(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０２〜０．０９％、
Ｓｉ：０．０１〜０．４０％、
Ｍｎ：０．４０〜１．０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０５０％、
Ｎ  ：０．００６％以下、
Ｃｒ：０．０２〜０．１０％、
Ｍｏ：０．４０〜１．０％、および
Ｖ  ：０．０１〜０．０５％を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
体積率で、１〜１０％の残留オーステナイト、０〜１０％のマルテンサイト、０〜３０％のベイナイト、０〜１０％のパーライト、および残部のフェライトからなるミクロ組織を有する、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯。
【請求項２】
前記成分組成が、質量％で、
Ｗ  ：０．１％以下をさらに含有する、請求項１に記載の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯。
【請求項３】
体積率で、１〜１０％の残留オーステナイト、０〜１０％のマルテンサイト、０〜３０％のベイナイト、０〜１０％のパーライト、および残部のフェライトからなるミクロ組織を有する冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法であって、
請求項１または２に記載の成分組成を有する鋼素材を１１００〜１２５０℃に加熱し、
加熱された前記鋼素材を、仕上圧延入側温度：８５０〜１０００℃、仕上圧延における圧下率：５０％以上、仕上圧延出側温度：７５０〜８５０℃の条件で熱間圧延して鋼帯とし、
前記鋼帯を、該鋼帯の表面温度で、３０〜１００℃／ｓの平均冷却速度で、３００℃以上５５０℃未満の冷却停止温度まで水冷し、
前記水冷後の前記鋼帯を、５００〜６００℃の巻取温度で巻取る、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を用いた、冷間ロール成形角形鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯に関し、特に、優れた耐火性と靭性を兼ね備え、冷間ロール成形角形鋼管の製造に極めて好適に用いることができる熱延鋼帯に関する。また、本発明は前記冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法、および冷間ロール成形角形鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間成形角形鋼管は、建築構造用、特に鉄骨構造建築物の柱材として、極めて一般的に用いられている。この冷間成形角形鋼管は、プレス成形により曲げ加工した熱延鋼板を溶接して製造される冷間プレス成形角形鋼管（プレスコラム）と、熱延鋼帯をロール成形により丸形鋼管に成形し、溶接した後、さらにサイザーで角形鋼管に成形して製造される冷間ロール成形角形鋼管（ロールコラム）の２つに大別される。【０００３】
冷間ロール成形角形鋼管は、生産性に優れている一方で、加工によるひずみが大きいという特徴がある。ひずみが大きいと、常温強度は高くなるが、例えば、６００℃といった高温下ではひずみを起点に再結晶および粒成長が進行して、強度が低下するため、十分な耐火性が得られない。このひずみに起因する高温強度の低下は、角形鋼管の一辺の長さに対して肉厚が大きい場合に、より顕著である。また、角形鋼管の一辺の長さに対して肉厚が大きい場合には、常温での靭性も低くなる傾向がある。そのため、冷間ロール成形角形鋼管の耐火性および靭性を向上させることが望まれている。【０００４】
耐火性に優れた鋼管としては、例えば、特許文献１では、所定の成分組成と組織とを有する、耐震性および耐火性に優れた鋼管が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０５０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では丸形鋼管での検討しか行われておらず、角形鋼管については考慮されていない。冷間ロール成形角形鋼管の製造においては、丸形鋼管から角形鋼管への成形時にもミクロ組織の変化が生じるため、そのような製造プロセスを経ても優れた耐火性、すなわち高温強度を確保することが求められている。【０００７】
