JP2001247930A - 耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼とその製造方法 - Google Patents
耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、軸方向に作用する圧縮応力に対
して、局部座屈を起こしにくく、且つ耐火性に優れた圧
延形鋼およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０％、
Ｍｏ：０．３〜０．７％（但し、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種
または二種以上を添加する場合は、０．１〜０．７％
で、且つＭｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ≧
０．３０）、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０１％、Ａｌ≦
０．０８％、Ｎ≦０．００８％を含有し、更に必要に応
じて、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または
二種以上、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物か
らなる組成を有する鋼を、Ａｒ3以上で熱間圧延後、２
相域より６００℃以下まで３℃／ｓｅｃ以上で冷却し、
形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏強さから
公称歪みで５％までの加工硬化指数を０．２０以上とす
る。
して、局部座屈を起こしにくく、且つ耐火性に優れた圧
延形鋼およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０％、
Ｍｏ：０．３〜０．７％（但し、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種
または二種以上を添加する場合は、０．１〜０．７％
で、且つＭｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ≧
０．３０）、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０１％、Ａｌ≦
０．０８％、Ｎ≦０．００８％を含有し、更に必要に応
じて、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または
二種以上、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物か
らなる組成を有する鋼を、Ａｒ3以上で熱間圧延後、２
相域より６００℃以下まで３℃／ｓｅｃ以上で冷却し、
形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏強さから
公称歪みで５％までの加工硬化指数を０．２０以上とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高層建築物などの
鉄鋼構造物の梁材などに用いられる形鋼で、特に地震時
の耐局部座屈性および火災時の耐火性に優れた圧延形鋼
およびその製造方法に関するものである。
鉄鋼構造物の梁材などに用いられる形鋼で、特に地震時
の耐局部座屈性および火災時の耐火性に優れた圧延形鋼
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日の高層建築物には、巨大地震に見舞
われた時、梁部材の塑性変形により地震エネルギーを吸
収させ、大崩壊を回避する人的安全性を重視した限界状
態設計法が適用される。建築物の梁部材には巨大地震の
際、大きな引張、圧縮応力が加わり局部座屈を起こし、
座屈した場所から亀裂が発生し崩壊に至る場合がある。
従って、梁部材には優れた耐座屈性が要求される。
われた時、梁部材の塑性変形により地震エネルギーを吸
収させ、大崩壊を回避する人的安全性を重視した限界状
態設計法が適用される。建築物の梁部材には巨大地震の
際、大きな引張、圧縮応力が加わり局部座屈を起こし、
座屈した場所から亀裂が発生し崩壊に至る場合がある。
従って、梁部材には優れた耐座屈性が要求される。
【０００３】現在、梁部材としては、圧延形鋼の一つで
あるＨ形鋼が、大量にかつ安定して製造できるため、そ
の優れた経済性と相俟って広く用いられているが、上述
したように、限界状態設計法で使用される場合は、優れ
た耐座屈性が必要で、さらに１９８７年４月の新耐火設
計法の制定などの動向に伴い、高温での高強度：耐火特
性が要求される場合もある。
あるＨ形鋼が、大量にかつ安定して製造できるため、そ
の優れた経済性と相俟って広く用いられているが、上述
したように、限界状態設計法で使用される場合は、優れ
た耐座屈性が必要で、さらに１９８７年４月の新耐火設
計法の制定などの動向に伴い、高温での高強度：耐火特
性が要求される場合もある。
【０００４】建築用の圧延耐火形鋼については、例えば
特開平２−７７５２５号公報、特開平２−１６３３４１
号公報、特開平３−２７１３４号公報などに代表される
ように、低降伏比と耐火性の観点からの出願は見受けら
れるものの、梁部材を対象にした耐座屈性について記載
されているものの数は少ない。
