JPH08176728A - 耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼およびその 製造法 - Google Patents
耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼およびその 製造法Info
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- JPH08176728A JPH08176728A JP32772694A JP32772694A JPH08176728A JP H08176728 A JPH08176728 A JP H08176728A JP 32772694 A JP32772694 A JP 32772694A JP 32772694 A JP32772694 A JP 32772694A JP H08176728 A JPH08176728 A JP H08176728A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、様々なデザインに対応できる造形
性と工業製品としての経済性とを両立させ、かつ耐火性
および強度・靭性の優れた鋳鋼品を安定して提供する。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５
〜０．５０％、Ｍｎ：０．４〜２．０％、Ｍｏ：０．２
〜１．０％、Ｖ：０．０２〜０．２％、Ｎ：０．００６
０〜０．０１８０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１
％、Ａｌ：０．０３％以下或いは更にＣｒ≦１．０％、
Ｎｉ≦１．０％、Ｃｕ≦１．０％、Ｎｂ≦０．１％、Ｔ
ｉ≦０．０３％、の１種または２種以上を含有して残部
がＦｅおよび不可避的不純物の組成からなることを特徴
とする耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品。
性と工業製品としての経済性とを両立させ、かつ耐火性
および強度・靭性の優れた鋳鋼品を安定して提供する。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５
〜０．５０％、Ｍｎ：０．４〜２．０％、Ｍｏ：０．２
〜１．０％、Ｖ：０．０２〜０．２％、Ｎ：０．００６
０〜０．０１８０％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１
％、Ａｌ：０．０３％以下或いは更にＣｒ≦１．０％、
Ｎｉ≦１．０％、Ｃｕ≦１．０％、Ｎｂ≦０．１％、Ｔ
ｉ≦０．０３％、の１種または２種以上を含有して残部
がＦｅおよび不可避的不純物の組成からなることを特徴
とする耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建造物の構造部材、特
に建造物の集中部材として用いられる耐火性、強度、靭
性の優れた鋳鋼品ならびにその製造法に関する。
に建造物の集中部材として用いられる耐火性、強度、靭
性の優れた鋳鋼品ならびにその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】建築物の形態・機能の両面における多様
化・複雑化の流れに対応すべく、個々の建築物の条件に
合わせて一定の防火水準を達成するための合理的かつ総
合的な防火設計法の開発が国の主導で行われ、昭和６２
年３月に「建築物の総合防火設計法」として実用化され
た。この実用化により鉄骨建築物では、個々の建物に要
求される耐火性能の目標水準を技術的に明らかにし、目
標水準を達成するように素材（鋼材）の熱的・力学的性
状に応じて耐火構造仕様（鋼材を被覆する断熱材の種別
や厚み）を合理的に決定できるようになった。
化・複雑化の流れに対応すべく、個々の建築物の条件に
合わせて一定の防火水準を達成するための合理的かつ総
合的な防火設計法の開発が国の主導で行われ、昭和６２
年３月に「建築物の総合防火設計法」として実用化され
た。この実用化により鉄骨建築物では、個々の建物に要
求される耐火性能の目標水準を技術的に明らかにし、目
標水準を達成するように素材（鋼材）の熱的・力学的性
状に応じて耐火構造仕様（鋼材を被覆する断熱材の種別
や厚み）を合理的に決定できるようになった。
【０００３】すなわち、一般的な建築構造物用鋼材に比
べて高温時（火災時）の強度低下が小さく、その熱的・
力学的性状に保証値を設定できる新たな「鋼材」を用い
た場合は、安価な低断熱材の適用や被覆厚の軽減などに
より建設コストを圧縮することが可能になった。
べて高温時（火災時）の強度低下が小さく、その熱的・
力学的性状に保証値を設定できる新たな「鋼材」を用い
た場合は、安価な低断熱材の適用や被覆厚の軽減などに
より建設コストを圧縮することが可能になった。
【０００４】このような動向に対応する技術として、特
開平２−７７５２３号公報および特開平３−６３２２号
公報に開示された「耐火性の優れた建築用低降伏比鋼材
の製造方法およびその鋼材を用いた建築用鋼材料」、あ
るいは特開平５−１９５１４１号公報の「耐火性および
靭性の優れた鍛鋼品ならびにその製造方法」がある。前
者の要旨は、高温強度確保に必要な合金元素添加によ
る鋼材費の上昇と高温強度確保による耐火被覆施工費の
節減との兼ね合いから、６００℃での降伏点が常温のそ
れの７０％以上ある鋼材が最も経済的であること、そ
れは、低Ｃ−低Ｍｎ鋼に微量のＮｂとＭｏを複合添加し
た成分組成の鋼片を高温で再加熱した後比較的高温で圧
