电阻焊焊接部的耐hic性和低温韧性优异的电阻焊钢管及其制造方法_4

文档序号:8323596阅读:来源:国知局
上、Ti的 含量为〇. 001 %以上中的任一者而变得显著。另一方面,若满足Nb的含量大于0. 060%、 V的含量大于0.060%、Ti的含量大于0.080%中的任一者,则未固溶的大型的碳氮化物 (carbonitride)残留于电阻焊焊接部,使电阻焊焊接部的韧性下降。因此,含有上述元素 时,优选分别限定于Nb的含量为0.001~0.060%、V的含量为0.001~0.060%、Ti的含 量为0.001~0.080%的范围内。另外,更优选Nb的含量为0.005~0.050%、V的含量为 0? 005 ~0? 050 %、Ti 的含量为 0? 005 ~0? 040 %。
[0080] 剩余部分为Fe和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质,容许P:0. 020%以下、 S :0? 005% 以下、N :0? 005% 以下、0 :0? 003% 以下。
[0081] 进而,本发明的电阻焊钢管具有电阻焊焊接部,该电阻焊焊接部具有上述组成并 具有拉伸强度TS :434MPa以上,且电阻焊焊接部中存在的夹杂物中,等效圆直径为8ym以 上的夹杂物所含的Si、Mn、Al、Ca和Cr的合计量相对于包含基体钢的电阻焊焊接部总量以 质量%计为16ppm以下。
[0082] 本发明的电阻焊钢管的电阻焊焊接部中,电阻焊焊接时生成的氧化物的粘度低且 氧化物的熔点为钢水温度以下。此外,上述电阻焊焊接部中,在该电阻焊焊接部中存在的等 效圆直径为8 ym以上的夹杂物所含的Si、Mn、Al、Ca和Cr的合计量为16ppm以下。若等 效圆直径为8 ym以上的夹杂物所含的Si、Mn、Al、Ca、Cr的合计量大于16ppm而变多,则电 阻焊焊接部的耐HIC性和低温韧性下降。
[0083] 应予说明,电阻焊焊接部中存在的等效圆直径为8 ym以上的夹杂物所含的Si、 Mn、Al、Ca和Cr的合计量是由以下方式得到的值。从该电阻焊钢管,以电阻焊焊接部为 中心,采集宽度为2mm的电解提取用板状试验片(plate specimen for electrolytic extraction),使电解液(electrolytic solution)为10 % AA液,从上述试验片电解提取 夹杂物,将得到的电解提取物(夹杂物)用孔径为8ym的网(mesh)的过滤器(filter)过 滤。接着,将经过滤的电解提取物(electrolytic extract)(等效圆直径为8 ym以上的 夹杂物)进一步喊恪融(alkali fusion),实施 ICP 分析(Inductively Coupled Plasma analysis),分析夹杂物中所含的Si、Mn、Al、Ca和Cr,导出等效圆直径8 ym以上的夹杂物 中的Si、Mn、Al、Ca和Cr的合计含量。应予说明,将电阻焊钢管中不含的元素设为零而进 行处理。
[0084] 接着,对本发明的电阻焊钢管的制造方法进行说明。
[0085] 将具有上述组成的钢原料(钢坯(slab))加热,热轧而制成规定厚度的钢带(热 乳钢带)。将得到的钢带切分(slitting)为规定宽度后,本发明中,对该钢带连续地施行棍 轧成型而制成大致圆筒形状的开管。然后,将该开管的对接部附近加热至熔点以上,进行以 挤压辊压接的电阻焊焊接而形成电阻焊焊接部,制成电阻焊钢管。
