JPH0742549B2 - リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼 - Google Patents
リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼Info
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- JPH0742549B2 JPH0742549B2 JP2259170A JP25917090A JPH0742549B2 JP H0742549 B2 JPH0742549 B2 JP H0742549B2 JP 2259170 A JP2259170 A JP 2259170A JP 25917090 A JP25917090 A JP 25917090A JP H0742549 B2 JPH0742549 B2 JP H0742549B2
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- linear motor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はリニアモーターカー鋼橋用高Mn非磁性鋼に関す
る。
る。
（従来の技術） 近年強力なマグネット、特に超電導マグネットによる磁
気浮上を利用したリニアモーターカーの実用化研究が盛
んに行われている。そのリニアモーターカーが実用化さ
れる場合、当然、河川を渡るのにも架設した橋梁上を走
行しなければならない。この橋梁はコンクリート橋と鋼
橋に代表される。本発明鋼は後者の鋼橋への適用を目的
にしている。現在鋼橋用厚板としては、JISのSM41（C;
＜0.25％、Si:＜0.35％、Mn:＜1.4％、P:＜0.040％、S:
＜0.040％、Fe:残り）やSM50（C:＜0.22％、Si:＜0.55
％、Mn:＜1.5％、P:＜0.04％、S:＜0.040％、Fe:残り）
などの普通炭素鋼が使用されているが、リニアモーター
カーが鋼橋上を走行する場合には、列車の近接により普
通炭素鋼が容易に磁化して列車の走行を妨げるという問
題が生じる。
気浮上を利用したリニアモーターカーの実用化研究が盛
んに行われている。そのリニアモーターカーが実用化さ
れる場合、当然、河川を渡るのにも架設した橋梁上を走
行しなければならない。この橋梁はコンクリート橋と鋼
橋に代表される。本発明鋼は後者の鋼橋への適用を目的
にしている。現在鋼橋用厚板としては、JISのSM41（C;
＜0.25％、Si:＜0.35％、Mn:＜1.4％、P:＜0.040％、S:
＜0.040％、Fe:残り）やSM50（C:＜0.22％、Si:＜0.55
％、Mn:＜1.5％、P:＜0.04％、S:＜0.040％、Fe:残り）
などの普通炭素鋼が使用されているが、リニアモーター
カーが鋼橋上を走行する場合には、列車の近接により普
通炭素鋼が容易に磁化して列車の走行を妨げるという問
題が生じる。
（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の鋼橋における問題点を解消するために、
本発明は透磁率（μ）の低い非磁性鋼を橋梁材として使
用すること、しかも、線膨張係数が小さく、機械的特性
を満足し、被削性や溶接性、さらに耐応力腐食割れ性が
すぐれている等の諸特性を有する非磁性鋼橋用材を提供
することを目的とする。
本発明は透磁率（μ）の低い非磁性鋼を橋梁材として使
用すること、しかも、線膨張係数が小さく、機械的特性
を満足し、被削性や溶接性、さらに耐応力腐食割れ性が
すぐれている等の諸特性を有する非磁性鋼橋用材を提供
することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明が対象とする鋼橋用非磁性鋼材に要求されている
特性は次のとおりである。（１）透磁率（μ）が小さい
こと。すなわち本発明鋼においては1.02以下を目標とし
た。（２）線膨張係数が12×106/℃程度かそれより小さ
いこと。（３）機械的性質はJISのSM相当とし、耐力（P