延を終了することによって、あるいはさらにＡｒ3 −１
００℃から５５０℃以下の任意の温度まで水冷すること
によって得られるというものである。後者は圧延材で製
造できない大断面の建築用柱、梁集合部材などを対象
に、成分組成と鍛造加工条件と熱処理とによって大断面
部材であっても優れた高温特性を有し、耐火性および強
度・靭性の優れた鍛鋼品を提供するものである。
開平２−７７５２３号公報および特開平３−６３２２号
公報に開示された「耐火性の優れた建築用低降伏比鋼材
の製造方法およびその鋼材を用いた建築用鋼材料」、あ
るいは特開平５−１９５１４１号公報の「耐火性および
靭性の優れた鍛鋼品ならびにその製造方法」がある。前
者の要旨は、高温強度確保に必要な合金元素添加によ
る鋼材費の上昇と高温強度確保による耐火被覆施工費の
節減との兼ね合いから、６００℃での降伏点が常温のそ
れの７０％以上ある鋼材が最も経済的であること、そ
れは、低Ｃ−低Ｍｎ鋼に微量のＮｂとＭｏを複合添加し
た成分組成の鋼片を高温で再加熱した後比較的高温で圧
延を終了することによって、あるいはさらにＡｒ3 −１
００℃から５５０℃以下の任意の温度まで水冷すること
によって得られるというものである。後者は圧延材で製
造できない大断面の建築用柱、梁集合部材などを対象
に、成分組成と鍛造加工条件と熱処理とによって大断面
部材であっても優れた高温特性を有し、耐火性および強
度・靭性の優れた鍛鋼品を提供するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、建築物、建造物
に多様な表現による主張を様々なデザインによって取り
入れようとする動きが活発化している。この芸術として
の要望特に特殊な形状を上記先行技術で満たすことは、
歩留まり、生産性など工業製品としての経済性と両立で
きず難しいという問題がある。
に多様な表現による主張を様々なデザインによって取り
入れようとする動きが活発化している。この芸術として
の要望特に特殊な形状を上記先行技術で満たすことは、
歩留まり、生産性など工業製品としての経済性と両立で
きず難しいという問題がある。
【０００６】本発明者らは成形性に優れた鋳造によって
この要望に応えることを試みた。しかしながら鋳鋼製耐
火鋼の材質は、圧延あるいは鍛造による耐火鋼の強度−
靭性の関係に比べると、靭性のバラツキが大きく、規準
を満足しない部位が生じるなど問題があることが判っ
た。また、圧延材も鍛造材も圧延加工あるいは鍛造加工
によって鋼組織の均一細粒化が進むのに対し、鋳鋼材は
塑性加工が行われず凝固組織の粗密の程度が直接的に材
質に影響を及ぼすことに起因することも判った。
この要望に応えることを試みた。しかしながら鋳鋼製耐
火鋼の材質は、圧延あるいは鍛造による耐火鋼の強度−
靭性の関係に比べると、靭性のバラツキが大きく、規準
を満足しない部位が生じるなど問題があることが判っ
た。また、圧延材も鍛造材も圧延加工あるいは鍛造加工
によって鋼組織の均一細粒化が進むのに対し、鋳鋼材は
塑性加工が行われず凝固組織の粗密の程度が直接的に材
質に影響を及ぼすことに起因することも判った。
【０００７】本発明者らは、上記課題を追究する中で凝
固組織をより細粒にする鋼成分を見いだし、かつその成
分系からなる鋼材を適正な熱処理条件で製造することに
よって課題の解決が可能であることを知見した。すなわ
ち、本発明は上記知見に基づいて完成したものであっ
て、様々なデザインに対応できる造形性と工業製品とし
ての経済性とを両立させ、かつ耐火性および強度・靭性
の優れた鋳鋼品を安定して提供することを目的とする。
固組織をより細粒にする鋼成分を見いだし、かつその成
分系からなる鋼材を適正な熱処理条件で製造することに
よって課題の解決が可能であることを知見した。すなわ
ち、本発明は上記知見に基づいて完成したものであっ
て、様々なデザインに対応できる造形性と工業製品とし
ての経済性とを両立させ、かつ耐火性および強度・靭性
の優れた鋳鋼品を安定して提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、 重量％でＣ ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：
０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．４〜２．０％、
Ｍｏ：０．２〜１．０％、Ｖ ：０．０２〜０．２
％、 Ｎ ：０．００６０〜０．０１８０％、Ｃ
ａ：０．００５〜０．０１％、 Ａｌ：０．０３％以
下、を基本成分とし、あるいはさらにＣｒ≦１．０％、
Ｎｉ≦１．０％、Ｃｕ≦１．０％、
Ｎｂ≦０．１％、Ｔｉ≦０．０３％、の
１種または２種以上を含有して残部がＦｅおよび不可避
的不純物の組成からなることを特徴とする耐火性および
強度・靭性の優れた鋳鋼品であり、 前記項の組成の鋳片を８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を１回以上行うことを特徴とする耐火
性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方法、 前記項の組成の鋳片を８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を１回以上行い、続いてＡｃ1 変態点
以下の温度域で焼戻し処理を１回以上行うことを特徴と
する耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方
