JP4207447B2 - Stainless steel rebar and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼鉄筋及びその製造方法、詳細には耐食性に優れ、かつ０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上のステンレス鋼鉄筋及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土木及び建築に使用するコンクリート用の鉄筋には、ＪＩＳ Ｇ ３１１２に規定されている鉄筋コンクリート用棒鋼が使用されている。このＪＩＳに規定されている鉄筋コンクリート用棒鋼には、丸鋼と異形棒鋼が規定されており、丸鋼にはＳＲ２３５、ＳＲ２９５の２種類が規定されている。このうちのＳＲ２９５について説明すると、成分組成がＰが０．０５０％以下、Ｓが０．０５０％以下にすることが特定されているだけで、他の成分が特定されておらず、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上であり、引張強さが４４０〜６００Ｎ／ｍｍ2 、伸びが１８％以上又は２０％以上であること等が規定されている。
【０００３】
さらに、上記異形棒鋼については、ＳＤ２９５Ａ、ＳＤ２９５Ｂ、ＳＤ３４５、ＳＤ３９０及びＳＤ４９０の５種類が規定されている。このうちのＳＤ３４５について説明すると、成分組成がＣが０．２７％以下、Ｓｉが０．５５％以下、Ｍｎが１．６０％以下、Ｐが０．０４％以下、Ｓが０．０４０％以下、Ｃ＋Ｍｎ／６が０．５０以下のもので、０．２％耐力が３４５〜４４０Ｎ／ｍｍ2 であり、引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、伸びが１８％以上又は２０％以上であること等が規定されている。
また、従来の鉄筋には、上記普通鋼の鉄筋のほか、この普通鋼の鉄筋の耐食性を高くするためにエポキシ樹脂が被覆されたもの、高耐力を得るために冷間加工されたもの等がある。
【０００４】
上記普通鋼の鉄筋においては、腐食性の強い環境等で使用した場合、耐食性が低いため、コンクリートにひびが入ったときには腐食され、腐食されたことにより鉄筋が膨張してコンクリートを破壊するという欠点がある。
さらに、上記エポキシ樹脂を被覆したものは、被覆されてないものより耐食性が優れているが、皮膜が劣化し、また運搬中等に皮膜が破損するため、耐食性が十分でなく、また溶接する個所においては新たに皮膜を形成する必要がある等の欠点がある。
【０００５】
また、オーステナイト系ステンレス鋼を鉄筋にすることも提案されているが、オーステナイト系ステンレス鋼の鉄筋は、熱間加工をした後溶体化処理をする必要があるために溶体化処理をしているが、溶体化処理をすると軟化して鉄筋に必要な０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上にならないので、耐力を上げるために冷間加工をしているが、冷間加工をすると加工のためのコストがかかるとともに、耐食性が低下すること等の欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、腐食性の強い環境においても使用することができるとともに、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上であり、かつ結晶粒度が粒度番号５〜１４の大きさであるステンレス鋼鉄筋及びこのステンレス鋼鉄筋を低いコストで製造する方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、鉄筋に適したステンレス鋼の種類、成分組成、製造方法等について鋭意研究していたところ、耐食性が高い、すなわち10％しゅう酸エッチ試験において段状組織（結晶粒界にみぞのない組織）又は混合組織（結晶粒界に部分的にみぞのある組織であり、完全にみぞで囲まれた結晶粒が１つもないもの）のものにするには、上記本発明の鉄筋用のオーステナイト系又はオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼を用いて本発明の製造方法、すなわち熱間圧延を８００〜１１００℃の温度範囲内で終了し、その後０．６〜５．０℃／秒の冷却速度で３００℃以下まで冷却する製造方法で鉄筋を製造すれば、冷間加工をしなくても０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上及び３４５Ｎ／ｍｍ2 以上、特に熱間圧延を８００〜９４０℃の温度範囲内で終了すれば、冷間加工をしなくても０．２％耐力が又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上になり、また耐食性の高い、すなわち10％しゅう酸エッチ試験において段状組織（結晶粒界にみぞのない組織）等になること、鉄筋に必要な耐力を得るためには、オーステナイト結晶粒度を粒度番号５〜１４の大きさにする必要があること等の知見を得た。
本発明は、これらの知見に基づいて発明をされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明の熱間加工で製造されたステンレス鋼鉄筋においては、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．００〜１５．００％、Ｃｒ：１６．００〜３０．００％及びＮ：０．０１〜０．１５％を含有し、更に必要に応じてＭｏ：２．００〜３．００％、Ｎｂ：０．０５〜０．２０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％及びＣｕ：０．３０〜２．００％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる成分組成を有し、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、オーステナイト結晶粒度が粒度番号５〜１４、好ましくは７〜１２の大きさであり、かつ10％しゅう酸エッチ試験において段状組織又は混合組織、好ましくは段状組織のものにすることである。
【０００９】
