(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管であって、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする、圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管。
【請求項２】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうちの1種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管であって、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする、圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管。
【請求項３】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱するか、または仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保することを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項４】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱するか、または仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保することを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項５】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱を行い、しかも前記再加熱直前の圧下工程における圧下率と仕上げ圧延工程における圧下率のいずれかまたは両方を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項６】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱を行い、しかも前記再加熱直前の圧下工程における圧下率と仕上げ圧延工程における圧下率のいずれかまたは両方を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項７】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保し、かつ仕上圧延工程における圧下率を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性ばランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項８】
重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保し、かつ仕上圧延工程における圧下率を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【請求項９】
鋼管の、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする請求項３から８までのいずれかに記載の圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に油井管として使用される一般鋼材の中で、強度・靭性バランスに優れ、かつ経済的な継目無鋼管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、油井用継目無鋼管としては、種々の継目無鋼管が存在し、ＡＰＩ−５ＣＴに規定されるような製品体系ができあがっている。この中で、昨今のユーザー側からの品質高度化要求により、ＡＰＩ−５ＣＴが改訂されてきたが、中でも特筆すべきは、１９９２年に、ＡＰＩ−５ＣＴに規定される全てのグレードのカップリング素管（油井管ネジ継手用の素管）に衝撃靭性保証の項目が付加され、＋２１℃における管Ｔ方向のシャルピー吸収エネルギーで１５ｆｔ−ｌｂ（２１Ｊ）以上が要求されるようになった。
【０００３】
ＡＰＩ−５ＣＴの油井管規格の中で、この規格を満たし得ない可能性のあるグレードとしてはＪ−５５（ＹＳ：５５−８０ｋｓｉ、ＴＳ：≧７５ｋｓｉ）およびＫ−５５（ＹＳ：５５−８０ｋｓｉ、ＴＳ≧９５ｋｓｉ）が挙げられる。これら鋼種は、従来より靭性保証が必要とされなかったため、強度特性のみに着目し、かつ経済性をも考慮して、圧延ままで製造されるのが通例であり、Ｃ含有量０．４〜０．５％のフェライト・パーライト鋼が用いられてきた。
