特許 5794177 鋼管の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794177

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】鋼管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/08 20060101AFI20150928BHJP

   C21D 9/50 20060101ALI20150928BHJP

   B21C 37/08 20060101ALI20150928BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20150928BHJP

   C22C 38/04 20060101ALN20150928BHJP

   C22C 38/58 20060101ALN20150928BHJP

   C21D 8/02 20060101ALN20150928BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/08 F

   C21D9/50 101A

   B21C37/08 F

   !C22C38/00 301Z

   !C22C38/04

   !C22C38/58

   !C21D8/02 B

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-48792(P2012-48792)

(22)【出願日】2012年3月6日

(65)【公開番号】特開2013-185164(P2013-185164A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2014年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】特許業務法人ブライタス

(74)【代理人】

【識別番号】100093469

【弁理士】

【氏名又は名称】杉岡 幹二

(74)【代理人】

【識別番号】100134980

【弁理士】

【氏名又は名称】千原 清誠

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩史

(72)【発明者】

【氏名】平山 博巳

(72)【発明者】

【氏名】西尾 大

(72)【発明者】

【氏名】大久保 武史

【審査官】 鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２７０３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２８６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１０９５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１７６６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５２３０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ ８／００− ８／１０

Ｃ２１Ｄ ９／００− ９／４４，９／５０

Ｂ２１Ｃ ３７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼板に冷間成形を施して鋼管を製造するに際し、
製管による鋼材の機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される３種以上を含むパラメータを用いて計算することにより算出し、
予測精度設定値Ｓを求め、
下記（i）式を満足するような鋼板およびその製造方法ならびに製管条件の組合せを選択し、製管することを特徴とする鋼管の製造方法。
σ_ｌ−Δσ_ｐ＋Ｓ≦σ_ｓ≦σ_ｕ−Δσ_ｐ−Ｓ ・・・（i）
なお、（i）式中の各記号の意味は下記の通りである。
σ_ｕ：製管後の機械的性質の目標値の上限
σ_ｌ：製管後の機械的性質の目標値の下限
σ_ｓ：鋼板の機械的性質
ただし、機械的性質は、降伏強度または引張強度である。

【請求項2】

機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される４種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする請求項１に記載の鋼管の製造方法。

【請求項3】

機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される５種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする請求項１に記載の鋼管の製造方法。

【請求項4】

機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを下記（ii）式で計算することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の鋼管の製造方法。
Δσ_ｐ＝｛ｋ_１（１＋ｋ_２・Ｃ）（１＋ｋ_３・ｔ＋ｋ_４・ｔ^２）（１＋ｋ_５・Ｔ_ｔ）（１＋ｋ_６・Ｔ_ｒ）（ε＋ｋ_７・ε^２）＋ｋ_８・Ｔ_ｒ＋ｋ_９・Ｔ_ｒ^２｝（１＋ｋ_１０・σ_ｓ） ・・・（ii）
なお、（ii）式中の各記号の意味は下記の通りである。
Ｃ：母材鋼板の炭素含有量（質量％）
ｔ：母材鋼板の板厚（ｍｍ）
σ_ｓ：母材鋼板の機械的性質
Ｔ_ｔ：焼戻し温度（℃）
ε：１／４ｔの曲げ歪（％）
Ｔ_ｒ：応力除去熱処理温度（℃）
ｋ_１〜ｋ_１０：係数

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼管の製造方法に係り、特に、鋼板の冷間成形によって製造される鋼管の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建築構造物等に鋼板を製管した鋼管が使用されている。この鋼管の機械的性質は、製管の際の加工履歴の影響、または加工後に熱処理を行う場合には熱履歴の影響により、元の鋼板の機械的性質とは違ったものになる。そこで、鋼管の機械的性質を所望の範囲に収めるためには、元の鋼板の機械的性質と、鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量を考慮しなければならない。しかし、建築構造物などに使用される鋼管のサイズは多様であり、所定のサイズの鋼管の量産を開始する度に、鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量を確認して鋼板の機械的性質の必要範囲を定めるのでは時間とコストがかかるという問題がある。

【0003】

鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量を考慮した製造方法に関する技術として、特許文献１には、プレスベンド冷間成形円形鋼管の製造方法に関する技術が提案されている。特許文献１によれば、厚鋼板を円形鋼管に成形した後に、所定の機械的特性を有する鋼管が得られるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２７０３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１で開示された技術を用いても、各種製造条件において機械的性質の目標値を安定的に満足する鋼管を得ることは難しい。

【0006】

本発明は、このような従来技術の問題を解決するため、機械的性質の目標値を安定的に満足する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】

【0007】

本発明者らは、特に鋼板から鋼管を製造する際における機械的性質変化量の予測精度について鋭意検討を行い、予測精度を向上させる条件を調査して、本発明を完成させた。本発明の要旨は、下記（１）〜（４）に示す鋼管の製造方法にある。

【0008】

（１）鋼板に冷間成形を施して鋼管を製造するに際し、
製管による鋼材の機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される３種以上を含むパラメータを用いて計算することにより算出し、
予測精度設定値Ｓを求め、
下記（i）式を満足するような鋼板およびその製造方法ならびに製管条件の組合せを選択し、製管することを特徴とする鋼管の製造方法。
σ_ｌ−Δσ_ｐ＋Ｓ≦σ_ｓ≦σ_ｕ−Δσ_ｐ−Ｓ ・・・（i）
なお、（i）式中の各記号の意味は下記の通りである。
σ_ｕ：製管後の機械的性質の目標値の上限
σ_ｌ：製管後の機械的性質の目標値の下限
σ_ｓ：鋼板の機械的性質
ただし、機械的性質は、降伏強度または引張強度である。

【0009】

（２）機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される４種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする前記（１）に記載の鋼管の製造方法。
（３）機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される５種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする前記（１）に記載の鋼管の製造方法。

【0010】

（４）機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを下記（ii）式で計算することを特徴とする前記（１）〜（３）に記載の鋼管の製造方法。
Δσ_ｐ＝｛ｋ_１（１＋ｋ_２・Ｃ）（１＋ｋ_３・ｔ＋ｋ_４・ｔ^２）（１＋ｋ_５・Ｔ_ｔ）（１＋ｋ_６・Ｔ_ｒ）（ε＋ｋ_７・ε^２）＋ｋ_８・Ｔ_ｒ＋ｋ_９・Ｔ_ｒ^２｝（１＋ｋ_１０・σ_ｓ） ・・・（ii）
なお、（ii）式中の各記号の意味は下記の通りである。
Ｃ：母材鋼板の炭素含有量（質量％）
ｔ：母材鋼板の板厚（ｍｍ）
σ_ｓ：母材鋼板の機械的性質
Ｔ_ｔ：焼戻し温度（℃）
ε：１／４ｔの曲げ歪（％）
Ｔ_ｒ：応力除去熱処理温度（℃）
ｋ_１〜ｋ_１０：係数

【0011】

なお、本発明における機械的性質とは、降伏強度ＹＳ（Ｎ／ｍｍ^２）および引張強度ＴＳ（Ｎ／ｍｍ^２）を指し、機械的性質変化量とは、降伏強度変化量ΔＹＳ（Ｎ／ｍｍ^２）および引張強度変化量ΔＴＳ（Ｎ／ｍｍ^２）を指す。

【発明の効果】

【0012】

本発明で製造された鋼管は、鋼管の機械的性質の目標値を満足する。また、本発明の鋼管の製造方法を用いることにより、所定のサイズの鋼管の量産を開始する度に、鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量を確認して鋼板の機械的性質の必要範囲を定める必要がなく、時間とコストが省略できる。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る鋼管の製造方法は、冷間成形により鋼板から鋼管を製造するものである。この際、鋼板に冷間で曲げ加工を施すと、その加工条件に応じて加工歪が増大し、機械的性質が変化する。なお、本発明における機械的性質とは、降伏強度ＹＳ（Ｎ／ｍｍ^２）、引張強度ＴＳ（Ｎ／ｍｍ^２）、降伏比ＹＲ（％）、伸び（％）、シャルピー吸収エネルギー（Ｊ）等を指す。加工条件に応じた機械的性質の変化量が予め分かれば、変化量だけ低い機械的性質を有する鋼板を用いて冷間加工を施し鋼管を製造することによって、目標とする機械的性質を有する鋼管を製造することができる。