また、本発明の熱間加工で製造されたステンレス鋼鉄筋においては、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．００〜１５．００％、Ｃｒ：１６．００〜３０．００％及びＮ：０．０１〜０．５０％を含有し、更に必要に応じてＭｏ：２．００〜３．００％、Ｎｂ：０．０５〜０．２０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％及びＣｕ：０．３０〜２．００％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる成分組成を有し、０．２％耐力が３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、オーステナイト結晶粒度が粒度番号５〜１４、好ましくは７〜１２の大きさであり、かつ10％しゅう酸エッチ試験において段状組織又は混合組織、好ましくは段状組織のものにすることである。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法においては、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．００〜１５．００％、Ｃｒ：１６．００〜３０．００％およびＮ：０．０１〜０．１５％を含有し、更に必要に応じてＭｏ：２．００〜３．００％、Ｎｂ：０．０５〜０．２０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％及びＣｕ：０．３０〜２．００％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる成分組成を有するオーステナイト系又はオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼を８００〜１１００℃の温度範囲で圧延を終了し，すなわち１２００℃等に加熱し、熱間圧延を８００〜１１００℃の温度範囲で終了し、その後０．６〜５．０℃／秒の冷却速度で３００℃以下まで冷却することによって、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、オーステナイト結晶粒度が粒度番号５〜１４、好ましくは７〜１２の大きさであり、かつ10％しゅう酸エッチ試験において段状組織又は混合組織、好ましくは段状組織のものにすることである。
【００１１】
また、本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法においては、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．００〜１５．００％、Ｃｒ：１６．００〜３０．００％及びＮ：０．０１〜０．５０％を含有し、更に必要に応じてＭｏ：２．００〜３．００％、Ｎｂ：０．０５〜０．２０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％及びＣｕ：０．３０〜２．００％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる成分組成を有するオーステナイト系又はオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼を８００〜１１００℃の温度範囲で圧延を終了し，すなわち１２００℃等に加熱し、熱間圧延を８００〜１１００℃の温度範囲で終了し、その後０．６〜５．０℃／秒の冷却速度で３００℃以下まで冷却するこによって、０．２％耐力が３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、オーステナイト結晶粒度が粒度番号５〜１４、好ましくは７〜１２の大きさであり、かつ10％しゅう酸エッチ試験において段状組織又は混合組織、好ましくは段状組織のものにすることである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のステンレス鋼鉄筋及びその製造方法において成分組成を上記のように特定した理由を説明する。
Ｃ：０．２０％以下
Ｃは、鋼の硬度及び耐力を高めるために含有させる元素であるが、０．２０％、好ましくは０．８％を超えるとＣｒとの炭化物が多く形成され、粒界にＣｒ炭化物が析出して基地に固溶するＣｒが減少し、耐食性を低下させるので、その含有範囲を０．２０％以下とする。好ましくは０．０４〜０．０８％である。
【００１３】
Ｓｉ：１．００％以下
Ｓｉは、通常脱酸剤として、また耐酸化性を高めるために含有させる元素であるが、１．０％を超えると基地の靭性を低下させるので、その含有量を１．０％以下とする。
Ｍｎ：２．００％以下
Ｍｎは、通常脱酸剤として、またＳと化合物を作り赤熱脆性を防止する効果があるので、それらのために含有させる元素であるが、２．０％を超えて含有させると熱間加工性を低下させるので、その含有量を２．０％以下とする。
【００１４】
Ｐ：０．０４５％以下
Ｐは、不純物であるので少ないほうが好ましいが、０．０４５％以下であれば耐食性、靱性に及ぼす影響が少なく、またコストも高くならないので、その含有量を０．０４５％以下とする。
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、Ｐと同様に不純物であるので少ないほうが好ましいが、０．０３０％以下であれば熱間加工性、靱性等に及ぼす影響が少ないので、その含有量を０．０３０％以下とする。
【００１５】
Ｎｉ：３．００〜１５．００％
Ｎｉは、オーステナイト相又はオーステナイト・フェライト相を安定させるとともに、耐食性を高めるので、それらのために含有させる元素である。それらの効果を得るためには３．００％以上含有させる必要があるが、１５．００％を超えて含有させても耐食性の改善効果が飽和し、またコストも高くなるので、その含有量を３．００〜１５．００％とする。
【００１６】
Ｃｒ：１６．００〜３０．００％
Ｃｒは、耐食性、耐力を向上させるので、それらのために含有させる元素である。それらの効果を得るには１６．００％以上含有させる必要があるが、３０．００％を超えて含有させるとフェライトが多く生成され、またσ相の析出等により、耐食性の低下あるいは脆化を起こすので、その含有範囲を１６．００〜３０．００％とする。
【００１７】
Ｎ：０．０１〜０．１５％又は０．０１〜０．５０％
Ｎは、オーステナイト相を安定化するとともに、圧延後の０．２％耐力を向上させるので、それらのために含有させる元素である。それらの効果、特に０．２％耐力を２９５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上にするためには０．０１％以上含有させる必要があるが、０．１５％又は０．５０％を超えて含有させるとそれぞれの製造コストを高くするので、その含有量を０．０１〜０．１５％又は０．０１〜０．５０％とする。
【００１８】
Ｍｏ：２．００〜３．００％
Ｍｏは、耐食性を向上させるので、そのために含有させる元素である。その効果を得るためには２．０％以上含有させる必要があるが、３．０％を超えるとその効果が飽和するので、その含有量を２．００〜３．００％にする。