しかしながら、この従来鋼では、圧延ままで、Ｊ−５５、Ｋ−５５に要求される靭性が安定的に確保できないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を克服する技術を提供することを目的とするものであり、すなわち、降伏強度が５５〜８０ｋｓｉ（３７９〜５５１ＭＰａ）、引張強度が７５ｋｓｉ（５１７ＭＰａ）以上、かつ２１℃におけるシャルピー吸収エネルギーが１５ｆｔ・ｌｂ（２１Ｊ）以上を有する継目無鋼管を経済性に優れたマンネスマン方式の圧延法により、圧延ままで、製造するために必要な鋼成分の条件と圧延工程における条件を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、Ｊ−５５、Ｋ−５５がＡＰＩ規格の中でも最下級に属するグレードであることから、経済性を第１に考え、コスト上昇につながる熱処理や過度の合金添加を不要とすることを前提とした。このためには、先ず、圧延まま（アズロール）で仕上げることが不可欠となる。アズロールで５０キロまたは６０キロ級の高強度継目無鋼管をマンネスマン圧延法で得ようとすると、フェライト＋パーライトを主体とした金属組織を活用することになるが、この金属組織を前提として高靭性を維持しながら所要強度を発揮させるには、強化と共に細粒化に寄与する析出物を活用するのが最も得策である。
【０００６】
本発明者が、低コストで最大限の強靭化が期待できる鋼の成分系を研究した結果、上述目的の析出物として窒化バナジウム（以下ＶＮ）が最適であることを知見し、さらに、ＶＮの効果を最大限に引き出すために、析出挙動に影響を与えるマンネスマン圧延法固有の再加熱工程前後のプロセス条件を最適化するに到った。
【０００７】
本発明は、かかる知見に基づくものであって、その要旨は以下の通りである。
（１）重量％で、Ｃ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管であって、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする、圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管。
（２）重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうちの1種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管であって、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする、圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管。
【０００８】
（３）重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱するか、または仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保することを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
（４）重量％で、Ｃ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱するか、または仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保することを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【０００９】
（５）重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱を行い、しかも前記再加熱直前の圧下工程における圧下率と仕上げ圧延工程における圧下率のいずれかまたは両方を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
（６）重量％で、Ｃ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱を行い、しかも前記再加熱直前の圧下工程における圧下率と仕上げ圧延工程における圧下率のいずれかまたは両方を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【００１０】
（７）重量％で、Ｃ ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保し、かつ仕上圧延工程における圧下率を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性ばランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
（８）重量％で、Ｃ：０．１３〜０．３５％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｖ ：０．０４〜０．１４％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ ：０．０１％を超えて０．０３％以下を含有し、さらに、Ｎｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５０％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、マンネスマン方式の熱間圧延に供して継目無鋼管を製造する方法であって、仕上圧延前の素管温度８００℃以上を再加熱をせずに確保し、かつ仕上圧延工程における圧下率を１０％以下とすることを特徴とする圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【００１１】
