JPH0762172B2

JPH0762172B2 - 高Ｍｎ非磁性鉄筋棒鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH0762172B2
Application number: JP1147106A
Authority: JP
Inventors: 隆治渡辺; 俊道森; 武夫原田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0313544A

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用路盤、核融合実験施設、
核磁気共鳴断層撮影室などのコンクリート補強筋として
主に使用される非磁性鉄筋棒鋼の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術）上記のような磁気を用いる設備では誘導電流の励起によ
るエネルギー損失やノイズの発生を避けるために、その
コンクリート補強用鉄筋には低い透磁率が要求される。
これらにはオーステナイト組織を有する鋼材が適してい
るが、中でも磁気特性の安定している15〜25％Mn鋼が多
く使用されている。これらのオーステナイト鋼には降伏
強度が低いという問題点がある。これらの改善策とし
て、Ｖ等の析出強化元素（特開昭55−104428号公報）や
Cr等の固溶強化元素（特開昭60−181256号公報）などの
高価な元素を多量に添加する方法が採られている。ま
た、これらの鋼材は、溶製、鋳造、分塊圧延および熱間
圧延等の工程を経て異径棒鋼に製造されるが、高温での
塑性変形能が小さい鋼種のため熱間圧延等で割れが発生
し易い。そのため従来は、鋳片や鋼片に発生した割れき
ずをグラインダー等で除去する工程が必要であった。

（発明が解決しようとする課題）本発明の第一の目的は、合金元素およびMn量の低減であ
る。鉄筋棒鋼のように大量に使用される鋼材では、わず
かの合金元素の添加も大きなコスト上昇につながるた
め、合金元素の低減ニーズが非常に強い。Ni,Cr,Vなど
の合金元素を添加せず高降伏強度を得るためには低温圧
延による結晶粒の微細化の方法がある（特開昭58−6782
4号公報）が、結晶粒の微細化が靭性の低下をもたらす
ため、鉄筋に要求される降伏強度と靭性の両立が困難で
あった。

また、合金元素低減に伴う透磁率の不安定化の補償とし
てのＣ量の増加は、熱間加工性の低下による割れの発生
を増加させるという問題を引き起こす。本発明の第二の
目的は、熱間加工性に劣るＣ量の高い高Mn鋼を割れきず
による鋼材の廃棄や割れきずの除去工程なく製造するこ
とである。

（課題を解決するための手段）本発明は、高価な合金元素を添加せずMn量を低く抑えた
成分の鋼で、圧延温度の制限によっても靭性の劣化をと
もなわず高い降伏強度を持つ鉄筋棒鋼を熱間で割れなく
製造する方法に関するものである。

高価な合金元素を添加せずMn量を低減した場合に非磁性
を保つには、Ｃ量を増加すれば良いが、Ｃ量の増加によ
って熱間加工性および靭性の低下が引き起こされる。ま
ず、Ｃ量を低く抑えることによって、粒界炭化物の発生
および熱膨張率を抑え低温圧延によっても熱間加工性を
低下させることなく製造できることを見いだしその上限
を定めた。さらに熱間加工性を向上させるためにはＰの
量を制限した上に鋼片の加熱温度の上限と圧延温度の下
限を守り製造する必要があることを見いだした。

しかし、Ｃ量を低く抑えることによって鉄筋に要求され
る降伏強度の確保が難しくなるという問題に直面する。
降伏強度を得るために圧延温度を低く抑える方法が採ら
れているがこの方法では靭性が低下するという問題点が
あった（前記特開昭58−67824号公報）。この低温圧延
による靭性の低下を、AlとＮの同時添加による方法で解
決した。つまり、再結晶温度を高めるＶや、粒界炭化物
形成元素であるCrを含有しないＣ−Mn鋼に対して、圧延
温度の制御による結晶粒の微細化とAlおよびＮの複合添
加によって靭性の劣化なしに高降伏強度が得られること
を見いだした。

すなわち本発明は C:0.55〜0.80％、 Si:0.5％以下、 Mn:11〜17％、 Al:0.02〜0.06％、 N:0.02〜0.06％ P:0.02％以下および残部が不可避的な不純物からなる鋼片を1050〜12
50℃に加熱し、仕上げ圧延を20％以上の圧下率で行い、
最終圧延温度を710℃以上980℃以下に限定して圧延する
高Mn非磁性鉄筋棒鋼の製造方法である。

