JPS6376816A - 高強度太径異形鋼棒の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間圧延によって周面に不連続のねじ山を形
成する１例えば呼び名２５〜３２ｍｍ等の太径異形鋼棒
を高強度化して、プレストレストコンクリート用として
使用するための、高強度太径異形鋼棒の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 従来、この種の高強度太径異形鋼棒は、Ｃ含有量が０．
６５〜０．８５重量％と比較的高い鋼材料を、第７図り
示す如（、熱間圧延１により周面に不連続のねし山が形
成された太径異形鋼棒とし、次いで当Ｈ棒をストレッチ
ング２して加工硬化させ、さらにブルーイング３して弾
性限、伸び、レラクセーション値等を回復させる工程に
付する製造方法により、プレストレストコンクリート用
鋼棒としてＪＩＳ規格に適合する機械的性質を付与する
ようにしていた。

（従来技術に存する問題点） 従来法は、加工硬化を前提とした製造方法であるので、
素材鋼のＣ含有量を比較的高クシ、かつストレッチング
における加工度との兼ね合いで厳密に量定することが必
須とされ、量定と加工度とが不適切であると所定の強度
に不足をきたす虞があった。

また、プレストレストコンクリート用として使用するた
めには、ストレッチングの後工程にブルーイングが当然
のこととして要求されるところとされ、製造工程が複雑
であった。

さらに、たとえ本発明の成分の如き比較的低炭素量の鋼
材料を、通常の加熱、冷却手段で熱処理して強度を付与
しても、十分な直線性が得られず、プレストレストコン
クリート用としては適さない。

従来法は上述製造工程上の問題点を抱えている一方、他
方では製品使途についての問題点が指摘されている。即
ち、極近時ｐｃ鋼棒を圧縮して用いるコンプレッシング
・プレストレストコンクリート工法が注目されはじめた
が、当該工法に使用するＰ（Ｊｌ棒として、ストレッチ
ング、ブルーイングした鋼棒がバウシンガー効果により
圧縮に対して降伏強度が著しく低下し、不向きであると
される点である。

（発明の目的） 本発明は、高強度太径異形鋼棒を製造する場合の従来製
造方法、さらには従来方法により製造された製品に存す
る上述した問題点を解消するためになされたもので、プ
レストレストコンクリート用鋼棒規格に適合する機械的
性質を具え、しかも直線性に優れ、かつコンプレッシン
グ・プレストレストコンクリート用鋼棒として好適な高
強度太径異形鋼棒の製造方法を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明の構成は、 （１）熱間圧延によって周面に不連続のねじ山を形成す
る太径異形鋼棒を高強度化する場合において、（２）微
量成分として重量比％でＣ；　０．６以下、３ｉ；　０
．１５〜２．００．　Ｍｎ、；　０．６〜２．ＯＯおよ
び不可避元素を含有する鋼材料または必要に応じて上記
各成分にさらにＣｒ；０．６以下が添加される鋼材料を
使用し、 （３）熱間圧延した後、定尺に切断された黒皮付き鋼棒
を連続送りしつつ、当該鋼棒の直径に応じた適正周波数
・出力からなる誘導加熱手段を用いた全断面急速加熱と
拘束状態下での急冷とによる焼入れおよび焼戻しを施す ことを特徴とする高強度太径異形鋼棒の製造方法にある
。

換言すれば、本発明は熱間圧延される鋼材料として、少
なくとも重量比％でＣｉ　Ｏ，６以下を含有する低炭素
鋼材料の使用を基本とし、熱間圧延により得られた太径
異形鋼棒を、従来法の如くストレッチングおよびブルー
イング工程によらず、鋼棒を連続送りしつつ誘導加熱手
段を用いた全断面急速加熱と拘束状態下での急冷とによ
る焼入れおよび焼戻し工程に付して高強度化するにある
。

上記構成の（２）において、Ｃ量を０．６％以下とした
のは、本発明の高強度化工程が加工硬化処理に依拠しな
いからであり、また後記Ｍｎ量との兼ね合いで焼入れ性
が確保されれば十分であるからである。

また、Ｓｌの添加は製品の靭性を損なわずに強度を確保
するためで、０．１５％未満では所期の効果が期待され
ず、２．００％を超えると靭性が阻害される。而して、
０．１５％以上、２．００％以下の範囲内でのＳｉ添加
により、ｐｃｗｉ材としてのりラクセーション特性、耐
遅れ破壊特性の改善が期待できる。

ＭｎはＣ量との和により焼入れ工程での焼入れ性を確保
するためで、好ましくは１．０％前後とし、０．６％木
満ではその効果が少なく、２．００％を超えると焼割れ
をおこす虞が増大するので、上・上堰を上記とした。

Ｃｒの添加は焼入れ性と焼戻し抵抗性を確保するためで
、上記ｃｌおよびＭｎ量との関係から必要に応じて添加
され、０．６％を超えると焼割れをおこす虞が増大する
。

以上の微量成分元素を含む鋼材料を使用し、熱間圧延に
より周面に不連続のねじ山を形成した直線状の第１図（
ａ）に示されるような太径異形鋼線を得、これを定尺に
切断して鋼棒とする。、得られた鋼棒は黒皮付きのまま
第１図（ｂ）に示される熱処理工程に付される。図にお
いて、Ｌは熱処理ライン、Ｃ１およびＣ２はそれぞれ焼
入れ加熱用および焼戻し加熱用コイル、ＪｌおよびＪ２
はそれぞれ冷却ジャケットである。鋼棒Ｗは順次熱処理
ラインＬ上の図示左方側から供給され、右方側へと連続
移動する間に、焼入れ加熱用コイルＣ１により所定焼入
れ温度まで全断面急速加熱され、次いで冷却ジャケット
Ｊ１から噴射される冷却流体により急冷・焼入れされ、
さらに前進して焼戻し加熱用コイルＣ２を通過する間に
所定焼戻し温度まで全断面急速加熱され、冷却ジャケッ
トＪ２により冷却を施され、熱処理工程を完了する。

而して、上記冷却ジャケットＪ１およびＪ２による被加
熱鋼棒Ｗの冷却は、拘束状態下でおこなわれる。連続走
行中に異形の被加熱鋼棒Ｗを拘束しつつ冷却する手段と
して、例えば第２図（ａ）および（ｂ）として示す冷却
ジャケットＪが使用される。

図において、１１は冷却流体噴射孔Ｓが多数孔設された
コーン１１１を具えた冷却流体噴射室、１２は流体排出
口１２１を具えた流体排出室であり、冷却ジャケットＪ
は冷却流体噴射室１１と流体排出室１２とを出側を除き
交互に複数配置してなる。而して、コーン１１１の先端
部はカットされて鋼棒通路を形成し、当該通路の周壁に
１３として示すリング状のガイドチップが固着されてい
る。ガイドチップ１３は、被処理鋼棒Ｗが辛うじて通過
可能な如く、最小内径ｄを被処理鋼棒Ｗの山径より僅少
大に設定されている。また、複数のガイドチップ１３は
全て走行ラインＬに対して芯出し配置されている。従っ
て、冷却ジャケットＪを通過する鋼棒Ｗは複数のガイド
チップ１３により周方向から拘束を受けつつ冷却される
こととなり、直線性が保証される。

上記熱処理工程では、鋼棒Ｗ周面の特殊形状および当該
鋼棒Ｗの直径から、鋼棒Ｗのねし山を含む全断面がそれ
ぞれ所定焼入れ温度および焼戻温度に均一加熱されるよ
う、焼入れ加熱用コイルＣ１と焼戻し加熱用コイルＣ２
とに給電する電源の周波数は選択され、それぞれ所定の
出力とされなければならない。本発明者の行った実験結
果によれば、周波数および出力の選択が適切であれば、
周面が特殊形状でも鋼棒Ｗ全断面を均一加熱可能である
ことが実証されている。

（実施例） 本発明高強度太径異形鋼棒の製造方法による実施例を以
下に開示する。

☆鋼材料の微量化学成分：下記第１表に示す。

第１表 ☆熱間圧延二上記化学成分を含有する２種の素材鋼をそ
れぞれ熱間圧延し、呼び名２ ５ｍｍの周面に不連続のねし山が形 成された直線状の第１図（ａ）に示 す太径異形鋼線を得、これを所定定 尺に切断して編棒とした。

☆熱処理二上記鋼棒を第１図（ｂ）に示される熱処理ラ
インを用いて全断面に焼入れ。

焼戻し処理を施し、鋼種■については 引張強さで１１０　Ｋｇｆ／　ｍ　ｍクラス。

鋼種■については引張強さで１２５Ｋｇｆ／　ｍ　ｒｄ
クラスの製品とした。

鋼種Ｉおよび■それぞれについての 加熱条件は下記のとおりであった。

尚、別記しない条件は両鋼種に共通で ある。

Ｏ焼入れ加熱時 使用周波数；　８　Ｋ　Ｈｚ 出　力；４００ＫＷ 加熱温度； 鋼種ｌ・−・−・−９４０°Ｃ 鋼種■−・−・・・９８０°Ｃ ○焼戻し加熱時 使用周波数；８Ｋｔ（ｚ 出力；２００ＫＷ 加熱温度； 鋼種■・・−・・・・６５０°Ｃ 鋼種ｎ−−−−−・−６６０°Ｃ 尚、冷却は水冷却である。

（確性試験） 本発明に係る製品がプレストレストコンクリート用鋼棒
としてＪＩＳ規格Ｇ３１０９の５ＢＰＤに規定される機
械的性質（ＪＩＳ　Ｇ　３１０９に規定される５ＢＰＤ
の呼び名は最大１３ｆｌφまでであるが、当該規定をそ
れ以上の呼び名のものにも準用する場合）を満足してい
るや否やを確認するため、得られた製品それぞれから試
験片を作製し、これを下記の試験に付した。

（１）引張試験：ＪＩＳ　　Ｚ　　２２４１の規定に従
って行った。

第３図に試験結果を示す。図において、曲線Ｉは鋼種Ｉ
の２曲線■は鋼種■の荷重−伸び関係線である。

（２）圧縮試験：ＪＩＳには該当試験規格が見当たらな
いので、ＡＳＴＭ　　Ｅ９に定められた方法に準拠して
行った。

第４図に試験結果を示す。図において、曲線■は鋼種Ｉ
の９曲線■は鋼種■の荷重−縮み関係線である。

（３）　し’ｙ　クセ−シ：？　７試験：ＪＩＳ　　Ｇ
３１０９に定められた方法に従って行った。試験条件は
下記のとおりであった。

初期荷重；鋼種Ｉ−・−・−３８，５１０Ｋｇｆ鋼種■
・−・−・−４４，５９０Ｋｇｆ温　　　度；　２０±
１　°Ｃ 第５図に試験結果を示す。図において、曲線■は鋼種■
の２曲線■は鋼種■のレラクセーション線である。

また、上記確性試験（１）、　（２）および（３）の試
験結果を別紙第２表にまとめて示す。第２表には、本発
明方法に従った製品の機械的性質をＪＩＳ規格のそれと
の比較の便を考え”ｉ’ＪＩｓ　Ｇ３１０９　（７）Ｓ
ＢＰＤ　９５　／１１０．５ＢＰＤ　１１０／１２５規
格値を並記した。

（４）長時間レラクセーション試験：日本土木学会基準
ｒｐｃｍ棒の長時間レラクセーション試験方法（案）」
に従って行った。試験条件は下記のとおりであった。

初期荷重；鋼種Ｉ・−・−３９，０２０Ｋｇｆ鋼種■・
・−−−−−４４、３４０Ｋｇｆ温　　度；　２０±１
　°Ｃ 第６図に試験結果を示す。図において、曲線Ｉは鋼種Ｉ
の１曲線■は鋼種■の長時間レラクセーション線である
。

（５）遅れ破壊試験：　ＮＨＳＣＮの２０％溶液を５０
゛Ｃに維持し、その中に試験片を浸漬して下記に示す一
定の荷重を負荷し、試験片が破断するまでの時間によっ
て耐遅れ破壊性能を評価した。検体数は鋼種Ｉ、鋼種■
それぞれ３であった。

試験荷重；鋼種Ｉ−・・・−４５，６４０Ｋｇｆ鋼種ｎ
　−−−−−・−５２，０１０Ｋｇｆ上記試験荷重はそ
れぞれ引張強さの８０％に相当する。

尚、試験は２００時間を限度とし、それ以後の試験を打
ち切った。

第３表にこれらの試験結果を示す。

第３表 上記各確性試験の結果、本発明方法に従って製造された
太径異形鋼棒はＪＩＳ規格値を十分満足し、特に伸びお
よびレラクセーション特性において規格値を大幅に上回
り、コンプレッシングを含むプレストレストコンクリー
ト用鋼棒として極めて好ましい性質を備えていることが
明確に認められた。

（発明の作用） 本発明は、熱間圧延により形成される太径異形鋼棒にコ
ンプレッシングをも含むプレストレストコンクリート用
として好ましい性質と直線性とを付与する作用がある。

（発明の効果） 本発明によれば、少なくとも焼入れ可能な程度の低炭素
含有量の鋼材料を使用し、熱間圧延して得られる太径異
形鋼棒を連続的、かつ所定条件下で熱処理し、プレスト
レストコンクリート用鋼棒として規格に適合する機械的
性質を十分に満足する如く高強度化するので、従来のス
トレッチング。

ブルーイングによる場合に存した煩雑さから開放され、
しかも生産された製品は直線性に優れ、かつコンプレッ
シング・プレストレスコンクリート用鋼棒としても好適
であるので、甚大な効果を７ずとして賞用される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法が通用される太径異形鋼棒の
正面図およびＸ−Ｘ線断面図、第１図（ｂ）は本発明方
法の工程の一部である熱処理工程ラインの正面図、第２
図（ａ）は実施例冷却ジャケットの正面断面図、第２図
（ｂ）は冷却ジャケットに配設される一実施例ガイドチ
ップの正面断面図、第３図は本発明を実施して得た製品
の確性試験結果を示す荷重−伸び関係線図、第４図は同
じく確性試験結果を示す荷重−縮み関係線図。 第５図は同じく確性試験結果を示すレラクセーション線
図、第６図は同じく確性試験結果を示す長時間レラクセ
ーション線図、第７図は従来法を示すブロック図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧延によつて周面に不連続のねじ山を形成する太径
   異形鋼棒を高強度化する場合において、微量成分として
   重量比％でＣ；０．６以下、Ｓｉ；０．１５〜２．００
   、Ｍｎ；０．６〜２．００および不可避元素を含有する
   鋼材料または必要に応じて上記各成分にさらにＣｒ；０
   ．６以下が添加される鋼材料を使用し、熱間圧延した後
   、定尺に切断された黒皮付き鋼棒を連続送りしつつ、当
   該鋼棒の直径に応じた適正周波数・出力からなる誘導加
   熱手段を用いた全断面急速加熱と拘束状態下での急冷と
   による焼入れおよび焼戻しを施すことを特徴とする高強
   度太径異形鋼棒の製造方法。