JPS5913049A - 硬質地盤打込パイル用鋼材 - Google Patents

硬質地盤打込パイル用鋼材

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JPS5913049A
JPS5913049A JP12061182A JP12061182A JPS5913049A JP S5913049 A JPS5913049 A JP S5913049A JP 12061182 A JP12061182 A JP 12061182A JP 12061182 A JP12061182 A JP 12061182A JP S5913049 A JPS5913049 A JP S5913049A
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Tadaaki Taira
平 忠明
Junichiro Takehara
竹原 準一郎
Kazuyoshi Ume
卯目 和巧
Osamu Hirano
攻 平野
Morikuni Takano
高野 護国
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硬質地盤打込みパイル用鋼材(シートパイル
、パイプパイル等のパイルとして用いる)に関するもの
であって、従来これらのシートパイル、パイプパイル等
にあっては一般構造用鋼からなるパイル本体の先端を浸
炭、窒化により硬くしたり高硬度鋼材を溶接により穂継
ぎして使用していたが、この煩雑な溶接工程を省略し併
せてパイル先端として十分な耐摩耗性を具備したパイル
用   ゛鋼材を提供することを目的としている。
近年、浚渫工事などの土木・建築作業あるいは構造物の
立地条件の多様化に伴い、使用される鋼杭(パイル)に
も厳しい性能が要求されるようになった。特に岩盤など
の硬質地盤打込パイルには、先端に耐摩耗性・耐変形く
めくれ)性が要求されることが多い。パイプパイルに一
例をとって説明すれば、従来は一般構造用炭素鋼管(例
えばJI8a3444STK51)の先端のみを浸炭も
しくは窒化して硬くしたり、又は核鋼管の先端に耐摩耗
性の良好な高C−高Mn (Hadfl@、、ed鋼)
、80キロ級調質鋼あるいは鋳鋼などが円周溶接されて
用いられていた。しかし、このように鋼種の異なる鋼管
を一般炭素鋼管に円周溶接する場合は、異種継手という
ことで欠陥のない健全ビードを得るだめの溶接材料、溶
接条件の選定がなかなか難かしいこと、溶接工数を多く
必要とすること、またこれらの材料は比較的コストが高
いことなどの問題点があった。又、先端だけ浸炭、窒化
して硬くする方法をとる場合においても高い熱処理コス
トを要し、大型鋼材の量産には不適当であった。
逆に、そのような方法をとらずに一般の炭素鋼(例えば
87に55 )を岩パイル用として使用した場合は、硬
さが足りないので耐摩耗特性が劣り、またポーリング中
に先端がめくれて使用に耐えなくなることは容易に推察
できる。
本発明の発明者らは、上述の問題に鑑み種々検討を重ね
た結果、5TK51クラスの比較的安価な材料を用い、
先端のみを硬くすることを可能ならしゅろことにより岩
盤に激突した場合にもめくれかなく摩耗の少ない硬質地
盤打込パイル用鋼材の開発に成功したものである。
本発明は、 (1)本体(先端から後端゛まで)が00.10〜0.
50チ、SiO,80%以下、Mn  0.50〜2.
0%、NO,01%以下を含み残部はFe及び不可避的
不純物からなる均一な組成を有し、かつその先端から少
くとも50■以上の長さ位置までの部分の表面硬度が1
(v(荷重10に〕)400以上であることを特徴とす
る硬質地盤打込パイル用鋼材。
(2)本体(先端から後端まで)がco、oi〜0.5
0俤、SiO,80%以乍、Mn 0.50〜2.0 
%、NO,01%以下と、さらにCu1.O優以下、N
i1.0チ以下、Cr1.0チ以下、MoO,5%以下
、Nb0110係以下、Vo、1!5%以下、Ti0.
