(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫管製造工程で製造した鋼管を、電縫溶接部を中心として両側、周方向に肉厚の５倍の範囲において最小肉厚が円周方向全体の肉厚の平均値より小さくならないようにビード切削を行い、この素管をＡｃ3点以上の温度に加熱し、かつ、素管の電縫溶接部の加熱温度を円周方向の他の部位と比べて高くして加熱し、オーステナイト、またはオーステナイト＋フェライト２相組織となる温度で、かつ７００℃以上の温度域で縮径圧延を行い、その後冷却することを特徴とする成形性に優れた鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記縮径圧延の減面率が５０％以上で、かつ、肉厚の増加率が２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の成形性に優れた鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の足回り、メンバー、その他鋼材組み立て品などに用いられるハイドロフォーム等の成形性に優れた鋼管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の軽量化、組み立てコスト低減のニーズに伴い、複雑な形状の部材について鋼管からハイドロフォーム法を用いて一体成形加工する試みが行われている。このように、ハイドロフォーム（特開平１０−１７５０２６号公報参照）などの新しい成形加工方法が実際に採用されれば、コストの削減や設計の自由度が拡大されるなどの大きなメリットが期待される。
【０００３】
このようなハイドロフォーム成形のメリットを十分生かすためには、これらの新しい成形法に適した材料が必要になる。例えば、第５０回塑性加工連合講演大会（１９９９，４４７ページ）に記載されているように、ハイドロフォーム成形に及ぼすｒ値の影響が開示されている。しかし、この文献ではシミュレーションによる解析が主で、実際にハイドロフォーム成形性に優れた鋼管の必要条件を開示しているものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ハイドロフォーム成形に適した材料開発は実用レベルでは殆ど行われておらず、通常の電縫管を成形可能な範囲で使用したり、高延性鋼板を円筒状に成形して使用している。
本発明は、鋼管の形状と特性を限定して、ハイドロフォーム等の成形性に優れた鋼管を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、電縫管を熱間絞り加工した鋼管の形状と特性を限定して、ハイドロフォーム等の成形性に優れた鋼管を提供するものである。即ち、本発明の要旨は次のとおりである。
【０００７】
（１）電縫管製造工程で製造した鋼管を、電縫溶接部を中心として両側、周方向に肉厚の５倍の範囲において最小肉厚が円周方向全体の肉厚の平均値より小さくならないようにビード切削を行い、この素管をＡｃ3点以上の温度に加熱し、かつ、素管の電縫溶接部の加熱温度を円周方向の他の部位と比べて高くして加熱し、オーステナイト、またはオーステナイト＋フェライト２相組織となる温度で、かつ７００℃以上の温度域で縮径圧延を行い、その後冷却することを特徴とする成形性に優れた鋼管の製造方法。
【０００９】
（２）前記縮径圧延の減面率が５０％以上で、かつ、肉厚の増加率が２０％以下であることを特徴とする（１）記載の成形性に優れた鋼管の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
通常の電縫管では、電縫溶接後のバリを切除するが、内表面をスムーズにするために、完全に内周に沿うように、さらには若干減肉になるように削るのが普通である。通常の電縫管では、電縫溶接部の硬度が高いために溶接部が薄くなっていてもハイドロフォーム成形において溶接部近傍から破壊することは無い。一方、電縫管を再加熱後、縮径圧延した鋼管（ＳＲ鋼管）は熱間仕上げ管であるために、冷間成形された電縫管よりは一般に延性が高いが、溶接部での低圧力破壊がしばしば発生し、材料の高延性が鋼管の成形性に反映されない。このように、鋼管での成形性、とりわけハイドロフォーム等の内圧拡管に優れた鋼管を得るためには、母材の特性と溶接部の特性が両立することが必要である。
【００１１】
本発明者は、均一な強度分布の鋼管のハイドロフォーム加工においては、肉厚が最小となる部分の変形から破壊につながることを明らかにした。特に、肉厚最小部の近傍に溶接部のごとく不均質がある場合には、内圧が低い状態で破壊に至る。即ち、一例として挙げると、均質材では肉厚が１％薄くなれば破壊する圧力は１％減少するだけであるが、不均質部近傍で１％の肉厚減少があると破壊圧力が５〜１０％低下する。実験的な検討およびＦＥＭ（有限要素法による解析）により、溶接部から周方向に肉厚の５倍の範囲において、最小肉厚が存在しなければ、低内圧での破壊が起きないことを見出した。従って、溶接部破壊を防止して母材本来の延性に対応したハイドロフォーム成形性を得るためには、電縫溶接部を中心として両側それぞれの周方向に肉厚の５倍の範囲において最小肉厚が円周方向の他の部位での肉厚の最小値より大きいこととした。
