JPH0737648B2 - 靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造法 - Google Patents
靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造法Info
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Description
造物等の分野において、各種建造物に用いる厚み50mm
以上で、靭性の優れた耐火鋼板の製造法に関する。
おける各種構造物用構築材として、一般構造用圧延鋼材
(JIS G3101)、溶接構造用圧延鋼材(JIS
G3106)、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材(JI
S G3114)、高耐候性圧延鋼材(JIS G34
44)、一般構造用角形鋼板(JIS G3446)等
が広く利用されている。各種構造物のうち特にビルや事
務所および住居等の建造物に前記周知鋼材を用いる場
合、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℃以上にならぬように規定さ
れている。前記周知鋼材は建築物に使用する場合、35
0℃程度で耐力が常温時の60〜70%になり建築物の
倒壊を引き起こす恐れがあるため、たとえば一般構造用
圧延鋼材(JIS G3101)に規定される形鋼を柱
材とする構造物の例では、その表面にスラグウール、ガ
ラスウール、アスベスト等を基材とする吹き付け材やフ
ェルトを展着するほか、防火モルタルで包皮する方法及
び前記断熱材層の上に、さらに金属薄板すなわちアルミ
ニウムやステンレス薄板で保護する方法等、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。
額になり、建築コストが大幅に上昇することを避けるこ
とができない。そこで、構築材として丸あるいは角鋼管
を用い冷却水が循環するように構成し、火災時における
温度上昇を防止し載荷力を低下させない技術が提案さ
れ、ビルの建築コストの引下げと利用空間の拡大が図ら
れている。例えば、実公昭52−16021号公報に
は、建築物の上部に水タンクを置き、中空鋼管からなる
柱材に冷却水を供給する耐火構造建築物が開示されてい
る。また、特開平2−77523号公報では、一定量の
Nb,Moの添加と高温加熱、高温圧延によりミクロ組
織を比較的大きなフェライト主体組織として、600℃
の高温強度が常温強度の70%以上を確保できることが
提案されている。
大型化、高層化に伴い使用される鋼材の厚みが増大する
傾向にある。しかしながら前述のような製造法による耐
火鋼板では、その組織の微細化が困難であり、厚肉にな
るとその靭性が著しく低下する。本発明の目的は、高温
特性が優れ、かつ靭性に優れた厚肉の建築用耐火鋼板の
製造方法を提供することにある。
温時の70%以上となる耐火性の優れた鋼の製造法を見
出してきた。例えば特開平2−77523号公報では
0.4〜0.7%の範囲のMoと0.005〜0.04
%の範囲のNbを添加した鋼片を、高温加熱−高温圧延
する耐火鋼材の製造方法が示されている。また、特願平
1−264711号では、0.2〜1.0%の範囲のM
o添加とC/Mn比の制限および焼入性の確保により、
ミクロ組織をベイナイトとした耐火鋼材の製造法が提案
されている。さらに特願平1−139329号では、
0.2〜0.7%の範囲のMo添加とAr3 −20℃以
下からの冷却により低降伏比を有する耐火鋼材の製造法
が提案されている。しかしながら、いずれの製造法にお
いても、高温強度を満足させるために多量のMo添加と
高温加熱−高温圧延が必要となり、この場合板厚が50
mm以上に厚くなると、十分な低温靭性が得られない。そ
こで高温強度を確保しつつ、低温靭性を向上させるため
の適正な化学成分並びにプロセス条件を鋭意検討し本発
明に至った。
服し目的を達成するもので、その具体的手段を下記
(1),(2)に示す。
Si0.6%以下、Mn0.8〜1.6%、P0.03
%以下、S0.005%以下、Mo0.35〜0.80
%、Ti0.005〜0.025%、Al0.06%以
下、N0.006%以下を含有し、残部が鉄および不可
避的不純物からなる鋼を熱間圧延後、Ac3 変態点〜1
000℃の温度範囲に再加熱、焼入し、450℃〜Ac
1 変態点の温度範囲で焼戻処理することを特徴とする厚
み50mm以上(好ましくは50〜150mm)の靭性の優
れた建築用耐火鋼板の製造法。
Si0.6%以下、Mn0.8〜1.6%、P0.03
%以下、S0.005%以下、Mo0.35〜0.80
%、Ti0.005〜0.025%、Al0.06%以
下、N0.006%以下、さらにNb0.005〜0.
