JPH05339633A - 降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法 - Google Patents
降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法Info
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- JPH05339633A JPH05339633A JP3071935A JP7193591A JPH05339633A JP H05339633 A JPH05339633 A JP H05339633A JP 3071935 A JP3071935 A JP 3071935A JP 7193591 A JP7193591 A JP 7193591A JP H05339633 A JPH05339633 A JP H05339633A
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Abstract
加しない低降伏比でかつ高温強度に優れた鋼の製造方法
を提供することにある。 【構成】 重量%でC:0.05〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.8〜1.6%、P:0.03
%以下、S:0.005%以下、Mo:0.25〜0.
70%、Nb:0.005〜0.04%、Ti:0.0
05〜0.025%、Al:0.06%以下、N:0.
006%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物
からなる組成のスラブを1000〜1200℃の温度範
囲に再加熱し、850〜1000℃での累積圧下量が3
0%以上となるように圧延を行い、圧延後ただちに焼入
れし、続いて740〜820℃の温度範囲に再加熱し
て、焼入れを行った後、450〜700℃の温度範囲で
焼戻処理することを特徴とする降伏比の低い建築用耐火
鋼の製造法。
Description
造物等の分野において、各種構造物に用いる低降伏比お
よび耐火性を有する鋼板の製造法に関する。
01)、溶接構造用圧延鋼材(JISG 3106)、
溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材(JIS G 314
4)、高耐候性圧延鋼材(JIS G 3125)およ
び一般構造用炭素鋼鋼管(JISG 3444)、一般
構造用角型鋼管(JIS G 3466)(以下周知鋼
材という)などが、建築、土木および海洋構造物などの
分野における各種建造用鋼築材として、広く利用されて
いる。
密着したビルや事務所および住居などの建造物に前記周
知鋼材を用いる場合は、火災における安全性を確保する
ため、十分な耐火被覆を施すことが義務づけられてお
り、建築関係諸法令では、火災時に鋼材温度が、350
℃以上にならないように規定している。
合350℃程度で耐力が常温時の60〜70%になり、
建造物の倒壊を引き起こす恐れがあるため、耐火被覆を
入念に施し、火災時における熱的損傷により該鋼材が載
荷力を失うことのないようにして利用する。そのため、
鋼材費用に比し耐火被覆施行費が高額になり、建設コス
トが大幅に上昇することを避けることができない。
向上とその信頼性の高さから、耐火設計について見直し
が行われるに至り、前述の350℃の温度制限によるこ
となく、鋼材の高温強度と建物に実際に加わっている荷
重より、耐火被覆の能力を決定できるようになり、場合
によっては無被覆で鋼材を使用することが可能になっ
た。たとえば、特開平02−77523号公報には、N
b−Mo複合添加および高温圧延により耐火性の優れた
建築用鋼材として経済的価格で市場供給できるような鋼
材が開示されている
周知材を利用すると安価ではあるが、高温強度が低いた
め割高な耐火被覆を施さねばならないため建設コストを
高くすると共に建造物の利用空間を狭くするという課題
がある。本発明の目的は、低コストでMoを多量に添加
しない低降伏比でかつ高温強度に優れた鋼の製造方法を
提供することにある。
なうことなく、建築用鋼の低降伏鋼を製造することを目
的とする。本発明者らは、火災時に置ける鋼材強度につ
いて研究の結果、無被覆使用を目標とした場合、火災時
の最高到達温度が1000℃であることから、鋼材が該
温度で常温耐力の70%以上の耐力を備えるためには、
やはり高価な金属元素を多量に添加せねばならず、経済
性を失することを知った。
覆を施工する費用以上に鋼材単価が高くなり、そのよう
な鋼材は実際的に利用することができない。そこで、研
究を進めた結果、600℃での高温耐力が常温時の70
%となる鋼材が最も経済的であることをつきとめ、高価
な添加元素の量を少なくし、かつ耐火被覆を薄くするこ
とが可能で、火災荷重が小さい場合は、無被覆で使用す
ることができる鋼材すなわち本発明鋼および鋼材とその
製造方法に加えて耐火性能を付与した鋼材を開発した。
量%でC:0.05〜0.15%、Si:0.6%以
下、Mn:0.8〜1.6%、P:0.03%以下、
S:0.005%以下、Mo:0.25〜0.70%、
Nb:0.005〜0.04%、Ti:0.005〜
0.025%、Al:0.06%以下、N:0.006
%以下、さらに必要によりV:0.005〜0.1%、
Ni:0.05〜0.1%、Cu:0.05〜0.1
%、Cr:0.05〜1.0%、Ca:0.001〜
0.006%の1種または2種以上を含有し、残部が鉄
および不可避的不純物からなる組成のスラブを1000
〜1200℃の温度範囲に再加熱し、850〜1000
℃での累積圧下量が30%以上となるように圧延を行
い、圧延後ただちに焼入れし、続いて740〜820℃
の温度範囲に再加熱して、焼入れを行った後、450〜
700℃の温度範囲で焼戻処理することを特徴とする降
伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法である。
鋼板の製造方法について鋭意検討を重ねた結果、微量N
b、所定量のMoを含有した鋼を全く新しい熱間圧延、
熱処理を加えることにより、目的を達成できることを見
いだした。
とが知られている。しかしながら、本発明鋼の適用分野
では溶接性が重視されるため、その添加量は低い方が望
ましい。かかる状況のため、厚鋼板では圧延のままの製
造方法において所定の強度を得るために多量のMo添加
が必須であった。本発明者らは、Nbを0.005〜
0.04%、Moを0.25〜0.70%の範囲で、新
たに見いだした熱処理方法を適用することにより、低降
伏比と耐火性の優れた鋼板の製造を可能とした。
圧延後直後に急冷することにより析出を抑え、さらに次
の再加熱焼入れ処理で析出させることにより、高温強度
をさらに増加させることを見いだした。そのことによ
り、各々の元素は微細な炭窒化物を形成し、さらに、M
oは固容体強化によって高温強度を増加させるが、Mo
単独添加では600℃という高温強度において十分な耐
力を得るためにはその添加量の増加が必要であった。
ける耐力を増加させるには、Nb,Moを複合添加し、
圧延直後に急冷することが極めて有効なことを見いだし
た。常温において、溶接構造圧延鋼材に規定する性能を
満足し、かつ、600℃の高温において高い耐力を維持
せしめるためには、鋼の成分と共に鋼の再加熱および圧
延にかかる条件が重要であって、前述のNb,Moの複
合添加による高温耐力の増加を図るためには、再加熱時
にこれらの元素の充分に溶体化させる必要があり、この
ため再加熱温度の下限は1000℃とする。また、再加
熱温度が高すぎると結晶粒が大きくなって低温靭性が劣
化するので、その上限は1200℃にしなければならな
い。
を30%以上でγの細粒化をはかり、また、圧延中にN
b,Moの炭窒化物の析出を抑え、かつ圧延後急冷する
ことにより、同様に析出を抑える。もしオーステナイト
域でこれらの元素が析出すると、析出サイズが大きくな
り高温耐力が著しく低下する。
することが知られているが、発明鋼の様に低降伏比と耐
火性の両得性を満足させることは困難である。本発明者
らは従来にない2回の焼入処理(1回目は圧延直後に、
2回目は再加熱後焼入れ)によりこの課題を解決した。
細粒オーステナイトから焼入れし、2回目の加熱でオー
ステナイトとフェライトの2相共存域に加熱し、この温
度より焼入れることにより、約30〜70%のフェライ
トとマルテンサイトおよびベイナイトの混合組織とし、
その後焼戻処理により所定の材質特性を得るものであ
る。2回目焼入れの再加熱温度はNbを析出させないた
めに極力低い温度が望ましい。
要点を前に述べたが、これだけでは発明の目的は達し得
ない。すなわち、他の合金元素も適正な範囲に制御する
必要がある。
Cは母材および溶接部および強度保証ならびにNb,M
oの添加効果を発揮させるために必要であり、0.05
%以下では効果が薄れるので下限は0.05%とする。
さらに、C量が多すぎると溶接熱影響部(HAZ)の低
温靭性に悪影響を及ぼすだけでなく、母材靭性、溶接性
をも劣化させるので、0.15%が上限となる。
多くなると溶接性、HAZ靭性が劣化するため、その上
限を0.6%とした。本発明鋼ではAl脱酸で十分であ
り、さらにTi脱酸でも良い。SiについてHAZ靭性
の点からは含有量を0.15%程度とすることが望まし
い。
元素であり、その下限は0.8%である。しかし、Mn
量が多すぎると焼入性が増加して溶接性、HAZ靭性が
劣化するだけでなく、目標とする規格に適合する母材強
度を得ることができない。このためMn量の上限を1.