さらに、角形鋼管には、耐震性の観点から、常温における降伏強度および降伏比が低いことも求められる。これは、降伏強度および降伏比が低いほど、地震の際に降伏することによって地震のエネルギーを吸収できるためである。【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、角形鋼管への成形後に優れた耐火性と靭性を実現することができる冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を提供することを目的とする。また本発明は、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法、および冷間ロール成形角形鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために検討を行った結果、下記の知見を得た。【００１０】
（１）冷間ロール成形角形鋼管においては、特に肉厚が厚い場合において、管軸方向の常温引張での低降伏強度、高温での高い引張（降伏）強度、および高い靭性を共存させることは困難である。【００１１】
（２）冷間ロール成形角形鋼管用鋼帯に、残留オーステナイト（γ）組織を残存させることにより、上記特性を実現することができる。鋼帯に含まれる残留γのほとんどは、角管への成形過程においてマルテンサイトに変態する。その際、マルテンサイトの周囲のフェライトにひずみが導入され、その結果、角形鋼管の引張強さ（ＴＳ）が向上する一方、降伏強度（ＹＳ）と降伏比（ＹＳ／ＴＳ）は低下する。また、残留γから変態したマルテンサイトは、Ａｃ３変態点近傍までマルテンサイト組織を維持するため、特に高温強度の向上に寄与する。【００１２】
（３）鋼帯中に残留γを残存させるには、鋼中の合金元素量を増加させることにより熱間圧延中の未変態γを安定化させればよい。未変態γの安定化のためには、合金元素としてＭｏ、Ｃｒ、およびＶの複合添加が有効である。ＮｂおよびＴｉは炭化物形成能力が高いため、熱間圧延中に炭化物を形成してしまい、その結果、未変態γ中へ濃化する量が低下するため、オーステナイトを安定化する効果が低い。【００１３】
（４）熱間圧延時に多量のフェライトを析出させることにより、合金元素を未変態γ中へ濃化させることができる。フェライトの析出を促進するためには、熱間圧延に含まれる仕上圧延を低温かつ高圧下率で行うとともに、仕上げ圧延後に鋼帯を急冷すればよい。【００１４】
（５）熱間圧延の段階でマルテンサイトが多量に析出すると、鋼帯の強度が高くなるため造管時の成形性が低下し、その結果、鋼管の寸法精度も低下する。これを避けるため、熱間圧延の段階では残留γを残存させておき、造管時に前記残留γをマルテンサイトに変態させる。【００１５】
（６）さらに、熱間圧延後の鋼帯をベイナイト域で巻き取ることにより、ベイナイトにならなかったγが濃化により安定化し、残留γとなる。【００１６】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は、以下のとおりである。【００１７】
１．質量％で、
Ｃ  ：０．０２〜０．０９％、
Ｓｉ：０．０１〜０．４０％、
Ｍｎ：０．４０〜１．０％、
Ａｌ：０．００１〜０．０５０％、
Ｎ  ：０．００６％以下、
Ｃｒ：０．０２〜０．１０％、
Ｍｏ：０．４０〜１．０％、および
Ｖ  ：０．０１〜０．０５％を含有し、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
残留オーステナイトの体積率が１〜１０％、かつマルテンサイトの体積率が１０％以下であるミクロ組織を有する、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯。【００１８】
２．前記成分組成が、質量％で、
Ｗ  ：０．１％以下をさらに含有する、上記１に記載の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯。【００１９】
３．上記１または２に記載の成分組成を有する鋼素材を加熱し、
加熱された前記鋼素材を、仕上圧延入側温度：８５０〜１０００℃、仕上圧延における圧下率：５０％以上、仕上圧延出側温度：７５０〜８５０℃の条件で熱間圧延して鋼帯とし、
前記鋼帯を、該鋼帯の表面温度で３０〜１００℃／ｓの平均冷却速度で、３００℃以上５５０℃未満の冷却停止温度まで水冷し、
前記水冷後の前記鋼帯を、５００〜６００℃の巻取温度で巻取る、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法。【００２０】
４．上記１または２に記載の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を用いた、冷間ロール成形角形鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、角形鋼管への成形後に優れた耐火性と靭性を実現することができる冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を提供することができる。また、本発明の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を用いて製造される角形鋼管は、常温における降伏強度および降伏比が低く、したがって、耐震性の観点でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】鋼帯の残留オーステナイト体積率（％）と、シャルピー吸収エネルギー（Ｊ）および６００℃における降伏強度（ＭＰａ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されない。
