JP4624904B2 - コンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼 - Google Patents
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Description
例えば、特開昭62−1888754号公報には、0.30〜5.00質量%のCrと0.50超〜1.50質量%のCuを複合添加すると共に、Ni、 Mo、 Vを併せて添加することによって、耐食性と曲げ加工性を向上させた鉄筋が開示されている。
このようなCr量のステンレス棒鋼は安価でしかも優れた耐食性を有している。鉄筋の性能としては、素材自身の耐食性に加えて、コンクリートとの高い付着強度を有することが重要であるが、特開平4−26719号公報には付着強度に関しては検討されていなかった。
(1)質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.03%以下、
Cr:10.50〜13.50%を含み、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、
表面の軸線方向に設けられたリブと、該リブと交差する節とを有しており、少なくとも一つの節が前記リブに対し30度〜85度または95度〜150度の角度で交わり、該節の高さが公称直径の4.0%以上10.0%以下で、前記リブに対し同方向の節と節の間隔が公称直径の0.5倍以上2.0倍以内であることを特徴とする、コンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.03%以下、
Cr:10.50〜13.50%を含み、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、
0.2%耐力が295MPa以上を有し、
表面の軸線方向に設けられたリブと、該リブと交差する節とを有しており、
少なくとも一つの節が前記リブに対し30度〜85度または95度〜150度の角度で交わり、該節の高さが公称直径の4.0%以上、10.0%以下で、前記リブに対し同方向の節と節の間隔が公称直径の0.5倍以上2.0倍以内であることを特徴とする、コンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
Ni:0.6%以下、
N::0.1%以下、
γp= 700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧0で、
0.2%耐力が295MPa以上であることを特徴とする、(1)または(2)に記載のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
Ni:0.6%以下、
N::0.1%以下、
γp= 700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧10で、
0.2%耐力が345MPa以上であることを特徴とする、(1)または(2)に記載のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
Ni:0.66%以下、
N::0.1%以下、
γp= 700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧15で、
0.2%耐力が390MPa以上であることを特徴とする、(1)または(2)に記載のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
(C: 0.15 質量%以下)
Cは、オーステナイト相および炭化物の生成元素である。オーステナイト相は、熱間加工後においてマルテンサイト組織を生じて強度を向上させ、また微細炭化物も強度の向上に寄与する。しかしながら、 0.15質量%超では硬くなり過ぎて靱性が劣化する。従って、C量は 0.15 質量%以下の範囲に限定した。溶接部の靭性を確保するためには、C量は0.03 質量%以下の範囲にすることが望ましい。
また、0.001質量%未満ではオーステナイト相や微細炭化物の生成量が少なすぎて強度が不足するため、0.001%以上含有することが望ましい。
Siは、脱酸剤として有用な元素であるが、含有量が 2.0質量%超になると硬くなり機械的性質が劣化する。従って、Si量は 2.0 質量%以下とした。
また、0.1%未満では脱酸効果が得られないため0.1%以上含有することが望ましい。
Mnも、Cと同様、オーステナイト相生成元素であるが、Mn含有量が 2.0質量%超になると鋼中に残存する介在物が多くなり耐食性が劣化する。従って、Mn量は2.0 質量%以下の範囲とした。
また、含有量が0.1質量%より少ないとオーステナイト相の生成が不十分となるため、熱間加工後のマルテンサイト組織が少なくなって、強度不足となる。したがって0.1%以上含有することが望ましい。
Pは、靱性等の機械的性質を劣化させるだけでなく、耐食性に対しても有害な元素であり、特にP含有量が0.04質量%超になるとその悪影響が顕著になるので、P量は0.04質量%以下とした。
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、初期発銹起点となる。またSは、結晶粒界に偏析して、粒界脆化を促進する有害元素でもあるので、極力低減することが好ましい。特にS含有量が0.03%を超えるとその悪影響が顕著になるので、S量は0.03%以下とした。
Crは、本発明における耐食性発現成分として重要な元素である。本発明で対象にする鉄筋として、コンクリート中において塩化物イオン濃度に対する耐食性を確保するためには、少なくとも 10.50%以上のCrが必要である。一方、Cr量が13.50%超になると、耐食性は良くなるものの、フェライト相の生成量が多くなって溶接部の靱性不足となることやコストアップに繋がる。従って、Cr量は10.50 %以上13.50%以下とした。
Niは、過剰に添加するとマルテンサイト組織が析出し加工性を劣化させるため、上限を0.6%とした。また、靱性を高めるために0.05質量%以上添加することが望ましい。
Nは、オーステナイト相および窒化物の生成元素であり強度を高めるが、耐食性、靭性を劣化させるため上限を0.1%とした。また、0.001質量%未満ではオーステナイト相や窒化物の生成が少なく強度向上の効果が得られないため0.001質量%以上添加することが望ましい。
なお、以上の元素以外の成分は特に規定しないが、Feおよび不可避的不純物からなる。