特開平２−７７５２５号公報、特開平２−１６３３４１
号公報、特開平３−２７１３４号公報などに代表される
ように、低降伏比と耐火性の観点からの出願は見受けら
れるものの、梁部材を対象にした耐座屈性について記載
されているものの数は少ない。
【０００５】鋼材、鋼管を対象に耐座屈性に着目した出
願としては特開平１０−３３１３２４号公報、特開平１
０−１２１６５３号公報などがあるが、これらの技術は
フランジ、ウエブに全く同じ特性の鋼材が使用できる組
立てＨ形鋼において有効な技術であり、圧延Ｈ形鋼のよ
うにフランジ、ウエブが一体となっている圧延形鋼に適
用することは難しい。
願としては特開平１０−３３１３２４号公報、特開平１
０−１２１６５３号公報などがあるが、これらの技術は
フランジ、ウエブに全く同じ特性の鋼材が使用できる組
立てＨ形鋼において有効な技術であり、圧延Ｈ形鋼のよ
うにフランジ、ウエブが一体となっている圧延形鋼に適
用することは難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】圧延形鋼の場合、耐座
屈性に関与している部位を明確にし、その部位の材質を
制御することが重要であるが、上述したように、このよ
うな観点からの検討はおこなわれておらず、耐震性に優
れた圧延形鋼が望まれている。
屈性に関与している部位を明確にし、その部位の材質を
制御することが重要であるが、上述したように、このよ
うな観点からの検討はおこなわれておらず、耐震性に優
れた圧延形鋼が望まれている。
【０００７】本発明は、軸方向に作用する圧縮応力によ
る局部座屈を起こしにくく、なおかつ、耐火性に優れた
圧延形鋼を提供することを目的とする。
る局部座屈を起こしにくく、なおかつ、耐火性に優れた
圧延形鋼を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、圧延Ｈ形
鋼を対象に、フランジ、ウエブの特性と耐座屈性の関係
を詳細に検討し、圧延Ｈ形鋼の耐座屈特性はフランジの
特性に支配され、ウエブの寄与は極めて小さく、フラン
ジの降伏強さから公称歪みで５％までの加工硬化指数が
０．２０以上の場合、優れた耐座屈特性が得られること
を知見した。
鋼を対象に、フランジ、ウエブの特性と耐座屈性の関係
を詳細に検討し、圧延Ｈ形鋼の耐座屈特性はフランジの
特性に支配され、ウエブの寄与は極めて小さく、フラン
ジの降伏強さから公称歪みで５％までの加工硬化指数が
０．２０以上の場合、優れた耐座屈特性が得られること
を知見した。
【０００９】また、加工硬化指数が０．２０以上の場
合、常温でのＹＳが低下し、高温強度の確保が難しくな
るが、優れた耐座屈特性を損なわず、高温強度を確保す
る成分組成として、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ添加の有効な
ことを見出した。
合、常温でのＹＳが低下し、高温強度の確保が難しくな
るが、優れた耐座屈特性を損なわず、高温強度を確保す
る成分組成として、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ添加の有効な
ことを見出した。
【００１０】本発明はこれらの知見を基に、更に検討を
加えてフランジとウエブを有する圧延形鋼についてなさ
れたものである。
加えてフランジとウエブを有する圧延形鋼についてなさ
れたものである。
【００１１】１． 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｍｏ：０．３〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦
０．０１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％を含
有し、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からな
る組成を有し、形鋼軸方向の引張試験においてフランジ
の降伏強さから公称歪みで５％までの加工硬化指数が
０．２０以上である耐震性および耐火性に優れた圧延形
鋼。
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｍｏ：０．３〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦
０．０１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％を含
有し、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からな
る組成を有し、形鋼軸方向の引張試験においてフランジ
の降伏強さから公称歪みで５％までの加工硬化指数が
０．２０以上である耐震性および耐火性に優れた圧延形
鋼。
【００１２】２． 鋼組成として、更に、Ｃｕ：０．０
２〜１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または
二種を含有する１記載の耐震性および耐火性に優れた圧
延形鋼。
２〜１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または
二種を含有する１記載の耐震性および耐火性に優れた圧
延形鋼。
【００１３】３． 鋼組成として、更に、Ｃｒ：０．０
５〜１．０％を含有する１または２記載の耐震性および