これに従えば、合金コストの上昇無しに鉄筋コンクリー
ト用棒鋼（JIS G3112）SD30,SD35およびSD40相当の降伏
強度を有する鉄筋棒鋼を熱間割れなく製造することが可
能である。もちろん、非磁性鋼としての基本物性である
透磁率は本発明の場合、圧延ままでもJISに規定されて
いる冷間曲げ加工（曲げ角度：直径の４倍、曲げ角度:1
80゜）後においても一般に要求される1.02以下を充分に
満足できるものである。

本発明において前述のように成分および製造方法を定め
た理由について述べる。

C:Cはオーステナイト相を安定化すると同時に固溶強化
作用により強度を改善する元素である。MnおよびＮとの
組合せに依存するが、要求される透磁率および降伏強度
を満たすには、少なくとも0.55％以上添加する必要があ
る。しかし、Ｃ量が0.80％を越えるとオーステナイト粒
界へ多量の炭化物が析出し、また、熱膨張率が増加する
ため、靭性の劣化および熱間圧延時の割れ発生が助長さ
れる。それゆえ、Ｃ量の上限を0.80％とした。

Si:SiはAlと共に脱酸剤として使用するが耐食性を劣化
させるために、耐食性を重視する場合にはSiは使用しな
い。それゆえ、下限を無添加にした。しかし脱酸剤とし
て使用する場合でも0.50％を超えるとシリケート系の介
在物を生成し、延靭性を劣化させるため上限を0.50％に
した。

Mn:MnはＣと同様にオーステナイト相を安定化すると同
時に固溶強化作用により、強度を改善する元素である。
ＣおよびＮとの組合せによって異なるが、本発明のC,N
量に対しては、安定した透磁率および降伏強度を得るた
めに少なくとも11％以上必要である。しかし17％を超え
るとコストが高くなるばかりでなく、孔食が発生し易く
なるため、上限を17％とした。

Al:Alは脱酸剤として使用する元素である。本発明にお
いては、制御圧延によるオーステナイト結晶粒の微細化
とAlおよびＮの複合添加効果によって、靭性を低下させ
ることなく降伏強度を改善することができる。このため
には最低0.02％以上が必須であるが、0.06％を超えると
アルミナ系の介在物を生成し、曲げ加工性を劣化させ
る。

N:Nオーステナイトの安定化元素であり、ＣおよびMnと
同様に透磁率を低下させる効果がある。また、Alと同時
に添加することによって生成するAlNは加熱時のオース
テナイト粒の粗大化防止およびオーステナイト粒の微細
化に寄与する。さらにAlとの同時添加は低温圧延を行っ
ても靭性の低下なしに高い降伏強度を得ることに寄与す
る。これらの効果を得るために、少なくとも0.02％以上
必要であるが、0.06％を超えると粒界脆化を引き起こし
熱間加工性を害するために上限を0.06％とした。

P:Pを0.02％に抑えることで良好な熱間加工性を得るこ
とができるが、さらに、鋼片の加工温度を1250℃以下に
抑え圧延温度を710℃以上に限定した圧延条件との相乗
効果によって熱間加工性が著しく改善され、圧延時の割
れが大幅に改善される。

加熱温度：ビレットの加熱温度が1050℃以下の場合に
は、圧延機に著しい負荷がかかり圧延設備を大型化しな
ければならないほか、オーステナイト粒界に析出した粗
大炭化物が十分固溶しきれないために、製品の靭延性を
低下させる。一方、高温においては粒界脆化が著しく熱
間加工性を低下させるために加熱温度の上限を1250℃と
定めた。

圧下率と最終圧延温度：本発明の特徴はコスト上有利な
Ｃ−Mn系の単純組成でしかもMn量の少ない鋼材を用い
て、所定の降伏温度と靭性を圧延温度の制御による結晶
粒の微細化とAlおよびＮの複合添加によって改善するも
のである。このための圧延条件としては圧下率と仕上げ
温度のふたつの影響が大きい。仕上圧延機群での圧下率
が十分確保できない場合は、結晶粒の微細化が十分で行
われず高い降伏強度が得られない。そのためには、仕上
げ圧延機群における最低20％の圧下率が必要である。さ
らに、最終圧延温度を980℃以下に限定することによっ
て30kgf/mm²以上降伏強度を持ち、最終圧延温度を710℃
以上に限定することによって45kgf/mm²以下の降伏強度
持つ高Mn非磁性鉄筋棒鋼を製造することができる。仕上
げ温度の下限を710℃としたのはＣおよびＰ量の低下に
よる熱間加工性の向上の効果が低下し始めるためであ
る。また、棒鋼圧延時の変形抵抗が大きくなり圧延機の
負荷が増大するという問題も発生するためでもある。

