JP7238282B2 - Pc鋼棒 - Google Patents
Pc鋼棒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7238282B2 JP7238282B2 JP2018122065A JP2018122065A JP7238282B2 JP 7238282 B2 JP7238282 B2 JP 7238282B2 JP 2018122065 A JP2018122065 A JP 2018122065A JP 2018122065 A JP2018122065 A JP 2018122065A JP 7238282 B2 JP7238282 B2 JP 7238282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- steel bar
- concrete
- heat treatment
- content
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
蒸気養生模擬熱処理:大気下において80℃で3時間保持
オートクレーブ養生模擬熱処理:大気下において180℃で3時間保持
具体的には、PC鋼棒に対して、上記コンクリート打設模擬熱処理(蒸気養生模擬熱処理、オートクレーブ養生模擬熱処理)のいずれかを実施した後、常温(25℃)において、JIS Z 2241(2011)に準拠した引張試験を実施して、応力-歪み曲線を作成する。作成された応力-歪み曲線から求めた一様伸びを、「コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸び」と定義する。
本発明によるPC鋼棒の化学組成は、次の元素を含有する。
炭素(C)は、鋼の強度を高める。C含有量が0.21%未満であれば、JIS G 3137(2008)中のD種に準拠した引張強度TS及び耐力YPが得られない。一方、C含有量が0.29%を超えれば、焼入れ後の強度が高くなりすぎる。この場合、上記JIS規格中のD種に準じた全伸びを満たすことができない。したがって、C含有量は0.21~0.29%である。C含有量の好ましい下限は、0.22%であり、さらに好ましくは0.23%である。C含有量の好ましい上限は0.28%であり、さらに好ましくは0.27%である。
シリコン(Si)は、鋼の焼戻し軟化を抑制する。Siの含有により、高温での焼戻しを実施しても高い耐力YPを維持しつつ、全伸びを高めることができる。Si含有量が0.80%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Si含有量が1.40%を越えれば、鋼の延性が低下して、上記JIS規格のD種に準拠した全伸び及び/又はコンクリート打設模擬熱処理後の十分な一様伸びが得られない。したがって、Si含有量は0.80~1.40%である。Si含有量の好ましい下限は0.90%であり、さらに好ましくは1.00%である。Si含有量の好ましい上限は1.20%である。
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mn含有量が1.00%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Mn含有量が2.00%を超えれば、偏析が生じやすく、また、粗大なMnSが生成する。粗大なMnSは、PC鋼棒の靱性及び疲労強度を低下する。したがって、Mn含有量は1.00~2.00%である。Mn含有量の好ましい下限は1.20%であり、さらに好ましくは1.40%である。Mn含有量の好ましい上限は1.80%である。
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Crはさらに、焼戻し時の硬さを高める。Crはさらに、全伸び及びコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びを高める。Mo及びVの含有と重畳しても、Cr含有量が0.10%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Cr含有量が0.80%を超えれば、焼入れ性が高くなりすぎ、焼入れ後のベイナイト分率が十分に得られないため、PC鋼棒の全伸び及び/又はコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが低下する。したがって、Cr含有量は0.10~0.80%である。Cr含有量の好ましい下限は0.30%であり、さらに好ましくは0.40%である。Cr含有量の好ましい上限は0.60%であり、さらに好ましくは0.55%である。
リン(P)は不純物である。Pは鋼を脆化する。特に、旧オーステナイト粒界に偏析したPは、鋼の衝撃値を低下し、さらに、水素の侵入による遅れ破壊を引き起こす。したがって、P含有量は0.030%以下である。P含有量の好ましい上限は0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
硫黄(S)は不純物である。Sは鋼を脆化する。Sはさらに、Mnと結合してMnSを形成する。粗大なMnSは破壊起点となるため、鋼の破壊特性が低下する。MnSはさらに、腐食の起点となり得る。そのため、鋼の耐食性が低下する。したがって、S含有量は0.030%以下である。S含有量の好ましい上限は0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
モリブデン(Mo)及びバナジウム(V)は、Crと重畳して鋼の焼入れ性を高め、かつ、焼戻し硬さを高める。焼戻し硬さを高めることにより、高温での焼戻しが可能となる。その結果、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが4.0%以上になる。Mo及びVのいずれか1種以上が合計で0.05%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Mo及びVのいずれか1種以上が合計で0.50%を超えれば、鋼の延性及び靱性が低下する。したがって、Mo及びVのいずれか1種以上の合計含有量は0.05~0.50%である。Mo及びVのいずれか1種以上の合計含有量の好ましい下限は0.10%である。Mo及びVのいずれか1種以上の合計含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.30%である。
