[發明專利]耐震性優異的建筑結構用780MPa級低屈強比圓形鋼管及其制造方法

有效

• 申請號: 200910129695.2
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101545081A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 鹽飽豐明;小林克壯
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C21D8/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明主要涉及要求耐震性的面向建筑鋼筋用途的圓形鋼管及其制造方法，特別是涉及抗拉強度在780MPa以上(780級)，屈強比為90％以下的高強度低屈強比圓形鋼管，和用于制造這種圓形鋼管的有用的方法。

背景技術

建筑用鋼材為了確保建筑結構物的耐震性，利用彈性變形后的塑性變形來吸收地震能量，在這一思想之下，由屈服應力YS和抗拉強度TS的比(YS/TS)所表示的屈強比YR的上限受到規定。

上述這樣的建筑結構物所適用的圓形鋼管，因為是通過對鋼板進行擠壓彎曲加工等而被成形，所以會產生因加工硬化引起的材質變化，屈強比YR和鋼管表背面的硬度上升。特別是圓形鋼管的外面側，與板厚中央部比較硬度的上升大，另外形成拉伸應力場，因此延展性降低。

即具有的固有的問題是，在承受大地震時的載荷而變形時，龜裂容易從外面側發生，圓形鋼管在四面箱形柱不會發生。特別是將附屬金屬模具等焊接到圓形鋼管上時，由于熱影響部(HAZ)的硬化導致圓形鋼管表面(外表面)的延展性的降低成為問題。

于是，作為通過冷成形而制造鋼管的方法，除管線管用鋼管所適用的UOE成形法(Uing?press-Oing?press-expander法)以外，基本采用壓彎冷成形法(以下僅稱為“壓彎法”)。上述成形法之中，鋼板厚度厚(例如板厚：超過30mm)，需要強加工時會采用壓彎法。

上述壓彎法是對鋼板的一部分(直線部)進行模壓彎曲加工，依次使模壓位置移動而成形為圓形的方法，是加工能力高的方法。以這樣的壓彎法成形圓形鋼管時，圓形鋼管的外表面的硬化變得特別顯著，但作為降低這種硬度的方法已知有去應力退火(Stress?Relieving：以下稱為“SR熱處理”)。

然而，在780MPa級鋼管的情況下，若以SR熱處理為前提，對歷來的抗拉強度TS：780MPa以上的鋼板應用，則合金元素的添加量多，因此在金屬組織中會含有馬氏體和下貝氏體等極硬質的組織，若該硬質組織成為主體，則不用說低屈強比YR的特性(以下稱為“低YR性”)的確保，在SR熱處理后，連鋼管母材韌性的確保也非常困難，鋼管表面的硬度依然很硬。另一方面，為了降低鋼管表面的硬度，如果使SR熱處理達到高溫，則鋼管厚中央部的硬度也降低，難以確保作為圓形鋼管的要求強度的抗拉強度TS在780MPa以上。

此外，對于建筑材料的要求，不用說高強度和低屈強比特性等機械的性質，確保用于降低建筑成本的大線能量焊接特性和良好的焊接性也很重要，從而不能過度添加合金元素。

作為涉及上述這種鋼管的技術，至今為止提出有各種各樣的技術。例如在特開2007-270304號中，提出有關于490MPa以上的壓彎冷成形圓形鋼管的制造方法。該技術作為490MPa級的圓形鋼管的技術有用，但分別距鋼板的表、背面深達1mm的表層部的維氏硬度Hv為140～200左右，板厚中央部的硬度進一步變低，因此不能適用于780MPa以上的抗拉強度TS。

另外在特開2003-3229號中，公開有關于主組織為鐵素體，硬質第二相的分率為10～70％的厚鋼板。在該技術中，由該組織不能穩定確保抗拉強度TS在780MPa以上。在該制造方法中，只規定“冷卻停止溫度在500℃以下”，硬質相的穩定確保困難，另外成為組織控制要點的軋制結束溫度為Ar₃相變點以上，且冷卻速度為5℃/秒以下，不能在板厚方向穩定獲得均勻的金屬組織和硬度。

在特開2006-283187號中，提于關于如下這種高強度、高韌性鋼的制造方法，其是使用適當調整了化學成分組成的鋼原材，實施使軋制結束溫度為Ar₃相變點以上的溫度域的熱軋，接著，從Ar₃相變點以上的溫度域淬火到300℃以下后，再加熱到Ac₁～Ac₁+150℃的溫度域時，至再加熱溫度的加熱速度為1℃/秒以下，且在Ac₁～Ac₁+150℃的溫度域的滯留時間為90秒以內。

然而在該技術中，對于金屬組織和板厚方向硬度分布未予以考慮，在實施擠壓彎曲成形時，不能抑制外面側的硬度的硬化，可預想無法發揮作為圓形鋼管時的良好的耐震性。另外在制造方法中，因為到二相域的急速加熱和滯留時間短，所以存在不能在板厚方向獲得均勻的組織這樣的問題。