JP2002173733A - ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 - Google Patents
８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2002173733A JP2002173733A JP2001277506A JP2001277506A JP2002173733A JP 2002173733 A JP2002173733 A JP 2002173733A JP 2001277506 A JP2001277506 A JP 2001277506A JP 2001277506 A JP2001277506 A JP 2001277506A JP 2002173733 A JP2002173733 A JP 2002173733A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- strength
- less
- high temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製
造方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１％、Ｓ
ｉ：０．２％〜１．２％、Ｍｎ：０．５％以下、Ａｌ：
０．０５％超１％以下、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｖ：
０．０５〜０．２％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％を含有
し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ａｃ1 変
態温度が８００〜９００℃であることを特徴とする８０
０℃高温耐火建築構造用鋼。好ましくは、Ｃｕ：０．１
〜２％、Ｎｉ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜１
％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜
０．０１％のうち１種または２種以上を、さらに含有す
る。また、鋼片または鋳片を１１００℃以上に加熱し、
９３０℃以下８３０℃以上の温度域で仕上げ板厚に対し
て５０％以上の累積圧下率を確保する熱間圧延を行って
厚鋼板とすることを特徴とする、その製造方法。
造方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１％、Ｓ
ｉ：０．２％〜１．２％、Ｍｎ：０．５％以下、Ａｌ：
０．０５％超１％以下、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｖ：
０．０５〜０．２％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％を含有
し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ａｃ1 変
態温度が８００〜９００℃であることを特徴とする８０
０℃高温耐火建築構造用鋼。好ましくは、Ｃｕ：０．１
〜２％、Ｎｉ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜１
％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜
０．０１％のうち１種または２種以上を、さらに含有す
る。また、鋼片または鋳片を１１００℃以上に加熱し、
９３０℃以下８３０℃以上の温度域で仕上げ板厚に対し
て５０％以上の累積圧下率を確保する熱間圧延を行って
厚鋼板とすることを特徴とする、その製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、８００℃までの温
度における耐火性に特に優れた高温耐火建築構造用鋼と
その製造方法に関するものである。
度における耐火性に特に優れた高温耐火建築構造用鋼と
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に建築物には火災時の安全性を確保
するために、火災時における鋼材表面温度が３５０℃以
下で使用するように耐火基準が定められており、ロック
ウールなどの耐火被覆が必要となる。しかし、耐火被覆
施工費用は高額であり、工程も余分にかかること、さら
には景観上からも、耐火被覆を完全に省略したいという
要求は非常に高まっている。昭和６２年の防耐火総プロ
の成果を受けて（３８条認定により）、性能型の設計が
可能となった結果、鋼材の高温強度と建物に実際に加わ
っている荷重とによってどの程度の耐火被覆が必要かを
決定できるようになり、場合によっては無耐火被覆で鋼
材を使用することも可能となった。
するために、火災時における鋼材表面温度が３５０℃以
下で使用するように耐火基準が定められており、ロック
ウールなどの耐火被覆が必要となる。しかし、耐火被覆
施工費用は高額であり、工程も余分にかかること、さら
には景観上からも、耐火被覆を完全に省略したいという
要求は非常に高まっている。昭和６２年の防耐火総プロ
の成果を受けて（３８条認定により）、性能型の設計が
可能となった結果、鋼材の高温強度と建物に実際に加わ
っている荷重とによってどの程度の耐火被覆が必要かを
決定できるようになり、場合によっては無耐火被覆で鋼
材を使用することも可能となった。
【０００３】こうした状況から、近年、短時間の高温強
度を高めたいわゆる耐火鋼が多く開発された。特開平２
−７７５２３号公報をはじめとして、６００℃での高温
降伏強度が常温時の２／３以上となる鋼材、すなわち６
００℃耐火鋼の技術は多数開示されている。また、特開
平９−２０９０７７号公報や特開平１０−６８０１５号
公報などでは、７００℃での高温降伏強度が常温時の２
／３となる、７００℃耐火鋼の技術も開示されている。
度を高めたいわゆる耐火鋼が多く開発された。特開平２
