JPH04193907A - 建築用50kgf/mm↑2級耐火鋼板の製造方法 - Google Patents

建築用50kgf/mm↑2級耐火鋼板の製造方法

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JPH04193907A
JPH04193907A JP32638590A JP32638590A JPH04193907A JP H04193907 A JPH04193907 A JP H04193907A JP 32638590 A JP32638590 A JP 32638590A JP 32638590 A JP32638590 A JP 32638590A JP H04193907 A JPH04193907 A JP H04193907A
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JP
Japan
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less
steel
temperature
steel plate
toughness
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JP32638590A
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Kaoru Shinozaki
薫 篠崎
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel 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】 (産業上の利用分野) 本発明は、耐火鋼板の製造方法に関し、詳しくは、60
0℃の高温においても高い耐力を有する建築用50kg
f/mm2級耐火鋼板の製造方法に関するものである。
(従来の技術) 建築用鋼板は、常温での緒特性を有するように設計・製
造されているか、−膜面には温度の上昇にともないその
強度は低下する。日本鋼構造協会発行のJSSCVol
、4 No、331968には、5M50Bの高温時の
降伏点または0.2%耐力は、高温になるにしたかい徐
々に低下し、500℃以上での低下は著しく、常温時の
値の273に低下する温度は400〜500℃であると
記しである。
高温用鋼板としては、J[S 、 ASTM等に規定さ
れているホイラ・圧力容器用のCr −Mo系鋼板が広
く使用されている。これらは、数十万時間という長時間
使用の場合の鋼板であり、その保証温度は350〜40
0℃である。
従来のSj−Mn系の建築用50kgf/mm2級鋼板
では、350℃を超えると火災時に構造部材に要求され
る耐力である長期耐力(常温耐力の273)の22kg
f/mm2を下回るため、鉄骨の温度か350℃を超え
ないように、工事費、工期なとの面から足珈となる耐火
被覆施工か義務ずけられている。しかし、最近追加され
た「新耐火設計法jては、鋼板か600℃において常温
の規格降伏強度の273以上を有する場合なと、高温に
おける強度におうして、耐火被覆量の削減か認められる
ようになっている。
(発明か解決しようとする課題) 現状、高温耐力の優れた鋼板としては、前記のボイラ・
圧力容器用鋼板かあるか、本鋼板は、600℃における
耐力は22に2f/mm2以上を有するか、溶接割れ感
受性組成(PC,)か高いために、耐溶接割れ性か悪く
、予熱、後熱を行うなと溶接施工に難点かある。さらに
、溶接施工効率を高めるために用いられるエレクトロス
ラグ溶接やサブマーンアーク溶接のような大入熱溶接を
施すと溶接熱影響部(HAZ)の靭性か著しく低下する
ため、小人熱溶接か余儀なくされている。
このため、建築用鋼の耐火被覆施工の低減あるいは省略
を図るために、高い高温耐力を存するとともに優れた溶
接性、大入熱溶接継手靭性および母材特性を有し、従来
と同し設計・施工かできる鋼板か必要とされている。
また、建築用鋼には、地震時の建築物の変形能の点から
、80%以下の降伏比の要求か強まっている。
(課題を解決するための手段) 本発明は、従来の建築用鋼における上記の問題点に鑑み
、本発明者らか鋭意研究を行った結果、化学成分、特に
、少量のMo添加と、Nbの析出強化によって、溶接性
を損なわずに、高温耐力を大幅に改善し、さらに、Ti
Nを活用することにより優れた大入熱溶接継手靭性を確
保てきるという知見を得て完成されたもので、その第1
発明は、Coo、05〜0.15%、Si :0.60
%以下、Mn : 0.50〜1.80%、P:0.0
3%以下、S:0.03%以下、sol、 Al :0
.002〜0.10%、Mo:O,10%以上0.40
%未満、Nb:0.005〜0.060 %、Ti・0
.005〜0.030 %、N:0.0020〜0゜0
070%、Ca:0.0005〜0.0050%を含有
し、かっ、下記式で規定されるPCMO値を0.24%
以下として、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼片
を1050℃以上の温度に加熱したのち、1000℃以
下の圧下率を50%以上とし、850℃超え950℃未
満の温度範囲で圧延を終了させ、600℃における耐力
か22kgf/mm2以上である建築用50kgf/m
m’級耐火鋼板の製造方法である。
Pex=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+N
i/60+Cr/20十九イO/+5+V/10+5B
(%) 第2発明は、V:0.005〜o、oe%、Cu:0.
05〜0゜5%、Ni :0.05〜0.50%、Cr
:0.10〜0.60%の内から選んだ1種または2種
以上を含をする請求項(1)の建築用50kgf/mm
2級耐火鋼板の製造方法である。
(作用) 以下に、本発明における化学成分の限定理由について説
明する。
Cは、強度上昇に寄与する元素であるが、0.05%未
満ては強度を確保することは困難であり、また、0.1
5%を超えて多量に含有するときは、鋼の靭性および溶
接性か劣化する。したがって、Cの添加量は0.05〜
0.15%の範囲とする。
Siは、脱酸のために有効な元素であるが、本発明はM
n、 AIを含有しており、必ずしも添加を必要としな
いので下限は限定しない。また、Slは固溶強化に対し
て有効な元素であるか、0.60%を超えて多量に含有
すると溶接性を劣化させる。したがって、Siの添加量
は0.60%以下とする。
Mnは、鋼の強度および靭性を確保するために必要な元
素であるか、0.50%未満てはこのような効果は少な
く、また、1.80%を超えて多量に含有すると溶接性
と靭性を劣化させ、がっ、5M50の強度の上限を越え
る。したかって、Mnの添加量は0.50〜1.80%
の範囲とする。
Pは、ミクロ偏析により、HAZ靭性、母材靭性および
耐溶接割れ性を劣化させるので、0.03%以下とする
Sは、非金属介在物であるMnSを形成して、母材靭性
および加工性を劣化させるので、0.03%以下とする
sol、 AIは、脱酸に不可欠な元素であり、かつ、
AINとして結晶粒の微細化に寄与するため、0.00
2%以上の添加か必要であるか、0.10%を超えて多
量に添加すると酸化物系介在物か多くなり、靭性を劣化
させる。したかって、sol、 Alの添加量は0、0
02〜0.10%の範囲とする。
Moは、高温強度を確保するために不可欠な元素てあり
、600℃における耐力を著しく上昇させる。
しかしなから、0.10%未満てはこのような効果は得
られず、また、0.40%以上では溶接性を損なう。し
たかって、Moの添加量は0.10%以上領40%未満
の範囲とする。
Nbは、析出強化および変態強化による強度上昇および
細粒化による靭性の向上に有効な元素であり、このよう
な効果を得るには0.005%以上の添加か必要である
。しかし、0060%を超えて多量に添加するときは溶
接継手靭性を劣化さぜる。したかって、Nbの添加量は
0.005〜0060%の範囲とする。
Tiは、TiNによりHAZのオーステナイト粒の粗大
化を抑制するとともに、粒内フェライトを生成すること
から、大入熱溶接継手靭性の劣化軽減に有効な元素であ
る。しかし、0.005%未満てはかかる効果を発揮す
ることかできず、また、0.030%を超えると溶接継
手靭性を劣化させる。したかって、T1の添加量は0.
005〜0.030%の範囲とする。
Nは、上記Tiと組み合わせることによって、大入熱溶
接継手靭性を改善する。しかし、0.0020%未満て
はこのような効果を発揮することかできず、また、0.
0070%を超えると溶接継手靭性を劣化させる。した
かって、Nの添加量は0.0020〜0.0070%の
範囲とする。
Caは、微量で板厚方向の特性を改善する元素であるか
、0.0005%未満てはこのような効果は得られず、
また、0.0050%を超えるときは、このような効果
は飽和するとともに、大型介在物か発生し超音波欠陥を
生しやすくなる。したかって、Caの添加量は0.00
05〜0.0050%の範囲とする。
なお、本発明における第2発明では、上記の元素の他に
必要に応して、V 、Cu、 Ni、 Crの内から選
んだ1種または2種以上を添加することかできる。
■は、析出強化による強度上昇に有効な元素であるか、
0.005%未満てはこのような効果は殆と期待できず
、また、0.060%を超えると溶接性を劣化させる。
したがって、■の添加量は0.005〜0、060%の
範囲とする。
Cuは、固溶強化による強度上昇に有効な元素であるか
、005%未満てはこのような効果は少なく、また、0
.5%を超えると熱間加工時に表面割れを発生させると
ともに溶接性を劣化させる。したかって、Cuの添加量
は0.05〜0.5%の範囲とするN1は、靭性の向上
に有効な元素であるか、0.05%未満てはこのような
効果は得らず、また、0.5%を超えるとこのような効
果は飽和し、経済的にも無駄である。したかって、N1
の添加量は0.05〜0.5%の範囲とする。
Crは、高温強度の向上にを効な元素であるか、010
%未満てはこのような効果は期待できず、060%を超
えると溶接性を劣化させる。したかって、Crの添加量
は0.10〜0.60%の範囲とする。
なお、第1発明および第2発明ともに、溶接時の低温割
れを防止するために、P、、 (溶接割れ受性組成)を
0.24%以下に限定する。
つぎに、本発明における加熱、圧延条件の限定理由につ
いて説明する。
本発明は、上記、化学成分を含有する鋼片を1050℃
以上の温度に加熱したのち、1000℃以下の圧下率を
50%以上とし、850℃超え950℃未満の温度範囲
で圧延を終了させる必要かある。
加熱温度を1050℃以上に限定した理由は、常温強度
および高温強度の確保に必要なNbを鋼中に固溶させる
ためである。また、1000℃以下の圧下率は、オース
テナイト粒の微細化による優れた母材靭性を得るために
50%以上か必要である。さらに、圧延終了温度につい
ては、圧延終了温度か850℃以下ては、フェライトの
細粒化ならびに二相域圧延によるフェライトの加工硬化
により、降伏比・か高くなり、80%以下の降伏比を得
ることかできない。
また、圧延終了温度か950℃以上では、オーステナイ
トか粗粒となるため母材靭性か劣化する。したかって、
圧延終了温度は850℃超え950℃未満の温度範囲に
限定する。
(実施例) 以下に、実施例を挙げて本発明について説明する。
供試鋼板は第1表に示す化学成分を含有する鋼片を11
50℃に加熱後、1000℃以下で50%以上の圧下率
を確保するために、圧延中、60mm厚て920〜95
0℃の温度て温度調節を行い、圧延終了温度890〜9
10℃の温度て板厚25mmに仕上げたものである。こ
れらの鋼板から試験片を採取し、常温引張試験、シャル
ビ衝撃試験、600℃ての高温引張試験、最高かたさ試
験および再現熱サイクル後のシャルビ衝撃試験を行った
。その結果を第2表に示す。なお、最高かたさ試験はJ
IS Z 3101に準して行い、再現熱サイクル条件
は1350℃X5秒加熱で、800から500 ’Cま
ての冷却時間は220秒である第1表に本発明法A−F
および比較法H−Jの化学成分、PCMを、第2表に引
張特性、衝撃特性、高温引張特性、溶接性およびH、A
、 Z靭性をそれぞれ示す。
(以下余白) 第2表から明らかなように、本発明法によるA〜Gは、
PCMは0.24%以下で、600℃における耐力は2
2kgf/’mm2以上で優れた高温耐力を示し、常温
の引張特性は、50kgf/mm’級の値(耐力32k
gf/mm2J)上、引張強さ50〜62kgf/mm
2)を勿論満足し、降伏比は建築用鋼材に要求されてい
る80%以下を十分に満足している。また、ツヤルビ衝
撃試験における破面遷移温度(vTrs)も−35℃以
下である。
最高かたさはHV350未満て良好な溶接性を示し、さ
らに、再現熱サイクル試験によるHAZ靭性(VLO)
も2.8kgf−m以上で良好である。
一方、比較法Hは、600℃における耐力は22kgf
/mm”と高いか、Tiか0.005%未満のため、H
AZ靭性か低く、また、Cr、 MO,PCMか本発明
の限定範囲から高めに外れているため、最高かたさかH
V350以上てあり、溶接性か悪く、さらに母材の破面
遷移温度も高い。比較法Iは、HAZ靭性か良好である
か、高温強度の確保に存効なMoか0.10%未満のた
め、600℃における耐力は22kgf/mm2以上を
満足しない。比較法Jは、従来の建築用5゜kll!f
/mm2級鋼板の一例であるか、MoおよびNbか各々
0.10%未満、0.005%未満のため、600℃に
おける耐力は22kgf/mm2以上を満足せず、また
、Tiか0.005%未満のため、HAZ靭性も悪い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明に係わる建築用50kgf
/mm’級耐火w4板の製造方法は、化学成分、特に、
少量の助添加と、Nbの析出強化によって、溶接性を損
なわずに、高温耐力を大幅に改善し、さらに、TiNを
活用することにより優れた大入熱溶接継手靭性を確保し
ているため、600℃における高い耐力と良好な溶接性
を兼ね備え、かっ、降伏比の低い鋼を製造することか可
能であり、従来必要とされていた耐火被覆を大幅に低減
あるいは省略することかでき、さらに、溶接施工および
耐震面の点からも、構造物の安全性を高めることかでき
るという優れた効果を有するものである。
特許出願人 株式会社 神戸製鋼折 代 理 人 弁理士  全史 章−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.05〜0.15%、Si:0.60%以
    下、Mn:0.50〜1.80%、P:0.03%以下
    、S:0.03%以下、sol.Al:0.002〜0
    .10%、Mo:0.10%以上0.40%未満、Nb
    :0.005〜0.060%、Ti:0.005〜0.
    030%、N:0.0020〜0.0070%、Ca:
    0.0005〜0.0050%を含有し、かつ、下記式
    で規定されるP_C_Mの値を0.24%以下として、
    残部Feおよび不可避不純物からなる鋼片を1050℃
    以上の温度に加熱したのち、1000℃以下の圧下率を
    50%以上とし、850℃超え950℃未満の温度範囲
    で圧延を終了させ、600℃における耐力が22kgf
    /mm^2以上であることを特徴とする建築用50kg
    f/mm^2級耐火鋼板の製造方法。 P_C_M=C+Si/30+Mn/20+Cu/20
    +Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5
    B(%)
  2. (2)V:0.005〜0.06%、Cu:0.05〜
    0.5%、Ni:0.05〜0.5%、Cr:0.10
    〜0.60%の内から選んだ1種または2種以上を含有
    することを特徴とする請求項(1)の建築用50kgf
    /mm^2級耐火鋼板の製造方法。
JP32638590A 1990-11-27 1990-11-27 建築用50kgf/mm↑2級耐火鋼板の製造方法 Pending JPH04193907A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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