【0014】

この際、機械的性質変化量の実測値Δσ_ｍは、母材鋼板の化学組成、サイズ、製管条件等に応じて異なるため、鋼管の量産を開始する度に測定することは、時間とコストの浪費につながるため好ましくない。そこで、機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを用いる。

【0015】

ただし、機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを使用するに際して、その予測精度が低く誤差が大きいと、得られた鋼管の機械的性質が目標値の上限と下限との間から外れるおそれがあるため、予測精度設定値Ｓを考慮する必要がある。予測精度設定値Ｓは、後述する予測式の精度確認結果を参照して、予測誤差の絶対値の最大値以上の値とする。

【0016】

本発明に係る鋼管の製造方法では、製管後の鋼管の機械的性質の目標値の上限をσ_ｕ、下限をσ_ｌとし、製管前の鋼板の機械的性質をσ_ｓとした時に、下記の（i）式を満足するような鋼板およびその製造条件ならびに製管条件の組合せを選択し、製管する。
σ_ｌ−Δσ_ｐ＋Ｓ≦σ_ｓ≦σ_ｕ−Δσ_ｐ−Ｓ ・・・（i）

【0017】

これにより、機械的性質の目標範囲を満足する鋼管を確実に得ることができる。以下、本発明の各要件についてより詳しく説明する。

【0018】

１．機械的性質変化量の予測値
鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐは、様々なパラメータから計算ができる。中でも、鋼板の炭素含有量、板厚および機械的性質、鋼板の製造条件である焼戻し温度、ならびに製管条件である曲げ歪および応力除去熱処理温度は、予測値Δσ_ｐの計算に大きな影響を与える。

【0019】

これらのパラメータを複数用い、予測式に用いるパラメータの数を変化させて予測値Δσ_ｐを計算するとともに予測精度を確認した。予測精度は、機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐと実測値Δσ_ｍとの差を誤差とし、その絶対値で評価した。表１にその結果を示す。表１における予測値Δσ_ｐの計算および予測精度の評価においては、引張強度４４０Ｎ／ｍｍ^２級の鋼管のデータを用いている。表１に示すように、これらのパラメータのうち３種以上を用いて予測値Δσ_ｐを計算した場合の予測精度誤差は２種のパラメータを用いて予測値Δσ_ｐを計算した場合の予測精度誤差に比べ、格段に向上していることが分かる。

【0020】

【表1】

【0021】

本発明の鋼管の製造方法では、鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐを、鋼板の炭素含有量、板厚および機械的性質、鋼板の製造時における焼戻し温度、ならびに製管条件である曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される３種以上を含むパラメータを用いて計算することが好ましい。上記から選択される４種以上を含むパラメータを用いて計算することがより好ましく、５種以上を含むパラメータを用いて計算することがさらに好ましく、６種全てを含むパラメータを用いて計算することが最も好ましい。

【0022】

機械的性質変化量の予測値Δσ_ｐは、下記の（ii）式で計算するのが好ましい。
Δσ_ｐ＝｛ｋ_１（１＋ｋ_２・Ｃ）（１＋ｋ_３・ｔ＋ｋ_４・ｔ^２）（１＋ｋ_５・Ｔ_ｔ）（１＋ｋ_６・Ｔ_ｒ）（ε＋ｋ_７・ε^２）＋ｋ_８・Ｔ_ｒ＋ｋ_９・Ｔ_ｒ^２｝（１＋ｋ_１０・σ_ｓ） ・・・（ii）
なお、Ｃは鋼板の炭素含有量（質量％）、ｔは鋼板の板厚（ｍｍ）、σ_ｓは鋼板の機械的性質、Ｔ_ｔは焼戻し温度（℃）、εは１／４ｔの曲げ歪（％）、Ｔ_ｒは応力除去熱処理温度（℃）であり、ｋ_１〜ｋ_１０は係数である。

【0023】

上記の（ii）式中における炭素含有量Ｃ、板厚ｔ、機械的性質σ_ｓ、焼戻し温度Ｔ_ｔ、曲げ歪ε、応力除去熱処理温度Ｔ_ｒのうち、パラメータとして選択しない場合には、数値０を入力すれば良い。また、焼戻し温度、応力除去熱処理温度のパラメータにおいては、実施ありの場合は熱処理温度を、なしの場合は数値０を入力する。