【００１９】
Ｎｂ：０．０５〜０．２０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０％
ＮｂとＴｉは、０．２％耐力を向上させるとともに、Ｃ，Ｎを固定して粒界への析出を抑制することによってみぞのある組織の生成を抑制する（Ｃ，Ｎが粒界に析出して粒界付近のＣｒと化合してＣｒの不足状態を生成しないようにする）ので、それらのために含有させる元素である。それらの効果を得るためには０．０５％以上含有させる必要があるが、０．２０％を超えるとＯ，Ｎとの化合物を作り、鋼の清浄度を害するので、その含有量をそれぞれ０．０５〜０．２０％とする。
【００２０】
Ｃｕ：０．３０〜２．００％
Ｃｕは、耐食性を向上させるので、そのために含有させる元素である。その効果を得るには０．３０％以上含有させる必要があるが、２．００％を超えると熱間加工性を低下させるので、その含有量を０．３０〜２．００％とする。
【００２１】
次に、０．２％耐力、オーステナイト結晶粒度及び10％しゅう酸エッチ試験において発生する結晶粒界の組織について説明する。
本発明のステンレス鋼鉄筋においては、０．２％耐力を２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上に特定しているが、このように特定するのは、ＪＩＳ Ｇ ３１１２に規定されている鉄筋コンクリート用棒鋼の丸鋼と異形棒鋼の０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上にすることが規定されているので、ここに規定されている条件を満たすためである。
【００２２】
本発明のステンレス鋼鉄筋においては、オーステナイト結晶粒度を粒度番号５〜１４の大きさに特定しているが、このオーステナイト結晶粒度の大きさを表す粒度番号は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に規定されている粒度番号と同じであり、粒度番号が同じものは同じ大きさを示すものである。このオーステナイト結晶粒度の上限を粒度番号５、好ましくは粒度番号７の大きさにするのは、これらより大きいと、鉄筋に必要な靱性及び耐力が得られないからである。また、オーステナイト結晶粒度の下限を粒度番号１４、好ましくは粒度番号１２にするのは、これらより細かくすれば靱性及び耐力はより高くなるが、製造が難しくなり、コストが高くなるからである。
【００２３】
本発明のステンレス鋼鉄筋において、10％しゅう酸エッチ試験において発生する粒界の組織を段状組織又は混合組織のものとしているが、この10％しゅう酸エッチ試験とは、ＪＩＳ Ｇ ０５７１に規定されている10％しゅう酸エッチ試験のことであり、段状組織とは、このＪＩＳの規定の表１の記号Ａに規定されている結晶粒界にみぞのない組織のことであり、また混合組織とは、このＪＩＳの規定の表１の記号Ｂに規定されている結晶粒界に部分的にみぞのある組織であり、完全にみぞで囲まれた結晶粒が１つもないもののことである。このように特定するのは、上記試験において完全にみぞで囲まれた結晶粒が一つ以上ある組織（記号Ｃ（みぞ状組織））が発生するような鉄筋であると、腐食性の強い環境に使用することができないからである。
【００２４】
次に、本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法について説明する。
本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法は、上記成分組成のステンレス鋼を溶製した後、鋳造して連続鋳造片またはインゴットとし、その後必要な場合には分塊圧延または分塊鍛造した後、１２００℃等に加熱し、熱間加工をして８００〜１１００℃の温度範囲で圧延を終了し、その後０．６〜５．０℃／秒の冷却速度で３００℃以下まで冷却し、その後自然冷却するものであるが、溶製した後、鋳造して連続鋳造片またはインゴットとしとし、その後必要な場合には分塊圧延または分塊鍛造した後、上記ステンレス鋼を１２００℃等に加熱し、熱間加工をすることは、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等と同様な公知の方法等で実施することができる。
【００２５】
上記本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法において、熱間加工を８００〜１１００℃の温度範囲で圧延を終了しするのは、この温度範囲より高い温度で圧延を終了すると、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上又は３４５Ｎ／ｍｍ2 以上にならないからである。特に、０．２％耐力を４９０Ｎ／ｍｍ2 以上にするには、熱間加工を終了する温度を９４０℃以下にする必要がある。９４０℃を超えると０．２％耐力を４９０Ｎ／ｍｍ2 以上にならないからである。
また、下限を８００℃にしたのは、この温度範囲より低い温度で圧延を終了すると、圧延による割れが発生するとともに、加工硬化し、耐食性が低下する可能性が大きいからである。
【００２６】
また、上記本発明の製造方法においては、熱間加工を終了した後、０．６〜５．０℃／秒の冷却速度で３００℃以下まで冷却し、その後自然冷却をしているが、このように冷却するのは、０．６℃／秒の冷却速度より遅い速度で冷却すると、粒界に炭化物が析出して10％しゅう酸エッチ試験においてみぞがある組織になる、すなわち耐食性が低下するとともに、０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上にならないからであり、また５．０℃／秒の冷却速度より早い速度で冷却すると、０．２％耐力は高くなるが、変形が大きくなるからである。また、３００℃以下を自然冷却するのは、３００℃以下での冷却速度は耐力、組織等に殆ど影響を及ぼさないからである。
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
下記表１に示す成分組成の供試鋼（本発明の範囲内のステンレス鋼）をＡＯＤ炉で溶製し、鋳造して連続鋳造片またはインゴットにした。その後これらのインゴットを分塊鍛造し、１２００℃（比較例２のみ１１００℃）に加熱し、下記表２に示す温度で熱間圧延を終了し、実施例１、３〜１４並びに比較例２、３及び４ではφ１９ｍｍの鉄筋にし、実施例２ではφ３０ｍｍの鉄筋にし、比較例１ではφ５０ｍｍの鉄筋にし、その後下記表２に示す冷却速度で３００℃まで冷却し、その後は自然冷却をした。実施例１〜１４及び比較例１、２及び４の鉄筋はそのまま供試材にし、比較例３のものは更に１０４０℃で溶体化処理をした後２０％の冷間加工を加えて供試材にした。
