JPH04311520A - 再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法 - Google Patents
再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法Info
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- JPH04311520A JPH04311520A JP7525091A JP7525091A JPH04311520A JP H04311520 A JPH04311520 A JP H04311520A JP 7525091 A JP7525091 A JP 7525091A JP 7525091 A JP7525091 A JP 7525091A JP H04311520 A JPH04311520 A JP H04311520A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば火災等で数時
間程度の短時間、高温状態になることが懸念される建築
物、橋梁等の鉄骨構造物に使用する、常温での引張強度
が60kgf /mm2 以上である鋼材の製造方法に
関し、特に、一旦火災等で高温状態になった後での再使
用も可能である再加熱後の高温強度特性に優れた構造用
耐火鋼材の製造方法に関する。
間程度の短時間、高温状態になることが懸念される建築
物、橋梁等の鉄骨構造物に使用する、常温での引張強度
が60kgf /mm2 以上である鋼材の製造方法に
関し、特に、一旦火災等で高温状態になった後での再使
用も可能である再加熱後の高温強度特性に優れた構造用
耐火鋼材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】通常
、構造用鋼材は常温で十分な所定の強度を有するように
製造されているが、一般に、温度の上昇に伴い強度は低
下する。特に、従来の構造用鋼材は500℃程度以上の
高温状態では、顕著な強度低下を示すことが、既に、知
られている。そのため、火災等で高温状態になることが
懸念される構造物、特に、人間が居住する建築物では、
高温状態でも構造物が倒壊したり、著しく変形すること
がないようにし、さらに、安全性を確保することを目的
として鋼材の温度が著しく高くならないように耐火被覆
が施されている。
、構造用鋼材は常温で十分な所定の強度を有するように
製造されているが、一般に、温度の上昇に伴い強度は低
下する。特に、従来の構造用鋼材は500℃程度以上の
高温状態では、顕著な強度低下を示すことが、既に、知
られている。そのため、火災等で高温状態になることが
懸念される構造物、特に、人間が居住する建築物では、
高温状態でも構造物が倒壊したり、著しく変形すること
がないようにし、さらに、安全性を確保することを目的
として鋼材の温度が著しく高くならないように耐火被覆
が施されている。
【0003】このような現状の耐火に対する対策におい
て、高温状態でも鋼材の強度低下を小さく抑えることが
できれば、耐火被覆の厚さを低減すること、あるいは、
耐火に対してのその他の対策を軽減することが可能にな
る。
て、高温状態でも鋼材の強度低下を小さく抑えることが
できれば、耐火被覆の厚さを低減すること、あるいは、
耐火に対してのその他の対策を軽減することが可能にな
る。
【0004】高温での強度を保証した鋼材については、
圧力容器用鋼材の分野でその研究が行われてきており、
例えば、日本工業規格(JIS)では、JIS G
3124;中・常温圧力容器用高強度鋼鋼板等で既に
規格化されている。また、具体的に規定はしていないが
、常温を超える中・高温での強度が高いことを前提とし
た圧力容器用鋼として、例えば、JISでは、JIS
G 3118;中・常温圧力容器用炭素鋼鋼板、J
IS G 3119;ボイラ及び圧力容器用マンガ
ンモリブデン鋼及びマンガンモリブデンニッケル鋼鋼板
、JIS G 3120;圧力容器用調質型マンガ
ンモリブデン鋼及びマンガンモリブデンニッケル鋼鋼板
、JIS G 4109;ボイラ及び圧力容器用ク
ロムモリブデン鋼鋼板等がある。また、特公告昭60−
35985では圧力容器用高強度強靭鋼が開示されてい
る。ここで開示されている鋼は、特に高温での特性を規
定するまでもなく、圧力容器用鋼であることで既にある
程度の高温強度を前提としている。
圧力容器用鋼材の分野でその研究が行われてきており、
例えば、日本工業規格(JIS)では、JIS G
3124;中・常温圧力容器用高強度鋼鋼板等で既に
規格化されている。また、具体的に規定はしていないが
、常温を超える中・高温での強度が高いことを前提とし
た圧力容器用鋼として、例えば、JISでは、JIS
G 3118;中・常温圧力容器用炭素鋼鋼板、J
IS G 3119;ボイラ及び圧力容器用マンガ
ンモリブデン鋼及びマンガンモリブデンニッケル鋼鋼板
、JIS G 3120;圧力容器用調質型マンガ
ンモリブデン鋼及びマンガンモリブデンニッケル鋼鋼板
、JIS G 4109;ボイラ及び圧力容器用ク
ロムモリブデン鋼鋼板等がある。また、特公告昭60−
35985では圧力容器用高強度強靭鋼が開示されてい
る。ここで開示されている鋼は、特に高温での特性を規
定するまでもなく、圧力容器用鋼であることで既にある
程度の高温強度を前提としている。
【0005】しかしながら、このような鋼の場合には、
通常、高温強度を高くするために、Cr,Mo等の高価
な合金元素を0.5%以上と多量に添加している。する
ことが一般的に行われている。また、JIS G
3124;中・常温圧力容器用高強度鋼鋼板では、比較
的合金元素の添加量は少ないが、高温での強度の規定は
、高々400℃までである。つまり、400℃を超える
かなり高い温度では、十分な強度が得られない。また、
これらの鋼材は、圧力容器用鋼材を前提としたものであ
り、構造用鋼材としては十分な特性を有しているとは言
えない。さらに、構造物において火災が生じた場合には