法、 前記項の組成の鋳片に８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を行い、続いてＡｃ1 変態点以下の温
度域で焼戻す焼準−焼戻処理を２回以上行うことを特徴
とする耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方
法である。
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、 重量％でＣ ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：
０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．４〜２．０％、
Ｍｏ：０．２〜１．０％、Ｖ ：０．０２〜０．２
％、 Ｎ ：０．００６０〜０．０１８０％、Ｃ
ａ：０．００５〜０．０１％、 Ａｌ：０．０３％以
下、を基本成分とし、あるいはさらにＣｒ≦１．０％、
Ｎｉ≦１．０％、Ｃｕ≦１．０％、
Ｎｂ≦０．１％、Ｔｉ≦０．０３％、の
１種または２種以上を含有して残部がＦｅおよび不可避
的不純物の組成からなることを特徴とする耐火性および
強度・靭性の優れた鋳鋼品であり、 前記項の組成の鋳片を８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を１回以上行うことを特徴とする耐火
性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方法、 前記項の組成の鋳片を８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を１回以上行い、続いてＡｃ1 変態点
以下の温度域で焼戻し処理を１回以上行うことを特徴と
する耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方
法、 前記項の組成の鋳片に８００〜１１００℃の間の温
度に加熱後、冷却する際に冷却速度を２〜３０℃／分に
規制する焼準処理を行い、続いてＡｃ1 変態点以下の温
度域で焼戻す焼準−焼戻処理を２回以上行うことを特徴
とする耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方
法である。
【０００９】
【作用】以下本発明について詳細に説明する。一般に高
温強度の上昇には、Ｍｏ，Ｃｒなどを添加して、その炭
化物による析出硬化および元素それ自身と原子空孔との
結合による転位の減少消滅抑制効果とによって高温での
軟化に対する抵抗を高めることにより達成されている。
しかし、Ｍｏ，Ｃｒの添加は焼入れ性を増し、母材組織
のフェライト−ベイナイトのベイナイトの割合を増加さ
せる。すなわち、結晶組織のフェライトとベイナイトの
組織割合のオーステナイト域から常温への冷却速度依存
性を高める。また、本発明者らが詳細に追究した結果、
前記したように鋳鋼品の結晶組織は粗大で同一熱処理を
施した圧延材あるいは鍛造材のほぼ１．５〜２倍の結晶
粒を示すことが判った。これらの結果として、形状が単
純な圧延製品あるいは比較的単純な鍛造製品と異なり、
複雑で部位によってさまざまな冷却速度を有する鋳鋼品
の常温強度、高温強度、延性および靭性がばらつき、特
に靭性に規準に満たない部位が生じること、その部位は
鋳込み時の凝固速度が比較的小さく結晶組織の粗大な部
位であることが判った。
温強度の上昇には、Ｍｏ，Ｃｒなどを添加して、その炭
化物による析出硬化および元素それ自身と原子空孔との
結合による転位の減少消滅抑制効果とによって高温での
軟化に対する抵抗を高めることにより達成されている。
しかし、Ｍｏ，Ｃｒの添加は焼入れ性を増し、母材組織
のフェライト−ベイナイトのベイナイトの割合を増加さ
せる。すなわち、結晶組織のフェライトとベイナイトの
組織割合のオーステナイト域から常温への冷却速度依存
性を高める。また、本発明者らが詳細に追究した結果、
前記したように鋳鋼品の結晶組織は粗大で同一熱処理を
施した圧延材あるいは鍛造材のほぼ１．５〜２倍の結晶
粒を示すことが判った。これらの結果として、形状が単
純な圧延製品あるいは比較的単純な鍛造製品と異なり、
複雑で部位によってさまざまな冷却速度を有する鋳鋼品
の常温強度、高温強度、延性および靭性がばらつき、特
に靭性に規準に満たない部位が生じること、その部位は
鋳込み時の凝固速度が比較的小さく結晶組織の粗大な部
位であることが判った。
【００１０】本発明の特徴は、冷却速度の異なる鋳鋼品
の各部位での材質ばらつきを低減するために、結晶組織
を細密化し冷却速度によるフェライトとベイナイトの組
織割合の変化を少なくする目的で、窒化物の析出を最大
限に利用することにある。すなわち、凝固の際の冷却
時、および焼準処理の際の冷却時には主としてＶＮのオ
ーステナイトからのフェライト変態促進効果により、ま
た、焼準処理の際の加熱時にはＡｌＮ，ＮｂＮ，ＴｉＮ
などの単独あるいは複合析出によりオーステナイトの細
粒化によりフェライト結晶粒を細粒化しフェライト−パ
ーライト−ベイナイト組織を最終組織として安定的に得
るなど必要に応じてこれらを組み合わせることで所期の
目的を達することができるものである。したがって、本
発明鋼においては焼準処理が必須の処理となる。このよ
うな基本思想に加えて研究の過程で本発明者らは、Ｃａ
の存在が凝固組織の細密化に顕著な効果をもたらすこ
と、さらに、焼準処理と組み合わせるとフェライト結晶
粒が一層微細化すると同時に結晶組織中のパーライト−
ベイナイト領域の球状化、微細分散化が均一に生ずるこ
