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特開2024-29929耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024029929
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240229BHJP
C22C 38/06 20060101ALI20240229BHJP
C21D 8/10 20060101ALI20240229BHJP
C22C 38/58 20060101ALI20240229BHJP
C22C 38/60 20060101ALN20240229BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Z
C22C38/06
C21D8/10 A
C22C38/58
C22C38/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022132402
(22)【出願日】2022-08-23
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001977
【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】服部 竜大
(72)【発明者】
【氏名】小松 剛
(72)【発明者】
【氏名】中村 英幸
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 雅和
【テーマコード（参考）】
4K032
【Ｆターム（参考）】
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA03
4K032AA04
4K032AA05
4K032AA08
4K032AA09
4K032AA11
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA19
4K032AA21
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA27
4K032AA28
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA35
4K032AA36
4K032AA37
4K032AA39
4K032AA40
4K032BA03
4K032CA02
4K032CA03
4K032CC03
4K032CC04
4K032CE01
(57)【要約】
【課題】溶融亜鉛めっき濡れ性に優れ、耐溶融亜鉛めっき割れ性と高強度を両立する電縫鋼管及びその製造方法を提供する。
【解決手段】所定の成分からなり、下記式（１）にて計算されるＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸および管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、同降伏点５２０ＭＰａ以上、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下である耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管及びその製造方法。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
【選択図】図１
【解決手段】所定の成分からなり、下記式（１）にて計算されるＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸および管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、同降伏点５２０ＭＰａ以上、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下である耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管及びその製造方法。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼の成分が質量％でＣ：０．０８～０．２０％、Ｓｉ：０．０３～０．４０％、Ｍｎ：１．００～２．００％、Ｐ：０．０００～０．０３０％、Ｓ：０．０００～０．０１０％、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｎ：０．０００５～０．０１００％及び残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式（１）にて計算されるＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸および管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、同降伏点５２０ＭＰａ以上であって、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下であることを特徴とする、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
【請求項2】
さらに鋼の成分が質量％で、Ｂ：０．０００００％超～０．０００２０％、Ｔｉ：０．００％超～１．００％、Ｎｂ：０．００％超～１．００％、Ｖ：０．００％超～１．００％、Ｃｕ：０．００％超～１．００％、Ｎｉ：０．００％超～１．００％、Ｃｒ：０．００％超～１．００％、Ｍｏ：０．００％超～０．５０％、Ｗ：０．００％超～０．５０％、Ｃａ：０．００００％超～０．０２００％、Ｍｇ：０．００００％超～０．０２００％、Ｚｒ：０．００００％超～０．０２００％、ＲＥＭ：０．００００％超～０．０２００％、の１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管。
【請求項3】