上述のPC鋼棒の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ni及びCuからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。Ni及びCuはいずれも任意元素であり、鋼の耐食性及び靱性を高める。
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼の耐食性と靭性とを高める。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が0.50%を超えれば、上記効果が飽和する。Ni含有量が0.50%を超えればさらに、原料コストが高くなり、かつ、製造性も低下する。したがって、Ni含有量は0~0.50%である。上記効果をより有効に得るためのNi含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Ni含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.25%である。
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、CuはNiと同様に鋼の耐食性と靭性とを高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が0.50%を超えれば、上記効果が飽和する。Cu含有量が0.50%を超えればさらに、原料コストが高くなり、かつ、製造性も低下する。したがって、Cu含有量は0~0.50%である。上記効果をより有効に得るためのCu含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Cu含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.20%である。
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、TiはC又はNと結合してTi炭化物、Ti窒化物等の析出粒子を形成する。これらの析出粒子は、オーステナイト中においてピン止め粒子として機能し、オーステナイト粒を微細化する。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.100%を超えれば、上記析出粒子が粗大化して、破壊起点となる。この場合、PC鋼棒の延性及び靱性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.100%である。上記効果をより有効に得るためのTi含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.040%である。
アルミニウム(Al)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Alは鋼を脱酸する。Alが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Al含有量が0.100%を超えれば、酸化物系介在物が粗大化して破壊起点となる。この場合、PC鋼棒の延性及び靱性が低下する。したがって、Al含有量は0~0.100%である。上記効果をより有効に得るためのAl含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Al含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.040%である。
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは鋼の焼入れ性を高め、PC鋼棒の引張強度TS及び耐力YPを高める。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が0.0060%を超えれば、粗大な析出物(Fe23(CB)やBN等)を形成して、PC鋼棒の延性及び靱性を低下する。したがって、B含有量は0~0.0060%である。上記効果をより有効に得るためのB含有量の好ましい下限は0.0010%であり、さらに好ましくは0.0015%である。B含有量の好ましい上限は0.0050%であり、さらに好ましくは0.0040%である。
本発明のPC鋼棒のミクロ組織において、マルテンサイトの面積率は70.0%以上であり、ベイナイトの面積率は5.0%以上である。初析フェライト及びパーライトの総面積率は0%である。つまり、本発明のPC鋼棒のミクロ組織(マトリクス)は、マルテンサイトとベイナイトとからなる。
ミクロ組織中の各相(マルテンサイト、ベイナイト、初析フェライト、パーライト)の面積率は次の方法で測定できる。
[引張強度TS、耐力YP及び全伸び]
本発明によるPC鋼棒は、上記化学組成及びミクロ組織を有し、さらに、次の機械特性を有する。
引張強度TS:1420MPa以上
耐力YP:1275MPa以上
全伸び:5.0%以上
本発明によるPC鋼棒はさらに、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが4.0%以上である。コンクリート打設模擬熱処理は、下記に定義されたオートクレーブ養生模擬熱処理、及び蒸気養生模擬熱処理のうちのいずれかである。
本発明によるPC鋼棒の製造方法の一例を説明する。なお、以降で説明する製造方法は、本発明のPC鋼棒の製造方法の一例である。そのため、他の製造方法によっても、上記化学組成、ミクロ組織、及び、機械特性を有するPC鋼棒が製造される場合がある。
上述の化学組成を有する素材を準備する。素材はたとえば、鋳片(ブルーム、スラブ又はビレット)、又は、鋼塊である。素材は次の方法により製造される。上記化学組成の溶鋼を製造する。溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する。又は、溶鋼を用いて造塊法により鋼塊(インゴット)を製造する。以上の工程により、素材を準備する。