と、その結果、高靭性が得られることを知見した。本発
明はこれらの知見をもとに構成されている。
の各部位での材質ばらつきを低減するために、結晶組織
を細密化し冷却速度によるフェライトとベイナイトの組
織割合の変化を少なくする目的で、窒化物の析出を最大
限に利用することにある。すなわち、凝固の際の冷却
時、および焼準処理の際の冷却時には主としてＶＮのオ
ーステナイトからのフェライト変態促進効果により、ま
た、焼準処理の際の加熱時にはＡｌＮ，ＮｂＮ，ＴｉＮ
などの単独あるいは複合析出によりオーステナイトの細
粒化によりフェライト結晶粒を細粒化しフェライト−パ
ーライト−ベイナイト組織を最終組織として安定的に得
るなど必要に応じてこれらを組み合わせることで所期の
目的を達することができるものである。したがって、本
発明鋼においては焼準処理が必須の処理となる。このよ
うな基本思想に加えて研究の過程で本発明者らは、Ｃａ
の存在が凝固組織の細密化に顕著な効果をもたらすこ
と、さらに、焼準処理と組み合わせるとフェライト結晶
粒が一層微細化すると同時に結晶組織中のパーライト−
ベイナイト領域の球状化、微細分散化が均一に生ずるこ
と、その結果、高靭性が得られることを知見した。本発
明はこれらの知見をもとに構成されている。
【００１１】次に本発明鋳鋼の基本成分範囲の限定理由
について述べる。まずＣは、鋼の強度を向上させる有効
な成分として添加するもので、０．０５％未満では構造
部材として必要な強度が得られず、また０．２０％を超
えると、母材靭性、溶接割れ性、溶接熱影響部（以下Ｈ
ＡＺと称す）靭性などを著しく低下させるので、上限を
０．２０％とした。
について述べる。まずＣは、鋼の強度を向上させる有効
な成分として添加するもので、０．０５％未満では構造
部材として必要な強度が得られず、また０．２０％を超
えると、母材靭性、溶接割れ性、溶接熱影響部（以下Ｈ
ＡＺと称す）靭性などを著しく低下させるので、上限を
０．２０％とした。
【００１２】次にＳｉは、母材の強度の確保に必要であ
るほか、鋳造性を向上させるので重要であるが、０．５
０％を超えると熱処理後の組織内に硬化組織の高炭素マ
ルテンサイトを生成し、靭性を著しく低下させる。ま
た、０．０５％未満では溶鋼の流動性が著しく低下し構
造欠陥を生ずるため、Ｓｉ含有量をこの範囲に制限し
た。
るほか、鋳造性を向上させるので重要であるが、０．５
０％を超えると熱処理後の組織内に硬化組織の高炭素マ
ルテンサイトを生成し、靭性を著しく低下させる。ま
た、０．０５％未満では溶鋼の流動性が著しく低下し構
造欠陥を生ずるため、Ｓｉ含有量をこの範囲に制限し
た。
【００１３】Ｍｎは、母材の強度、靭性の確保には０．
４％以上の添加が必要であるが、溶接部の靭性、水素割
れ性などの許容できる範囲で上限を２．０％とした。
４％以上の添加が必要であるが、溶接部の靭性、水素割
れ性などの許容できる範囲で上限を２．０％とした。
【００１４】Ｍｏは、回復を遅らせ高温強度を確保する
ので特に重要な元素であるが、０．２％未満では十分な
高温強度が確保できず、１．０％を超えると焼入れ性が
増して上部ベイナイト組織が過剰となり母材靭性および
ＨＡＺ靭性が劣化するため、０．２〜１．０％に制限し
た。
ので特に重要な元素であるが、０．２％未満では十分な
高温強度が確保できず、１．０％を超えると焼入れ性が
増して上部ベイナイト組織が過剰となり母材靭性および
ＨＡＺ靭性が劣化するため、０．２〜１．０％に制限し
た。
【００１５】Ｖは、凝固時および焼準処理後の冷却時に
その一部がＶＮとして析出することにより、オーステナ
イトからのフェライト変態を促進させ結晶粒の細粒化に
寄与するほか、焼戻し処理時に微細に分散析出して、析
出強化により母材の強化に寄与する。特に高温強度の確
保に有効である。しかし添加量が０．０２％未満ではそ
の効果が小さく、また過剰な添加は母材靭性やＨＡＺ靭
性に有害であるので、０．２％を上限とする。
その一部がＶＮとして析出することにより、オーステナ
イトからのフェライト変態を促進させ結晶粒の細粒化に
寄与するほか、焼戻し処理時に微細に分散析出して、析
出強化により母材の強化に寄与する。特に高温強度の確
保に有効である。しかし添加量が０．０２％未満ではそ
の効果が小さく、また過剰な添加は母材靭性やＨＡＺ靭
性に有害であるので、０．２％を上限とする。
【００１６】Ｎは、結晶組織の細密化と析出強化にＶＮ
など各種窒化物を活用する本発明においては特に重要な
元素である。そのため、０．００６％以上を必要とする
が０．０１８０％を超えると母材靭性を低下させ、鋳片
の表面に割れを生じさせるので０．０１８０％以下に制
限した。
など各種窒化物を活用する本発明においては特に重要な
元素である。そのため、０．００６％以上を必要とする
が０．０１８０％を超えると母材靭性を低下させ、鋳片
の表面に割れを生じさせるので０．０１８０％以下に制
限した。
【００１７】Ｃａは、脱酸剤としての効果のほか、本発
明鋼においては凝固組織の細密化という重要な機能を持
つ。凝固組織の細密化は、その後の焼準処理後の結晶組
織を著しく微細化し、強度・靭性を向上させるが、０．
０００５％未満では効果がなく、０．０１％を超えると
粗大なＣａ硫化酸化物を生成し、鋼の延性・靭性を低下
させるので、０．０００５〜０．０１％の範囲で添加す
る。
明鋼においては凝固組織の細密化という重要な機能を持
つ。凝固組織の細密化は、その後の焼準処理後の結晶組
織を著しく微細化し、強度・靭性を向上させるが、０．
０００５％未満では効果がなく、０．０１％を超えると
粗大なＣａ硫化酸化物を生成し、鋼の延性・靭性を低下