【００２４】
（冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯）
まず、本願発明の一実施形態における冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯（以下、単に「鋼帯］と言う場合がある）について説明する。
【００２５】
［成分組成］
本発明の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯は、上記成分組成を有する。以下、前記成分組成の限定理由について説明する。なお、特に断らない限り、各成分の含有量を表す「％」は、「質量％」を表すものとする。
【００２６】
Ｃ：０．０２〜０．０９％
Ｃは、鋼帯中の残留γ量を確保するために必要な元素である。所望の残留γ量を確保するために、Ｃ含有量を０．０２％以上、好ましくは０．０３％以上とする。一方、Ｃ含有量が多すぎると、鋼帯における残留γ量が過剰となる。残留γ量が過剰であると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、高強度、低靭性となる。そのため、Ｃ含有量は０．０９％以下、好ましくは０．０７％以下とする。
【００２７】
Ｓｉ：０．０１〜０．４０％
Ｓｉは、フェライト析出を促進する元素である。未変態γへの元素濃化で残留γを得るためにはフェライト量を制御する必要があり、本発明ではＳｉ含有量を０．０１％以上、好ましくは０．０５％以上とする。一方、Ｓｉが多すぎると赤スケールが発生しやすくなる。赤スケールが発生した部分は、スケール剥離後の表面粗さが大きくなることに加えて、所望の組織を得ることが困難となる。そのため、Ｓｉ含有量は０．４０％以下、好ましくは０．２０％以下とする。
【００２８】
Ｍｎ：０．４０〜１．０％
Ｍｎは、未変態γを安定化させ、残留γを残存させる効果を有する元素である。前記効果を得るために、Ｍｎ含有量を０．４０％以上、好ましくは０．５０％以上とする。一方、Ｍｎが過剰であると、パーライトが析出しやすくなり、所望の残留γ量が得られない。そのため、Ｍｎ含有量は１．０％以下、好ましくは０．８０％以下とする。
【００２９】
Ａｌ：０．００１〜０．０５０％
Ａｌは、残留γを得るために０．００１％以上、好ましくは０．００５％以上添加する。一方、Ａｌが過剰であると、熱間圧延後の巻取り時にＡｌＮが析出し、常温強度が高くなる。また、Ａｌが過剰であると、高温では、ＡｌＮが凝集粗大化し、高温強度が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．０５０％以下、好ましくは０．０３０％以下とする。
【００３０】
Ｎ：０．００６％以下
Ｎは、ＡｌとＡｌＮ析出物を析出し、常温強度が高くなる。一方、高温ではＡｌＮが凝集粗大化するため、高温強度への寄与は小さい。Ｎが過剰であると、高温では、ＡｌＮが凝集粗大化し、高温強度が低下する。そのため、Ｎ含有量は０．００６％以下、好ましくは０．００４％以下とする。一方、Ｎ含有量の下限は特に限定されず、０％であってよい。しかし、Ｎ含有量の過度の低減は製造コストの上昇を招くため、製造コスト低減の観点からは、Ｎ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
【００３１】
Ｃｒ：０．０２〜０．１０％
Ｃｒは、未変態γを安定化させる効果を有する元素であり、熱延鋼帯中に残留γを確保ために添加される。また、Ｃｒは高温強度を向上させる効果を有している。前記効果を得るために、Ｃｒ含有量を０．０２％以上、好ましくは０．０４％以上とする。一方、Ｃｒが多すぎると、鋼帯における残留γ量が過剰となる。残留γ量が過剰であると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、鋼管の強度が高くなるとともに延性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は０．１０％以下とする。
【００３２】
Ｍｏ：０．４０〜１．０％
Ｍｏは、Ｃｒと同様、未変態γを安定化させる効果を有する元素であり、熱延鋼帯中に残留γを確保するために添加される。また、Ｍｏは高温強度を向上させる効果を有している。前記効果を得るために、Ｍｏ含有量を０．４０％以上とする。一方、Ｍｏが多すぎると、鋼帯における残留γ量が過剰となる。残留γ量が過剰であると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、鋼管の強度が高くなるとともに延性が低下する。そのため、Ｍｏ含有量は１．０％以下、好ましくは０．７０％以下とする。