−７７５２３号公報をはじめとして、６００℃での高温
降伏強度が常温時の２／３以上となる鋼材、すなわち６
００℃耐火鋼の技術は多数開示されている。また、特開
平９−２０９０７７号公報や特開平１０−６８０１５号
公報などでは、７００℃での高温降伏強度が常温時の２
／３となる、７００℃耐火鋼の技術も開示されている。
【０００４】しかし、６００℃耐火鋼では、無耐火被覆
構造が可能となるのは比較的可燃物量が少ない立体駐車
場や外部鉄骨に限られる。７００℃耐火鋼でも無耐火被
覆が可能となる構造物はそれほど多くはならない。これ
に対して耐火性能が８００℃以上であれば、無耐火被覆
構造が可能となる範囲の大幅な拡大が可能である。
構造が可能となるのは比較的可燃物量が少ない立体駐車
場や外部鉄骨に限られる。７００℃耐火鋼でも無耐火被
覆が可能となる構造物はそれほど多くはならない。これ
に対して耐火性能が８００℃以上であれば、無耐火被覆
構造が可能となる範囲の大幅な拡大が可能である。
【０００５】一方、現行の耐震設計法では骨組みの変形
による地震エネルギー吸収を前提としていることから、
設計で想定した骨組みの崩壊形の確保や、部材の組成変
形能力の確保、部材性能を十分発揮させるための接合部
降伏強度や靭性の確保が必要となり、これに用いる建築
構造用の鋼材には、降伏強度のばらつきの制限（つまり
降伏強度の上下限）や、降伏比上限などの耐震性の規
定、溶接性の確保が必要とされる。ＳＮ材（ＪＩＳ Ｇ
１３６−１９９４）はこれらの耐震性、溶接性に関する
規定がなされた鋼材であり、４００ＭＰａ級鋼（降伏強
度下限２３５ＭＰａ）の場合、降伏強度上限が３５５Ｍ
Ｐａ、降伏比上限が８０％、４９０ＭＰａ級鋼（降伏強
度下限３２５ＭＰａ）の場合、降伏強度上限が４４５Ｍ
Ｐａ、降伏比上限が８０％というように規定されてい
る。
による地震エネルギー吸収を前提としていることから、
設計で想定した骨組みの崩壊形の確保や、部材の組成変
形能力の確保、部材性能を十分発揮させるための接合部
降伏強度や靭性の確保が必要となり、これに用いる建築
構造用の鋼材には、降伏強度のばらつきの制限（つまり
降伏強度の上下限）や、降伏比上限などの耐震性の規
定、溶接性の確保が必要とされる。ＳＮ材（ＪＩＳ Ｇ
１３６−１９９４）はこれらの耐震性、溶接性に関する
規定がなされた鋼材であり、４００ＭＰａ級鋼（降伏強
度下限２３５ＭＰａ）の場合、降伏強度上限が３５５Ｍ
Ｐａ、降伏比上限が８０％、４９０ＭＰａ級鋼（降伏強
度下限３２５ＭＰａ）の場合、降伏強度上限が４４５Ｍ
Ｐａ、降伏比上限が８０％というように規定されてい
る。
【０００６】高温強度を確保するためには、例えば耐熱
鋼で利用されるＣｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｖなどの合金元素を
添加する方法が一般的である。しかし８００℃というよ
うな高温においては、変態によって鋼材の組織が変化す
ることや、炭化物などの析出物が粗大化あるいは消失し
て析出強化の効果が少なくなるため、耐火性能を確保す
るためには合金元素量が多量になり、溶接継手靭性など
の溶接性を低下させることの他、常温強度が高くなるた
め上記建築構造用鋼で規定されている降伏強度上限を上
回るなどの問題が生じる。こうしたことから、従来８０
０℃まで無耐火被覆での設計が可能な耐火性能を有する
建築構造用途４００ＭＰａ級鋼、４９０ＭＰａ級鋼はな
かった。
鋼で利用されるＣｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｖなどの合金元素を
添加する方法が一般的である。しかし８００℃というよ
うな高温においては、変態によって鋼材の組織が変化す
ることや、炭化物などの析出物が粗大化あるいは消失し
て析出強化の効果が少なくなるため、耐火性能を確保す
るためには合金元素量が多量になり、溶接継手靭性など
の溶接性を低下させることの他、常温強度が高くなるた
め上記建築構造用鋼で規定されている降伏強度上限を上
回るなどの問題が生じる。こうしたことから、従来８０
０℃まで無耐火被覆での設計が可能な耐火性能を有する
建築構造用途４００ＭＰａ級鋼、４９０ＭＰａ級鋼はな
かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な事情を鑑みなされたもので、８００℃までの温度にお
ける耐火性に特に優れた高温耐火建築構造用鋼とその製
造方法を提供するものである。
な事情を鑑みなされたもので、８００℃までの温度にお
ける耐火性に特に優れた高温耐火建築構造用鋼とその製
造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述のように、溶接性の
確保が８００℃での耐火鋼性能を付与するにあたっての
大きな制約である。そこで発明者らは、本発明鋼が部材
として用いられる際には、柱梁接合部などの作用応力の
大きな部位については溶接を用いない設計方法を採用す
ることを前提とすることとした。これによって鋼材に対
する溶接性の制約が緩和される。例えばＳＮ材規格には
溶接性に関する規定として、Ｃｅｑ（炭素等量）の上限
規制があるが、本発明鋼においては特にＣｅｑの上限な
どは考慮していない。
確保が８００℃での耐火鋼性能を付与するにあたっての
大きな制約である。そこで発明者らは、本発明鋼が部材
として用いられる際には、柱梁接合部などの作用応力の
大きな部位については溶接を用いない設計方法を採用す
ることを前提とすることとした。これによって鋼材に対
する溶接性の制約が緩和される。例えばＳＮ材規格には
溶接性に関する規定として、Ｃｅｑ（炭素等量）の上限
規制があるが、本発明鋼においては特にＣｅｑの上限な
どは考慮していない。
【０００９】一方、耐火設計では火災継続時間内で高い
強度を維持すればよく、従来の耐熱鋼のように長時間の
強度を考慮する必要はなく、比較的短時間の高温降伏強
度が維持できればよい。例えば８００℃での保持時間が
３０分程度の短時間高温降伏強度が確保できれば８００
℃耐火鋼として十分利用できる。従来耐火鋼では、高温