S）が24kg f/mm2以上、引張強さ（TS）が41kg f/mm2以
上、０℃におけるシャルピー吸収エネルギー（vEo）が
2.8kg f・ｍ以上であること。（４）溶接性が優れてい
ること。（５）被削性、特にドリルによる穴開け加工性
が優れていること。（６）耐応力腐食割れ性が良好であ
ること。すなわち、これまで使用されてきたSM41などの
普通炭素鋼では、線膨張係数が大きいため、日中でも日
照部と日陰部の鋼材の伸張や収縮量の差異が大きく橋梁
構造物の設計が難しくなる。また橋梁製作においても、
溶接やボルト接合が非常に多いため、良好な溶接性と穴
開け性を要求されている。さらに、橋梁構造物として最
終的には塗装されるが、使用中の塗装の損傷を考慮すれ
ば応力腐食割れ感受性の小さいことが望まれる。
特性は次のとおりである。（１）透磁率（μ）が小さい
こと。すなわち本発明鋼においては1.02以下を目標とし
た。（２）線膨張係数が12×106/℃程度かそれより小さ
いこと。（３）機械的性質はJISのSM相当とし、耐力（P
S）が24kg f/mm2以上、引張強さ（TS）が41kg f/mm2以
上、０℃におけるシャルピー吸収エネルギー（vEo）が
2.8kg f・ｍ以上であること。（４）溶接性が優れてい
ること。（５）被削性、特にドリルによる穴開け加工性
が優れていること。（６）耐応力腐食割れ性が良好であ
ること。すなわち、これまで使用されてきたSM41などの
普通炭素鋼では、線膨張係数が大きいため、日中でも日
照部と日陰部の鋼材の伸張や収縮量の差異が大きく橋梁
構造物の設計が難しくなる。また橋梁製作においても、
溶接やボルト接合が非常に多いため、良好な溶接性と穴
開け性を要求されている。さらに、橋梁構造物として最
終的には塗装されるが、使用中の塗装の損傷を考慮すれ
ば応力腐食割れ感受性の小さいことが望まれる。
本発明鋼は以上に述べた特性を有するリニアモーターカ
ー鋼橋用の非磁性鋼材として、特に厚板や形鋼を対象に
開発を進めたものであって、その結果、次の鋼成分（重
量％）とすること、すなわち、 C;0.01〜0.20未満、Si;0.05〜2.0％、Mn;20〜27％未
満、Cr;7.0％以下、0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn
（％）＋0.007Cr（％）＋0.050％を含有して残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼であり、 さらに必要に応じてNi;0.10〜2.0％、Mo;0.10〜2.0％の
うちの少くとも１種、および／あるいはNb;0.01〜0.50
％、V;0.01〜2.0％、Ti;0.01〜0.50％のうちの少くとも
１種を含有することにより達成できる。
ー鋼橋用の非磁性鋼材として、特に厚板や形鋼を対象に
開発を進めたものであって、その結果、次の鋼成分（重
量％）とすること、すなわち、 C;0.01〜0.20未満、Si;0.05〜2.0％、Mn;20〜27％未
満、Cr;7.0％以下、0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn
（％）＋0.007Cr（％）＋0.050％を含有して残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる鋼であり、 さらに必要に応じてNi;0.10〜2.0％、Mo;0.10〜2.0％の
うちの少くとも１種、および／あるいはNb;0.01〜0.50
％、V;0.01〜2.0％、Ti;0.01〜0.50％のうちの少くとも
１種を含有することにより達成できる。
以下本発明の成分を限定した理由について詳細に説明す
る。
る。
C:オーステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて有効
な元素である。それとともに、強度を上げる働きをも
つ。そのためには、少なくとも0.01％以上含有していな
ければならない。しかし、0.20％以上含有すると、被削
性、特にドリル穴開け性が悪くなる。第１図は、C;0.10
〜0.70％、Si;0.20〜0.40％、Mn;14〜26％、Cr;6.0％以