【００３３】
Ｖ：０．０１〜０．０５％
Ｖは、ＣｒおよびＭｏと同様、未変態γを安定化させる効果を有する元素であり、熱延鋼帯中に残留γを確保するために添加される。また、Ｖは高温強度を向上させる効果を有している。前記効果を得るために、Ｖ含有量を０．０１％以上、好ましくは０．０２％以上とする。一方、Ｖが多すぎると、鋼帯における残留γ量が過剰となる。残留γ量が過剰であると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、鋼管の強度が高くなるとともに延性が低下する。そのため、Ｖ含有量は０．０５％以下、好ましくは０．０４％以下とする。
【００３４】
本発明の一実施形態における冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯は、上記各元素と、残部のＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する。
【００３５】
また、本発明の他の実施形態においては、上記成分組成が、さらに任意に、Ｗ：０．１％以下を含むことができる。
【００３６】
Ｗ：０．１％以下
Ｗは、高温強度をさらに向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。しかし、Ｗが過剰であると、鋼帯における残留γ量が過剰となる。残留γ量が過剰であると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、鋼管の強度が高くなるとともに延性が低下する。そのため、Ｗを添加する場合、Ｗ含有量は０．１％以下、好ましくは０．０５％以下とする。一方、Ｗ含有量の下限は特に限定されないが、Ｗの添加効果を高めるという観点からは、Ｗを添加する場合、Ｗ含有量を０．０１％以上とすることが好ましく、０．０２％以上とすることがより好ましい。
【００３７】
本発明における冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の成分組成は上記の通りである。なお、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＢは、本願発明では意図的には添加しないが、不可避不純物として含まれうる。言い換えると、本発明の一実施形態においては、上記成分組成は、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＢからなる群より選択される少なくとも１つを不純物として含有してもよい。
【００３８】
Ｐは不可避的不純物として含まれうるが、靭性を低下させるのでＰ含有量は低いほうが良い。そのため、Ｐ含有量は０．０３％以下とすることが好ましい。一方、Ｐは不純物であるため、その含有量の下限は特に限定されず、０％であってよい。しかし、Ｐ含有量の過度の低減は製造コストの上昇を招くため、製造コスト低減の観点からは、Ｐ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
【００３９】
Ｓは、Ｐと同様に不可避的不純物として含まれうるが、靭性を低下させるのでＳ含有量は低いほうが良い。そのため、Ｓ含有量は０．０２％以下とすることが好ましい。一方、Ｓは不純物であるため、その含有量の下限は特に限定されず、０％であってよい。しかし、Ｓ含有量の過度の低減は製造コストの上昇を招くため、製造コスト低減の観点からは、Ｓ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
【００４０】
ＮｂおよびＴｉは炭化物形成能力の強い析出強化型元素であり、常温における強度と降伏比（ＹＲ）を上昇させる。そのため、これらの元素は意図的には添加しない。したがって、Ｎｂ含有量およびＴｉ含有量は、いずれも０％であってよい。Ｎｂが不可避的として含有される場合、Ｎｂ含有量は０．００５％以下とすることが好ましく、０．００４％以下とすることがより好ましい。同様に、Ｔｉが不純物として含まれる場合、Ｔｉ含有量は０．００５％以下とすることが好ましく、０．００４％以下とすることがより好ましい。
【００４１】
Ｂを添加した場合、電縫溶接部に焼きが入り、高強度で割れやすくなる。そのためＢは添加しない。したがって、Ｂ含有量は０％であってよい。不可避的不純物としてＢが含まれる場合、Ｂ含有量は０．０００２％以下とすることが好ましい。
【００４２】
