JPH02305939A - 建築構造用軽量形鋼及びその素材並びにそれらの製造法 - Google Patents

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、例えば工業化住宅用の構造材等として好適
な一般構造用軽量形鋼、及びその素材としての熱延鋼板
、並びにそれらの製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、著しい地価高騰の中にあっても一戸建て住戸に対
する強い願望は衰えることを知らないばかりか、所得の
伸び等を背景とした高級指向の高まりと共に、５０年或
いは１００年と言った長期に亘る耐久性を狙いとした“
高規格住宅”が静かなブームとなっている。

そのため、各工業化住宅メーカーは、“住宅外壁パネル
のセラミックス化”や″ＡＬＣコンクリートの適用範囲
拡大”等によりこれらの要求への精力的な対応姿勢を見
せているが、前記長期保証住宅の骨材（軸組、柱、梁等
）には鉄系素材が最も適していると言うことから、最近
、骨材として使用する軽量形鋼のより一層の耐久性改善
策に関心が寄せられるようになった。

ところで、現在、鉄骨系工業化住宅に用いられている骨
材はＪＩＳ　Ｇ　　３３５０で規定される一般構造用軽
量形鋼並びにＪＩＳ　Ｇ　　３３５０で規定される一般
構造用溶接軽量Ｈ形網であり、素材的には５３４１ａク
ラスの炭素鋼が一般的であった。ただ、これまでは素材
メーカから各工業化住宅メーカに納入される際の製品形
態は熱延黒皮材が殆んどであったが、最近の傾向として
Ｚｎめっき材を素材とした軽量形鋼が増加している。こ
れは、ａ）外壁パネルの隙間部より浸入してくる雨水及
び海塩粒子による骨材の腐食進行。

ｂ）結露の結果室内から浸入してくる水分による骨材の
予想以上の腐食進行。

等が明らかとなったためであり、特に風呂回りや台所回
りでの経年腐食問題が注目を集めている。

しかしながら、素材メーカから納入され、各工業化住宅
メーカでフレームとしての組み立てを完了後、下地処理
としてのリン酸鉄化成処理或いはリン酸亜鉛化成処理が
施され、更にその後アニオン又はカチオン電着塗装或い
は静電粉体塗装が施されて建築現場に運ばれるのが一般
的である“軽量形鋼”では、例えＺｎめっきが施されて
いたとしても以下のような防食上の問題が残されていた
。

即ち、 （ａ）　　建築現場で行われる溶接によって溶接部のめ
っき膜が消失してしまうため、めっき膜による防錆効果
が期待できない。

（ｂ）　　端部におけるめっき膜のつきまわり性が良く
なく、そのためこの部分の耐食性が劣る。

（Ｃ）　　多数のボルト穴あけ部では金属素材面が露出
することとなり、この部分の耐食性が劣る。

（ｄ）　　建築施工時にめっき膜損傷が生じると、該傷
付き部での耐食性が劣化する。

そこで、一部の工業化住宅メーカでは、これら諸問題の
解決策として“従来のめっき鋼板以上に耐食性が優れた
めっき鋼板”をベースとした軽量形鋼を採用しようとす
る動きが始まっているが、軽量形鋼のベース材として如
何に高い耐食性のめっき鋼板を採用しようとも、めっき
鋼板である限りは上記（ａｌ及び（Ｃ）項で指摘した問
題は依然として未解決のままであり、高耐食性めっき鋼
板の採用も十分な対策であると言うことはできなかった
。

更に、「結露の問題からくる経年の腐食に対してはめっ
き手段は必ずしも十分な対策ではない」との指摘も一部
の工業化住宅メーカから寄せられている。

従って、これらの指摘並びにユーザーの高級指向に対処
するためには、軽量形鋼用材料としてＡ）溶接部での耐
食性の劣化が見られないか、或いは極めて軽微である。

Ｂ）ボルト穴あけ部での耐食性劣化が見られないか、或
いは極めて軽微である。

Ｃ）建築施工時に発生しがちな塗膜損傷部での耐食性劣
化が見られないか、或いは極めて軽微である。

等の性能を有するところの、従来材とは耐食性が格段に
優れた鋼材を開発することが必要であった。

しかも、従来の工業化住宅軽量形鋼に取って代わる幅広
い適用を促進するためには、開発すべき鋼材の価格レベ
ルが従来鋼材に十分対抗できるものであることも必要で
あった。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、耐食性に優れる
ことは勿論、取り扱い如何で性能に格別な悪影響が出る
こともなく、しかも価格的にも従来材に十分対抗できる
軽量形鋼を提供すべく種々研究を重ねた結果、「従来考
えられていた“高耐食化”即ち“高耐食めっき適用”と
言う手法ではその目的の達成は困難であるが、素材鋼板
中に通常のステンレス鋼板（例えば５ＵＳ４１ＯＬ）に
おけるよりも少ない量のＣｒを含有させると共に、該素
材鋼板中のその他の成分を適正に調整した場合には、め
っき処理にこだわることなく十分な耐食性確保が可能と
なり、しかも上記諸要求を十分達成できる軽量形鋼が実
現される」との新しい知見を得ることができた。

即ち、適量のＣｒを添加すると共にその他の成分を適正
に調整したＣｒ含有鋼板は、 イ）溶接部での耐食性劣化が極めて小さい。

ｒＪ）　　ボルト穴あけ部での耐食性劣化も極めて軽微
である。

ハ）必要であれば従来の塗装による防錆対策も可能であ
り、例え塗膜に損傷が生じたとしても、傷付き部での耐
食性劣化は母材の良好な耐食性能によって保証されてい
るので格別な不都合を招くことがない。

等の特徴を有することが明らかとなり、しかも次に示す
各種事項をも確認できた訳である。

まず、上述の如く成分調整したＣｒ含有綱板を用い、既
存の“電気抵抗溶接にて軽量形鋼を成形するライン”に
よってＪＩＳ　　Ｇ　　３３５３相当の機械的性質を持
った一般構造用溶接軽ＩＨＪ［ｉ４を製造すべく検討し
たところ、「従来の溶接軽ｉｌＨ形鋼を大気中で電気抵
抗溶接を行った際にしばしば問題となった“ペネトレー
タ”と呼ばれる溶接欠陥（電気抵抗溶接時の加熱により
生成した酸化ス扮−ルが融接部内部に巻き込まれ残留す
ることにより生じる溶接欠陥）が前記特定組成のＣｒ含
有鋼板を素材としたときでもやはり認められがちであ　
　　　゛ったが、この問題に対しては、例えば特開昭６
０−１９９５８２号公報等に示されている如き“非酸化
性雰囲気又は還元性火炎にてシールドした状態での電気
抵抗溶接”を採用することで十分な対処ができる」との
事実が明らかとなり、更に、前記特定組成のＣｒ含有素
材鋼板の製造条件についての様々な検討によって「連続
鋳造法で得た上記組成のＣｒ含有鋼スラブから熱延鋼板
を製造するに際し、スラブの加熱温度、熱間圧延仕上温
度及び仕上板厚、並びに巻取温度を特定条件に規制する
と、構造用軽量形鋼製造用としての機械的諸性質等に十
分価れた高耐食性鋼板を極めて安定に製造することが可
能となる」ことをも知ることができた。

しかも、上記特定組成のＣｒ含有素材鋼板が従来の炭素
鋼製造ラインを活用して製造可能であり、価格的にも従
来の５５−４１ｍクラスの炭素鋼を母材としためっき系
素材に十分対抗できることや、それを素材とした軽量形
鋼が従来の軽量形鋼製造ラインに殆んど手を加えること
なく成形加工可能であることも確認された。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたちのであり、 「電気抵抗溶接成形して成る構造用軽量形鋼、延いては
構造用軽量形鋼を製造するための熱延鋼板を、 Ｃ：　０．００１〜０．１％（以降、成分割合を表わす
％は重量％とする）。

Ｓｉ　：　０．０１〜１．０％、　　　Ｍｎ　：　０．
０１〜２．５％。

Ｐ　：　０．００１〜０．工５％、　　　Ｓ　：　０．
０００１〜０．０２％。

Ｃｒ　：　３．５％以上１０．５％未満。

Ｎ　：　０．００１へ−０，１０％、　’　　Ｏ：　０
．０００１〜０．０２％。

／ｕ　：　０．００１〜０．１％ を含むか、これに加えて Ｃｕ　：　０．ＯＯ１〜０．８％、　　Ｎｉ　：　０．
００１〜０．８％の１種又は２種をも含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避不純物から成る成分組成に構成した点」を
特徴とし、更には ｒ　ｃ　：　ｏ、ｏｏｉ〜０．１％、　　Ｓｉ　：　０
．０１〜１．０％。

Ｍｎ　：　０．０１〜２．５％、　　　Ｐ　：　０．０
０１〜０．１５％。

Ｓ　：　０．０００１〜０．０２％。

Ｃｒ　：　３．５％以上１０．５％未満。

Ｎ　：　０．００１〜０．１０％、　　○　：　０．０
００１〜０．０２％。

Ａｆ　：　０．００１〜０．１％ を含むか、これに加えて Ｃｕ　：　０．００１〜０．８％、　　Ｎｉ　：　０．
００１〜０．８％の１種又は２種をも含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避不純物で構成された熱延鋼板を、非還元性
雰囲気又は還元性火炎にてシールドした状態で電気抵抗
溶接して成形し、構造用軽量形鋼を製造する点」並びに ｒ　Ｃ：　０．００１〜０．１％、　　Ｓｉ　：　０．
０１〜１．０％。

Ｍｎ　：　０．０１〜２．５％、　　　Ｐ　：　０．０
０１〜０．１５％。

Ｓ　：　０．０００１〜０．０２％。

Ｃｒ　：　３．５％以上１０．５％未満。

Ｎ　：　０．００１〜０．１０％、　　０　：　０．０
００１〜０．０２％。

ｐｉ　：　ｏ、ｏｏｔ〜０．１％ を含むか、これに加えて Ｃｕ　：　０．ＯＯ１〜０．８％、　　Ｎｉ　：　Ｑ、
００１−０．８％０１種又は２種をも含有し、゛残部が
Ｆｅ及び不可避不純物から成る連続鋳造スラブを、１０
００〜１３００℃に加熱して熱間圧延し、５００°Ｃ以
上の温度域で仕上げた後、直ちに４００℃以上の温度域
で巻取って構造用軽量形鋼製造用熱延鋼板を製造する点
」 をも特徴とするものである。

なお、本発明に係る構造用軽量形鋼製造用熱延鋼板は、
適正幅に切断し連続的に電気抵抗溶接して成゛形するこ
とにより優れた性能を備えた一般構造用軽量形鋼（ＪＩ
Ｓ　Ｇ　３３５３の所謂“溶接Ｈ”）とし得ることは勿
論、適正な幅に切断したものをそのまま連続的に成形し
て一般構造用軽量形鋼（ＪＩＳＧ　３３５０）としても
、ＪＩＳ　　Ｇ３３５２相当形状の、デツキプレート等
としても優れた性能が発揮されることは言うまでもない
。

つまり、本発明に係る構造用軽量形鋼は、現在市場ニー
ズが日′増しに高まっている５０年或いは１００年と言
った長期の耐久性が要求されている工業化住宅に適用し
て十分に満足できる性能を発揮し、更には本発明に係る
熱延鋼板はこれら軽量形鋼の素材として非常に好適なも
のとなる。

次に、本発明において軽量形鋼及び軽量形鋼製進用熱延
鋼板の成分組成、並びにその製造条件を前記の如くに限
定した理由を詳細に説明する。

く作用〉 ＾）成分組成 旦 鋼中Ｃは、本発明材に適正な機械的性質を確保する上で
極めて重要な元素である。但し、多量にＣが存在すると
、鋼中のＣｒと結合してＣｒ系炭化物を生成し、耐食性
を劣化させる傾向があると共に、他方でオーステナイト
化、マルテンサイト化、ベイナイト化を促し、熱処理履
歴によっては著しい硬度上昇を招く。このような観点か
らＣ含有量の上限を０．１％と定めた。一方、Ｃ含有量
を限りなく低くすることは製造コストを著しく高めるこ
とになる上、工業化住宅用軽量形鋼としての性能向上と
言う観点からは必ずしもＣ含有量を０．００１％未満に
まで低減する必要がないことから、Ｃ含有量の下限は０
．００１％と定めた。

且 Ｓｉは、Ｍと同様に脱酸元素として重要な成分であるが
、その含有量が０．０１％未満では脱酸元素としての効
果が得られない。一方、１．０％を超えてＳｉを含有さ
せると鋼質の著しい硬化を招くことから、Ｓｉ含有量の
上限を１．０％と定めた。

ハ 鋼中Ｍｎは、本発明材のオーステナイトバランスを調整
する上で重要な元素であるが、２．５％を超えて含有さ
せても性能に著しい変化が見られず、一方、その含有量
が０．０１％を下回ると鋼中ＳがＦｅ系硫化物となって
耐食性の低下を招くようになることから、Ｍｎ含有量は
２．５〜０．０１％と定めた。

且 鋼中Ｐには、材料のオーステナイトバランスを調整する
作用、強度を高くする作用並びにボルト穴あけ加工性を
良くする作用があるが、その含有量が０．００１％未満
では前記作用による効果が確保できず、一方、０．１５
％を超えて含有させると上記効果が顕著になり過ぎてむ
しろ有害となることから、Ｐ含有量は０．００１〜０．
１５％と定めた。

３！− 鋼中Ｓは硫化物を形成して材料の耐食性劣化を招くこと
から、その含有量は０．０２％以下に軽減する必要があ
るが、０．０００１％未満とすることは現状の工業的製
造レベルでは困難であってコストの著しい上昇を招く。

また、Ｓ含有量を０．０００１％未満に低減したとして
も本発明材の耐食性確保の上でそれ以上の格別な改善効
果を発揮しない。従って、Ｓ含有量はｏ、ｏｏｏｉ〜０
．０２％と定めた。