巻取り温度は、中間鋼材をリング状に形成した位置での中間鋼材の温度を意味する。巻取り温度が750℃未満であれば、PC鋼棒のミクロ組織において、初析フェライト及びパーライトが生成し、初析フェライト及びパーライトの面積率が0%よりも大きくなる。その結果、JIS規格の上記D種の引張強度TS及び/又は耐力YPを満たすことができない。一方、巻取り温度が950℃を超えれば、PC鋼棒のミクロ組織において、実質的にマルテンサイト単相となり、ベイナイトの面積率が5.0%未満となる。その結果、全伸び及び/又は一様伸びが低くなる、又は、直接焼入れ後の矯直工程で、中間鋼材に割れが発生する。したがって、巻取り温度は750~950℃である。
搬送時間とは、中間鋼材が、巻取り温度の測定地点から水冷槽に至るまでの時間(つまり、巻取り温度の測定地点から焼入れ開始直前までに掛かる時間)である。中間鋼材は通常、巻取り温度の測定地点から、水冷槽に至るまでの間、ステルモア方式のコンベア上で搬送される。なお、搬送中の中間鋼材は空冷される。
冷却速度は、中間鋼材の温度が、直接焼入れ開始直前の温度から、200℃に至るまでの冷却速度の平均値(℃/秒)を意味する。
直接焼入れ後の中間鋼材は、リング状に巻き取られている。そこで、直接焼入れ後の中間鋼材を矯直し、かつ、焼戻しを実施して、所望の機械特性(上記JIS規格のD種に準拠した引張強度TS、耐力YP及び全伸び)を得る。
矯直後の中間鋼材に対して、焼戻しを実施する。焼戻しはたとえば、駒矯直機と同一ラインに配置された高周波加熱装置を用いて実施される。
PC鋼棒の長手方向に垂直な断面において、R/2位置を含むサンプルを採取した。サンプルのうち、R/2位置を含む表面(観察面という)を機械研磨した。機械研磨された観察面を3%ナイタル(質量%で3%硝酸を含有するエタノール溶液)でエッチングした。エッチングされた観察面のうち、任意の5視野(各視野の面積は100μm×80μm)に対して、1000倍の光学顕微鏡で観察した。各視野における相(マルテンサイト、ベイナイト、初析フェライト、パーライト)を同定し、各視野における各相の総面積(μm2)を求めた。5視野全てにおけるマルテンサイトの総面積(μm2)、ベイナイトの総面積(μm2)、初析フェライトの総面積(μm2)、及び、パーライトの総面積(μm2)を求めた。得られた各相の総面積の、5視野の総面積に対する比を各相の面積率(%)と定義した。測定結果を表2に示す。
各試験番号のPC鋼棒について、JIS Z 2241(2011) 付属書Dの2号試験片に準拠して引張試験片を採取した。引張試験片において、圧延線径φ10.3mm、公称径φ10.0mmであり、標点間距離は80mm、平行部長さは150mmであった。引張試験片を用いて、JIS Z 2241(2011)に準拠して、常温(25℃)、大気中において引張試験を実施して、引張強度TS(MPa)、耐力YP(MPa)、及び、全伸び(%)を求めた。得られた結果を表2に示す。
各試験番号のPC鋼棒において、引張強度TS、耐力YP及び全伸び評価試験と同様の引張試験片を採取した。引張試験片に対して、各試験番号において、次のコンクリート打設模擬熱処理(養生)を実施した。
試験番号1、5~12、23、27、29、31:オートクレーブ養生模擬熱処理(表2中にて「O養生」と記載)
試験番号2~4、13、15~17、19~21、25、26:蒸気養生模擬熱処理(表2中にて「J養生」と記載)
表2を参照して、試験番号1~12の化学組成は適切であり、製造条件も適切であった。そのため、製造されたPC鋼棒のミクロ組織において、マルテンサイトの面積率は70.0%以上であり、ベイナイトの面積率は5.0%以上であった。さらに、初析フェライト及びパーライトの総面積率は0.0%であった。その結果、引張強度TSは1420MPa以上、耐力YPは1275MPa以上であり、全伸びは5.0%以上であった。さらに、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びは4.0%以上であった。
Claims (2)
- PC鋼棒であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.21~0.29%、
Si:0.80~1.40%、
Mn:1.00~2.00%、
Cr:0.10~0.80%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Mo及びVのいずれか1種以上:合計で0.10~0.40%、
Ni:0~0.50%、
Cu:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Al:0~0.100%、及び、
B:0~0.0060%、
を含有し、
残部はFe及び不純物からなり、
前記PC鋼棒の長手方向に垂直な断面において、R/2位置(PC鋼棒の半径を二等分する位置)でのミクロ組織において、
マルテンサイトの面積率が70.0%以上であり、
ベイナイトの面積率が5.0%以上であり、
初析フェライト及びパーライトの総面積率が0%であり、
引張強度TSが1420MPa以上であり、
耐力YPが1275MPa以上であり、
全伸びが5.0%以上であり、
180℃で3時間保持した後の一様伸び、又は、80℃で3時間保持した後の一様伸び
が4.0%以上である、PC鋼棒。 - 請求項1に記載のPC鋼棒であって、
前記化学組成は、
Ni:0.10~0.50%、
Cu:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Al:0.005~0.100%、及び、
B:0.0010~0.0060%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、PC鋼棒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018122065A JP7238282B2 (ja) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Pc鋼棒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018122065A JP7238282B2 (ja) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Pc鋼棒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020002422A JP2020002422A (ja) | 2020-01-09 |