[0086] 另外,棍乳成型中,优选利用排棍方式(cage roll forming process)的成 型。利用排辊方式的辊轧成型是指将被称为排辊的小型辊排列于成为管外面的一侧,顺 利地成型的方式的辊轧成型。利用排辊方式的辊轧成型中,优选为CBR方式的辊轧成型 (chance-free bulge roll forming process)。CBR方式的棍乳成型是将钢带的两边缘部 利用边缘弯曲棍预先成型后,利用中心弯曲棍(center bending roll)和排棍,将钢带中 央部弯曲成型,制成纵长的椭圆形的管坯,接着,暂时利用精加工辊将管圆周方向的4处过 度弯曲(over bending)后,通过缩径乳制(reducing rolling),进行管侧部的延伸成型 (stretch forming)和过度弯曲部的弯曲回复成型(bend and return forming)而制成圆 形管坯的成型方法(参照川崎制铁技报,vol. 32 (2000),p49~53)。利用该方式的成型, 可以将成型时对带板(钢带)附加的变形(strain)抑制为最小限度,可以抑制因加工固化 (work hardening)所致的材料特性(material characteristic)变差。另外,棍乳成型也 可以是利用粗加工方式(break-down method)的成型。
[0087] 本发明中,优选将钢带连续地辊轧成型而制成大致圆筒形状的开管时,对热轧钢 带的宽度方向的两端面赋予锥形坡口(锥形形状的坡口)。优选在辊轧成型时通过使用精 加工辊的成型对钢带的宽度端部赋予坡口。赋予的锥形坡口优选为锥形开始位置与成为管 外面的表面(管外面侧的锥形结束位置(ending location of taper))在热乳钢带的板厚 方向的距离(图3中的a)、和锥形开始位置与成为管内面的表面(管内面侧的锥形结束位 置)在热轧钢带的板厚方向的距离(图3中的b)的和为热轧钢带板厚(钢带厚度)的2~ 80 %的锥形坡口。
[0088] 锥形开始位置与成为管外面的表面在热轧钢带板厚方向的距离(图3中的a)、和 锥形开始位置与成为管内面的表面在热轧钢带板厚方向的距离(图3中的b)的和(图3 中的a+b)为钢带厚度的2~80%时,钢带的上下端部的过度加热(over heating)被抑制, 且在电阻焊焊接前形成的氧化物伴随着压接在钢带的上下流动且排出。由此,与未设置锥 形的情况相比,电阻焊焊接部的等效圆直径为8 ym以上的夹杂物所含的Si、Mn和A1等的 合计量相对于包含基体钢的宽度为2mm的电阻焊焊接部总量以质量ppm计约下降5ppm。
[0089] 应予说明,赋予的坡口的形状与由以下(1)式定义的易氧化度fMy相关,例如优选 设为图3中示出的一个例子的形状。
[0090] f〇xy= Mn+10(Si+Cr)+100Al+1000Ca ? ? ? ? (1)
[0091](这里,]^、51、0、41和〇3:各元素的含量(质量%))
[0092] 此外,图3所示的平均倾斜角(averagetiltangle)a(° )优选设为与钢水的易 氧化度相关且设为满足下述(2)式的角度。
[0093] 10Xlog(foxy) ^a^ 40Xlog(foxy) .... (2)
[0094] 通过形成具有该范围的平均倾斜角a的锥形部,钢带的端部的过热被抑制,且形 成的夹杂物(氧化物)伴随着压接在钢带的上下方向排出。因此,电阻焊焊接部中存在的 等效圆直径为8 ym以上的夹杂物中的Si、Mn和A1等的合计量为16ppm以下。另外,对于 平均倾斜角a偏离(2)式的锥形部而言,氧化物的排出促进的效果较弱。此外,锥形部不 限定于直线,也可以是任意的曲线。
[0095] 本发明中,以电阻焊焊接时生成的氧化物的粘度成为2泊以下的方式,调整电阻 焊焊接时的气氛中的氧浓度和/或电阻焊焊接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的 时间。
[0096] 调整电阻焊焊接时的气氛中的氧浓度时,与由以下(1)式定义的钢水的易氧化度 €胃相关且将氧浓度调整至l〇〇〇/f胃体积ppm以下。
[0097] foxy= Mn+10(Si+Cr)+100Al+1000Ca ? ? ? ? (1)
[0098](这里,Mn、Si、Cr、Al、Ca:各元素的含量(质量% ))