【００２８】
【表１】
【表２】
これらの供試材から引張試験用、10％しゅう酸エッチ試験用、オーステナイト結晶粒度測定用及び大気暴露試験用の試験片を作製した。これらの試験片を用いて下記各試験方法で試験をした。その結果を下記表３に示す。
引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定されている方法によって行った。
10％しゅう酸エッチ試験は、ＪＩＳ Ｇ ０５７１に規定されている方法によって行った。
オーステナイト結晶粒度は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１に規定されている方法によって結晶粒度を測定し、粒度番号で表示した。
大気暴露試験は、京浜工業地帯の大気中に１年間露呈し、錆の発生状況を比較した。
【００３１】
【表３】
これらの結果によると、本発明の実施例 No.１〜５は、０．２％耐力が３００〜３６０Ｎ／ｍｍ2 であり、いずれも０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上であった。さらに10％しゅう酸エッチ試験では、いずれも結晶粒界にみぞのない段状組織のＡであり、さらにオーステナイト結晶粒度が粒度番号５．５〜１１．５の大きさであり、また大気暴露試験では錆の発生がなく良好であった。なお、本発明の実施例 No.２は、熱間加工の加工率が低いため、オーステナイト結晶粒度が粒度番号５．５であった。
【００３３】
さらに、本発明の実施例 No.６〜１０は、０．２％耐力が３６１〜５７０Ｎ／ｍｍ2 であり、いずれも０．２％耐力が３４５Ｎ／ｍｍ2 以上であった。さらに10％しゅう酸エッチ試験では、実施例 No.６〜８が結晶粒界にみぞのない段状組織のＡであり、実施例 No.９及び１０が結晶粒界が混合組織（部分的にみぞのある組織）のＢであった。またオーステナイト結晶粒度が粒度番号１０．５〜１２．０であり、大気暴露試験では錆の発生がなく良好であった。
【００３４】
また、本発明の実施例 No.１１〜１４は、０．２％耐力が５７８〜８１０Ｎ／ｍｍ2 であり、いずれも０．２％耐力が４９０Ｎ／ｍｍ2 以上であった。さらに10％しゅう酸エッチ試験では、いずれも結晶粒界にみぞのない段状組織のＡであった。またオーステナイト結晶粒度が粒度番号１０．５〜１１．０であり、大気暴露試験では錆の発生がなく良好であった。
【００３５】
これらに対して、比較例１は、熱間圧延の終止温度が本発明より高く、また熱間加工の加工率が低いため、０．２％耐力が本発明の２９５Ｎ／ｍｍ2 以上より低い２７３Ｎ／ｍｍ2 であり、またオーステナイト結晶粒度が本発明の粒度番号５以上より大きい粒度番号４．５であった。しかし、10％しゅう酸エッチ試験は、段状組織のＡであり、また大気暴露試験では錆の発生がなく良好であった。
比較例２は、熱間圧延の終止温度が本発明範囲内であるため、０．２％耐力が４０５Ｎ／ｍｍ2 と高くなったが、冷却速度が遅いため、10％しゅう酸エッチ試験では完全にみぞで囲まれた結晶粒が一つ以上あるみぞ状組織のＣであり、大気暴露試験では錆が僅かに発生していた。
【００３６】
比較例３は、溶体化処理をした後冷間加工をしているため、０．２％耐力が３６２Ｎ／ｍｍ2 であって、熱間加工までの製造条件が同じ実施例１のものより高くなっており、また10％しゅう酸エッチ試験では、結晶粒界にみぞのない段状組織のＡであったが、冷間加工による硬化（歪み）のために耐食性が低下し、大気暴露試験では錆が僅かに発生していた。
比較例４は、熱間圧延の終止温度が本発明より低いため、０．２％耐力が６３０Ｎ／ｍｍ2 であって、熱間加工までの製造条件が同じ実施例１のものより高くなっており、また10％しゅう酸エッチ試験では、結晶粒界が混合組織（部分的にみぞのある組織）のＢであったが、大気暴露試験では錆が僅かに発生していた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のステンレス鋼鉄筋は、上記構成にしたことにより、腐食性の強い環境においても腐食されることがなく、また０．２％耐力が２９５Ｎ／ｍｍ2 以上、３４５Ｎ／ｍｍ2 以上又は４９０Ｎ／ｍｍ2 以上であるという優れた効果を奏する。
また、本発明のステンレス鋼鉄筋の製造方法は、上記構成にしたことにより、上記ステンレス鋼鉄筋を低いコストで製造することができるという優れた効果を奏する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, stainless steel rebar, a method of manufacturing the same, excellent corrosion resistance in particular, and 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more stainless steel rebar and manufacturing Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, steel bars for reinforced concrete defined in JIS G 3112 have been used for concrete reinforcing bars used for civil engineering and construction. Round steel and deformed steel bars are specified for the steel bars for reinforced concrete specified in this JIS, and two types of SR235 and SR295 are specified for the round steel bars. Of these, SR295 will be described. It is only specified that the component composition P is 0.050% or less and S is 0.050% or less, and no other components are specified. It is specified that the% proof stress is 295 N / mm 2 or more, the tensile strength is 440 to 600 N / mm 2 , the elongation is 18% or more, or 20% or more.
