(57)【要約】【課題】本発明は、抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下の角コラムを従来より安価に製造可能な角コラムの製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】鋼鋳片を熱間圧延してコイル状に巻き取った鋼帯を、巻き戻して円筒状に成形、接合して円形断面の管体とした後、角孔型を備えたロールで角断面に成形する角コラムの製造方法を改良した。前記鋼鋳片の成分を、Ｃ：０．１２〜０．１８質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．４５質量％，Ｍｎ：１．２５〜１．５０質量％，Ｐ：０．０３０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｔｉ：０．００５〜０．０１１質量％以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物元素とし、該鋼鋳片を圧下率５０〜６０％、コイル巻き取り温度を５７０〜６２０℃で熱間圧延を行い、引き続き、円形断面の管体としてから、角成形して角コラムとし、該角コラムを加熱してから、固溶Ｃが析出するように６００〜３００℃の間を炉冷する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼鋳片を熱間圧延してコイル状に巻き取った鋼帯を、巻き戻して円筒状に成形、接合して円形断面の管体とした後、角孔型を備えたロールで角断面に成形する角コラムの製造方法において、
前記鋼鋳片の成分を、Ｃ：０．１２〜０．１８質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．４５質量％，Ｍｎ：１．２５〜１．５０質量％，Ｐ：０．０３０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｔｉ：０．００５〜０．０１１質量％以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物元素とし、該鋼鋳片を圧下率５０〜６０％、得られた鋼帯のコイル状巻き取り温度を５７０〜６２０℃で前記熱間圧延を行い、引き続き、成形して円形断面の管体、角成形して角コラムとした後、該角コラムを加熱してから、固溶Ｃが析出するように、６００〜３００℃の間を炉冷することを特徴とする角コラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角コラムの製造方法に係わり、特に、抗張力が５０キロ（Ｋ）級で、且つ降伏比が８０％以下の角コラムをロール成形により製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
断面形状が角形をした鋼管（以下、角コラムという）は、一般構造用材料としてばかりでなく、近年は建築・建材用材料としての利用が盛んになっている（表１参照）。
【０００３】
【表１】
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【０００４】
それら角コラムには、ロールコラムと称し、所謂「電縫鋼管」の製造工程を利用して製造するものがある。つまり、図５に示すように、素材の鋼板（又は鋼帯１）を成形ロール３で円筒状に成形し、突き合わせた鋼板の幅方向両端を誘導コイル４で加熱、スクイズロール５で圧して接合し、必要に応じて熱処理（焼鈍等）を行って断面が円形の管体８とする。その断面が円形の電縫鋼管は、そのまま該管体８を目標とするサイズ（外径、肉厚等）に絞り圧延機１０で絞って製品とするが、角コラムは、円形断面の管体を角孔型ロールを備えた絞り圧延機９で圧延して、断面を角形にする。
【０００５】
また、ロールコラムとは別にプレスコラムと称し、素材である鋼板の幅方向をプレス機によって断面が角形になるように加工して、突き合わせた該鋼板の幅方向両端部を溶接して製造する角コラムもある。
【０００６】
ところで、表１より明らかなように、現在、抗張力が５０キロ級で、降伏比が８０％以下のロールコラムは製造されておらず、規格もない。そのため、抗張力５０キロ、降伏比８０％以下が要求される用途には、プレスコラムが使用されているのが現状である。
【０００７】
しかしながら、ロールコラムの製造方法は、図５より明らかなように連続成形により製造されるのに対して、プレスコラムは加工に時間を要するため生産性が低く、製造コストがロールコラムに比較して高く、売値も高価になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下の角コラムをロール成形で従来より安価に製造可能な角コラムの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。      