[0099] 减少电阻焊焊接的气氛中的氧浓度的方法没有特别的限定。例如,考虑以箱型结 构密封(sealing)电阻焊焊接部,供给非氧化性气体(non-oxidizing gas)的方法。另外, 为了较低地保持气氛的氧浓度,重要的是以3层等的多层结构(multilayer structure)的 喷嘴(nozzle)进行非氧化性气体的供给,使得气体成为层流(laminar airflow)。氧浓度 的测定优选使用氧浓度计(oxygen meter)在电阻焊焊接部附近进行。另一方面,若电阻焊 焊接时的气氛中的氧浓度以体积%计大于(l〇〇〇/fMy)ppm而变高,则电阻焊焊接时生成的 氧化物的量变多,存在于电阻焊焊接部的等效圆直径为8 ym以下的夹杂物中的Si、Mn、Al、 Ca、Cr的合计含量大于16ppm而变多,耐HIC性和低温韧性下降。因此,调整电阻焊焊接时 的气氛氧浓度时,调整至以体积%计为(l〇〇〇/fMy)Ppm以下。
[0100] 此外,本发明中,调整电阻焊焊接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的时间 时,优选钢带宽度方向的端面从熔融开始至压接为止的时间设为〇. 2秒~4秒。电阻焊焊 接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的时间小于〇. 2秒时,钢水温度变低,氧化物的 粘度无法成为2泊以下,因此生成的氧化物容易残留于电阻焊焊接部。另一方面,若电阻焊 焊接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的时间大于4秒,则生成的氧化物变多,进而 氧化物中的恪融娃酸盐量(amount of molton秒ilicate)变多,生成的氧化物容易残留于 电阻焊焊接部。因此,优选将电阻焊焊接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的时间设 为0. 2~4秒的范围。另外,电阻焊焊接时生成的氧化物的粘度进一步优选为1泊以下。此 外,电阻焊焊接时从因加热所致的熔融开始至压接为止的时间为〇. 4~3秒。
[0101] 接着,对以上述方法得到的电阻焊钢管的电阻焊焊接部施行在线(online)的热 处理。
[0102] 电阻焊焊接部的韧性除存在于电阻焊焊接部的夹杂物(氧化物)以外,还受到基 底相(母材matrix)的影响。本发明中,优选在线施行如下热处理(加热-冷却处理): 在电阻焊焊接后,在电阻焊焊接部的厚度方向的平均温度为720~1070°C的范围的条件下 加热电阻焊焊接部,其后,空气冷却或水冷至500°C以下的温度区域。对于在线的热处理 的方法,没有必要特别的限定,优选设为感应加热(induction heating)。由此,电阻焊焊 接部的低温韧性提高。加热温度小于720°C时,残留电阻焊焊接时的骤冷组织(quenched structure)(硬质组织),因此低温韧性的提高较少。另一方面,若大于1070°C而成为高温, 则晶粒(grain)粗大化,反过来低温韧性下降。应予说明,热处理时的优选的厚度方向的平 均加热温度为770~1020°C。
[0103] 在上述热处理的基础上,还可以进一步进行加热至小于720°C的温度且空气冷却 的回火处理(tempering)(热处理:加热-冷却处理)。通过该回火处理(加热-冷却处 理),电阻焊焊接部的低温韧性进一步提高。
[0104] 以下,基于实施例进一步对本发明进行说明。
[0105] 实施例
[0106] 将表1所示的组成的钢原料(钢坯:厚度250mm)加热至1260°C,均热90min后, 施行粗乳(rough rolling),以精乳结束温度(finish rolling temperature) :850°C、卷取 温度(coiling temperature) :580°C施行精乳,得到热乳钢带(板厚19. 1mm) 〇
[0107] 将这些热轧钢带切分为规定的宽度,在表2所示的条件下连续地施行辊轧成型 而制成大致圆筒形状的开管后,将该开管的对接部附近加热至熔点以
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