JP2000144321A

JP2000144321A - Ｐｃ鋼より線およびその製造方法

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Publication number: JP2000144321A
Application number: JP32016098A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shimizu; 健一清水; Nozomi Kawabe; 望河部; Yoshifumi Nishimura; 良文西村; Shinichi Yoshida; 慎一吉田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度・高靭性を維持すると共に、コンクリ
ートとの付着特性をも改善できるPC鋼より線とその製造
方法とを提供する。【解決手段】 C：0.80〜1.10％、Si：0.5〜3.0％、M
n：0.3〜2.0％、Al：0.01〜0.08％、Cr：0.2〜0.6％を
含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなるパー
ライト組織の鋼線をより線にする。このより線を420℃
〜460℃、３秒〜60秒でブルーイングして、引張強さを2
300MPa以上とし、表面粗さを１０点平均粗さで２μｍ〜
15μｍとする。さらにショットピーニングすれば、表面
粗さを粗くでき、一層コンクリートとの付着性を改善で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレストレスコン
クリートに使用されるPC鋼より線およびその製造方法に
関するものである。特に、コンクリート付着特性に優れ
た高強度PC鋼より線とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】PC鋼線に関する従来技術として、特公平
1-24208号公報、特公平1-12817号公報、特公平5-26851
号公報、特開平9-118957号公報記載の技術が挙げられ
る。これらはいずれも高強度・高靭性を目的とする鋼線
（鋼線の製造方法）に関する技術である。

【０００３】また、鋼線の表面を粗面化する技術に関し
て、特開昭62-41387号公報、特開平5-179342号公報、特
開平9-125137号公報記載のものが知られている。このう
ち、特開昭62-41387号公報には、PC鋼より線の中心線と
側線のすべりを無くし応力集中を避けるために中心線に
ショットピーニングを施す技術が開示され、残る公報に
は、耐遅れ破壊性を向上させるためにショットピーニン
グを施すことで残留応力を付与する技術が開示されてい
る。従って、コンクリートとの付着性改善のためにショ
ットピーニングを施す技術は開示されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の高強度
・高靭性鋼線に関する技術には次のような問題があっ
た。 PC鋼線を高強度化するとコンクリートに対する付着特
性が低下するという傾向がある。高強度化するためには
炭素およびSiの含有量をある程度高くする必要がある
が、高Cおよび高Siによる成分調整を行うと、最終的に
ブルーイング後の表面粗さが小さくなる傾向がある。

【０００５】PC鋼線の捻回特性が低下する。強度を高
めるためにCを高くすることにより、デラミネーション
が発生し易くなり、捻回特性が低下するためである。

【０００６】従って、本発明の主目的は、高強度・高靭
性を維持すると共に、コンクリートとの付着特性をも改
善できるPC鋼より線とその製造方法とを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明PC鋼より線は、
C：0.80〜1.10％、Si：0.5〜3.0％、Mn：0.3〜2.0％、A
l：0.01〜0.08％、Cr：0.2〜0.6％を含有し、残部がFe
および不可避的な不純物からなるPC鋼より線である。表
面粗さが１０点平均粗さで２μｍ〜15μｍであり、引張
り強さが2300MPa以上であることを特徴とする。

【０００８】このようなPC鋼より線のうち、表面粗さが
小さいより線を製造する方法は、C：0.80〜1.10％、S
i：0.5〜3.0％、Mn：0.3〜2.0％、Al：0.01〜0.08％、C
r：0.2〜0.6％を含有し、残部がFeおよび不可避的な不
純物からなるパーライト組織の鋼線をより線にする工程
と、このより線を420℃〜460℃、３秒〜60秒で引張応力
をかけながらブルーイングして、引張強さを2300MPa以
上とし、表面粗さを１０点平均粗さで２μｍ〜４μｍと
する工程とを具えることを特徴とする。ブルーイング時
の引張応力は破断荷重の３割〜５割程度が適切である。

【０００９】また、表面粗さが大きいより線を製造する
方法は、上記の製造方法においてブルーイングした後、
より線表面をショットピーニングして、引張強さを2300
MPa以上とし、表面粗さを１０点平均粗さで４μｍ〜15
μｍとする工程を具えることを特徴とする。ショットピ
ーニングの好ましい条件は、ショット玉径0.3〜0.9mm、
投射速度40〜110m/sec、投射時間0.5〜1800秒程度であ
る。