請求項1に記載の化学組成の鋼を用いて、熱間圧延時の加熱温度が１０７０℃以上１３００℃以下、熱間仕上げ圧延温度が８００℃以上１０５０℃以下、冷却後の巻取り温度が５００℃以下として熱延鋼板を製造し、当該熱延鋼板を用いて、下記式（３）を満足する条件下で造管することにより、ＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸、管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上であって、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下の鋼管を得ることを特徴とする、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管の製造方法。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
ここでＳＺ最終段縮径量は造管工程のサイザー工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＦＰ最終段縮径量は同フィンパス工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＳＱ縮径量は同スクイズ工程の縮径量（ｍｍ）である。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
ここでＳＺ最終段縮径量は造管工程のサイザー工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＦＰ最終段縮径量は同フィンパス工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＳＱ縮径量は同スクイズ工程の縮径量（ｍｍ）である。
【請求項4】
さらに質量％で、Ｂ：０．０００００％超～０．０００２０％、Ｔｉ：０．００％超～１．００％、Ｎｂ：０．００％超～１．００％、Ｖ：０．００％超～１．００％、Ｃｕ：０．００超％～１．００％、Ｎｉ：０．００％超～１．００％、Ｃｒ：０．００％超～１．００％、Ｍｏ：０．００％超～０．５０％、Ｗ：０．００％超～０．５０％、Ｃａ：０．００００％超～０．０２００％、Ｍｇ：０．００００％超～０．０２００％、Ｚｒ：０．００００％超～０．０２００％、ＲＥＭ：０．００００％超～０．０２００％、の１種または２種以上を含有する化学組成の鋼を用いることを特徴とする、請求項３に記載の耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道などの架線柱用として適し、高強度で耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れた電縫鋼管およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
架線柱は電車の車体に電力を供給するための架線を張る電柱である。2011年の東日本大震災を機に、架線柱の耐震設計が見直され、大震災レベルの揺れに耐えうる架線柱の需要が発生した。一般的に耐震性向上のためには、大径化、厚肉化、高強度化のいずれか、あるいはそれらの複合が考えられる。従来の高強度架線柱（５９０ＭＰａ級)で大径化する場合は、敷設スペースの観点から困難であり、また厚肉化は自重が増すことで水平方向の揺れが増大してしまい、揺れに耐えられない。また輸送コストも増大するおそれがある。そこで、高強度化の観点から、７００ＭＰａ級の高強度架線柱の開発が検討されている。
【0003】
一般に架線柱を含む鉄塔、橋梁、建築物には、防錆のため、それらに用いられる鋼材を構造部材に溶接した後、溶融亜鉛めっきするという方法が広く使用されている。その一方で、溶融亜鉛めっきされた場合には、冷間加工時の残留応力、溶接熱影響部の残留応力、及び溶融亜鉛めっき時の加熱、冷却による熱応力で割れが発生する場合がある。この現象は液体金属脆化現象の一種で、「溶融亜鉛めっき割れ」としてよく知られている。
【0004】
高強度の鋼材であれば、焼入性を高める元素や析出強化する元素が添加されるが、下記式（１）のＣＥＺの式でもわかるように、高強度の鋼材に多く添加される元素は、ＣＥＺの式の値を大きくし、耐溶融亜鉛めっき割れ性を劣化させてしまう。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ≦０．４４・・・（１）
ここでＣＥＺの式とは、非特許文献１のｐ．１１０８－ｐ．１１１４において、鋼中の混入ボロンの影響について詳細に述べており、Ｂは２ｐｐｍ以下で、かつ上記式（１）のＣＥＺの値が０．４４以下であれば、５９０ＭＰａ級の送電鉄塔鋼管において、溶融亜鉛めっき割れを防止できるとしている。非特許文献１はファブリケーターと鉄鋼４社で共同執筆されたものであり、現在のところ公表された技術の中で信頼がおける最先端のものと位置づけられている。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ≦０．４４・・・（１）
ここでＣＥＺの式とは、非特許文献１のｐ．１１０８－ｐ．１１１４において、鋼中の混入ボロンの影響について詳細に述べており、Ｂは２ｐｐｍ以下で、かつ上記式（１）のＣＥＺの値が０．４４以下であれば、５９０ＭＰａ級の送電鉄塔鋼管において、溶融亜鉛めっき割れを防止できるとしている。非特許文献１はファブリケーターと鉄鋼４社で共同執筆されたものであり、現在のところ公表された技術の中で信頼がおける最先端のものと位置づけられている。
【0005】
また、高強度であるほど耐溶融亜鉛めっき割れ性が劣ることも知られている。したがって、本案件においては、溶融亜鉛めっき濡れ性に優れ、耐溶融亜鉛めっき割れ性と高強度を両立する電縫鋼管の開発を要求されている。
【0006】
