JP3464288B2 - 耐食性に優れた耐火構造用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた耐火構造用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法Info
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Description
として耐火被覆なしで使用できる耐食性に優れた耐火構
造用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法に関する。
規格鋼材のうち,形態が鋼板のものには,一般構造用圧
延鋼材(G3101),溶接構造用圧延鋼材(G310
6),溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材(G3114)等
が広く利用され,また,構造用軽量形鋼や構造用鋼管の
素材として,熱間圧延軟質鋼板(G3132)や溶融亜
鉛めっき鋼板(G3302)等が広く利用されている。
止し,火災時の安全性を確保するために,鋼材が350
℃を超えないように鋼材表面を断熱性の耐火材で被覆す
ることが建築物等では義務づけられている。しかし,鋼
材の高温強度が確保される場合には,無被覆で鋼材を使
用することも可能である。そこで,高温においても高い
耐力を有する鋼材について種々検討されている。
れており,ボイラー用鋼板あるいは圧力容器鋼板として
規格化されたものもあるが,これらは一般に高温で数万
時間といった長時間使用の場合の強度,すなわちクリー
プ強度の高い鋼材である。耐火構造材では火災時を想定
した強度は高々数時間以内の強度であるから,高度なク
リープ強度は実質的に対象外となり,また前記のような
高温用鋼板は常温における強度が高すぎるために冷間加
工性が悪く,さらに溶接性が構造用鋼板に比べ大幅に劣
ることから一般構造用には適用できない。
号公報や特開平5−79744号公報において,鋼中に
MoやVを添加することによって,火災時に鋼材が高温
にさらされる過程でMo炭化物やV炭化物を微細に析出
させることで,鋼材の高温耐力を得ようとする建築用鋼
材が提案されている。
おいて,前記のように耐火被覆施行を行わずに露出まま
で使用するものでは,火災時の強度維持に加えて,平常
時の耐食性も重要な要素となり,また,広く使用される
ためには成形加工性が良好で且つ経済的な材料であるこ
とが必要となる。
は,高温特性,耐食性および成形加工性に優れ,さらに
製鋼工程や熱間圧延工程に特別な手段を使用せずとも,
また普通鋼に近い鋼組成を有した経済的に有利な建造物
用耐火鋼材料を得るにある。
で,C:0.03〜0.20%,Si:0.1%以下,M
n:0.3〜2.0%,P:0.03〜0.15%,S:
0.02%以下,Al:0.005〜0.1%,Mo:0.
05〜1.0%,Cu:0.6〜2.0%,Ni:0.3〜
2.0%,を含有し,場合によっては,上記Cu含有量
を0.61〜2.0%としたうえで,さらに,Cr:0.
05〜1.0,V:0.005〜0.2,W:0.01〜
1.0,Ti:0.005〜0.2,Nb:0.005〜
0.2またはB:0.0003〜0.003のうち一種も
しくは二種以上を含有し,残部が鉄および不可避的不純
物からなる鋼のスラブを熱間圧延し,酸洗後,連続溶融
アルミニウムめっき設備に通板し,この設備において6
50〜950℃に加熱して溶融アルミニウムめっきを施
すことからなる耐食性に優れた耐火構造用溶融アルミニ
ウムめっき鋼板の製造方法を提供する。
ミニウムめっき鋼板は,建築等の一般構造物用として使
用されたさいに優れた耐食性を示し,火災時においても
強度不足が起きないので耐火被覆なしに使用できる。こ
のような本発明材料の性質は,とくにPとCuを複合添
加した母材鋼板に溶融アルミニウムめっきを施したこと
によって得られたものである。より具体的には,PとC
uの複合添加によって耐食性が向上し,また鋼中のCu
は高温時にε−Cu系金属間化合物を析出して,高温強
度を高める作用を供する。このことはまた,高温強度の
向上に寄与する高価なMoの含有量を低減できるので経
済的にも有利に作用する。
き層は本発明材料が一般構造用に使用されたさいにその
耐食性を確保し且つ表面が美麗となるので,製品価値を
著しく高める。また耐熱作用もある。この溶融アルミニ
ウムめっきは,純アルミニウムの耐食用(タイプII〕
或いはアルミニウムにSi等を添加した耐熱用〔タイプ
I〕のいずれでもよく,本発明材料が耐火構造材として
適用される実際の用途に応じて選らばれる。したがっ
て,本明細書においてアルミニウムめっきとはアルミニ
ウムまたはアルミニウム基合金の溶融めっきを意味す
る。
板の強度と耐食性に及ぼす鋼中の化学成分並びに製造条
件の影響を知るべく種々の試験研究を行ってきたが,こ
の目的のためには,普通鋼に近い成分組成系においてM
o,CuおよびPを前記の範囲で厳密に添加すること,
更にはMo,CuおよびPの添加をベースとしたうえC
r,V,W,Ti,NbまたはBを前記の範囲において
厳密に添加することが極めて有効であることを知った。
の降伏強度の0.6以上を示し且つ耐食性と加工性に優
れた耐火構造用溶融アルミニウムめっき鋼板を有利に製
造できることがわかった。
びその含有範囲の限定理由を説明すると次のとおりであ
る。
必要な元素であるが,0.03%未満ではその効果に乏
しく,また0.20%を超えると加工性,溶接性並びに
靱性を損うようになるので0.03〜0.20%に限定し
た。
る。しかし,Siは本発明材料が具備しなければならな
い高温強度と耐食性に対しての向上効果は比較的小さい
ので0.10%以下に限定した。
30%以下ではその効果は小さく,また2.0%を超え
て含有すると加工性を劣化させることから0.30〜2.