耐火性に優れた圧延形鋼。
５〜１．０％を含有する１または２記載の耐震性および
耐火性に優れた圧延形鋼。
【００１４】４． 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦
０．０１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％、更
に、Ｎｂ：０．００５〜０．１％，Ｖ：０．００５〜
０．３％，Ｔｉ：０．００３〜０．１％の一種または二
種以上を含有し、Ｍｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０
Ｔｉ≧０．３０を満足する、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなる組成を有し、形鋼軸方向の引張試験にお
いてフランジの降伏強さから公称歪みで５％までの加工
硬化指数が０．２０以上である耐震性および耐火性に優
れた圧延形鋼。
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０
％、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦
０．０１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％、更
に、Ｎｂ：０．００５〜０．１％，Ｖ：０．００５〜
０．３％，Ｔｉ：０．００３〜０．１％の一種または二
種以上を含有し、Ｍｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０
Ｔｉ≧０．３０を満足する、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなる組成を有し、形鋼軸方向の引張試験にお
いてフランジの降伏強さから公称歪みで５％までの加工
硬化指数が０．２０以上である耐震性および耐火性に優
れた圧延形鋼。
【００１５】５． 鋼組成として、更に、Ｃｕ：０．０
２〜１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または
二種を含有する４記載の耐震性および耐火性に優れた圧
延形鋼。
２〜１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または
二種を含有する４記載の耐震性および耐火性に優れた圧
延形鋼。
【００１６】６． 鋼組成として、更に、Ｃｒ：０．０
５〜１．０％を含有する４または５記載の耐震性および
耐火性に優れた圧延形鋼。
５〜１．０％を含有する４または５記載の耐震性および
耐火性に優れた圧延形鋼。
【００１７】７． １乃至６の何れかに記載の化学組成
を有する鋼をＡｒ3点以上で熱間圧延終了後、オーステ
ナイトとフェライトの２相域から６００℃以下まで、３
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする
形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏強さから
公称歪みで５％までの加工硬化指数が０．２０以上であ
る耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼の製造方法。
を有する鋼をＡｒ3点以上で熱間圧延終了後、オーステ
ナイトとフェライトの２相域から６００℃以下まで、３
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする
形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏強さから
公称歪みで５％までの加工硬化指数が０．２０以上であ
る耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼の製造方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明で規定する機械的特
性、成分組成、及び製造条件について詳細に説明する。
性、成分組成、及び製造条件について詳細に説明する。
【００１９】１．機械的特性 加工硬化指数：０．２０以上 本発明では、圧延Ｈ形鋼において、フランジの降伏強度
から公称歪で５％までの加工硬化指数を０．２０以上と
する。
から公称歪で５％までの加工硬化指数を０．２０以上と
する。
【００２０】図１に、０．１４Ｃ−１．１Ｍｎ−０．４
２Ｍｏ系鋼を用い、フランジ、ウエブにおける降伏強度
から公称歪みで５％までの加工硬化指数（ｎ値）を種々
変化させた耐火性圧延Ｈ形鋼の耐座屈性を図２に示す試
験機を用いた圧縮試験により評価した結果を示す。座屈
発生限界歪はフランジの加工硬化指数を０．１５から
０．２３に増加させた場合、１．６倍と大きくなるが、
ウエブの加工硬化指数を増加させても大きくならず、す
なわち、圧延Ｈ形鋼の耐座屈性はフランジの特性に支配
され、ウエブの寄与は極めて小さいことが確認された。
２Ｍｏ系鋼を用い、フランジ、ウエブにおける降伏強度
から公称歪みで５％までの加工硬化指数（ｎ値）を種々
変化させた耐火性圧延Ｈ形鋼の耐座屈性を図２に示す試
験機を用いた圧縮試験により評価した結果を示す。座屈
発生限界歪はフランジの加工硬化指数を０．１５から
０．２３に増加させた場合、１．６倍と大きくなるが、
ウエブの加工硬化指数を増加させても大きくならず、す
なわち、圧延Ｈ形鋼の耐座屈性はフランジの特性に支配
され、ウエブの寄与は極めて小さいことが確認された。
【００２１】図３は、フランジの加工硬化指数と座屈発
生歪の関係を示すもので、フランジの加工硬化指数を
０．２０以上とした場合、ウエブの特性に関わらず、座
屈発生歪は０．８％以上と優れた特性が得られる。この
ように、耐火性圧延Ｈ形鋼において、フランジの降伏強
度から公称歪みで５％までの加工硬化指数を０．２０以
上とすることにより、ウエブの特性に関わらず、耐座屈
性が飛躍的に向上する。
生歪の関係を示すもので、フランジの加工硬化指数を
０．２０以上とした場合、ウエブの特性に関わらず、座
屈発生歪は０．８％以上と優れた特性が得られる。この
ように、耐火性圧延Ｈ形鋼において、フランジの降伏強
度から公称歪みで５％までの加工硬化指数を０．２０以
上とすることにより、ウエブの特性に関わらず、耐座屈
性が飛躍的に向上する。
【００２２】２．成分組成 Ｃ Ｃは、鋼の強度を確保するために０．０３％以上添加す
るが、０．１８％を超えて多量に含有した場合、靭性あ
るいは溶接性が劣化するため、０．０３％以上、０．１
８％以下（０．０３〜０．１８％）とする。
るが、０．１８％を超えて多量に含有した場合、靭性あ
るいは溶接性が劣化するため、０．０３％以上、０．１
８％以下（０．０３〜０．１８％）とする。
【００２３】Ｓｉ Ｓｉは、脱酸のため必然的に含まれるが、強度を確保す
るため本発明では含有量を０．０１％以上とする。１．
５％を超えるとＨＡＺ靭性及び溶接性が劣化するので、
０．０１〜１．５％とする。
るため本発明では含有量を０．０１％以上とする。１．
５％を超えるとＨＡＺ靭性及び溶接性が劣化するので、
０．０１〜１．５％とする。
【００２４】Ｍｎ Ｍｎは、鋼材の強度・靭性を向上させ、赤熱脆性の原因
となるＦｅＳの生成抑制のため、０．３％以上添加する
が、２．０％を超えると焼入れ性を増加させ、溶接時に
硬化相を生じ、割れ感受性が高くなるため、０．３〜
２．０％とする。
となるＦｅＳの生成抑制のため、０．３％以上添加する
が、２．０％を超えると焼入れ性を増加させ、溶接時に
硬化相を生じ、割れ感受性が高くなるため、０．３〜
２．０％とする。
【００２５】Ｐ、Ｓ Ｐ，Ｓは鋼中に混入する不純物として不可避的に存在す
るが、Ｐの低減は粒界破壊の防止に有効であり、Ｓの低
減は溶接熱影響部の水素割れ防止に有効であるため、
Ｐ，Ｓの含有範囲をそれぞれ０．０５％以下、０．０１
％以下とする。
るが、Ｐの低減は粒界破壊の防止に有効であり、Ｓの低
減は溶接熱影響部の水素割れ防止に有効であるため、
Ｐ，Ｓの含有範囲をそれぞれ０．０５％以下、０．０１
％以下とする。
【００２６】Ｍｏ Ｍｏは、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗を高め、強度上昇、
特に中・高温強度の上昇に有効であり、添加する。添加
量は、Ｍｏと同様に中・高温強度の上昇に有効なＮｂ，
Ｖ，Ｔｉの添加の有無によって増減し、これらの元素の
一種または二種以上を添加する場合は、Ｍｏの下限を
０．１％とする。一方、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの何れも添加し
ない場合は、その下限を０．３％とする。いずれの場合
も０．７％を超えるとコストが上昇し、溶接性が劣化す
るので上限を０．７％とする。
特に中・高温強度の上昇に有効であり、添加する。添加
量は、Ｍｏと同様に中・高温強度の上昇に有効なＮｂ，
Ｖ，Ｔｉの添加の有無によって増減し、これらの元素の
一種または二種以上を添加する場合は、Ｍｏの下限を
０．１％とする。一方、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの何れも添加し
ない場合は、その下限を０．３％とする。いずれの場合
も０．７％を超えるとコストが上昇し、溶接性が劣化す
るので上限を０．７％とする。
【００２７】Ａｌ Ａｌは、脱酸のため添加する。０．０８％を超えて添加
すると鋼の清浄度が低下し、溶接部の靭性が劣化するの
で、０．０８％以下とする。
すると鋼の清浄度が低下し、溶接部の靭性が劣化するの
で、０．０８％以下とする。
【００２８】Ｎ Ｎは、鋼中の不可避不純物であるが、０．００８％を超
えるとＨＡＺ靭性を劣化させ、連続鋳造スラブのキズ発
生を助長させるため０．００８％以下とする。
えるとＨＡＺ靭性を劣化させ、連続鋳造スラブのキズ発
生を助長させるため０．００８％以下とする。
【００２９】本発明は以上の基本成分組成で、十分その
作用効果が得られるが、更にその特性を向上させる場
合、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または二
種以上を添加することができる。
作用効果が得られるが、更にその特性を向上させる場
合、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または二
種以上を添加することができる。
【００３０】Ｃｕ Ｃｕは、強度及び靭性向上に非常に有効であり、その効
果を期待する場合、０．０２％以上添加する。１．５％
を超えると析出硬化が著しく、鋼材表面に割れを生じ易
くなるため１．５％以下とする。
果を期待する場合、０．０２％以上添加する。１．５％
を超えると析出硬化が著しく、鋼材表面に割れを生じ易