[0003]
Furthermore, five types of SD295A, SD295B, SD345, SD390, and SD490 are defined for the deformed steel bar. Of these, SD345 will be described. The component composition is C of 0.27% or less, Si of 0.55% or less, Mn of 1.60% or less, P of 0.04% or less, and S of 0.040% or less. , but C + Mn / 6 is 0.50 or less, 0.2% proof stress is 345~440N / mm 2, a tensile strength of 490 N / mm 2 or more, an elongation of 18% or more or 20% or more Etc. are prescribed.
In addition to the above-mentioned ordinary steel reinforcing bars, conventional reinforcing bars include those coated with an epoxy resin to increase the corrosion resistance of these ordinary steel reinforcing bars, and those that have been cold worked to obtain high strength. is there.
[0004]
The above-mentioned ordinary steel rebars have low corrosion resistance when used in highly corrosive environments, etc., so that when concrete cracks, it is corroded, and the corrosion causes the rebars to expand and destroy the concrete. There is.
Furthermore, the coating with the above epoxy resin has better corrosion resistance than the uncoated coating, but the coating deteriorates, and the coating is damaged during transportation, so the corrosion resistance is not sufficient, and at the place where welding is performed. Has drawbacks such as the need to form a new film.
[0005]
It has also been proposed to use austenitic stainless steel as a rebar, but the austenitic stainless steel rebar has undergone a solution treatment because it must be solution treated after hot working. 、 Solution treatment softens and the 0.2% proof stress required for the reinforcing bar does not exceed 295N / mm 2 , so cold work is performed to increase the proof stress, but cold work is necessary for processing. However, there are drawbacks such as a decrease in corrosion resistance and the like.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention, it is possible to be used in corrosive environments, 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more and 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more and grain size grain size number It is an object of the present invention to provide a stainless steel bar having a size of 5 to 14 and a method for manufacturing the stainless steel bar at a low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, we have been intensively researching on the types of stainless steel suitable for reinforcing bars, the composition of components, manufacturing methods, etc., and as a result, they have high corrosion resistance. It is partially a groove tissue grooves without tissue) or mixed structure (crystal grain boundaries, to complete what is not a single surrounded by crystal grains in the groove) ones, upper Symbol of the invention Using the austenitic or austenitic ferritic stainless steel for reinforcing steel, the production method of the present invention, that is, hot rolling is finished within a temperature range of 800 to 1100 ° C, and then 0.6 to 5.0 ° C / second. If a reinforcing bar is manufactured by a manufacturing method that cools to 300 ° C. or less at a cooling rate, the 0.2% proof stress is 295 N / mm 2 or more and 345 N / mm 2 or more, and particularly hot rolling is 800 without cold working. ~ When completed in the temperature range of 40 ° C., without cold working becomes 0.2% yield strength or 490 N / mm 2 or more, and high corrosion resistance, i.e. stepped tissue in 10% oxalic acid etching test (A structure without a groove in the crystal grain boundary) and the like, and in order to obtain the proof stress necessary for the reinforcing bar, the knowledge that the austenite crystal grain size needs to be a grain size number of 5 to 14 was obtained. .
The present invention has been made based on these findings.
[0008]
That is, in the stainless steel rebar manufactured by hot working of the present invention, C: 0.20% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P: 0.045% or less, S: 0.030% or less, Ni: 3.00 to 15.00%, Cr: 16.00 to 30.00% and N: 0.01 to 0.15%, and further Mo if necessary : One or two of 2.00 to 3.00%, Nb: 0.05 to 0.20%, Ti: 0.05 to 0.20% and Cu: 0.30 to 2.00% And having a component composition comprising the balance Fe and inevitable impurities, 0.2% proof stress is 295 N / mm 2 or more, and austenite grain size is 5-14, preferably 7-12. And in the 10% oxalic acid etch test, stepped structure or mixed structure, preferably stepped structure To make it woven.
[0009]
In the stainless steel rebar manufactured by hot working of the present invention, C: 0.20% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P: 0.045% or less, S: 0.030% or less, Ni: 3.00 to 15.00%, Cr: 16.00 to 30.00% and N: 0.01 to 0.50%, and further Mo if necessary : One or two of 2.00 to 3.00%, Nb: 0.05 to 0.20%, Ti: 0.05 to 0.20% and Cu: 0.30 to 2.00% contains more than, have a chemical composition the balance being Fe and inevitable impurities, 0.2% proof stress 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more, the grain size number 5-14 austenite grain size, preferably 7 to 12 size and stepped structure or mixed set in 10% oxalic acid etch test , Preferably it is of stepped tissue.
[0010]
In order to solve the above problems, in the method for producing a stainless steel rebar of the present invention, C: 0.20% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P: 0.045% or less , S: 0.030% or less, Ni: 3.00 to 15.00%, Cr: 16.00 to 30.00% and N: 0.01 to 0.15%, further if necessary One or two of Mo: 2.00 to 3.00%, Nb: 0.05 to 0.20%, Ti: 0.05 to 0.20% and Cu: 0.30 to 2.00% Rolling austenitic or austenitic / ferritic stainless steel containing a seed or more and having a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities in a temperature range of 800 to 1100 ° C., that is, heating to 1200 ° C., etc. Rolling in the temperature range of 800-1100 ° C Ryoshi, then 0.6 to 5.0 ° C. / by cooling to 300 ° C. or less, in seconds of cooling rate, 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, the grain size number 5-14 austenite grain size, preferably Is a size of 7 to 12 and is made to have a stepped structure or mixed structure, preferably a stepped structure in a 10% oxalic acid etch test.
[0011]
Moreover, in the manufacturing method of the stainless steel rebar of the present invention, C: 0.20% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P: 0.045% or less, S: 0.00. 030% or less, Ni: 3.00 to 15.00%, Cr: 16.00 to 30.00% and N: 0.01 to 0.50%, and Mo: 2.00 as necessary. ~ 3.00%, Nb: 0.05-0.20%, Ti: 0.05-0.20% and Cu: 0.30-2.00% or one or more of them are contained. Then, the austenitic or austenitic / ferritic stainless steel having a component composition composed of the remaining Fe and inevitable impurities is finished in a temperature range of 800 to 1100 ° C., that is, heated to 1200 ° C. and the like, and hot rolling is performed to 800 to 1100. Finish in the temperature range of ° C, then 0.6 By this cooling to 300 ° C. or less at a cooling rate of 5.0 ° C. / sec, 0.2% proof stress 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more, the grain size number 5-14 austenite grain size, preferably 7 And having a stepped structure or mixed structure, preferably a stepped structure in a 10% oxalic acid etch test.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The component composition explains why identified as described above in stainless steel rebar and its manufacturing method of the present invention.
C: 0.20% or less C is an element to be contained in order to increase the hardness and proof stress of steel, but when it exceeds 0.20%, preferably 0.8%, a large amount of carbides with Cr are formed and grains Since Cr carbide precipitates at the boundary and the solid solution of Cr decreases in the base and the corrosion resistance is lowered, the content range is made 0.20% or less. Preferably it is 0.04 to 0.08%.
[0013]
Si: 1.00% or less Si is an element that is usually contained as a deoxidizer and for improving oxidation resistance. However, if it exceeds 1.0%, the toughness of the base is lowered. 1.0% or less.
Mn: 2.00% or less Mn is an element to be contained for Mn because it has an effect of preventing red heat embrittlement usually by forming a compound with S as a deoxidizer, but exceeding 2.0% If contained, the hot workability is lowered, so the content is made 2.0% or less.
[0014]
P: 0.045% or less Since P is an impurity, it is preferable that its content be small. However, if it is 0.045% or less, the effect on corrosion resistance and toughness is small, and the cost does not increase. % Or less.
S: 0.030% or less Since S is an impurity as in the case of P, it is preferably less, but if it is 0.030% or less, there is little influence on hot workability, toughness, etc., so its content is reduced to 0. 0.030% or less.
[0015]
Ni: 3.00 to 15.00%
Ni stabilizes the austenite phase or the austenite-ferrite phase and enhances the corrosion resistance. Therefore, Ni is an element to be contained for them. In order to acquire those effects, it is necessary to make it contain 3.00% or more, but even if it contains more than 15.00%, the effect of improving corrosion resistance will be saturated and the cost will be increased. It is set to 3.00 to 15.00%.
[0016]
Cr: 16.00 to 30.00%
Since Cr improves corrosion resistance and proof stress, it is an element to be contained for them. In order to obtain these effects, it is necessary to contain at least 16.00%, but if it exceeds 30.00%, a large amount of ferrite is generated, and the corrosion resistance is reduced or embrittled due to precipitation of the σ phase. Therefore, the content range is 16.00 to 30.00%.
[0017]
N: 0.01 to 0.15% or 0.01 to 0.50%
N stabilizes the austenite phase and improves the 0.2% proof stress after rolling. Therefore, N is an element to be contained for them. Their effects, especially to the 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more is required to be contained 0.01% or more, more than 0.15%, or 0.50% Therefore, the production cost is increased, so the content is set to 0.01 to 0.15% or 0.01 to 0.50%.
