JPH0617124A - 耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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JPH0617124A
JPH0617124A JP10208292A JP10208292A JPH0617124A JP H0617124 A JPH0617124 A JP H0617124A JP 10208292 A JP10208292 A JP 10208292A JP 10208292 A JP10208292 A JP 10208292A JP H0617124 A JPH0617124 A JP H0617124A
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征一 浜中
Toru Fujita
徹 藤田
Teruo Tanaka
照夫 田中
Toshiro Yamada
利郎 山田
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 成形加工性と高温強度に優れ、普通鋼に近い
鋼組成で、経済的に優れた耐火用高張力溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.01〜0.25、Si:
1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1以
下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.1、M
o:0.05〜1.0、残部が鉄および不可避的不純物
からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき
設備における加熱還元を450〜950℃の温度で行
い、引き続いて溶融亜鉛めっきを施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築・建材分野の構造物
に用いられる薄鋼板を対象とし、構造物の高強度化およ
び火災時において十分な強度を有する耐火用高張力溶融
亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、鉄骨構造物に用いられるJIS規格
鋼材として、一般構造用圧延鋼板(G 3101)、溶
接構造用圧延鋼板(G 3106)、溶接構造用耐候性
熱間圧延鋼材(G 3114)、または、構造用軽量型
鋼や構造用鋼管の素材として熱間圧延軟質鋼板(G 3
132)、溶融亜鉛めっき鋼板(G 3302)等が広
く利用されている。
【0003】一方、火災時における安全性を確保するた
め、火災時にも鋼材温度がが350℃を超えないよう耐
火被覆を施すことが義務づけられているが、鋼材の高温
強度が確保される場合には、無被覆で鋼材を使用するこ
とも可能となる。そこで、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。
【0004】鋼材の高温強度については、古くから調べ
られており、ボイラー用鋼板あるいは圧力容器用鋼板と
して規格化されているが、これらは高温で数万時間とい
った長時間使用の場合の強度、すなわちクリープ強度の
高い鋼材であり、本発明で問題としている強度は火災時
の数時間以内の強度である。上記の高温用鋼板は常温に
おける強度が高すぎるため冷間加工性が、さらに溶接性
が構造用鋼板にくらべ大幅に劣ることから構造用には適
用できない。
【0005】従来の高張力鋼板は母材の金属組織の変化
により、高温強度を確保することが難しく、このような
観点から例えば本発明と目的(用途)を同じとする耐火
用の高温強度を高めた建築用の亜鉛めっき鋼板として特
開平2−197520号、特開平2−254117号が
ある。特開平2−197520号、特開平2−2541
17号ともTi、Nbを添加してIF鋼(Inters
titial Free Steel)にCuを含有さ
せたもので、常温強度はCuの固溶強化で、高温強度を
Cuのクラスターないし析出によって強化しているもの
である。
【0006】高温強度をCuのクラスターないし析出に
よって強化することは有効な技術であるが、これらは5
00℃付近の温度で最も効果を発揮するもので高温の6
00℃では析出Cu粒子の凝集化が進むため効果が小さ
くなる。このため、さらに多量のCuを必要とする。C
uの析出によって高温強度を高めるためには熱間圧延終
了段階でCuを固溶させるため、極低温巻取り(450
℃以下)が必要であるが、450℃以下の巻取りを行う
と板形状確保が困難となる。また、極低温巻取りを行っ
てCuを固溶させても溶融めっき工程における加熱によ
って一部もしくは大部分Cuが析出してしまい高温強度
を高める効果が小さくなることはいなめない。鋼にCu
を多量に含有させると、熱間圧延時に高温割れが生じる
が、この高温割れを防止するために、ほぼ同量の高価な
金属であるNiの含有が必要となる。さらにIF鋼をベ
ースとしているため製鋼脱炭を必要とし、製造コスト上
昇を招く等の欠点を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
特性、軽量鉄骨等への成形加工性、母材の耐食性に優
れ、さらに製鋼工程、熱間圧延工程に特別な手段を使用
せず、普通鋼に近い鋼組成で、経済的に優れた耐火用高
張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法の提供にある。
【0008】
【問題を解決しようとする手段】本発明者らは、600
℃での鋼板強度に及ぼす化学組成、製造条件について種
々検討した結果、普通鋼に近い組成系においてMo添加
あるいはW添加およびTi、Nb、Vの複合添加が極め
て有効であること、600℃での降伏強度が室温の降伏
強度の0.6以上となる耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法を見出した。
【0009】すなわち本発明は、 (1)重量%でC:0.01〜0.25、Si:1.5
以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1以下、S:
0.02以下、Al:0.005〜0.1、Mo:0.
05〜1.0、残部が鉄および不可避的不純物からなる
鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備にお
ける加熱還元を450〜950℃の温度で行い、引き続
いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする耐火用高張
力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、
【0010】(2)重量%でC:0.01〜0.25、
Si:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.
1以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.
1、W:0.01〜1.0、残部が鉄および不可避的不
純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融め
っき設備における加熱還元を450〜950℃の温度で
行い、引き続いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とす
る耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、
【0011】(3)重量%でC:0.01〜0.25、
Si:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.
1以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.
1、Mo:0.05〜1.0に加えてCr:0.05〜
3.0、W:0.01〜1.0、Ti:0.005〜
0.2、Nb:0.005〜0.2、V:0.005〜
0.2、B:0.0003〜0.003のうち一種もし
くは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物か
らなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設
備における加熱還元を450〜950℃の温度で行い、
引き続いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする耐火
用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び
【0012】(4)重量%でC:0.01〜0.25、
Si:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.
1以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.
1、Mo:0.05〜1.0、Cu:0.05〜0.6
に加えて、Ni:0.05〜0.6、W:0.01〜
1.0、Ti:0.05〜0.2、Nb:0.005〜
0.2、V:0.005〜0.2、B:0.0003〜
0.003ののうち一種もしくは二種以上含有し、残部
が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行
い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を4
50〜950℃の温度で行い、引き続いて溶融亜鉛めっ
きを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法を提供する。
【0013】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は、所定の強
度を確保するために添加するが、0.01%未満ではそ
の添加効果に乏しく、一方、0.25%を超えると加工
性、溶接性および靱性に劣るため0.01〜0.25%
に限定した。
【0014】Siは、強度向上元素として有効である
が、本発明者らの研究によれば連続溶融亜鉛めっき装置
に通板した場合に鋼中のSi含有量が約0.1%を超え
ると不めっきが生じる。ただし、連続溶融めっき装置内
への通板に先立って、Fe系の電気めっきを施しておけ
ばこの問題は解消される。しかし、Siが1.5%を超
えると硬質となり延性が劣化し、また、靱性に劣るため
1.5%以下に限定した。
【0015】Mnは、製鋼時の脱酸剤として、また、不
純物であるSによる熱間脆弱性を防止するのに有効であ
り、そのために最低0.05%以上必要である。一方、
鋼の強度を向上させるにも望ましい元素である。しか
し、2.5%を超えると延性、靱性に劣る。このため
0.05〜2.5%に限定した。
【0016】Pは、強度向上元素として有効であり、C
uとの相互作用で耐食性の向上をもたらすが、0.1%
を超える添加は脆化を助長させるので0.1%以下とす
る。
【0017】Sは、母材鋼にとって本質的に有害な元素
であり少ないほど望ましいが、本発明の場合、0.02
%までは許容できるので0.02%以下とした。
【0018】Alは、脱酸剤としての役割を果たすのみ
ならず、鋼中のNをAlNとして固定する働きがある。
このためには0.005%以上が必要であるが、0.1
%を超えると介在物が増大し、加工性および表面品質を
劣化させるので、下限を0.005%、上限を0.1%
とした。
【0019】Mo、Wは、鋼中に固溶し、あるいは炭化
物を析出し、鋼材の高温強度を向上させる効果を有す
る。このような効果を得るためにはMoは0.05%以
上、Wは0.01%以上の添加を必要とするが、1.0
%を超えて添加しても添加に見合った効果が得られな
い。このため下限をそれぞれ0.05%および0.01
%、上限を1.0%とした。
【0020】Crは、母材の耐食性を改善する元素であ
り、また、焼入れ性を向上させるとともに、焼戻して炭
化物を析出し、高温強度を向上させる元素である。この
ような効果を要するとき0.05%以上を添加する。し
かし、構造用材としては3.0%を超える添加は不必要
なため上限を3.0%とした。
【0021】Ti、Nb、Vは、室温強度および高温強
度を向上させる元素であるが、0.005%未満では効
果が認められないため、いずれも下限を0.005%と
した。また、0.2%を超えると添加量に見合った効果
が認められないため、上限を0.2%とした。
【0022】Cuは、Pとの相乗効果により耐食性を向
上させる。このような効果を得るには0.05%以上の
添加が必要であるが、0.6%を超える添加は熱間圧延
時、高温割れが著しくなる。このため、下限を0.05
%、上限を0.6%とした。
【0023】Niは、耐食性を向上させる元素であり、
また、熱間脆性の防止に有効な元素であるが、このよう
な効果を期待するためには、0.05%以上の添加が必
要であるが、0.6%を超えて添加しても製造コストが
高くなる。このため、下限を0.05%、上限を0.6
%とした。
【0024】Bは、焼入れ性を向上させるとともに粒界
を強化する元素であり、このような効果を要する時、
0.0003%以上の添加が必要であるが、0.003
%を超えて添加しても効果は飽和する。このため、下限
を0.0003%、上限を0.003%とした。
【0025】本発明においては、以上のような組成を有
する鋼を通常の工程でスラブとした後、熱間圧延により
所定の板厚の鋼板とするが、1050〜1250℃の加
熱、800〜950℃の仕上げ圧延、500〜700℃
の巻取り温度とすることが望ましい。
【0026】次に上記の鋼板を酸洗後、連続溶融めっき
設備で加熱温度を450〜950℃で行い、溶融亜鉛め
っきを施こす。その後場合によっては、めっき層の合金
化処理を行ってもよい。そのさい、連続溶融めっき設備
に通板する前に、連続電気めっき設備で適量の鉄めっき
を施しておくことも有利である。これによって不めっき
発生率を皆無にすることができる。とくに前記組成の鋼
のうちでも、Si含有量が0.1%を超えるものについ
てはこの鉄めっきが有利である。鉄めっきの付着量は2
g/m2程度の薄いものでよい。連続溶融めっき設備に
おける加熱還元温度が450℃未満ではめっき密着性が
劣り、950℃を超えると表面疵が発生し易くなり良製
品が得難くなる。
【発明の具体的開示】
【0027】実施例1 以下に実施例を挙げて本発明の効果を具体的に示す。表
1に示す組成の鋼を溶製し、常法によってスラブとし、
スラブを表2に示す条件で熱間圧延し、板厚3.2mm
の熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後、連続溶
融めっき設備で表2に示す条件で付着量150g/m2
の溶融亜鉛めっきを施した。
【0028】室温における引張試験はJIS Z222
01の5号試験片を用い、高温引張試験はJIS G0
567に準じ、600℃に15分保ち、その後、引張強
さ、降伏強度を測定した。また、高温強度の指標として
600℃および室温における降伏強度の比、いわゆる降
伏強度比を採用した。
【0029】表2の結果に見られるように、比較例であ
るNo.1およびNo.12の溶融亜鉛めっき鋼板は、
室温においては強度延性に優れる特性を有するが、60
0℃における降伏強度の低下が大きく、室温の降伏強度
の0.6以上を満たさず、高温特性に劣る。
【0030】これに対し、本発明例であるNo.2〜1
1およびNo.13〜17の溶融亜鉛めっき鋼板は、室
温における延性の低下も認められず、600℃における
降伏強度の低下が極めて小さく、室温の降伏強度の0.
6倍以上との所望の値を満たす。特にMo添加のNo.
3およびCu、Mo、W、V複合添加のNo.10で
は、それぞれ0.81、0.73と極めて高い降伏強度
比を有している。
【0031】実施例2 表3に示す組成の鋼を溶製し、常法によってスラブと
し、スラブを表4に示す条件で熱間圧延し、板厚3.2
mmの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後連続
電気めっきラインで付着量2g/m2のFe−0.1%
Bめっきを施した。その後、連続溶融めっき設備でて表
4に示す条件で付着量150g/m2の溶融亜鉛めっき
を施した。
【0032】得られた溶融亜鉛めっき鋼板の室温におけ
る機械的性質および600℃における高温特性を実施例
1と同様に評価した。
【0033】表4の結果に見られるように、比較例であ
るNo.16の溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融めっき加熱
還元温度によらず室温における延性は優れるものの、6
00℃における降伏強度の低下が著しく、高温特性に劣
っている。
【0034】これに対し、本発明例であるNo.19お
よびNo.20の溶融亜鉛めっき鋼板は、室温における
強度延性バランスにすぐれ、600℃における降伏強度
の低下も小さく、降伏強度比0.6以上を有する高温特
性に優れるものとなっている。発明例で示した組成の鋼
は溶融めっき加熱還元によりその強度が大きく変化する
が、二相複合組織鋼となっている830℃の高温加熱処
理材が、総じて強度延性バランスにすぐれ、かつ僅かな
がら降伏強度比が高い。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温特
性、成形加工性、耐食性に優れ、かつ、製鋼工程、熱間
圧延工程に特別な手段を使用せず、普通鋼に近い鋼組成
で、経済的に優れた耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板を
製造することが可能となり、産業上の効果は極めて顕著
である。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/12 (72)発明者 山田 利郎 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株式 会社鉄鋼研究所プロセス・鋼材研究部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.01〜0.25、S
    i:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1
    以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.1、
    Mo:0.05〜1.0、残部が鉄および不可避的不純
    物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっ
    き設備における加熱還元を450〜950℃の温度で行
    い、引き続いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする
    耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%でC:0.01〜0.25、S
    i:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1
    以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.1、
    W:0.01〜1.0、残部が鉄および不可避的不純物
    からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき
    設備における加熱還元を450〜950℃の温度で行
    い、引き続いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする
    耐火用高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 重量%でC:0.01〜0.25、S
    i:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1
    以下、S:0.02以下、Al:0.001〜0.1、
    Mo:0.05〜1.0に加えてCr:0.05〜3.
    0、W:0.01〜1.0、Ti:0.005〜0.
    2、Nb:0.005〜0.2、V:0.005〜0.
    2、B:0.0003〜0.003のうち一種もしくは
    二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からな
    る鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備に
    おける加熱還元を450〜950℃の温度で行い、引き
    続いて溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする耐火用高
    張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%でC:0.01〜0.25、S
    i:1.5以下、Mn:0.05〜2.5、P:0.1
    以下、S:0.02以下、Al:0.005〜0.1、
    Mo:0.05〜1.0、Cu:0.05〜0.6に加
    えて、Ni:0.05〜0.6、W:0.01〜1.
    0、Ti:0.005〜0.2、Nb:0.005〜
    0.2、V:0.005〜0.20、B:0.0003
    〜0.003のうち一種もしくは二種以上含有し、残部
    が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行
    い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を4
    50〜950℃の温度で行い、引き続いて溶融亜鉛めっ
    きを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融亜鉛めっき
    鋼板の製造方法。
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