（９）鋼管の、降伏強度が３７９〜５５１ＭＰａ、引張強度が５１７ＭＰａ以上、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１J以上であることを特徴とする前記（３）から（８）までのいずれかに記載の圧延ままで強度靭性バランスに優れる継目無鋼管の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の鋼成分と、その限定理由を以下に述べる。
Ｃ：Ｃは、Ｓｉ、Ｍｎと共に所要の常温強度を確保するのに必須の元素で０．１３％以上の含有が必要であるが、０．３５％を超える含有は靭性を劣化させるため、その含有範囲を０．１３〜０．３５％とした。
【００１３】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸元素として必須で製鋼工程で添加して残存する元素であるが、靭性の点から０．８％超の添加は好ましくないため、０．８％以下とした。なお、下限は規定しない。
【００１４】
Ｍｎ：ＭｎもＣと同様、所要の常温強度を確保するのに必須の元素で０．５％以上の含有が必要であるが、２．０％を超える含有は靭性を劣化させるため、０．５〜２．０％を含有範囲とした。なお、靭性を安定的に確保するには１．５％を上限とすることが望ましい。
【００１５】
Ｖ：ＶはＮと共に析出強化元素として必須である。０．０４％未満では十分な析出強化が得られず、０．１４％を超えて含有しても、ＶＮの化学量論係数に応じたＮの増量がなければ十分な効果が得られないことから、含有範囲を０．０４〜０．１４％とした。
【００１６】
Ａｌ：ＡｌはＶＮ析出を阻害する元素として含有量を規制されるばならず、０．０５％を上限とした。なお、含有量は少ないほど好ましく、下限は規定しない。
【００１７】
Ｎ：ＮはＶと同様ＶＮの構成元素である。含有量０．０１％以下では０．０４％以上のＶ添加を活かすことができないため、０．０１％を超える含有が必要である。また、０．０３％を超えて含有すると鋳造欠陥の発生や溶接性の劣化が生じるため、上限を０．０３％とした。
【００１８】
以下に、必要に応じて含有させるＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａについて説明する。
Ｎｉ：Ｎｉは常温強度を向上させる作用を有し、特に靭性を低下させることなく強度向上が図れる点で有用な元素である。この効果は、０．２％以上の含有で発現され、０．８％を超えても合金コストに見合う効果が得られないことから、含有量としては０．２〜０．８％とした。
【００１９】
Ｃｕ：ＣｕはＮｉと同様に、強度向上効果があるが、その効果は０．１％未満の含有量では発現されず、０．５％を超えて含有させると熱間加工性が阻害されるので、０．１〜０．５％を含有範囲とした。
【００２０】
Ｃｒ：ＣｒもＣｕと同様に強度向上効果があるが、０．１％未満では効果が発現されず、０．５％を超えて含有させると靭性劣化を招くため、０．１〜０．５％を含有範囲とした。
【００２１】
Ｔｉ：Ｔｉは細粒化を通して靭性改善に効果があるが、協力な窒化物形成元素であるため、含有し過ぎるとＶＮの析出を阻害すると共に粗大なＴｉＮが形成されて靭性劣化をもたらす。このため、その含有範囲を０．００１〜０．０３０％とした。
【００２２】
Ｍｇ、Ｃａ：これら元素は、共に介在物をコントロールして靭性改善効果があるが、いずれも０．０００５％未満では効果不十分であり、また０．００５０％を超える含有はむしろ靭性劣化を招く。これら元素は１種を含有させれば十分であるが、両者を併用してもそれぞれの含有量が０．００５０％を超えなければ悪影響は生じない。
【００２３】
次に、本発明において、上述の鋼成分を含む鋼素材を継目無管に熱間加工するための望ましい条件について述べる。
本発明で言うマンネスマン方式の圧延法とは、通常の継目無鋼管製造において行われる熱間圧延であって、一般には、矩形断面もしくは丸断面の素材をプレスロール穿孔法あるいはマンネスマン穿孔法によって穿孔した後、必要に応じてエロンゲーターと称される傾斜圧延機により延伸し、さらに必要に応じてプラグミルあるいはマンドレルミル、リーラーミルによる圧延で肉厚調整、磨管を行い、そして仕上熱延機であるサイザーミルで真円度等の寸法を調整することにより造管していくプロセスである。
【００２４】
すなわち、図１の例に示すように、マンネスマン穿孔機やプレスロール穿孔機などにより中実素材を中空素管に穿孔した後、この中空素管をエロンゲータで延伸し、さらにプラグミルやリーラーミル圧延で肉厚調整、磨管を行い、サイザーミル圧延で仕上げを行う連続圧延工程を総称する。
【００２５】
そして、前記マンネスマン方式の熱間圧延において、例えば図１に示されるように、仕上げ圧延前に素管を再加熱炉に装入し素管全長の温度を均一化する再加熱工程が含まれるのが通例である。