本発明の熱延鋼帯を用いて製造される冷間ロール成形角形鋼管は、造管後に熱処理を施す必要がない。しかし、熱処理を行わない場合、冷間ロール成形角形鋼管を溶接することにより形成される溶接部の強度が高くなるとともに、靭性が低下する。そのため、熱処理を行わない場合でも、溶接部における割れを防止し、耐震性をさらに向上させるという観点からは、上記熱延鋼帯の成分組成を、炭素当量Ｃｅｑが０．３５質量％以下となるように制御することが好ましい。なお、ここでＣｅｑは、次の式で算出される値と定義する。
Ｃｅｑ（質量％）＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
上記式における元素記号は、各元素の含有量（質量％）を指すものとする。
【００４３】
［ミクロ組織］
本発明の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯は、残留γの体積率が１〜１０％、かつマルテンサイトの体積率が１０％以下であるミクロ組織を有する。以下、ミクロ組織の限定理由について説明する。なお、各組織の体積率は、熱延鋼帯の板厚１／４ｔ位置における値を指すものとする。具体的な体積率の測定方法は、実施例に記載したとおりとする。
【００４４】
残留γ：１〜１０％
本発明の熱延鋼帯は冷間ロール成形角形鋼管用であり、角形鋼管への成形に供される。熱延鋼帯を角形鋼管へ成形する際、該熱延鋼帯に含まれている残留γ組織は成形によって生じるひずみによりマルテンサイトに変態する。その結果、最終的に得られる鋼管のＴＳが増加すると共に、マルテンサイトの周囲のフェライトに転位が導入されることによりＹＲが低下する。また、残留γから変態したマルテンサイトは、６００℃程度の高温でもマルテンサイト組織を維持するため、高温強度の向上に寄与する。前記効果を得るために、熱延鋼帯における残留γの体積率を１％以上とする。一方、熱延鋼帯における残留γの体積率が高すぎると、造管成形時に残留γが変態して析出するマルテンサイト量が多くなり、鋼管の強度が高くなるとともに靭性が低下する。そのため、熱延鋼帯における残留γの体積率は１０％以下、好ましくは７％以下とする。
【００４５】
マルテンサイト：１０％以下
上述したように、最終的な角形鋼管のミクロ組織には残留γから変態したマルテンサイトが含まれる。しかし、熱延鋼帯の段階でマルテンサイトが多量に析出していると、熱延鋼帯の強度が増加し、成形性が低下し、その結果、鋼管の寸法精度も低下する。そのため、熱延鋼帯におけるマルテンサイトの体積率は１０％以下とする。マルテンサイト体積率の下限は特に限定されず、０％であってもよい。
【００４６】
熱延鋼帯のミクロ組織における、残留γおよびマルテンサイト以外の組織は特に限定されない。しかし、フェライトの体積率が高ければ、未変態γへの元素濃化が促進され、γが安定化される。そのため、熱延鋼帯のミクロ組織におけるフェライトの体積率を６０％以上とすることが好ましい。
【００４７】
また、フェライト主体の組織とする観点からは、熱延鋼帯のミクロ組織におけるベイナイトの体積率は３０％以下とすることが好ましく、２０％以下とすることがより好ましく、１５％以下とすることがさらに好ましい。一方、ベイナイト体積率の下限は特に限定されず、０％であってよいが、ベイナイト変態により未変態γへの元素濃化をさらに進め、γを一層安定化させるという観点からは、ベイナイト体積率を３％以上とすることが好ましく、５％以上とすることがより好ましい。
【００４８】
同様に、フェライト主体の組織とする観点からは、熱延鋼帯のミクロ組織におけるパーライトの体積率は１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。一方、パーライト体積率の下限は特に限定されず、０％であってよい。
【００４９】
本発明の一実施形態における熱延鋼帯のミクロ組織は、例えば、体積率で、１〜１０％の残留オーステナイト、０〜１０％のマルテンサイト、０〜３０％のベイナイト、０〜１０％のパーライト、および残部のフェライトからなるミクロ組織とすることもできる。
【００５０】
［板厚］
本発明の冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の板厚は特に限定されず、任意の厚さとすることができるが、１２ｍｍ以上とすることが好ましく、１９ｍｍ以上とすることがより好ましい。上述したように、従来の技術では厚肉であるほど優れた特性を得ることが困難であるが、本発明では、厚さが１２ｍｍ以上と比較的厚い場合でも優れた特性を得ることができる。一方、前記板厚の上限についても特に限定されないが、角形鋼管の一辺の長さに対して肉厚が大きいとひずみが顕著になるため、熱延鋼帯の板厚を３２ｍｍ以下とすることが好ましく、２８ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００５１】
［熱延鋼帯の製造方法］