江 鋼中Ｃｒは、鋼材料の耐久性、特に耐食性を左右する最
も重要な合金元素であるが、その含有量が３．５％未満
であると所望の耐食性確保が困難となり、一方、１０．
５％以上のＣｒを含有させるとステンレス鋼板特有の問
題である“塗膜密着性の劣化”が顕著化してくることか
ら、Ｃｒ含有量は３．５以上１０．５％未満と定めた。

ただ、好適には、Ｃｒ含有は８．０％以上１０．５％未
満の範囲に調整するのが良い。

Σ 鋼中Ｎは、有効なオーステナイトバランス調整元素であ
るが、０．１０％を超えて含有させると鋼質を著しく硬
化させるばかりでなく、現状の精錬レベルでは製鋼に相
当の困難を伴うこととなるため、Ｎ含有量の上限を０．
１０％と定めた。一方、Ｎ含有量の下限は汎用鋼材とし
ての用途を考慮しｏ、ｏｏｉ％と定めた。

０は鋼中へ不可避的に混入する不純物元素であり、熱間
加工性や靭性確保の面から０．０２％以下に抑える必要
があるが、工業的に製造可能な限度をも考慮して、０含
有量は０．０００１〜０．０２％と定めた。

亙 Ａ１は精錬時における鋼の有効な脱酸元素であり、十分
な脱酸が行われるためには脱酸残留物として０．００１
％以上含有されていることが必要であるが、０．１％を
超えて含有させても格別な改善効果を発揮しないばかり
か、コストの著しい上昇を招く。従って、Ｍ含有量は０
．００１〜０．１％と定めた。

並ユ反だと Ｃｕ及びＮｉは、何れも材料の耐食性を改善する作用の
他、オーステナイト形成元素であってオーステナイトバ
ランスを調整する作用を有しており、更にＣｕは鋼中で
金属間化合物を形成して強度向上に有効であるため必要
に応じて１種又は２種含有せしめられる元素であるが、
何れもその含有量がｏ、ｏｏｉ％未満では前記作用によ
る所望の効果が得られない。一方、これらは何れも高価
な添加元素であり、多量添加は材料コストの上昇につな
がることから、各々の上限を０．８％と定めた。

なお、本発明に係る材料では、合金添加時の不純物、耐
火物の溶損、Ｓ＋中中低低減目的添加元素の残留分、脱
酸剤の残留分、或いは添加したスクラップからの混入不
純物等として、微量のＶ、Ｃａ。

ＲＥＭ＋　Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｍｏ等を含有していても差
し支えないことは言うまでもない。

Ｂ）軽量形鋼製造用熱延鋼板の製造条件連続鋳造法によ
り製造したスラブを熱間圧延する際の加熱温度は１００
０〜１３００℃とする必要がある。

これは、熱間圧延に際しのスラブの加熱温度が１ｏｏｏ
℃未満であると凝固時の偏析が均質化されず、Ｃｒ、　
Ｃｕ、　Ｎｉなどの合金元素並びにＰ、　　Ｓ等の不純
物が十分に拡散しないため、熱延後の機械的性質が安定
的に保証されず、一方、１３００℃を超えて加熱した場
合には合金成分の拡散による均質化は図れるものの、ス
ラブ表面での酸化が激しくなり、加えて粗粒化の原因と
なるとの理由による。

熱間圧延は５００℃以上の温度域で完了することが必要
である。これは、本発明に係る組成の鋼では熱間圧延の
仕上温度が５００℃を下回ると変形抵抗が顕著に大きく
なり、目立って圧延が困難となるためである。また、必
要条件である巻取り温度：　４００℃以上を確保するた
めにも熱延終止温度は５００℃以上とする必要がある。

なお、このときの仕上板厚は１〜１０顛とするのが良い
。

熱間圧延後の巻取り温度は４００℃以上とすることが必
要である。

即ち、本発明に係る鋼はＣｒを比較的多量に含有するた
め焼入れ性が高く、圧延終了後そのまま空冷すると〔ベ
イナイト＋マルテンサイト〕混合組織となって高強度は
得られるものの延性の低下が著しい。しかるに、構造部
材には所定の延性が欠かせないことがら徐冷処理が必要
である。そのため、本発明者等は圧延終了後の最適徐冷
条件を種々検討し、圧延終了後に４００℃以上の温度で
コイルに巻取って徐冷することで所謂“セルフテンバ効
果”を確保するのが極めて有効であり、これが安定して
優れた性能を得るための好適な手段であることを経験的
に見出した。従って、巻取り温度は４００℃以上と定め
た。

Ｃ）溶接軽量形鋼の製造条件 本発明の１つに従って溶接軽量形銅を製造するに際し、
電気抵抗溶接を非酸化性雰囲気又は還元性火炎にてシー
ルした状態で行うのは次の理由による。

例えば、溶接軽量Ｈ形鋼を製造する際にはフランジに対
して直角方向にウェブを連続的に電気抵抗溶接するが、
このとき最も大きな問題となるのが接合部での強度不足
である。これは、電気抵抗溶接時の加熱で生成した酸化
スケールが融接部内部に巻き込まれて残留し生成する“
ペネトレータ”によって引き起こされる。そこで、ベネ
トレータ起因の性能劣化を防止し、製品としての性能保
証を確保することが形鋼製造メーカの最も大きな技術課
題となっている。

そして、これまでも上記ペネトレータの発生防止に関す
る種々の提案がなされており、その主なものとして ｉ）電気的な工夫或いは製造設備の構造的工夫により溶
接現象を安定させる方法。

ｉｉ）窒素ガス等の非酸化性ガスシールドを行いながら
溶接する方法。

ｉｉｉ　）還元性火炎にてシールドを行いながら溶接す
る方法、。

が挙げられる。このうち、ｉ）項で示される方法は過大
な溶接入熱のときにベネトレータが発生し易いことに着
目した対策であるが、このような対策ではペネトレータ
発生防止効果が不十分であることが明らかとなっており
、微小なペネトレータ発生に対する性能保証ができない
との問題があっノこ。

これに対して、ｉｉ）及び　ｉｉｉ　）項で示した方法
は、特開昭６０−１９９５８２号公報等においても明ら
かにされているようにペネトレータ発生防止に対して極
めて有効な方法であり、本発明において成分規定した熱
延鋼板素材を用いた場合にも顕著な効果を発揮する。従
って、本発明においては、電気抵抗溶接を非酸化性雰囲
気又は還元性火炎にてシールした状態で行うことと限定
した。

なお、上記“非酸化性雰囲気”としては窒素ガス雰囲気
、　Ａｒガス雰囲気、天然ガス雰囲気、或いは製鉄所に
おいて容易に入手できる転炉ガスや高炉ガスの雰囲気等
が挙げられるが、その他９大気中での加熱に比べて素材
の高温酸化を抑制し得る雰囲気”であれば格別に種類を
問うものではない。

他方、“還元性火炎１は気化後に還元性雰囲気を生成す
る有機物液体を燃焼させて作り出す。有機物液体として
は、例えば潤滑油、切削油９機械油、防錆油、灯油１重
油、軽油、フタル酸ジメチル、酢酸セロソルブ、オレイ
ン酸、アルコール又はこれらの混合物、或いは蒸気圧が
高（気化後に還元性雰囲気を作り得る固体粉末を上記液
体に添加したものでも良い。

そして、本発明において成分規定した熱延鋼板素材を用
い、上記非酸化性雰囲気又は還元性火炎にてシールした
状態で酸化を抑制しながら電気抵抗溶接すれば、ベネト
レータ欠陥のない良好な溶接軽量形鋼を安定した性能を
確保しつつ製造することが可能となる。

つまり、本発明に係る溶接軽量形鋼を製造する場合、従
来法のように熱延黒皮材をそのまま用いて大気中での溶
接或いは水中での溶接を行ったのでは安定した溶接部強
度等の機械的性質が十分に得られないが、接合部付近の
黒皮を溶接前に前もって除去（機械的除去、酸洗等）し
てから非酸化性雰囲気又は還元性火炎でシールして溶接
すれば、優れた耐食性や機械的性質を有する溶接軽量形
鋼が極めて安定に実現される訳である。

次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　１ まず、第１表に示す供試鋼Ａ−Ｊを６０）ンのＡＯＤ炉
を用いて溶製し、連続鋳造によってスラブとした。次い
で、該スラブを１２００℃に加熱した後、タンデム圧延
機を用いた熱間圧延により幅が１０２０１１で板厚が３
．２ｍと４．２鶴のコイルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は６５０℃とし、
５００℃以上での巻取りを目標として巻取りを行ったが
、実測により確認した巻取り温度は５２０℃であった。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで２
５３ｍ幅及び１２５ｆ１幅にスリット加工し、構造用軽
ＩＨ形鋼（以降、“溶接Ｈ”）の素材とした。

そして、これらの一部については乾湿繰り返し試験と大
気暴露試験に供し、他のものについては、電気抵抗溶接
をして接合する部位を予め機械的に研削して黒皮を除去
し、通常の溶接Ｈ現場製造ラインを用いてウェブ厚さ３
．２ｊｍ、フランジ厚さ４．５鶴、高さ２５０ｍｍ、幅
１”２５ｍの軽量溶接Ｈを試作した。

なお、乾湿繰り返し試験と大気暴露試験は次のように実
施した。

供試材は、アルカリ系脱脂液で十分に脱脂した後、エポ
キシ樹脂系カチオン電着塗料で塗装し供試材とした。塗
膜厚さは１５ミクロンで一定とした。エポキシ樹脂系電
着塗装を施したのは、海岸地方のようには海塩粒子がら
みの腐食問題のない都市部であっても、工業化住宅構造
部材は現地に搬入後、施工９棟上げまでは雨に曝される
ため、本発明鋼レベルの耐食性材料では発錆するためで
ある。もっとも、この場合の発錆は極めて軽微であり、
その後の大きな腐食に進展することは皆無であるが、素
人である施主からみれば赤錆発生は極めて遺憾なことと
考えられ、クレーム発生の原因になると判断されたこと
から、このような条件を設定した。

乾湿繰り返し試験の際の浸漬用溶液としては、硫酸でｐ
Ｈを３．５に調整した　３００ｐｐｍ（Ｊ−含有食塩水
を用いた。これは、通常の雨水が大気中の二酸化炭素並
びにｓｏｘ、Ｎｏｒ吸収により、ｐＨが３．５から５前
後であること、並びに海塩粒子として海からａ−イオン
を吸収し　３０〜５０ｐｐｍのＣＩ−イオンを含有して
いるためである。現実に、海から２ｋｎ＋以内の立地条
件にある工業化住宅は、海塩粒子問題に悩まされており
、特に冬場に海からの強い風に曝される日本海沿岸地方
での構造部材の腐食問題は大きな問題となっている。そ
こで、乾燥に伴う濃縮の問題並びに適度の腐食加速の観
点より、浸漬用試験溶液の液中ＣＩ−イオン濃度は雨水
のｃｌ−イオン濃度の６〜１０倍である３００ｐｐｍと
した。　　　　′ 乾湿繰り返しの条件は、浸漬３時間−風乾３時間の繰り
返しとし、浸漬時の試験溶液温度は３５℃とした。乾湿
操り返しサイクル数は５０サイクルである。

これらの試験結果を第２表に示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件を満たす鋼板では、各種耐食性並びに塗膜
状況が十分に優れているのに対して、鋼板の成分組成が
本発明で規定する条件から外れているものは、耐食性が
十分でないか、或いは塗膜状況が劣ることが分かる。

即ち、第２表において、鋼中にＣｒを含有しないＡ＠を
使用したもの（試験番号１，２）では、塗装下地として
の化成処理の効果が乾湿繰り返し試験での塗膜健全部で
のふくれの有無として認められるが、塗膜傷付は部、ボ
ルト穴あけ部及び溶着部での赤錆発生、並びに加工エツ
ジ塗膜健全部での塗膜ふくれが見られ、耐食性が十分と
は言えない。

また、母材Ｃｒｆ１１度が３．４５％のＢ鋼を用いたも
の（試験番号３）では、Ｃｒ含有に伴い塗装下地処理と
しての化成処理が施せないため塗膜健全部での塗膜ふく
れが見られ、更に試験番号２なみの顕著な赤錆が塗膜傷
付は部並びにボルト穴あけ部、溶着部で見られる。また
、第２表では示さなかったが、試験番号３では５０サイ
クル以降で塗膜の剥離を伴う大きな腐食進行が見られた
。

ＣｒｔＭｔ度が４．０１％のＣ綱を用いたもの（試験番
号４）では塗膜健全部でのふくれが見られなくなると共
に、ボルト穴あけ部での発錆程度が顕著に軽微となり、
加工エツジ部での塗膜膨れも見られなくなった。試験番
号４の場合よりもＣｒｆ７４度が高い綱り、Ｆを用いた
試験番号５．６でも全く同様な傾向が認められた。

Ｃｒ濃度が１０．１％のＧ鋼を用いたもの（試験番号８
）では塗膜傷付は部並びに加工エツジ塗膜健全部で塗膜
膨れが見られないが、１１．６％のＣｒを含有する［１
を用いたもの（試験番号１０）並びに１６．８％のＣｒ
を含有するＪ＠を用いたもの（試験番号１１）では塗膜
傷付は部で塗膜の膨れ或いは塗膜剥離が見られるように
なった。

上述のように、この試験結果からもＣｒ含有量は３．５
％以上１０．５％未満に調整しなければならないことを
確認できるが、ここで、塗膜ふ（れは塗膜密着性と密接
な関係があるとされているため、本発明鋼レベルの耐食
性鋼における塗膜密着性について更に説明を加える。

Ｓ５−４１ｍクラスの炭素鋼を素材とする軽量形鋼では
、塗膜密着性改善と耐食性改善のための化成処理が行わ
れており、現状の形鋼を構造部材として工業化住宅に適
用する際には防錆上化成処理は不可欠となっている。

発明者等は、当初、現状の方法をそのまま本発明鋼に適
用しようと考え、化成処理の適用を検討したが、微量で
もＣｒを含有する鋼では化成処理液と素材との反応性が
進行しないことが容易に確かめられた。従って、本発明
鋼は化成処理を実施しないことを基本とした。但し、将
来においてＣｒ鋼板に適用できる有効な化成処理法或い
は下地処理法が開発され、塗膜の密着性と塗膜上耐食性
の改善がなされることは、本発明鋼の構造材として基本
的性能に何らの悪影響を及ぼすものではなく、むしろ大
いに歓迎されるべきことである。

ところで、第３表は、同様の材料について塗膜下腐食が
関与した場合の塗膜密着性を、第２表に示したと同じ乾
湿繰り返し試験を１００サイクル実施した後、一般的に
行われているセロハンテープ塗膜剥離試験で塗膜の密着
性を評価した結果である。この第３表からは次のことが
分かる。

即ち、１０．５％Ｃｒ以上では母材での赤錆発生は抑制
されているものの、塗膜剥離の問題が生じている。

Ｃｒｔ！Ａ度が５．０７％の鋼りを用いた試験番号１７
では、塗膜疵付部での赤錆発生と塗膜ふくれが進行し、
セロハンテープ塗膜剥離試験での塗膜剥離％が増加して
いる。

ＣｒｒｆＱ度が８．９７％以上では、乾湿繰り返し試験
５０サイクル時に比べてや一赤錆進行が顕著となってい
るものの、セロハンテープ塗膜剥離性は劣化しておらず
、錆層中にＣｒ系の腐食生成物を含有する錆層が生成す
るため錆層が緻害となり、結果として塗膜の密着性が改
善されると推察される。

従って、本発明に係る材料のうち、塗膜下腐食進行並び
に塗膜密着性の上からもっとも望ましい適正Ｃｒ９７４
度は８．０％以上１０．５％未満であることが窺われる
。

一方、試作した溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部引張試験での破
断部はウェブの母材破断であることが確認された。

実施例　２ 前記第１表に示す供試ｆ４Ａ−Ｊを６０トンのＡＯＤ炉
を用いて溶製し、連続鋳造によってスラブとした。次い
で、該スラブを１２００℃以上に加熱した後、タンデム
圧延機を用いた熱間圧延により幅が１０２０＋ｎで板厚
が３．２ｍと４．２ｍのコイルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は６５０℃とし、
５００℃・以上での巻取りを目標として巻取りを行った
。

第４表に、スラブ加熱温度、熱延終始温度、実測により
確認した巻取り温度、最終板厚、コイル端より採取した
試験片での機械的性質の確性値をまとめて示す。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで２
５３ｎ＋幅及び１２５ｎ幅にスリット加工し、溶接Ｈの
素材とした。

そして、電気抵抗溶接をして接合する部位を予め機械的
に研削して黒皮を除去し、通常の溶接Ｈ現場製造ライン
を用いてウェブ厚さ３．２ｍ、フランジ厚さ４．５ｍ、
高さ２５０ｍ、幅１２５ｆｉの軽量溶接Ｈを試作した。

次いで、得られた軽量溶接Ｈについて機械的性質の測定
を行ったが、その結果を第４表に併せて示した。

第４表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された軽量溶接Ｈ（試験番号２
７〜３２のもの）は従来の構造用軽量形鋼のＪＩＳ規格
値を十分に満たしており、軽量形鋼としての適用に何ら
問題ないことが明瞭である。

他方、成分組成が本発明での規定から外れている試験番
号２５及び２６でのものは、製造条件が本発明での規定
範囲内であれば良好な機械的性質を得られるものの、耐
食性上の問題があった。

また、逆に成分組成は本発明での規定範囲内にある供試
鋼を用いたとしても、製造条件が本発明での規定から外
れている試験番号３３及び３４はＣｒの焼入れ性向上効
果に起因した低温変態生成物が導入されることで異常に
高い強度が得られており、更に著しい延性低下が生じて
いることが分かる。

なお、試作した溶接軽量Ｈｆ￥鋼の溶接部引張試験での
破断部はウェブの母材破断であった。

実施例　３ 前記第１表に示す供試鋼Ｅを６０トンのＡＯＤ炉を用い
て溶製し、連続鋳造によってスラブとした。次いで、該
スラブを１２００℃に加熱した後、タンデム圧延機を用
いた熱間圧延により幅が１０２０鶴で板厚が３．２ｆｌ
と４．２ｍのコイルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は８００℃とし、
６５０℃以上での巻取りを目標として巻取りを行ったが
、実測により確認した巻取り温度は６７０℃であった。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで２
５３ｆｉ幅及び１２５ｆｉ幅にスリット加工し、連続的
に電気抵抗溶接して成形する溶接Ｈの素材とした。

そして、電気抵抗溶接をして接合する部位を予め機械的
に研削して黒皮を除去し、通常の溶接Ｈ現場製造ライン
を用いてウェブ厚さ３　、２　ｖｍ　、フランジ厚さ４
　、５　ｍ　、高さ２５０ｍ、幅１２５１ｍの軽量溶接
Ｈを試作した。

試作した軽量溶接Ｈの引張強さは４５　ｋｇｆ／−。

降伏点は２９ｋｇｆ／ｍａｌ、伸びは３５％であり、機
械的性質の上では従来の５Ｓ−４１鋼クラスの素材を対
象としたＪＩＳ　　Ｇ　　３３５３の規格を満足し、た
。なお、試作した溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部引張試験での
破断部はウェブの母材破断であった。

実施例　４ 第１表に示す供試鋼りを６０トンのＡＯＤ炉を用いて溶
製し、連続鋳造によってスラブとした。

次いで、該スラブを１２００℃に加熱した後、タンデム
圧延機を用いた熱間圧延により幅が１０２ＯＮで板厚が
３．２鶴と４．２１１のコイルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は６５０℃とし、
５００℃以上での巻取りを目標として巻取りを行ったが
、実測により確認した巻取り温度は５２０℃であった。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで２
５３ｎ幅及び１２５鶴幅にスリット加工し、溶接Ｈの素
材とした。

次に、上記溶接Ｈ素材の電気抵抗溶接をして接合する部
位を予め機械的に研削して黒皮を除去し、非酸化性雰囲
気又は還元性火炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接
してウェブ厚さ３．２１ｍ、フランジ厚さ４．５ｍ、高
さ２５０℃ｍ、幅１２５ｆｌの軽量溶接Ｈを試作した。

また、比較例として、従来通りに大気中で電気抵抗溶接
することによっても同様の軽量溶接Ｈを試作した。

なお、このときの非酸化性雰囲気としてはＡｒガスを、
また還元性火炎としては天然ガス炎、潤滑油燃焼炎、灯
油燃焼炎、切削油燃焼炎を使用した。

得られた軽量溶接Ｈについて、溶接部のペネトレータ数
を調査した結果をまとめて第５表に示す。

第５表に示される結果からも明らかなように、従来の大
気中電気抵抗溶接に比べ、非酸化性雰囲気又は還元性火
炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接した場合には格
段にペネトレータ数が現象していることが分かる。

（効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、溶接部での耐
食性劣化が軽微であり、ボルト穴あけ部での耐食性劣化
も極めて軽微であるところの、従来材に比して格段に優
れた性能の軽量形鋼材料を提供することが可能であり、
現在、市場ニーズが日増しに高まっている５０年或いは
１００年と言った長期の耐久性が要求される工業化、住
宅用の構造物用軽量形銅をコスト安く供給できるなど、
産業的にも社会的にも極めて有用な効果がもたらされる
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ａｌ：０．００１〜０．１％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物で構成された熱
   延鋼板を電気抵抗溶接成形して成る構造用軽量形鋼。
2. （２）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ａｌ：０．００１〜０．１％ を含むと共に、 Ｃｕ：０．００１〜０．８％、Ｎｉ：０．００１〜０．
   ８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避不
   純物で構成された熱延鋼板を電気抵抗溶接成形して成る
   構造用軽量形鋼。
3. （３）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ａｌ：０．００１〜０．１％ を含むか、これに加えて Ｃｕ：０．００１〜０．８％、Ｎｉ：０．００１〜０．
   ８％の１種又は２種をも含有し、残部がＦｅ及び不可避
   不純物で構成された熱延鋼板を、非還元性雰囲気又は還
   元性火炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接して成形
   することを特徴とする、構造用軽量形鋼の製造方法。
4. （４）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ａｌ：０．００１〜０．１％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物から成ることを
   特徴とする、構造用軽量溶鋼製造用熱延鋼板。
5. （５）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ｍ：０．００１〜０．１％ を含むと共に、 Ｃｕ：０．００１〜０．８％、Ｎｉ：０．００１〜０．
   ８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避不
   純物から成ることを特徴とする、構造用軽量形鋼製造用
   熱延鋼板。
6. （６）重量割合にて Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％
   、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．００１〜０．１
   ５％、Ｓ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃｒ：３．５％以上１０．５％未満、 Ｎ：０．００１〜０．１０％、Ｏ：０．０００１〜０．
   ０２％、Ａｌ：０．００１〜０．１％ を含むか、これに加えて Ｃｕ：０．００１〜０．８％、Ｎｉ：０．００１〜０．
   ８％の１種又は２種をも含有し、残部がＦｅ及び不可避
   不純物から成る連続鋳造スラブを、１０００〜１３００
   ℃に加熱して熱間圧延し、５００℃以上の温度域で仕上
   げた後、直ちに４００℃以上の温度域で巻取ることを特
   徴とする、構造用軽量溶鋼製造用熱延鋼板の製造方法。