0%の範囲に限定する。
作用し,とくにCuとの相互作用で耐食性の向上をもた
らす。したがって本発明において特徴的な作用を示す元
素であるが,0.03%未満ではその効果が小さく,0.
15%を超えると脆化を助長させるため0.03〜0.1
5%に限定する。好ましいPの含有量は0.038〜
0.10%,さらに好ましくは0.04%超え〜0.08
%である。
であり少ないほど望ましいが,本発明材料の場合0.0
2%までは許容できるので0.02%以下とした。
果たすのみならず,鋼中のNをAlNとして固定する働
きがある。このためには0.005%以上が必要である
が,0.10%を超えると介在物を増大し,加工性およ
び表面品質を劣化させるようになるので,酸可溶Alと
して0.005〜0.10%の範囲とする。
て鋼板の高温強度を向上させるのに有効に作用する。こ
のような効果を得るには0.05%以上の添加を必要と
するが,1.0%を超えて添加しても添加に見合った効
果が得られないので0.05〜1.0%の範囲とする。な
お,後記の実施例に示すようにCuとPの複合添加によ
ってMoを低減しても良好な高温強度と耐食性が維持で
きるので,好ましくは0.05以上0.60%未満とす
る。
あり,鋼中に固溶し或いはε−Cuとして微細に析出し
て高温強度を向上させる作用を有する。またPとの相互
作用により緻密な腐食生成物を形成して耐食性も向上さ
せる。これらの作用効果は,0.6%以上のCuの添加
で顕著となるが,2.0%を超える添加ではその効果は
飽和するとともに熱間圧延時において脆化を招いて高温
割れが著しくなるのでCu含有量は0.6〜2.0%の範
囲とする。Cr,V,W,Ti,Nb,Bのうち一種ま
たは二種以上を含有する鋼板においては,Cu含有量は
0.61〜2.0%の範囲とする。
た鋼の熱間脆性の防止に有効な元素でもある。このよう
な効果を得るにはCuの1/2以上の添加が必要とな
る。このため,本発明においては0.30〜2.0%の範
囲とする。
の効果を得るには0.05%以上を必要とする。しかし
1.0%を超える添加は本発明の構造用材として不必要
なために0.05〜1.0%の範囲とした。
して鋼材の高温強度を向上させる作用を有する。これに
よる効果を得るには0.01%以上の添加を必要とする
が,1.0%を超えて添加しても,添加に見合った効果
が得られないため0.01〜1.0%の範囲に限定する。
び高温強度を向上させるうえで同等の作用を有する元素
であるが,0.005%未満では効果が認められず,0.
2%を超えても添加量に見合った効果が得られないため
に,いずれも0.005〜0.2%の範囲とする。
を強化する作用がある。このような効果を要するときは
0.0003%以上の添加が必要である。しかし0.00
3%を超えて添加してもその効果は飽和することから,
0.0003〜0.003%の範囲とする。
を有する鋼を通常の工程でスラブとした後,熱間圧延に
より所定の板厚の鋼板とするが,この熱間圧延において
はスラブ加熱温度1050〜1250℃,熱延仕上げ温
度800〜950℃,巻取温度500〜700℃の条件
で熱延することが望ましい。
融めっき設備に通板し,この設備において650〜95
0℃に加熱して溶融アルミニウムめっきを施す。連続溶
融めっき設備における加熱温度が650℃未満ではめっ
き密着性が劣るようになる。また950℃を超えると表
面疵が発生し易くなり良製品が得難くなる。なお,該設
備内での650〜950℃の加熱は還元雰囲気中で行な
う。
的に示す。
によってスラブとし,このスラブを表2に示す条件で熱
間圧延し,板厚3.2mmの熱延鋼板とした。得られた
熱延鋼板を酸洗後,連続溶融めっき設備において表2に
示した加熱還元温度に加熱したあと付着量60g/m2
の溶融アルミニウムめっきを施した。このアルミニウム
めっき浴は,アルミニウム中にSiを9.5%含むもの
である。
し,室温引張試験と高温引張試験並びに耐食性試験を行
った。これらの結果を表2に示した。
01の5号試験片を用いて行った。高温引張試験はJI
SG0567に準じ,600℃に15分保ったうえで引
張強さと降伏強度を測定した。また高温強度の指標とし
て,600℃の降伏強度と室温での降伏強度の比(降伏
強度比)を求めた。
た70mm×150mmの試験片を図1に示した条件の
複合サイクル腐食試験を実施した。これは,図示のよう
に,温度35℃,相対湿度98%のもとで5%NaCl
の塩水を2時間噴霧し,60℃,相対湿度20〜30℃
に保持した炉内で4時間乾燥し,温度50℃,相対湿度
95%以上の湿潤雰囲気下に2時間保持するという合計
8時間の複合腐食サイクルを1サイクルとして,このサ
イクルを連続して240サイクル実施し(1日あたり3
サイクル),最終サイクル後の試験片から腐食生成物を
除去して最大侵食深さを測定し,この最大侵食深さをめ
っき鋼板の耐食性の指標とした。
およびPを本発明で規定する範囲で含有しない比較例H
1の溶融アルミニウムめっき鋼板は,室温での強度延性
は所要の水準にあるが,600℃における降伏強度の低
下が大きく,降伏強度比0.6以上を満たさず高温特性
に劣る。また最大侵食深さも0.83mmと深く,耐食
性も劣る。
とPを本発明で規定する範囲で含有しない比較例H2と
H3の溶融アルミニウムめっき鋼板は,室温における延
性の低下も認められず,また600℃における降伏強度
の低下が小さく,降伏強度比0.6以上を満たしてお
り,高温強度に優れている。しかし最大浸食深さが0.
67mm,0.64mmと深く,耐食性に劣る。
アルミニウムめっき鋼板は,いずれも室温における延性
の大きな低下も認められず,600℃における降伏強度
に優れる。また,最大浸食深さも比較例の鋼板に比べて
浅く,耐食性にも優れる特性を有している。
複合添加した本発明鋼K8と,NbとBを複合添加した
本発明鋼K13の溶融アルミニウムめっき鋼板は,降伏
強度比が0.72,0.73mmと高く,また最大浸食深
さにおいては0.33mm,0.29mmと浅く,高温特
性と耐食性の両者が非常に良好である。
建築等の各種構造物用として耐食性が良好で且つ耐火被
覆なしで使用可能な高温強度を有する耐火構造用溶融ア
ルミニウムめっき鋼板が得られる。また,このめっき鋼
板は実施例の常温引張試験値に見られるように加工性が
良好であり,しかも母材鋼板は普通鋼に近い鋼組成で製
造性がよいので安価である。したがって,火災時を想定
した建築構造用材料として非常に有益な材料を安価に提
供できる。
サイクル腐食試験の条件を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で,C:0.03〜0.20%,S
i:0.1%以下,Mn:0.3〜2.0%,P:0.03
〜0.15%,S:0.02%以下,Al:0.005〜
0.1%,Mo:0.05〜1.0%,Cu:0.6〜2.
0%,Ni:0.3〜2.0%,残部が鉄および不可避的
不純物からなる鋼のスラブを熱間圧延し,酸洗後,連続
溶融アルミニウムめっき設備に通板し,この設備におい
て650〜950℃に加熱して溶融アルミニウムめっき
を施すことからなる耐食性に優れた耐火構造用溶融アル
ミニウムめっき鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量%で, C:0.03〜0.20%, Si:0.1%以下, Mn:0.3〜2.0%, P:0.03〜0.15%, S:0.02%以下, Al:0.005〜0.1%, Mo:0.05〜1.0%, Cu:0.61〜2.0%, Ni:0.3〜2.0%, を含有し,更にCr:0.05〜1.0,V:0.005
〜0.2,W:0.01〜1.0,Ti:0.005〜0.
2,Nb:0.005〜0.2またはB:0.0003〜
0.003のうち一種もしくは二種以上を含有し, 残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼のスラブを熱
間圧延し,酸洗後,連続溶融アルミニウムめっき設備に
通板し,この設備において650〜950℃に加熱して
溶融アルミニウムめっきを施すことからなる耐食性に優
れた耐火構造用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方
法。 - 【請求項3】連続溶融アルミニウムめっき設備における
650〜950℃の加熱は還元雰囲気下で行なう請求項
1または2に記載の耐食性に優れた耐火構造用溶融アル
ミニウムめっき鋼板の製造方法。
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JP26318094A JP3464288B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 耐食性に優れた耐火構造用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法 |
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JPH08104964A JPH08104964A (ja) | 1996-04-23 |
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1994
- 1994-10-03 JP JP26318094A patent/JP3464288B2/ja not_active Expired - Fee Related
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