次に、本発明の一実施形態における冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯の製造方法について説明する。上記冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯は、上述した成分組成を有する鋼素材に対し、下記（１）〜（４）の工程を順次施すことにより製造することができる。
（１）加熱
（２）熱間圧延
（３）水冷
（４）巻取
【００５２】
以下、各工程について説明する。なお、以下の説明において、特に断らない限り、温度は表面温度を指すものとする。
【００５３】
［鋼素材］
上記鋼素材としては、上述した成分組成を有する鋼素材であれば、任意のものを用いることができる。前記鋼素材としては、例えば、鋼スラブを用いることができる。
【００５４】
前記鋼素材は、例えば、上記した組成を有する溶鋼を常法により溶製し、鋳造して製造することができる。前記溶製は、転炉、電気炉、誘導炉等、任意の方法により行うことができる。また、前記鋳造は、生産性の観点から連続鋳造法で行うことが好ましいが、造塊−分解圧延法により行うこともできる。
【００５５】
（１）加熱
前記鋼素材は、熱間圧延に先立って加熱温度まで加熱される。前記加熱は、鋳造などの方法によって得た鋼素材を一旦冷却した後に行ってもよく、また、得られた鋼素材を冷却することなく（例えば、６００℃程度で）直接、前記加熱に供することもできる。前記加熱は、常法にしたがい、加熱炉などを用いて行うことができる。
【００５６】
前記加熱温度は特に限定されない。しかし、鋼素材に含まれているＶ析出物を固溶させるという観点からは、前記加熱温度を１１００℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度が高すぎると、γ粒が粗大化し、仕上圧延後のフェライト析出サイトが減少する。そのため、前記加熱温度は１２５０℃以下とすることが好ましく、１２２０℃以下とすることがより好ましい。
【００５７】
（２）熱間圧延
次に、加熱された前記鋼素材を熱間圧延して鋼帯とする。前記熱間圧延は、一般的な熱間圧延と同様、粗圧延と仕上圧延とからなるものとすることができる。なお、鋼帯表面に赤スケールが存在していると、仕上げ圧延後の水冷工程において、赤スケールが存在する部分と存在しない部分とで冷却条件が異なる結果、材質のばらつきが大きくなる。そのため、粗圧延後、仕上圧延前にデスケーリングを行うことが好ましい。前記デスケーリングは、高圧水を用いたデスケーリングとすることが好ましい。前記高圧水の圧力は特に限定されないが、２０ＭＰａ以上とすることが好ましい。
【００５８】
また、鋼の温度を均一化し、材質の均一性を向上させるために、粗圧延後の鋼（シートバー）を、仕上圧延の開始前に加熱することが好ましい。前記加熱（粗圧延後加熱）においては、シートバーヒーターによりシートバーの幅方向全体を加熱してもよく、温度が低下しやすいシートバーの幅方向両端部のみをエッジヒーターにより加熱してもよい。前記シートバーヒーターおよびエッジヒーターは、誘導加熱など任意の加熱方式とすることができる。また、仕上げ圧延前に一旦コイル状に巻き取ってから仕上げ圧延を施してもよい。
【００５９】
仕上圧延入側温度：８５０〜１０００℃
仕上圧延入側温度は８５０〜１０００℃とする。仕上圧延入側温度が８５０℃未満では、粗大なフェライトが析出し、高温強度が低下する。そのため、仕上圧延入り側温度は８５０℃以上とする。一方、仕上圧延入側温度が１０００℃を超えるとフェライト析出サイトが少なくなるため、フェライト析出量が減少する。そしてその結果、未変態γへの元素濃化が減少し、所望の量の残留γが得られない。
【００６０】
仕上圧延における圧下率：５０％以上
同様に、フェライト析出サイト確保のために、仕上げ圧延における圧下率は５０％以上とする。一方、前記圧下率の上限は特に限定されないが、粗大なフェライトの析出を防止するという観点からは、前記圧下率を７０％以下とすることが好ましい。なお、仕上げ圧延は、タンデム圧延で実施することが好ましい。ひずみ誘起析出にてフェライト析出を促進するため、タンデム圧延は少なくとも３段以上とすることが好ましい。
【００６１】
仕上圧延出側温度：７５０〜８５０℃
仕上圧延出側温度が７５０℃未満では、鋼帯の表層部に粗大なフェライトが析出し、高温強度が低下する。そのため、仕上圧延出側温度は７５０℃以上とする。一方、仕上圧延出側温度が８５０℃を超えると、フェライトが析出し難くなる。そしてその結果、未変態γ中への元素濃化が不十分となり、所望の残留γ量とすることができない。そのため、仕上圧延出側温度は８５０℃以下とする。
【００６２】
（３）水冷
次に、上記熱間圧延で得た鋼帯を水冷する。前記水冷で鋼帯を急冷することにより、フェライト相を析出させ、合金元素を未変態γ中へ濃化させることができる。
【００６３】
平均冷却速度：３０〜１００℃／ｓ
前記水冷における平均冷却速度は、鋼帯の表面温度で３０〜１００℃／ｓとする。前記平均冷却速度が３０℃／ｓ未満であると、パーライトが析出しやすくなり、所望の残留γ量が得られない。一方、前記平均冷却速度が１００℃／ｓより高いと、マルテンサイトが析出しやすくなり、やはり所望の残留γ量が得られない。