[0018]
Mo: 2.00 to 3.00%
Mo is an element to be contained for improving corrosion resistance. In order to acquire the effect, it is necessary to make it contain 2.0% or more, but since the effect will be saturated if it exceeds 3.0%, the content shall be 2.00 to 3.00%.
[0019]
Nb: 0.05-0.20%, Ti: 0.05-0.20%
Nb and Ti improve the yield strength by 0.2% and suppress the formation of a grooved structure by fixing C and N and suppressing the precipitation to the grain boundary (C and N are precipitated at the grain boundary). Therefore, it is combined with Cr in the vicinity of the grain boundary so as not to generate a Cr deficient state). In order to acquire those effects, it is necessary to make it contain 0.05% or more. However, if it exceeds 0.20%, a compound with O and N is formed and the cleanliness of the steel is harmed. 0.05 to 0.20%.
[0020]
Cu: 0.30 to 2.00%
Since Cu improves corrosion resistance, it is an element to be contained for that purpose. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 0.30% or more, but when it exceeds 2.00%, hot workability will be reduced, so the content is made 0.30 to 2.00%.
[0021]
Next, the structure of the grain boundary generated in the 0.2% proof stress, austenite grain size, and 10% oxalic acid etch test will be described.
In a stainless steel rebar of the present invention, the 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, the 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more are identified, but the specific in this manner, JIS G 3112 0.2% proof stress of the round steel and deformed steel bar for concrete reinforcement bars as specified in the 295N / mm 2 or more, since it is prescribed to 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more, here This is to satisfy the prescribed conditions.
[0022]
In the stainless steel rebar of the present invention, the austenite grain size is specified as a grain size number of 5 to 14, and the grain size number representing the size of the austenite grain size is the austenite grain size of steel of JIS G 0551. It is the same as the particle size number specified in the test method, and the same particle size number indicates the same size. The reason why the upper limit of the austenite crystal grain size is set to the grain size number 5, preferably the grain size number 7 is that if it is larger than these, the toughness and yield strength required for the reinforcing bars cannot be obtained. Further, the reason why the lower limit of the austenite crystal grain size is made the grain size number 14, preferably the grain size number 12, is that if it is finer than these, the toughness and the proof stress are higher, but the production becomes difficult and the cost becomes higher.
[0023]
In the stainless steel rebar of the present invention, the grain boundary structure generated in the 10% oxalate etch test is of a stepped structure or a mixed structure. This 10% oxalate etch test is defined in JIS G 0571. 10% oxalic acid etch test, and the stepped structure is a structure having no groove at the grain boundary defined by symbol A in Table 1 of this JIS standard, and a mixed structure. Is a structure having a groove partially in the grain boundary defined in symbol B of Table 1 of this JIS regulation, and there is no crystal grain completely surrounded by the groove. In this way, it is specified that the steel bar has a structure (symbol C (grooved structure)) having one or more crystal grains completely surrounded by a groove in the above test. It is because it cannot be used for.
[0024]
Next, the manufacturing method of the stainless steel rebar of this invention is demonstrated.
Method for producing a stainless steel rebar of the present invention, after melting the stainless steel upper SL component composition, cast as a continuous casting piece or ingot after forging slabbing or blooming if subsequently needed, Heat to 1200 ° C., etc., hot work, finish rolling in the temperature range of 800-1100 ° C., then cool to 300 ° C. or less at a cooling rate of 0.6-5.0 ° C./second, and then naturally Although it is to be cooled, after it is melted, it is cast into a continuous cast piece or ingot, and then, if necessary, after rolling or forging, the stainless steel is heated to 1200 ° C., etc. Hot working can be performed by a known method similar to SUS304, SUS304N2, SUS329J4L, or the like.
[0025]
In the manufacturing method of the stainless steel rebar of the present invention, the hot working is finished in the temperature range of 800 to 1100 ° C. When the rolling is finished at a temperature higher than this temperature range, the 0.2% proof stress is This is because it does not become 295 N / mm 2 or more or 345 N / mm 2 or more. In particular, in order to make the 0.2% proof stress 490 N / mm 2 or more, the temperature at which the hot working is finished needs to be 940 ° C. or less. This is because when the temperature exceeds 940 ° C., the 0.2% yield strength does not become 490 N / mm 2 or more.
Further, the reason why the lower limit is set to 800 ° C. is that when rolling is finished at a temperature lower than this temperature range, cracks due to rolling are generated, work hardening is likely, and corrosion resistance is likely to deteriorate.
[0026]
Moreover, in the manufacturing method of the present invention, after the hot working is finished, it is cooled to 300 ° C. or lower at a cooling rate of 0.6 to 5.0 ° C./second, and then naturally cooled. When cooling at a rate slower than the cooling rate of 0.6 ° C./second, carbide precipitates at the grain boundaries and becomes a structure with grooves in the 10% oxalic acid etch test, that is, the corrosion resistance decreases. together, 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, because not 345N / mm 2 or more, or 490 N / mm 2 or more, also when cooled at a rate faster than the cooling rate of 5.0 ° C. / sec, 0. This is because the 2% yield strength is increased, but the deformation is increased. The reason why natural cooling is performed at 300 ° C. or lower is that the cooling rate at 300 ° C. or lower hardly affects the proof stress, the structure, and the like.
[0027]
Next, examples of the present invention will be described.
【Example】
Test steels (stainless steels within the scope of the present invention) having the composition shown in Table 1 below were melted in an AOD furnace and cast into continuous cast pieces or ingots. Thereafter, these ingots were forged into pieces, heated to 1200 ° C. (1100 ° C. only in Comparative Example 2) , and finished with hot rolling at the temperatures shown in Table 2 below, and Examples 1, 3-14 and Comparative Example 2, 3 and 4 were used as φ19 mm reinforcing bars, Example 2 as φ30 mm reinforcing bars, Comparative Example 1 as φ50 mm reinforcing bars, then cooled to 300 ° C. at the cooling rate shown in Table 2 below, and then naturally cooled. Reinforcing bars of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1, 2 and 4 were used as they were as test materials, and those of Comparative Example 3 were further subjected to solution treatment at 1040 ° C. and then 20% cold work was added thereto. I made it.
[0028]
[Table 1]
[Table 2]
Test specimens for tensile test, 10% oxalic acid etch test, austenite grain size measurement and atmospheric exposure test were prepared from these test materials. Using these test pieces, the test was performed by the following test methods. The results are shown in Table 3 below.
The tensile test was performed by the method prescribed in JIS Z 2241.
The 10% oxalic acid etch test was performed by the method defined in JIS G 0571.
The austenite grain size was measured by the method prescribed in JIS G 0551, and indicated by a grain size number.
The atmospheric exposure test was exposed to the atmosphere in the Keihin industrial area for one year and compared the occurrence of rust.
[0031]
[Table 3]
According to these results, Examples Nos. 1 to 5 of the present invention had a 0.2% proof stress of 300 to 360 N / mm 2 , and all had a 0.2% proof stress of 295 N / mm 2 or more. Furthermore, in the 10% oxalic acid etch test, all have a stepped structure A with no grain boundaries, and the austenite grain size is a size of grain size number 5.5 to 11.5. In, there was no rust generation and it was good. In addition, Example No. 2 of the present invention had an austenite grain size of 5.5 because of a low hot working rate.
[0033]
Further, in Examples Nos. 6 to 10 of the present invention, the 0.2% proof stress was 361 to 570 N / mm 2 , and all the 0.2% proof stress was 345 N / mm 2 or more. Further, in the 10% oxalic acid etch test, Examples Nos. 6 to 8 are A having a stepped structure having no grooves in the crystal grain boundaries, and Examples Nos. 9 and 10 have a mixed grain structure (partially in the grain boundaries). B of the organization with a groove). The austenite crystal grain size was 10.5 to 12.0, and in the atmospheric exposure test, the generation of rust was satisfactory.
[0034]
Further, in Examples Nos. 11 to 14 of the present invention, the 0.2% proof stress was 578 to 810 N / mm 2 , and all the 0.2% proof stress was 490 N / mm 2 or more. Further, in the 10% oxalic acid etch test, all of them were A having a stepped structure having no grooves at the crystal grain boundaries. The austenite grain size was 10.5 to 11.0, and in the air exposure test, no rust was generated, which was good.
[0035]
On the other hand, in Comparative Example 1, since the end temperature of hot rolling is higher than that of the present invention and the processing rate of hot working is low, 273N whose 0.2% proof stress is lower than 295 N / mm 2 or more of the present invention. / mm 2, also austenite grain size was larger particle size number 4.5 grain size number of 5 or more of the present invention. However, the 10% oxalic acid etch test was A with a stepped structure, and the atmospheric exposure test was good with no rust.
In Comparative Example 2, since the end temperature of hot rolling was within the range of the present invention, the 0.2% proof stress was as high as 405 N / mm 2 , but because the cooling rate was slow, the 10% oxalic acid etch test was complete. C was a groove-like structure having one or more crystal grains surrounded by grooves, and rust was slightly generated in the air exposure test.
[0036]
Since the comparative example 3 is cold worked after the solution treatment, the 0.2% proof stress is 362 N / mm 2 , and the manufacturing conditions up to the hot working are higher than those in the same example 1. In the 10% oxalic acid etch test, it was A with a stepped structure with no grain boundaries, but the corrosion resistance decreased due to hardening (strain) by cold working, and in the atmospheric exposure test Rust was slightly generated.
In Comparative Example 4, since the end temperature of hot rolling is lower than that of the present invention, the 0.2% proof stress is 630 N / mm 2 , and the manufacturing conditions until hot working are higher than those in Example 1. In the 10% oxalic acid etch test, the crystal grain boundary was B in the mixed structure (partially grooved structure), but in the atmospheric exposure test, rust was slightly generated.
[0037]
【The invention's effect】
Stainless steel rebar of the present invention, by the above configuration, without being corroded even in corrosive environments, also 0.2% proof stress 295N / mm 2 or more, 345N / mm 2 or more, or 490 N / An excellent effect of being at least mm 2 is achieved.
Moreover, the manufacturing method of the stainless steel rebar of the present invention has an excellent effect that the stainless steel rebar can be manufactured at a low cost by adopting the above configuration.
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