降伏強度が常温時の２／３となるように性能を定めてい
たが、鉄骨構造物の実設計範囲が常温降伏強度下限の
０．２〜０．４倍であることを勘案し、常温降伏強度下
限比０．４以上であれば使用できるとの考えに基づき、
８００℃高温強度のめやすとしては常温降伏強度下限比
０．４以上とした。すなわち８００℃降伏強さの目標値
は４００ＭＰａ鋼で９４ＭＰａ、４９０ＭＰａ鋼で１３
０ＭＰａである。
強度を維持すればよく、従来の耐熱鋼のように長時間の
強度を考慮する必要はなく、比較的短時間の高温降伏強
度が維持できればよい。例えば８００℃での保持時間が
３０分程度の短時間高温降伏強度が確保できれば８００
℃耐火鋼として十分利用できる。従来耐火鋼では、高温
降伏強度が常温時の２／３となるように性能を定めてい
たが、鉄骨構造物の実設計範囲が常温降伏強度下限の
０．２〜０．４倍であることを勘案し、常温降伏強度下
限比０．４以上であれば使用できるとの考えに基づき、
８００℃高温強度のめやすとしては常温降伏強度下限比
０．４以上とした。すなわち８００℃降伏強さの目標値
は４００ＭＰａ鋼で９４ＭＰａ、４９０ＭＰａ鋼で１３
０ＭＰａである。
【００１０】すなわち、溶接性に関する制約を緩和する
ことを前提として、建築構造用鋼として使用できる常温
強度の範囲内で、高温での保持時間が３０分程度の短時
間で、常温降伏強度下限比０．４以上の降伏強度を確保
する方法について種々検討した。その結果まず、Ｖを核
としたＮｂ、Ｍｏの複合析出物を微細に析出させること
で、８００℃においても比較的短時間であれば十分強化
に有効な微細析出状態を維持できることがわかった。
ことを前提として、建築構造用鋼として使用できる常温
強度の範囲内で、高温での保持時間が３０分程度の短時
間で、常温降伏強度下限比０．４以上の降伏強度を確保
する方法について種々検討した。その結果まず、Ｖを核
としたＮｂ、Ｍｏの複合析出物を微細に析出させること
で、８００℃においても比較的短時間であれば十分強化
に有効な微細析出状態を維持できることがわかった。
【００１１】すなわち、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏを適量添加して
圧延時の加熱温度を高くとることでこれらを十分に固溶
させ、かつ転位密度の高い適切な圧延組織の導入により
析出物が析出可能な析出サイトを確保することで、再昇
温時、例えば火災による昇温中にＶを核としたＮｂ、Ｍ
ｏの複合析出物が微細に析出する。この複合析出物は単
独の析出物や他の複合析出物に比べて高温における安定
性が非常に高く、８００℃においても比較的短時間であ
れば十分微細なまま安定である。また、鋼板製造時点に
おいてはＶ、Ｎｂ、Ｍｏの析出を抑えこれらを極力固溶
状態におくことで、常温強度の上昇は抑制される。
圧延時の加熱温度を高くとることでこれらを十分に固溶
させ、かつ転位密度の高い適切な圧延組織の導入により
析出物が析出可能な析出サイトを確保することで、再昇
温時、例えば火災による昇温中にＶを核としたＮｂ、Ｍ
ｏの複合析出物が微細に析出する。この複合析出物は単
独の析出物や他の複合析出物に比べて高温における安定
性が非常に高く、８００℃においても比較的短時間であ
れば十分微細なまま安定である。また、鋼板製造時点に
おいてはＶ、Ｎｂ、Ｍｏの析出を抑えこれらを極力固溶
状態におくことで、常温強度の上昇は抑制される。
【００１２】しかし、析出物自体は安定であっても、温
度上昇によって素地が変態して析出物と素地との整合性
が失われて非整合になると、析出物による強化作用が急
激に低下する。すなわち、高温でも安定なＶを核とした
Ｎｂ、Ｍｏの複合析出物による強化を利用するには、設
計温度である８００℃においても素地組織を変態させな
いことが必須となる。発明者らは、以下に述べる添加元
素の工夫により変態温度を高くしてＡｃ1 変態温度を８
００℃以上とすることで、８００℃で３０分程度保持し
た場合にもＶを核としたＮｂ、Ｍｏの複合析出物の素地
との整合性が維持でき、十分な強化が可能であることを
見出した。
度上昇によって素地が変態して析出物と素地との整合性
が失われて非整合になると、析出物による強化作用が急
激に低下する。すなわち、高温でも安定なＶを核とした
Ｎｂ、Ｍｏの複合析出物による強化を利用するには、設
計温度である８００℃においても素地組織を変態させな
いことが必須となる。発明者らは、以下に述べる添加元
素の工夫により変態温度を高くしてＡｃ1 変態温度を８
００℃以上とすることで、８００℃で３０分程度保持し
た場合にもＶを核としたＮｂ、Ｍｏの複合析出物の素地
との整合性が維持でき、十分な強化が可能であることを
見出した。
【００１３】Ａｃ1 変態温度を効果的に高める元素とし
ては、Ｓｉや、５％以上のＣｒの添加などがあげられる
が、これらは常温引張強度を上げすぎるため、４００Ｍ
Ｐａ鋼、４９０ＭＰａ鋼の規格値を満足する範囲では８
００℃以上のＡｃ1 温度を得ることは困難である。常温
強度をあまり上げないでＡｃ1 変態温度を大幅に上げる
元素としてはＡｌが有効である。しかし、Ａｌは多量に
添加すると特に溶接継手の靭性を損なう場合があること
から、その添加量は脱酸のために必要な０．０１〜０．
０５％程度である。本発明鋼では、主要接合部位の溶接
レス構造を前提としており、溶接性があまり要求されな
いことから、この制約にはとらわれず、ＡｌのＡｃ1 変
態温度上昇効果を有効に利用することができる。Ａｃ1
変態温度を十分高くする目的のためには、Ｃ、Ｍｎなど
他の元素の添加量にもよるが少なくとも０．０５％超の
添加が必要であり、特に０．２％超の添加が有効であ
る。
ては、Ｓｉや、５％以上のＣｒの添加などがあげられる
が、これらは常温引張強度を上げすぎるため、４００Ｍ
Ｐａ鋼、４９０ＭＰａ鋼の規格値を満足する範囲では８
００℃以上のＡｃ1 温度を得ることは困難である。常温
強度をあまり上げないでＡｃ1 変態温度を大幅に上げる
元素としてはＡｌが有効である。しかし、Ａｌは多量に
添加すると特に溶接継手の靭性を損なう場合があること
から、その添加量は脱酸のために必要な０．０１〜０．