図1(a)は本発明のステンレス異形棒鋼の側面図、図1(b)はA-A断面図およびB−B断面図、図1(b)は斜視図を示しており、本発明のステンレス異形棒鋼は、表面の軸線方向に設けられたリブと、該リブと交差する節とを有している。
節とリブの角度は30度〜85度あるいは95度から150度の角度であれば、30度未満あるいは150度超ではコンクリートの付着強度が小さくなって節の効果を果さない。また、一般的な節とリブが90度の鉄筋を含め、節とリブの角度が85度超95度未満の場合、棒鋼を垂直に立ててコンクリートを打設した時に気泡が節にトラップされて逃げ難くなるため、施工後コンクリートと異形棒鋼の界面で隙間が形成され易くなり、密着性が下がることに加え、鉄筋表面の水分や酸素量も多くなるので腐食しやすくなる。したがって、鉄筋を垂直、または水平に使用した場合に、気泡が節にたまりにくくなり、コンクリートの付着強度が向上するように、節とリブの角度は30度以上85度以下あるいは95度以上150度以下の角度とした。
また、節の幅に関しては特に規定しないが、小さすぎると疵が付きやすく曲げ加工を行った場合に割れの起点となり易い。また大きすぎると節の表面においてコンクリートとの滑りが生じ易くなり付着強度向上の効果が無くなる。以上より節の幅は1mm以上10mm以下が望ましい。
γp=700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2と0.2%耐力が図1に示すように良い相関を示すことを見出した。すなわち
ステンレス異形棒鋼の実用的な強度レベルとして、
γp=≧0で0.2%耐力が295MPa以上、
あるいは、
γp=≧10で0.2%耐力が345MPa以上、
あるいは、
γp=≧15で0.2%耐力が390MPa以上と規定するものである。
また、鉄筋表面の脱スケールに関しては、脱スケールを施したものは、施さないものに比べ、表面の耐食性が良くなり、発錆しにくくなる。これは、耐食性の低いFe、Cr酸化物とその下地のCr欠乏層を取り除くことにより、健全な不動態皮膜が形成するため、脱スケールを施したものは耐食性が良くなる。
(1)溶製
スクラップ等のFe、Cr原料を電気炉にて溶解した溶鋼を、AOD等により脱炭 、成分調整したものを、連続鋳造にてビレットを製造する。
(2)熱間圧延
ビレットを、1100〜1200℃に加熱したのち、熱間圧延の最終ロー ルにて異形形状を付与するロールにて圧延を行い、異形形状を有する棒鋼あ るいは線材コイルとする。なお、異形形状を付与する方法は、熱間鍛造等に よる方法もある。
(3)仕上工程
熱間圧延により製造した棒鋼あるいは線材は、矯直等を施して使用すること が可能であるが、必要に応じて適当な熱処理により強度を調整する。また、 より耐食性を向上させる場合には、熱間圧延後、場合によっては、ショット ブラスト、さらには硝酸+弗酸等による脱スケール処理を施す。
比較例をNo.27〜31に示す。No.27は節の角度が小さいため付着強度が小さかった。No.28は節の高さが小さいため、付着強度が小さかった。
No.29は節の間隔が大きすぎるため、付着強度が小さかった。
No.30は鋼中Cr量が低いため耐食性が低下し、40℃飽和Ca(OH)2、2%Cl-溶液浸漬試験の結果、発錆した。No.31は鋼中Cr量が高く耐食性も高いが、コストも高くなる。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.03%以下、
Cr:10.50〜13.50%を含み、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、
表面の軸線方向に設けられたリブと、該リブと交差する節とを有しており、
少なくとも一つの節が前記リブに対し30度〜85度または95度〜150度の角度で交わり、該節の高さが公称直径の4.0%以上10.0%以下で、前記リブに対し同方向の節と節の間隔が公称直径の0.5倍以上2.0倍以内であることを特徴とする、コンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。 - 質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.04%以下、
S:0.03%以下、
Cr:10.50〜13.50%を含み、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、
0.2%耐力が295MPa以上を有し、
表面の軸線方向に設けられたリブと、該リブと交差する節とを有しており、
少なくとも一つの節が前記リブに対し30度〜85度または95度〜150度の角度で交わり、該節の高さが公称直径の4.0%以上、10.0%以下で、前記リブに対し同方向の節と節の間隔が公称直径の0.5倍以上2.0倍以内であることを特徴とする、コンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。 - さらに、質量%で、
Ni:0.6%以下、
N::0.1%以下、
γp=700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧0で、
0.2%耐力が295MPa以上であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載
のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。 - さらに、質量%で、
Ni:0.6%以下、
N::0.1%以下、
γp=700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧10で、
0.2%耐力が345MPa以上であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。 - さらに、質量%で、
Ni:0.66%以下、
N::0.1%以下、
γp=700×(C)+20×(Ni)+800×(N)+10×(Mn)
−6.2×(Cr)−9.2×(Si)+10×(Cu)
−9.3×(Mo)−74.4(Ti)−3.1×(Nb)
−37×(Al)+63.2≧15で、
0.2%耐力が390MPa以上であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のステンレス異形棒鋼において、外表面が脱スケールされていることを特徴とするコンクリート構造物中における耐久性に優れたステンレス異形棒鋼。
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