JPH0711388A - 高強度非磁性プレストレストコンクリート用補強材 - Google Patents

高強度非磁性プレストレストコンクリート用補強材

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JPH0711388A
JPH0711388A JP15743693A JP15743693A JPH0711388A JP H0711388 A JPH0711388 A JP H0711388A JP 15743693 A JP15743693 A JP 15743693A JP 15743693 A JP15743693 A JP 15743693A JP H0711388 A JPH0711388 A JP H0711388A
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JP
Japan
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reinforcing material
steel
prestressed concrete
high strength
equivalent
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Withdrawn
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JP15743693A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Kanesada
靖行 兼貞
Yasunobu Kawaguchi
康信 川口
Akito Shiina
章人 椎名
Yukio Yamaoka
幸男 山岡
Masaru Kodama
勝 児玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Kobelco Wire Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Shinko Wire Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度非磁性でリラクセーション値に優れ且
つ水蒸気中での養生期にも破損を生じることのないプレ
ストレストコンクリート用補強材を提供すること。 【構成】 C,Si,Mn,Cr,Ni,Nの各含有率
が特定されると共に、下記式(1)で示されるNi当量
が20以上で、且つMn,NiおよびCrの含有率が下
記式(2)の関係を満たす鋼材を冷間加工後熱処理し、
引張強さが150kgf/mm2 以上である高強度非磁性プレ
ストレストコンクリート用補強材を開示する。 Ni当量=Ni(%)+30×[C(%)+N(%)]
+0.5×Mn(%)…(1) Ni(%)+Cr(%)−0.5Mn(%)≧16.0
…(2)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴診断装置の
様に磁気の影響をうけ易い機器が設置される建造物、磁
気浮上式鉄道のガイドウェイ、核融合炉等の如く、磁気
を嫌うコンクリート構造物の補強材として用いられる、
高強度で靭・延性に優れた非磁性プレストレストコンク
リート用補強材の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プレストレストコンクリートの補強材と
して用いられるPC鋼線、PC鋼撚線、PC硬鋼線、P
C鋼棒としては、JIS G3536,3538,31
09等に規定されている様に、炭素鋼をベースとするも
のが汎用されている。しかしながらこれらのPC鋼材は
いずれも強磁性体に含まれるものであり、磁気を嫌う前
述の様な補強材としては適性を欠く。
【0003】一方非磁性鋼材としては、内部組織が実質
的にオーステナイト相のみからなる高Mn鋼、たとえば
ステンレス鋼中にMnが固溶体として混入されたSUS
304やSUS316等が知られている。しかしなが
ら、本出願人が先に開示した特開平4−193934号
以外では、高Mn鋼を非磁性プレストレストコンクリー
ト用補強材を用いた例はない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−193
934号に開示され補強材は、C,Si,Mn,Cr,
Ni,N等の含有率を規定すると共に、C,NおよびC
rの各含有率相互の関係を定めたものであって、引張強
度、伸び率、リラクセーション値、透磁率等において非
常に優れたものであり、非磁性プレストレストコンクリ
ート用補強材としての新たな用途を開拓したものとして
大きな意義を有している。
【0005】しかしながら、本発明者らが上記補強材の
実用化研究を進めるうち、次の様な問題を生じることが
明らかになってきた。即ちこの補強材を、プレストレス
トコンクリート施工法の一つであるプレテンション方式
の工事に供した場合、コンクリート打設後の水蒸気によ
る養生過程でしばしば補強材が破損し、内部欠陥の原因
になる。
【0006】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたものであって、その目的は、非磁性プレストレスト
コンクリート用補強材としての必要特性である引張強
度、靭延性(伸び率)、リラクセーション値、低透率等
を保持しつつ、施工時の水蒸気による養生過程でも破損
することのない補強材を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高強度非磁性プレストレストコン
クリート用補強材の構成は、C:0.2%以下、Si:
0.2〜2%、Mn:6〜16%、Cr:16〜20
%、Ni:2〜12%、N:0.1〜0.3% 残部:Feおよび不可避不純物からなり、下記式(1)
で示されるNi当量が20以上で、且つMn,Niおよ
