專利名稱：低屈服比圓型支柱用鋼板和鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低屈服比的圓型支柱用鋼板和鋼管的制造方法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及能夠通過UOE制管法制造低屈服比的圓型支柱用鋼管的50公斤級(jí)低屈服比的圓型支柱用鋼板和鋼管制造方法。
背景技術(shù)：
近年，伴隨著以大都市為中心而產(chǎn)生的土地不足，要求最大限度的有效利用有限的土地。因此，替代以往的大致矩形的水平斷面形狀的大樓，而建設(shè)合乎土地形狀的不規(guī)則形狀的水平斷面形狀的大樓。這樣，由于建設(shè)的大樓的水平斷面形狀變化，在設(shè)計(jì)方面，與以往相比，有時(shí)必須改變例如設(shè)置梁的位置和梁的大小。
但是，以往作為建筑用結(jié)構(gòu)材料廣泛使用的方型支柱，例如梁的設(shè)置位置和設(shè)置角度受到限制，不能充分適應(yīng)上述梁設(shè)置位置的改變。
但是，作為建筑用結(jié)構(gòu)材料使用的支柱有方型支柱和圓型支柱。由于該圓型支柱具有(1)與方型支柱相比，在美觀方面出色，并且能夠降低柱面積，以及(2)即使是方型支柱安裝困難的角度，梁也能自由安裝的特點(diǎn)，近年，在例如站前周圍的再開發(fā)而進(jìn)行的地下停車場(chǎng)的建設(shè)時(shí)，作為建筑用結(jié)構(gòu)材料，其需求有增加的趨勢(shì)。
但是，雖然已知有UOE制管法，該方法通過以例如厚度6mm以上的厚板為原材料，通過強(qiáng)大的壓力機(jī)冷彎成U型后，由O型壓力機(jī)形成圓形，并從內(nèi)外面進(jìn)行埋弧焊接，主要用來制造輸送石油和天然氣的管路的大口徑鋼管，但是一直以來，上述圓型支柱主要是通過離心鑄造法來制造的。下面對(duì)其理由進(jìn)行說明。
即，通常，在很多情況下，管路用的大口徑鋼管在其用途方面對(duì)縱向(以下，在本說明書中稱為“L方向”)的屈服比沒有特殊的要求，對(duì)橫向(以下，在本說明書中稱為“T方向”)的屈服比有要求。另外，T方向的屈服比在API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值即使最低也只是85％(API SL 37th，1988)的程度。與此相反，含有圓型支柱的建筑用結(jié)構(gòu)材料為了防止地震等災(zāi)害發(fā)生時(shí)大樓倒塌，要求屈服比(屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比)低，具體的說，要求屈服比在80％以下(L方向)。
眾所周知，由UOE制管法得到的大口徑鋼管的屈服比，對(duì)T方向而言，由于在成形過程(U形壓力機(jī)成形，O形壓力機(jī)成形和擴(kuò)管)中產(chǎn)生的包辛格效應(yīng)和由選取試樣后的壓平展開產(chǎn)生的包辛格效應(yīng)，屈服強(qiáng)度與鋼板相比降低，同時(shí)，由于抗拉強(qiáng)度由于冷加工硬化稍有增加，故而與鋼板的屈服比相比顯著降低。另一方面，對(duì)L方向而言，上述包辛格(Bauschinger)效應(yīng)，在制造過程和選取試樣時(shí)均不產(chǎn)生，由于只產(chǎn)生冷加工硬化，屈服點(diǎn)增加，結(jié)果導(dǎo)致與鋼板的屈服比相比增加。
這樣，由UOE制管法制造圓型支柱，穩(wěn)定地滿足L方向和T方向要求的低屈服比是極其困難的。因此，以往，上述圓型支柱是由離心鑄造法制造的。
但是，實(shí)施離心鑄造法需要專用設(shè)備，導(dǎo)致制造成本上升。因此，近年來，提出了各種不采用離心鑄造法，能夠制造低屈服比的圓型支柱用鋼管的方法。
提出的各種方法有，例如，在特開平3-87317號(hào)公報(bào)中，將低碳鋼或者低碳低合金鋼管加熱到Ac3點(diǎn)以上，然后空冷，從(Ar3點(diǎn)-20℃)～(Ar3點(diǎn)-250℃)以30℃/sec以上的冷卻速度水冷，制造低屈服比鋼管的方法，在特開平3-87318號(hào)公報(bào)中，將低碳鋼或者低碳低合金鋼管加熱到(Ac3點(diǎn)-250℃)～(Ac3點(diǎn)-20℃)，緊接著以30℃/sec以上的冷卻速度水冷，制造低屈服比鋼管的方法，此外還有，特開平3-97810號(hào)公報(bào)或者特開平3-97811號(hào)公報(bào)中，簡(jiǎn)單敘述的話，將低碳鋼或者低碳低合金鋼鋼管加熱到Ac3點(diǎn)以上，在Ac3點(diǎn)以上將鋼管成形為方管，然后空冷，從(Ar3點(diǎn)-20℃)～(Ar3點(diǎn)-200℃)以30℃/sec以上的速度冷卻，制造低屈服比方管的方法。
這些方法，由于全都要管成形后進(jìn)行熱處理，以制造低屈服比鋼管，無論哪個(gè)都不能避免制造成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低屈服比圓型支柱用鋼板和鋼管的制造方法，能夠通過利用現(xiàn)有UOE制管設(shè)備的UOE制管法，在管成形后不進(jìn)行熱處理而以軋制態(tài)材料制造低屈服比的圓型支柱用鋼管。
其中，本發(fā)明的要點(diǎn)是一種50公斤級(jí)低屈服比圓型支柱用鋼板的制造方法，其特征在于，以重量百分比計(jì)，將具有由C0.10～0.18％，Si0.05～0.55％，Mn1.00～1.60％，P0.030％以下，S0.015％以下，Al0.003～0.10％，CEQ0.30～0.44％，剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼成分的鋼坯加熱到1000～1200℃溫度范圍，進(jìn)行在950℃以下溫度范圍的壓下率為50％以上的熱軋制，在780℃以上溫度范圍進(jìn)行最終精軋后，進(jìn)行空冷，從而制造低屈服比圓型支柱用鋼板。
另外，從其他方面看，是一種特征在于以上述低屈服比圓型支柱用鋼板為原材料，通過UOE制管法制造低屈服比的圓型支柱用鋼管的50公斤級(jí)低屈服比的圓型支柱用鋼管的制造方法。UOE制管法可以是通常條件的方法，例如，可以與經(jīng)過UO壓制→埋弧焊接→擴(kuò)管的通常的管路用大口徑鋼管制造方法相同。
下面，與作用效果一起，詳細(xì)說明本發(fā)明。并且，在以后的本說明書中，只要預(yù)先沒有進(jìn)行特別的說明，“％”意味著“重量％”。首先，對(duì)限定本發(fā)明中使用的鋼坯的成分的理由進(jìn)行說明。
C0.10～0.18％C是為了確保得到成品的強(qiáng)度而添加的。C含量不足0.10％不能確保強(qiáng)度，另一方面，如果超過0.18％，在UOE制管法中，埋弧焊接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高溫裂紋。因此，在本發(fā)明中，C含量限定在0.10％以上0.18％以下。
Si0.05～0.55％Si是為了強(qiáng)化鋼水脫氧，同時(shí)確保成品的強(qiáng)度而添加的。Si含量如果不足0.05％，不能得到充分的脫氧效果，另一方面，0.55％是關(guān)于焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材的JIS G 3106中規(guī)定的SM490A中Si含量的上限，超過此限度，則超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。因此，在本發(fā)明中，Si的含量限制在0.05％以上0.55％以下。
Mn1.00～1.60％Mn是為了確保成品強(qiáng)度而添加的。Mn含量不足1.00％時(shí)，不能確保足夠的強(qiáng)度，另一方面，1.60％是關(guān)于焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材的JIS G 3106中規(guī)定的SM490A中Mn含量的上限，超過此限度，會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。因此，在本發(fā)明中，Mn的含量限制在1.00％以上1.60％以下。
P0.030％以下P是本發(fā)明中的雜質(zhì)，由于含量多時(shí)，埋弧焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫裂紋，因此希望含量盡可能的少。但是，在0.030％以下，不會(huì)產(chǎn)生上述高溫裂紋，相反，極端降低會(huì)同時(shí)導(dǎo)致成本增加。因此，在本發(fā)明中，P含量限制在0.030％以下。
S0.015％以下S在本發(fā)明中是雜質(zhì)，不過，在UOE成形時(shí)，也是有助于確保必要的韌性的元素。因此，在本發(fā)明中，S含量限定在0.015％以下。
Al0.003～0.10％Al是為了強(qiáng)化鋼水脫氧而添加0.003％以上的。但是，如果Al添加超過0.10％，會(huì)產(chǎn)生氧化鋁系夾雜物。因此，在本發(fā)明中，Al含量限定在0.003％以上0.10％以下。
CEQ0.30～0.44％由下式表示的CEQ，即表現(xiàn)碳當(dāng)量的指標(biāo)，CEQ＝C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Ni/40+Mo/4+V/14如果不足0.30％，則強(qiáng)度不足，另一方面，如果超過0.44％，扭曲和現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)的缺陷發(fā)生率增高。因此，在本發(fā)明中，CEQ限定在0.30％以上0.44％以下。
上述以外的成分是Fe和不可避免的雜質(zhì)。作為不可避免的雜質(zhì)，容許Cr0.10％以下，Ni0.10％以下，Mo0.10％以下，V0.01％以下的程度。
在本發(fā)明中，將上述成分的鋼坯加熱到1000～1200℃溫度范圍。限定加熱溫度在1200℃以下的理由是，由于如果超過該溫度，進(jìn)行加熱，導(dǎo)致顆粒粗大化，在UO壓制成形時(shí)不能確保需要的最低限度的缺口韌性，另一方面，將加熱溫度限定在1000℃以上的理由是，如果不足1000℃，則難以將其后的最終完成溫度確保在后述的780℃以上。
在本發(fā)明中，進(jìn)行該加熱后，按照使950℃以下溫度范圍內(nèi)的壓下率達(dá)到50％以上的方式，進(jìn)行熱軋制，在780℃以上溫度范圍內(nèi)進(jìn)行最終精軋。確保950℃以下溫度范圍的壓下率達(dá)到50％以上的理由也是為了確保未再結(jié)晶區(qū)域的壓下比，確保UO壓制成形時(shí)需要的最低的缺口韌性。此外，最終完成溫度為780℃以上是由于在該溫度以下，預(yù)計(jì)由于加工硬化，在其后的制管工序中屈服比上升，為了使L方向的屈服比變?yōu)?0％以下，而充分降低鋼板的屈服比。
這樣結(jié)束熱軋制后，通過空冷，能夠制造低屈服比圓型支柱用鋼板。不進(jìn)行空冷，例如進(jìn)行水冷，由于成為過度的細(xì)晶粒組織，屈服比上升。
而且，將該低屈服比圓型支柱用鋼板作為原材料，由通常條件的UOE制管法，能夠制造低屈服比的圓型支柱用鋼管。該低屈服比的圓型支柱用鋼管是屈服比為50kgf/mm2級(jí)的圓型支柱用鋼管，其屈服比在80％以下。
這樣，通過本發(fā)明，可以保持軋制狀態(tài)，不進(jìn)行熱處理，由UOE制管法制造低屈服比的圓型支柱用鋼管。此外，下面參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但是，這是本發(fā)明的示例，本發(fā)明不能由此而被不恰當(dāng)?shù)南拗啤?br> 具體實(shí)施例方式
將具有如表1所示的鋼成分的鋼坯加熱到如表1所示的溫度，按照使在950℃～930℃范圍內(nèi)板厚度變?yōu)橥瑯尤绫?所示的值的方式，進(jìn)行熱軋制，在同樣如表1所示的完成溫度下進(jìn)行最終精軋后，進(jìn)行空冷或者水冷，制造了低屈服比圓型支柱用鋼板的試樣No.1～試樣No.12。并且，所謂的“調(diào)整溫度”，“調(diào)整厚度”是表示控制軋制條件的量，特別是，調(diào)整溫度是用于進(jìn)行控制軋制的控制、管理因素，調(diào)整厚度是表示在各調(diào)整溫度中厚度是最終板厚T的多少倍。
對(duì)于這些試樣而言，使用UOE制管法，制造低屈服比的圓型支柱用鋼管，同時(shí)，切出試驗(yàn)片，測(cè)量了YP(kgf/mm2)，TS(kgf/mm2)和YR(％)。
其結(jié)果表明，滿足本發(fā)明的范圍的試樣No.1～試樣No.6的屈服比低、強(qiáng)度高，適合作為低屈服比圓型支柱用。
與此相反，試樣No.7表明由于含有Ti，并且完成溫度低于下限，故屈服比上升。試樣No.8表明由于完成溫度低于本發(fā)明的下限，故屈服比上升。
試樣No.9表明由于C含量低于本發(fā)明范圍的下限，故強(qiáng)度不足。試樣No.10表明由于熱軋制后的冷卻采用水冷，故屈服比升高。
試樣No.11表明由于Mn含量低于本發(fā)明范圍的下限，故強(qiáng)度不足。試樣No.12表明由于熱軋制時(shí)，在930℃的板厚不足最終完成厚度的2倍，故UO壓制成形時(shí)產(chǎn)生了裂紋。
如以上詳細(xì)說明的那樣，通過本發(fā)明，可以由UOE制管法，保持軋制狀態(tài)，不進(jìn)行熱處理，制造低屈服比的圓型支柱用鋼管。與現(xiàn)有的離心鑄造法相比較，能夠大幅度降低制造成本，具有這樣效果的本發(fā)明的意義是極其顯著的。

表權(quán)利要求
1.一種50公斤級(jí)低屈服比圓型支柱用鋼板的制造方法，其特征在于，以重量百分比計(jì)，將具有由C0.10～0.18％，Si0.05～0.55％，Mn1.00～1.60％，P0.030％以下，S0.015％以下，Al0.003～0.10％，CEQ0.30～0.44％，剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼成分的鋼坯加熱到1000～1200℃的溫度范圍，并按照使950℃以下的溫度范圍的壓下率達(dá)到50％以上的方式，進(jìn)行熱軋制，在780℃以上的溫度范圍進(jìn)行最終精軋后，進(jìn)行空冷，從而制造低屈服比圓型支柱用鋼板。
2.一種50公斤級(jí)低屈服比圓型支柱用鋼管的制造方法，其特征在于，以權(quán)利要求1所述的低屈服比圓型支柱用鋼板為原材料，由UOE制管法制造低屈服比圓型支柱用鋼管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種采用UOE制管法，保持軋制狀態(tài)不進(jìn)行熱處理，來制造低屈服比的圓型支柱用鋼管的方法。以重量百分比計(jì)，將具有C0.10～0.18％，Si0.05～0.55％，P0.030％以下，S0.01 5％以下，Mn1.00～1.60％的鋼坯加熱到1000～1200℃的溫度范圍，并按照使950℃以下溫度范圍的壓下率到達(dá)50％以上的方式，進(jìn)行熱軋制，在780℃以上溫度范圍內(nèi)進(jìn)行最終精軋后，空冷。
文檔編號(hào)C21D8/10GK1924060SQ20051009780
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者山本昭夫, 樽井清 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社