、鋼材は一度高温状態になるため、鋼材の特性が変化す
ることが予想され、火災後も構造物を再使用する場合に
は、その部分を取り替える必要が生じる。部材の取り替
えは、当然のことながら経済的な観点から望ましくない
。
通常、高温強度を高くするために、Cr,Mo等の高価
な合金元素を0.5%以上と多量に添加している。する
ことが一般的に行われている。また、JIS G
3124;中・常温圧力容器用高強度鋼鋼板では、比較
的合金元素の添加量は少ないが、高温での強度の規定は
、高々400℃までである。つまり、400℃を超える
かなり高い温度では、十分な強度が得られない。また、
これらの鋼材は、圧力容器用鋼材を前提としたものであ
り、構造用鋼材としては十分な特性を有しているとは言
えない。さらに、構造物において火災が生じた場合には
、鋼材は一度高温状態になるため、鋼材の特性が変化す
ることが予想され、火災後も構造物を再使用する場合に
は、その部分を取り替える必要が生じる。部材の取り替
えは、当然のことながら経済的な観点から望ましくない
。
【0006】構造用鋼材で耐火性を付与した鋼材は、特
開平2−77523に開示されているが、ここで開示さ
れた鋼はMo添加量が0.4〜0.7%と高くなってお
り、通常使用されている構造用鋼材としては高合金系成
分になっている。さらに、特開平2−77523では製
造までの高温強度特性に関しては規定しているものの、
一旦火災を生じた後の鋼材の特性に関しては何ら示され
ておらず、高温状態になった後にこの鋼材を再使用する
ことは困難である。
開平2−77523に開示されているが、ここで開示さ
れた鋼はMo添加量が0.4〜0.7%と高くなってお
り、通常使用されている構造用鋼材としては高合金系成
分になっている。さらに、特開平2−77523では製
造までの高温強度特性に関しては規定しているものの、
一旦火災を生じた後の鋼材の特性に関しては何ら示され
ておらず、高温状態になった後にこの鋼材を再使用する
ことは困難である。
【0007】特開平2−254134にも、耐火鋼材に
関する内容が開示されているが、Cr,Ni,Cuの添
加が必須であり、高合金鋼にする必要があるとともに、
常温での引張強度が60kgf /mm2 未満であり
、十分な強度が確保されていない。また、再加熱後の高
温強度特性に関しても、何等示されておらず、高温状態
になった後に再使用することはできない。
関する内容が開示されているが、Cr,Ni,Cuの添
加が必須であり、高合金鋼にする必要があるとともに、
常温での引張強度が60kgf /mm2 未満であり
、十分な強度が確保されていない。また、再加熱後の高
温強度特性に関しても、何等示されておらず、高温状態
になった後に再使用することはできない。
【0008】このように、常温で安定して60kgf
/mm2以上の強度を有し、かつMo,Cr等の合金成
分を多量に添加しなくても30kgf /mm2 以上
の高温降伏強度を確保することができ、さらに、火災等
で高温状態になった後でも優れた高温強度特性を保証で
き、再使用にも十分に耐えることのできる構造用耐火鋼
材は、ほとんど開発されていないのが現状である。すな
わち、現状の問題点をまとめると、以下のようになる。
/mm2以上の強度を有し、かつMo,Cr等の合金成
分を多量に添加しなくても30kgf /mm2 以上
の高温降伏強度を確保することができ、さらに、火災等
で高温状態になった後でも優れた高温強度特性を保証で
き、再使用にも十分に耐えることのできる構造用耐火鋼
材は、ほとんど開発されていないのが現状である。すな
わち、現状の問題点をまとめると、以下のようになる。
【0009】(1)構造用鋼材としての十分な特性(高
溶接性、高延靭性等)を満足しつつ、400℃程度以上
での高い高温強度を保持した鋼材の製造方法が確立して
いない。 (2)(1)の特性を満足するためには、高価な合金元
素を大量に添加するため、鋼材コストが非常に高い。 (3)一旦高温状態になった後の鋼材の常温・高温特性
が劣化し、再使用できない。
溶接性、高延靭性等)を満足しつつ、400℃程度以上
での高い高温強度を保持した鋼材の製造方法が確立して
いない。 (2)(1)の特性を満足するためには、高価な合金元
素を大量に添加するため、鋼材コストが非常に高い。 (3)一旦高温状態になった後の鋼材の常温・高温特性
が劣化し、再使用できない。
【0010】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであって、高価な合金元素を多量に添加しなくても
高温において高い強度を保持し、かつ、一旦高温状態に
なった後でも良好な高温強度特性を維持し、または向上
させることができ、さらに、従来の構造用鋼材の利点で
ある高溶接性、高い延靭性を有すると共に、常温での引
張強度が60kgf /mm2 以上と従来の構造用鋼
の40、50キロ鋼よりも高い常温強度を有する、再加
熱後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2 以
上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
ものであって、高価な合金元素を多量に添加しなくても
高温において高い強度を保持し、かつ、一旦高温状態に
なった後でも良好な高温強度特性を維持し、または向上
させることができ、さらに、従来の構造用鋼材の利点で
ある高溶接性、高い延靭性を有すると共に、常温での引
張強度が60kgf /mm2 以上と従来の構造用鋼
の40、50キロ鋼よりも高い常温強度を有する、再加
熱後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2 以
上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記目的を達成するために、第1に、重量%表示で、C:
0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満
記目的を達成するために、第1に、重量%表示で、C:
0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満
【0012】を含
み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を100
0〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、9
00℃以上において圧下率を30%以上とし、仕上げ温
度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼
入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れ
し、その後700℃以下の温度に再加熱して空冷するこ
とを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優れた60k
gf /mm2 以上の強度を有する構造用耐火鋼材の
製造方法を提供する。第2に、上記組成の鋼に、さらに
、 Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満
み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を100
0〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、9
00℃以上において圧下率を30%以上とし、仕上げ温
度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼
入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れ
し、その後700℃以下の温度に再加熱して空冷するこ
とを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優れた60k
gf /mm2 以上の強度を有する構造用耐火鋼材の
製造方法を提供する。第2に、上記組成の鋼に、さらに
、 Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満
【0013】のうち1種
または2種以上を含む鋼を1000〜1350℃に加熱
し、これを熱間圧延する際に、900℃以上において圧
下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3 〜Ar3
+150℃とした後、直ちに焼入れするか、又は空冷
し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後700℃以
下の温度に再加熱して空冷することを特徴とする再加熱
後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2 以上
の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供する。 第3に、重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満
または2種以上を含む鋼を1000〜1350℃に加熱
し、これを熱間圧延する際に、900℃以上において圧
下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3 〜Ar3
+150℃とした後、直ちに焼入れするか、又は空冷
し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後700℃以
下の温度に再加熱して空冷することを特徴とする再加熱
後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2 以上
の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供する。 第3に、重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満
【0014】を含
み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を100
0〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、9
00℃以上において圧下率を30%以上とし、仕上げ温
度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼
入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れ
し、その後740〜840℃の温度に再加熱して焼入れ
し、引き続いて700℃以下の温度に再加熱して空冷す
ることを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優れた6
0kgf /mm2 以上の強度を有する構造用耐火鋼
材の製造方法を提供する。第4に、上記組成の鋼に、さ
らに、 Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満
み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を100
0〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、9
00℃以上において圧下率を30%以上とし、仕上げ温
度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼
入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れ
し、その後740〜840℃の温度に再加熱して焼入れ
し、引き続いて700℃以下の温度に再加熱して空冷す
ることを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優れた6
0kgf /mm2 以上の強度を有する構造用耐火鋼
材の製造方法を提供する。第4に、上記組成の鋼に、さ
らに、 Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満
【0015】のうち1種
または2種以上を含む鋼を1000〜1350℃に加熱
し、これを熱間圧延する際に、900℃以上において圧
下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3 〜Ar3
+150℃とした後、直ちに焼入れするか、又は空冷
し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後740〜8
40℃の温度に再加熱して焼入れし、引き続いて700
℃以下の温度に再加熱して空冷することを特徴とする再
加熱後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2
以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供す
る。
または2種以上を含む鋼を1000〜1350℃に加熱
し、これを熱間圧延する際に、900℃以上において圧
下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3 〜Ar3
+150℃とした後、直ちに焼入れするか、又は空冷
し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後740〜8
40℃の温度に再加熱して焼入れし、引き続いて700
℃以下の温度に再加熱して空冷することを特徴とする再
加熱後の高温強度特性に優れた60kgf /mm2
以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法を提供す
る。
【0016】本発明において、最も重要な点は、溶接性
、コスト等を考慮した上で、鋼材を製造した状態におい
て、常温では引張強度が60kgf /mm2 以上で
あり、かつ600℃での高温降伏強度が30kgf/m
m2 以上と十分に高い高温強度特性を有しているとと
もに、一旦、高温状態になった後でも十分な常温・高温
強度特性を保持していることである。
、コスト等を考慮した上で、鋼材を製造した状態におい
て、常温では引張強度が60kgf /mm2 以上で
あり、かつ600℃での高温降伏強度が30kgf/m
m2 以上と十分に高い高温強度特性を有しているとと
もに、一旦、高温状態になった後でも十分な常温・高温
強度特性を保持していることである。
【0017】このようなことを考慮して、本願発明者等
が上記課題を解決するために鋭意検討した結果、主とし
てMo,V,Tiを複合添加した鋼に対して特定条件の
熱間圧延を施すことにより、十分に高い常温・高温強度
特性を付与することができ、かつ再加熱後の常温・高温
強度特性を十分に高いものとすることができることを見
出した。上記内容の本発明は、このような本願発明者等
の知見に基づいてなされたものである。次に、各添加元
素の含有量の限定理由を示す。
が上記課題を解決するために鋭意検討した結果、主とし
てMo,V,Tiを複合添加した鋼に対して特定条件の
熱間圧延を施すことにより、十分に高い常温・高温強度
特性を付与することができ、かつ再加熱後の常温・高温
強度特性を十分に高いものとすることができることを見
出した。上記内容の本発明は、このような本願発明者等
の知見に基づいてなされたものである。次に、各添加元
素の含有量の限定理由を示す。
【0018】C: Cは鋼の常温強度、高温強度を安
定して確保するための有効な元素である。しかし、0.
05%未満では、所定の十分な強度を得るのが困難であ
り、また、0.20%以上では溶接性が劣化する。この
ため、Cの含有量を0.05%以上0.20%未満に規
定する。
定して確保するための有効な元素である。しかし、0.
05%未満では、所定の十分な強度を得るのが困難であ
り、また、0.20%以上では溶接性が劣化する。この
ため、Cの含有量を0.05%以上0.20%未満に規
定する。
【0019】Si: Siは脱酸元素として有効な元
素であり少なくとも0.1%以上の添加が必要である。 また、Siは固溶強化に対して有効な元素であるが、2
.0%以上の添加量では延靭性が低下したり、介在物が
増加する等の問題がある。このため、Siの含有量を0
.1%以上2.0%未満に規定する。
素であり少なくとも0.1%以上の添加が必要である。 また、Siは固溶強化に対して有効な元素であるが、2
.0%以上の添加量では延靭性が低下したり、介在物が
増加する等の問題がある。このため、Siの含有量を0
.1%以上2.0%未満に規定する。
【0020】Mn: Mnは強度確保の上で有効な元
素であり、そのためには0.3%以上の添加が必要であ
る。また、2.0%以上では溶接性が劣化する。このた
め、Mnの含有量を0.3%以上2.0%未満に規定す
る。
素であり、そのためには0.3%以上の添加が必要であ
る。また、2.0%以上では溶接性が劣化する。このた
め、Mnの含有量を0.3%以上2.0%未満に規定す
る。
【0021】P,S: P,Sは不純物元素であり、
延靭性の低下、加工性、溶接性の低下等の問題の原因と
なるため、できるだけ少なくすることが望ましい。しか
しながら、著しく低減するとコストの上昇を招く。この
ため、これらの含有量を、コストの上昇を招かず、しか
も顕著な材質劣化を生じない範囲である0.03%以下
に規定する。
延靭性の低下、加工性、溶接性の低下等の問題の原因と
なるため、できるだけ少なくすることが望ましい。しか
しながら、著しく低減するとコストの上昇を招く。この
ため、これらの含有量を、コストの上昇を招かず、しか
も顕著な材質劣化を生じない範囲である0.03%以下
に規定する。
【0022】Mo: Moは焼入性の向上、析出強化
等により鋼の強度を上昇させる有効な元素であり、特に
、中・高温強度に対しては有効である。しかし、0.1
%未満ではその効果を得ることが困難であり、また、0
.4%以上の多量添加はコスト上昇になる上に溶接性も
劣化させる。このため、Moの含有量を0.1%以上0
.4%未満に規定する。
等により鋼の強度を上昇させる有効な元素であり、特に
、中・高温強度に対しては有効である。しかし、0.1
%未満ではその効果を得ることが困難であり、また、0
.4%以上の多量添加はコスト上昇になる上に溶接性も
劣化させる。このため、Moの含有量を0.1%以上0
.4%未満に規定する。
【0023】V: Vは微量添加でも高温強度上昇に
対して有効であるだけでなく、再加熱後の常温・高温強
度特性改善に有効な元素である。しかし、0.01%未
満ではこのような効果が得られず、また、0.1%以上
の多量添加は溶接性を劣化させるとともにコスト上昇に
なる。このため、Vの含有量を0.01%以上0.1%
未満に規定する。
対して有効であるだけでなく、再加熱後の常温・高温強
度特性改善に有効な元素である。しかし、0.01%未
満ではこのような効果が得られず、また、0.1%以上
の多量添加は溶接性を劣化させるとともにコスト上昇に
なる。このため、Vの含有量を0.01%以上0.1%
未満に規定する。
【0024】Ti: TiはTiNを形成しオーステ
ナイト粒を微細化する効果があり、靭性向上に有効であ
るとともに、固溶Tiは高温状態でTiCを形成し、高
温強度も上昇させ、さらに、再加熱後の常温・高温強度
靭性も改善する。しかし、0.003%未満ではこれら
の効果が得られず、また、0.1%以上の大量添加は溶
接性を劣化させる。このため、Tiの含有量を0.00
3%以上0.1%未満に規定する。
ナイト粒を微細化する効果があり、靭性向上に有効であ
るとともに、固溶Tiは高温状態でTiCを形成し、高
温強度も上昇させ、さらに、再加熱後の常温・高温強度
靭性も改善する。しかし、0.003%未満ではこれら
の効果が得られず、また、0.1%以上の大量添加は溶
接性を劣化させる。このため、Tiの含有量を0.00
3%以上0.1%未満に規定する。
【0025】sol.Al: sol.AlはAlN
として鋼中に析出し、結晶粒の微細化に有効な元素であ
る。しかし、0.002%未満ではその効果が得られず
、また、0.2%以上の添加では酸化物系の介在物が多
くなり、延靭性が劣化する。このため、sol.Alの
含有量を0.002%以上0.2%未満に規定する。
として鋼中に析出し、結晶粒の微細化に有効な元素であ
る。しかし、0.002%未満ではその効果が得られず
、また、0.2%以上の添加では酸化物系の介在物が多
くなり、延靭性が劣化する。このため、sol.Alの
含有量を0.002%以上0.2%未満に規定する。
【0026】N: NはAlNまたはTiNを析出さ
せる元素であり、結晶粒の微細化に有効である。しかし
、0.0010%未満ではその効果が得られず、また、
0.020%以上の多量添加では溶接部の靭性が劣化す
る。このため、Nの含有量を0.0010%以上0.0
20%未満に規定する。
せる元素であり、結晶粒の微細化に有効である。しかし
、0.0010%未満ではその効果が得られず、また、
0.020%以上の多量添加では溶接部の靭性が劣化す
る。このため、Nの含有量を0.0010%以上0.0
20%未満に規定する。
【0027】Nb: Nbは常温強度に有効な上に高
温強度の上昇に対しても有効な元素である。しかし、0
.005%未満ではその効果が得られず、また、0.0
5%を超えて添加すると溶接部の靭性が劣化する。この
ため、Nbの含有量を0.005%以上0.05%未満
に規定する。
温強度の上昇に対しても有効な元素である。しかし、0
.005%未満ではその効果が得られず、また、0.0
5%を超えて添加すると溶接部の靭性が劣化する。この
ため、Nbの含有量を0.005%以上0.05%未満
に規定する。
【0028】Cu: Cuは固溶強化に有効な元素で
あり、また1%程度以上では析出強化も期待できる元素
である。また、耐腐食性に対しても有効である。しかし
、0.01%未満ではその効果が得られず、また1.5
%以上の添加はコスト上昇に加えて鋼板の表面キズの問
題がある。このため、Cu含有量を0.01%以上1.
5%未満に規定する。
あり、また1%程度以上では析出強化も期待できる元素
である。また、耐腐食性に対しても有効である。しかし
、0.01%未満ではその効果が得られず、また1.5
%以上の添加はコスト上昇に加えて鋼板の表面キズの問
題がある。このため、Cu含有量を0.01%以上1.
5%未満に規定する。
【0029】Ni: Niは低温靭性の向上に有効な
元素である。しかし、0.02%未満ではその効果は小
さく、また、Niは高価であるため2.0%以上ではコ
スト上昇が著しい。このため、Ni含有量を0.02%
以上2.0%未満に規定する。
元素である。しかし、0.02%未満ではその効果は小
さく、また、Niは高価であるため2.0%以上ではコ
スト上昇が著しい。このため、Ni含有量を0.02%
以上2.0%未満に規定する。
【0030】Cr: Crは固溶強化元素として有効
であり、また、高温強度の上昇および耐食性に対しても
有効である。しかし、0.05%未満ではその効果が得
られず、また、1.5%以上ではコスト上昇とともに、
溶接性を劣化させる。このため、Crの含有量を0.0
5%以上1.5%未満に規定する。
であり、また、高温強度の上昇および耐食性に対しても
有効である。しかし、0.05%未満ではその効果が得
られず、また、1.5%以上ではコスト上昇とともに、
溶接性を劣化させる。このため、Crの含有量を0.0
5%以上1.5%未満に規定する。
【0031】B: Bは微量添加で鋼の焼入性を上昇
させる有効な元素であり、0.0005%以上であれば
十分にその効果を示す。また、0.005%以上では、
焼入性向上効果も小さくなるとともに、溶接性を劣化さ
せる。このため、Bの含有量を0.0005%以上0.
005%未満に規定する。次に、製造プロセスについて
説明する。
させる有効な元素であり、0.0005%以上であれば
十分にその効果を示す。また、0.005%以上では、
焼入性向上効果も小さくなるとともに、溶接性を劣化さ
せる。このため、Bの含有量を0.0005%以上0.
005%未満に規定する。次に、製造プロセスについて
説明する。
【0032】まず、上述の成分組成の鋼を1000〜1
350℃に加熱する。これは、加熱温度が1000℃未
満では所定の圧延終了温度を確保することが不可能であ
り、1350℃を超えると加熱コストが顕著に増大する
ためである。
350℃に加熱する。これは、加熱温度が1000℃未
満では所定の圧延終了温度を確保することが不可能であ
り、1350℃を超えると加熱コストが顕著に増大する
ためである。
【0033】次いで、熱間圧延を施す。この場合に、所
望の特性を得るためにはオーステナイト結晶粒の微細化
を図る必要があるが、そのためにオーステナイト再結晶
域での加工を十分に行う必要があり、少なくとも30%
以上の加工が必要である。この観点から、熱間圧延条件
を、オーステナイト再結晶域である900℃以上の温度
域において圧下率を30%以上とした。
望の特性を得るためにはオーステナイト結晶粒の微細化
を図る必要があるが、そのためにオーステナイト再結晶
域での加工を十分に行う必要があり、少なくとも30%
以上の加工が必要である。この観点から、熱間圧延条件
を、オーステナイト再結晶域である900℃以上の温度
域において圧下率を30%以上とした。
【0034】圧延仕上げ温度がAr3 温度未満では、
二相域圧延となり、圧延後直ちに焼入れする場合には、
焼入れ性が顕著に低下し、所定の強度を確保することが
困難であり、Ar3 +150℃を超える場合には、結
晶粒が著しく粗大になる。従って、仕上げ温度をAr3
〜Ar3+150℃に規定する。
二相域圧延となり、圧延後直ちに焼入れする場合には、
焼入れ性が顕著に低下し、所定の強度を確保することが
困難であり、Ar3 +150℃を超える場合には、結
晶粒が著しく粗大になる。従って、仕上げ温度をAr3
〜Ar3+150℃に規定する。
【0035】この温度から直ちに焼入れしてもよいが、
空冷し880℃以上に再加熱後焼入することもできる。 これは、再加熱温度が880℃未満の場合には、部分的
に二相域に加熱される可能性があり、鋼材特性の均一性
が低下するからである。
空冷し880℃以上に再加熱後焼入することもできる。 これは、再加熱温度が880℃未満の場合には、部分的
に二相域に加熱される可能性があり、鋼材特性の均一性
が低下するからである。
【0036】焼入れ後、700℃以下の温度に再加熱し
空冷する。この温度が700℃を超えると部分的に二相
域に加熱される可能性があり材質の均一性が著しく変化
するためである。
空冷する。この温度が700℃を超えると部分的に二相
域に加熱される可能性があり材質の均一性が著しく変化
するためである。
【0037】建築構造用鋼材において、低降伏比である
ことが要求される場合には、上述の焼入れ処理と700
℃以下の再加熱との間に、740〜840℃の温度範囲
に再加熱して焼入れする工程を付加することが必要であ
る。この際の再加熱温度が700℃以上で降伏比は低下
するが、740℃未満の二相域では組織が不均一となる
。一方、840℃を超えると降伏比の低下が期待できな
い。このようなことから、均一な組織と材質を確保し、
降伏比を低下し得る温度範囲として、再加熱温度の範囲
を740〜840℃とした。
ことが要求される場合には、上述の焼入れ処理と700
℃以下の再加熱との間に、740〜840℃の温度範囲
に再加熱して焼入れする工程を付加することが必要であ
る。この際の再加熱温度が700℃以上で降伏比は低下
するが、740℃未満の二相域では組織が不均一となる
。一方、840℃を超えると降伏比の低下が期待できな
い。このようなことから、均一な組織と材質を確保し、
降伏比を低下し得る温度範囲として、再加熱温度の範囲
を740〜840℃とした。
【0038】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【0039】表1に供試鋼の化学成分およびAr3 温
度を示す。符号A〜Fの鋼は本発明の範囲内の成分・組
成のものであり、符号G〜Iは本発明の成分・組成から
外れる比較鋼である。比較鋼G,H,Iは、本発明鋼A
,F,Eに夫々対応する成分系を有しているが、比較鋼
G,Hでは本発明で必須元素であるVを含んでいない。 また、比較鋼IはV,Moが本発明の範囲外である。
度を示す。符号A〜Fの鋼は本発明の範囲内の成分・組
成のものであり、符号G〜Iは本発明の成分・組成から
外れる比較鋼である。比較鋼G,H,Iは、本発明鋼A
,F,Eに夫々対応する成分系を有しているが、比較鋼
G,Hでは本発明で必須元素であるVを含んでいない。 また、比較鋼IはV,Moが本発明の範囲外である。
【0040】表2に供試鋼A〜Iを用いて製造した鋼板
の製造条件および常温引張試験、高温引張試験結果を示
す。高温引張試験に関しては、製造まま材で実施すると
ともに、600℃に再加熱した鋼材についても実施した
。表2において、符号の頭に示されたアルファベットは
表1のA〜Hに対応し、例えばA−1と表記してある場
合は、表1に示した鋼Aを用いたことを示す。
の製造条件および常温引張試験、高温引張試験結果を示
す。高温引張試験に関しては、製造まま材で実施すると
ともに、600℃に再加熱した鋼材についても実施した
。表2において、符号の頭に示されたアルファベットは
表1のA〜Hに対応し、例えばA−1と表記してある場
合は、表1に示した鋼Aを用いたことを示す。
【0041】符号A−1〜F−2は本発明の範囲内の成
分・組成、および製造条件を満足する実施例であり、符
号G,H,Iは製造条件は本発明の範囲内であるが成分
・組成が本発明の範囲から外れる比較例である。
分・組成、および製造条件を満足する実施例であり、符
号G,H,Iは製造条件は本発明の範囲内であるが成分
・組成が本発明の範囲から外れる比較例である。
【0042】表2から明らかなように、実施例の場合に
は、全て常温の引張強度(TS)が60kgf /mm
2 以上であり、また、製造ままの高温引張試験におけ
る降伏強度も本発明が要求している30kgf /mm
2 以上を満足している。また、600℃に再加熱した
後の高温降伏強度(YS)も30kgf /mm2 以
上であり、製造ままの高温降伏強度よりもむしろ上昇し
ており、再加熱後の高温強度特性が優れていることが確
認された。
は、全て常温の引張強度(TS)が60kgf /mm
2 以上であり、また、製造ままの高温引張試験におけ
る降伏強度も本発明が要求している30kgf /mm
2 以上を満足している。また、600℃に再加熱した
後の高温降伏強度(YS)も30kgf /mm2 以
上であり、製造ままの高温降伏強度よりもむしろ上昇し
ており、再加熱後の高温強度特性が優れていることが確
認された。
【0043】これに対して、比較例であるG,H,Iは
、製造条件は本発明の範囲内であるが、成分・組成が本
発明の範囲外であり、常温の引張強度60kgf /m
m2 以上は満足するものの、対応する実施例A−1,
F−2,Eに比較して高温強度が低くなっている。比較
例のH,Iでは高温降伏強度が30kgf /mm2
未満であり、本発明で要求している値を満たしていない
。さらに、再加熱後の高温降伏強度は製造ままよりも低
下しており、再加熱後の高温強度特性が不十分である。 比較例Gでは製造ままでは高温降伏強度は30kgf
/mm2 以上であるが、再加熱後の高温降伏強度は3
0kgf /mm2 未満であり本発明で要求している
値を満たしていない。再加熱後の高温降伏強度について
は、比較例のH,Iも30kgf /mm2 未満であ
り、比較例はいずれも再加熱後の高温降伏強度が不十分
であることが確認された。
、製造条件は本発明の範囲内であるが、成分・組成が本
発明の範囲外であり、常温の引張強度60kgf /m
m2 以上は満足するものの、対応する実施例A−1,
F−2,Eに比較して高温強度が低くなっている。比較
例のH,Iでは高温降伏強度が30kgf /mm2
未満であり、本発明で要求している値を満たしていない
。さらに、再加熱後の高温降伏強度は製造ままよりも低
下しており、再加熱後の高温強度特性が不十分である。 比較例Gでは製造ままでは高温降伏強度は30kgf
/mm2 以上であるが、再加熱後の高温降伏強度は3
0kgf /mm2 未満であり本発明で要求している
値を満たしていない。再加熱後の高温降伏強度について
は、比較例のH,Iも30kgf /mm2 未満であ
り、比較例はいずれも再加熱後の高温降伏強度が不十分
であることが確認された。
【0044】
【発明の効果】この発明によれば、高価な合金元素を多
量に添加しなくても高温において30kgf /mm2
以上の高い降伏強度を保持し、また常温の引張強度が
60kgf /mm2以上と高く、かつ、一旦高温状態
になった後でも良好な高温強度特性を維持し、または向
上させることができ、さらに、従来の構造用鋼材の利点
である高溶接性、高い延靭性を有する構造用耐火鋼材の
製造方法が提供される。このため、従来、耐火特性を要
求されていた構造物で当然使用されていた耐火被覆の厚
さを低減あるいは設計・施工法の簡便化が期待できると
ともに、その他の耐火に対する対策も軽減できる。さら
に、常温での強度が60kgf /mm2 以上と従来
の構造用鋼材に比較して高いため、部材に使用する鋼材
の厚さ、重量等を軽減することが可能となる。
量に添加しなくても高温において30kgf /mm2
以上の高い降伏強度を保持し、また常温の引張強度が
60kgf /mm2以上と高く、かつ、一旦高温状態
になった後でも良好な高温強度特性を維持し、または向
上させることができ、さらに、従来の構造用鋼材の利点
である高溶接性、高い延靭性を有する構造用耐火鋼材の
製造方法が提供される。このため、従来、耐火特性を要
求されていた構造物で当然使用されていた耐火被覆の厚
さを低減あるいは設計・施工法の簡便化が期待できると
ともに、その他の耐火に対する対策も軽減できる。さら
に、常温での強度が60kgf /mm2 以上と従来
の構造用鋼材に比較して高いため、部材に使用する鋼材
の厚さ、重量等を軽減することが可能となる。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満を含み、残部がF
eおよび不可避不純物からなる鋼を1000〜1350
℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、900℃以上に
おいて圧下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3
〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼入れするか、
又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後7
00℃以下の温度に再加熱して空冷することを特徴とす
る再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度
を有する構造用耐火鋼材の製造方法。 - 【請求項2】 重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満を含み、さらに Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満のうち1種または2種以
上を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を
1000〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際
に、900℃以上において圧下率を30%以上とし、仕
上げ温度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直
ちに焼入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後
焼入れし、その後700℃以下の温度に再加熱して空冷
することを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優れた
60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法
。 - 【請求項3】 重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満を含み、残部がF
eおよび不可避不純物からなる鋼を1000〜1350
℃に加熱し、これを熱間圧延する際に、900℃以上に
おいて圧下率を30%以上とし、仕上げ温度をAr3
〜Ar3 +150℃とした後、直ちに焼入れするか、
又は空冷し880℃以上に再加熱後焼入れし、その後7
40〜840℃の温度に再加熱して焼入れし、引き続い
て700℃以下の温度に再加熱して空冷することを特徴
とする再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の
強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法。 - 【請求項4】 重量%表示で、 C:0.05%以上、0.20%未満 Si:0.1%以上、2.0%未満 Mn:0.3%以上、2.0%未満 P:0.03%以下 S:0.03%以下 Mo:0.1%以上、0.4%未満 Ti:0.003%以上、0.1%未満V:0.01%
以上、0.1%未満 sol.Al:0.002%以上、0.2%未満N:0
.0010%以上、0.020%未満を含み、さらに Cu:0.01%以上、1.5%未満 Ni:0.02%以上、2.0%未満 Cr:0.05%以上、1.5%未満 B:0.0005%以上、0.005%未満Nb:0.
005%以上、0.05%未満のうち1種または2種以
上を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼を
1000〜1350℃に加熱し、これを熱間圧延する際
に、900℃以上において圧下率を30%以上とし、仕
上げ温度をAr3 〜Ar3 +150℃とした後、直
ちに焼入れするか、又は空冷し880℃以上に再加熱後
焼入れし、その後740〜840℃の温度に再加熱して
焼入れし、引き続いて700℃以下の温度に再加熱して
空冷することを特徴とする再加熱後の高温強度特性に優
れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075250A JPH0739609B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075250A JPH0739609B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04311520A true JPH04311520A (ja) | 1992-11-04 |
| JPH0739609B2 JPH0739609B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=13570791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3075250A Expired - Fee Related JPH0739609B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 再加熱後の高温強度特性に優れた60キロ以上の強度を有する構造用耐火鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739609B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05105946A (ja) * | 1991-10-14 | 1993-04-27 | Nippon Steel Corp | 溶接性の優れた低降伏比高張力鋼の製造法 |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP3075250A patent/JPH0739609B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05105946A (ja) * | 1991-10-14 | 1993-04-27 | Nippon Steel Corp | 溶接性の優れた低降伏比高張力鋼の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0739609B2 (ja) | 1995-05-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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