【００１０】このような本発明によれば、高強度を維持
しつつ、表面粗さを粗くすることでコンクリートとの付
着性を改善できる。なお、PC鋼より線の高強度化に伴っ
て付着性の向上が求められるのは次のような技術的背景
に基づくためである。PC鋼より線はコンクリート内で緊
張されることにより、コンクリートに圧縮応力を付与す
るものである。これにより、引張応力に弱いコンクリー
トの弱点を補うことができる。その際、PC鋼より線はコ
ンクリートと密着しており、全長にわたって圧縮応力を
伝達することが理想とされる。しかし、使用段階におい
てPC鋼より線とコンクリートとの付着が部分的にはずれ
た場合、圧縮応力は均一に伝わらなくなり引張に対する
コンクリートの強度は低下する結果となる。特に、プレ
テンション方式と呼ばれる使用状態においては、端部で
付着が低下する場合が多く、コンクリート全体に加わる
圧縮応力も低下することとなる。そのため、PC鋼より線
のコンクリートの対する付着力はできるだけ高い方が望
ましい。特にPC鋼より線が高強度化されると緊張力もそ
れに応じて高くなるため、付着力も高ければ高いほどよ
いことになる。

【００１１】上記のように化学成分などを限定した理由
は以下の通りである。＜化学成分＞C：カーボンは0.80未満であると強度が低
下して目標とする引張強度を得ることができない。逆に
1.10％を越えると連続鋳造時に表面割れを発生させるこ
とおよび中心偏析の悪化によりカッピー破断を多発させ
ることの両方により、好ましくない。

【００１２】Si：Siはパーライト組織の強度アップおよ
びブルーイング時における強度低下の防止のために0.5
％以上必要である。一方、3.0％を越えると靭牲が極端
に低下し、連続鋳造時の割れを多発させるため好ましく
ない。

【００１３】Mn：Mnは焼入れ性を高めるため、高強度化
を図るためには0.3％以上必要である。しかし、2.0％を
越えると逆に線材内部にミクロマルテンサイトを発生さ
せる原因となるので2.0％以下にする必要がある。

【００１４】Al：AlはFe中のNと結びついてAlNとなるこ
とで、結晶粒を微細化させ、同時にひずみ時効の元とな
るフリーNを低減する効果があるので、0.01％以上必要
である。しかし、0.08％を越えるとAl₂O₃の介在物を生
成させて機械特性を劣化させることおよび連続鋳造時に
ノズル閉塞を招くことにより、0.08％以下にする必要が
ある。

【００１５】Cr：Crは、パーライト組織のラメラー間隔
を微細にし、高強度化を図るためには0.2％以上必要で
ある。しかし、0.6％を越えると逆に線材内部にミクロ
マルテンサイトを発生させる原因となるので0.6％以下
にする必要がある。

【００１６】＜ブルーイング温度＞ブルーイング温度
は、420℃未満では表面粗さが小さくなり、その結果コ
ンクリートへの付着性能が劣化する。一方、460℃を越
えるとPC鋼より線の引張強度が低下して強度規格を満た
さなくなるため、温度は420℃〜460℃とした。

【００１７】＜ブルーイング時間＞ブルーイング時間は
３秒未満では降伏応力およびリラクゼーションの向上が
十分ではなく、期待される性能が得られない。また、付
着性能を向上させるような表面粗さも得られない。一
方、60秒を越えると、表面粗さは十分なものが得られる
にもかかわらず、引張強度が低下することおよび製造上
困難となるため、ブルーイング時間は３秒から60秒の間
に制御するのが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。評価材の製造 C：0.98％、Si：1.18％、Mn：0.51％、Al：0.02％、C
r：0.2％を含有し、残部をFeおよび不可避的な不純物か
らなる溶鋼を連続鋳造および熱間圧延によりφ11.5mmの
線材に成形した。次に、この線材に鉛炉を用いてパテン
ティングを行い、均一かつ微細なパーライト組織が得ら
れるようにする。その後、酸洗い・造膜処理をし、連続
伸線機により、φ4.22mm（中心線はφ4.35mm）まで伸線
加工を行い、およそ引張強度2,350MPaのPC鋼線に成形す
る。そして、それらの鋼線を連続より線機により７本よ
りφ12.7mmのPC鋼より線にした後、オンラインでホット
ストレッチ（760N/mm²の引張応力をかけながらブルーイ
ング）処理を実施した。その際に、ブルーイング時間を
６秒にし、ブルーイング温度を380〜460℃の間で変化さ
せて、各温度で試料を作製した。最終的なより線での引
張強度はすべて2300MPa以上であった。ブルーイング温
度と引張強度の関係を図１に示す。460℃を越えると230
0MPaを下回ることがわかる。また、420℃でブルーイン
グしたものについては、ブルーイング後ショットピーニ
ング処理を施したものを別に作製した。ショットピーニ
ング処理は、0.3mmの鋼製ショット玉を用い、投射速度7
4ｍ／sec、投射時間3秒で行った。