耐溶融亜鉛めっき割れ性と高強度を両立する手法に関して、例えば、特許文献１では、７０Ｋ級未満の鋼材において、フェライト生成元素であるＳｉ、Ａｌ、Ｔｉの添加による粒界フェライト生成によって、ＢのＨＡＺ粒界偏析を抑制し、耐溶融亜鉛めっき割れ性が向上するとしている。また特許文献２には、溶接性に優れ、かつ焼き入れ焼戻しを施して強度レベルを７０～８０Ｋ級に調質した耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れた調質型高張力鋼及びその製造方法が記載されている。特許文献３には、圧延後の直接焼き入れままで８０ｋ級の耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れた高張力鋼の製造方法が記載されている。
【0007】
特許文献４では粒界フェライト生成のためＳｉ：０．５～１．５％としているが、Ｓｉ：約０．３０％以上の領域で生じるめっきやけが問題となるため、溶融亜鉛めっきが施される電縫鋼管には適用できず、また強度は７０ｋ級に達していない。また、電縫鋼管の場合、ホットコイルから巻き戻された熱延鋼板をロール成形することによりオープン管とし、得られたオープン管の突合せ部を電縫溶接して電縫溶接部を形成する。従って、電縫鋼管は特に管軸直角方向の引張残留応力が付与されるため、鋼板よりも溶融亜鉛めっき割れが発生しやすい。
【0008】
特許文献５では残留応力除去のため焼き戻しを実施しており、製造コストが増加する。また、電縫鋼管の造管時に付与される残留応力についての思想が含まれておらず、溶融亜鉛めっき割れへの悪影響の懸念が残る。特許文献６では熱処理を必要としないが、やはり電縫鋼管の造管時に付与される残留応力についての思想が含まれておらず、溶融亜鉛めっき割れへの悪影響の懸念が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２００５－３０７２２４号公報
【特許文献2】特開平１０－１０２１９５号公報
【特許文献3】特開平１０－１１０２１４号公報
【特許文献4】特開２００５－３０７２２４号公報
【特許文献5】特開平１０－１０２１９５号公報
【特許文献6】特開平１０－１１０２１４号公報
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】鉄と鋼ｖｏｌ．７９（１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明では管軸および管軸直角方向の引張強度が７００ＭＰａ以上であって、溶融亜鉛めっき濡れ性に優れ、耐溶融亜鉛めっき割れ性と高強度を両立する電縫鋼管及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために管軸直角方向の残留応力に注目した。即ち、
（１）鋼の成分が質量％でＣ：０．０８～０．２０％、Ｓｉ：０．０３～０．４０％、Ｍｎ：１．００～２．００％、Ｐ：０．０００～０．０３０％、Ｓ：０．０００～０．０１０％、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｎ：０．０００５～０．０１００％及び残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式（１）にて計算されるＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸および管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、同降伏点５２０ＭＰａ以上、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下であることを特徴とする、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管である。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
（１）鋼の成分が質量％でＣ：０．０８～０．２０％、Ｓｉ：０．０３～０．４０％、Ｍｎ：１．００～２．００％、Ｐ：０．０００～０．０３０％、Ｓ：０．０００～０．０１０％、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｎ：０．０００５～０．０１００％及び残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式（１）にて計算されるＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸および管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、同降伏点５２０ＭＰａ以上、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下であることを特徴とする、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管である。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０Ｂ・・・（１）
【0013】
（２）また、さらに鋼の成分が質量％で、Ｂ：０．０００００％超～０．０００２０％、Ｔｉ：０．００％超～１．００％、Ｎｂ：０．００％超～１．００％、Ｖ：０．００％超～１．００％、Ｃｕ：０．００％超～１．００％、Ｎｉ：０．００％超～１．００％、Ｃｒ：０．００％超～１．００％、Ｍｏ：０．００％超～０．５０％、Ｗ：０．００％超～０．５０％、Ｃａ：０．００００％超～０．０２００％、Ｍｇ：０．００００％超～０．０２００％、Ｚｒ：０．００００％超～０．０２００％、ＲＥＭ：０．００００％超～０．０２００％、の１種または２種以上を含有することも好ましい。
【0014】
（３）さらに製造方法としては、（1）に記載の化学組成の鋼を用いて、熱間圧延時の加熱温度が１０７０℃以上１３００℃以下、熱間仕上げ圧延温度が８００℃以上１０５０℃以下、冷却後の巻取り温度が５００℃以下として熱延鋼板を製造し、当該熱延鋼板を用いて、下記式（３）を満足する条件下で造管することにより、ＣＥＺ≦０．４４を満たし、管軸、管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上であって、管軸直角方向の残留応力が２００ＭＰａ以下の鋼管を得ることを特徴とする、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管の製造方法。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
ここでＳＺ最終段縮径量は造管工程のサイザー工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＦＰ最終段縮径量は同フィンパス工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＳＱ縮径量は同スクイズ工程の縮径量（ｍｍ）である。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
ここでＳＺ最終段縮径量は造管工程のサイザー工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＦＰ最終段縮径量は同フィンパス工程最終段縮径量（ｍｍ）、ＳＱ縮径量は同スクイズ工程の縮径量（ｍｍ）である。
【0015】
（４）（３）において、さらに鋼の成分が質量％で、Ｂ：０．０００００％超～０．０００２０％、Ｔｉ：０．００％超～１．００％、Ｎｂ：０．００％超～１．００％、Ｖ：０．００％超～１．００％、Ｃｕ：０．００超％～１．００％、Ｎｉ：０．００％超～１．００％、Ｃｒ：０．００％超～１．００％、Ｍｏ：０．００％超～０．５０％、Ｗ：０．００％超～０．５０％、Ｃａ：０．００００％超～０．０２００％、Ｍｇ：０．００００％超～０．０２００％、Ｚｒ：０．００００％超～０．０２００％、ＲＥＭ：０．００００％超～０．０２００％、の１種または２種以上を含有することも好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、ＣＥＺ≦０．４４％の鋼種において、管軸、管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上を達成し、かつ管軸直角方向残留応力≦２００ＭＰａであり、溶融亜鉛めっき濡れ性に優れ、耐溶融亜鉛めっき割れ性と高強度を両立する電縫鋼管及びその製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上の電縫鋼管における管軸直角方向の引張残留応力と耐溶融亜鉛めっき割れの関係を示す図である。
【図2】ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）の値と管軸直角方向の引張残留応力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明者らは上述の状況を鑑み、電縫鋼管の造管時に付与される残留応力に着目し、引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上の電縫鋼管において、管軸直角方向の引張残留応力と耐溶融亜鉛めっき割れの有無を調査したところ、この残留応力が２００ＭＰａ以下で割れを防止できることを確認した。その結果を図1に示す。
【0019】
ここで、本発明において、引張強さ、降伏点は以下のようにして測定する。本発明の電縫鋼管における母材９０°位置から、管軸方向にＪＩＳ １２号引張試験片を採取し、また、母材１８０°位置から、管軸直角方向にＪＩＳ ５号引張試験片を採取し、採取した引張試験片について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１年）に準拠して管軸方向の引張試験を行い、管軸、管軸直角方向の引張強さを測定する。得られた結果を、本開示の電縫鋼管の管軸方向の引張強さ、降伏点とする。
【0020】
また、本発明において、管軸直角方向における残留応力は下記式（２）で表されるクランプトン法（例えばＴｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （２０１９） １０３：４２２１-４２３１)により求める。クランプトン法は鋼管を長手方向に切断することで残留応力を解放させ、切断前後の外径の変化量から残留応力を求める方法である。式（２）において、Ｄ０は切断前の平均外形、Ｄ１は切断後の平均外形である。なお、クランプトン法の試験体の長さはＬ／Ｄ（試験体長さＬと外径Ｄの比）≧２を満たすようにする。ここで、Ｅはヤング率、νはポアソン比、ｔは肉厚である。
残留応力＝Ｅ・（１/Ｄ０－１／Ｄ１）・t／（１－ν2）・・・（２）
残留応力＝Ｅ・（１/Ｄ０－１／Ｄ１）・t／（１－ν2）・・・（２）
【0021】
この管軸直角方向の引張残留応力は、造管工程における縮径加工により塑性変形させることで低減される。造管工程における縮径加工工程には、フィンパス工程（以下、フィンパスをＦＰと称する）、スクイズ工程（以下、スクイズをＳＱと称する）、サイジング工程（以下、サイジングをＳＺと称する）がある。ＦＰ工程では縮径加工するが、まだ閉断面となっていないため特にエッジ部が塑性変形するのみである。ＳＱ工程ではビード排出により縮径するが、電縫溶接部近傍がわずかに塑性変形するのみである。ＳＺ工程では、最終的な真円度調整のために、ＳＱ工程後の閉断面となった電縫鋼管を絞り加工して周方向に均一に塑性変形される。従って、管軸直角方向の引張残留応力を周方向に均一に低減するためには、ＳＺ工程で十分な縮径量を確保する必要がある。
【0022】
そこで、ＳＺ工程で十分な縮径量を確保するためには、ＦＰ工程、ＳＱ工程、ＳＺ工程の縮径量を、何らかの形でバランスさせることが有効と考え、式（３）を構築し、この式（３）が下記の所定の範囲を満たすことが重要となることを見出した。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
上記式（３）が所定の範囲を満たせば、前述の管軸直角方向の引張残留応力が安定的に２００ＭＰａ以下、かつ外観疵が発生しない電縫鋼管を製造可能で、かつ溶融亜鉛めっき割れを防止できることが判明した。その結果を図２に示す。
２．０≦ＳＺ最終段縮径量／（ＦＰ最終段縮径量＋ＳＱ縮径量）≦３．５・・・（３）
上記式（３）が所定の範囲を満たせば、前述の管軸直角方向の引張残留応力が安定的に２００ＭＰａ以下、かつ外観疵が発生しない電縫鋼管を製造可能で、かつ溶融亜鉛めっき割れを防止できることが判明した。その結果を図２に示す。
【0023】
本発明は上記知見を基礎として完成されたものであり、以下の電縫鋼管及びその製造方法を要旨とする。尚、本明細書中では、
・「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
・成分（元素）の含有量を示す「％」は、「質量％」を意味する。
・Ｃ（炭素）など成分の含有量を、「Ｃ含有量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
・「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程が明細書記載の目的を達成すれば、本用語に含まれる。
・「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
・成分（元素）の含有量を示す「％」は、「質量％」を意味する。
・Ｃ（炭素）など成分の含有量を、「Ｃ含有量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
・「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程が明細書記載の目的を達成すれば、本用語に含まれる。
【0024】
本発明では、前提としてＦｅ以外の含有成分につき、以下の成分範囲とする。
【0025】
Ｃ：０．０８～０．２０％
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素である。Ｃ含有量が０．０８％未満では、７０ｋ級以上の引張強度が得られない場合がある。従って、Ｃ含有量は０．０８％以上である。一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｃ含有量は０．２０％以下である。好ましくは０．１２％以下である。
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素である。Ｃ含有量が０．０８％未満では、７０ｋ級以上の引張強度が得られない場合がある。従って、Ｃ含有量は０．０８％以上である。一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｃ含有量は０．２０％以下である。好ましくは０．１２％以下である。
【0026】
Ｓｉ：０．０３～０．４０％
Ｓｉは、脱酸のために用いられる元素である。Ｓｉ含有量が０．０３％未満では、脱酸が不十分となり粗大な酸化物が生成する場合がある。従って、Ｓｉ含有量は０．０３％以上である。好ましくは０．１５％以上である。一方、Ｓｉ含有量が０．４０％を超えるとめっき濡れ性が悪化する。またＦｅ－Ｚｎ合金反応が促進され、合金層が表面に露出した外観不良であるめっき焼けが発生しやすくなる。従って、Ｓｉ含有量は０．４０％以下である。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２５％以下である。
Ｓｉは、脱酸のために用いられる元素である。Ｓｉ含有量が０．０３％未満では、脱酸が不十分となり粗大な酸化物が生成する場合がある。従って、Ｓｉ含有量は０．０３％以上である。好ましくは０．１５％以上である。一方、Ｓｉ含有量が０．４０％を超えるとめっき濡れ性が悪化する。またＦｅ－Ｚｎ合金反応が促進され、合金層が表面に露出した外観不良であるめっき焼けが発生しやすくなる。従って、Ｓｉ含有量は０．４０％以下である。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２５％以下である。
【0027】
Ｍｎ：１．００～２．００％
Ｍｎは、鋼の強度を向上させる元素である。Ｍｎ含有量が１．００％未満では、７０ｋ級以上の引張強度が得られない場合がある。従って、Ｍｎ含有量は１．００％以上である。好ましくは１．４０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が２．００％を超えると、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｍｎ含有量は２．００％以下である。
Ｍｎは、鋼の強度を向上させる元素である。Ｍｎ含有量が１．００％未満では、７０ｋ級以上の引張強度が得られない場合がある。従って、Ｍｎ含有量は１．００％以上である。好ましくは１．４０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が２．００％を超えると、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｍｎ含有量は２．００％以下である。
【0028】
Ｐ：０．０００～０．０３０％
Ｐは、鋼中に不純物として含まれ得る元素である。Ｐ含有量が０．０３０％を超えると、亜鉛めっき時の合金反応が活発化し、めっき層剥離が生じる場合がある。従って、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。一方、Ｐ含有量は、本発明の場合、実質的に不純物であるので０．０００％が好ましいが、脱燐コスト低減の観点から、Ｐ含有量は０．００１％以上であってもよく、０．０１０％以上であってもよい。
Ｐは、鋼中に不純物として含まれ得る元素である。Ｐ含有量が０．０３０％を超えると、亜鉛めっき時の合金反応が活発化し、めっき層剥離が生じる場合がある。従って、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。一方、Ｐ含有量は、本発明の場合、実質的に不純物であるので０．０００％が好ましいが、脱燐コスト低減の観点から、Ｐ含有量は０．００１％以上であってもよく、０．０１０％以上であってもよい。
【0029】
Ｓ：０．０００～０．０１０％
Ｓは、鋼中に不純物として含まれ得る元素である。Ｓ含有量が０．０１０％を超えると、粗大なＭｎＳが生成し、それが起点となり割れが生じる場合がある。従って、Ｓ含有量は０．０１０％以下である。Ｓ含有量は、好ましくは０．００５％以下である。一方、Ｓ含有量は、本発明の場合、実質的に不純物であるので０．０００％が好ましいが、脱硫コスト低減の観点から、Ｓ含有量は０．００１％以上であってもよい。
Ｓは、鋼中に不純物として含まれ得る元素である。Ｓ含有量が０．０１０％を超えると、粗大なＭｎＳが生成し、それが起点となり割れが生じる場合がある。従って、Ｓ含有量は０．０１０％以下である。Ｓ含有量は、好ましくは０．００５％以下である。一方、Ｓ含有量は、本発明の場合、実質的に不純物であるので０．０００％が好ましいが、脱硫コスト低減の観点から、Ｓ含有量は０．００１％以上であってもよい。
【0030】
Ａｌ：０．００５～０．０５０％
Ａｌは脱酸剤として添加するが、含有量が０．００５％未満では、脱酸が不十分となり粗大な酸化物が生成する場合がある。従って、Ａｌ含有量は０．００５％以上である。一方、０．０５％を超えて含有しても脱酸効果は飽和する。従ってＡｌ含有量は０．０５％以下である。なお、ＡｌＮを形成しやすく、ＶＮの安定析出を阻害するため、好ましくは０．０２％以下である。
Ａｌは脱酸剤として添加するが、含有量が０．００５％未満では、脱酸が不十分となり粗大な酸化物が生成する場合がある。従って、Ａｌ含有量は０．００５％以上である。一方、０．０５％を超えて含有しても脱酸効果は飽和する。従ってＡｌ含有量は０．０５％以下である。なお、ＡｌＮを形成しやすく、ＶＮの安定析出を阻害するため、好ましくは０．０２％以下である。
【0031】
Ｎ：０．０００５～０．０１００％
Ｎは、ＡｌＮを生成し、熱延時のピンニング効果によりオーステナイト粒の微細化に寄与する。また、ＶＮを生成し、強度に寄与する元素である。Ｎ含有量が０．０００５％未満では、強度への寄与は期待できない。従って、Ｎ含有量は０．０００５％以上である。好ましくは０．００１％以上である。一方、Ｎ含有量が０．０１００％を超えると靱性を劣化させる。従って、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。好ましくは０．００５％以下である。
Ｎは、ＡｌＮを生成し、熱延時のピンニング効果によりオーステナイト粒の微細化に寄与する。また、ＶＮを生成し、強度に寄与する元素である。Ｎ含有量が０．０００５％未満では、強度への寄与は期待できない。従って、Ｎ含有量は０．０００５％以上である。好ましくは０．００１％以上である。一方、Ｎ含有量が０．０１００％を超えると靱性を劣化させる。従って、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。好ましくは０．００５％以下である。
【0032】
以下は高強度化、高靭性化等のために、選択的に１種または２種以上含有することが好ましい元素である
【0033】
Ｂ：０．０００００％超～０．０００２０％
Ｂは、鋼の焼入れ性を向上させる元素であるが、Ｂ含有量が０．０００２０％を超えると、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｂ含有量は０．０００２０％以下であることが好ましい。一方、本発明の場合、Ｂは実質的に不純物のため、含有量の下限は０．０００００％超が好ましい。
Ｂは、鋼の焼入れ性を向上させる元素であるが、Ｂ含有量が０．０００２０％を超えると、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合がある。従って、Ｂ含有量は０．０００２０％以下であることが好ましい。一方、本発明の場合、Ｂは実質的に不純物のため、含有量の下限は０．０００００％超が好ましい。
【0034】
Ｔi：０．００％超～１．００％
Ｔiは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｔiを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｔi含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｔiは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｔiを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｔi含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0035】
Ｎｂ：０．００％超～１．００％
Ｎｂは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｎｂを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｎｂ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｎｂは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｎｂを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｎｂ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0036】
Ｖ：０．００％超～１．００％
Ｖは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｖを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｖ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｖは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｖを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｖ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0037】
Ｃｕ：０．００％超～１．００％
Ｃｕは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃｕを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｃｕ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｃｕは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃｕを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、靭性を劣化させる場合があるため、Ｃｕ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0038】
Ｎｉ：０．００％超～１．００％
Ｎｉは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｎｉを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合があるため、Ｎｉ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｎｉは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｎｉを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合があるため、Ｎｉ含有量は１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0039】
Ｃｒ：０．００％超～１．００％
Ｃｒは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃｒを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合があるため、Ｃｒ含有量は、１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｃｒは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃｒを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。また、溶接性、耐溶融亜鉛めっき割れ性を損なう場合があるため、Ｃｒ含有量は、１．００％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0040】
Ｍｏ：０．００％超～０．５０％
Ｍｏは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｍｏを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｍｏ含有量は、０．５０％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｍｏは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｍｏを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｍｏ含有量は、０．５０％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0041】
Ｗ：０．００％超～０．５００％
Ｗは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｗを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｗ含有量は、０．５０％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
Ｗは、鋼の高強度化に寄与する元素であるが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｗを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｗ含有量は、０．５０％以下である。好ましくは０．１０％以下である。
【0042】
Ｃａ：０．００００％超～０．０２００％
Ｃａは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃａを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｃａ含有量は、０．０２００％以下である。
Ｃａは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｃａを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｃａ含有量は、０．０２００％以下である。
【0043】
Ｍｇ：０．００００％超～０．０２００％
Ｍｇは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｍｇを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｍｇ含有量は、０．０２００％以下である。
Ｍｇは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｍｇを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｍｇ含有量は、０．０２００％以下である。
【0044】
Ｚｒ：０．００００％超～０．０２００％
Ｚｒは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｚｒを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｚｒ含有量は、０．０２００％以下である。
Ｚｒは、介在物を形態制御し、靭性向上の効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、Ｚｒを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、Ｚｒ含有量は、０．０２００％以下である。
【0045】
ＲＥＭ：０．００００％超～０．０２００％
ＲＥＭは、希土類元素、即ち、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素を指す。ＲＥＭは、介在物を制御する効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、ＲＥＭを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、ＲＥＭ含有量は、０．０２００％以下である。
ＲＥＭは、希土類元素、即ち、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素を指す。ＲＥＭは、介在物を制御する効果を有するが、本発明においては任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有する場合は０．００％超である。一方、ＲＥＭを過剰に含有させると、効果が飽和してコストの上昇を招く場合がある。従って、ＲＥＭ含有量は、０．０２００％以下である。
【0046】
残部：Ｆｅ及び不純物
母材部の化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、原材料（例えば、鉱石、スクラップ、等）に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、１種のみであっても２種以上であってもよい。不純物として、例えば、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｈが挙げられる。通常、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｏ、及びＡｓについては例えば含有量０．１％以下の混入が、Ｐｂ及びＢｉについては例えば含有量０．００５％以下の混入が、Ｈについては、例えば含有量０．０００４％以下の混入が、それぞれあり得る。その他の元素の含有量については、通常の範囲であれば、特に制御する必要はない。
母材部の化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、原材料（例えば、鉱石、スクラップ、等）に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、１種のみであっても２種以上であってもよい。不純物として、例えば、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｈが挙げられる。通常、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｏ、及びＡｓについては例えば含有量０．１％以下の混入が、Ｐｂ及びＢｉについては例えば含有量０．００５％以下の混入が、Ｈについては、例えば含有量０．０００４％以下の混入が、それぞれあり得る。その他の元素の含有量については、通常の範囲であれば、特に制御する必要はない。
【0047】
また本発明の電縫鋼管を鉄塔用鋼材に用いる場合、５９０ＭＰａ級の送電鉄塔鋼管と同等であることが必要とされ、前記ＣＥＺは０．４４以下である。
【0048】
次に、本発明の電縫鋼管を製造する方法の一例として、以下、説明する。
前記の化学組成を有するスラブを１０７０℃～１３００℃で加熱することで、溶鋼凝固過程で析出した、炭化物、窒化合物及び炭窒化合物を鋼中で十分に固溶させ、耐内面割れ性を劣化させずに強度を向上させることができる。また、加熱によるオーステナイト粒の粗大化が抑制され、粗大なＡｌＮが、熱間圧延中または熱間圧延後の冷却中に析出することを抑制できる。
前記の化学組成を有するスラブを１０７０℃～１３００℃で加熱することで、溶鋼凝固過程で析出した、炭化物、窒化合物及び炭窒化合物を鋼中で十分に固溶させ、耐内面割れ性を劣化させずに強度を向上させることができる。また、加熱によるオーステナイト粒の粗大化が抑制され、粗大なＡｌＮが、熱間圧延中または熱間圧延後の冷却中に析出することを抑制できる。
【0049】
上記加熱スラブを熱間圧延仕上温度が８００℃以上１０５０℃以下で熱間圧延することで、再結晶域および未再結晶域でひずみを導入し、核生成サイトを増して組織を微細化する。
【0050】
熱間圧延後、巻取温度５００℃以下となるまで冷却し、巻取ることにより、軟質なフェライト生成を抑制する。
【0051】
当該ホットコイルを巻き戻し、造管工程にて前記式（３）を満たす範囲でロール成形、電縫溶接することで、管軸、管軸直角方向の引張強度７００ＭＰａ以上、降伏点５２０ＭＰａ以上の、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れ、架線柱に適した高強度電縫鋼管が得られる。
【実施例0052】
表１に本発明の用いるスラブの成分を示す。
【0053】
【表1】
【0054】
表１に記載の化学組成を有するスラブについて、表２に記載の熱延条件、冷却、巻取条件、造管条件にて電縫鋼管を製造、評価した。表２には得られた電縫鋼管の引張強度、管軸直角方向の残留応力も示す。ここで、造管時の各縮径量の測定方法は、ＦＰ工程最終段、ＳＱ工程、ＳＺ工程最終段での外周長を、実際に成形の前後にメジャーで測定することにより、算出する。
【0055】
【表2】
【0056】
本発明の要件を満足する実施例では、所定の引張強さを満足し、かつ残留応力が２００ＭＰａ以下となっており、溶融亜鉛めっき割れは認められなかった。一方で比較例では、式（３）の値が本発明の範囲外で低すぎるため、残留応力を低減する効果が得られず、溶融亜鉛めっき割れが発生した例、式（３）の値が本発明の範囲外で高すぎるため、溶融亜鉛めっき割れは見られないものの、外観疵が発生した。
【図1】
【図2】
