專利名稱:高加工性鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及加工性優(yōu)良的鋼管及其制造方法。
背景技術(shù):
為了減輕重量、降低成本,正在研究將電(阻)焊鋼管用于汽車零件。但是,現(xiàn)有的電焊鋼管,不能得到足夠好的加工性。例如,汽車的行走部分零件要進(jìn)行彎曲加工。然而,現(xiàn)有的電焊鋼管存在彎曲的外側(cè)的減壁量大,在顯著的情況下會產(chǎn)生破斷的問題。并且,在即使不產(chǎn)生破斷的情況下,若減壁量大,為了滿足設(shè)計應(yīng)力,也必須采用厚壁材料,故不能實現(xiàn)輕量化。
對于這樣的問題,大家知道,例如如特開昭55-56624號公報所公開的那樣,使管軸方向的r值(蘭克福特(ランクフォ-ド)值)提高是有效的。但是,提高鋼管的r值的方法,例如如特開平6-41689號公報所公開的那樣,僅僅知道提高鋼管的原料即帶鋼的r值。制造電焊鋼管時,存在因接縫焊接使其熔化或相變的部分的r值降低的問題。另外,還存在不能適用于熱軋鋼板、高強(qiáng)度鋼板、低碳、中碳、高碳鋼板之類的不能得到高r值的鋼板的問題。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是提供一種通過接縫焊接,產(chǎn)生熔化或相變的部分具有與其它部分同等程度的高的管軸方向r值,加工性、特別是彎曲加工性優(yōu)良的鋼管及其制造方法。
本發(fā)明者們在解決上述課題時,認(rèn)為為了使焊縫附近的焊接部位的r值提高,必須對電焊鋼管進(jìn)行加工、熱處理。另外,對于將具有高r值的冷軋帶鋼進(jìn)行電焊焊接得到的鋼管,在圓周方向全部位置上均等地進(jìn)行加工、熱處理的方法進(jìn)行了研究。在該研究過程中發(fā)現(xiàn),利用對電焊鋼管在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域、以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制的方法(以下稱作“本發(fā)明方法”),長度方向(管軸方向)r值在包括焊縫部分在內(nèi)的圓周方向全部位置上顯著提高,為1.2以上,甚至為1.6以上。
另外,將本發(fā)明的方法應(yīng)用于將各種鋼板作為原料帶鋼的電焊鋼管的結(jié)果發(fā)現(xiàn),與原來的帶鋼的r值無關(guān),可以得到高的r值。并且,根據(jù)本發(fā)明的方法判明,不必對成分加以限制,該成分是以往為了得到高r值對薄鋼板成分的規(guī)定,即不必減少C、N量和添加Ti、Nb等穩(wěn)定化元素。所以,即使在將帶鋼中難以具有高r值的熱軋鋼板、雙相鋼等高強(qiáng)度鋼、及低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼用于原料帶鋼的情況下,也可以制造具有高r值的電焊鋼管。
下面關(guān)于即使鋼板不為高r值、而鋼管也成為高r值的原因,就本發(fā)明者的研究加以說明。
若在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域、以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制,則形成長度方向上的<110>軸、半徑方向上的<111>~<110>軸各自平行的理想的軋制織構(gòu),并因產(chǎn)生恢復(fù)、再結(jié)晶而進(jìn)一步成長。由于該織構(gòu)而可獲得高r值。通過軋制形成的織構(gòu),因加工變形而使結(jié)晶回轉(zhuǎn),故驅(qū)動力極大。這種織構(gòu)與薄鋼板得到高r值時通過再結(jié)晶得到的織構(gòu)不同,不易受第二相和固溶碳的影響。其結(jié)果,即使在制造鋼板階段難以得到高r值的帶鋼鋼種,在制造鋼管階段也可得到高r值。
另外,在低溫下即使進(jìn)行減徑軋制也不能得到高r值,是因為加工硬化程度大,不引起理想的結(jié)晶回轉(zhuǎn),或因為溫度低,不產(chǎn)生充分的回復(fù)、再結(jié)晶。又,在冷狀態(tài)下進(jìn)行減徑軋制后再進(jìn)行再結(jié)晶退火的方法不能得到高r值,是因為冷軋、再結(jié)晶時受第二相和固溶碳的影響,織構(gòu)不發(fā)達(dá)的緣故。
在薄鋼板生產(chǎn)領(lǐng)域,一般知道高r值鋼板的生產(chǎn)方法是將鋼在熱鐵素體區(qū)域軋成鋼板。這種高r值鋼板的生產(chǎn)方法的特征是,將降低C、N量且添加Ti、Nb等穩(wěn)定化元素的鋼進(jìn)行低溫軋制,并且使其再結(jié)晶。這種低溫軋制鋼板與本發(fā)明方法的高溫減徑軋制不同。實際上,如果在600℃以上,在上述鐵素體區(qū)域進(jìn)行鋼板軋制,則r值不但不提高,反而顯著降低。這是因為在板厚方向上進(jìn)行壓下的鋼板軋制與在圓周方向上進(jìn)行壓下的鋼管減徑軋制,其變形的方向不同,故有利于r值的織構(gòu)不發(fā)達(dá)的緣故。
繼續(xù)進(jìn)行調(diào)查研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn),用本發(fā)明的方法,在減徑軋制前將電焊鋼管一旦加熱到Ac1溫度以上,使其部分地或全部地進(jìn)行奧氏體相變,則焊縫的淬火組織和其它部分的機(jī)械性能的差異減小,使壁厚不均度顯著降低,并且可以抑制焊縫附近產(chǎn)生皺紋。
本發(fā)明是根據(jù)以上見解研制成的,其要點(diǎn)如下。
(1)一種高加工性鋼管,該鋼管在包括焊縫部分的圓周方向全部區(qū)域具有1.2以上、更加理想的是1.6以上的長度方向r值。
(2)一種高加工性鋼管的制造方法,其特征在于,對用帶鋼電焊焊接成的鋼管在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域,以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制。
(3)一種高加工性鋼管的制造方法,其特征在于,對用帶鋼進(jìn)行電焊焊接而成的鋼管,加熱到Ac1溫度以上后直接、或進(jìn)行冷卻和再加熱后在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域,以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制。
(4)(2)或(3)所述的高加工性鋼管的制造方法,其特征在于,對上述減輕軋制后的鋼管,在該軋制后的冷卻過程中、或該冷卻完畢后進(jìn)行再加熱,在600℃以上、900℃以下進(jìn)行保溫1秒鐘以上的熱處理。
圖的簡單說明
圖1是表示減徑軋制鋼管的長度方向r值與減徑率的關(guān)系之圖。
圖2是表示減徑軋制鋼管的長度方向r值與軋制出口側(cè)溫度的關(guān)系之圖。
圖3是表示減徑軋制鋼管的焊縫的壁厚不均度與減徑軋制前加熱溫度的關(guān)系之圖。
實施發(fā)明的最佳形式本發(fā)明的高加工性鋼管,其長度方向r值在包括焊縫部分的圓周方向全部區(qū)域為1.2以上。其原因是r值為1.2以上時鋼管的彎曲加工性顯著提高。另外,r值為1.6以上時彎曲加工性進(jìn)一步提高,故r值為1.6以上的高加工性鋼管更加理想。
通過對具有電焊焊接的焊縫的鋼管、在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域進(jìn)行減徑率為30%以上的減徑軋制,可以制造上述的高加工性鋼管。r值受減徑軋制的減徑率和溫度的影響。
圖1所示為用與表1的鋼A相同成分的帶鋼、以通常的方法所制造的電焊鋼管,在出口側(cè)溫度為730℃的條件下,改變減徑率進(jìn)行減徑軋制后的鋼管在圓周方向位置0°、90°、180°、270°處的長度方向r值與減徑率的關(guān)系。另外,假設(shè)焊縫位置為0°(以下相同)。由圖1可知,與圓周方向位置無關(guān),減徑率為30%以上時,可得到1.3以上的r值,并且減徑率為50%以上時,可得到1.6以上的r值。
圖2所示為用與表1的鋼A相同成分的帶鋼、以通常的方法所制造的電焊鋼管,改變出口側(cè)溫度,在減徑率為30%的條件下,進(jìn)行減徑軋制所制造的鋼管在圓周方向位置0°、90°、180°、270°處的長度方向r值與出口側(cè)溫度的關(guān)系。由圖2可知,出口側(cè)溫度為600℃以上時可得到1.2以上的r值。
根據(jù)這樣的實驗結(jié)果,將減徑軋制溫度的下限規(guī)定為600℃,將減徑率的下限規(guī)定為30%。另外,減徑軋制溫度的上限規(guī)定為鋼組織含有鐵素體的溫度區(qū)域的上限、Ac3溫度。對不含鐵素體組織的鋼,即使進(jìn)行減徑軋制,r值也不提高。該Ac3溫度是根據(jù)鋼管的化學(xué)成分決定的溫度,可以通過實驗來決定。該值的區(qū)域大約為900℃以下。在本發(fā)明中,只要在組織內(nèi)含有鐵素體,對第二相(除鐵素體以外的相)沒有特別的限制。例如,將奧氏體作為第二相也無妨。比較理想的是在鐵素體成為主相(體積率50%以上的相)的溫度下進(jìn)行減徑軋制。
本發(fā)明的核心是將鋼管在鐵素體相的溫度區(qū)域進(jìn)行減徑軋制。從提高r值的觀點(diǎn)出發(fā),對減徑軋制之前的經(jīng)歷沒有特別的限制。例如,上述減徑軋制前的加熱溫度,可以是成為奧氏體單相的溫度、成為奧氏體和鐵素體雙相的溫度、成為鐵素體單相的溫度等的任意一種溫度。另外,在上述減徑軋制前,也可以在成為奧氏體單相或主相的溫度下進(jìn)行軋制。
圖3所示為用與表1的鋼A的成分相同的帶鋼,以通常的方法制造的電焊鋼管,對其加熱溫度作種種變化,在減徑率為30%、軋制溫度為700℃的條件下進(jìn)行減徑軋制所制造的鋼管的加熱溫度與壁厚不均度的關(guān)系。由圖3可知,減徑軋制前的加熱為Ac1溫度以上,對抑制焊縫附近的壁厚不均度和皺紋的發(fā)生比較理想。該Ac1溫度是根據(jù)鋼管的化學(xué)成分等決定的,可通過實驗來決定。該溫度大約為800℃以上。但,若加熱溫度過高,則晶粒直徑過大,存在在加工時產(chǎn)生表面粗糙等問題,故最好為900℃以下。
對加熱后的冷卻不需要特別的限制??梢栽诩訜岷罄鋮s到鐵素體成為主相的溫度,進(jìn)行減徑軋制,也可以一旦冷卻到室溫,再加熱后進(jìn)行減徑軋制。
另外,在本發(fā)明中,對上述減徑機(jī)制后的鋼管在600℃以上、900℃以下進(jìn)行保溫1秒鐘以上的熱處理更加理想。
本發(fā)明,由于在600℃以上進(jìn)行減徑軋制,故加工硬化程度較小,即使直接進(jìn)行加工也可得到足夠好的加工性。在上述減徑軋制后,進(jìn)一步在一定溫度下僅保溫一定時間進(jìn)行熱處理,便使延伸率、r值更進(jìn)一步提高。該效果通過在600℃以上、保溫1秒鐘以上便可表現(xiàn)出來。但,保溫溫度若超過900℃,組織發(fā)生相變,成為奧氏體單相,織構(gòu)變成無規(guī)則的,r值便降低。因此,上述熱處理最好在保溫溫度為600℃以上900℃以下、保溫時間為1秒鐘以上的條件下進(jìn)行。另外,上述熱處理可以在減徑軋制后的冷卻過程中進(jìn)行,也可以在冷卻完畢后對鋼管進(jìn)行再加熱后進(jìn)行。