くなるため１．５％以下とする。
【００３１】Ｎｉ Ｎｉは、強度および靭性向上に有効であり、その効果を
期待する場合、０．０２％以上添加する。１．５％を超
えるとコストが上昇するため、１．５％以下とする。
期待する場合、０．０２％以上添加する。１．５％を超
えるとコストが上昇するため、１．５％以下とする。
【００３２】Ｃｒ Ｃｒは、焼入れ性向上に有効であり、その効果を期待す
る場合、０．０５％以上添加する。１．０％を超えると
溶接性やＨＡＺ靭性を劣化させるため、１．０％以下と
する。
る場合、０．０５％以上添加する。１．０％を超えると
溶接性やＨＡＺ靭性を劣化させるため、１．０％以下と
する。
【００３３】Ｎｂ Ｎｂは、微細炭窒化物の析出効果により、常温及び高温
強度、更に靭性向上に有効であり、その効果を期待する
場合、０．００５％以上添加する。０．１％以上添加す
ると過度の析出硬化により降伏比の低下が困難となるた
め、０．１％未満とする。
強度、更に靭性向上に有効であり、その効果を期待する
場合、０．００５％以上添加する。０．１％以上添加す
ると過度の析出硬化により降伏比の低下が困難となるた
め、０．１％未満とする。
【００３４】Ｖ Ｖは、少量で常温、高温強度の上昇に有効であり、その
効果を期待する場合、０．０１％以上添加する。０．３
％を超えて添加すると溶接性を劣化させるため、０．３
％以下とする。
効果を期待する場合、０．０１％以上添加する。０．３
％を超えて添加すると溶接性を劣化させるため、０．３
％以下とする。
【００３５】Ｔｉ Ｔｉは、少量で常温、高温強度の上昇に有効であり、ま
た、ＴｉＮがＨＡＺ部の結晶粒粗大化を抑制し、ＨＡＺ
靭性を向上させる。その効果を期待する場合、０．００
３％以上添加する。０．１％を超えて添加すると溶接の
冷却過程でＴｉＣが析出し、ＨＡＺ靭性が劣化するの
で、０．１％以下とする。
た、ＴｉＮがＨＡＺ部の結晶粒粗大化を抑制し、ＨＡＺ
靭性を向上させる。その効果を期待する場合、０．００
３％以上添加する。０．１％を超えて添加すると溶接の
冷却過程でＴｉＣが析出し、ＨＡＺ靭性が劣化するの
で、０．１％以下とする。
【００３６】Ｍｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ 本パラメータは、上述した基本成分系に更に選択元素と
してＮｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または二種以上を添加した成
分組成の場合に規定するもので、優れた耐火性を得るた
め、本パラメータを０．３０以上とする。（本パラメー
タにおいて、含有しない元素は０として扱う。） 図４は、フランジの降伏強度（１／４フランジにおける
ＹＳ）から公称歪で５％までの加工硬化指数が０．２０
以上を有する耐座屈性に優れた形鋼の６００℃における
ＹＳと常温におけるＹＳの比に及ぼす成分組成の影響を
Ｍｏ量及びＭｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉに
より整理した結果を示す。
してＮｂ，Ｖ，Ｔｉの一種または二種以上を添加した成
分組成の場合に規定するもので、優れた耐火性を得るた
め、本パラメータを０．３０以上とする。（本パラメー
タにおいて、含有しない元素は０として扱う。） 図４は、フランジの降伏強度（１／４フランジにおける
ＹＳ）から公称歪で５％までの加工硬化指数が０．２０
以上を有する耐座屈性に優れた形鋼の６００℃における
ＹＳと常温におけるＹＳの比に及ぼす成分組成の影響を
Ｍｏ量及びＭｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉに
より整理した結果を示す。
【００３７】Ｍｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ
≧０．３０で、６００℃におけるＹＳが常温におけるＹ
Ｓの０．５倍以上となり、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの何れも添加
しないＭｏ単独添加系（Ｍｏ≧０．３０）と同等の優れ
た耐火性が得られる。
≧０．３０で、６００℃におけるＹＳが常温におけるＹ
Ｓの０．５倍以上となり、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの何れも添加
しないＭｏ単独添加系（Ｍｏ≧０．３０）と同等の優れ
た耐火性が得られる。
【００３８】但し、上述したように、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの
一種または二種以上を添加した場合、Ｍｏ量の下限は
０．１０％とする。Ｍｏが０．１０％未満の場合、Ｍｏ
＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ≧０．３０であっ
ても耐火性に劣る。
一種または二種以上を添加した場合、Ｍｏ量の下限は
０．１０％とする。Ｍｏが０．１０％未満の場合、Ｍｏ
＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ≧０．３０であっ
ても耐火性に劣る。
【００３９】３．製造条件 本発明では熱間圧延条件、冷却条件を以下のように規定
する。これらの規定は少なくともフランジの製造におい
て満足されていれば良く、ウエブについては特にその製