【００１２】
このような、シーム溶接部での破壊が起きない鋼管においてｎ値（加工硬化係数）が大きい程、成形性は向上する。ｎ値の向上と鋼管の成形性について調べた結果、２０％以上高まると明瞭にハイドロフォーム成形性が向上することが分かった。２０％以上向上すると縮径圧延（ＳＲ）を行う価値があると考えられるので、素管である電縫管のｎ値よりも２０％以上高いことが必要であるとした。
【００１３】
さらに、ｒ値（ランクフォード値）が高くなると、成形性は向上することは知られているが、これもＳＲ加工を行う価値がある程度に効果がある水準として鋼管長手方向のｒ値は１．５以上でなければならない。ｎ値、ｒ値とも高い方が成形性は向上するので、特に上限は定めない。一般に、管のｒ値測定は簡単ではないが、弧状試験片を加工して伸びを測定し、幅方向の歪みは歪みゲージを添付して測定することで測定できる。
【００１４】
ｒ値の向上には集合組織制御が必要であり、様々な集合組織の利用があるが、鋼管肉厚の中心部で鋼管表面に平行な面での、｛１１０｝＜１１０＞〜｛１１１｝＜１１０＞の方位群のＸ線ランダム強度比の平均が２．０以上、もしくは｛１１０｝＜１１０＞のＸ線ランダム強度比の平均が３．０以上のいずれかまたは両方を満足させることにより鋼管の加工性は向上する。ここで｛ｈｋｌ｝＜ｕｖｗ＞は、鋼管表面に垂直な結晶方位が＜ｈｋｌ＞で鋼管長手方向が＜ｕｖｗ＞であることを意味する。
【００１５】
鋼の化学成分については特に規定しないが、通常の構造用鋼管、自動車用鋼板に使用される材料であれば、鋼成分にかかわらず効果を発揮する。但し、鋼成分により変態点は異なるので、製造条件設定の際にはＡｒ3点を測定することが必要である。
電縫溶接部、および溶接熱影響部の硬さの最小値が電縫溶接部から離れた部分の平均硬さの９０％以上であると規定した理由は、これより小さい最小値となる硬度分布の場合は溶接部近傍に過大な変形が生じ、低内圧で破壊が生じることが多くなるからである。
【００１６】
電縫管は通常の方法で熱延板、または冷延板から製造し、場合によってはシーム部（電縫溶接部および熱影響部）に熱処理を行った後にビードを切除する。この時、外面は工業的に可能な範囲で外周に沿って削り、内面は少なくとも内面円周より削り込まない様に、０．１mm程度ビードを残すようにビードを切除する。また、鋼板端部板厚が薄いと溶接部の肉厚が薄くなるので、端部板厚が薄くない鋼板を使用する必要がある。この鋼管を再加熱して縮径圧延を行う。加熱温度は、組織を均質化しγ域、γ＋α２相域で加工を行うためには、Ａｃ3点−３０℃以上、望ましくはＡｃ3点以上で加工する必要がある。事前にシーム部をＡｃ3点以上に加熱している場合には、Ａｃ3点−３０℃以上の加熱で均質化が十分起こる。加工温度が低下すると共に鋼管長手方向のｒ値は向上する。一方、加工温度が低下しすぎると再結晶しにくくなりｎ値が大幅に低下し、素管である電縫管の水準に近づくので縮径圧延は７００℃以上で行うこととした。特に、縮径圧延での減面率が５０％以上で、かつ肉厚の増加率が２０％以下の時には、高い鋼管長手方向のｒ値が得られる。
【００１７】
再加熱して縮径圧延を行う場合、電縫溶接部を周方向の他の部位と比べてより高温に加熱すると、縮径圧延中に増肉して電縫溶接部での破壊が起こらなくなる。加熱温度の差が３０℃以下では効果が顕著で無いが、１５０℃を超えると座屈が起こりやすくなり製造が困難になる。従って、３０〜１５０℃温度を高めるのが望ましい。
【００１８】
【実施例】
表１に示す主要化学成分を有する鋼板を、通常の電縫管工程で外径１２７mm、肉厚２．６mmおよび外径８９mm、肉厚２．２mmの鋼管を製造した。一部については、９３０℃加熱のシームノルマを施した。外面ビードは外周に沿って削り、内面については約０．１mm残して削った（プラスビード）ものと完全に内周に沿うように削ったもの（ゼロビード）を製造した。一部については、比較のために約０．２mm内周よりも深く削った（マイナスビード）。
【００１９】
これらの鋼管を、表２に示す条件で縮径加工して、素管のサイズにかかわらず外径６３．５mm、肉厚２．２mmの鋼管を製造した。ハイドロフォーム成形は、軸押し１mm当たり１００気圧の昇圧する条件で行い、拡管率（バーストに至った時のバースト時の最大円周／元の内周の比）で示した。表２に示すように、本発明範囲の鋼管は拡管率が良好な値を示す。
【００２０】
【表１】
0004406163.tif 000002
【００２１】
【表２】
0004406163.tif 000003
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、形状と材料特性を規定することでハイドロフォーム等の成形性に優れた鋼管の提供が可能となる。