０５％程度である。本発明鋼では、主要接合部位の溶接
レス構造を前提としており、溶接性があまり要求されな
いことから、この制約にはとらわれず、ＡｌのＡｃ1 変
態温度上昇効果を有効に利用することができる。Ａｃ1
変態温度を十分高くする目的のためには、Ｃ、Ｍｎなど
他の元素の添加量にもよるが少なくとも０．０５％超の
添加が必要であり、特に０．２％超の添加が有効であ
る。
【００１４】さらに、常温強度をあげすぎない範囲でＳ
ｉを添加すること、Ａｃ1 変態温度を低下させ、かつ常
温強度も上げる元素であるＣおよびＭｎの添加量を抑制
することによって、常温強度を上げずに８００℃以上の
Ａｃ1 温度を得ることができる。一方、Ａｃ1 変態温度
が９００℃を超えると、圧延中に変態が進行するために
析出サイトとして有効な圧延組織が得られないことか
ら、かえって高温強度は得にくくなる。従ってＡｃ1 変
態温度は８００℃以上、９００℃以下であることが必要
条件である。
ｉを添加すること、Ａｃ1 変態温度を低下させ、かつ常
温強度も上げる元素であるＣおよびＭｎの添加量を抑制
することによって、常温強度を上げずに８００℃以上の
Ａｃ1 温度を得ることができる。一方、Ａｃ1 変態温度
が９００℃を超えると、圧延中に変態が進行するために
析出サイトとして有効な圧延組織が得られないことか
ら、かえって高温強度は得にくくなる。従ってＡｃ1 変
態温度は８００℃以上、９００℃以下であることが必要
条件である。
【００１５】本発明の要旨は以下の通りである。 （１）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１％、Ｓｉ：０．
２％〜１．２％、Ｍｎ：０．５％以下、Ａｌ：０．０５
％超１％以下、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｖ：０．０５
〜０．２％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％を含有し、残部
Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ａｃ1 変態温度が
８００〜９００℃であることを特徴とする８００℃高温
耐火建築構造用鋼。
２％〜１．２％、Ｍｎ：０．５％以下、Ａｌ：０．０５
％超１％以下、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｖ：０．０５
〜０．２％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％を含有し、残部
Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ａｃ1 変態温度が
８００〜９００℃であることを特徴とする８００℃高温
耐火建築構造用鋼。
【００１６】（２）質量％で、Ｃｕ：０．１〜２％、Ｎ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜１％、Ｔｉ：
０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％の
うち１種または２種以上を、さらに含有することを特徴
とする前記（１）に記載の８００℃高温耐火建築構造用
鋼。 （３）前記（１）または（２）に記載の８００℃高温耐
火建築構造用鋼の製造において、鋼片または鋳片を１１
００℃以上に加熱し、９３０℃以下８３０℃以上の温度
域で仕上げ板厚に対して５０％以上の累積圧下率を確保
する熱間圧延を行って厚鋼板とすることを特徴とする、
８００℃高温耐火建築構造用鋼の製造方法である。
ｉ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：０．１〜１％、Ｔｉ：
０．０１〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％の
うち１種または２種以上を、さらに含有することを特徴
とする前記（１）に記載の８００℃高温耐火建築構造用
鋼。 （３）前記（１）または（２）に記載の８００℃高温耐
火建築構造用鋼の製造において、鋼片または鋳片を１１
００℃以上に加熱し、９３０℃以下８３０℃以上の温度
域で仕上げ板厚に対して５０％以上の累積圧下率を確保
する熱間圧延を行って厚鋼板とすることを特徴とする、
８００℃高温耐火建築構造用鋼の製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明鋼の基本的考え方は、Ａｃ
1 変態温度を８００℃以上とすることと、Ｖ、Ｎｂ、Ｍ
ｏを適量添加して圧延時の加熱温度を高くとることでこ
れらを十分に固溶させ、かつ適切な圧延組織の導入によ
り析出物が析出可能な析出サイトを確保することで、再
昇温時、例えば火災による昇温中にＶを核としたＮｂ、
Ｍｏの複合析出物を微細に析出させることにある。
1 変態温度を８００℃以上とすることと、Ｖ、Ｎｂ、Ｍ
ｏを適量添加して圧延時の加熱温度を高くとることでこ
れらを十分に固溶させ、かつ適切な圧延組織の導入によ
り析出物が析出可能な析出サイトを確保することで、再
昇温時、例えば火災による昇温中にＶを核としたＮｂ、
Ｍｏの複合析出物を微細に析出させることにある。
【００１８】以下に、本発明における各成分の限定理由
を説明する。Ｃは、常温での強度を得るために０．０１
％が必要であるが、０．１％を超える添加によりＡｃ1
変態温度が上昇するために８００℃温強度が得にくく、
靭性も低下するため、０．０１％以上、０．１％以下に
限定する。Ｓｉは、Ａｃ1 変態温度を高めるのに有効な
元素であり０．２％以上の添加が必要である。しかし、
１．２％を超えると常温強度が高くなりすぎ、母材靭性
も低下させる場合があるため、０．２％以上、１．２％
以下に限定する。
を説明する。Ｃは、常温での強度を得るために０．０１
％が必要であるが、０．１％を超える添加によりＡｃ1
変態温度が上昇するために８００℃温強度が得にくく、
靭性も低下するため、０．０１％以上、０．１％以下に
