JPH07300945A

JPH07300945A - 高付着・高強度異形棒鋼、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07300945A
Application number: JP6113403A
Authority: JP
Inventors: Yukio Murayama; 行雄村山; Eiji Yamashita; 英治山下
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1995-11-14
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2704834B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンクリート用鉄筋、とくにプレストレス・
コンクリート用鉄筋として、転造ねじ加工、或いはクロ
スワイヤ溶接などして使用され、かつコンクリートとの
付着強度が必要とされる高強度異形棒鋼及びその製造方
法を提供する。【構成】熱間圧延により外径に螺旋状突起を有する節
圧延加工されたコンクリート用異形棒鋼または線材の素
材を前記熱間圧延の節が残るような減面率で真円加工
し、外径に前記節の螺旋の捩じれ方向と逆の捩じれ方向
の複数条の螺旋条溝を施した後、焼入れ・焼もどし熱処
理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木．建築コンクリー
ト用鉄筋、あるいはプレストレス・コンクリート用鋼材
としての主筋並びに補助筋、その他アースアンカーな
ど、転造ねじ加工、或いはクロスワイヤ溶接して使用さ
れ、かつコンクリートとの付着強度が必要とされる高強
度異形棒鋼及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンクリート用異形棒鋼は、図１
０の熱圧異形棒鋼１のように棒鋼の表面に熱間圧延によ
り一定間隔に突起状の節１１をつけて、コンクリートと
の付着強度を増したものが使用されている。

【０００３】しかしながら、これらの熱間圧延のままの
異形棒鋼は、突起の高さが大きくコンクリートの付着力
は大きいが熱間圧延のため真円度が良くなく、かつ上下
圧延ロールの隙間をとるため圧延方向に２本のリブ１２
が発生し、圧延のままでは端末のねじ転造加工が困難で
あり、またクロスワイヤ溶接の際の電極の接触不良によ
り溶接性が悪く、さらにコイル材を直線材とする場合の
矯正ロールによる矯正や、送りローラによる連続送りの
取扱が困難等の欠点があった。とくに熱処理したプレス
トレス・コンクリート用鋼材などの高強度異形棒鋼で
は、鋼材の硬さが高いために真円度が悪いとそのままね
じ転造加工は不可能であり、ねじ下切削加工を行ったう
えでねじ転造加工を行わなければならなかった。一方、
この欠点を解決するためにスキンパス加工して真円度を
向上させるとこともできるが、この場合節が潰されて節
の高さが低くなりコンクリートとの結合力が小さくなる
欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、熱間
圧延で節を付して異形加工した熱圧異形棒鋼に、さらに
軽度の伸線加工を行い、コンクリート鋼棒断面の真円度
を向上させ、ねじ転造などの二次加工を容易にさせ、施
行時の溶接作業性などを向上させるととも複数条の新た
な螺旋状溝を形成してコンクリートとの結合力を補強し
た高付着・高強度異形棒鋼及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、熱間圧延により外径に螺旋状突起を有す
る節圧延加工されたコンクリート用異形棒鋼または線材
の素材を前記熱間圧延の節の高さがもとの節が残るよう
な減面率で真円加工し、外径に前記節の螺旋の捩じれ方
向と逆の捩じれ方向の複数条の螺旋条溝を施したことを
特徴とする、焼入れ、焼もどしの熱処理をされた高付着
・高強度異形棒鋼を提供する。

【０００６】また、重量比でＣ：０．１〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．１５〜２．００％、Ｍｎ：０．６〜２．００
％、Ｃｒ：０．６％以下を含み残部が鉄及び不可避不純
物よりなる５〜５０ｍｍ径の鋼棒または線材で、引張強
さ９３０Ｎ／ｍｍ² 以上、降伏点７８５Ｎ／ｍｍ² 以上
に熱処理された前記記載の高付着・高強度異形棒鋼を提
供する。

【０００７】さらに、熱間圧延により外径に螺旋状突起
を有する節圧延加工されたコンクリート用異形棒鋼また
は異形線材を、内径に前記節の螺旋の捩じれ方向と逆方
向の捩じれの複数条の螺旋形状突起を有する丸ダイスを
使用して前記熱間圧延の節が残るような減面率で引抜
後、該棒鋼または線材を連続送りしつつ焼入れ温度まで
高周波誘導加熱手段または直接通電手段により全断面を
急速加熱後、急速冷却して焼入れし、ついで焼戻し温度
まで高周波誘導加熱手段または直接通電手段により急速
加熱した後、急冷して焼戻しを施すことを特徴とする前
記記載の高付着・高強度異形棒鋼の製造方法を提供す
る。