【００１０】
すなわち、本発明は、鋼鋳片を熱間圧延してコイル状に巻き取った鋼帯を、巻き戻して円筒状に成形、接合して円形断面の管体とした後、角孔型を備えたロールで角断面に成形する角コラムの製造方法において、前記鋼鋳片の成分を、Ｃ：０．１２〜０．１８質量％、Ｓｉ：０．３０〜０．４５質量％，Ｍｎ：１．２５〜１．５０質量％，Ｐ：０．０３０質量％以下，Ｓ：０．０１５質量％以下，Ｔｉ：０．００５〜０．０１１質量％以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物元素とし、該鋼鋳片を圧下率５０〜６０％、得られた鋼帯のコイル巻き取り温度を５７０〜６２０℃で前記熱間圧延を行い、引き続き、成形して円形断面の管体、角成形して角コラムとした後、該角コラムを加熱してから、固溶Ｃが析出するように、６００〜３００℃の間を炉冷することを特徴とする角コラムの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下の角コラムをロール成形で安定して製造できるようになる。その結果、抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下のプレスコラムを、より安価なロールコラムに代えることができ、建築物や構造物等の製造コストが低減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１３】
発明者は、角コラムの製造をプレス成形ではなく、ロール成形で行うことにした。つまり、本発明は、鋼鋳片を熱間圧延してコイル状に巻き取った鋼帯を、巻き戻して円筒状に成形、接合して円形断面の管体とした後、角孔型を備えたロールで角断面に成形する角コラムの製造方法を改良したものである。
【００１４】
まず、発明者は、角コラムの目標特性を抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下とすると、素材にいかなる成分の鋼帯が適切であるか鋭意検討した。その結果、冷間のロール成形だけで抗張力：５０キロ級を達成することは困難であると判断し、ロール成形後に角コラムに熱処理を施すことにした。この判断に立つと、素材（鋼鋳片）の化学成分については、角コラムの熱処理条件や得られる金属組織との関係も含めて、図４に示すような思考が成立するので、その思考に基づき以下のように決定した。
Ｃ：０．１２〜０．１８質量％
Ｃは、経済的に強度を確保するのに有効な元素である。しかしながら、その含有量が多過ぎると、鋼管の延性と衝撃性を劣化させるので、上限を０．１８質量％とした。また、Ｃのみで強度を確保しようとすると、溶接性が損なわれるので、Ｃを０．１８質量％に制限し、伸び及び衝撃性を下記Ｓｉ及びＭｎの添加で補う。
Ｓｉ：０．３０〜０．４５質量％及びＭｎ：１．２５〜１．５０質量％
本発明では、引張り強度（ＴＳ）：４９０ＭＰａの達成を素材のＳｉ及びＭｎの含有量で調整することにし、それら成分を上記範囲に定めた。その理由は、Ｓｉが０．３０質量％未満では、鋼管の強度を確保するため、０．４５質量％超えでは、衝撃性を劣化するため目標達成ができないからである。また、、Ｍｎが１．２５質量％未満では、鋼管の強度を確保するため、１．５０質量％超えでは、溶接時に鋼の特性変化が大きくなる恐れがあるからである。なお，Ｓｉ及びＭｎの好適な含有量は、それぞれ０．３５質量％及び１．３５質量％である。
Ｐ：０．０３０質量％以下
Ｐは、連鋳等で溶鋼を凝固させる際に、鋼材中で偏析を起こし易い元素であり、加工時や溶接時に割れの原因になる。その観点から本発明では、０．０３０質量％以下とする。
Ｓ：０．０１５質量％以下
Ｓは、鋼中にＳ系介在物を形成し、鋼材の異方性に影響を及ぼす。つまり、鋼管の絞り性や衝撃性に影響があるので、その観点から０．０１５質量％以下とする。
Ｔｉ：０．００５〜０．０１１質量％
Ｔｉは、鋼帯を円筒状に成形し、突き合わせた幅方向両端部を溶接等で接合した部分（シーム部ともいう）の靭性や耐割れ性を良好にするために添加する。０．００５質量％未満では、添加効果がなく、０．０１１質量％超えでは、効果が飽和するため、上記範囲に限定したのである。
【００１５】
不可避不純物元素としては、角コラムの熱処理後に、その金属組織に二次析出元素として析出しないように、特にＮｂ，Ｖがほとんど含まれていないことが望ましい。
【００１６】
本発明では、かかる成分を有する鋼鋳片を製造する方法については、何ら限定するものではなく、通常の製鋼工程により製造した鋼鋳片で十分である。
【００１７】