【0024】

曲げ歪εの値は、１／４ｔにおける値で代表させるのが好ましい。板厚中心を中立軸とした場合、鋼管（直径Ｄ、板厚ｔ）の１／４ｔの曲げ歪量εは、（iii）式となる。中立軸の位置は正確には板厚中心ではなく少し内側であるが、本発明における予測式精度の観点からは中立軸の詳細な位置計算は不要である。
ε＝ｔ／｛２（Ｄ−ｔ）｝ ・・・（iii）

【0025】

ｋ_１〜ｋ_１０は係数であるが、これらの係数は、例えば鋼管の製造に関する既知のデータを用いて予測精度が良好になるように最小二乗法を用いて決定すれば良い。

【0026】

２．予測精度設定値
予測精度設定値Ｓは、予測式の精度確認結果を参照して、誤差の絶対値の最大値以上の値に設定すれば良く、予測誤差の絶対値の最大値に余裕代を設けた値とするのが好ましい。例えば、予測誤差の絶対値の最大値の４割を余裕代とし、予測精度設定値Ｓを設定する。表１のパラメータ数６の例では、予測の誤差の最大値は１４Ｎ／ｍｍ^２であるから、予測精度設定値Ｓは１４Ｎ／ｍｍ^２に４割程度の余裕代を設け、２０Ｎ／ｍｍ^２とすれば良い。余裕代は、予測誤差の絶対値の最大値の７割とすることがより好ましく、１０割とすることがさらに好ましい。

【0027】

３．鋼の化学組成
本発明の鋼管の素材となる鋼の化学組成については特に制限はないが、化学組成は以下の元素を基本元素として含有し、残部がＦｅおよび不純物であることが好ましい。さらに、強度、靭性などを向上させるための任意添加元素として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭおよびＳｎ等を含有しても良い。なお、以下の化学組成における各元素の含有量の「％」は「質量％」を意味する。

【0028】

Ｃ：０．０３〜０．１９％
Ｃは、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は０．０３％以上とすることが好ましい。しかし、Ｃの含有量が０．１９％を超えると、靱性の低下や溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｃ含有量は０．０３〜０．１９％とすることが好ましい。Ｃ含有量は０．０６％以上とすることがより好ましく、０．１６％以下とすることがより好ましい。

【0029】

Ｓｉ：０．０１〜０．６０％
Ｓｉは、脱酸作用を有し、また鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。しかし、Ｓｉの含有量が０．６０％を超えると、母材および溶接熱影響部の靱性が悪化する。よって、Ｓｉ含有量は０．０１〜０．６０％とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は０．０５％以上とすることがより好ましい。また、Ｓｉ含有量は０．４５％以下とすることがより好ましく、０．３０％以下とすることがさらに好ましい。

【0030】

Ｍｎ：０．５〜２．０％
Ｍｎは、鋼の強度、靱性を高める作用を有する。この効果を得るために、Ｍｎ含有量は０．５％以上とすることが好ましい。しかし、その含有量が２．０％を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。このため、Ｍｎの含有量は０．５〜２．０％とすることが好ましい。Ｍｎの含有量は１．０％以上とすることがより好ましく、１．２％以上とすることがさらに好ましい。また、Ｍｎの含有量は１．７％以下とすることがより好ましく、１．６％以下とすることがさらに好ましい。

【0031】

Ｐ：０．０４％以下
Ｐは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性を悪化させる元素である。そのため、Ｐ含有量は０．０４％以下とすることが好ましい。Ｐ含有量は０．０２％以下とすることがより好ましく、０．０１％以下とすることがさらに好ましい。

【0032】

Ｓ：０．０４％以下
Ｓは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性に有害な元素である。そのため、Ｓ含有量は０．０４％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は０．０１％以下とすることがより好ましく、０．００５％以下とすることがさらに好ましく、０．００３％以下とすることがさらに好ましい。

【0033】

なお、不純物とは、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。

【0034】

４．製造方法
鋼管の製造にあたってはまず鋼板を用意する必要がある。鋼板は上記で説明した化学組成を有する鋼片または鋼塊を用いて、例えば以下のような加熱、圧延を行うことで製造することができる。なお、以下の各温度は、被圧延材の代表位置（例えば中央部）における表面温度を意味する。

【0035】

圧延前の加熱温度は、鋼材の熱間圧延を容易に行うため、９５０℃以上とすることが好ましく、１０５０℃以上とするのがより好ましい。この温度で圧延前の加熱を行えば、炭窒化物の固溶が促進するなどの効果が得られ、強度および靱性が向上する。ただし、加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化して靱性が劣化することがある。したがって、加熱温度は１２５０℃以下とするのが好ましく、１１５０℃以下とするのがより好ましい。

【0036】

圧延は、９００℃以下の温度域における合計圧下率が２０％以上となる条件で行うことが好ましい。これにより、製品の組織を微細化することができ、良好な靱性を確保することが容易になる。９００℃以下の温度域における合計圧下率は４０％以上とするのがより好ましい。ここで、「９００℃以下の温度域における合計圧下率」とは、｛（９００℃に達した時点の厚さ）−（圧延仕上厚さ）｝／（９００℃に達した時点の厚さ）×１００（％）を意味する。さらに、圧延仕上温度は、７００℃以上とすることが好ましい。これにより、圧延荷重を小さくすることができ、良好な形状を確保することが容易になる。圧延仕上温度は、７４０℃以上とすることがより好ましく、７８０℃以上とすることがさらに好ましい。

【0037】

圧延後に加速冷却を適用することにより、強度、靱性を改善できる効果があるので加速冷却を適用しても良い。水冷開始温度が高すぎると降伏比が高くなりすぎる場合があり、また、水冷開始温度が低すぎると強度、靱性を改善できる効果が得られない。そのため、水冷開始温度の望ましい範囲は、６５０〜７８０℃である。また、水冷停止温度が高すぎると強度、靱性を改善できる効果が得られない。そのため、水冷停止温度の上限は５５０℃以下とすることが好ましく、３００℃以下とすることがより好ましい。

【0038】

圧延、冷却後の鋼板をさらに熱処理することによって強度および靱性を調整しても良い。

【0039】

再加熱焼入れ（Ｑ熱処理）を行う場合、加熱温度が高すぎると靱性が低下する場合があり、加熱温度が低すぎると強度の増加効果が得られない場合があるので、加熱温度の上限は１０００℃以下とすることが好ましく、８００℃以上とすることが好ましい。

【0040】

２相域への再加熱および焼入れ（Ｌ熱処理）を行うことによって、特に降伏比を低下させることができる。加熱温度はオーステナイトとフェライトの２相域に調整する必要がある。

【0041】

焼戻し（Ｔ熱処理）を行うことによって、特に靱性を改善できる場合がある。焼戻し温度が低すぎると靱性の改善効果が得られない場合があり、また、温度が高すぎると強度の低下が大きくなるので、焼戻し温度の望ましい範囲は、３５０〜６５０℃である。焼戻し温度範囲は、３８０〜５００℃とすることがより望ましい。

【0042】

上記の方法で得られた鋼板を管状に冷間加工し、継目を溶接することで鋼管が得られる。製管はプレスベンド製管またはＵＯＥ製管で行えば良い。プレスベンド法では、鋼板を型に対して押しつけて曲げ加工し、順次押しつけ位置を移動させて円筒状に成形し、溶接を行う。大きさによっては、２枚の厚鋼板を半円筒状に成形し２シーム溶接する場合もある。ＵＯＥ製管法では、エッジ部をスケール除去した圧延鋼板（素材）に対しＵプレスを行ってＵ形に成形し、さらにＯプレスを行ってＯ形に成形して円筒状に成形し、その後に端部である継目を突き合わせて、仮付溶接、内面溶接および外面溶接を行い、さらに必要に応じて拡管を行う。

【0043】

ここで、溶接方法としては、ＣＯ_２溶接やサブマージアーク溶接など、一般に知られている方法を使用すれば良い。製管後は、さらに応力除去熱処理（ＳＲ処理）を行っても良い。

【0044】

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【実施例1】

【0045】

表２に示すＣ含有量を有する鋼Ｎｏ．１〜７の厚さ３００ｍｍの鋼片を連続鋳造法により作製した。鋼片のＳｉおよびＭｎの含有量はそれぞれ０．２０〜０．３０％、１．３５〜１．５５％に調整し、不純物として存在するＰおよびＳの含有量をそれぞれ０．０１５％以下、０．００５％以下に抑えた。その他、強度等を向上させるために、０．５％以下のＣｕ、０．５％以下のＮｉ、０．５％以下のＣｒ、０．３％以下のＭｏ、０．０６％以下のＶ、０．０３％以下のＮｂ、０．０３％以下のＴｉ、０．００２％以下のＢ、０．００３％以下のＣａ、０．０６％以下のＡｌ、０．００６％以下のＮを含有させた。

【0046】

【表2】

【0047】

この鋼片を表２に示す条件で加熱し、熱間圧延し、一部の鋼片に対しては、加速冷却や熱処理を行って鋼板を作製した。得られた各鋼板について、板厚方向１／４位置から、試験片の軸が圧延方向に対して平行になるように採取した丸棒引張試験片（ＪＩＳ４号）を用いて、室温で引張試験を実施し、降伏強度ＹＳ_ｓ（０．２％耐力）および引張強度ＴＳ_ｓを求めた。

【0048】

一方、鋼板から表３および４に記載する鋼管径厚比（Ｄ／ｔ）、応力除去熱処理温度（Ｔｒ）にて鋼管を製造する際の降伏強度、引張強度の変化量の予測値（ΔＹＳ_ｐ、ΔＴＳ_ｐ）、鋼管の降伏強度、引張強度の予測値を前記の（ii）式と表５の係数表を用いて計算した。予測値の計算には、６つのパラメータ全てを用いた。曲げ歪量εは（iii）式で計算した。予測精度設定値Ｓは、表１のパラメータ数６の結果（予測の誤差の最大値１４）から４割程度余裕を持たせて、２０（≒１４×１．４）とした。

【0049】

【表3】

【0050】

【表4】

【0051】

【表5】

【0052】

さらに表３および４に示す条件でプレスベンド製管した鋼管の母材部の板厚方向１／４位置から、試験片の軸が鋼管長手方向（圧延方向）に対して平行になるように採取した丸棒引張試験片（ＪＩＳ４号）を用いて、室温で引張試験を実施し、降伏強度ＹＳ_ｍ（０．２％耐力）および引張強度ＴＳ_ｍを求めた。なお、降伏強度の目標値の上下限は、それぞれＹＳ_ｕ：６２０Ｎ／ｍｍ^２およびＹＳ_ｌ：４４０Ｎ／ｍｍ^２であり、引張強度の目標値の上下限は、それぞれＴＳ_ｕ：７４０Ｎ／ｍｍ^２およびＴＳ_ｌ：５９０Ｎ／ｍｍ^２とした。

【0053】

（ii）式を用いれば、機械的性質変化量を予測することができる。この予測値Δσ_ｐを用いることで、表３および４に示すように、予め製管後の機械的特性を予測して素材となる鋼板およびその製造条件ならびに製管条件を決定すれば、目標となる機械的特性を満足する鋼管を製造することができる。

【0054】

鋼Ｎｏ．１の鋼板を用いて製管した試験Ｎｏ．１〜６において、直接焼入れ（ＤＱ）により製造した鋼板を用いた試験Ｎｏ．１〜３では、応力除去熱処理温度を６００℃としたもののみが上記（i）式を満足し、オーステナイト域への再加熱焼入れおよび２相域への再加熱焼入れ（ＱＬ）により製造した鋼板を用いた試験Ｎｏ．４〜６では、応力除去熱処理温度を５５０℃および６００℃としたときに（i）式を満足した。そして、（i）式を満足しない試験Ｎｏ．１、２および４は、目標とする降伏強度および引張強度の双方を得ることができなかった。

【0055】

同様に、試験Ｎｏ．７〜１３に示すように、（i）式を満足する条件が見つかれば、その鋼板および鋼板の製造条件ならびに製管条件により鋼管を製造すれば良い。

【0056】

このように、本発明により予め製管後の機械的特性を予測して適切な鋼板および製造条件の組合せを決定すれば、求める機械的特性を有する鋼管を製造することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明によれば、機械的性質の目標値を満足する鋼管が安定的に得られるので建築構造物などに安全に使用できる。本発明に係る鋼管は、より少ない時間とコストで得ることができる。