05%、V0.005〜0.1%、Ni0.05〜1.
0%、Cu0.05〜1.0%、Cr0.05〜1.0
%、Ca0.001〜0.006%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鋼
を熱間圧延後、Ac3 変態点〜1000℃の温度範囲に
再加熱、焼入し、450℃〜Ac1 変態点の温度範囲で
焼戻処理することを特徴とする厚み50mm以上(好まし
くは50〜150mm)の靭性の優れた建築用耐火鋼板の
製造法。
延鋼材(JIS G3106)に規定する性能と600
℃の高温での高い耐力を維持し、かつ低温靭性を向上さ
せるには、鋼成分と共に組織の微細化を行うことが重要
である。本発明の特徴は適量のMoを添加した鋼片を熱
間圧延した後に、Ac3 変態点〜1000℃の温度範囲
に再加熱、焼入し、450℃〜Ac1 変態点の温度範囲
で焼戻処理を行い微細なベイナイト組織にすることによ
り、耐火性と優れた靭性を同時に得ることにある。
溶体強化によって高温強度を増加させるために、耐火性
を確保するために必須の元素である。しかしながらMo
量が高すぎると溶接性及び溶接熱影響部(HAZ)の靭
性が劣化するので、その含有量の上限は0.80%とす
る必要がある。ところがMo単独添加だけでは、600
℃という高温領域において十分な耐力を得ることは難し
い。そこで組織をベイナイト組織にすることが、該高温
領域における耐力を増加させるのに有効である。なおM
o添加量の下限は、600℃で十分な耐力を確保するた
め、その下限を0.35%とする必要がある。
ト組織の鋼において、その靭性の向上を図るには、熱間
圧延後に再加熱によりγに再変態させ焼入することでの
組織の微細化が有効で、このため熱間圧延後の再加熱温
度の下限をAc3 変態点とする。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1000℃にしなければならない。焼入後はAc
1 変態点以下の温度で焼戻す必要がある。これは焼入時
に生成した島状マルテンサイトなどの低温変態生成物を
焼戻して、低温靭性を確保するためである。なお低温変
態生成物を十分に焼戻すため、その下限温度は450℃
とすることが必要である。
理由について説明する。Cは本発明鋼のようなベイナイ
ト組織では、高温強度に対して重要な元素であり、0.
05%以上の添加により高温強度は増大する。このため
下限は0.05%とする。またC量が多すぎるとHAZ
の低温靭性に悪影響を及ぼすので0.15%を上限とす
る。Siは脱酸上鋼に含まれる元素でSi量が多くなる
と溶接性、HAZ靭性が劣化するため、その上限を0.
6%とした。Mnは強度、靭性を確保するうえで不可欠
の元素であり、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
劣化するためMnの上限を1.6%とした。
るが、Si及びTiによっても脱酸は行われるので本発
明鋼については下限は限定しない。しかしAl量が多く
なると鋼の清浄度が悪くなり、溶接部の靭性が劣化する
ので上限を0.06%とした。Tiは炭窒化物を形成し
てHAZ靭性を向上させる。Al量が少ない場合、Ti
の酸化物を形成しHAZ靭性を向上させるが、0.00
5%未満では効果がなく、0.025%を超えるとHA
Z靭性に好ましくない影響があるため、0.005〜
0.025%に限定する。Nは一般的に不可避的不純物
として綱中に含まれるものであるが、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キズの発生等
を助長するので、その上限を0.006%とした。
及びSを含有する。P,Sは高温強度に与える影響は小
さいのでその量について特に限定しないが、一般に靭
性、板厚方向強度等に関する鋼の特性は、これらP,S
の量が少ないほど向上する。望ましいP,S量はそれぞ
れ0.02%,0.005%以下である。
り、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、以下に述べる元素即ちNb,V,Ni,
Cu,Cr,Caを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。つぎに、
前記添加元素とその添加量について説明する。Nbは微
細な炭窒化物を形成し、高温強度を増加させ、またHA
Z靭性を向上させる。しかし、0.005%以下では効
果がなく0.05%を超えるとHAZ靭性に好ましくな
い影響がある。VはNbとほぼ同じ効果をもつ元素であ
り、高温耐力に対する効果はNbに比較して小さいが
0.005〜0.1%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0.1
%を超えるとHAZ靭性に好ましくない影響がある。
響を及ぼすことなく、母材の強度、靭性を向上させる
が、0.005%以下では効果が薄く、1.0%以上で
は極めて高価になるため経済性を失うので、上限は1.
0%とした。CuはNiとほぼ同様な効果を持つほか、
Cu析出物による高温強度の増加や耐食性や耐候性の向
上にも効果を有する。この場合Cu量が0.5%以上
で、その効果が著しい。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
0.05〜1.0%に限定する。Cuは母材および溶接
部の強度を高める元素であり、Cr量が0.5%以上で
耐候性も向上するが、1.0%を超えると溶接性やHA
Z靭性を劣化させ、また0.05%以下では効果が薄
い。従ってCr量は0.05〜1.0%とする。Caは
硫化物(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Ca量は0.001%未満では実用上効果がなく、
0.006%を超えるとCaO,CaSが多量に生成し
て大型介在物となり、鋼の靭性のみならず清浄度も害し
溶接性、耐ラメラテア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。
を製造し、常温と600℃の強度及び母材の低温靭性を
調査した。表1の1〜12に本発明鋼、13〜19に比
較鋼の化学成分を示す。表2に本発明鋼と比較鋼の鋼板
製造条件とその機械的性質を示す。
伏強度が常温の降伏強度の70%以上を有しているとと
もに、優れた母材の低温靭性が得られている。これに対
し比較鋼13ではMoの量が少ないために、600℃の
降伏強度が低く、常温の降伏強度に対する600℃の降
伏強度の割合が70%に達しない。比較鋼14では焼入
時の温度が高すぎるために、母材の靭性が劣化する。比
較鋼15では焼戻温度が低すぎるために、低温変態生成
物の完全な焼戻がされずに、十分な母材の低温靭性が得
られない。比較鋼16,17は製造法が圧延まま、比較
鋼18,19は加速冷却というプロセスのために、十分
な母材の靭性が得られていない。
厚鋼板、形鋼、棒鋼などの鋼材は600℃の降伏強度が
高く、且つ優れた低温靭性を有する鋼であり、建築、土
木、海洋構造物の安全性を大きく高めることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量比で 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:0.35
〜0.80%、 Ti:0.005〜0.025%、 Al:0.06
%以下、 N :0.006%以下 残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延
後、Ac3 変態点〜1000℃の温度範囲に再加熱、焼
入し、450℃〜Ac1 変態点の温度範囲で焼戻処理す
ることを特徴とする靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造
法。 - 【請求項2】 重量比で Nb:0.005〜0.05%、 V :0.005
〜0.1%、 Ni:0.05〜1.0%、 Cu:0.05〜
1.0%、 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記載の靭性の
優れた建築用耐火鋼板の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3058687A JPH0737648B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3058687A JPH0737648B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05339632A JPH05339632A (ja) | 1993-12-21 |
JPH0737648B2 true JPH0737648B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=13091464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3058687A Expired - Lifetime JPH0737648B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 靭性の優れた建築用耐火鋼板の製造法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0737648B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006093282A1 (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Nippon Steel Corporation | 溶接性およびガス切断性に優れた高張力耐火鋼およびその製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JP4571915B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2010-10-27 | 新日本製鐵株式会社 | 耐火厚鋼板及びその製造方法 |
JP7334771B2 (ja) * | 2020-12-18 | 2023-08-29 | Jfeスチール株式会社 | 溶融物用容器の鉄皮用鋼材、溶融物を収容する容器の鉄皮および溶融物を収容する容器 |
CN116254483B (zh) * | 2023-02-01 | 2024-06-14 | 桂林理工大学 | 一种具有优异低温冲击韧性的高强钢板及其制造方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3058687A patent/JPH0737648B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2006093282A1 (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Nippon Steel Corporation | 溶接性およびガス切断性に優れた高張力耐火鋼およびその製造方法 |
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