JPH02254134A

JPH02254134A - 建築構造物用耐火鋼材

Info

Publication number: JPH02254134A
Application number: JP7482489A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kataoka; 片岡　義弘; Kiyoshi Uchida; 清内田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-12
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2948231B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、建築構造物に使用される鋼材に関し、とく
に常温における強度、靭性および溶接性などはＪＩＳ規
格構造用鋼（３Ｍ５０など）と同等の特性値を維持した
上で、高温での耐力の一層の向上を図ったものである。

（従来の技術）従来、建築構造用鋼材としては、ＪＩＳＧ３１０６　Ｑ
８接構造用圧延鋼材」などに規定されている鋼材が使用
されているが、この種鋼材は３５０°Ｃ以上の高温にさ
らされると耐力が著しく低下するため、建築物に火災が
発生した場合でも、鋼材の温度が３５０°Ｃを超えない
ように耐火被覆を施すことが義務づけられている。

このような耐火被覆の実施は、施工コストを上昇させる
だけでなく、支柱などの占有面積の増大を招き、居住空
間の有効利用を阻害する。

そこでかような耐火被覆処理の軽減または削減を可能と
するため高温においても高い耐力を有する鋼材の使用が
種々検討されている。

しかしながら、従来の％Ｍｏ鋼や］、Ｃｒ−′ＡＭｏ鋼
などの高温用鋼では常温強度が高すぎて加工性に難点が
あるだけでなく、溶接性も５Ｍ５０鋼などの構造用鋼に
比べ大幅に劣ることから、建築構造物用としては適用で
きない。

また、特公昭５６−３１８６７号公報、特開昭５７−１
４０８．５５号公報および特開昭５７−１７４４３５号
公報などに、上記％Ｍｏ鋼、ｌＣｒ−％Ｍｏ鋼などの合
金元素量を少なくして溶接性を改良した高温用鋼が提案
されているが、これらの鋼も建築構造物用耐火鋼として
は高温耐力が十分とはいい難く、しかも常温強度が高く
、また溶接性に劣るという欠点もある。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、従来の高温用低合金鋼に比べて溶接
性に優れ、また従来の溶接構造用鋼よりも高温強度（特
に降伏強さまたは耐力）が高く、しかも常温強度、靭性
なとは同等程度の特性を有する建築構造物用耐火鋼材を
提案することにある。

（課題を解決するための手段）さて発明者らは、上記の目的を達成すべく鋼材の成分組
成について鋭意研究を行った。その結果、ｉ）Ｍｏを適
正量添加した上でＭｎの添加量を制限することによって
高温における耐力の低下を抑制でき、ｉｉ）またＣｒ、　Ｎ＋、　Ｃ＋＋などの添加によって
耐酸化性を向上させ、ｉｉｉ　）さらにＶやＮｂの添加量を微量にして炭素当
量の増大を抑えて常温強度を確保することによって、常温強度、靭性および溶接性は従来の溶
接構造鋼と同等もしくはそれ以上であって、高温におけ
る耐力が著しく向上する（たとえば６００°Ｃにおける
耐力が常温における耐力の６０％以上）ことの知見を得
た。

また上記の成分に加え、ＡＩやＴｉ、　ＲＥＭなどを添
加することにより、大入熱溶接継手特性も改善されるこ
とを併せて見出した。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、Ｃ：　Ｑ、０３〜０．ｌ５ｗｔ％（以下単に％で示す）
、Ｓｉ　：　０．０１〜１．０　％、Ｍｎ　：　０．１０〜１．０　　％、Ｃｒ　：　０．０５〜０．４０％、Ｎｉ　：　０．０５〜０．３０％、Ｍｏ　：　０．１０〜０．４０％、Ｃｕ　：　０．０５〜０．３０％ならびに■およびＮｂ
のうちから選んだ一種または二種：　０．００５〜０．
０３％を含有し、ときにはさらにＡＩ　：　０．００５〜０．１０％、Ｔｉ　：　０．００５〜０．０２０％およびＲＥＭ　　
：ｏ、ｏｏ１〜０．０２０％のうちから選んだ少なくと
も一種を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物よりな
り、しかも下記に示す炭素当量（Ｃｅｑ）が０．４３％
以下である建築構造物用耐火鋼材である。