造条件は規定しない。
する。これらの規定は少なくともフランジの製造におい
て満足されていれば良く、ウエブについては特にその製
造条件は規定しない。
【００４０】熱間圧延 上記、好適成分の鋼スラブ、ブルーム等を加熱後、熱間
圧延を行う。加熱温度は１３５０℃以上では圧延、冷却
後の組織が著しく粗大化し、靭性が大幅に劣化する。一
方、１０５０℃以下の場合、Ａｒ3点以上で圧延を終了
させることが難しくなるため、１０５０℃超え〜１３５
０℃未満とすることが望ましい。熱間圧延は、仕上げ圧
延温度がＡｒ3点未満ではフェライトの圧延による加工
硬化のため、降伏点が上昇し、０．２０以上の加工効果
指数が得られないため、Ａｒ3点以上とする。
圧延を行う。加熱温度は１３５０℃以上では圧延、冷却
後の組織が著しく粗大化し、靭性が大幅に劣化する。一
方、１０５０℃以下の場合、Ａｒ3点以上で圧延を終了
させることが難しくなるため、１０５０℃超え〜１３５
０℃未満とすることが望ましい。熱間圧延は、仕上げ圧
延温度がＡｒ3点未満ではフェライトの圧延による加工
硬化のため、降伏点が上昇し、０．２０以上の加工効果
指数が得られないため、Ａｒ3点以上とする。
【００４１】冷却条件 ミクロ組織をフェライトと硬質相の混合組織とし、０．
２０以上の加工硬化指数とするため、圧延終了後、オー
ステナイトとフェライトの２相域から、６００℃以下の
任意の温度まで、冷却速度３℃／ｓｅｃ以上で冷却す
る。
２０以上の加工硬化指数とするため、圧延終了後、オー
ステナイトとフェライトの２相域から、６００℃以下の
任意の温度まで、冷却速度３℃／ｓｅｃ以上で冷却す
る。
【００４２】
【実施例】（実施例１）表１に成分を示す鋼を用い、種
々の製造条件により圧延Ｈ形鋼とし、耐座屈性および耐
火性を評価した実施例を表２に示す。試験体は２００×
２００×８×１２（ｍｍ），３００×３００×１０×１
５（ｍｍ）で長さ８００ｍｍの圧延Ｈ形鋼とした。
々の製造条件により圧延Ｈ形鋼とし、耐座屈性および耐
火性を評価した実施例を表２に示す。試験体は２００×
２００×８×１２（ｍｍ），３００×３００×１０×１
５（ｍｍ）で長さ８００ｍｍの圧延Ｈ形鋼とした。
【００４３】耐火性は、いずれの鋼も本発明の化学組成
範囲内であり、６００℃のＹＳは常温のＹＳの０．５倍
以上で、その値も４９０ＭＰａ級耐火鋼として十分な２
１７ＭＰａ以上を満足し、優れている。 耐座屈性は、
本発明の範囲内となるフランジの加工硬化指数（ｎ値）
が０．２０以上となる実施例３，４，７，８で、いずれ
のサイズの圧延Ｈ形鋼においても、圧縮歪０．８％で座
屈が発生せず、優れている。
範囲内であり、６００℃のＹＳは常温のＹＳの０．５倍
以上で、その値も４９０ＭＰａ級耐火鋼として十分な２
１７ＭＰａ以上を満足し、優れている。 耐座屈性は、
本発明の範囲内となるフランジの加工硬化指数（ｎ値）
が０．２０以上となる実施例３，４，７，８で、いずれ
のサイズの圧延Ｈ形鋼においても、圧縮歪０．８％で座
屈が発生せず、優れている。
【００４４】一方、フランジの加工硬化指数（ｎ値）が
０．２０未満となる実施例１，２，５，６ではいずれの
サイズにおいても座屈が生じた。
０．２０未満となる実施例１，２，５，６ではいずれの
サイズにおいても座屈が生じた。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】（実施例２）表３に成分を示す鋼を用い、
耐座屈特性および耐火性を評価した結果を表４に示す。
試験体は３００×３００×１０×１５ｍｍ，長さ８００
ｍｍの圧延Ｈ形鋼とした。形鋼圧延後、空冷により製造
した実施例９、１２，１５、及びオーステナイト域（γ
域）から加速冷却した実施例１３はいずれも加工硬化指
数が０．２０未満であり、圧縮歪０．８％で座屈が発生
した。
耐座屈特性および耐火性を評価した結果を表４に示す。
試験体は３００×３００×１０×１５ｍｍ，長さ８００
ｍｍの圧延Ｈ形鋼とした。形鋼圧延後、空冷により製造
した実施例９、１２，１５、及びオーステナイト域（γ
域）から加速冷却した実施例１３はいずれも加工硬化指
数が０．２０未満であり、圧縮歪０．８％で座屈が発生
した。
【００４８】実施例１８、１９は、本発明の製造条件内
であり、圧縮歪０．８％でも座屈は生じないものの、化
学成分が本発明範囲外であり、６００℃のＹＳは常温の
ＹＳの０．５倍未満であり、耐火性に劣る。
であり、圧縮歪０．８％でも座屈は生じないものの、化
学成分が本発明範囲外であり、６００℃のＹＳは常温の
ＹＳの０．５倍未満であり、耐火性に劣る。
【００４９】一方、本発明条件を満足する実施例１０，
１１、１４，１６，１７は、圧縮歪０．８％において座
屈が全く発生せず、６００℃のＹＳは常温のＹＳの０．
５倍以上であり、例えば、実施例１０，１１は４００Ｍ
Ｐａ級耐火鋼として十分な６００℃のＹＳが１９７ＭＰ
ａ以上、実施例１４，１６，１７は４９０ＭＰａ級耐火
鋼として十分な６００℃のＹＳとして２１７ＭＰａ以上
を満足し、優れた耐火性、耐座屈性が得られている。
１１、１４，１６，１７は、圧縮歪０．８％において座
屈が全く発生せず、６００℃のＹＳは常温のＹＳの０．
５倍以上であり、例えば、実施例１０，１１は４００Ｍ
Ｐａ級耐火鋼として十分な６００℃のＹＳが１９７ＭＰ
ａ以上、実施例１４，１６，１７は４９０ＭＰａ級耐火
鋼として十分な６００℃のＹＳとして２１７ＭＰａ以上