【００６４】
冷却停止温度：３００℃以上５５０℃未満
前記水冷における冷却停止温度が３００℃未満であるとマルテンサイトが析出しやすくなり、やはり所望の残留γ量が得られない。そのため、前記冷却停止温度を３００℃以上とする。一方、冷却停止温度が５５０℃以上ではパーライトが析出しやすくなり、所望の残留γ量が得られない。そのため、前記冷却停止温度を５５０℃未満とする。
【００６５】
（４）巻取
巻取温度：５００〜６００℃
次に、上記水冷後の鋼帯を巻取る。巻取工程において、ベイナイト変態を促進し、未変態γへの元素の濃化を図る。しかし、巻取温度が低すぎるとマルテンサイトが析出しやすくなるため、所望の残留γ量が得られない。また、巻取温度が高すぎると、パーライトが析出し、所望の残留γ量が得られない。そのため、巻取温度は５００〜６００℃、好ましくは５５０〜６００℃とする。
【００６６】
巻き取った鋼帯は、少なくとも４００℃以下になるまでは空冷することが好ましい。
【００６７】
［角形鋼管の製造方法］
次に、本発明の一実施形態における冷間ロール成形角形鋼管の製造方法について説明する。上述した冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を素材として用い、冷間ロール成形角形鋼管を製造することができる。前記角形鋼管の製造は、特に限定されることなく任意の方法で行うことができる。本発明の一実施形態においては、一般的な方法と同様に、
（ａ）熱延鋼帯を冷間ロール成形により断面略円形の円筒状に曲げ、
（ｂ）前記熱延鋼帯の端部を電気抵抗溶接して断面略円形の溶接鋼管（丸管）とし、
（ｃ）前記溶接鋼管を冷間で断面角形に成形する
ことによって冷間ロール成形角形鋼管を製造することができる。
【００６８】
冷間ロール成形には、さらなる低ＹＲ化のためにフレキシブルロールフォーミング法を用いることもできる。また、造管の際、通板のため鋼帯先端部を切断してもよい。溶接部の酸化物低減のため、鋼帯エッジ部に開先を付与しても良い。溶接後は、外面のビードを切削する。また、内面ビードも切削してもよい。さらに、溶接シーム部の非破壊検査（ＮＤＩ）を行ってもよい。溶接部の靭性向上のため、シーム部に熱処理（焼準、または焼入れおよび焼鈍し）を施しても良い。ビード切削後、丸管をサイジングにて角管に冷間加工する。
【００６９】
なお、上記角形鋼管の特性は特に限定されないが、降伏強度（ＹＳ）が、２９５〜４４５ＭＰａであることが好ましい。また、引張強さ（ＴＳ）は４００〜５５０ＭＰａであることが好ましい。降伏比（ＹＲ）は９０％以下であることが好ましい。０℃におけるシャルピー吸収エネルギーは２７Ｊ以上であることが好ましい。６００℃での０．２％耐力は１９７ＭＰａ以上であることが好ましい。
【実施例】
【００７０】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。【００７１】
（実施例１）
まず、表１に示す成分組成を有する鋼スラブを製造した。前記鋼スラブを、表２に示した加熱温度に加熱し、次いで、粗圧延と仕上圧延からなる熱間圧延を行って厚さ２２ｍｍの鋼帯とした。前記仕上圧延は、５段のタンデム圧延とし、表２に示した条件で行った。前記熱間圧延後、表２に示した条件で鋼帯を水冷し、次いで、表２に示した巻取温度で巻取った。【００７２】
・ミクロ組織
次に、得られた冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯のミクロ組織を以下の手順で評価した。まず、前記冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯から、ミクロ組織評価用サンプルを採取した。パーライトの体積率、ベイナイトの体積率およびマルテンサイトの体積率は、圧延方向に平行かつ板幅方向に垂直な断面の、熱延鋼帯表面から１／４ｔ位置（ｔは板厚）におけるミクロ組織を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し、画像解析により面積率を求め、得られた面積率を各組織の体積率とした。また、残留γの体積率は、熱延鋼帯表面から１／４ｔ位置で、Ｘ線回折法により測定した。得られた結果を表３に示す。なお、表３に示した組織以外の残部はフェライトであった。【００７３】
さらに、前記熱延鋼帯を用いて冷間ロール成形角形鋼管を製造し、その特性を評価した。冷間ロール成形角形鋼管の製造においては、前記熱延鋼帯を冷間ロール成形により断面略円形の円筒状に曲げ、熱延鋼帯の端部を電気抵抗溶接して丸形鋼管とし、前記丸形鋼管をサイジングによる冷間加工により３５０×３５０ｍｍ角、肉厚２２ｍｍの角形鋼管とした。前記加工後の熱処理は行わなかった。【００７４】