6%とした。
させるので、その上限を0.03%以下とした。SもP
と同様に多すぎると靭性、板厚方向強度を劣化させるの
で、その上限を0.005%以下とした。
い元素で特にフェライト地の強化に有効である。このた
め、0.25%以上の添加は必要であるが、0.70%
を超えると溶接性や母材靭性を劣化させるため、その上
下限を0.25%,0.70%とした。NbはMoとの
複合添加により高温強度を確保するために欠かせない元
素である。また、靭性確保に有効であり、0.005%
以下では効果がなく、0.05%を超えて含有されると
溶接部の靭性を劣化させる。よって、Nbの含有量を
0.005〜0.05%と限定した。
熱焼戻時の非常に微細かつ均一なγ粒を生成することに
有効であり、Ti:0.005%以下では効果が薄れる
のでその下限を0.005%とする。一方、0.025
%超になると靭性が著しく損なわれるため、上限を、
0.025%とする。Alは一般に脱酸上鋼に含まれる
元素であるが、SiおよびTiによっても脱酸は行われ
るので、本発明ではAlについて下限は限定しない。し
かし、Al量が多くなると鋼の清浄度が悪くなり、溶接
部の靭性は劣化するので上限を0.06%とした。
まれるものであるが、Tiと結合し炭窒化物TiNを形
成して靭性向上に効果を発揮する。このため最小量とし
て0.001%必要であるが、N量が多くなるとHAZ
靭性の劣化や連続鋳造スラブの表面疵の発生などを助長
するので、その上限を0.006%とした。
十分に目的を達成できるが、さらに目的に対し特性を高
めるため、以下に述べる元素すなわちV,Ni,Cu,
Cr,Caを1種または2種以上選択的に添加すると強
度、靭性の向上について、さらに好ましい結果が得られ
る。Vは0.005〜0.10%の範囲においてHAZ
靭性を向上させる。しかし、0.005%以下では効果
がなく0.10%を超えるとHAZ靭性に好ましくない
影響がある。Niは溶接性、HAZ靭性に悪影響を及ぼ
すことなく、母材の強度、靭性を向上させるが0.05
%以下では効果が薄く、0.5%以上の添加は建築用鋼
としての目的に対し、きわめて高価になるため経済性を
失うので、上限を0.5%とした。CuはNiとほぼ同
様の効果を持つほか、Cu析出物による高強度の増加や
耐食性、耐候性の向上にも効果を有する。しかし、Cu
量が1.0%を超えると熱間圧延時にCu割れが発生し
製造が困難になり、また0.05%以下では効果がない
のでCu量は0.05〜0.1%に限定する。
0.05%以上で耐食性、耐候性を向上させるが1.0
%を超えると溶接性やHAZ靭性を劣化させ、また0.
05%以下では効果が薄い。従って、Cr量を0.05
〜0.1%に限定した。CaはMnSの形態を制御し、
シャルピー吸収エネルギーを増加させ低温靭性を向上さ
せる効果がある。しかし、0.001%以下では実用上
効果がなく、また、0.006%を超えるとCaO,C
aSが多量に生成して大形介在物となり、鋼の靭性のみ
ならず清浄度も害し、さらに溶接性にも悪影響を与える
ので、Ca添加量の範囲を0.001〜0.006%と
する。
2に示す条件下で製造を行った。得られた鋼の機械的性
質および耐火特性を表2にまとめて示す。
で、適正な材質特性が得られない。まず鋼11はC量が
少なく強度が得られない。鋼12ではMn量が少ないた
め強度が得られない。鋼13はMoが少なく強度が不足
している。鋼14ではNb量が少なく強度が不足してい
る。鋼15ではC量が多く低降伏比化、靭性の確保が困
難である。鋼16はMn量が多く靭性が劣化している。
鋼17では、Mo量が多く低降伏比化、靭性の確保が困
難である。鋼18ではNb量が多く靭性の劣化が認めら
れる。
はずれており、適正な材質特性が得られない。鋼19は
DQTにより常温での強度不足であり、また低降伏化お
よび靭性確保も困難である。鋼20はQT処理のため低
降伏比を有さない。鋼21は圧延ままで常温強度が確保
できない。鋼22は焼準処理のため常温強度が低くなっ
ている。一方、本発明鋼である鋼1〜10は常温、高温
強度、低降伏比および高靭性をすべて満足している。
に優れた厚板の製造が可能になり、工業的に効果の大き
い発明である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で C :0.05〜0.15%、 Si:0.6%
以下、 Mn:0.8〜1.6%、 P :0.03
%以下、 S :0.005%以下、 Mo:0.25
〜0.70%、 Nb:0.005〜0.04%、 Ti:0.00
5〜0.025%、 Al:0.06%以下、 N :0.00
6%以下、 残部が鉄および不可避的不純物からなる組成のスラブを
1000〜1200℃の温度範囲に再加熱し、850〜
1000℃での累積圧下量が30%以上となるように圧
延を行い、圧延後ただちに焼入れし、続いて740〜8
20℃の温度範囲に再加熱して、焼入れを行った後、4
50〜700℃の温度範囲で焼戻処理することを特徴と
する降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法。 - 【請求項2】 重量%で V :0.005〜0.1%、 Ni:0.05
〜0.1%、 Cu:0.05〜0.1%、 Cr:0.05
〜1.0%、 Ca:0.001〜0.006%、 の1種または2種以上を含有する請求項1に記載の降伏
比の低い建築用耐火鋼板の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071935A JPH0737649B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071935A JPH0737649B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05339633A true JPH05339633A (ja) | 1993-12-21 |
JPH0737649B2 JPH0737649B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=13474868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3071935A Expired - Lifetime JPH0737649B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 降伏比の低い建築用耐火鋼板の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0737649B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0559433A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Kawasaki Steel Corp | 建築構造用低降伏比耐火鋼板の製造方法 |
JPH07305113A (ja) * | 1994-05-11 | 1995-11-21 | Kobe Steel Ltd | 溶接性の優れた建築用低降伏比厚肉耐火鋼の製造方法 |
JP2002309335A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Nkk Corp | 溶接構造用耐候性耐火鋼およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP3071935A patent/JPH0737649B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0559433A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Kawasaki Steel Corp | 建築構造用低降伏比耐火鋼板の製造方法 |
JPH07305113A (ja) * | 1994-05-11 | 1995-11-21 | Kobe Steel Ltd | 溶接性の優れた建築用低降伏比厚肉耐火鋼の製造方法 |
JP2002309335A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Nkk Corp | 溶接構造用耐候性耐火鋼およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0737649B2 (ja) | 1995-04-26 |
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