記まずこの発明において、成分組成を上記の範囲に限定し
た理由について説明する。

Ｃ：０．０３〜０．１５％Ｃは、所定の強度を確保するために添加するが、０．０
３％未満ではその添加効果に乏しく、一方０．１５％を
超えると溶接性、靭性が劣化するため、０．０３〜Ｄ、
１５％の範囲に限定した。

Ｓｉ　：　０．０１〜１．０％Ｓｌは、製鋼時の脱酸剤および強度向上元素として添加
するが、０．０１％未満ではその効果に乏しく、一方１
．０％を超えると靭性が著しく劣化するので、０．０１
〜１．０％の範囲とした。

にｎ：０．１０〜１．０％Ｍｎは、鋼の脱酸および常温強度を確保するために少な
くとも０．１０％を必要とするが、ＨＯ共存下における
Ｍｎの多量添加は、高温の耐力を著しく低下させるだけ
でなく、溶接性も併せて劣化するので、０、１０〜１．
０％の範囲で添加するものとした。

第１図に、６００°Ｃにおける降伏点または耐力と常温
における降伏点または耐力比と、ｉｎ量との関係を示す
。

同図より明らかなように、１１ｎが１．０％を超えると
、高温における降伏点、耐力は常温強度に比べて急激に
低下している。

Ｃｒ　：　０．０５〜０．４０％Ｃｒは、常温強度、高温強度および耐酸化性を向上させ
るため少なくとも０．０５％を必要とするが、０．４０
％を超えると溶接性が劣化するので、０．０５〜０．４
０％の範囲に限定した。

Ｎｉ　：　０．０５〜０．３０％１１ｉは、強度と靭性を向上させるために添加するが、
０．０５％未満ではその効果に乏しく、一方０．３０％
を超えると焼入性が高くなりすぎ、また経済的にも高価
となるため、０．０５〜０．３０％の範囲とした。

Ｍｏ　：　０．１０〜０．４０％ＭＯは、高温強度の向上に極めて有効な元素であり、そ
の効果を発揮させるためには少なくとも０．１０％を必
要とするが、０．４０％を超えると溶接性、靭性に悪影
響を及ぼずだけでなく、経済的にも不利となるので、０
．１０〜０．４０％の範囲で添加するものとした。

Ｃｕ　：　０．０５−０．３０％Ｃｕは、溶接性を阻害することなしに常温強度および高
温強度を向上させるだけでなく、耐候性も向」ニさせる
有用元素であるが、含有量が０．０５％未満ではその添
加効果に乏しく、一方０．３０％を超えると熱間加工性
の劣化を招くので、０．０５〜０．３０％の範囲に限定
した。

Ｖおよび／またはＮｂ　：　０．００５〜０．０３％Ｖ
、　Ｎｂはともに、常温強度、高温強度の向上および細
粒化効果による靭性の向上に有効な元素であり、少なく
とも０．００５％を必要とするが、０．０５％を超える
と逆に靭性のみならず溶接性の劣化を招くので、０．０
０５〜０．０３％の範囲に限定した。

さらに常温強度および溶接性をＪＩＳ規格溶接構造用５
Ｍ５０．５Ｍ５３などと同程度とするためには、炭素当
量（Ｃｅｑ）の調整が重要であり、かかるＣｅｑを０．
４３％以下に制限することが肝要である。

以上がこの発明の基本成分であるが、この発明では、さ
らにＡＩやＴｉ、　ＲＥＭなどを下記の範囲で添加する
ことによって大入熱溶接継手の靭性向上を図ることがで
きる。

Ａｌ　：　０．００５〜０．１０％Ａ１は、０．００５％未満ではその添加効果がなく、一
方０．１０％超では熱間加工性、靭性の劣化を招（ので
、０．００５〜０．１０％の範囲に限定した。

Ｔｉ　：　０．００５〜０．０２０％Ｔｉは、０．００５％未満ではその添加効果がなく、一
方０．０２０％超では母材の靭性だけでなく継手の靭性
も逆に低下させるため、添加量ばｏ、ｏｏｓ〜０．０２
０％とした。

ＲＥＭ　　：０．００１〜００２０％１？ＥＭは、０．００１％未満ではその添加効果がな（
、一方０．０２０％超になると鋼の清浄性が著しく低下
するので、０．００１〜０．０２０％の範囲とした。

（作　用）この発明鋼を製造するに当っては、転炉または電気炉で
溶製し、ついで連続鋳造または造塊−分塊法によってス
ラブとしたのち、厚板圧延あるいは条鋼圧延によって鋼
板または形鋼とする方法がとりわけ有利に適合するが、
かような製造法だけに限定されるものではない。

（実施例）表１に示す種々の成分組成（記号Ａ〜■−５）になる溶
鋼から、２００　ｍｍ厚のスラブを作成したのち、１２
００°Ｃに加熱し、ついで厚板圧延により板厚６０ｍｍ
の鋼板とした。

かくして得られた板厚：　６０ｍｍの圧延材の常温およ
び６００　’Ｃにおける引張特性ならびにＯ′Ｃにおけ
る母材および溶接ボンド部の靭性について調べた結果を
表１に併せて示す。

なお同表中、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｊ、におよびＬ鋼が適合例、
一方Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅおよび■鋼が比較例である。

／Ａ鋼は、通常の溶接構造用圧延鋼材５Ｍ５０であるが、
高温での耐力が著しく低下し７ている。Ｂ鋼は、５Ｍ５
０ａにＣｒを０．３％添加した鋼であるが、高温の耐力
は向上していない。Ｃ鋼は、低ＣにしてＶを０．０５％
添加したものであるが、常温、高温ともに強度不足であ
る。Ｄ鋼は、ｓｈ５０ｍにＭｏを０．３％添加した鋼で
あって、高温強度は向上しているものの、靭性が著しく
低Ｔ：しており、また溶接性も悪化している。

ＥｔｉＡば、この発明の適正成分組成範囲がらＭｎｉと
Ｃｅｑが上限を超えるもので、強度的には十分な特性で
あるけれども、靭性と溶接性が劣っている。

１１はＭｎ量とＶ量およびＣｅｑがこの発明の上限を超
えるものであり、同じく強度的には十分であるものの、
靭性と溶接性が著しく低下している。

これに対し、この発明に従うＦ、ＧＨＪＫ、１．、鋼は
いずれも、常温強度、高温強度、溶接性、靭性およびボ
ンド部靭性ずべてにわたって良好な特性値を示しており
、建築構造物用耐火鋼材として優れた鋼であることがわ
かる。

（発明の効果）以上述べたとおり、この発明鋼は、建築構造物に使用さ
れる鋼材として、常温強度、靭性、溶接性が従来の溶接
構造用圧延鋼材と同等であっ°ζ、しかも高温における
耐力の低下が小さく、従来鋼では３５０　’Ｃまでの許
容応力を６００°Ｃ以」−までト昇させることができ、
耐火被覆工程の省略など建築物の施工上、極めて高い効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、６００　’Ｃおよび常温における耐力比とＭ
ｎ量との関係を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ：０．０３〜０．１５ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．４０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、Ｍｏ：０．１０〜０．４０ｗｔ％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０ｗｔ％ならびにＶおよびＮｂ
のうちから選んだ一種または二種：０．００５〜０．０
３ｗｔ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物よ
りなり、しかも下記に示す炭素当量（Ｃｅｑ）が０．４
３ｗｔ％以下である建築構造物用耐火鋼材。記Ｃｅｑ（ｗｔ％）＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）
＋（Ｃｒ／５）＋（Ｎｉ／４０）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ
／１４）２、Ｃ：０．０３〜０．１５ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．４０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、Ｍｏ：０．１０〜０．４０ｗｔ％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０ｗｔ％ならびにＶおよびＮｂ
のうちから選んだ一種または二種：０．００５〜０．０
３ｗｔ％を含有し、かつＡｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０ｗｔ％およびＲＥＭ：０
．００１〜０．０２０ｗｔ％のうちから選んだ少なくと
も一種を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物よりな
り、しかも下記に示す炭素当量（Ｃｅｑ）が０．４３ｗ
ｔ％以下である建築構造物用耐火鋼材。記Ｃｅｑ（ｗｔ％）＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）
＋（Ｃｒ／５）＋（Ｎｉ／４０）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ
／１４）