【００２６】
この再加熱工程は、仕上熱延前に素管温度をオーステナイト状態の温度において均一化することによって、仕上圧延中あるいは圧延後の管の変態収縮や熱収縮のバラツキを防ぎ最終製品管の寸法精度を高める目的で実施されるが、この再加熱工程が継目無鋼管圧延と形鋼や板の圧延との最大の相違点であり、この前後プロセスに関する条件を明確にしなければ、たとえ上述の鋼成分であっても前記の所望の特性を安定的に得るのが困難であるとなる場合がある。
【００２７】
前述の如く、本発明では、仕上圧延後の鋼管がＡｒ３点以下に冷却されてオーステナイト組織からフェライト組織に変態する際に析出するＶＮによって、その強化および細粒化の効果が奏効される。しかしながら、ＶＮは、図２に示すように、冷却および等温保定の過程では８００℃未満の温度より析出し始める。この温度は上記鋼の代表的Ａｒ３変態点である７５０℃よりも高く、オーステナイト組織状態でも析出が起きることを意味する。オーステナイト状態でＶＮが析出すれば、析出強化効果の多くが消失してしまう。
【００２８】
このため、再加熱時の素管温度は、ＶＮの析出開始温度の８００℃以上を確保するのが望ましい。この条件は、前記の再加熱工程の目的である仕上圧延による寸法精度確保を阻害するものではなく、再加熱温度を８００℃以上に確保できれば自ずと仕上圧延時にはＡｒ３点を上回る素管温度が確保できる。上限温度は特に規定しないが、炉内酸化による管表面の肌荒れを防止するため１０００℃以下が望ましい。
【００２９】
次に、再加熱前の素管の温度（以後、最下点温度と略す）を規定しなければならない。ＶＮはオーステナイトからフェライトへの変態開始と共に急激に析出する。仕上圧延後の冷却過程でＶＮを有効に析出させるには、仕上圧延より前の工程で素管がオーステナイトからフェライトに変態することを防止するのが望ましい。仕上圧延以前の工程で最も素管温度が低下するのは、図１の例で説明すると、リーラーミル圧延後の再加熱に挿入される直前の段階に当たる。
このため、再加熱炉挿入直前の素管温度（最下点温度）をＡｒ３点以上に確保することが肝要である。図３に示すように、上記組成の鋼の代表的なＡｒ３点は７５０℃程度であるが、前加工の加工誘起析出も考慮すると、最下点温度は少なくともＡｒ３＋２０℃でなければならず、成分範囲も考慮した場合Ａｒ３点＋５０℃が望ましい。また、上限温度は特に規定するものではないが、通常の工程を通る限り１０００℃以上の温度を確保することは、素材の加熱温度を著しく高めない限り困難であり、この場合にはスケールロスも増大することになるので、上限温度としては１０００℃を限度とする。
【００３０】
なお、本発明におけるマンネスマン方式の熱間圧延前の加熱温度は、再加熱前の素管の温度（最下点温度）をＡｒ３＋２０℃以上に確保できる温度であればよく、１１００〜１３００℃であることが望ましい。１１００℃未満では再加熱前の素管温度をＡｒ３＋２０℃以上に確保することが困難であり、１３００℃を超えると鋼素材表面の酸化が激しく製品管表面肌が荒れるためである。
【００３１】
さらに、再加熱直前における圧延（例えばリーラーミル圧延）あるいは仕上圧延（例えばサイザーミル圧延）の圧下率は共に１０％以下に制限するのが望ましい。これは、加工によるオーステナイト状態でのＶＮの歪誘起析出を極小化するための対策として有効である。これら個々の圧下率が１０％を超える場合には、素管温度が上記条件を満たしたとしてもオーステナイト状態でＶＮの相当量が歪誘起析出してしまうため、本来、仕上圧延後の冷却過程で析出すべきＶＮ量が減じられ、結果として必要とされる強度靭性バランスが満たせなくなる危険性が高まる。
【００３２】
また、これら圧下率が共に１０％を超える場合には、さらに望ましくない結果をもたらすことになる。なお、ここで言う再加熱直前の圧延とは、図１の例ではリーラーミル圧延に該当するが、圧延機の構成が図１の内容と異なる場合においても、再加熱工程を有するプロセスである場合には、その１つ前の圧延機における圧延を意味し、その場合の圧下率を当該圧延機挿入前と当該圧延終了後の素管の断面積減少率として定義するものである。
【００３３】
また、仕上圧延とは、前記マンネスマン圧延工程における最終の圧延工程のことであり、図１または図４においてはサイザーミル圧延に該当するが、サイザーミルと称されない圧延機を仕上圧延に適用する場合には、該圧延が該当することになり、この場合の圧下率も当該圧延機挿入前と当該圧延終了後の管断面積減少率で定義する。
【００３４】
以上の理由により、本発明の製造方法では、マンネスマン方式の熱間圧延において素管をＡｒ３＋２０℃以上の温度から８００℃以上に再加熱する工程を行うこととし、仕上圧延以前の工程でＶＮが析出してしまうことを防止した。また、再加熱直前の圧延および再加熱後の仕上圧延の圧下率を１０％以下に制限することにより、オーステナイト状態でのＶＮの歪誘起析出を極小化し、本来の圧延後の冷却過程におけるＶＮ析出効果を発現せしめた。これら継目無鋼管圧延にとって固有の再加熱工程前後の諸々のプロセス条件は、個々を単独で満足させるだけでも、ある程度の効果は得られるが、前記目的の高度の強度靭性バランスを安定的に実現するには全ての条件を共に満足させるのが望ましい。