させるので、０．０００５〜０．０１％の範囲で添加す
る。
【００１８】Ａｌは、製鋼において通常脱酸剤として使
用されるほか焼準処理時に窒化物を形成してオーステナ
イト粒を細粒化するが、過剰なＡｌは鋼の清浄性を悪く
し靭性を損ねる。また、固溶Ａｌが過剰になるとＮとの
化合が増し、本発明の特徴であるＶＮの析出量を減少さ
せて、強度（特に高温強度）を低下させるので上限を
０．０３％とするが好ましくは０．０１０％以下であ
る。
用されるほか焼準処理時に窒化物を形成してオーステナ
イト粒を細粒化するが、過剰なＡｌは鋼の清浄性を悪く
し靭性を損ねる。また、固溶Ａｌが過剰になるとＮとの
化合が増し、本発明の特徴であるＶＮの析出量を減少さ
せて、強度（特に高温強度）を低下させるので上限を
０．０３％とするが好ましくは０．０１０％以下であ
る。
【００１９】さらに、不可避的不純物として含有する
Ｐ，Ｓは、その量について特に限定しないが、凝固偏析
による溶接割れ、靭性の低下などを生じるので極力低減
するべきであり、望ましいＰ，Ｓ量はいずれも０．０２
％以下である。
Ｐ，Ｓは、その量について特に限定しないが、凝固偏析
による溶接割れ、靭性の低下などを生じるので極力低減
するべきであり、望ましいＰ，Ｓ量はいずれも０．０２
％以下である。
【００２０】以上が本発明鋼の第一基本成分であるが、
本発明鋼においては、上記基本成分に対して母材の強度
・靭性のバランス向上を目的にＮｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔ
ｉ，Ｎｂ，の１種または２種以上を含有することができ
る。まずＮｉは、母材の靭性を高める極めて有効な元素
であるが、１．０％を超える添加は上部ベイナイト組織
の割合を増して靭性を低下させるうえ、合金コストを増
加させ経済的でないので上限を１．０％とした。
本発明鋼においては、上記基本成分に対して母材の強度
・靭性のバランス向上を目的にＮｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔ
ｉ，Ｎｂ，の１種または２種以上を含有することができ
る。まずＮｉは、母材の靭性を高める極めて有効な元素
であるが、１．０％を超える添加は上部ベイナイト組織
の割合を増して靭性を低下させるうえ、合金コストを増
加させ経済的でないので上限を１．０％とした。
【００２１】Ｃｒは、焼入れ性の向上と析出強化により
母材の強度および高温強度の向上に有効である。しか
し、過剰の添加は靭性を低下させるので１．０％を上限
とした。Ｃｕは、母材の強化、耐候性に有効な元素であ
るが、熱間加工割れを考慮して上限を１．０％とした。
母材の強度および高温強度の向上に有効である。しか
し、過剰の添加は靭性を低下させるので１．０％を上限
とした。Ｃｕは、母材の強化、耐候性に有効な元素であ
るが、熱間加工割れを考慮して上限を１．０％とした。
【００２２】Ｔｉは、その窒化物が結晶組織の緻密化に
有効に作用するが、過剰な添加は、炭化物を形成し、靭
性を損ねるので必要に応じて０．０３％を限度として添
加する。Ｎｂは、母材の強化に有効であるが、上限を超
える過剰な添加は母材靭性やＨＡＺ靭性に有害であるの
で、０．１％を上限とする。
有効に作用するが、過剰な添加は、炭化物を形成し、靭
性を損ねるので必要に応じて０．０３％を限度として添
加する。Ｎｂは、母材の強化に有効であるが、上限を超
える過剰な添加は母材靭性やＨＡＺ靭性に有害であるの
で、０．１％を上限とする。
【００２３】次に本発明の製造法について述べる。本発
明鋼の製鋼炉は電気炉、転炉など現用の溶解炉をはじ
め、いずれによってもよく特に規定しない。また、脱ガ
ス、取鍋精錬など現用精錬技術を適用することもでき
る。Ｃａを添加した本発明鋼は凝固組織が著しく細密化
する。このようにして溶製された本発明鋼の造型は、砂
型、金型など現用の鋳型をはじめ、遠心鋳造などいずれ
によってもよく特に規定しない。
明鋼の製鋼炉は電気炉、転炉など現用の溶解炉をはじ
め、いずれによってもよく特に規定しない。また、脱ガ
ス、取鍋精錬など現用精錬技術を適用することもでき
る。Ｃａを添加した本発明鋼は凝固組織が著しく細密化
する。このようにして溶製された本発明鋼の造型は、砂
型、金型など現用の鋳型をはじめ、遠心鋳造などいずれ
によってもよく特に規定しない。
【００２４】このようにして造型された本発明鋳鋼品
は、熱処理によって規定の強度と靭性を付与される。こ
の熱処理に先立って通常実施される拡散焼鈍処理あるい
は脱水素処理、歪み取り焼鈍などを行ってもよい。熱処
理としては、８００〜１１００℃の間の温度に加熱する
焼準処理を１回以上行う。その場合、温度は必ずしも同
一温度でなくてよい。これによって強度・靭性の組み合
わせをコントロールすることができる。Ｃａを添加して
凝固組織を細密化した本発明鋼に繰り返し焼準処理を行
うとオーステナイト結晶粒の細粒化と結晶組織中のパー
ライト−ベイナイト領域の球状化と微細分散化がＣａを
添加しない鋼にくらべてより効果的に行われ、靭性を著
しく向上させることができる。
は、熱処理によって規定の強度と靭性を付与される。こ
の熱処理に先立って通常実施される拡散焼鈍処理あるい
は脱水素処理、歪み取り焼鈍などを行ってもよい。熱処
理としては、８００〜１１００℃の間の温度に加熱する
焼準処理を１回以上行う。その場合、温度は必ずしも同
一温度でなくてよい。これによって強度・靭性の組み合
わせをコントロールすることができる。Ｃａを添加して
凝固組織を細密化した本発明鋼に繰り返し焼準処理を行