得られた角形鋼管の常温における引張特性、靭性、および耐火性を、以下の方法で評価した。【００７５】
・常温引張特性
角形鋼管の辺の中央部からサンプルを採取し、管軸方向が長手方向となるようにＪＩＳ  Ｚ２２０１の５号試験片に加工した。前記試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に従い引張試験を行い、常温における降伏強度ＹＳ（ＭＰａ）、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）、降伏比ＹＲ（％）、および伸びＥｌ（％）を求めた。【００７６】
・靭性
角形鋼管の辺の角部から、該角形鋼管の外側１／４ｔ位置が試験片の中心となるようにサンプルを採取し、管軸方向が長手方向となるようにＪＩＳ  Ｚ２２０２の４号試験片に加工した。前記試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ２２４２に従いシャルピー衝撃試験を行い、０℃におけるシャルピー吸収エネルギー（Ｊ）を求めた。前記シャルピー吸収エネルギーは２７Ｊ以上であることが望ましい。【００７７】
・耐火性
角形鋼管の耐火性を評価するために、ＪＩＳ  Ｇ０５６７に従い６００℃で高温引張を行い、０．２％オフセット耐力を測定した。【００７８】
表３に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす鋼帯を用いて製造した角形鋼管は、低降伏強度、低降伏比、高靭性、高温強度を兼ね備えていた。一方、本発明の条件を満たさない鋼帯を用いて製造した角形鋼管は、降伏強度、降伏比、靭性、高温強度の少なくとも１つが劣っていた。【００７９】
【表１】
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【００８０】
【表２】
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【００８１】
【表３】
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【００８２】
（実施例２）
次に、鋼帯の残留オーステナイト体積率の影響を評価するために、残留オーステナイト体積率が異なる熱延鋼帯を製造し、前記熱延鋼帯を用いて製造した角形鋼管のシャルピー吸収エネルギーおよび６００℃における０．２％耐力（降伏強度）を測定した。【００８３】
前記熱延鋼帯の製造においては、質量％で、
Ｃ：０．０４５〜０．０８５％、
Ｓｉ：０．１１〜０．１４％、
Ｍｎ：０．６０〜０．７２％、
Ｐ：０．００５〜０．０１２％、
Ｓ：０．００２〜０．００５％、
Ａｌ：０．０１６〜０．０３４％、
Ｎ：０．００２９〜０．００４８％、
Ｃｒ：０．０６６〜０．０８３％、
Ｍｏ：０．４６〜０．６３％、および
Ｖ：０．０２７〜０．０３３％を含有し、
残部がＦｅと不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを鋼素材として使用した。前記鋼スラブを使用し、熱延条件を変化させた点以外は実施例１と同様の手順で、厚さ２２ｍｍの熱延鋼帯を製造した。【００８４】
次いで、実施例１と同様の方法で、前記熱延鋼帯の残留γ量を測定した。また、実施例１と同様の手順で前記熱延鋼帯から冷間ロール成形角形鋼管を製造した。ただし、前記角形鋼管の寸法は、３５０×３５０ｍｍ角、肉厚２２ｍｍとした。【００８５】
さらに、得られた角形鋼管の０℃におけるシャルピー吸収エネルギーと、６００℃における０．２％オフセット耐力を、実施例１と同様の方法で測定した。測定結果を図１に示す。図１に示した結果から分かるように、残留オーステナイト体積率が本願発明の条件を満たす場合、シャルピー吸収エネルギー、０．２％オフセット耐力ともに良好な値を示す。
【要約】
角形鋼管への成形後に優れた耐火性と靭性を実現することができる冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯を提供する。
質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０９％、Ｓｉ：０．０１〜０．４％、Ｍｎ：０．４〜１．０％、Ａｌ：０．００１〜０．０５％、Ｎ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．０２〜０．１％、Ｍｏ：０．４０〜１．０％、およびＶ：０．０１〜０．０５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、残留オーステナイトの体積率が１〜１０％、かつマルテンサイトの体積率が１０％以下であるミクロ組織を有する、冷間ロール成形角形鋼管用熱延鋼帯。【図１】
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