【００３５】
本発明における再加熱前後のプロセス条件規定は、図１に示したように再加熱工程を有する一般的なマンネスマン方式の熱間圧延を前提としたものである。しかし、本発明におけるプロセス規定条件は図１に例示したようにリーラーミル圧延とサイザーミル圧延（仕上圧延）との間の段階で行うことに限られるものではなく、マンネスマン方式の熱間圧延のどの段階で行っても良い。
【００３６】
そして、仕上圧延前までの過程において素管の温度降下が小さい場合には、再加熱工程において素管を均熱化しなくとも、前述の変態収縮や熱収縮の偏差は実用上問題ないレベルに抑制できる。この場合、例えば図４に示すような再加熱工程を経由しないプロセスをとることも可能となる。このような再加熱工程を有さないプロセスの場合でも、前記の再加熱工程を含む場合の再加熱時素管温度の規定と同様、仕上圧延前の素管の温度を８００℃以上とすれば、仕上圧延前に素管がフェライトに変態することはなく、オーステナイト状態でＶＮが析出することもない。また、前記のごとく、仕上圧延の圧下率を１０％以下に制限すれば歪誘起析出も抑止できる。従って、再加熱工程を含まない場合でも、仕上圧延前の素管温度および仕上圧延圧下率が前記条件を満足すれば、長手方向の寸法精度はやや劣るものの所期の強度靭性バランスを有する継目無鋼管が製造可能である。そこで、本発明の再加熱を行わない場合の製造方法の要件として、仕上熱延前の素管の温度を８００℃以上とし、仕上圧延の圧下率を１０％以下にすることとした。
【００３７】
【実施例】
実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。表２に示す組成の２９０×２９０mm断面の連鋳ブルームを素材として、図１または図４の圧延方式の工程にしたがって、外径２４４mm、肉厚２５mmの継目無鋼管に圧延した。その後、室温まで冷却されたパイプより試験片を採取し、JISZ2241準拠の引張試験およびJIS Z 2242準拠のＶノッチシャルピー試験（試験温度は＋２１℃）を実施した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
試験結果を表１に示す。表１において、「圧延プロセスI」は図１の工程、「圧延プロセスII」は図４の工程によって圧延したことを意味する。また、管長手方向の寸法精度を、管の頭部端部から管長手方向中央に向かって５００mm位置、尾部端部から管長手方向中央に向かって５００mm位置、管長手方向中央不も３箇所の各部分で、管外径をそれぞれ円周方向に１６等分して測定し、その平均値を呼び径で除し、％で求めた。各管から得られた結果のうち最も悪い値を寸法精度として表２に併せて示す。表１には±０．３％未満を◎、±０．３〜０．５％を○として記載した。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表１において、No.１〜１９の本発明では目的とした３７９〜５５１ＭＰａの降伏強度、５１７ＭＰａ以上の引張強度が得られており、靭性も目的とした＋２１℃で２１J以上のシャルピー吸収エネルギーが十分に得られている。
【００４２】
本発明の中で、成分条件およびプロセス条件をすべて満たすＮｏ．１〜１４は目標とした強度靭性を十分に達成した。また、一部のプロセス条件を満たしていない場合のＮｏ．１５〜１９については、若干の強度低下が起こるものの目標値達成は可能である。Ｎｏ．６、７の寸法精度がやや悪いのは再加熱による均熱化処理を省略したためと思われるが、この点を除けば通常の再加熱工程を通した場合と同等の強度、靭性が得られており、目的とした強度靭性特性上の問題は見られない。
【００４３】
一方、比較例Ｎｏ．２０〜２５では、最下点温度、再加熱時素管温度、リーラーミルおよびサイザーミルの圧下率の全てが本発明のプロセス条件を満たしているにもかかわらず、成分が本発明範囲を外れているため、目的とする強度靭性は得られていない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、３７９〜５５１ＭＰａ（５５〜８０ｋｓｉ）の降伏強度、５１７ＭＰａ（７５ｋｓｉ）以上の引張強度を保証し、＋２１℃でのシャルピー吸収エネルギーが２１Ｊ（１５ｆｔ−ｌｂ）以上の特性を有する継目無鋼管が提供でき、また前記継目無鋼管をマンネスマン方式の圧延法により製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なマンネスマン方式の継目無鋼管の圧延工程を示す概略図である。
【図２】溶体化後の冷却過程で析出するＶの量と温度の関係を示す図表である。
【図３】継ぎ目無し鋼管圧延工程における再熱炉前の最下点温度とＶＮ析出挙動の関係を示した図表である。
【図４】再加熱工程を経ずに仕上圧延を施す場合のプロセスを示す図表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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