びCrの含有率が下記式(2)の関係を満たす鋼材を冷
間加工後熱処理してなり、引張強さが150kgf/mm2
上であるところに要旨を有するものである。 Ni当量=Ni(%)+30×[C(%)+N(%)]+0.5×Mn(%) …(1) Ni(%)+Cr(%)−0.5Mn(%)≧16.0 …(2)
【0008】
【作用】本発明において鋼材の化学成分を定めたのは、
高強度非磁性プレストレストコンクリート用補強材とし
て十分な物性、ことに引張強度:150kgf/mm2 、伸び
率:3.5%以上、リラクセーション値(10時間):
3%以下、透磁率(μ):1.1以下(非磁性の基準
値)を確保すると共に、水蒸気養生においても破損しな
い特性を与えるためであり、各元素の含有率設定理由は
次の通りである。
【0009】C:0.2%以下 Cは強化元素として有効に作用すると共に、オーステナ
イト相を安定化させて非磁性を確保するのに有効な元素
であるが、0.2%を超えるとコンクリート打設後の耐
食性が悪くなる。 Si:0.2〜2% Siは脱酸剤として製鋼上0.2%以上必要であるが、
Siはフェライト形成元素であるため多過ぎるとオース
テナイトを不安定にし、非磁性に悪影響を及ぼす様にな
るので、0.2〜2%と定めた。
【0010】Mn:6〜16% MnはCと同様に強力なオーステナイト安定化元素であ
り、特にC,Ni,N等のオーステナイト安定化元素の
含有量が比較的少ない場合は、6%以上添加しなければ
その効果が有効に発揮されない。しかし、多過ぎると耐
食性が劣化するので、上限は16%とする。 Ni:2〜12% Niはオーステナイト安定化元素であり且つ耐食性を高
める作用も有しており、2%未満ではそれらの効果が有
効に発揮されない。しかし多量に添加し過ぎると熱間加
工性を劣化させる傾向があり、且つNiは高価であって
素材コストを高くするので上限を12%とした。
【0011】Cr:16〜20% Crは不動態皮膜形成元素であって耐食性の向上に欠く
ことのできない元素であり、16%未満では十分な効果
が得られない。しかし、多過ぎると非磁性の安定性に影
響を及ぼすばかりでなく、熱間加工性も著しく劣化させ
るので、上限を20%とした。 N:0.1〜0.3% NはCと同様にオーステナイト相を安定化させるばかり
でなく、当該オーステナイト相を強化する作用も有して
おり、これらの効果は0.1%以上で有効に発揮され
る。しかし0.3%を超えると、溶鋼が凝固する過程で
気泡の発生が多くなり、熱間加工性を悪化させるので、
0.3%以下に抑えなければならない。
【0012】本発明における必須の構成元素は上記の通
りであり、残部はFeおよび不可避不純物であるが、本
発明の目的を果たすには、上記各元素の含有率に加え
て、前記式(1)によって算出されるNi当量を20以
上とすると共に、Ni,Cr,Mnの各含有量の関係が
前記式(2)の要件を満たす様に夫々の含有率を相互に
調整しなければならない。即ち、式(1)により算出さ
れるNi当量を20以上と定めたのは、コンクリート打
設後の水蒸気養生時における鋼材の脆化を防止するうえ
で必須の要件となる。ちなみに図1は、多くの実験デー
タの中から鋼材のNi当量と蒸気試験後の絞り残存率の
関係を整理して示したグラフであり、このグラフからも
明らかである様に、Ni当量が20未満では蒸気試験後
の絞り残存率が悪いのに対し、この値が20以上のもの
は非常に優れた性能を発揮することが分かる。
【0013】また前記式(2)の要件は、コンクリート
打設後の水蒸気養生時における破損を防止するうえで極
めて重要となる。ちなみに図2は、鋼材中の[Ni
(%)+Cr(%)−0.5M(%)]と当該鋼材の水
蒸気中での破損発生率(試験法は下記の通り)の関係を
示したグラフであり、上記の値を16.0(%)以上と
することによって水蒸気中での破損を著しく抑制し得る
ことが分かる。 (水蒸気中での破損発生試験法)鉄製の容器内で、鋼材
の両端を定着用グリップでつかみ、その片端よりセンタ
ーホールシリンダにて荷重を負荷していき、規定荷重に
達した後、容器内に水蒸気を送り、指定温度で指定時間
保持したときの破損発生率を求める。
【0014】
【数1】
【0015】この様な特異な傾向が得られた理由は次の
様に考えられる。即ち、コンクリート打設後の水蒸気養
生期においては補強材に高い緊張力が作用するが、この
作用により補強材表面に滑り変形が生じて補強材表面の
不働態皮膜が破壊され、当該破壊部で金属元素の溶出が
起こって破損原因になるものと思われる。従って養生時
の破損防止には、金属元素の溶出抑制と不働態皮膜の再
生促進が有効であると思われる。こうした観点からする
と、不働態皮膜の再生はCr含有量が多いほど速く且つ
強固となり、Niにも同様の傾向が見られるのに対し、
Mnには逆に不働態皮膜の再生を遅らせる作用がある。
これに対し金属の溶出速度は、Mn含有量が多くなるに
つれて加速され、Ni,Crには逆に溶出を遅らせる作
用がある。そして水蒸気養生時の破損防止には、金属の
溶出速度を遅らせることなく不働態皮膜の再生速度を高
めることが有効であり、前記式(2)の要件はこうした
傾向が1つのパラメータとして具現されたものと考えて
いる。
【0016】上記鋼材は、常法に従って熱間加工及び製
品形状への冷間加工の後、時効の為の熱処理に付して製
品補強材とされるが、このときの時効熱処理は350〜
550℃の温度範囲で行なうことが望まれる。しかして
熱処理温度が350℃未満では、冷間加工による歪を十
分に除去することができず、さらに炭化物の生成が不十
分なため、その析出による強度増加を大きく見込めず、
一方550℃を超える高温になると、多量のCr炭化物
が生成して当該炭化物周辺のCr濃度が減少するいわゆ
るCr欠乏現象を起こし、応力腐食割れの原因になる恐
れがあるからである。
【0017】かくして得られる時効熱処理材は150kg
f/mm2 以上の引張強さを有し、伸び率は3.5%以上、
リラクセーション値(10時間)は3%以下で且つ1.
1以下の低い透磁率を有しており、しかも水蒸気養生期
にも破損を生じることのない優れた非磁性プレストレス
トコンクリート用補強材となる。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はもと
より下記実施例によって制限を受けるものではなく、前
後記の記載に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
【0019】実施例 表1に示す成分組成の供試鋼材を高周波溶解炉によって
溶製し、150kgの鋼塊を得た。得られた各鋼塊を下
記の条件で処理して鋼線とし、夫々の物性および水蒸気
中での破損の有無を調べた。尚、物性試験法は下記の通
りとした。結果を表2に示す。
【0020】(加工条件) 溶製(真空溶解)→鍛造(直径16mm)→切削(直径
13mm)→ 容体化処理(1150℃×5分)→伸線加工(直径7.
5mm)→ 容体化処理(1150℃×3分)→伸線加工(直径4.
8mm)→ 時効熱処理(500℃×3分) (リラクセーション値:%) 荷重:実破断荷重×0.7 時間:10時間 温度:20℃ (透磁率:μ) 測定器具:μメーター 測定箇所:線表面 (水蒸気中での破損の有無) 荷重:実破断荷重×0.7 時間:Max.96時間 温度:80℃
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1,2より次の様に考えることができ
る。本発明の規定要件を全て満足する実施例は、いずれ
も全ての要求特性を満たしているのに対し、本発明で規
定するいずれかの要件を欠く比較例は、特に水蒸気中で
の破損を生じている。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、C
r,Niを含む高Mn合金鋼を基本組成とし、Ni当量
およびNi,Cr,Mnの各含有率相互の関係を規定す
ることによって、高強度非磁性でリラクセーション値に
優れ且つ水蒸気中での養生期にも破損を生じることのな
いプレストレストコンクリート用補強材を提供し得るこ
とになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼材のNi当量と蒸気試験後の絞り残存率の関
係を示すグラフである。
【図2】[Ni(%) +Cr(%) −0.5 Mn(%) ]の値と
水蒸気中での破損発生率の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎名 章人 兵庫県神戸市灘区灘浜東町2番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 山岡 幸男 大阪府堺市新檜尾台3丁目3−9−208 (72)発明者 児玉 勝 兵庫県尼崎市元浜町1丁目26番地

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.2%(重量%を表わす、以下同
    じ)以下、 Si:0.2〜2%、 Mn:6〜16%、 Cr:16〜20%、 Ni:2〜12%、 N:0.1〜0.3% 残部:Feおよび不可避不純物からなり、下記式(1)
    で示されるNi当量が20以上で、且つMn,Niおよ
    びCrの含有率が下記式(2)の関係を満たす鋼材を冷
    間加工後熱処理してなり、引張強さが150kgf/mm2
    上であることを特徴とする高強度非磁性プレストレスト
    コンクリート用補強材。 Ni当量=Ni(%)+30×[C(%)+N(%)]+0.5×Mn(%) …(1) Ni(%)+Cr(%)−0.5Mn(%)≧16.0 …(2)
  2. 【請求項2】 鋼材を冷間加工後、350〜550℃で
    時効熱処理したものである請求項1記載の補強材。
JP15743693A 1993-06-28 1993-06-28 高強度非磁性プレストレストコンクリート用補強材 Withdrawn JPH0711388A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08165543A (ja) * 1994-10-12 1996-06-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 非磁性鋼材およびその製造方法
JP2014185367A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp ねじり加工性に優れるステンレス鋼線とその製造方法、並びに、ステンレス鋼線材とその製造方法
KR102269302B1 (ko) 2019-12-26 2021-06-28 진흥전기 주식회사 전원 스위치 어셈블리

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