實施例將表1所示化學(xué)成分的熱軋鋼板用通常的方法制成電焊鋼管,在表2所示的條件下進(jìn)行減徑軋制。減徑軋制前的加熱達(dá)到表2所示的溫度后,不進(jìn)行保溫、或保溫1~600秒。從所得到的鋼管的圓周方向位置0°、90°、180°、270°處取JIS 12號A抗拉試驗片,將標(biāo)點(diǎn)距離為2mm的應(yīng)變片貼在其上,進(jìn)行公稱應(yīng)變6~7%的抗拉試驗,測定寬度方向的實際應(yīng)變εW相對于長度方向的實際應(yīng)變εL的值,根據(jù)該斜度ρ計算出r值。即,ρ=εL/εWr值=ρ/(-1-ρ)另外,測定焊縫部分的壁厚ts和其它部分的平均壁厚tb,計算出壁厚不均度η。即壁厚不均度η%=(ts-tb)/tb×100%另外,對與鋼管軸線相垂直的斷面上的焊縫附近部分放大50倍的圖像進(jìn)行觀察,判定有無皺紋發(fā)生。
將其結(jié)果與抗拉強(qiáng)度(TS)、延伸率(E1)都示于表3。
在本發(fā)明的實施例中,圓周方向任一位置的r值都達(dá)到1.2以上,而比較例的r值低于1.2。另外,加熱溫度為Ac1以上的鋼管,壁厚不均度小,且不產(chǎn)生皺紋。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明,可以提供包括鋼管的焊縫部分在內(nèi)的圓周方向全部區(qū)域的r值高、形狀也良好的高加工性鋼管。鋼管的彎曲加工和擴(kuò)管加工的極限顯著提高,因一體成形而可省略工序和減輕重量。并且,即使用以往在采用對鋼板單純地進(jìn)行電焊焊接的制造方法時難以得到高r值的熱軋鋼板、雙相鋼等高強(qiáng)度鋼、及低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼作為原料的電焊鋼管也可得到高r值。使鋼管彎曲加工的適用范圍擴(kuò)大,故很有助于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
表1
表2
※有效減徑率在600℃以上且Ac,以下的溫度區(qū)域的減徑率※※冷卻,再加熱后軋制(其它為加熱后直接軋制)
表3
※板厚=1.6mm
權(quán)利要求
1.一種高加工性鋼管,該鋼管在包括焊縫部分在內(nèi)的圓周方向全部區(qū)域具有1.2以上的長度方向r值。
2.一種高加工性鋼管的制造方法,對用帶鋼電焊焊接成的鋼管在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域,以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高加工性鋼管的制造方法,其特征在于,對用帶鋼進(jìn)行電焊焊接而成的鋼管,加熱到Ac1溫度以上后直接或進(jìn)行冷卻和再加熱后在600℃以上且Ac3以下的溫度區(qū)域,以30%以上的減徑率進(jìn)行減徑軋制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高加工性鋼管的制造方法,其特征在于,對上述減徑軋制后的鋼管在該軋制后的冷卻過程中、或該冷卻完畢后進(jìn)行再加熱,在600℃以上、900℃以下進(jìn)行保持1秒鐘以上的熱處理。
全文摘要
提供一種因接縫焊接產(chǎn)生熔化或相變的部分與其它部分具有相同程度的高的管軸方向r值,加工性、特別是彎曲加工性優(yōu)良的高加工性鋼管及其制造方法。具體地說,是在包括焊縫部分在內(nèi)的圓周方向全部區(qū)域具有1.2以上、比較理想的是1.6以上的長度方向r值的高加工性鋼管。該鋼管用以下方法進(jìn)行制造,即,對用帶鋼進(jìn)行電焊焊接而成的鋼管,最好加熱到Ac
文檔編號C21D8/10GK1426489SQ01808620
公開日2003年6月25日 申請日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者豐岡高明, 河端良和, 依籐章, 西森正德, 板谷元晶, 岡部能知, 荒谷昌利 申請人:川崎制鐵株式會社