次に、発明者は、上記成分の鋼鋳片を熱間圧延して鋼帯とする工程について検討した。そして、角コラムの降伏比が０．８以下にするために熱間圧延で留意することは、得られた鋼帯の結晶粒が衝撃特性を低下させない範囲で粗大であれば良いことを見出した。さらに、そのようにするための具体的な方策を検討し、通常の加熱温度１１５０〜１２５０℃に加熱した鋼鋳片をコイル圧下率が５０〜６０％程度と比較的低い圧下で圧延すると、得られた鋼帯の降伏比を０．６５以下にでき、最終製品となる角コラムの降伏比も０．８以下になることがわかった（図２参照）。また、熱間圧延で得た鋼帯をコイル状に巻き取る際の鋼帯温度（コイル巻取り温度という）については、５７０〜６２０℃の範囲で、且つできるだけ高めとするのが良いことを知った（図３参照）。この範囲のコイル巻取り温度では、温度の降伏比に及ぼす影響が見られなかったからである。
【００１８】
引き続き、発明者は、図５に示した電縫鋼管の製造工程を利用して、上記鋼帯１の管への成形工程についての検討を行った。その結果、断面が円形の管体８にするまでには、今までの造管条件で良いが、角成形時に加工歪の発生をできるだけ抑え、降伏比の上昇を防止する必要のあることを知った。
【００１９】
角断面に成形された管体は、前記したように、引き続いて熱処理する。その熱処理について検討したところ、図１に示すように、熱処理時の加熱温度を前記コイル巻取り温度近傍（例えば、５７０〜６１０℃）にすると、角コラムの降伏比が最小になることを知った。この温度範囲にすれば、角成形時の加工歪を回復させるだけで、コイル状に巻き取る時の鋼帯の降伏比になるからである。
ただし、この場合、加熱後の冷却を、固溶Ｃが析出するように、６００〜３００℃の間を炉冷とするのが良い。角コラムの上降伏点の増加を抑えるためである。
【００２０】
本発明は、以上述べたように、素材である鋼鋳片の開発、該鋼鋳片の熱間圧延工程及び得られた鋼帯を用いての造管工程の処理条件の改良に加え、角成形された管体に一定条件で熱処理を施すことで、抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％以下のロールコラムを製造するものである。そして、これにより、従来の高価なプレスコラムに代替可能な角コラムを安価で、且つ安定して供給できるようになる。
【実施例】
【００２１】
製鋼及び連続鋳造工程で、通常の操業条件下に表２の鋼鋳片を製造した。この鋼鋳片に本発明に係る方法を適用し、所謂「ロールコラム」と称する角コラムを製造した。その角コラムのサイズは、外径３００ｍｍ、３５０ｍｍいずれも肉厚は１２ｍｍ、１９ｍｍである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
まず、該鋼鋳片を加熱炉で１１００℃に加熱し、熱間圧延工程でロール圧下率５５％で圧延して鋼帯とし、コイル巻取り温度５７０℃で巻き取った。そのコイル状鋼帯１をアンコイラー２で巻き戻してから連続的に成形ロール３に供給し、円筒状に成形した後、突き合わせた鋼帯の幅方向両端を誘導コイル４で加熱、スクイズロール５で圧して接合した。そして、通常の条件（例えば、９５０℃）で熱処理（ポストアニラー６及び水噴射ノズル１１を利用）を行って断面が円形の管体８とした。引き続き、該管体８は、多段に配設した角形の孔型を備えたロール９に供給され、絞り量３．１％で圧延して、断面を角形にした。その後、得られた角断面の管体（角コラム）は、熱処理炉（図示せず）へ送られ６００℃に加熱してから、３００℃までを炉内で冷却してから、空冷した。
【００２４】
製造した角コラムは、各ロットを代表するサンプルを抜き取り、該サンプルについて引張り試験が行われた。その結果を表３に一括して示す。表３より、本発明に係る方法で製造した角コラムは、いずれも目標とする抗張力が５０キロ級で、且つ降伏比が８０％を満足していることが明らかである。
【００２５】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ロール成形で製造した角コラムの熱処理温度と、降伏点（ＹＳ），引張り強度（ＴＳ）及び降伏比（ＹＲ）との関係を示す図である。
【図２】熱間圧延で得た鋼帯のコイル巻取り温度と、該鋼帯の降伏点（ＹＳ），引張り強度（ＴＳ）及び降伏比（ＹＲ）との関係を示す図である。
【図３】熱間圧延での鋼鋳片の圧下率と、得られた鋼帯の降伏点（ＹＳ），引張り強度（ＴＳ）及び降伏比（ＹＲ）との関係を示す図である。
【図４】本発明で利用する鋼鋳片の成分を決定する思考過程を示す図である。
【図５】電縫鋼管及び角コラムの製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    鋼帯（コイル状鋼帯）
２    アンコイラー
３    成形ロール
４    誘導コイル
５    スクイズロール
６    ポストアニラー
７    バイト
８    管体
９    角孔型を備えた絞り圧延機
１０  絞り圧延機
１１  水噴射ノズル
１２  切断機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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