JP7238282B2 true JP7238282B2 (ja) | 2023-03-14 |
Family
ID=69098842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018122065A Active JP7238282B2 (ja) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Pc鋼棒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7238282B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7091163B2 (ja) * | 2018-06-27 | 2022-06-27 | 日本製鉄株式会社 | Pc鋼棒 |
CN113567242B (zh) * | 2021-07-05 | 2022-02-18 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种检测钢筋混凝土或预应力混凝土梁抗力的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000026919A (ja) | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Kawasaki Steel Corp | Pc鋼棒の製造方法 |
-
2018
- 2018-06-27 JP JP2018122065A patent/JP7238282B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000026919A (ja) | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Kawasaki Steel Corp | Pc鋼棒の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020002422A (ja) | 2020-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10000833B2 (en) | Thick, tough, high tensile strength steel plate and production method therefor | |
JP6107437B2 (ja) | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた油井用低合金高強度継目無鋼管の製造方法 | |
JP6497450B2 (ja) | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 | |
JP6126881B2 (ja) | ねじり加工性に優れるステンレス鋼線とその製造方法、並びに、ステンレス鋼線材とその製造方法 | |
JP2012132088A (ja) | 建築構造部材向け角形鋼管用厚肉熱延鋼板およびその製造方法 | |
JP2013127099A (ja) | 加工性に優れた高強度鋼板およびその製造方法 | |
JP6055343B2 (ja) | 低温曲げ加工性に優れた非磁性鋼およびその製造方法 | |
JP2017141502A (ja) | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 | |
CN111886354B (zh) | 具有优异的延性和扩孔性的高强度钢板 | |
KR20210093326A (ko) | 열연 강판 | |
US20160333448A1 (en) | Steel and method of manufacturing the same | |
JP7238282B2 (ja) | Pc鋼棒 | |
JP5796781B2 (ja) | ばね加工性に優れた高強度ばね用鋼線材およびその製造方法、並びに高強度ばね | |
JP7091163B2 (ja) | Pc鋼棒 | |
US11453925B2 (en) | Seamless steel pipe and method for producing same | |
US11401594B2 (en) | Hot-rolled steel sheet for coiled tubing and method for manufacturing the same | |
JP7163639B2 (ja) | 鋼棒又は鋼製品と、それらの製造方法 | |
JP2019052341A (ja) | 曲げ加工性に優れた非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法 | |
JP2017186645A (ja) | 高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板 | |
JP2016108628A (ja) | 二相ステンレス鋼材の製造方法 | |
JP7472826B2 (ja) | 電縫溶接鋼管およびその製造方法 | |
JPH05255738A (ja) | 耐遅れ破壊特性の優れた機械構造用鋼の製造方法 | |
WO2024202565A1 (ja) | 棒鋼、ボルト及びボルトの製造方法 | |
JP2022183773A (ja) | 鋼の連続鋳造方法 | |
JP2023160565A (ja) | 鋼の連続鋳造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
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: 20230131 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230213 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7238282 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |