JPH03126817A - 高強度線材の製造方法 - 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） 本発明は、建築構造用に使われる機械的強度の高い線材
を熱間圧延後の冷却制御により簡単な工程で製造する方
法に関する。

（従来の技術） 現在建築用に使用されている鉄鋼材料としては、ＪＩＳ
規格５Ｄ３０．３５．４０等で示されるように、降伏点
が３０〜４０　ｋ　ｇ　ｆ／ｍｍ”のものが−船釣に知
られている。これらに材料は一般に熱間圧延の状態で使
用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の建築構造用鉄鋼用材料
は、機械的強度が充分に高くないので、例えば降伏点ま
たは０．２％耐力の６５ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高強度構
造用線材を製造するには、熱間圧延後、通常、焼入れ焼
戻しによる熱処理あるいは引抜加工等による加工硬化を
施す方法が必要となる。

ところが、このような熱処理あるいは加工硬化により鋼
材の強度を向上させる方法によると、加熱源、設備費、
作業の煩雑化等により製造費が高コストになるという問
題がある。

そこで本発明では、このような問題点を解決するために
なされたもので、所定の組成をもつ合金鋼を線材状に熱
間圧延し、熱間圧延後の冷却速度制御により降伏点また
は０．２％耐力が高くかつ溶接性および加工性の良好な
高強度線材を製造する方法を提供することを目的とする
。

本発明は、比較的安価な合金元素（Ｃ，Ｓｔ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ）を用いて必要な強度（引張強さ）を確保するととも
に圧延後の冷却中に微細な析出物を形成し特に降伏点ま
たは０．２％耐力を上昇させる元素（Ｃ，Ｎ、Ｖ、Ｎｂ
）を添加し、これらの効果が充分に得られるように冷却
速度をコントロールする高強度線材の製造方法を提供す
るものである。

（課題を解決するための手段） そのため、本発明の高強度線材の製造方法は、組成がｗ
ｔ％で Ｃ：０．１５〜０．３０゜ Ｓｉ：０．１０〜１．０１ Ｍｎ　：　１．０〜２．５、 Ｃｒ：０．１０〜１．Ｏ２ Ｖ　　：０．１０−０．２５、 Ｎｂ：０．０１〜ｏ、ｉｏ、 Ｎ　　：０．０１０〜０．０２５、 残部が実質的にＦｅからなる合金鋼であって、この合金
鋼を温度８５０℃以上で熱間圧延した後冷却し、この冷
却時における温度８００〜６００℃間の平均冷却速度を
４〜ｂ ０〜４００℃間の冷却時間を１００秒以上にし、４００
℃以下を放冷することを特徴とする。

前述した高強度線材の合金鋼の組成を前記範囲に限定し
た理由は次のとおりである。

Ｃ：０．１５〜０．３０％ Ｃは、強度を向上させるための元素で、０．１５％未満
にすると強度不足となり、０．３０％を超えると延性が
低下し難加工になるためである。

Ｓｉ：０．１０〜１．０％ Ｓｉは、低廉な強度増加元素であり、０．１０％未満で
は効果が少なく、１．０％を超えると鋼の脆さを増しか
つ結晶粒の粗大化を助成して延性等の機械的性質が低下
するためである。

Ｍｎ：１．０〜２゜６％ Ｍｎは、強度増加のための主要な元素であり、１．０％
未満では十分な強度増加が得られず、２５％を超えると
延性が低下するためである。

Ｃｒ　：　０．１０〜１．０％ Ｃｒは、ｏ、ｉｏ％未満にすると強度増加に効果がなく
、１．０％を超えると強度が高過ぎて延性が不足するた
めである。

Ｖ　　：Ｏ，ｌ０〜０．２５％ ■は熱間圧延後の鋼材の耐力を上げるために重要な元素
であり、Ｏ，ｉ０％未満であると耐力向上の効果が少な
く、経済的に高価なものなので０２５％以下とした。

Ｎｂ：０．０１〜０．１０％ Ｎｂは結晶粒微細化により耐力を向上させる効果がある
元素であり、０．０１％未満であるとその耐力向上の効
果が少なく、経済的に高コストの元素であるので０．１
０％以下とした。

Ｎ　　：Ｏ，０ＩＯ−０，０２５％ Ｎは熱間圧延後の冷却中に微細粒子からなる窒化物を析
出することにより耐力を向上させる効果がある元素であ
り、０．０１０％未満にするとその効果が少なく０．０
２５％を超えると製造上困難となるためである。

前記組成をもつ合金鋼は熱間圧延する前に第１図に示す
ように、温度１０５０〜１２００℃に加熱しオーステナ
イト化処理する。次いでこの合金鋼を８５０℃以上で熱
間圧延する。

次いで８００℃から４００℃までの冷却条件を次のとお
り規定する。

まず、８００〜６００℃の間の平均冷却速度を４〜ｂ 液体による焼入れ速度より遅く放冷速度より速い速度で
ある。この間の冷却速度を限定した理由は次のとおりで
ある。まず４℃／　ｓ　ｅ　ｃより遅いと初析フェライ
トの生成が多くなり強度不足となるからであり、１０℃
／　ｓ　ｅ　ｃより速いと■、Ｎｂの炭窒化物の析出が
少なくなりかつ４００°Ｃ以下まで過冷却になりやすく
下部ベーナイトやマルテンサイト等が生成して延性を低
下させるおそれがあるためである。

そして８００℃から４００℃までの冷却時間を合計１０
０秒以上になるように冷却する。この目的はパーライト
や上部でベーナイトの生成を促し、かつＶ、Ｎｂの炭窒
化物を十分に析出させ耐力を向上させるためである。

次いで４００℃以下に冷却した後は放冷する。

４００℃以上で変態が終了するため４００℃以下での冷
却は特に限定されない。

前述の熱処理で示したように、本発明では熱間圧延後に
焼入れ焼戻し処理を行なわずまた引抜加工も行なうこと
なく、高強度の綿材製品が得られる。これは、第１にこ
れらの熱処理または加工処理を加えなくとも前記冷却制
御等により簡便な方法で高強度線材が得られるからであ
り、第２に焼入れ焼戻しあるいは線引加工などによって
強度を向上させる場合は溶接後の熱影響部にて強度低下
が生じるのでこのような強度低下を回避し溶接構造用材
料として使いやすくするためであり、第３には引抜加工
する場合は延性の低下が大きくその後の加工が困難とな
るからである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

まず構造用合金鋼の組成および熱処理条件を変えること
によって、引張強さ、耐力、伸び等がどのように変化す
るかを試験したので、その試験条件および試験結果を示
すことにする。

（１）試験条件 盈扶旦ユ ２ｔアーク溶解炉で第１表に示す合金鋼を溶解し、ｉｔ
インゴットを鋳造し、このインゴットを１５３ｍ、ｍ角
の鋼片に分解圧延し、次いで１０５０〜１２００℃に加
熱し、８５０℃以上で直径１０ｍｍの線材に熱間圧延し
た。熱間圧延後、冷却し、このときの温度８００〜６０
０℃間の冷却速度の平均速度を１０〜ｂ ℃から４００℃までの冷却総合時間を１００秒以上にし
、４００’Ｃ以下を放冷した。

ｃ以下、余白。） この試験例１では、実施例１．２．３と比較例１．２．
３．４の成分組成を変化させ、熱間圧延後の冷却条件を
同一条件、つまり前述した第１図に示す冷却条件に設定
した。

ま狭盟ユ 試験例２では、２ｔアーク溶解炉で後述する第２表に示
す組成をもつ合金鋼を溶解し、１ｔインゴツトを鋳造し
、このインゴットを１５３ｍｍ角の鋼片に分解圧延・し
、１０５０〜１２００℃に加熱した後、直径１０ｍｍの
線材に熱間圧延した。

（以下、余白。） 次いで第２表に示される実施例１．２．３および比較例
４．５．６の熱間圧延後の８００℃から４００℃までの
冷却条件を次のとおり規定した。

実施例１．２および３では、８００〜６００℃間の平均
冷却速度を４〜ｂ ００℃から４００℃までの冷却時間を１００秒以上とし
、４００℃以下を放冷した。

これに列し、比較例５では、８００〜６００℃間の冷却
速度を３℃／　ｓ　ｅ　ｃにし、８００℃から４００℃
までを１００秒以上の冷却時間で冷却し、４００℃以下
を放冷した。

