JPH10140237A - 耐火性に優れた建材用冷延鋼板及び溶融めっき冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室温での加工性を確保し、且つ高温強度を向
上させた耐火性の冷延鋼板や溶融めっき冷延鋼板を得
る。 【解決手段】 この耐火性冷延鋼板は、Ｃ：０．０１〜
０．２５％，Ｓｉ：１．５％以下，Ｍｎ：０．０５〜
２．５％，Ｐ：０．１％以下，Ｓ：０．０２％以下，Ａ
ｌ：０．００５〜０．１％，Ｍｏ：０．０５〜１．０
％，残部が実質的にＦｅの組成をもつ鋼スラブに熱間圧
延，酸洗，冷間圧延及びバッチ焼鈍又は連続焼鈍を施し
て焼鈍板とした後、１〜５％の塑性歪みを付与すること
により製造される。焼鈍に替えて溶融めっきするとき、
耐火性溶融めっき冷延鋼板が製造される。鋼スラブは、
更にＴｉ，Ｎｂ，Ｖ及びＷの１種又は２種以上を０．０
０５〜０．２％、及び／又はＣｕ：０．０５〜０．６
％，Ｎｉ：０．０５〜０．６％，Ｃｒ：０．０５〜３．
０％及びＢ：０．０００３〜０．００３％の１種又は２
種以上を含むことができる。塑性歪みは、引張り荷重の
付与，レベラー加工等により導入できるが、工業的には
冷間圧延によるものが最も有効な手段である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐火性が必要な建材に
使用される冷延鋼板及び溶融めっき冷延鋼板を製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐火構造を必要とする建築物では、火災
時における鋼材温度の上昇を防止するため耐火被覆を施
している。最近では、建築用鋼材として高温強度の高い
耐火鋼と称される鋼材が使用されるようになってきてお
り、鋼材がより高い温度，具体的には６００℃付近の温
度にまで上昇しても建築物の安全確保が可能となり、結
果として耐火被覆を軽減又は省略できる。なお、高温強
度は、その指標として高温耐力が通常使用されている。

【０００３】耐火鋼と称される鋼材には、冷延鋼板又は
冷延鋼板を原板とした溶融めっき鋼板として一部提案さ
れているものの、建築物の主要構造を構成する鋼材を主
対象としているため、大半が熱間圧延鋼材の部類に属す
る比較的大型の鋼材であった。熱間圧延鋼材は、鋼の化
学成分によることは勿論，製造条件の面では基本的に熱
間圧延条件，特に熱延後の冷却条件に材質が大きく影響
される。そのため、従来の耐火鋼の材質、すなわち常温
や高温での機械的性質等は、鋼成分及び熱間圧延条件の
調整によって作り込んでいた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】建築物においては、主
要構造部材の外にも、二次的な構造部材や屋根，壁等に
鋼材が使用される。このような部材には、冷延鋼板や溶
融めっき冷延鋼板が多用されている。これらの鋼材にお
いても、高温強度を高めて耐火性能の向上を図るとき、
主要構造部材と同様なメリットが期待できることから、
耐火性に優れた冷延鋼板や溶融めっき冷延鋼板が求めら
れている。この種の冷延鋼板は、熱間圧延で得られた熱
延鋼板に冷間圧延，焼鈍，めっき等を施して製造され
る。また、これらの鋼板に比較的厳しい成形加工を施し
て建築用部材として使用する場合もある。そのため、鋼
の化学成分及び熱延条件の調整のみでなく、その後の工
程における製造条件も充分に調整し、所望の高温強度を
得ると共に必要な成形加工性等をも備えた鋼板とする必
要がある。本発明は、このような要求に応えるべく案出
されたものであり、特定組成をもつ鋼板に塑性歪みを導
入することにより、耐火性の面で優れた高温強度をもつ
と共に、冷延鋼板又は溶融めっき冷延鋼板としても十分
な加工性を備えた建材用鋼板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】本発明の建材用冷延鋼板
製造方法は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０１〜
０．２５質量％，Ｓｉ：１．５質量％以下，Ｍｎ：０．
０５〜２．５質量％，Ｐ：０．１質量％以下，Ｓ：０．
０２質量％以下，Ａｌ：０．００５〜０．１質量％，Ｍ
ｏ：０．０５〜１．０質量％，残部が実質的にＦｅの組
成をもつ鋼スラブに熱間圧延，酸洗，冷間圧延及びバッ
チ焼鈍又は連続焼鈍を施して焼鈍板とした後、１〜５％
の塑性歪みを付与することを特徴とする。また、同様な
組成をもつ鋼スラブに熱間圧延，酸洗及び冷間圧延を施
して冷延板とし、連続溶融めっきラインで前記冷延板に
溶融めっきを施した後、冷間圧延により１〜５％の塑性
歪みを付与することにより、耐火性に優れた建材用溶融
めっき冷延鋼板が製造される。

