JPH04141557A

JPH04141557A - リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼

Info

Publication number: JPH04141557A
Application number: JP2259170A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Suemune; 末宗　賢一郎; Shinji Ishikawa; 信二石川; Tetsuya Shimada; 鉄也島田; Seisaburo Abe; 阿部　征三郎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH0742549B2

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）本発明はリニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼に関
する。

（従来の技術）近年強力なマグネット、特に超電導マグネットによる磁
気浮上を利用したリニアモーターカーの実用化研究が盛
んに行われている。このリニアモーターカーが実用化さ
れる場合、当然、河川を渡るのにも架設した橋梁上を走
行しなければならない。この橋梁はコンクリート橋と鋼
橋に代表される。本発明鋼は後者の鋼橋への適用を目的
にしている。現在鋼橋用厚板としては、ＪＩＳの５Ｍ４
１　（Ｃ；　＜０．２５％、Ｓｉ：＜０４５％、Ｍｎ：
＜１．４％、Ｐ　：　＜０．０４０％、Ｓ：　＜０．０
４０％、Ｆｅ：残り）や５Ｍ５０　（Ｃ：　＜０．２２
％、Ｓ　ｉ：＜　０．５５％、Ｍｎ：＜１．５％、Ｐ　
：　＜０．０４％、Ｓ　：　＜０．０４０％、Ｆｅ：残
り）などの普通炭素鋼が使用されているが、リニアモー
ターカーが鋼橋上を走行する場合には、列車の近接によ
り普通炭素鋼が容易に磁化して列車の走行を妨げるとい
う問題が生じる。

（発明が解決しようとする課１ｉ）上記した従来の鋼橋における問題点を解消するために、
本発明は透磁率（μ）の低い非磁性鋼を橋梁材として使
用すること、しかも、線膨張係数が小さく、機械的特性
を満足し、被削性や溶接性、さらに耐応力腐食割れ性が
すぐれている等の諸特性を有する非磁性鋼橋用材を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明が対象とする鋼橋用非磁性鋼材に要求されている
特性は次のとおりである。（１）透磁率（μ）が小さい
こと。すなわち本発明鋼においては１．０２以下を目標
とした。（２′）線膨張係数が１２Ｘ１０−’／”Ｃ程
度かそれより小さいこと。（３）機械的性質はＪＩＳの
ＳＭ相当とし、耐力（Ｐ　Ｓ）が２４ｋｇ　ｆ　／−以
上、引張強さ（ＴＳ）が４１ｋｇ　ｆ　／　ｍ４以上、
０℃におけるシャルピー吸収エネルギー（ｖＥｏ）が２
．８ｋｇｆ−ｍ以上であること。（４）溶接性が優れて
いること。（５）被削性、特にドリルによる穴開は加工
性が優れていること。　（６）耐応力腐食割れ性が良好
であること。すなわち、これまで使用されてきた５Ｍ４
１などの普通炭素鋼では、線膨張係数が大きいため、日
中でも日照部と日陰部の鋼材の伸張や収縮量の差異が大
きく橋梁構造物の設計が難しくなる。また橋梁製作にお
いても、溶接やボルト接合が非常に多いため、良好な溶
接性と穴開は性を要求されている。さらに、橋梁構造物
として最終的には塗装されるが、使用中の塗装の損傷を
考慮すれば応力腐食割れ感受性の小さいことが望まれる
。

本発明鋼は以上に述べた特性を有するリニアモーターカ
ー鋼橋用の非磁性鋼材として、特に厚板や形鋼を対象に
開発を進めたものであって、その結果、次の鋼成分（重
量％）とすること、すなわち、Ｃ、０，０１〜０．３０％、Ｓ　ｉ、０．０５−２．０
％、Ｍｎ；２０〜２８％、Ｃｒ；７．０％以下、０．ｌ
０（％）≦Ｎ（％）≦０．００２Ｍｎ（％）　＋　０．
００７Ｃｒ（％）　＋０．０５０％を含有して残部が鉄
および不可避的不純物からなる鋼であり、さらに必要に応じてＮ　ｊ　、　０．１０〜２．０％、
Ｃｕ；０．１０〜２．０％、Ｍｏ；０．１０〜２．０％
のうちの少くとも１種、および／あるいはＮｂ；ｏ、ｏ
ｔ〜０．５０％、Ｖ　、　０．０１〜２．０％、Ｔ　１
；０．０１〜０．５０９６（７）　ウチノ少くとも１種
を含有することにより達成できる。

以下本発明の成分を限定した理由について詳細に説明す
る。

Ｃニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて有
効な元素である。それとともに、強度を上げる働きをも
つ。そのためには、少なくとも０．０１％以上含有して
いなければならない。しかし、０．３０％を越えて含有
すると、被削性、特にドリル穴開は性が悪くなる。第１
図は、ＣＤ、１０〜０．７０％、Ｓ　ｉｏ、２０〜０．
４０％、Ｍｎ　１４〜２６％、Ｃｒ　６．０％以下、Ｎ
ｉ　２％以下を含有する鋼（１３＋ｎ厚の厚板）の、圧
延まま材（Ｏ印）と溶体化処理材（・印）について、ハ
イスドリル（ＳＫＨ５ｅ、直径１２＋ｏ璽）により刃先
寿命までの穴開き個数を求めた結果を示す。この結果か
ら穴開は性はＣ含有量により強く支配され、その量が０
．３０％以下で向上することがわかる。

Ｓｉ　：高強度化には有効な元素であるが、フェライト
安定化元素であるため、多量の含有は非磁性化に不利で
ある。したがって、０．１０％以上で２．０％以下とし
た。

Ｍｎニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて
有効な元素である。それとともに、強度を上げる働きを
もつ。そのためには、少なくとも２０％以上含有してい
なければならない。しかし、２８％を越えて含有するの
は合金コストによる製造コストをいたづらに高くするだ
けである。また、Ｍｎの添加は線熱膨張係数を小さくす
る働きをもち、２０〜２８％の範囲の添加により線熱膨
張係数を１２ＸＩＯ−６／℃と同等か小さくなる。

Ｃｒ、オーステナイト安定化元素で、非磁性化に有効な
元素である。それとともに、強度を上げる働きをもつ。

しかし７０％を越えて含有するのは結晶粒界にＣｒ炭化
物生成に起因するＣｒ欠乏層が生じ、応力腐食割れ感受
性を高める。

Ｎｉ　ニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化および
靭性向上に極めて有効な元素である。そのためには少な
くとも０，１０％以上の含有が必要である。しかし、多
量の含有は合金コストによる製造コストをアップするた
め２．０％以下とした。

Ｃｕニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化および靭
性向上に極めて有効な元素である。そのためには少なく
とも０．１０％以上の含有が必要である。しかし、多量
の含有は熱間圧延時に表面きず発生の原因になるので、
その上限を２．０％とした。

Ｍｏニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化および靭
性向上に極めて有効な元素である。そのためには少なく
とも０．１０％以上の含有が必要である。しかし、多量
の含有は合金コストによる製造コストをアップするため
２．０％以下とした。

Ｎニオ−ステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて有
効な元素である。また、強度を上げるのに著しい働きを
もつ。そのためには、少なくとも０．０１０％以上含有
していなければならない。しかし、０．００２Ｍｎ（％
）　＋０．００７　Ｃｒ（％）　＋０．０５０％以上の
含有は熱間加工性を低下させ、連続鋳造による鋳片や造
塊工程による鋼塊を熱間圧延する場合に割れ発生の原因
となる。第２図は、ＣＯ，１０〜０．２０％、Ｓ　ｉ　
０．２０〜０．４０％、Ｍｎ２０〜２８％、Ｃｒ６．０
％以下、Ｎｉ２．０％以下を含有する鋼塊を圧延した場
合におけるＮ含有量と圧延割れとの関係を示す、Ｎ含有
量を０．００２Ｍｎ（％）、　＋０．００７Ｃｒ（％）
＋０゜０５０％以下にコントロールすることにより割れ
を防止できることがわかる。

Ｎｂ、Ｔｆ　　：それぞれ０．０１％以上含有すること
により製品の組織を細粒化し耐力を上げる。しかし、多
量の含有は熱間加工性の低下を招くのでそれぞれ０．５
０％以下とした。

Ｖ：細粒化および微細析出物形成により強度を上げる。

そのためには０．０１％以上の含有が必要である。しか
し、多量の含有は合金コストによる製造コストアップと
なるため２．０％以下とした。

その他の成分として、脱酸元素としてＡｌｌとＣａを各
々０．２０％以下と０．０２％以下含有するのは鋼の清
浄度を上げ靭性および熱間加工性を向上させるのに有効
である。

不純物元素として、Ｓは靭性を低下さすために少ない方
がよく、０．０５％以下が望ましい。また、Ｐも靭性を
下げるためにその含有量は少ないことが必要で、０．０
４０％以下が望ましい。

本発明鋼は次の工程で製造される。電気炉または転炉で
溶製し、連続鋳造によってスラブとするか、造塊作業に
よって鋼塊とした後分塊圧延によってスラブとする。こ
のスラブは一旦室温近くまで冷却されるか、あるいは冷
却されることなく加熱炉に挿入して熱間圧延により厚板
とされる。この厚板圧延において、仕上温度は１０５０
〜７００℃が好ましく、仕上温度からの冷却は自然冷却
でもよいが、圧延後７００℃以上の温度から５００℃以
下の温度に３０℃／分以上の速度で冷却されるならば、
炭化物の生成を防止して靭性を向上させる。次いで必要
に応じて、９００〜１２００℃の温度領域で溶体化熱処
理か行われる。

次に、本発明の実施例について説明をする。

（実施例１）実験室真空溶解炉により第１表に示す成分組成の鋼塊を
作製し、第２表に示すような条件で厚さ１８龍の厚板に
厚板圧延し、溶体化熱処理を行った。

これらの鋼板について、室温における引張試験、０℃に
おけるシャルピー衝撃試験、２０％の引張歪を付与した
試験片について磁場２００エルステツドでＡＳＴＭ　−
Ａ３４２−８４に従った透磁率測定、−５０℃〜＋５０
℃間の平均線熱膨張係数測定、およびハイスドリル（Ｓ
ＫＨ５６，１２＋ｎφ）による刃先消耗までの穴開は個
数測定結果を第３表に示した。さらにこれらの鋼板につ
いて、０．１１％Ｃ−０，５８％５ｉ−１５，８％Ｍｎ
−１５，１％Ｃｒ−２，５％Ｎｉ成分を含有し、残部実
質的Ｆｅの４關φの溶接棒で被覆アーク溶接しく入熱１
３．４ｋＪ）　、この継手部についてシャルピー衝撃試
験およびＵベンド法による応力腐食割れ試験結果も第３
表に示した。このＵベンド法による応力腐食割れ試験で
は５０℃の人工海水中３０日間浸漬した後断面を光学顕
微鏡で観察し判定した。また、鋼塊を厚板圧延した場合
における割れ発生の有無判定結果を第３表に示した。

鋼魔１から１５の本発明鋼は各特性ともに良好で、圧延
時に全く割れが発生していない。比較鋼の嵐ＩＢはＮ含
有量がＮ１量を超過しているために圧延時に割れが発生
している。磁１７はＣ含有量が多すぎるために穴開は性
が劣り応力腐食割れも発生している。またＭｎ含有量が
低いために線熱膨張係数がやや大きい。Ｎｏ、１８もＣ
含有量がやや多いために同様の傾向がある。

（発明の効果）以上説明したように本発明は透磁率が低い非磁性鋼であ
り、しかも機械的諸性質、線膨張係数、被削性、溶接性
、耐応力腐食割れ性、などの鋼橋に要求される特性を満
足すると共に、圧延加工性も極めて良好であり、リニア
モーターカー鋼橋用材料として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼中Ｃ含有量と穴開は性の関係を示す図、第２
図はＭｎおよびＮの含有量が熱間圧延割れに及ぼす影響
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】（１）重量％としてＣ；０．０１〜０．３０％、Ｓｉ；０．０５〜２．０％、Ｍｎ；２０〜２８％、Ｃｒ；７．０％以下、０．０１０（％）≦Ｎ（％）≦０．００２Ｍｎ（％）＋
０．００７Ｃｒ（％）＋０．０５０％を含み、残部が鉄および不可避的不純物から成るリニア
モーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼。（２）重量％としてＣ；０．０１〜０．３０％、Ｓｉ；０．０５〜２．０％、Ｍｎ；２０〜２８％、Ｃｒ；７．０％以下、０．０１０（％）≦Ｎ（％）≦０．００２Ｍｎ（％）＋
０．００７Ｃｒ（％）＋０．０５０％を含み、且つ、Ｎｉ；０．１０〜２．０％以下、Ｃｕ；０．１０〜２．０％およびＭｏ；０．１０〜２．０％のうち１種あるいは２種以上を含有して、残部が鉄およ
び不可避的不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高
Ｍｎ非磁性鋼。（３）重量％としてＣ；０．０１〜０．３０％、Ｓｉ；０．０５〜２．０％、Ｍｎ；２０〜２８％、Ｃｒ；７．０％以下、０．０１０（％）≦Ｎ（％）≦０．００２Ｍｎ（％）＋
０．００７Ｃｒ（％）＋０．０５０％を含み、さらに、強化元素としてＮｂ；０．０１〜０．５０％、Ｖ；０．０１〜２．０％、Ｔｉ；０．０１〜０．５０％のうち１種あるいは２種以上を含有し、残部が鉄および
不可避的不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高Ｍ
ｎ非磁性鋼。（４）重量％としてＣ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ；０．０５〜　２．０％、Ｍｎ；２０〜２８％、Ｃｒ；７．０％以下、０．０１０（％）≦Ｎ（％）≦０．００２Ｍｎ（％）＋
０．００７Ｃｒ（％）＋０．０５０％を含み、且つＮｉ；０．１０〜２．０％以下、Ｃｕ；０．１０〜　２．０％およびＭｏ；０．１０〜２．０％のうち１種あるいは２種以上を含有し、さらに、強化元
素としてＮｂ；０．０１〜０．５０％、Ｖ；０．０１〜２．０％、Ｔｉ；０．０１〜０．５０％のうち１種あるいは２種以上を含有し、残部が鉄および
不可避的不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高Ｍ
ｎ非磁性鋼。