比較例６は、８００〜６００℃間の平均冷却速度を１２
℃／　ｓ　ｅ　ｃとし、８００℃から４００℃までの冷
却時間を１００秒以上にし、４００℃以下を放冷した。

比較例７は、８００〜６００℃間の平均冷却速度を６℃
／　ｓ　ｅ　ｃとし、８００℃から６００℃までの総合
の冷却時間を８５秒で冷却し、４００℃以下を放冷した
。

前！−の宝施ｆａｌｌ　　Ｉ　　、Ｌ−１＋Ｉｉケ（６
１１ら　−本節ｆ’ｉｌｌ　２　　と　［ト重Ｑ（り１
１６、実施例３と比較例７の組成は、それぞれ同一であ
るが、冷却特性については、実施例１．２および３と比
較例４．５．６とで変化させている。

（２）試験結果 前述した試験例１および試験例２によって得られた線材
について、引張試験および伸び試験を行なったところ、
その試験結果を第２図〜第４図に示す。

本発明の実施例１．２および３では、引張強さ：８５＋
−１００ｋｇｆ／ｍｍ”　　０．２％耐力＝６５〜８０
　ｋ　ｇ　ｆ／ｍｍ２、耐力比：０．６５〜０．８０、
伸び：１２％以上の結果が得られた。

これより、実施例１．２および３では、引張強さおよび
０．２％耐力、加工容易性が優れていることがわかる。

特に、耐力比（０，２％耐力／引張強さ）が０．８以下
となっており、建築用材料として安心して使用できる。

これに対し、比較例工ばＣｒが０．０８％等の低い値で
あること等により耐力が６５　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｍｍ２
未満となった。比較例２はＣが０．１４％と低い値であ
ること等により耐力が６０　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｍｍ”に
未満となった。比較例３はＣが０．３３％となり引張強
さが１００　ｋ　ｇ　ｆ／ｍｍ”以上となり難加工のも
のとなった。比較例４はＶが０．０８％と低い値となり
耐力が６０ｋｇｆ／ｍｍ”以下となった。比較例５は８
００〜６００℃間の冷却速度が相対的に遅いことから充
分な引張強さおよび耐力が得られなかった。比較例６は
８００〜６００℃間の冷却速度が速すぎたために焼きが
入り過ぎ伸びが充分でなく引張強さが高くなり過ぎ難加
工のものとなった。比較例７は８００℃から４００℃ま
での冷却速度が相対的に速かったこと等により引張強さ
が高くなり過ぎまた耐力が６５ｋｇｆ／ｍｍ’未満の低
い値となった。

前述の如く、比較例１〜７に対比し、実施例１．２およ
び３では、引張強さ、耐力および伸び等の優れた高強度
線材であることが判明した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の高強度線材の製造方法に
よれば、所定の成分組成をもつ合金鋼を熱間圧延後所定
の冷却速度で冷却するようにしたので、その後に焼入れ
焼戻しや引抜き加工等を行なわなくとも、引張強さ、耐
力等の機械的強度が優れかつ加工が容易で溶接性の良好
な高強度線材を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法における熱処理工程を表わす
工程図、第２図は本発明の実施例と比較例の引張強さお
よび０．２％耐力を示すグラフ、第３図は本発明の実施
例と比較例の耐力比を示すグラフ、第４図は本発明の実
施例と比較例の伸びを表わすグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成がｗｔ％で、 Ｃ：０．１５〜０．３０、 Ｓｉ：０．１０〜１．０、 Ｍｎ：１．０〜２．５、 Ｃｒ：０．１０〜１．０、 Ｖ：０．１０〜０．２５、 Ｎｂ：０．０１〜０．１０、 Ｎ：０．０１０〜０．０２５、 残部が実質的にＦｅからなる合金鋼であって、この合金
   鋼を温度８５０℃以上で熱間圧延した後冷却し、この冷
   却時における温度８００〜６００℃間の平均冷却速度を
   ４〜１０℃／ｓｅｃ、８００〜４００℃間の冷却時間を
   １００秒以上にし、４００℃以下を放冷することを特徴
   とする高強度線材の製造方法。