うとオーステナイト結晶粒の細粒化と結晶組織中のパー
ライト−ベイナイト領域の球状化と微細分散化がＣａを
添加しない鋼にくらべてより効果的に行われ、靭性を著
しく向上させることができる。
【００２５】焼準処理後の冷却速度は２〜３０℃／分に
規制する。少なくと８００〜５００℃の間はこの範囲を
超えないようにする。２℃／分よりも小さいと鋼組織中
のベイナイトの量が少なくなって必要とする強度が得ら
れず、３０℃／分より大きいと逆にベイナイト量が増し
て強度過大・靭性不足となる。
規制する。少なくと８００〜５００℃の間はこの範囲を
超えないようにする。２℃／分よりも小さいと鋼組織中
のベイナイトの量が少なくなって必要とする強度が得ら
れず、３０℃／分より大きいと逆にベイナイト量が増し
て強度過大・靭性不足となる。
【００２６】焼準処理の後、焼戻し処理を行うことも可
能である。繰り返し焼戻し処理を行うと強度・靭性のば
らつきを抑制できる。この場合も、温度は必ずしも同一
温度でなくてよい。また、歪み取り焼鈍を兼ねることも
できる。さらにまた、焼準処理の後、直ちに焼戻し処理
を行い、これを繰り返すことも可能である。これによっ
て材質変動をより一層小さくできるばかりか、常温強
度、高温強度および靭性を高位安定化させることができ
る。
能である。繰り返し焼戻し処理を行うと強度・靭性のば
らつきを抑制できる。この場合も、温度は必ずしも同一
温度でなくてよい。また、歪み取り焼鈍を兼ねることも
できる。さらにまた、焼準処理の後、直ちに焼戻し処理
を行い、これを繰り返すことも可能である。これによっ
て材質変動をより一層小さくできるばかりか、常温強
度、高温強度および靭性を高位安定化させることができ
る。
【００２７】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。表１に本発明
例の鋼および比較鋼の化学成分を、表２に製造条件およ
び機械試験特性を示す。本発明成分鋼を本発明製造法に
より製造した耐火鋳鋼品は、表２中に目標値として例示
した溶接構造用圧延鋼材ＪＩＳ−Ｇ３１０６ ＳＭ４９
０Ｂの機械的性質の要求値を十分に満足するものであ
る。
例の鋼および比較鋼の化学成分を、表２に製造条件およ
び機械試験特性を示す。本発明成分鋼を本発明製造法に
より製造した耐火鋳鋼品は、表２中に目標値として例示
した溶接構造用圧延鋼材ＪＩＳ−Ｇ３１０６ ＳＭ４９
０Ｂの機械的性質の要求値を十分に満足するものであ
る。
【００２８】これに対して比較材＃ＦＣ−１３は、Ｖ，
Ｎの含有量が低く、常温強度および６００℃の強度が目
標値を満足できず、また鋳造ままでは靭性が極端に低
い。Ｖの添加が過剰な＃ＦＣ−１４では、上部ベイナイ
ト組織中の炭窒化物が粗大化し高温強度がかえって低下
する。また、Ｃ，Ｎの過剰な＃ＦＣ−１５，１９および
Ｎｉ，Ｍｏの過剰な＃ＦＣ−１６，１７、本発明鋼であ
っても焼準後の冷却速度が大きいＦＣ−７（２７）で
は、いずれも上部ベイナイト組織が発達して粗大化し、
靭性が著しく低下し目標値を満足できない。Ｔｉが過剰
なＦＣ−１８は必要な靭性が得られない。
Ｎの含有量が低く、常温強度および６００℃の強度が目
標値を満足できず、また鋳造ままでは靭性が極端に低
い。Ｖの添加が過剰な＃ＦＣ−１４では、上部ベイナイ
ト組織中の炭窒化物が粗大化し高温強度がかえって低下
する。また、Ｃ，Ｎの過剰な＃ＦＣ−１５，１９および
Ｎｉ，Ｍｏの過剰な＃ＦＣ−１６，１７、本発明鋼であ
っても焼準後の冷却速度が大きいＦＣ−７（２７）で
は、いずれも上部ベイナイト組織が発達して粗大化し、
靭性が著しく低下し目標値を満足できない。Ｔｉが過剰
なＦＣ−１８は必要な靭性が得られない。
【００２９】図１は本発明例（２２）、図２は比較例
（４５）の金属組織を示す光学顕微鏡写真であって、フ
ェライト組織粒度がＪＩＳ Ｇ ０５５２表示で本発明
例では９番、比較例では７番であることと、パーライト
−ベイナイト部分の形態と分散状況を示す写真である。
前述したように本発明例では鋼組織が微細化され、表２
に示す高靭性が得られている。すなわち、本発明の要件
が総て満たされたときに、十分な常温、高温強度を有
し、かつ優れた靭性を備えた耐火鋳鋼品を製造すること
ができる。
（４５）の金属組織を示す光学顕微鏡写真であって、フ
ェライト組織粒度がＪＩＳ Ｇ ０５５２表示で本発明
例では９番、比較例では７番であることと、パーライト
−ベイナイト部分の形態と分散状況を示す写真である。
前述したように本発明例では鋼組織が微細化され、表２
に示す高靭性が得られている。すなわち、本発明の要件
が総て満たされたときに、十分な常温、高温強度を有
し、かつ優れた靭性を備えた耐火鋳鋼品を製造すること
ができる。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【発明の効果】本発明による鋳鋼品は高温特性に優れ、
耐火材の被覆厚さを従来に比べて著しく軽減でき、施工
コスト低減、工期の短縮などによる大幅なコスト削減を
可能にする。また大断面の耐火建材の製造が可能になり
大型建造物の信頼性向上、安全性の確保、経済的効果な
ど産業上の利益は極めて顕著なものがある。そればかり
でなく、成形性の自由度が高く建築家の芸術的表現と工
業性との両立に大きく貢献するものである。
耐火材の被覆厚さを従来に比べて著しく軽減でき、施工
コスト低減、工期の短縮などによる大幅なコスト削減を
可能にする。また大断面の耐火建材の製造が可能になり
大型建造物の信頼性向上、安全性の確保、経済的効果な
ど産業上の利益は極めて顕著なものがある。そればかり
でなく、成形性の自由度が高く建築家の芸術的表現と工