限定する。Ｓｉは、Ａｃ1 変態温度を高めるのに有効な
元素であり０．２％以上の添加が必要である。しかし、
１．２％を超えると常温強度が高くなりすぎ、母材靭性
も低下させる場合があるため、０．２％以上、１．２％
以下に限定する。
【００１９】Ｍｎは、常温強度に対する強化元素である
が、高温強度にはあまり効果がない。さらにＡｃ1 変態
温度を低くするために８００℃高温強度にはかえって有
害となることから、０．５％以下に限定する。Ａｌは、
常温強度をあまり高めずにＡｃ1 変態温度を大きく上昇
させる、本発明における重要な元素である。この目的の
ためには０．０５％超の添加が必要であり、望ましくは
０．２％超の添加により特に有効に作用する。しかし、
１％を超えて添加するとＡｃ1 変態温度が高くなりすぎ
て却って高温強度が得にくくなる。こうしたことから、
本発明鋼におけるＡｌの添加量は０．０５％超、望まし
くは０．２％超、１％以下とする。
が、高温強度にはあまり効果がない。さらにＡｃ1 変態
温度を低くするために８００℃高温強度にはかえって有
害となることから、０．５％以下に限定する。Ａｌは、
常温強度をあまり高めずにＡｃ1 変態温度を大きく上昇
させる、本発明における重要な元素である。この目的の
ためには０．０５％超の添加が必要であり、望ましくは
０．２％超の添加により特に有効に作用する。しかし、
１％を超えて添加するとＡｃ1 変態温度が高くなりすぎ
て却って高温強度が得にくくなる。こうしたことから、
本発明鋼におけるＡｌの添加量は０．０５％超、望まし
くは０．２％超、１％以下とする。
【００２０】Ｍｏは、高温強度を高める複合析出物を構
成する基本元素であり、固溶強化による高温強度向上効
果もあることから、本発明鋼においては必須元素であ
る。こうした特性を発揮して８００℃高温強度を高める
には、０．４％以上の添加が必要であるが、１．５％を
超えて添加すると常温強度が高くなりすぎ、母材靭性も
低下させる場合があるため、Ｍｏ添加量は０．４％以
上、１．５％以下とする。Ｖは、高温強度を高める複合
析出物の構成元素として重要である。８００℃高温強度
を高めるには０．０５％以上の添加が有効である。しか
し、０．２％を超えて添加すると母材靭性を低下させる
場合があるため、添加量は０．０５％以上、０．２％以
下とする。
成する基本元素であり、固溶強化による高温強度向上効
果もあることから、本発明鋼においては必須元素であ
る。こうした特性を発揮して８００℃高温強度を高める
には、０．４％以上の添加が必要であるが、１．５％を
超えて添加すると常温強度が高くなりすぎ、母材靭性も
低下させる場合があるため、Ｍｏ添加量は０．４％以
上、１．５％以下とする。Ｖは、高温強度を高める複合
析出物の構成元素として重要である。８００℃高温強度
を高めるには０．０５％以上の添加が有効である。しか
し、０．２％を超えて添加すると母材靭性を低下させる
場合があるため、添加量は０．０５％以上、０．２％以
下とする。
【００２１】Ｎｂは、高温強度を高める複合析出物の構
成元素として重要である。８００℃高温強度を高めるに
は０．０１％以上の添加が有効である。しかし、０．２
％を超えて添加すると母材靭性を低下させる場合がある
ため、添加量は０．０１％以上、０．２％以下とする。
Ｃｕは、析出強化元素として添加する場合には０．１％
以上の添加を必要とするが、２％を超えて添加してもそ
の効果は変わらないので、添加量は０．１％以上、２％
以下とする。
成元素として重要である。８００℃高温強度を高めるに
は０．０１％以上の添加が有効である。しかし、０．２
％を超えて添加すると母材靭性を低下させる場合がある
ため、添加量は０．０１％以上、０．２％以下とする。
Ｃｕは、析出強化元素として添加する場合には０．１％
以上の添加を必要とするが、２％を超えて添加してもそ
の効果は変わらないので、添加量は０．１％以上、２％
以下とする。
【００２２】Ｎｉは、母材靭性を高めるために添加する
場合は０．１％以上を必要とするが、Ａｃ1 変態温度を
低下させるため、０．５％を超えて添加すると高温強度
が低下する。したがってＮｉの添加量は０．１％以上、
０．５％以下の範囲とする。Ｃｒは、焼入強化元素とし
て添加する場合には０．１％以上を要するが、１％を超
えて添加すると常温強度が高くなりすぎ、またＡｃ1 変
態温度を低下させて高温強度を低下させることから、添
加量は０．１％以上、１％以下とする。
場合は０．１％以上を必要とするが、Ａｃ1 変態温度を
低下させるため、０．５％を超えて添加すると高温強度
が低下する。したがってＮｉの添加量は０．１％以上、
０．５％以下の範囲とする。Ｃｒは、焼入強化元素とし
て添加する場合には０．１％以上を要するが、１％を超
えて添加すると常温強度が高くなりすぎ、またＡｃ1 変
態温度を低下させて高温強度を低下させることから、添
加量は０．１％以上、１％以下とする。
【００２３】Ｔｉは、析出強化により８００℃高温強度
の向上に有効である。その目的で添加する場合には０．
０１％以上が必要であるが、０．１％を超えて添加して
もその効果はあまり変化しないため添加量は０．０１％
以上、０．１％以下とする。Ｂは、焼入性を高め、強度
を得るために添加する場合には０．００５％以上の添加
を必要とするが、０．０１％を超えて添加してもその効
果は変わらないので、添加量は０．００５％以上、０．
０１％以下とする。上記の成分の他に不可避不純物とし
て、Ｐ、Ｓ、Ｏは、母材靭性を低下させる有害な元素で
あるので、その量は少ないほうが良い。望ましくは、Ｐ
は、０．０１％以下、Ｓは、０．０１％以下、Ｏは、
０．００５％以下とする。
の向上に有効である。その目的で添加する場合には０．
０１％以上が必要であるが、０．１％を超えて添加して
もその効果はあまり変化しないため添加量は０．０１％
以上、０．１％以下とする。Ｂは、焼入性を高め、強度
を得るために添加する場合には０．００５％以上の添加
を必要とするが、０．０１％を超えて添加してもその効
果は変わらないので、添加量は０．００５％以上、０．
０１％以下とする。上記の成分の他に不可避不純物とし
