direct quenching. A method of refining austenite grains by adding a process of
A method is described in which austenite grains are refined by cooling to an Ar point of 1 or less and then heating to an Ac of 3 points or more. However, with the exception of stretch reducing mills used to manufacture small-diameter seamless steel pipes, in the manufacture of medium-diameter seamless steel pipes that are commonly used as line pipes, this is equivalent to secondary hot working. Normally, the degree of processing in the final sizing process is small, and large and special equipment is required to add significant strain of 0.2 or more, leading to the problem of increased equipment costs. In addition, the steel pipe after the first hot working is cooled to below 1 point of Ar, and then
In the method of achieving grain refinement by heating to Ac 3 points or higher, the process requires cooling once during hot rolling and then reheating. Additional time is spent in the cooling process and the subsequent reheating process, leading to a problem in which the rolling efficiency is reduced and the economic benefits of direct rolling are lost. Problems to be Solved by the Invention As already mentioned, when direct quenching and tempering treatments are applied to manufacture seamless steel pipes, the austenite grains before direct quenching are coarse;
It has been difficult to obtain high toughness in the past, and for this reason, direct quenching and tempering treatments are required for steel pipes that require high toughness, especially for line pipes that require high toughness in the direction perpendicular to rolling. The reality is that the seamless steel pipes manufactured in this way were considered unsuitable. Furthermore, the method described in the aforementioned Japanese Patent Publication No. 57-11927 for improving the toughness of directly quenched and tempered seamless steel pipes is not suitable for practical use due to problems such as increased equipment costs and reduced rolling efficiency. It was not possible to apply it to Therefore, an object of the present invention is to provide a seamless steel pipe that can obtain high toughness even through direct quenching and tempering treatment, and in particular, it is an object of the present invention to provide a seamless steel pipe that can obtain high toughness even when subjected to direct quenching and tempering treatments, and in particular, to avoid problems such as an increase in equipment costs and a decrease in rolling efficiency. The aim is to achieve high toughness by adjusting the chemical composition of steel pipes so that there is no corrosion. Means to Solve the Problems The main features of the seamless steel pipe of this invention are that the amount of C is kept low to achieve high toughness, and at the same time, the content of P and S as impurities is kept to a low level not found in conventional seamless steel pipes. The goal is to limit Also,
Add Ca as needed, and use elements that increase hardenability such as B and solid solution strengthening elements such as Cu and Ni to ensure strength, instead of relying on C or precipitation-strengthening elements. This is also one of the features of this invention. Some of these methods have been known to some extent individually as effective means for improving toughness, but an effective combination of these methods can improve the direct quenching and tempering of seamless steel pipes. It was not previously recognized that the toughness of the material could be improved to a level close to that of conventional reheated, quenched and tempered materials. In other words, as mentioned above, in the direct quenching of seamless steel pipes, poor toughness due to the coarse structure was noticeable, so direct quenching was previously thought to be inappropriate for line pipe steel pipes. Therefore, in the past, it has been difficult to combine the above-mentioned methods to apply direct quenching and tempering of seamless steel pipes mainly to steel pipes for pine pipes.
It had not been particularly attempted. Specifically, the seamless steel pipe of the first invention of the present application contains 0.01 to 0.08% C, 0.10 to 0.50% Si, and Mn.
0.50-2.00%, Al 0.001-0.100%, and P and S as impurities P 0.010% or less,
This is a directly quenched and tempered seamless steel pipe characterized by S content of 0.0020% or less, with the remainder consisting of Fe and other unavoidable impurities. Moreover, the seamless steel pipe of the second invention has C 0.01~
0.08%, Si 0.10~0.50%, Mn 0.50~200%, Al
Contains 0.001 to 0.100%, as well as 0.50% or less Cu, 1.0% or less Ni, 0.030% or less Ti, 0.0030
% or less of B and 0.0060% or less of Ca, and contains P and S as impurities of P 0.010% or less, S
This is a directly quenched and tempered seamless steel pipe characterized by a content of 0.0020% or less, with the remainder consisting of Fe and other unavoidable impurities. Detailed Description of the Invention First, the basic components of the seamless steel pipe of the present invention, that is, the reasons for limiting the components defined in the first invention will be explained. C: C is an element harmful to toughness, and in order to improve toughness, it is desirable that the amount of C be as low as possible. Therefore, the upper limit of C content is set at 0.08%, which is lower than that of ordinary seamless steel pipes. However 0.01
If it is less than 0.0%, it will be difficult to secure strength even if the alloying element is used extensively, so it was set within the range of 0.01 to 0.08%. Si: Si is a component added as a deoxidizing element in ordinary steel, and in the present invention, it is added within a range of 0.10 to 0.50%, which is generally considered to be an appropriate level from the viewpoint of toughness. Mn: Mn is an element that improves hardenability.
It is effective for ensuring strength while preventing a decrease in toughness, and for this purpose it is necessary to add at least 0.5% or more. However, Mn tends to segregate in a layered manner in rolled steel materials, and if excessively contained, the toughness in the direction perpendicular to the rolling direction deteriorates, so the upper limit was set at 2.00%, and it was decided to add within the range of 0.5 to 2.00%. . Al: Although Al is not directly involved in strength, it is an effective element for improving toughness. Especially in directly quenched materials, N, which is present in steel during quenching and is harmful to toughness, is an element that is effective in improving toughness.
It has the effect of improving toughness by precipitating as AlN during tempering. However, Al
If the concentration is less than 0.001%, the effect cannot be obtained.
The lower limit was set at 0.001%. On the other hand, considering that the nitrogen content as an impurity in normal steel is about 0.0100% at most, a maximum Al content of about 0.060% is sufficient, but up to about 0.100% does not have a negative effect on toughness, and B When containing aluminum, a large amount of Al may be added, so the upper limit of Al is 0.100.
%. P and S: Both of these elements are impurity components that are inevitably contained in steel, and both have a strong effect of deteriorating toughness. In the directly quenched and tempered material targeted by this invention, the toughness is inferior if the normal ingredients are used as they are, so in this invention it is particularly important to limit the contents of P and S to even lower levels than in the past. Therefore, it is preferable to keep the P content and S content as low as possible, but both levels are lower than normal components.
By limiting P to 0.010% or less and S to 0.0020% or less, the effect of improving toughness in directly quenched and tempered materials becomes significant, so the upper limits were set as such. In the case of the seamless steel pipe of the first invention of the present application,
The remainder of each of the above components may be Fe and unavoidable impurities other than the above-mentioned P and S, but in the case of the second invention, in addition to the above components, Cu, Ni,
It contains one or more selected from Ti, B, and Ca. The reasons for limiting these components will be explained below. Cu: Cu functions to improve strength while maintaining toughness. Therefore, by adding Cu, it becomes possible to reduce the amount of C, which is advantageous for improving toughness. however
If the amount of Cu exceeds 0.5%, hot workability deteriorates, so the upper limit of Cu was set at 0.5%. There is no particular lower limit when adding Cu, but it is usually
The content is preferably 0.10% or more. Ni: Like Cu, Ni has the effect of increasing yield stress without deteriorating toughness, and by correspondingly reducing other alloy components, it is advantageous for improving toughness. However, Ni is an expensive element, and if added in large amounts it reduces the economic benefits of direct quenching, so the upper limit was set at 1.0%. Furthermore, Ni
The lower limit for adding is not particularly limited, but it is usually desirable to set it to 0.10% or more. B: B is an element effective for improving strength, and C,
It is an indispensable element when the amount of Mn is small, when the pipe wall thickness is thick, or when the target strength is high, and it also has the effect of improving toughness by improving hardenability at the same time as improving strength. These effects can be expected even with a small amount of B, but if it is contained in excess, the toughness deteriorates, so the upper limit was set at 0.0030%. There is no particular lower limit for B, but if you want to actively obtain the effects of B, it is preferably 0.0005% or more. Ti: Ti has the effect of enhancing the effect of B by adding it simultaneously with B when it is added to the directly quenched material. The addition of Ti produces TiN, which is stable even at high temperatures.