業性との両立に大きく貢献するものである。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明例（表２の２２）の光
学顕微鏡金属組織を示す。
学顕微鏡金属組織を示す。
【図２】（ａ），（ｂ）は比較例（表２の４５）の光学
顕微鏡金属組織を示す。
顕微鏡金属組織を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田嶋 勉 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 望月 幸雄 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 千々岩 力雄 千葉県君津市君津１番地 新日本製鉄株式 会社君津製鉄所内 (72)発明者 雑喉 良介 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 重量で Ｃ ：０．０５〜０．２０％ Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ Ｍｎ：０．４〜２．０％ Ｍｏ：０．２〜１．０％ Ｖ ：０．０２〜０．２％ Ｎ ：０．００６０〜０．０１８０％ Ｃａ：０．０００５〜０．０１％ Ａｌ：０．０３％以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成から
なることを特徴とする耐火性および強度・靭性の優れた
鋳鋼品。 - 【請求項２】 重量で Ｃ ：０．０５〜０．２０％ Ｓｉ：０．０５〜０．５０％ Ｍｎ：０．４〜２．０％ Ｍｏ：０．２〜１．０％ Ｖ ：０．０２〜０．２％ Ｎ ：０．００６０〜０．０１８０％ Ｃａ：０．０００５〜０．０１％ Ａｌ：０．０３％以下 を含有し、さらに、 Ｎｉ：１．０％以下 Ｃｒ：１．０％以下 Ｃｕ：１．０％以下 Ｎｂ：０．１％以下 Ｔｉ：０．０３％以下 の１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよび不可避
的不純物の組成からなることを特徴とする耐火性および
強度・靭性の優れた鋳鋼品。 - 【請求項３】 請求項１または２の鋼成分からなる鋳片
を８００〜１１００℃の間の温度に加熱後、冷却する際
に冷却速度を２〜３０℃／分に規制する焼準処理を１回
以上行うことを特徴とする耐火性および強度・靭性の優
れた鋳鋼品の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１または２の鋼成分からなる鋳片
を８００〜１１００℃の間の温度に加熱後、冷却する際
に冷却速度を２〜３０℃／分に規制する焼準処理を１回
以上行い、続いてＡｃ1 変態点以下の温度域で焼戻し処
理を１回以上行うことを特徴とする耐火性および強度・
靭性の優れた鋳鋼品の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１または２の鋼成分からなる鋳片
を８００〜１１００℃の間の温度に加熱後、冷却する際
に冷却速度を２〜３０℃／分に規制する焼準処理を行
い、続いてＡｃ1 変態点以下の温度域で焼戻す焼準−焼
戻処理を２回以上行うことを特徴とする耐火性および強
度・靭性の優れた鋳鋼品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6327726A JP2662198B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐火性および強度・靱性の優れた鋳鋼品の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6327726A JP2662198B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐火性および強度・靱性の優れた鋳鋼品の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176728A true JPH08176728A (ja) | 1996-07-09 |
| JP2662198B2 JP2662198B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=18202305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6327726A Expired - Fee Related JP2662198B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐火性および強度・靱性の優れた鋳鋼品の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662198B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001064968A1 (fr) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Cadre de masque d'ecran cathodique couleur, plaque d'acier utile dans ce masque, procede de production de cette plaque, et ecran cathodique couleur dote de ce cadre |
| WO2011037210A1 (ja) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度高靭性鋳鋼材及びその製造方法 |
| CN104988425A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-21 | 西安交通大学 | 一种超高强度高韧性低碳马氏体铸钢及其制备方法 |
| CN109554617A (zh) * | 2016-08-18 | 2019-04-02 | 江苏鼎泰工程材料有限公司 | 低合金超高强度钢铸件及其生产方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03249149A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Nippon Steel Corp | 耐火性及び靭性の優れたｈ形鋼並びにその製造方法 |
| JPH0665676A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-03-08 | Nippon Steel Corp | 耐火性の優れた建築用高張力鋼およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP6327726A patent/JP2662198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03249149A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Nippon Steel Corp | 耐火性及び靭性の優れたｈ形鋼並びにその製造方法 |
| JPH0665676A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-03-08 | Nippon Steel Corp | 耐火性の優れた建築用高張力鋼およびその製造方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001064968A1 (fr) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Cadre de masque d'ecran cathodique couleur, plaque d'acier utile dans ce masque, procede de production de cette plaque, et ecran cathodique couleur dote de ce cadre |
| US6699334B2 (en) | 2000-03-02 | 2004-03-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel sheet used for color CRT mask frame and a manufacturing method for the steel sheet |
| US6806631B2 (en) | 2000-03-02 | 2004-10-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Color CRT mask frame, a steel sheet used therefor and a manufacturing method for the steel sheet, and a color CRT equipped with the frame |
| WO2011037210A1 (ja) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度高靭性鋳鋼材及びその製造方法 |
| JP2011068953A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Japan Steel Works Ltd:The | 高強度高靭性鋳鋼材およびその製造方法 |
| CN102549187A (zh) * | 2009-09-25 | 2012-07-04 | 株式会社日本制钢所 | 高强度高韧性铸钢材及其制造方法 |
| CN106086661A (zh) * | 2009-09-25 | 2016-11-09 | 株式会社日本制钢所 | 高强度高韧性铸钢材及其制造方法 |
| US9797034B2 (en) | 2009-09-25 | 2017-10-24 | The Japan Steel Works, Ltd. | High strength and high toughness cast steel material and method for producing the same |
| CN104988425A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-21 | 西安交通大学 | 一种超高强度高韧性低碳马氏体铸钢及其制备方法 |
| CN109554617A (zh) * | 2016-08-18 | 2019-04-02 | 江苏鼎泰工程材料有限公司 | 低合金超高强度钢铸件及其生产方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2662198B2 (ja) | 1997-10-08 |
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