【００１９】表面粗さの測定各試料の表面粗さを、接触式の表面測定機で測定した。
表面粗さは鋼より線側線の表面を最低５mm以上測定し、
その凹凸のグラフから10点平均粗さ（JIS B‐0601）を
計算した。

【００２０】図２に、10点平均粗さとブルーイング温度
との関係を示す。ブルーイング温度が高くなるに従って
PC鋼より線の表面粗さも大きくなることがわかる。特
に、420℃以上で顕著に変化するのがわかる。また、図
３にショットピーニングが表面粗さに及ぼす影響を示
す。ショットピーニングすることにより表面粗さが一層
増大することがわかる。

【００２１】付着試験 PC鋼より線の表面粗さがコンクリートとの付着性能にど
のような影響を与えるかについて調べるため、図４に示
すような形で付着試験を行った。これは、φ６mmの鉄筋
１をらせん状に設置し、その中心に鋼より線２を置く。
その後、コンクリート３を流し込み、図４に示すような
直方体状の構造体を形成する。ここで、B＝10×10cm，
Ｌ＝10cm，Ｄ＝８〜10cm，ａ＝４cmである。コンクリー
ト３が固着した後、引張荷重を加え、鋼より線２をコン
クリート３から引き抜く。コンクリートを引き抜くにつ
れて引き抜き力は増加し、引き抜き量と引き抜き力の関
係は図５に示すようなグラフとなる。この図５におい
て、最も引き抜き力が大きくなるところの値をコンクリ
ート内にある鋼より線の表面積で割った値を「最大引き
抜き応力」とし、PC鋼より線のコンクリートに対する付
着性能を表す指標とする。すなわち、「最大引き抜き応
力」が大きければ大きいほど、付着性能が優れていると
いうことになる。付着試験の結果を図６に示す。

【００２２】図６からわかるように、ブルーイング温度
を400℃から420℃に上昇させると付着力が向上すること
がわかる。また、ショットピーニング処理を行ったもの
は、さらに付着性能が向上することが判明した。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブルーイングの温度と時間を限定することで、PC鋼より
線の表面粗さを増加させ、コンクリートとの付着性能を
向上させることができる。従って、特に高強度材におい
て高い緊張力で使用された場合でもコンクリートに圧縮
応力を確実かつ均一に伝達することができる。

【００２４】また、ブルーイング温度を420℃〜460℃と
いう高い温度で行うことにより、引張強度増加によって
引き起こされる材料の靭牲低下も防止することができ
る。

【００２５】さらに、強制的にショットピーニングする
ことにより、コンクリートとの付着性能を一層向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブルーイング温度と引張り強度との関係を示す
グラフである。

【図２】ブルーイング温度と表面粗さとの関係を示すグ
ラフである。

【図３】ショットピーニングの有無と表面粗さとの関係
を示すグラフである。

【図４】付着試験方法の説明図である。

【図５】引き抜き量と引抜き力の関係を示すグラフであ
る。

【図６】ブルーイングやショットピーニング条件の相違
と最大引抜き応力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１鉄筋２鋼より線３コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村良文兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者吉田慎一兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 4E070 AA01 AB12 BD00 EA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 C：0.80〜1.10％、Si：0.5〜3.0％、M
n：0.3〜2.0％、Al：0.01〜0.08％、Cr：0.2〜0.6％を
含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなる引張
強さが2300MPa以上のPC鋼より線であって、表面粗さが１０点平均粗さで２μｍ〜15μｍであること
を特徴とするPC鋼より線。
【請求項２】 C：0.80〜1.10％、Si：0.5〜3.0％、M
n：0.3〜2.0％、Al：0.01〜0.08％、Cr：0.2〜0.6％を
含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなるパー
ライト組織の鋼線をより線にする工程と、このより線を420℃〜460℃、３秒〜60秒で引張応力をか
けながらブルーイングして、引張強さを2300MPa以上と
し、表面粗さを１０点平均粗さで２μｍ〜４μｍとする
工程とを具えることを特徴とするPC鋼より線の製造方
法。
【請求項３】 C：0.80〜1.10％、Si：0.5〜3.0％、M
n：0.3〜2.0％、Al：0.01〜0.08％、Cr：0.2〜0.6％を
含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなるパー
ライト組織の鋼線をより線にする工程と、このより線を420℃〜460℃、３秒〜60秒で引張応力をか
けながらブルーイングした後、より線表面をショットピ
ーニングして、引張強さを2300MPa以上とし、表面粗さ
を１０点平均粗さで４μｍ〜15μｍとする工程とを具え
ることを特徴とするPC鋼より線の製造方法。