This is because it traps N, which inhibits the effect of B. However, if Ti is added in excess, the effect of reducing toughness due to TiC precipitation etc. becomes stronger, so the upper limit of Ti was set at 0.030%. There is no particular lower limit when adding Ti, but in order to actively obtain the effect of adding Ti,
It is preferable to add 0.005% or more. Ca: Ca is an effective element for further improving toughness, but if its content is excessive, it will actually deteriorate toughness, so the upper limit was set at 0.0060%. Note that the lower limit of Ca addition is not particularly limited, but when the effect of Ca addition is actively expected, it is preferable to add 0.0010% or more. In addition, in the first and second inventions of the present application, it is possible to obtain a seamless steel pipe with high toughness by direct quenching and tempering by limiting the component elements as described above, but especially when high strength is required. In addition to each of the above component elements, 1 of Cr, Mo, Nb, and V is included in the range shown below.
To obtain a seamless steel pipe by direct quenching and tempering, which has high strength and high toughness without compromising toughness by containing these alloying elements. be able to. In other words, Cr improves hardenability and has a weak precipitation strengthening effect, but
Too much of it tends to deteriorate toughness, so
Acceptable within the range of 0.50% or less. Furthermore, although Mo has a large effect of improving hardenability and is effective, it also has a stronger effect of degrading toughness due to precipitation strengthening than Cr, so the allowable range is 0.20% or less. Nb is an element often used in steel materials for line pipes, and in the case of reheat-quenched and tempered materials, it can be expected to improve toughness by refining grains, but in the case of directly quenched and tempered materials, it can be expected to improve toughness. The precipitation strengthening effect becomes extremely pronounced, and therefore the toughness deterioration effect also appears strongly. Therefore, the tolerance range for Nb is lower than the normal tolerance range, 0.030
The upper limit is %. Furthermore, V also has a strong precipitation-strengthening effect, and too much V will result in greater toughness deterioration.
is within the range that does not cause significant toughness deterioration, that is,
Permissible within the range of 0.050% or less. As described above, each of the inventions of the present application suppresses C, which is harmful to toughness, as much as possible, and limits P and S as impurities to a lower range than before, and especially in the case of the second invention, In addition, by adding elements that improve hardenability and solid solution strengthening elements, direct quenching and tempering materials for seamless steel pipes have high toughness close to that of conventional reheating quenching and tempering materials. It became possible. In the production of the seamless steel pipe of this invention, the seamless steel pipe is produced (rolled) by hot working according to a conventional method, and then directly quenched using the retained temperature, and then tempered. good. In other words, in the seamless steel pipe of the present invention, after it is once cooled to below the Ar point during rolling,
High toughness can be achieved without special operations such as reheating to Ac 3 or higher points or extremely high processing rates in the final sizing process. Example Seamless steel pipes of steels A to F (conventional steels) and steels G to T having the compositions shown in Table 1 were rolled to the pipe sizes shown in Table 2 by the usual Mannesmann-plug mill rolling method. The tube was then directly quenched immediately after rolling. However, for conventional steel, a reheating and quenching process was also performed in which some of the rolled tubes were once cooled to room temperature and then heated to Ac 3 or higher for quenching. Directly quenched steel pipes are not subjected to a grain refining process in which the pipe is cooled down to below 1 point of Ar during rolling, but are simply rolled according to the normal process and directly quenched. . Steel pipe after being directly quenched as described above,
The reheated and quenched steel pipes were tempered at various temperatures from 620 to 720°C, and the strength and toughness of the steel pipes after tempering were examined. In addition, all the strengths were examined using API full-thickness test specimens parallel to the tube axis, and the toughness was measured using 10 mm It was investigated using a Charpy impact test piece. Figure 2 shows the strength and toughness of Steel A, a typical conventional steel, when tempered at various temperatures after direct quenching, and the strength and toughness when tempered at various temperatures after reheat quenching. This is a comparison of toughness. As is clear from Figure 2, in the case of conventional steel, the sharpy fracture surface transition temperature of the reheated quenched and tempered material is around -90℃, while the sharpy fracture surface transition temperature of the directly quenched and tempered material. is around -40°C, and even when compared at the same strength level, the directly quenched and tempered material has a shear py fracture transition temperature that is around 40°C higher than the reheated and tempered material, and its toughness has deteriorated. That is clear. On the other hand, Fig. 1 shows the present invention steel G, which is a representative steel type of this invention invented to improve the toughness deterioration of directly quenched and tempered materials in conventional steels as described above.