【０００８】

【作用】本発明の構成において、熱間圧延により外径に
螺旋状突起を有する節圧延加工されたコンクリート用異
形棒鋼または線材を用いたのは、熱間圧延のままでは真
円度が悪いが、すでに素材において節を有するので後の
工程を低減することができ容易に高いコンクリート付着
力を有する異形棒鋼が得られるからである。また、前記
熱間圧延の節の高さをどの程度残すかは、異形棒鋼の基
準径、節の高さとダイスの内径で定まるが、高いコンク
リート付着力を得るためには、真円度が達成される最小
限の減面率の加工に止めて熱間圧延の節の高さをできる
だけ残すことが望ましい。本発明は実験の結果からは、
もとの節の高さの４０パーセント以上残る減面率で真円
加工することが望ましい。さらに外径に複数条の螺旋条
溝を新たに加工するのは、真円加工により節の高さが減
少してコンクリート付着力の減少するのを補償するため
である。また、焼入れ、焼もどしの熱処理をすることは
所要の機械的強度を得るためである。

【０００９】また、前記熱間圧延の節の螺旋の捩じれ方
向と逆方向の捩じれの複数条の螺旋条溝を施したのは、
熱間圧延の節の方向と同じでは該節の底部に螺旋条溝が
隠れてコンクリート付着力の増加の効力を減退するから
であり、逆方向の捩じれにすることにより、熱間圧延の
節と新たに付した螺旋条溝のコンクリート付着力の相乗
効果を得るためである。

【００１０】異形棒鋼の素材の成分を限定したのは以下
の理由によるものである。Ｃを重量比で０．１〜０．６
％としたのは、０．１％以下では焼入れにより所要の強
度が得られず、０．６％以上では、靭性が低下するから
である。また、Ｓｉは高温リレラクゼーションを低減す
るのに有効な成分であり、Ｓｉ量を０．１５〜２．００
％、とするのは０．１５％以下では高温リレラクゼーシ
ョンの低減効果が得られず、２．００％以上では靭性が
低下するからである。Ｍｎ量を０．６〜２．００％とす
るのは、焼入れ性の向上のためであり、０．６％以下で
は効果が不十分で、２．００％以上では焼入れ後の残留
オーステナイトが増すからである。Ｃｒは焼入れ性を増
し焼もどし抵抗を大きくするが、Ｃｒ量０．６％以上は
経済的に不利であり、また小径の棒鋼ではＣｒを添加し
なくても所要の性質が得られるからである。

【００１１】寸法を５〜５０ｍｍ径に限定するのは通常
コンクリート用高強度異形棒鋼として用いられる範囲だ
からである。また強度を引張強さ９３０Ｎ／ｍｍ² 以
上、降伏点７８５Ｎ／ｍｍ² 以上に熱処理するのはプレ
ストレス用棒鋼に要求される強度を得るためである。

【００１２】本発明の製造方法において、内径に複数条
の螺旋形状突起を有する丸ダイスを使用して引抜きを行
うのは、真円加工と複数条の螺旋条溝の加工を同時に行
う方法として有利だからである。また、高周波誘導加熱
手段または直接通電手段により連続的に焼き入れ、焼戻
しの熱処理を行うことにより均一な品質の量産が容易に
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について具体的に説
明する。図２は本発明の高付着・高強度異形棒鋼（以下
単に高強度異形棒鋼という）の製造工程を示す図であ
る。図２において、素材はコイル状に巻かれた図１０の
形状の熱間圧延異形棒鋼または線材（以下単に熱圧異形
棒鋼という）を使用し、次の脱スケール工程において、
多ロール矯正機などを通して表面のスケールが除かれ
る。次に引抜き工程において、所定の丸ダイスにより冷
間で引抜きを行う。ついで焼入れ工程において、高周波
誘導加熱手段または直接通電手段により連続的に焼入れ
温度まで加熱され水冷により急冷して焼き入れされる。
その後、焼もどし工程において、同様に高周波誘導加熱
手段または直接通電手段により連続的に焼もどし温度ま
で加熱し焼もどしされて急冷される。そして、加工工程
において線材はコイル化され、棒材は直線のまま定尺に
切断、ねじ加工などされて検査工程を経て成品として出
荷される。

【００１４】本実施例では、素材として図１０に示す形
状の右捩じれ約３０度の螺旋状突起の節を有するＪＩＳ
３１１２に規定する公称直径９．５３ｍｍの呼び名Ｄ１
０の熱圧異形棒鋼を使用した。その熱圧異形棒鋼の化学
成分を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、その断面形状を図３に示す。即ち図
３において、棒鋼の胴部径は８．８５〜８．９０φｍ
ｍ、リブの高さは０．３６〜０．３８ｍｍ，節の高さは
０．５８〜０．６３ｍｍであった。

【００１７】この熱圧異形棒鋼を、１つは内径９．１０
ｍｍφの内径に突起のない丸ダイスで、もう１つは図９
に示す内径９．２０ｍｍφで内径に左ねじれ角１８度の
６条の螺旋状突起２２を有する丸ダイス２１を用いて冷
間で引抜き加工を行った。引抜き加工後の棒鋼の断面を
突起なしダイス引抜きの場合を図４に、突起付ダイス引
抜きの場合を図５に示す。前記螺旋状突起の捩じれ角１
８度はコンクリート付着性からは大きいことが望ましい
が、捩じれ角が大きいと引抜き加工が困難になるので１
８度としたものである。

【００１８】図４は、突起なしダイスで引抜きした場合
の棒鋼の断面図を示す。図のように胴部径は素材と変わ
らないがリブ１２の高さは０．２４〜０．２８ｍｍにな
り、もとの高さの６３〜７８％に、節１１の高さは０．
２５〜０．３０ｍｍになり、もとの高さの４０〜５２％
になった。これにより真円度は向上し、ねじ転造性など
は改善されたが、節の高さが低下したためコンクリート
の付着力は若干減少した。その試験結果は後述する。

【００１９】図５は内径に螺旋状突起を有する丸ダイス
を用いて冷間引抜き加工した場合の棒鋼の断面図を示
す。図のように、前記突起なしダイスが９．１０φｍｍ
であったのに対し突起付きダイスは９．２０φｍｍであ
るため、リブ１２及び節１１の寸法は前記突起なしダイ
スの場合より若干大きいが、さらに図に示すように外径
に左捩じれに１８度の角度の幅１．３ｍｍ、深さ０．４
０ｍｍの６条の螺旋状溝１３が形成されている。図１に
その外観図を示す。即ち、図１の溝付き引抜き異形棒鋼
２ように、外径に前記の熱圧異形棒鋼の右捩じれ３０度
の節とその逆の左捩じれ１８度の螺旋溝が形成される。
この螺旋溝により、引抜きによって熱圧異形棒鋼の節の
高さが減少してコンクリート付着力が低下することが補
償される。

【００２０】上記引き抜き加工した異形棒鋼のコンクリ
ートとの付着強度試験を、「日本コンクリート工学協会
の方法（案）」に基づいて行った。供試体は図６に示
す。図において、供試体４は、１０ｃｍ立方のコンクリ
ート立方体５の中心に試験材の異形棒鋼７を配置し、そ
のまわりに巻径８ｃｍ，螺旋ピッチａ＝４ｃｍの６ｍｍ
φ径の鉄筋６（端部は水平に１．５巻とし０．５巻は捨
巻とした）を配筋した。また、コンクリートは横打ち
（棒鋼を水平に配筋する）とし、コンクリートの品質は
下記とした。材令２８日養生条件１４〜２４°Ｃ水中養生コンクリート強度 σｃ３００±３０ｋｇｆ／ｃｍ² スランプ８±２ｃｍ、とした。試験は、３０ｔ引張試験機を使用し図７の方法により行
った。図において、引張試験機の固定部の受台４１の上
に球面座４２、座金４３を介して供試体４を載せクラン
プ４４により試験異形棒鋼７に矢印Ｐの方向に引抜力を
かけた。そして、試験異形棒鋼７の滑り量をダイヤルゲ
ージ４５で測定し、増幅器４６を介してＸＹレコーダ４
７により滑り量と引抜き力の関係を記録した。

【００２１】その試験結果を図８及び表２に示す。図８
において、縦軸は引抜き力（ＫＮ）、横軸は滑り量（ｍ
ｍ）を示す。曲線Ａは圧延のままの熱圧異形棒鋼、曲線
Ｂは溝なし引抜き異形棒鋼、曲線Ｃは溝付き引抜き異形
棒鋼、また曲線Ｄは比較材の９．２ｍｍウルボン（１０
φ溝付き引抜き材、ウルボンは高周波熱錬株式会社の登
録商標）の引抜き力ー滑り線図を示す。表２は、図８の
結果から滑り量、０．０５ｍｍ，０．１ｍｍ，０．２５
ｍｍ及び平均値と最大付着力を表示したものである。こ
れらの結果を要約すると次のことが言える。即ち、熱圧
異形棒鋼を溝なし引抜きすると、節の高さが減少するこ
とにより、なお比較材のウルボンよりは付着力は大きい
が最大付着力が、３６．８ＫＮから２６．５ＫＮに低下
する。これに対し、溝付き引抜きした異形棒鋼は最大付
着力が３４．７ＫＮとほぼ熱圧異形棒鋼と同程度の付着
力が得られる。溝付き引抜きによる新たな螺旋溝が引抜
きによって熱圧異形棒鋼の節の高さの減少してコンクリ
ート付着力が低下することを補償することが認められ
る。

【００２２】

【表２】

【００２３】次に前記引抜きした異形棒鋼を図１２に示
す連続焼入れ焼もどし装置３０を使用して熱処理を行っ
た。図１２において、前記引抜き加工された異形棒鋼の
素材Ｗはピンチロール３１、縦段矯正ロール３２、横段
矯正ロール３３、ピンチロール３４を介して連続的に送
り出され、焼入れ用高周波誘導加熱コイル３５で９２０
°Ｃの焼き入れ温度まで加熱され、水冷ジャケット３６
で急冷されて焼入れされる。次いで焼もどし用高周波誘
導加熱コイル３７で３７０〜３８０°Ｃの焼戻し温度に
加熱された後、水冷ジャケット３８により急冷されピン
チロール３９で送り出される。

【００２４】熱処理後の異形棒鋼の機械的性質を表３に
示す。熱処理によって機械的強度が向上し、溝なし異形
棒鋼、溝付き異形棒鋼のいずれも表に示すようにＪＩＳ
Ｇ３１０９規格の降伏点荷重、引張荷重、破断伸び、
絞りを満足している。

【００２５】

【表３】

【００２６】この異形棒鋼成品を高周波熱錬株式会社製
ＲＬ２３型転造機を使用してねじ転造試験を行った。そ
の結果を表４に示す。溝なし異形棒鋼、溝付き異形棒鋼
のいずれもＪＩＳＢ０２２１の規格値を満足する結
果が得られた。なお、熱圧異形棒鋼素材のままでは真円
度が悪くてねじ転造ができなかったが本実施例の成品で
は何等問題なくねじ転造できた。

【００２７】

【表４】

【００２８】次に、この異形棒鋼を高周波熱錬（株）社
製ＦＰ１１型圧造機を用いて図１１のような形状に頭部
を圧造し、引張り試験を行った。その結果を表５に示
す。いずれも規定の引張り強度を示し、すべて母材部で
正常な破断をした。したがって頭部成型加工も通常の条
件で行えることが示された。

【００２９】

【表５】

【００３０】本実施例ではＪＩＳＧ３１１２の規格
のＤ１０の異形棒鋼について示したがもとより同規格の
Ｄ６〜５１にも適用できることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
円度の悪い熱間圧延異形棒鋼の節やリブが引抜き加工に
より潰されて真円度が向上するので、熱間圧延材のまま
では真円度が悪くて、ねじ下切削加工を行わなければね
じ転造加工が不可能な欠点が改善されてねじ転造加工が
容易となり、またクロスワイヤ溶接の際の電極の接触が
良好になるので溶接が容易になり、現場での取扱性が改
善され作業能率が向上する。さらに、熱間圧延材のまま
ではコイル材から直線材とする場合の矯正ロールによる
矯正が困難な点が改善されて取扱が容易になる。

【００３２】さらに、望ましくは熱間圧延材のもとの節
の螺旋状突起の高さの４０パーセント以上の節を残し、
かつ外径に前記節の螺旋の捩じれ方向と逆方向の捩じれ
の複数条の螺旋条溝を施すことにより、コンクリートの
付着力が向上する。

【００３３】また、素材の成分を重量比でＣ：０．１〜
０．６％、Ｓｉ：０．１５〜２．００％、Ｍｎ：０．６
〜２．００％、Ｃｒ：０．６％以下を含み残部が鉄及び
不可避不純物よりなるものに限定すれば、規格値の強度
が容易に得られるので高強度異形棒鋼使用のの安全性が
増す。

【００３４】本発明の製造方法によれば、内径に熱間圧
延材の節の螺旋の捩じれ方向と逆方向の捩じれの複数条
の螺旋形状突起を有する丸ダイスを使用して引抜くの
で、熱間圧延材の節の高さの残る量を任意に設定できる
と共に、もとの節の螺旋と逆方向の任意の幅、深さ、条
数の螺旋溝を形成することができ、コンクリート付着性
の良好な高強度異形棒鋼材を得ることができる。また、
高周波誘導加熱手段または直接通電手段により連続的に
熱処理することにより、強度の高い、均一な品質の高強
度異形棒鋼が経済的に量産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の高付着・高強度異形棒鋼の外観
図である。

【図２】本発明の実施例の製造工程図である。

【図３】本発明の実施例の熱圧異形棒鋼素材の断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例の突起なしダイスで引抜きした
溝なし異形棒鋼の断面図である。

【図５】本発明の実施例の突起付ダイスで引抜きした溝
付き異形棒鋼の断面図である。

【図６】本発明の実施例のコンクリート付着強度試験の
供試体の断面図である。

【図７】本発明の実施例のコンクリート付着強度試験の
試験装置の概念図である。

【図８】本発明の実施例のコンクリート付着強度試験の
試験結果を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例の内径に螺旋状突起を付した引
抜きダイスの斜視図である。

【図１０】素材の熱間圧延異形棒鋼の外観図である。

【図１１】本発明の実施例の高付着・高強度異形棒鋼の
頭部圧造加工の形状を示す図である。

【図１２】本発明の実施例に使用した連続焼き入れ焼戻
し装置の概念図である。

【符号の説明】

１熱間圧延異形棒鋼素材２引抜き異形棒鋼４付着強度試験の供試体５コンクリート立方体６配筋７試験棒鋼１１節１２リブ１３螺旋状溝２１丸ダイス２２螺旋状突起３０連続焼入れ・焼もどし装置３１フィードローラ３２横ロール矯正機３３縦ロール矯正機３４フィードローラ３５高周波加熱コイル３６水冷ジャケット３７高周波加熱コイル３８水冷ジャケット３９フィードローラ４１受け台４２球面座金４４クランプ４５ダイヤルゲージ４６増幅器４７ＸＹレコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２１Ｄ 8/08 Ａ 7217−4Ｋ 9/00 Ｈ 9352−4Ｋ 9/28 Ａ 9/52 １０３ＢＣ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｙ 38/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延により外径に螺旋状突起を有す
る節圧延加工されたコンクリート用異形棒鋼または線材
の素材を前記熱間圧延の節が残るような減面率で真円加
工し、外径に前記節の螺旋の捩じれ方向と逆の捩じれ方
向の複数条の螺旋条溝を施したことを特徴とする、焼入
れ・焼もどし熱処理をされた高付着・高強度異形棒鋼。
【請求項２】重量比でＣ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：
０．１５〜２．００％、Ｍｎ：０．６〜２．００％、Ｃ
ｒ：０．６％以下を含み残部が鉄及び不可避不純物より
なる５〜５０ｍｍ径の鋼棒または線材で、引張強さ９３
０Ｎ／ｍｍ²以上、降伏点７８５Ｎ／ｍｍ² 以上に熱処
理された請求項１に記載の高付着・高強度異形棒鋼。
【請求項３】熱間圧延により外径に螺旋状突起を有す
る節圧延加工されたコンクリート用異形棒鋼または異形
線材を、内径に前記節の螺旋の捩じれ方向と逆方向の捩
じれの複数条の螺旋形状突起を有する丸ダイスを使用し
て前記熱間圧延の節が残るような減面率で引抜した後、
該棒鋼または線材を連続送りしつつ高周波誘導加熱手段
または直接通電手段により全断面を焼入れ温度まで急速
加熱後、急速冷却して焼入れし、さらに高周波誘導加熱
手段または直接通電手段により焼もどし温度まで急速加
熱した後、急冷して焼もどしを施すことを特徴とする請
求項１または２に記載の高付着・高強度異形棒鋼の製造
方法。