下、Ni;2％以下を含有する鋼（13mm厚の厚板）の、圧延
のまま材（○印）と溶体化処理材（●印）について、ハ
イスドリル（SKH56,直径12mm）により刃先寿命までの穴
開き個数を求めた結果を示す。この結果から穴開け性は
Ｃ含有量により強く支配され、その量が0.20％未満で安
定して向上することがわかる。
な元素である。それとともに、強度を上げる働きをも
つ。そのためには、少なくとも0.01％以上含有していな
ければならない。しかし、0.20％以上含有すると、被削
性、特にドリル穴開け性が悪くなる。第１図は、C;0.10
〜0.70％、Si;0.20〜0.40％、Mn;14〜26％、Cr;6.0％以
下、Ni;2％以下を含有する鋼（13mm厚の厚板）の、圧延
のまま材（○印）と溶体化処理材（●印）について、ハ
イスドリル（SKH56,直径12mm）により刃先寿命までの穴
開き個数を求めた結果を示す。この結果から穴開け性は
Ｃ含有量により強く支配され、その量が0.20％未満で安
定して向上することがわかる。
Si:高強度化には有効な元素であるが、フェライト安定
化元素であるため、多量の含有は非磁性化に不利であ
る。したがって、0.10％以上で2.0％以下とした。
化元素であるため、多量の含有は非磁性化に不利であ
る。したがって、0.10％以上で2.0％以下とした。
Mn:オーステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて有
効な元素である。それとともに、強度を上げる働きをも
つ。そのためには、少なくとも20％以上含有していなけ
ればならない。しかし、27％以上含有するのは合金コス
トによる製造コストを不必要に高くするだけである。ま
た、Mnの添加は線熱膨張係数を小さくする働きをもち、
20〜27％未満の範囲の添加により線熱膨張係数を12×10
6/℃と同等か小さくなる。
効な元素である。それとともに、強度を上げる働きをも
つ。そのためには、少なくとも20％以上含有していなけ
ればならない。しかし、27％以上含有するのは合金コス
トによる製造コストを不必要に高くするだけである。ま
た、Mnの添加は線熱膨張係数を小さくする働きをもち、
20〜27％未満の範囲の添加により線熱膨張係数を12×10
6/℃と同等か小さくなる。
Cr:オーステナイト安定化元素で、非磁性化に有効な元
素である。それとともに、強度を上げる働きをもつ。し
かし7.0％を越えて含有するのは結晶粒界にCr炭化物生
成に起因するCr欠乏層が生じ、応力腐食割れ感受性を高
める。
素である。それとともに、強度を上げる働きをもつ。し
かし7.0％を越えて含有するのは結晶粒界にCr炭化物生
成に起因するCr欠乏層が生じ、応力腐食割れ感受性を高
める。
Ni:オーステナイト安定化元素で、非磁性化および靭性
向上に極めて有効な元素である。そのためには少なくと
も0.10％以上の含有が必要である。しかし、多量の含有
は合金コストによる製造コストをアップするため2.0％
以下とした。
向上に極めて有効な元素である。そのためには少なくと
も0.10％以上の含有が必要である。しかし、多量の含有
は合金コストによる製造コストをアップするため2.0％
以下とした。
Mo:オーステナイト安定化元素で、非磁性化および靭性
向上に極めて有効な元素である。そのためには少なくと
も0.10％以上の含有が必要である。しかし、多量の含有
は合金コストによる製造コストをアップするため2.0％
以下とした。
向上に極めて有効な元素である。そのためには少なくと
も0.10％以上の含有が必要である。しかし、多量の含有
は合金コストによる製造コストをアップするため2.0％
以下とした。
N:オーステナイト安定化元素で、非磁性化に極めて有効
な元素である。また、強度を上げるのに著しい働きをも
つ。そのためには、少なくとも0.010％以上含有してい
なければならない。しかし、0.002Mn（％）＋0.007Cr
（％）＋0.050％以上の含有は熱間加工性を低下させ、
連続鋳造による鋳片や造塊工程による鋼塊を熱間圧延す
る場合に割れ発生の原因となる。第２図は、C;0.10〜0.
20％未満、Si;0.20〜0.40％、Mn;20〜27％未満、Cr;6.0
％以下、ni;2.0％以下を含有する鋼塊を圧延した場合に
おけるＮ含有量と圧延割れとの関係を示す。Ｎ含有量を
0.002Mn（％）＋0.007Cr（％）＋0.050％以下にコント
ロールすることにより割れを防止できることがわかる。
な元素である。また、強度を上げるのに著しい働きをも
つ。そのためには、少なくとも0.010％以上含有してい
なければならない。しかし、0.002Mn（％）＋0.007Cr
（％）＋0.050％以上の含有は熱間加工性を低下させ、
連続鋳造による鋳片や造塊工程による鋼塊を熱間圧延す
る場合に割れ発生の原因となる。第２図は、C;0.10〜0.
20％未満、Si;0.20〜0.40％、Mn;20〜27％未満、Cr;6.0
％以下、ni;2.0％以下を含有する鋼塊を圧延した場合に
おけるＮ含有量と圧延割れとの関係を示す。Ｎ含有量を
0.002Mn（％）＋0.007Cr（％）＋0.050％以下にコント
ロールすることにより割れを防止できることがわかる。
Nb,Ti:それぞれ0.01％以上含有することにより製品の組
織を細粒化し耐力を上げる。しかし、多量の含有は熱間
加工性の低下を招くのでそれぞれ0.50％以下とした。
織を細粒化し耐力を上げる。しかし、多量の含有は熱間
加工性の低下を招くのでそれぞれ0.50％以下とした。
V:細粒化および微細析出物形成により強度を上げる。そ
のためには0.01％以上の含有が必要である。しかし、多
量の含有は合金コストによる製造コストアップとなるた
め2.0％以下とした。
のためには0.01％以上の含有が必要である。しかし、多
量の含有は合金コストによる製造コストアップとなるた
め2.0％以下とした。
その他の成分として、脱酸元素としてAlとCaを各々0.20
％以下と0.02％以下含有するのは鋼の清浄度を上げ靭性
および熱間加工性を向上させるのに有効である。
％以下と0.02％以下含有するのは鋼の清浄度を上げ靭性
および熱間加工性を向上させるのに有効である。
不純物元素として、Ｓは靭性を低下さすために少ない方
がよく、0.05％以下が望ましい。また、Ｐも靭性を下げ
るためにその含有量は少ないことが必要で、0.040％以
下が望ましい。
がよく、0.05％以下が望ましい。また、Ｐも靭性を下げ
るためにその含有量は少ないことが必要で、0.040％以
下が望ましい。
本発明鋼は次の工程で製造される。電気炉または転炉で
溶製し、連続鋳造によってスラブとするか、造塊作業に
よって鋼塊とした後分塊圧延によってスラブとする。こ
のスラブは一旦室温近くまで冷却されるか、あるいは冷
却されることなく加熱炉に挿入して熱間圧延により厚板
とされる。この厚板圧延において、仕上温度は1050〜70
0℃が好ましく、仕上温度からの冷却は自然冷却でもよ
いが、圧延後700℃以上の温度から500℃以下の温度に30
℃／分以上の速度で冷却されるならば、炭化物の生成を
防止して靭性を向上させる。次いで必要に応じて、900
〜1200℃の温度領域で溶体化熱処理が行われる。
溶製し、連続鋳造によってスラブとするか、造塊作業に
よって鋼塊とした後分塊圧延によってスラブとする。こ
のスラブは一旦室温近くまで冷却されるか、あるいは冷
却されることなく加熱炉に挿入して熱間圧延により厚板
とされる。この厚板圧延において、仕上温度は1050〜70
0℃が好ましく、仕上温度からの冷却は自然冷却でもよ
いが、圧延後700℃以上の温度から500℃以下の温度に30
℃／分以上の速度で冷却されるならば、炭化物の生成を
防止して靭性を向上させる。次いで必要に応じて、900
〜1200℃の温度領域で溶体化熱処理が行われる。
次に、本発明の実施例について説明をする。
（実施例１） 実験室真空溶解炉により第１表に示す成分組成の鋼塊を
作製し、第２表に示すような条件で厚さ13mmの厚板に厚
板圧延し、溶体化熱処理を行った。
作製し、第２表に示すような条件で厚さ13mmの厚板に厚
板圧延し、溶体化熱処理を行った。
これらの鋼板について、室温における引張試験、０℃に
おけるシャルピー衝撃試験、20％の引張歪を付与した試
験片について磁場200エルステッドでASTM−A342−84に
従った透磁率測定、−50℃〜＋50℃間の平均線熱膨張係
数測定、およびハイスドリル（SKH56,12mmφ）による刃
先消耗までの穴開け個数測定結果を第３表に示した。さ
らにこれらの鋼板について、0.11％Ｃ−0.58％Si−15.6
％Mn−15.1％Cr−2.5％Ni成分を含有し、残部実質的Fe
の4mmφの溶接棒で被覆アーク溶接し、（入熱13.4k
J）、この継手部についてシャルピー衝撃試験およびＵ
ベンド法による応力腐食割れ試験結果も第３表に示し
た。このＵベンド法による応力腐食割れ試験では50℃の
人工海水中30日間浸漬した後断面を光学顕微鏡で観察し
判定した。また、鋼塊を厚板圧延した場合における割れ
発生の有無判定結果を第３表に示した。
おけるシャルピー衝撃試験、20％の引張歪を付与した試
験片について磁場200エルステッドでASTM−A342−84に
従った透磁率測定、−50℃〜＋50℃間の平均線熱膨張係
数測定、およびハイスドリル（SKH56,12mmφ）による刃
先消耗までの穴開け個数測定結果を第３表に示した。さ
らにこれらの鋼板について、0.11％Ｃ−0.58％Si−15.6
％Mn−15.1％Cr−2.5％Ni成分を含有し、残部実質的Fe
の4mmφの溶接棒で被覆アーク溶接し、（入熱13.4k
J）、この継手部についてシャルピー衝撃試験およびＵ
ベンド法による応力腐食割れ試験結果も第３表に示し
た。このＵベンド法による応力腐食割れ試験では50℃の
人工海水中30日間浸漬した後断面を光学顕微鏡で観察し
判定した。また、鋼塊を厚板圧延した場合における割れ
発生の有無判定結果を第３表に示した。
鋼No.1から９の本発明鋼は各特性ともに良好で、圧延時
に全く割れが発生していない。比較鋼のNo.10はＮ含有
量がＮ＊量を超過しているために圧延時に割れが発生し
ている。No.11はＣ含有量が多すぎるために穴開け性が
劣り応力腐食割れも発生している。またMn含有量が低い
ために線熱膨張係数がやや大きい。No.12もＣ含有量が
やや多いために同様の傾向がある。
に全く割れが発生していない。比較鋼のNo.10はＮ含有
量がＮ＊量を超過しているために圧延時に割れが発生し
ている。No.11はＣ含有量が多すぎるために穴開け性が
劣り応力腐食割れも発生している。またMn含有量が低い
ために線熱膨張係数がやや大きい。No.12もＣ含有量が
やや多いために同様の傾向がある。
（発明の効果） 以上説明したように本発明は透磁率が低い非磁性鋼であ
り、しかも機械的諸性質、線膨張係数、被削性、溶接
性、耐応力腐食割れ性、などの鋼橋に要求される特性を
満足すると共に、圧延加工性も極めて良好であり、リニ
アモーターカー鋼橋用材料として極めて有効である。
り、しかも機械的諸性質、線膨張係数、被削性、溶接
性、耐応力腐食割れ性、などの鋼橋に要求される特性を
満足すると共に、圧延加工性も極めて良好であり、リニ
アモーターカー鋼橋用材料として極めて有効である。
第１図は鋼中Ｃ含有量と穴開け性の関係を示す図、第２
図はMnおよびＮの含有量が熱間圧延割れに及ぼす影響を
示す図である。
図はMnおよびＮの含有量が熱間圧延割れに及ぼす影響を
示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 阿部 征三郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭56−81656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259022（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15148（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】重量％として C ;0.01〜0.20％未満、 Si;0.05〜2.0％、 Mn;20〜27％未満、 Cr;7.0％以下、 0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn（％） ＋0.007Cr（％）＋0.050％ を含み、残部が鉄および不可避的不純物から成るリニア
モーターカー鋼橋用高Mn非磁性鋼。 - 【請求項２】重量％として C ;0.01〜0.20％未満、 Si;0.05〜2.0％、 Mn;20〜27％未満、 Cr;7.0％以下、 0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn（％） ＋0.007Cr（％）＋0.050％ を含み、且つ、 Ni;0.10〜2.0％、 Mo;0.10〜2.0％ の１種あるいは２種を含有して、残部が鉄および不可避
的不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高Mn非磁性
鋼。 - 【請求項３】重量％として C ;0.01〜0.20％未満、 Si;0.05〜2.0％、 Mn;20〜27％未満、 Cr;7.0％以下、 0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn（％） ＋0.007Cr（％）＋0.050％ を含み、さらに、強化元素として Nb;0.01〜0.50％、 V ;0.01〜2.0％、 Ti;0.01〜0.50％、 のうち１種あるいは２種以上を含有し、残部が鉄および
不可避的不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高Mn
非磁性鋼。 - 【請求項４】重量％として C ;0.01〜0.20％未満、 Si;0.05〜2.0％、 Mn;20〜27％未満、 Cr;7.0％以下、 0.010（％）≦Ｎ（％）≦0.002Mn（％） ＋0.007Cr（％）＋0.050％ を含み、且つ、 Ni;0.10〜2.0％、 Mo;0.10〜2.0％ のうち１種あるいは２種以上を含有し、さらに、強化元
素として Nb;0.01〜0.50％、 V ;0.01〜2.0％、 Ti;0.01〜0.50％、 の１種あるいは２種を含有し、残部が鉄および不可避的
不純物から成るリニアモーターカー鋼橋用高Mn非磁性
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259170A JPH0742549B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259170A JPH0742549B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141557A JPH04141557A (ja) | 1992-05-15 |
| JPH0742549B2 true JPH0742549B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=17330333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2259170A Expired - Lifetime JPH0742549B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | リニアモーターカー鋼橋用高Ｍｎ非磁性鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742549B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4529872B2 (ja) * | 2005-11-04 | 2010-08-25 | 住友金属工業株式会社 | 高Ｍｎ鋼材及びその製造方法 |
| CN104220617B (zh) * | 2011-12-27 | 2016-10-26 | Posco公司 | 具有优异的机械加工性并且在焊接热影响区域具有低温韧性的奥氏体钢，及其制造方法 |
| CN103628002B (zh) * | 2013-12-05 | 2017-03-01 | 诸暨斯贝达机械有限公司 | 奥氏体无磁钢以及平衡块 |
| KR101543916B1 (ko) * | 2013-12-25 | 2015-08-11 | 주식회사 포스코 | 표면 가공 품질이 우수한 저온용강 및 그 제조 방법 |
| WO2016052554A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 公益財団法人 電磁材料研究所 | Ｆｅ－Ｍｎ系恒弾性・不感磁性合金及びその製造方法 |
| KR101665821B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-10-13 | 주식회사 포스코 | 표면 가공 품질이 우수한 저온용 강판 및 그 제조방법 |
| KR101647227B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-08-10 | 주식회사 포스코 | 표면 가공 품질이 우수한 저온용 강판 및 그 제조 방법 |
| CN106222560A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-14 | 南阳汉冶特钢有限公司 | 一种止裂型特厚高性能耐侯桥梁钢Q500qENH钢板及其生产办法 |
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-
1990
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