（作用）低温圧延による結晶粒微細化作用のほかに、AlとＮを同
時添加することによって、従来の高Mn鋼で起こる低温圧
延による靭性の低下を防止することが可能である。これ
によって、靭性を損なうことなく高降伏強度をもつＣ−
Mn系非磁性鉄筋の製造が可能である。また、Ｃを0.80％
以下Ｐを0.02％以下にし、加熱温度を1050〜1250℃、圧
延温度を710℃以上に限定することによって熱間割れ無
く製造可能である。

（実施例）第１表に本発明例１−ａ〜３−ｂ鋼の化学組成とその圧
延条件を示す。１−ａ〜３−ｂ鋼は何れもＣ−Mn−Ｎ系
からなり、１−ａ〜１−ｅおよび２−ａ鋼は0.65％Ｃ−
15.0％Mn鋼であり２−ａ鋼は耐食性を考慮してSi含有量
を下げたものである。これら組成を有する鋼を分塊圧延
した後に120mm角のビレットに圧延した。これを同じく
第１表に示す条件で加熱および圧下し異径鉄筋棒鋼を製
造した。

本鉄筋棒鋼からJIS4号衝撃試験片およびJIS4号衝引張試
験片を切り出し機械試験を行った。次に、非磁性鋼の基
本物性値としての透磁率の測定を、圧延まま材およびJI
S 3112に規定されているように180゜曲げ加工実施材の
両材について行った。さらに長さ100mmの耐塩性試験片
を切り出し黒皮ままの状態でJIS Z 2371に規定されてい
る塩水噴霧試験（期間:20日、食塩水濃度:5±１℃、pH
6.5〜7.2、温度35±２℃）を行い耐食性（孔食）を評価
した。それらの試験結果を第２表に示す。本発明方法に
よって得られる１−ａ〜１−ｅおよび３−a,3−ｂ鋼は
仕上圧延温度が低下するに従ってオーステナイト結晶粒
が微細化するため降伏強度が増加しているが、衝撃値が
良好なのが特徴である。次に非磁性鋼の基本的な物性値
である透磁率は圧延まま及び180゜曲げ加工材ともに通
常の非磁性鉄筋に要求される1.02を大きく下回っており
良好である。さらに本発明例のSiを低減した２−ａ鋼の
平均孔食深さはSi脱酸鋼（１−ａ…１−ｅおよび３−a,
3−ｂ鋼）に比較して浅くなっておりSi低減による耐食
性の改善がみられる。

比較例１はＣ量が少なく、比較例２はMn量が少ないため
に非磁性鉄筋に要求される1.02以下を満たさない。比較
例3,4,5は、AlとＮの同時添加が行われていないため
に、低温で圧延した場合に靭性が劣化する。比較例６は
仕上げ圧下率が不足のため、比較例７は仕上げ温度が高
過ぎるために十分な降伏強度が得られない。比較例８
は、加熱温度が低く粗大炭化物の固溶が十分促進されな
いために靭性の低下がみられる。なお、第１表で示す比
較例９は高温加熱のために、比較例10はＰ量が多くかつ
低温圧延を行ったために圧延後に表面傷が多かった。

（発明の効果）以上のように高価な合金元素を含有しない本発明の方法
により製造した鉄筋棒鋼は非磁性鋼に要求される透磁率
を十分満足すると同時に、JIS G3112に規定されるSD30
〜SD40鋼の降伏強度レベルをも十分満足しえるもので非
磁性鉄筋棒鋼としての利用価値は大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.55〜0.80％、 Si:0.5％以下、 Mn:11〜17％、 Al:0.02〜0.06％、 N:0.02〜0.06％ P:0.02％以下および残部が不可避的な不純物からなる鋼片を1050〜12
50℃に加熱し、仕上げ圧延を20％以上の圧下率で行い、
最終圧延温度を710℃以上980℃以下とすることを特徴と
する高Mn非磁性鉄筋棒鋼の製造方法。