を満足し、優れた耐火性、耐座屈性が得られている。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フランジの加工硬化指数が０．２０以上と変形能に優
れ、軸方向に作用する圧縮応力に対して、局部座屈を起
こしにくく、耐座屈性に優れ、且つ、火災時においても
優れた耐火性を有している圧延形鋼が得られので、鋼構
造物の梁材などに用いた場合、巨大地震の際、大崩壊を
回避し、人的安全性を確保することが可能で産業上極め
て有用である。
フランジの加工硬化指数が０．２０以上と変形能に優
れ、軸方向に作用する圧縮応力に対して、局部座屈を起
こしにくく、耐座屈性に優れ、且つ、火災時においても
優れた耐火性を有している圧延形鋼が得られので、鋼構
造物の梁材などに用いた場合、巨大地震の際、大崩壊を
回避し、人的安全性を確保することが可能で産業上極め
て有用である。
【図１】圧延Ｈ形鋼のフランジ、ウエブの加工硬化指数
と座屈発生限界歪の関係を示す図
と座屈発生限界歪の関係を示す図
【図２】耐座屈特性の評価に用いた試験機を模式的に示
す図。
す図。
【図３】フランジの加工硬化指数（ｎ値）と座屈発生限
界歪の関係を示す図。
界歪の関係を示す図。
【図４】６００℃と常温におけるＹＳの比に及ぼすＭ
ｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ量の影響を示す図。
ｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ量の影響を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪 稔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA04 AA05 AA11 AA14 AA15 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA32 AA35 AA36 BA00 CC04 CD02
Claims (7)
- 【請求項１】 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０％、
Ｍｏ：０．３〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０
１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％を含有し、
残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなる組成
を有し、形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏
強さから公称歪みで５％までの加工硬化指数が０．２０
以上である耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼 - 【請求項２】 鋼組成として、更に、Ｃｕ：０．０２〜
１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または二種
を含有する請求項１記載の耐震性および耐火性に優れた
圧延形鋼。 - 【請求項３】 鋼組成として、更に、Ｃｒ：０．０５〜
１．０％を含有する請求項１または２記載の耐震性およ
び耐火性に優れた圧延形鋼。 - 【請求項４】 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１８％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％，Ｍｎ：０．３〜２．０％、
Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０
１％、Ａｌ≦０．０８％、Ｎ≦０．００８％、更に、Ｎ
ｂ：０．００５〜０．１％，Ｖ：０．００５〜０．３
％，Ｔｉ：０．００３〜０．１％の一種または二種以上
を含有し、Ｍｏ＋８．０Ｎｂ＋２．４Ｖ＋３．０Ｔｉ≧
０．３０を満足する、残部がＦｅおよび不可避的不純物
からなる組成を有し、形鋼軸方向の引張試験においてフ
ランジの降伏強さから公称歪みで５％までの加工硬化指
数が０．２０以上である耐震性および耐火性に優れた圧
延形鋼。 - 【請求項５】 鋼組成として、更に、Ｃｕ：０．０２〜
１．５％、Ｎｉ：０．０２〜１．５％の一種または二種
を含有する請求項４記載の耐震性および耐火性に優れた
圧延形鋼。 - 【請求項６】 鋼組成として、更に、Ｃｒ：０．０５〜
１．０％を含有する請求項４または５記載の耐震性およ
び耐火性に優れた圧延形鋼。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載の化学組
成を有する鋼をＡｒ3点以上で熱間圧延終了後、オース
テナイトとフェライトの２相域から６００℃以下まで、
３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することを特徴とす
る形鋼軸方向の引張試験においてフランジの降伏強さか
ら公称歪みで５％までの加工硬化指数が０．２０以上で
ある耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060280A JP2001247930A (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | 耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060280A JP2001247930A (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | 耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001247930A true JP2001247930A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18580621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000060280A Pending JP2001247930A (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | 耐震性および耐火性に優れた圧延形鋼とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001247930A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080302453A1 (en) * | 2004-07-28 | 2008-12-11 | Nippon Steel Corporation | Shaped Steel Excellent in Fire Resistance and Producing Method Therefor |
| CN104561779A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种q550级抗震钢和用炉卷轧机生产q550级抗震钢的方法 |
| CN109234639A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 首钢集团有限公司 | 建筑钢结构用耐火耐候高强螺栓钢耐火性能匹配的方法 |
| CN111575607A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-08-25 | 张家港联峰钢铁研究所有限公司 | 一种钢筋混凝土用耐火钢筋的制备方法 |
| CN112501500A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-16 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种100mm特厚规格屈服强度345MPa级抗震耐火钢及其制备方法 |
| CN112501499A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-16 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种100mm厚屈服强度460MPa级抗震耐火钢板及其制造方法 |
| WO2022267148A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 南京钢铁股份有限公司 | 耐二次火灾建筑用390MPa级全位置气保焊丝及制造方法 |
-
2000
- 2000-03-06 JP JP2000060280A patent/JP2001247930A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20080302453A1 (en) * | 2004-07-28 | 2008-12-11 | Nippon Steel Corporation | Shaped Steel Excellent in Fire Resistance and Producing Method Therefor |
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| CN112501499A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-16 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种100mm厚屈服强度460MPa级抗震耐火钢板及其制造方法 |
| CN112501500A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-16 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种100mm特厚规格屈服强度345MPa级抗震耐火钢及其制备方法 |
| CN112501500B (zh) * | 2020-10-28 | 2022-03-01 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种100mm特厚规格屈服强度345MPa级抗震耐火钢及其制备方法 |
| WO2022267148A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 南京钢铁股份有限公司 | 耐二次火灾建筑用390MPa级全位置气保焊丝及制造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040302 |