This is a comparison of the strength and toughness after direct quenching and tempering of this steel and typical conventional steel B. 1st
From the figure, it can be seen that the conventional steel B has a high sharpy fracture surface transition temperature of around -50°C after direct quenching and tempering, and its toughness is inferior, whereas in the case of the invention steel G, the same direct quenching and tempering It can be seen that the material's Charpy fracture surface transition temperature has been significantly improved to around -90℃. In other words, it is clear that in the steel of the present invention, even when direct quenching and tempering treatment was applied, high toughness comparable to the toughness of conventional steel after reheating and quenching and tempering was achieved. Furthermore, Table 2 shows the various steels A~ shown in Table 1.
F, G to T are rolled to each pipe size shown in the table,
Among the test results of tempering at various temperatures after direct quenching, the data after tempering at 650°C for 10 minutes are shown as a representative. From Table 2, it is clear that all of the steels of the present invention have superior toughness compared to conventional steels.
【表】【table】
【表】
よる。
発明の効果
前述の実施例からも明らかなように、この発明
によれば、従来高靭性を得ることが困難とされて
いたシームレス鋼管の直接焼入れ・焼もどし処理
材において優れた靭性を有する鋼管を提供するこ
とができ、しかも通常のシームレス鋼管の圧延工
程(製管工程)をなんら変更する必要がないた
め、設備コストや圧延効率の低下を招くことなく
高靭性を有する、直接焼入れ・焼もどし処理され
たシームレス鋼管を得ることができるから、直接
焼入れ・焼もどし処理の経済的メリツトを充分に
生かすことができる。[Table] Depends.
Effects of the Invention As is clear from the examples described above, according to the present invention, it is possible to produce steel pipes with excellent toughness in directly quenched and tempered seamless steel pipes, for which it has been difficult to obtain high toughness in the past. Furthermore, since there is no need to make any changes to the regular seamless steel pipe rolling process (pipe manufacturing process), this direct quenching/tempering treatment provides high toughness without reducing equipment costs or rolling efficiency. Since a seamless steel pipe can be obtained, the economic advantages of direct quenching and tempering can be fully utilized.
第1図は本発明鋼Gにおよび従来鋼Bの直接焼
入れ・焼もどし材について、種々の温度で焼もど
した場合の靭性および強度を比較して示す分布
図、第2図は従来鋼Aを直接焼入れ・焼もどし材
および再加熱焼入れ・焼もどし材について、種々
の温度で焼もどした場合の靭性よおび強度を示す
分布図である。
Figure 1 is a distribution diagram comparing the toughness and strength of the directly hardened and tempered materials of the invention steel G and conventional steel B when tempered at various temperatures. FIG. 2 is a distribution chart showing the toughness and strength of directly quenched/tempered materials and reheated quenched/tempered materials when tempered at various temperatures.
Claims (1)
0.10〜0.50%、Mn 0.50〜2.00%、Al 0.001〜
0.100%を含有し、かつ不純物としてのPおよび
SをP 0.010%以下、S 0.0020%以下とし、
残部がFeおよびその他の不可避的不純物よりな
ることを特徴とする直接焼入後焼もどし処理され
た高靭性シームレス鋼管。 2 C 0.01〜0.08%、Si 0.10〜0.50%、Mn
0.50〜2.00%、Al 0.001〜0.100%を含有するとと
もに、0.50%以下のCu、1.0%以下のNi、0.030%
以下のTi、0.0030%以下のB、および0.0060%以
下のCaのうちから選ばれた1種または2種以上
を含有し、かつ不純物としてのPおよびSをP
0.010%以下、S 0.0020%以下とし、残部がFe
および不可避的不純物よりなることを特徴とする
直接焼入後焼もどし処理された高靭性シームレス
鋼管。[Claims] 1 C 0.01 to 0.08% (weight%, same hereinafter), Si
0.10~0.50%, Mn 0.50~2.00%, Al 0.001~
0.100%, and P and S as impurities are P 0.010% or less and S 0.0020% or less,
A high-toughness seamless steel pipe that is directly quenched and then tempered, the balance of which is Fe and other unavoidable impurities. 2C 0.01~0.08%, Si 0.10~0.50%, Mn
Contains 0.50-2.00%, Al 0.001-0.100%, as well as 0.50% or less Cu, 1.0% or less Ni, 0.030%
Contains one or more selected from the following Ti, 0.0030% or less B, and 0.0060% or less Ca, and contains P and S as impurities.
0.010% or less, S 0.0020% or less, and the balance is Fe.
A high-toughness seamless steel pipe that is directly quenched and then tempered, and is characterized by containing unavoidable impurities.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5553185A JPS61213344A (en) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | High toughness seamless steel pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5553185A JPS61213344A (en) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | High toughness seamless steel pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213344A JPS61213344A (en) | 1986-09-22 |
| JPH0428779B2 true JPH0428779B2 (en) | 1992-05-15 |
Family
ID=13001309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5553185A Granted JPS61213344A (en) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | High toughness seamless steel pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213344A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005046459B4 (en) * | 2005-09-21 | 2013-11-28 | MHP Mannesmann Präzisrohr GmbH | Process for the production of cold-finished precision steel tubes |
| CN102615476A (en) * | 2012-01-19 | 2012-08-01 | 南京理工大学 | X70-level large-aperture thick-wall seamless pipe for deep sea and manufacturing method of pipe |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112369A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-03 | Nippon Steel Corp | Electric welded steel tube provided with high toughness electric welded zone |
| JPS54127824A (en) * | 1978-03-28 | 1979-10-04 | Kawasaki Steel Co | Steel material for electric seam pipe having good hook crack resistance |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP5553185A patent/JPS61213344A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61213344A (en) | 1986-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2567150B2 (en) | Manufacturing method of high strength low yield ratio line pipe material for low temperature | |
| JP2834654B2 (en) | High toughness hot work tool steel | |
| JPH02250941A (en) | Low carbon chromium-molybdenum steel and its manufacture | |
| JP3077567B2 (en) | Method of manufacturing steel for low-temperature rebar | |
| JP3579307B2 (en) | 60kg-class direct quenched and tempered steel with excellent weldability and toughness after strain aging | |
| JPH0428779B2 (en) | ||
| JP2500948B2 (en) | Manufacturing method of thick 80kgf / mm2 grade high strength steel with excellent weldability | |
| JPS5920423A (en) | Production of 80kgf/mm2 class seamless steel pipe having excellent low temperature toughness | |
| JPH083636A (en) | Method of manufacturing low yield ratio high toughness steel | |
| JPS613833A (en) | Manufacture of high strength steel with superior weldability | |
| JPH0826395B2 (en) | 80 kgf / mm with excellent weldability (2) High-strength steel manufacturing method | |
| JPH048486B2 (en) | ||
| JP3033459B2 (en) | Manufacturing method of non-heat treated high strength steel | |
| JP3007246B2 (en) | Method for producing 590 N / mm2 class high strength steel with excellent weldability and yield ratio of 80% or less | |
| JP3297090B2 (en) | Processing method of high tensile strength steel with little increase in yield ratio | |
| JPS62149845A (en) | Cu precipitation type steel products having excellent toughness of welded zone and its production | |
| JPH06145787A (en) | Production of high tensile strength steel excellent in weldability | |
| JP2002339038A (en) | Method for producing low-alloyed high strength steel having excellent fracture strength and sulfide stress corrosion cracking resistance, and steel tube consisting of the steel | |
| JPH04232209A (en) | Manufacture of steel pipe for oil well excellent in ssc resistance | |
| JP3062275B2 (en) | Steel for high strength shaft parts | |
| JP3007247B2 (en) | Method for producing TS590N / mm2 class high strength steel with excellent weldability and yield ratio of 80% or less | |
| JP3426047B2 (en) | Method for producing low yield ratio 590 N / mm2 class high strength steel with excellent weldability | |
| JP2025148485A (en) | Wire rod and component with improved delayed fracture resistance and manufacturing method thereof | |
| JPS6254019A (en) | Manufacture of 80kg class ultrathick high tensile steel plate superior in weldability and low temperature toughness | |
| JPH06279919A (en) | Cr-Mo steel plate for pressure vessel and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |