[发明专利]焊接性和塑性变形能优异的高张力钢材和冷成形钢管

说明书

技术领域

本发明涉及焊接性优异的低屈强比下抗拉强度为490MPa以上的高张力钢材，和由这种钢材得到的冷成形钢管，特别涉及能够适用于抗震性优异的CFT(Concrete-Filled Tube)结构的建筑物的490MPa以及的高张力钢材和冷成形钢管。

背景技术

根据新抗震设计法的修正(1981年)，在建筑领域中大地震时允许钢材的塑性变形，吸收地震的能量以防止建造物的倒塌，这一设计概念被中心地纳入高层建筑物，因此作为钢材需要的特性就要求低屈强比。

在建筑结构物中，要求有优异的抗震性和耐火性，特别是为了构筑抗震性优异的CFT结构的建筑物，就需要在高强度、低屈强比下发挥着优异的焊接性的冷成形钢管。

在用于建筑结构物的柱材的圆形钢管中，从抗震安全性的观点出发，要求屈强比YR(＝屈服强度YS/抗拉强度TS)为85(％)以下。另一方面，作为通过冷成形来制造钢管的方法，除了输送管线管所适用的UOE成形法(Uing press-Oing press-expander法)以外，基本上采用压弯冷成形法(以下仅称为“压弯法”)

上述成形法之中，UOE成形法虽然可以以高效率进行精度高的加工，但是由于设备能力的局限，所以仅限于钢板厚度t低于40mm，t/D(D：圆形钢管的外径)低于0.05的情况。相对于此，压弯法是将钢板的一部分进行模具挤压弯曲加工，并使模具挤压位置顺次移动而成形为圆形的方法，是加工能力高的方法。因此，像建筑结构物的柱材所使用的这种钢板厚度t为40mm以上的厚钢板，t/D为0.05～0.10这种有强加工要求的钢管的成形中，则适用压弯法。

以这样的压弯法进行t/D为0.05以上这样的弯曲成形时，将施加大的弯曲应变(ε)[以弯曲外面侧(t/4)的平均应变(计算值)计为2.4～4.5％左右]，屈强比YR的上升大，即使是抗拉强度为490MPa级的钢材大多也会超过85％，因此对成形后(制管后)的钢管不得不实施以去除残留应力为目的的退火(Stress Relieving：SR处理)，从而招致高成本化、工期的长期化和生产性的降低。

另外在冷成形后不进行热处理的方法中，实际情况是，在加工度(t/D)小(例如低于0.05)的钢管中即使能够将屈强比YR确保在85％以下，但若是加工度(t/D)变大(例如为0.05以上)，则不能制造将屈强比YR确保在85％以下的钢管。

因此，有效的方法是在钢板阶段，预先降低因冷加工造成的屈强比YR的上升部分，作为屈强比YR的目标值设定在75％以下。

作为涉及冷成形钢管和适用于这种钢管的钢板的技术，至今为止也提出有各种技术。作为这样的技术，例如在特开昭53-23817号公报、特许第2601539号公报、特开平10-265844号公报中，提出有制造用于490MPa级的建筑用低屈强比钢管的钢板的技术。

其中特开昭53-23817号公报的技术公开，以分别含有C：0.01～0.30％、Si：0.01～1.0％、Mn：0.5～3％、Al：0.005～0.20％，余量由铁和不可避免的杂质构成的钢为钢坯，在热轧该钢坯时，使950℃以下的累积压下率为30％以上，且在整个热轧工序中至少实施1次以上的横轧(cross rolling)，其次，以Ar₃相变点和(Ac₃相变点+100℃)之间的温度进行加热后淬火(Q)，再加热到Ac₁相变点和Ac₃相变点之间的温度后，从该温度域进行空冷(正火：N’)。

在该技术中，热处理方法如上述为(Q～N’)，从而形成微细的铁素体和马氏体的混合组织。然而在该技术中，虽然抗拉强度为490～590MPa级钢，板厚：20～35mm的屈强比YR分别高达均76％、79％(例如，表1，实施例1，表3的实施例17)，但强加工后去达不到稳定满足屈强比YS的目标值(85％以下)。