【０００６】本発明で使用される鋼スラブは、更にＴ
ｉ，Ｎｂ，Ｖ及びＷの１種又は２種以上を０．００５〜
０．２質量％、及び／又はＣｕ：０．０５〜０．６質量
％，Ｎｉ：０．０５〜０．６質量％，Ｃｒ：０．０５〜
３．０質量％及びＢ：０．０００３〜０．００３質量％
の１種又は２種以上を含むことができる。塑性歪みは、
引張り荷重の付与，レベラー加工等によって導入できる
が、工業的には冷間圧延によるものが最も有効な手段で
ある。

【０００７】

【作用】本発明者等は、耐火性の面で優れた高温強度を
もつと共に、冷延鋼板又は溶融めっき冷延鋼板としても
十分な加工性を建材用鋼板に付与するために種々調査・
研究を重ねた結果、次のような知見を得た。従来から提
案されている熱間圧延鋼材を対象とした耐火鋼には、Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｂ等の合金元素を添加し、添加元素が
固溶又は析出する現象を利用して高温強度を向上させる
ものがある。他方、冷延鋼板や溶融めっき冷延鋼板で
は、冷間圧延ままの状態では加工性が乏しく、冷間圧延
後に焼鈍を施すことによって加工性を付与している。

【０００８】冷間圧延後の焼鈍では、熱間圧延鋼材を対
象とした耐火鋼で得られていたＭｏ等の合金元素の添加
による高温強度向上効果はあるものの、必ずしも十分に
高い値にならず、所望の高温強度が得られないことがあ
る。これは、冷間圧延後の焼鈍において析出状況等の変
化が生じることが原因であると推察される。すなわち、
冷延鋼板や溶融めっき冷延鋼板の場合、冷間圧延−焼鈍
の工程を経ることで冶金的状況が熱間圧延鋼材と異なる
ものになるため、熱間圧延鋼材を対象とした耐火鋼の板
厚を単純に減じたものとして構造設計することができな
い。

【０００９】本発明者等は、このような知見を前提とし
て、冷延鋼板及び溶融めっき冷延鋼板の高温強度を更に
高める手段を種々検討した結果、塑性歪みとして１〜５
％の歪みを付与することが有効であることを見い出し
た。ここでの塑性歪みとは、熱間圧延のような熱間での
塑性歪みではなく、冷間で導入される塑性歪みを意味す
る。本発明が対象とする鋼板では、塑性歪みの付与方法
として冷間圧延が掲げられる。このように比較的軽度の
塑性歪みを導入することにより、６００℃付近での耐力
が向上し、耐火鋼として要求される耐火性を十分満足す
る鋼材が得られる。

【００１０】以下、本発明が対象とする鋼材に含まれる
合金成分，含有量等を説明する。 Ｃ：０．０１〜０．２５質量％ 必要強度を確保するために添加される合金元素であり、
０．０１質量％以上で効果が顕著になる。しかし、０．
２５質量％を超える多量のＣ含有は、加工性や溶接性を
劣化させる。 Ｓｉ：１．５質量％以下 強度向上に有効な合金元素であるが、１．５質量％を超
える多量のＳｉが含まれると鋼材が硬質化し、延性が劣
化する。 Ｍｎ：０．０５〜２．５質量％ 製鋼時の脱酸剤として、また不純物であるＳによる熱間
脆性を防止するのに有効な成分であり、０．０５質量％
以上でＭｎの作用が顕著になる。また、Ｍｎ含有によっ
て鋼の強度も向上する。しかし、２．５質量％を超える
多量のＭｎが含まれると、延性が劣化する。

【００１１】Ｐ：０．１質量％以下 強度向上元素として有効であり、Ｃｕとの相互作用で耐
食性を向上させる。しかし、０．１質量％を超えるＰ含
有量は、脆化を助長する原因となる。 Ｓ：０．０２質量％以下 本質的に有害な元素であり、少ないほど望ましい。本発
明の場合、０．０２質量％以下のＳが許容できる。 Ａｌ：０．００５〜０．１質量％ 脱酸剤として働くと共に、鋼中のＮをＡｌＮとして固定
する作用を呈する。このためには０．００５質量％以上
のＡｌが必要であるが、０．１質量％を超える多量のＡ
ｌが含まれると加工性及び表面品質が劣化する。

【００１２】Ｍｏ：０．０５〜１．０質量％ 鋼中に固溶し、或いは炭化物を析出して、鋼材の高温強
度を向上させる作用を呈する。Ｍｏの添加効果は０．０
５質量％以上で顕著になるが、１．０質量％を超えてＭ
ｏを添加しても増量に見合った効果が得られないばかり
か、鋼材が硬質化し、延性が劣化する。 Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ：０．００５〜０．２質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、炭化物等の析
出によって室温強度及び高温強度を向上させる作用を呈
する。Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ等の添加効果は０．００５質
量％以上で顕著となるが、０．２質量％を超えて添加し
ても増量に見合った効果が得られないばかりか、鋼材が
硬質化し、延性が劣化する。

【００１３】Ｃｕ：０．０５〜０．６質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｐとの相乗作
用によって耐食性を向上させる作用を呈する。このよう
な効果は０．０５質量％以上のＣｕ添加で顕著となる
が、０．６質量％を超える多量のＣｕが含まれると熱間
圧延時に高温割れが著しくなる。 Ｎｉ：０．０５〜０．６質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、耐食性を向上
させ、熱間脆性の防止に有効である。このような効果は
０．０５質量％以上のＮｉ添加で顕著となるが、０．６
質量％を超えて添加しても製造コストの上昇に見合った
効果を得ることが困難になる。

【００１４】Ｃｒ：０．０５〜３．０質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、耐食性を改善
し、また炭化物の析出により高温強度を高める作用を呈
する。このような効果は０．０５質量％以上のＣｒ添加
で顕著となるが、３．０質量％を超えて添加しても増量
に見合った性質の改善が見られないばかりか、鋼材が硬
質化し、延性が劣化する。 Ｂ：０．０００３〜０．００３質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、粒界を強化す
る作用を呈する。Ｂの添加効果は０．０００３質量％以
上で顕著になるが、０．００３質量％を超えて添加して
も増量に見合った性質の改善が見られない。

【００１５】以上の組成をもつ鋼スラブは、常法に従っ
て熱間圧延及び冷間圧延される。また、焼鈍や溶融めっ
きも常法通り施される。すなわち、通常の冷延鋼板や溶
融めっき鋼板と同様に連続焼鈍ラインや連続溶融めっき
ラインを通板させることにより製造される。溶融めっき
の種類としても、溶融亜鉛めっき，溶融アルミめっき，
溶融亜鉛−アルミめっき等を採用できる。

【００１６】塑性歪みの導入量：１〜５％ このようにして得られた冷延鋼板又は溶融めっき冷延鋼
板に１〜５％の塑性歪みを導入すると、高温強度が上昇
する。塑性歪みの導入と高温強度の上昇との関係は、本
発明者等による調査・研究の結果として見出されたもの
である。具体的には、Ｃ：０．０９質量％，Ｓｉ：０．
０５質量％，Ｍｎ：０．５５質量％，Ｐ：０．０１２質
量％，Ｓ：０．００６質量％，Ａｌ：０．０３５質量
％，Ｍｏ：０．３１質量％，Ｖ：０．０７質量％の組成
をもつ鋼を熱間圧延及び冷間圧延した後、８００℃で１
分間の焼鈍を施し、次いで冷間圧延を施したときの冷間
圧延率と室温及び６００℃での引張り特性との関係を図
１に示す。

【００１７】図１にみられるように、冷間圧延率の増加
と共に６００℃での耐力が増加しており、１％以上の冷
間圧延率で有効な効果が得られている。しかし、５％を
超える冷間圧延率では、６００℃での耐力は高いもの
の、加工性の指標となる室温の伸びが低下し、冷延鋼板
又は溶融めっき冷延鋼板としての加工性が保持できなく
なる。本発明のように軽圧延の領域では冷間圧延率を塑
性歪みと等価なものとして扱うことができる。このよう
なことから、圧延率を指標として導入する塑性歪みを１
〜５％に調整する。

【００１８】

【実施例】

実施例１：表１に示す組成をもつ鋼を溶解した後、鋳
造，熱間鍛造及び熱間圧延工程を経て板厚４．０ｍｍの
熱延板とし、次いで板厚１．０ｍｍに冷間圧延した。そ
して、８００℃で１分間加熱した後、空冷して焼鈍を施
した。一部の鋼板については、冷間圧延によって塑性歪
みを導入した。得られた鋼板から試験片を切り出し、室
温及び６００℃での引張り試験に供した。表２の調査結
果にみられるように、本発明で規定した成分及び組成を
もち、且つ１〜５％の塑性歪みが導入された鋼板は、室
温での延性として十分な試験値を示すと共に、比較例に
比べて６００℃での耐力が高くなっており、耐火性に優
れていることが判る。

【００１９】

【００２０】

【００２１】実施例２：表３に示す組成の連続鋳造スラ
ブを、スラブ加熱温度１１８０〜１２１０℃，仕上げ温
度８４０〜８７０℃，巻取り温度５３０〜５８０℃の条
件で熱間圧延し、板厚２．３〜３．０ｍｍの熱延鋼帯と
した。次いで、冷間圧延により板厚２．３〜３．０ｍｍ
の冷延鋼帯を製造した。得られた冷延鋼帯の一部は連続
焼鈍ラインに通板して焼鈍板とし、一部は溶融亜鉛めっ
きラインに通板して溶融亜鉛めっき鋼帯とした。連続焼
鈍ラインでは、加熱条件を８００℃×４０秒に設定し、
加熱後の冷却条件として４００℃までの冷却速度を１０
〜８０℃／秒に設定した。溶融めっきでは、めっき前の
焼鈍において８００℃に３５秒加熱した後、めっき浴温
度近傍の５００℃まで冷却速度１０〜１５℃／秒で冷却
した後、Ｚｎめっき浴又はＺｎ−５％Ａｌめっき浴に鋼
帯を浸漬して溶融めっきを施した。

【００２２】得られた各冷延鋼帯及び溶融めっき鋼帯か
ら試験片を切り出し、室温及び６００℃での引張り試験
に供した。表４の調査結果にみられるように、本発明で
規定した成分及び組成をもち、且つ１〜５％の塑性歪み
が導入された鋼板は、室温での延性として十分な試験値
を示すと共に、比較例に比べて６００℃での耐力が高く
なっており、耐火性に優れていることが判る。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、成形加工性及び高温強度に優れた耐火性の冷延鋼板
及び溶融めっき冷延鋼板が得られる。製造法としても、
製鋼から焼鈍及び溶融めっき工程までに特別な手段を必
要とすることなく、その後の冷間圧延によって塑性歪み
を導入するという簡便な方法で耐火性の改善が図られる
ことから、工業的にも有利な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 焼鈍後の冷間圧延率と室温及び６００℃での
引張り特性の関係を示すグラフ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．０１〜０．２５質量％，Ｓｉ：
   １．５質量％以下，Ｍｎ：０．０５〜２．５質量％，
   Ｐ：０．１質量％以下，Ｓ：０．０２質量％以下，Ａ
   ｌ：０．００５〜０．１質量％，Ｍｏ：０．０５〜１．
   ０質量％，残部が実質的にＦｅの組成をもつ鋼スラブに
   熱間圧延，酸洗，冷間圧延及びバッチ焼鈍又は連続焼鈍
   を施して焼鈍板とした後、１〜５％の塑性歪みを付与す
   ることを特徴とする耐火性に優れた建材用冷延鋼板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 Ｃ：０．０１〜０．２５質量％，Ｓｉ：
   １．５質量％以下，Ｍｎ：０．０５〜２．５質量％，
   Ｐ：０．１質量％以下，Ｓ：０．０２質量％以下，Ａ
   ｌ：０．００５〜０．１質量％，Ｍｏ：０．０５〜１．
   ０質量％，残部が実質的にＦｅの組成をもつ鋼スラブに
   熱間圧延，酸洗及び冷間圧延を施して冷延板とし、連続
   溶融めっきラインで前記冷延板に溶融めっきを施した
   後、１〜５％の塑性歪みを付与することを特徴とする耐
   火性に優れた建材用溶融めっき冷延鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 更にＴｉ，Ｎｂ，Ｖ及びＷの１種又は２
   種以上を０．００５〜０．２質量％含む組成をもつ鋼ス
   ラブを使用する請求項１又は２記載の耐火性に優れた建
   材用冷延鋼板又は建材用溶融めっき冷延鋼板の製造方
   法。
4. 【請求項４】 更にＣｕ：０．０５〜０．６質量％，Ｎ
   ｉ：０．０５〜０．６質量％，Ｃｒ：０．０５〜３．０
   質量％及びＢ：０．０００３〜０．００３質量％の１種
   又は２種以上を含む組成をもつ鋼スラブを使用する請求
   項１〜３の何れかに記載の耐火性に優れた建材用冷延鋼
   板又は建材用溶融めっき冷延鋼板の製造方法。