10%以下、n O,0008〜0.0030%の1種
又は2種以上を含み残部はF・及び不可避的不純物から
なる均一な組成を有し、かつその先端から少くとも50
111以上の長さ位置までの部分の表面硬度がHv (
荷重10kP)400以上でおる。ことを特徴とする硬
質地盤打込パイク用鋼材である。
本発明において、本体、(先端から後端まで)が上記特
定の均一な組成を有する鋼材で構成するようにしたのは
、パイル打込みに際して硬質地盤(激突する先端と、他
の本体部分とが同一組成を有し、しかもこの先端部分と
、はかの本体部分との間に溶接部を設けないためであっ
て、鋼材の長さ方向だけでなく、肉厚方向(も滲炭、窒
化等によるような組成上大きな変化がない(N含有量の
限定と相俟って)ことを意味する。勿論鋼材の圧延、熱
処理等の通常の工程において鋼材表面に生じる脱炭層程
度のことはこの場合問題とじていない。
次に、本発明における鋼組成の限定理由につ艷・。
て説明する。本発明において鋼材先端をAgl5点埠上
から焼入れ後に、その先端が硬質地盤打込ノ、クイルと
して必要な硬さHv(荷重10 ki ) 4,00以
上(5) を確保できる組成とする必要があり、斯かる観点から成
分及び上下限を定めた。
Cは、焼入性を上げるのに必須の元素であるが、0.5
優を超えると焼入性は上るものの延性低下の問題あるい
はパイプパイル自体がストレート又はへリカルな溶接部
を有する溶接管の場合に、溶接部の割れなど溶接性□の
問題が発生するのでこれを上限とし、一方o、ios未
滴になるとHv(荷重10kp)400以上を確保する
ことが難しくなるのでこれを下限とした。
Siは脱酸効果を有するが、0.80%を超えると延靭
性が低下してくるのでこれを上限とした。
Mnは、Cと同様焼入性を高める元素であり、Cとの・
、バランスで量が決定され、C量が少ないときはこれを
多くした方が硬さ確保上好ましいけれども、2.0%を
超えると溶接性が悪くなるのでこれを上限とし、一方0
.5チ未満では靭性が劣化するのでこれを下限とした。
Nは、通常使用されている製鋼炉で得られる鋼QN量は
0.011以下であることと、本発明の鋼材が窒化処理
を受けないことから0.01%を上限(6) とした。
又、本発明の鋼材においては、必要に応じてCu。
Nl、 Cr、 Mo、 Nb、 V、 TI、 Hの
一種又は二種以上が添加されるけれども、これら成分の
限定理由は次の通りである。
Cuは、強度を増加させるけれども、その添加量が多過
ぎると熱間加工性を阻害するのでこれの上限を1.0優
とした。
Niは、強度・靭性を得るのに有効な元素であるけれど
も、コスト面からその上限を1.0チとした。
Crは、強度を上昇させて耐摩耗性を向上させる元素で
あるけれども、多量に含有させるとコストが上昇し、か
つ延靭性も低下するのでその上限を1−とした。
Moは、焼入性を向上させ、耐摩耗性を改善するのに有
効な元素であるけれども、多量添加はコストを上昇させ
、強靭性にも悪影響を与えるのでその上限を0.5チと
した。
Nb、V、TIは、それを一旦固溶させその後の熱処理
によって微細炭窒化物を均一微細分散させた場合に強度
を増加させ、Cには劣るけれども耐摩耗性を改善するの
でその上限をそれぞれ0.10 %0.15%、0.1
0チとした。
Bは、オーステナイト域で固溶状態にあるとき焼入性を
高める効果を有するけれども、その効果を有効に発揮さ
せるだめの添加量は、N 、に−e 。
Ti量によって大きな影響を受まるのでそれを避けるた
め0.0008〜0.0030%の範囲とした。
本発明の鋼材の製造については・、特に限定を要しない
が、上記の特定された先端部分のみをAcII点以上に
加熱した後、その部分を水冷することにより硬質部分を
簡便に製造することができるものであって、水冷後焼戻
し工程を追加することは製造工程が繁雑になるのみなら
ず、パイル材の耐摩耗性を減少させるので好ましくない
上記硬質部分は、鋼材先端から少くとも50m以上の長
さ位置までの部分でなければならないが、必ずしも全長
を硬質とする必要はなく、50〜500■の長さであれ
ば十分にその効果が発揮できるのでこの範囲内とするこ
とが製造上からも有利である。又、この硬質部分はでき
るだけ鋼材肉厚中心まで硬質であることが好ましいけれ
ども、打込地盤の硬質地盤と接触して摩耗する表面部が
一定の硬度を持っていれば、これにより表面を取囲まれ
た内質部はこれよりかなり軟かであっても問題はない。
また一定の硬度を有する面が、仮にシートパイルの裏面
であるか又はバイブパイルの内面であってもそれなりの
効果を有することは言うまでもない。この硬質部分を得
るだめの加熱及び冷却は、鋼材先端の面双方に施すこと
が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく
片面加熱→両面冷却、両面加熱→片面冷却など種々の態
様で実施できる。なお、冷却にはミスト、スプレー、ウ
ォータジェット、ラミナーフロー、随伴冷却などが適用
される。焼入れのための加熱温度は、加熱時の組織が均
一なオーステナイトになり焼入れが完全に行われるよう
Aam点以上とすることが好ましい。この焼入れに先立
つ加熱方法は特に限定しないけれども、工業的には誘導
加熱による短時間熱処理が能率上望ましい。
又、硬さは、硬いほど鋼材の耐摩耗性は改善されること
は知られているけれども、本発明でHv(荷重10k)
)400以上とした理由は、一般の鋼管杭例えばJ I
 8a34448TK51におけるHv (荷重10に
))は、略170であり、硬質地盤打込パイル用として
使用に耐えない。そこで、既に説明したように先端だけ
異種材を溶接した硬質地盤打込パイル用鋼管が考えられ
ている。第1図はこのような異種材を鋼管先端に溶接し
た場合を示し、(1)は鋼管、(2)は異種材、(3)
は溶接部、(4)はその表面の硬度測定個所を示す。ま
だ、次の第1表は異種材を溶接した場合及び上記87に
50に浸炭焼入れした場合の外表層のHv (荷重1n
k))を示した。
第1表 第1表に明らかなように、鋼管先端外表層の硬度はHv
 (荷重10k))で600〜600程度であるが、H
v 300のものでは十分な耐摩耗性が得られていない
現状に鑑みて本発明では少くともHv (荷重10ky
)400以上とした。
次に、本発明の実施例を次の第2表に示す。
鋼材ム1〜4は、C51−Mn系の場合であり、鋼材A
5〜7は多少の合金が添加された場合である。ここで、
例えば鋼材A2の如く外面側からのみ水冷した鋼管は、
外表面側だけを硬くして耐摩耗性、耐めくれ性を付与し
、比較的硬さの低い内表層側で靭性を付与させることも
可能である。因みに、鋼材ム1〜2における靭性値を比
較すると次の第3表のようになる。
第6表 帯 2/6サイズシヤルビー 第2〜6表から明らかなように、内外面焼入れの場合は
硬いものが得られ、一方片面焼入れの場合は硬さは若干
劣るけれども、靭性値の良いものが得られる。使用条件
によって両タイプの使い分けが必要である。
第2図に上記第2表に示した本発明の実施例鋼管と第1
表に示した従来使用されていた鋼管との表層部の硬さを
示した。この図から明らかなように、本発明による鋼管
は従来の硬質地盤用パイルと同等の硬さを有しており(
但し、8TK50の一般用パイルを除く)、かつ従来の
如く円周溶接を必要としないので、コストの低減が図ら
れる。勿論。
本発明による鋼管は杭打ち用でなくその筐ま埋込むこと
もできるし、又地盤が深い場合などは簡単に継足して使
用することも可能である。
本発明による硬質地盤打込パイル用鋼材は、従来のもの
に比べ次のような利点を有する。
(1)鋼管の先端のみ熱処理して硬化させるため、従来
型のように多大な工数および技術を要する溶接工程を省
略できる。
(II)特に、本発明の第1番目の発明は高価な合金成
分を用いないから、低コストでしかも従来品と同等の性
能を付与することが可能である。
柿前記(11)項のように低コストなため杭打ち用とし
て何回も用いることなく、そのまま鋼杭として埋込むこ
ともできる。
4Vl焼入工程のみのため熱処理時間が従来のQT々ど
に比べて短かい。
M勿論地盤が深い場合簡単に継ぎ足して使用することも
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の溶接により先端部を継ぎ足した鋼管杭の
外観説明図であり、第2図は本発明の実施例と従来の鋼
管との硬さを比較したグラフである。 代理人 弁理士  木 村 三 網 間   同   佐々木 宗 治

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)本体(先端から後端まで)がCG、10〜0.5
    0チ、8i0.804以下、Mn 0.50〜2.0 
    ’A、N0001%以下を含み残部はFe及び不可避的
    不純物からなる均一な組成を有し、かつその先端から少
    くとも50.fi以上の長さ位置までの部分の表面硬度
    がHv(荷重10kf)400以上であることを特徴と
    する硬質地盤打込パイル用鋼材。
  2. (2)本体(先端から後端まで)がC0,01〜0.5
    0チ、sto、so*以下、Mn 0.5[1〜2.0
     Z、NO,01%以下と、さらにCu1.0%以下、
    Nii、os以下、Cr1.0%以下、MOo、5%以
    下、Nb0.10%以下、Vo、15%以下、TiO,
    10チ以下、B  O,0008〜0.0030%の1
    種又は2種以上を含み残部はFe及び不可避的不純物か
    らなる均一な組成を有し、かつその先端から少くとも5
    01111以上の長さ位置までの部分の表面硬度がHv
     (荷重10ky)400以上であることを%徴とする
    硬質地盤打込パイル用鋼材。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN108893680A (zh) * 2018-06-26 2018-11-27 澳洋集团有限公司 一种低合金耐磨钢及其制备方法
JP2019163538A (ja) * 2018-02-28 2019-09-26 Jfeスチール株式会社 機械式ねじおよびその製造方法
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