て、Ｐ、Ｓ、Ｏは、母材靭性を低下させる有害な元素で
あるので、その量は少ないほうが良い。望ましくは、Ｐ
は、０．０１％以下、Ｓは、０．０１％以下、Ｏは、
０．００５％以下とする。
【００２４】製造方法については、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏを十
分に固溶させるために、鋼片または鋳片を１１５０℃以
上の温度で溶体化処理するか、圧延時の加熱温度を１１
５０℃以上とする。さらに、９３０℃以下８３０℃以上
の温度域で仕上げ板厚に対して５０％以上の累積圧下率
を確保する熱間圧延を行う。この目的は、適度な圧延歪
を含む圧延組織を得ることにより、昇温時にＶを核とし
たＮｂ、Ｍｏの複合析出物が析出可能な析出サイトを確
保することである。
分に固溶させるために、鋼片または鋳片を１１５０℃以
上の温度で溶体化処理するか、圧延時の加熱温度を１１
５０℃以上とする。さらに、９３０℃以下８３０℃以上
の温度域で仕上げ板厚に対して５０％以上の累積圧下率
を確保する熱間圧延を行う。この目的は、適度な圧延歪
を含む圧延組織を得ることにより、昇温時にＶを核とし
たＮｂ、Ｍｏの複合析出物が析出可能な析出サイトを確
保することである。
【００２５】９３０℃超の温度域での圧延では、十分な
圧延歪が得られない。また８３０℃未満の温度域で圧延
を行うと、圧延中に加工誘起析出によって析出物が析出
するため、室温強度が高くなりすぎる。圧延後の加速冷
却などの熱処理については、要求仕様に応じて適宜選択
すればよく、特に規定するものではない。また、鋼の製
品形状は、厚鋼板の他、鋼管、薄鋼板、形鋼などの鋼材
としても、十分に本発明の効果を享受可能である。
圧延歪が得られない。また８３０℃未満の温度域で圧延
を行うと、圧延中に加工誘起析出によって析出物が析出
するため、室温強度が高くなりすぎる。圧延後の加速冷
却などの熱処理については、要求仕様に応じて適宜選択
すればよく、特に規定するものではない。また、鋼の製
品形状は、厚鋼板の他、鋼管、薄鋼板、形鋼などの鋼材
としても、十分に本発明の効果を享受可能である。
【００２６】
【実施例】表１に示す成分組成の鋼を溶製して得られた
鋼片を、表２に示す製造条件にて２０ｍｍ厚さの鋼板と
した。これらのうち１−Ａ〜１４−Ｎは本発明例であ
り、１５−Ｏ〜３０−Ａは比較例である。これらの鋼板
について各種特性を表２に示す。それぞれの表中、下線
で示すものは特許範囲を逸脱しているところ、または各
特性の目標値に達していないところである。常温降伏強
さの目標値は４００ＭＰａ鋼で２３５ＭＰａ〜３５５Ｍ
Ｐａ、４９０ＭＰａ鋼で３２５ＭＰａ〜４４５ＭＰａで
ある。８００℃降伏強さの目標値は４００ＭＰａ鋼で９
４ＭＰａ、４９０ＭＰａ鋼で１３０ＭＰａとしている。
靱性はＪＩＳ Ｚ２２４２記載の方法により破面遷移温
度Ｔｒｓ50を測定し、目標値はＴｒｓ50≦−２０℃とし
た。
鋼片を、表２に示す製造条件にて２０ｍｍ厚さの鋼板と
した。これらのうち１−Ａ〜１４−Ｎは本発明例であ
り、１５−Ｏ〜３０−Ａは比較例である。これらの鋼板
について各種特性を表２に示す。それぞれの表中、下線
で示すものは特許範囲を逸脱しているところ、または各
特性の目標値に達していないところである。常温降伏強
さの目標値は４００ＭＰａ鋼で２３５ＭＰａ〜３５５Ｍ
Ｐａ、４９０ＭＰａ鋼で３２５ＭＰａ〜４４５ＭＰａで
ある。８００℃降伏強さの目標値は４００ＭＰａ鋼で９
４ＭＰａ、４９０ＭＰａ鋼で１３０ＭＰａとしている。
靱性はＪＩＳ Ｚ２２４２記載の方法により破面遷移温
度Ｔｒｓ50を測定し、目標値はＴｒｓ50≦−２０℃とし
た。
【００２７】実施例１−Ａ〜１４−Ｎ実施例は、いずれ
もＡｃ1 変態温度が８００℃〜９００℃の範囲にあり、
８００℃降伏強さは４００ＭＰａ鋼で９４ＭＰａ以上、
４９０ＭＰａ鋼で１３０ＭＰａ以上あり、Ｔｒｓ50が−
２０℃以下である。これに対し、比較例１５−ＯはＣが
高いため、比較例２５−ＹはＣｕが高いためそれぞれＡ
ｃ1 変態温度が低く、８００℃降伏強さも低く、かつ靭
性も低い。比較例１６−ＰはＳｉが低いため、比較例１
８−ＲはＭｎが高いため、比較例２６−ＺはＮｉが高い
ためそれぞれＡｃ1 変態温度が低く、８００℃降伏強さ
も低い。比較例１７−Ｑは、Ｓｉが高いため、比較例２
０−ＴはＭｏが高いためそれぞれ常温引降伏張強さが高
すぎ、かつ靭性が低い。
もＡｃ1 変態温度が８００℃〜９００℃の範囲にあり、
８００℃降伏強さは４００ＭＰａ鋼で９４ＭＰａ以上、
４９０ＭＰａ鋼で１３０ＭＰａ以上あり、Ｔｒｓ50が−
２０℃以下である。これに対し、比較例１５−ＯはＣが
高いため、比較例２５−ＹはＣｕが高いためそれぞれＡ
ｃ1 変態温度が低く、８００℃降伏強さも低く、かつ靭
性も低い。比較例１６−ＰはＳｉが低いため、比較例１
８−ＲはＭｎが高いため、比較例２６−ＺはＮｉが高い
ためそれぞれＡｃ1 変態温度が低く、８００℃降伏強さ
も低い。比較例１７−Ｑは、Ｓｉが高いため、比較例２
０−ＴはＭｏが高いためそれぞれ常温引降伏張強さが高
すぎ、かつ靭性が低い。
【００２８】比較例１９−ＳはＭｏが低いため、比較例
２１−ＵはＮｂが低いため、比較例２３−ＷはＶが低い
ためそれぞれ８００℃降伏強度が低い。比較例２２−Ｖ
はＮｂが高いため、比較例２４−ＸはＶが高いためそれ
ぞれ靭性が低い。比較例２７−ＡＡはＣｒが高いため常
温降伏強さが高すぎ、かつＡｃ1 温度が低く８００℃降
伏強度が低い。比較例２８−ＡＢはＴｉが高いため靭性
が低い。比較例２９−Ａは圧延時の加熱温度が低いた
め、比較例３０−Ａは９３０℃以下８３０℃以上の温度
域での累積圧下率が低いためそれぞれ８００℃降伏強度
が低い。
２１−ＵはＮｂが低いため、比較例２３−ＷはＶが低い
ためそれぞれ８００℃降伏強度が低い。比較例２２−Ｖ
はＮｂが高いため、比較例２４−ＸはＶが高いためそれ
ぞれ靭性が低い。比較例２７−ＡＡはＣｒが高いため常
温降伏強さが高すぎ、かつＡｃ1 温度が低く８００℃降
伏強度が低い。比較例２８−ＡＢはＴｉが高いため靭性
が低い。比較例２９−Ａは圧延時の加熱温度が低いた
め、比較例３０−Ａは９３０℃以下８３０℃以上の温度
域での累積圧下率が低いためそれぞれ８００℃降伏強度
が低い。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、８００℃までの温度に
おける耐火性に優れた高温耐火建築構造用鋼とその製造
方法が提供でき、その産業上の価値は極めて高い。
おける耐火性に優れた高温耐火建築構造用鋼とその製造
方法が提供でき、その産業上の価値は極めて高い。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA04 AA11 AA14 AA15 AA16 AA19 AA20 AA22 AA23 AA31 AA32 AA35 AA36 BA01 CA02 CA03 CB02 CC03 CC04
Claims (3)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．０１〜０．１％、 Ｓｉ：０．２％〜１．２％、 Ｍｎ：０．５％以下、 Ａｌ：０．０５％超１％以下、 Ｍｏ：０．４〜１．５％、 Ｖ ：０．０５〜０．２％、 Ｎｂ：０．０１〜０．２％ を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、Ａ
ｃ1 変態温度が８００〜９００℃であることを特徴とす
る８００℃高温耐火建築構造用鋼。 - 【請求項２】 質量％で、 Ｃｕ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜０．５％、 Ｃｒ：０．１〜１％、 Ｔｉ：０．０１〜０．１％、 Ｂ ：０．０００５〜０．０１％ のうち１種または２種以上を、さらに含有することを特
徴とする請求項１に記載の８００℃高温耐火建築構造用
鋼。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の８００℃高温
耐火建築構造用鋼の製造において、鋼片または鋳片を１
１００℃以上に加熱し、９３０℃以下８３０℃以上の温
度域で仕上げ板厚に対して５０％以上の累積圧下率を確
保する熱間圧延を行って厚鋼板とすることを特徴とす
る、８００℃高温耐火建築構造用鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001277506A JP4860071B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-13 | ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000297338 | 2000-09-28 | ||
| JP2000-297338 | 2000-09-28 | ||
| JP2000297338 | 2000-09-28 | ||
| JP2001277506A JP4860071B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-13 | ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002173733A true JP2002173733A (ja) | 2002-06-21 |
| JP4860071B2 JP4860071B2 (ja) | 2012-01-25 |
Family
ID=26601019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001277506A Expired - Fee Related JP4860071B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-13 | ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4860071B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009071752A1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Rautaruukki Oyj | Method for selecting composition of steel and its use |
| CN111926245A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-13 | 南京钢铁股份有限公司 | 屈服强度345MPa级薄规格抗震耐火钢板及制备方法 |
| CN113564458A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-29 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种低屈服强度耐火抗震建筑用钢及其生产方法 |
| JP2022501515A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-01-06 | コーニング インコーポレイテッド | オーステナイト変態温度を上昇させた合金金属、及びこれを含む物品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002105585A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Nippon Steel Corp | ８５０℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001277506A patent/JP4860071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002105585A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Nippon Steel Corp | ８５０℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009071752A1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Rautaruukki Oyj | Method for selecting composition of steel and its use |
| JP2022501515A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-01-06 | コーニング インコーポレイテッド | オーステナイト変態温度を上昇させた合金金属、及びこれを含む物品 |
| CN111926245A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-13 | 南京钢铁股份有限公司 | 屈服强度345MPa级薄规格抗震耐火钢板及制备方法 |
| CN111926245B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 南京钢铁股份有限公司 | 屈服强度345MPa级薄规格抗震耐火钢板及制备方法 |
| CN113564458A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-29 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种低屈服强度耐火抗震建筑用钢及其生产方法 |
| CN113564458B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-08-09 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种低屈服强度耐火抗震建筑用钢及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4860071B2 (ja) | 2012-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002020835A (ja) | 脆性き裂伝播停止特性と板厚方向破壊特性の優れた鋼材およびその製造方法 | |
| JP2002173733A (ja) | ８００℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 | |
| JP5098317B2 (ja) | 高温強度と低温靭性に優れる溶接構造用鋼の製造方法 | |
| JP2002105585A (ja) | ８５０℃高温耐火建築構造用鋼およびその製造方法 | |
| JPS5952687B2 (ja) | 低温靭性のすぐれた調質型高張力鋼板の製造法 | |
| JP4203343B2 (ja) | ８００℃高温特性に優れる常温引張強さ４００〜４９０Ｎ／ｍｍ２級耐火建築構造用鋼およびその厚鋼板の製造方法 | |
| JP3987813B2 (ja) | 常温降伏応力が４５５Ｎ／ｍｍ２超で８００℃高温特性に優れる耐火建築構造用高強度鋼およびその厚鋼板の製造方法 | |
| JPH0339418A (ja) | 高温での弾性率低下の少ない鉄骨建築用鋼材の製造方法 | |
| CN104018076A (zh) | 一种耐高温钢筋及生产方法 | |
| JPH0832945B2 (ja) | 耐火強度の優れた建築構造用鋼材およびその製造方法 | |
| JPH0756044B2 (ja) | 耐火性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法 | |
| JP2655956B2 (ja) | 建築構造用低降伏比耐火鋼板の製造方法 | |
| JP2000256791A (ja) | 低降伏比型耐火用熱延鋼板及びその製造方法 | |
| JPH0450363B2 (ja) | ||
| JPH0739608B2 (ja) | 高温での弾性率低下の少ない鉄骨建築用鋼材の製造方法 | |
| JPH07207336A (ja) | 建築構造用耐火鋼材の製造方法 | |
| JP3821319B2 (ja) | 耐火性の優れた建築用継目無鋼管の製造方法 | |
| JPH1161253A (ja) | 耐火性に優れた建築用電気抵抗溶接鋼管の製造方法 | |
| JP3740753B2 (ja) | 耐火性に優れた建築用電縫溶接鋼管 | |
| JP2816008B2 (ja) | 耐火性の優れた建築用低降伏比鋼材およびその製造方法 | |
| JPH04263012A (ja) | 高温強度の優れた耐火ｈ形鋼の製造法 | |
| JPH072968B2 (ja) | 耐火強度のすぐれた構造用鋼材の製造方法 | |
| JPH05271753A (ja) | 高温強度の優れたｈ形鋼の製造方法 | |
| JPH03294417A (ja) | 高温強度に優れたＮｂ含有耐熱フエライト系ステンレス鋼の製造方法 | |
| JPH04176821A (ja) | 耐震特性と耐火特性に優れた鋼管または角管の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080307 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110607 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110719 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111025 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111102 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4860071 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |