JPH0448047A

JPH0448047A - 構造用耐火鋼材の耐火被覆

Info

Publication number: JPH0448047A
Application number: JP15757890A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sato; 嘉昭佐藤; Akiyoshi Kawamura; 川村　彰誉; Taneyoshi Yamaguchi; 種美山口; Yoshifumi Sakumoto; 作本　好文; Hironobu Kawasaki; 川崎　博信; Motokazu Hara; 原　基量
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-02-18

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〕本発明は建築、土木および海洋構造物等の分野において
、各種建造物に用いる構造用耐火鋼材の耐火被覆に関す
る。

〔従来の技術〕

周知の通り、建築、土木および海洋構造物などの分野に
おける各種建造物用構造材として、一般構造用圧延鋼材
（ＪＩＳ　Ｇ　３］０１）　、溶接構造用圧延鋼材（Ｊ
ＩＳ　Ｇ　３１０６）　、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼
材（ＪＩＳ　Ｇ　３１）４）　、高耐候性圧延鋼材（Ｊ
ＩＳ　Ｇ３１２５）および−殻構造用炭素鋼鋼管（ＪＩ
Ｓ　Ｇ　３４４４）、−殻構造用角形鋼管（ＪＩＳ　Ｇ
　３４６６）（以下周知鋼材と云う）などが広く利用さ
れている。

周知鋼材は、通常高炉によって得られた溶銑を脱Ｓ、脱
Ｐしたのち転炉精錬を行い、連続鋳造もしくは分塊工程
において鋼片とし、ついで熱間塑性加工することにより
、所望の特性を備えたものとして製品化されるが、本発
明が対象とする構造用耐火鋼材も同様な生産手段によっ
て製造する。

ところで、各種建造物のうち、特に生活に密着したビル
や事務所および住居などの建造物に周知鋼材を用いる場
合は、火災における安全性を確保するため充分な耐火被
覆を施すことが義務づけられており、建築関係諸法令で
は、火災時に鋼材温度が３５０℃以上にならぬよう規定
している。つまり、周知鋼材は、建造物に使用する場合
３５０℃程度で耐力が常温時の６０〜７０％になり、建
造物の倒壊を引き起こす恐れがあるため、たとえば、一
般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ　Ｇ　３１０１）に規定され
る形鋼を柱材とする建造物の例では、その表面にスラグ
ウール、ロックウール、ガラスウール、アスベストなど
を基材とする吹き付は材やフェルトを展着するほか、防
火モルタルで包被する方法、および前記断熱材層の上に
さらに金属薄板即ちアルミニウムやステンレススチール
薄板等で保護する方法など、耐火被覆を入念に施し、火
災時における熱的損傷により鋼材が載荷力を失うことの
ないようにして利用する。そのため、鋼材費用に比し耐
火被覆形成のための施工費が高額になり、建設コストが
大幅に上昇することを避けることが出来ない。

そこで、構造材として丸あるいは角鋼管を用い、冷却水
が循環するように構成し、火災時における温度上昇を防
止し載荷力を低下させない技術が提案され、ビルの建設
コストの引き下げと利用空間の拡大が図られている。た
とえば、実公昭５２１６０２１号公報には、建築物の上
部に水タンクを置き、中空鋼管からなる柱材に冷却水を
供給する耐火構造建造物が開示されている。

前述のように建造物に周知鋼材を利用する場合、価格は
安いが、高温特性が低いため無被覆や軽被覆で利用する
ことが出来ず、割高な耐火被覆を施さねばならないため
建設コストを高くすると共に建造物の利用空間を狭くし
、経済効率を低下させると云う課題があり、一方耐火性
能の向上をねらいとして中空鋼材を用いて強制冷却する
方法は、構造が複雑になるため設計、施工費に加えて設
備費が嵩み、保守整備費も高額になると云う課題がある
。また、ステンレススチールに代表されるような周知の
耐熱鋼材は価格が非常に高いため、高温特性は良好であ
るが、生産技術や施工技術面に加えて経済的な面で構築
材としての利用は非常に困難である。

近時建築物の高層化が進展し、設計技術の向上とその信
頼性の高さから耐火設計について見直しが行われ、昭和
６２年建築物の新耐火設計法が法定されるに至り、前述
の３５０℃の温度制限によることなく、鋼材の高温強度
と建物に実際に加わっている荷重により耐火被覆の能力
を決定出来るようになり、場合によっては無被覆で鋼材
を使用することも可能になった。しかしながら、耐火性
の優れた建築用鋼材として経済的価格で市場に供給でき
るような鋼材は現在一般に市販されていない。

本願出願人は、先に高温特性が優れ、かつ経済的価格で
市場に供給しうる耐火性の優れた鋼すなわち構造用耐火
鋼材（以下Ａ発明と云う）と、該鋼材について耐火性能
を付与する手段（以下Ｂ発明と云う）を開発し出願した
。ＡおよびＢ発明によって鋼構造建築物の耐火性は著し
く改善されたが、耐火性能を付与する手段については、
耐火性能、作業性および施工コストの面でさらに改善が
望ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

すなわち、前記耐火性能を付与する手段は、構造用耐火
鋼材受熱表面に無機系繊維質耐火薄層材を展着させる方
法（以下Ｃ方法と云う）、構造用耐火鋼材受熱表面に高
耐熱性塗料を被着させる方法（以下り方法と云う）、鋼
材受熱表面に防熱看板を装着させる方法（以下Ｅ方法と
云う）あるいは鋼材受熱表面に極薄金属を展着させる方
法（以下Ｆ方法と云う）などであるが、Ｃ方法は作業環
境が悪くなりやすいため防護手段に費用がかかり、作業
時間が長くなりやすく、養生に長時間を要するため施工
コストが嵩むと云う課題があり、さらにＤ方法は構造用
耐火鋼材被塗装表面の清浄化および塗装処理に多大の費
用がかかり、また建込みなどに際して塗装面に傷をつけ
やすいと云う課題があり、Ｅ方法およびＦ方法は耐火性
能の向上効果に比して取付コストが高いと云う課題が残
されている。

本発明の目的は、耐火性能の優れた構造用耐火鋼材を利
用するにあたり、さらに耐火性、断熱性が高い耐火被覆
を構造用耐火鋼材に施し、鉄骨構造物に高い耐火性能保
証を付与することを可能とする手段を提供することにあ
り、さらに他の目的は、鉄骨構造物に対する建築現場で
の耐火被覆が良好な作業環境で安全にかつ能率良〈実施
でき、施工コストが低廉で、耐火性能がすぐれた構造用
耐火鋼材の耐火被覆を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、片面に熱膨張性耐火被膜を有する成形
薄金属板の無被覆面を、重量比で、Ｃ０．０４〜０．１
５％、Ｓｉ０．６％以下、Ｍｎ０．５〜１．６％、Ｎｂ
０．００５〜０．０４％、Ｍｏ０．４〜０．７％、Ａｌ
ｏ、１％以下、Ｎ０．００１〜０．００６％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる構造用耐火鋼材
の表面に当接固着した構造用耐火鋼材の耐火被覆、なら
びに、片面に熱膨張性耐火被膜を有する成形薄金属板の
無被覆面を、重量比で、Ｃ０，０４〜０．１５％、Ｓｉ
０．６％以下、Ｍｎ０．５〜１．６％、Ｎｂ　０．００
５〜０．０４％、Ｍｏ　０．４〜０．７％、Ａｆ０．１
％以下、Ｎ　０．００１〜０．００６％に加えてＴｉｅ
、　００５〜０．１０％、Ｚｒ０．００５〜０．０３％
、Ｖ　０．００５〜０．１０％、Ｎｉｐ、　０５〜０．
５％、Ｃｕ０．０５〜１．０％、Ｃｒｙ、　０５〜１．
０％、Ｂ０．０Ｏ０３〜０、００２％、Ｃａｂ、　００
０５〜０．００５％、ＲＥＭｏ、　００１〜０．０２％
のうち一種または二種以上を含有し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる構造用耐火鋼材の表面に当接固着
した構造用耐火鋼材の耐火被覆である。成形薄金属板を
接着材を介して当接固着すること、金属螺子を介して当
接固着すること、溶接ピンを介して当接固着することは
好ましい。また、熱膨張性耐火被膜が熱発泡性塗料の塗
布層で形成されていること、熱発泡性シートの接着層で
形成されていることも好ましい。

〔作　用〕

本出願人は、火災時における鋼材強度について研究の結
果、無被覆使用を目標とした場合、火災時の最高到達温
度が１０００℃であることから、鋼材が該温度で常温耐
力の７０％以上の耐力を備えるためにはやはり高価な合
金元素を多量に添加せねばならず、経済性を失すること
を知った。つまり、周知鋼材費とそれに加え耐火被覆を
施工する費用以上に鋼材単価が高くなり、そのような鋼
材は実際的に利用することが出来ない。そこで、さらに
研究を進めた結果、前述のとおり６００℃での高温耐力
が常温時の７０％以上となる鋼材が最も経済的であるこ
とをつきとめ、高価な添加元素の量を少なくし、かつ耐
火被覆を薄くすることが可能な構造用耐火鋼材を開発し
、先に出願した。

該構造用耐火鋼材の特徴は、低Ｃ−低Ｍｎ鋼に微量Ｎｂ
と適当量のＭＯを複合添加した成分組成の鋼片を高温で
再加熱したのち、比較的高温で圧延を終了することにあ
り、該方法によって製造した鋼材は適当な常温耐力を有
するとともに高温耐力が高いと云う特性を備えている。

つまり、常温耐力に対し６００℃の温度域における耐力
の割合が太き（、この理由はＮｂ、　Ｍｏ以外の基本成
分が少なく、ミクロ組織が比較的大きなフェライト主体
組織となっているためである。これに対し、細粒フェラ
イトや焼入、焼戻組織などでは、６００℃の温度領域に
おける耐力に比して常温耐力が高くなり、常温での規格
を満足させることが難しい。前記構造用耐火鋼材は降伏
比が低く、耐震性に優れているが、これもミクロ組織が
比較的大きなフェライトからなるためである。

次に、前記構造用耐火鋼材の特徴的な成分元素とその添
加量について説明する。

Ｎｂ、　Ｍｏは微細な炭化物を形成し、さらにＭｏは固
溶体強化によって高温強度を増加させるが、Ｍｏの単独
添加では６００℃という高温領域において充分な耐力を
得ることは難しい。そこで、さらに研究の結果、高温領
域における耐力を増加させるにはＮｂとＭｏを複合添加
させることが極めて有効であることを突き止めた。しか
しながら、Ｎｂ、　Ｍｏ量が高すぎると溶接性が悪くな
り、さらに溶接熱影響部（ＨＡＺ’）の靭性が劣化する
ので、Ｎｂ、　Ｍｏの含有量の上限はそれぞれ０．０４
％、０．７％とする必要があり、また下限は複合効果が
得られる最小量としてそれぞれ０．００５％、０．４％
を含有させる。

常温において、溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳ　Ｇ３１０
６）に規定する性能を満足し、かつ６００℃の高温にお
いて高い耐力を維持するためには、鋼成分と共に鋼の再
加熱および圧延にかかる条件が重要であって、前述のＮ
ｂ、　Ｍｏの複合添加による高温耐力の増大を図るには
、再加熱時にこれらの元素を充分に溶体化させる必要が
あり、このための再加熱温度の下限は１）００℃となる
。また、再加熱温度が高すぎると結晶粒が大きくなって
低温靭性が劣化するので、その上限は１３００℃にせね
ばならない。

さらに、圧延終了温度を８００℃以上の高温とする理由
は圧延中にＮｂ、　Ｍｏの炭化物を析出させないためで
あり、γ域でこれらの元素が析出すると析出物サイズが
大きくなり、高温耐力が著しく低下する。周知の低温圧
延（制御圧延）はラインパイプなど低温靭性が必要な鋼
材では必須要件であるが、本発明が対象とする構造用耐
火鋼材のように低温靭性について高い要求が無く、むし
ろ常温強度と６００℃での高温強度のバランスが重要な
場合には、圧延を高温で終了せねばならない。これは降
伏比の低減条件としても重要である。また、圧延終了温
度の上限はｔｏｏｏ℃とすることが望ましく、その理由
は建築用鋼材としての靭性を確保するためである。

高温強度を上昇させるためＭｏを利用することは、従来
の耐熱鋼では知られているが、建築用に用いる耐火鋼材
として微量のＭｏに加えて微量のＮｂを複合添加した鋼
材は知られていない。もっとも、ＮｂとＭｏを複合添加
した鋼材としてラインパイプ用のアシキュラーフェライ
ト鋼が知られているが、アシキュラーフェライト鋼は製
造にあたり、その目的を達成するため強度の制御圧延を
行うので建築用鋼材としての規格に外れたものとなり、
建築に用いることは出来ない。さらに、アシキュラーフ
ェライト鋼は前記構造用耐火鋼材に比してＭｎ含有量が
多い。これは構造用耐火鋼材とは異なり低温靭性を高め
ることが重要なためで、両者は目的および作用効果の点
で顕著な差異がある。

本発明が対象とする構造用耐火鋼材におけるＮｂ。

Ｍｏ以外の成分限定理由について詳細に説明する。

Ｃは母材および溶接部の強度確保ならびにＮｂ。

Ｍｏの添加効果を発揮させるために必要であり、０．０
４％未満では効果が薄れるので下限は０．０４％とする
。さらに、Ｃ量が多すぎると溶接熱影響部の低温靭性に
悪影響をおよぼすだけでなく、母材靭性、溶接性をも劣
化させるので、０．１５％が上限となる。

Ｓｉは脱酸上鋼に含まれる元素で、Ｓｉが多くなると溶
接性、ＨＡＺ靭性が劣化するためその上限を０．６％と
した。本発明が対象とする構造用耐火鋼材ではＡｉ７脱
酸で充分であり、さらにＴｉ脱酸でも良い。ＨＡＺ靭性
の点からはＳｉ含有量を０．１５％程度とすることが望
ましい。

Ｍｎは強度、靭性を確保する上で不可欠の元素であり、
その下限は０．５％である。しかしＭｎ量が多すぎると
焼入性が増加して溶接性、　ＨＡＺ靭性が劣化するだけ
でなく、目標とする規格に適合する母材強度を得ること
が出来ない。このためＭｎ量の上限を１．６％とした。

Ａｌは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、Ｓｉお
よびＴｉによっても脱酸は行なわれるので、本発明が対
象とする構造用耐火鋼材ではＡｌについて下限は限定し
ない。しかしＡｌ量が多くなると鋼の清浄度が悪くなり
、溶接部の靭性が劣化するので、上限を０．１％とした
。

Ｎは一般に不可避的不純物として鋼中に含まれるもので
あるが、Ｎｂと結合し炭窒化物Ｎｂ（ＣＮ）を形成して
高温強度の向上に効果を発揮する。このため最小量とし
て０．００１％必要であるが、Ｎ量が多くなると１（Ａ
Ｚ靭性の劣化や連続鋳造スラブの表面疵の発生などを助
長するので、その上限を０．００６％とした。

なお、本発明が対象とする構造用耐火鋼材は、不可避不
純物としてＰおよびＳを含有する。Ｐ。

Ｓは高温強度に与える影響は小さいので、その量につい
て特に限定はしないが、一般に靭性、板厚方向強度など
に関する鋼材の特性は、これらＰ。

Ｓ元素が少ないほど向上する。望ましいＰ、Ｂ量はそれ
ぞれ０．０２％、　０．００５％以下である。

本発明が対象とする構造用耐火鋼材の基本成分は以上の
とおりであり、充分に目的を達成できるが、さらに目的
に対し特性を高めるため、以下に述べる元素、即ちＴｉ
、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｂ。

Ｃａ、　ＲＥＭを選択的に添加すると強度、靭性の向上
について、さらに好ましい結果が得られる。つぎに、添
加元素とその添加量について説明する。

Ｔｉは前述のＮｂとほぼ同じ効果を持つ元素であり、０
、００５〜０．０２％においてＡｌ量が少ない場合Ｔｉ
の酸化物、炭窒化物を形成し、ＨＡＺ靭性を向上させる
が、０．００５％未満では効果がなく、ｏ、ｉ％を超え
ると目的に対し溶接性などで悪影響がでて好ましくない
。

ＶもＮｂ、　Ｔｉとほぼ同じ効果をもつ元素であり、高
温耐力に対する効果はＮｂ、　Ｔｉに比較して小さいが
０．００５〜０．１０％の範囲においてＨＡＺ靭性を向
上させる。しかし０．００５％未満では効果が無く、０
．１０％を超えるとＨＡＺ靭性に好ましくない影響があ
る。

つぎに、Ｎｉは溶接性、ＨＡＺ靭性に悪影響をおよぼす
ことなく、母材の強度、靭性を向上させるが、０．０５
％未満では効果が薄＜、０．５％以上の添加は建築用鋼
材としての目的に対し極めて高価になるため経済性を失
うので、上限は０．５％とした。

ＣｕはＮｉとほぼ同様な効果を持つほか、Ｃｕ析出物に
よる高温強度の増加や耐食性、耐候性の向上にも効果を
有する。しかし、Ｃｕ量が１．０％を超えると熱間圧延
時にＣｕ割れが発生して製造が困難になり、また０、０
５％未満では効果が無いのでＣｕ量は０．０５〜１．０
％に限定する。

Ｃ「は母材および溶接部の強度を高める元素であり、耐
候性の向上にも効果があるが、１．０％を超えると溶接
性やｔ（ＡＺ靭性を劣化させ、また０、０５％未満では
効果が薄い。従ってＣｒ量は０．０５〜１．０％とする
。Ｃ「はＭｏと同様に高温強度を増加させる元素である
が、Ｍｏと異なり常温強度の増加の割に比し、６００℃
での高温強度の増加効果は比較的少ない。

Ｂは鋼の焼入性を増大させ強度を太き（する元素であり
、Ｎと結合したＢＮはフェライト発生核として作用し、
ＨＡＺ組織を微細化する。このようなりの効果を得るた
めには最小限０．０００３％のＢ量が必要で、それ未満
では効果が無く、またＢ量が多過ぎると粗大なり−ｃｏ
ｎｓｔｉｔｕｅｎｔがＨＡＺの粒界に析出して低温靭性
を劣化させる。このため、Ｂ量の上限は０．００２％に
制限する。

Ｃａ、　ＲＥＭは硫化物（ＭｎＳ）の形態を制御し、シ
ャルピー吸収エネルギーを増加させ低温靭性を向上させ
るほか、耐水素誘起割れ性の改善にも効果を発揮する。

しかし、Ｃａ量は０．０００５％未満では実用上効果が
無く、また０、００５％を超えるとＣａｂ、　ＣａＳが
多量に生成して大形介在物となり鋼の靭性のみならず清
浄度も害し、さらに溶接性にも悪影響を与えるので、Ｃ
ａ添加量の範囲を０．０００５〜０．００５％とする。

また、ＲＥＭもＣａと同様な効果があり、また添加量を
多くするとＣａと同様な問題が生じ、また経済性も悪く
なるので、ＲＥＭ量の下限を０．００１％とし、上限を
０．０２％とする。

なお、本発明が対象とする構造用耐火鋼材を製造後、脱
水素などの目的でＡ。１変態点以下の温度に再加熱して
も、その特徴は何等損なわれることは無い。また、周知
のように鋼片を再加熱し、ついで熱間塑性加工すること
により製品とするが、その後さらに所望の形態を備えた
鋼材を製造するため、製品を熱間でさらに塑性加工して
もよい。

たとえば、ブルーム、ビレットとしたのち、形鋼とする
ほか、製品を素材とし、冷間加工して所望の鋼材たとえ
ば形鋼や鋼管を製造しても良い。その際、必要に応じて
、熱処理を適宜に実施する。

次に、本発明が対象とする構造用耐火鋼材の機械的性質
を周知鋼材と比較して詳細に説明する。

第１表は構造用耐火鋼材とＪＩＳ　Ｇ　３１０６溶接構
造用圧延鋼材（３Ｍ５０Ａ）との成分比較を示し、第１
図は両者について火災時の耐力比較を行なった結果を示
す。　　　　　第１表第１図は縦軸にＹＰ比、横軸に温度（℃）をとったもの
で、実線で示す折線ｌが本発明が対象とする構造用耐火
鋼材、破線で示す折ｍ　２　＋がＳＳ旧、点鎖線で示す
折線２．が５Ｍ５０Ａの変化を示す。

第１図で明らかなように、８００℃を超える温度では差
がなくなるが、本発明が対象とする構造用耐火鋼材は６
００°Ｃ〜７００℃において５Ｍ５０Ａの２倍の耐力を
保持しており、建築用鋼材として優れた特性を備えてい
ることが判る。このことから、本発明が対象とする構造
用耐火鋼材は５Ｍ５０Ａや３３４１に比し、火災荷重が
等しい場合、耐火被覆がより薄いものでよいことが明ら
かである。

つぎに、本発明が対象とする構造用耐火鋼材に対し前記
Ｃ−Ｆ方法で耐火被覆を施した場合、耐火性能は格段に
向上するが前述のような課題がある。

本発明では、前記Ｃ−Ｆ方法と異なり、あらかじめ工場
で製造しておいた片面に熱膨張性耐火被膜を有する成形
薄金属板を建築現地に運搬し、現地では成形薄金属板の
無被覆面を構造用耐火鋼材の表面に当接固着して耐火被
覆を形成することができるため、耐火被覆の施工が容易
で、高能率に実施できるのみならず、作業環境も悪化す
ることが無い。さらに、運搬、取付に際してハンドリン
グが簡単なため、耐火被覆の損傷が極めて少なく、人手
も少な（て済む。

また、外面に熱膨張性耐火被膜を曝す構成であるため、
火災に際しては火炎が直接熱膨張性耐火被膜にあたり、
耐火被膜は確実に熱膨張すると共に発泡炭化作用が円滑
に進行して、効果的な断熱が実現する。

さらに、成形薄金属板を接着材を介して当接固着する場
合は、熟練作業者の必要が無く、短期間に耐火被覆形成
施工が出来る。金属螺子もしくは溶接ピンを介して当接
固着する場合は、施工時間も短くてすみ、成形薄金属板
と鉄骨構造物との固着が機械的に非常に強固であり、耐
火被覆の剥落等の恐れが極めて少ないので保護機能に対
し高い信頼性が得られる。

熱膨張性耐火被膜が熱発泡性塗料の塗布層で形成されて
いる場合は、成形薄金属板が設備的に完備された工場に
おいて製造されるので、被塗装面清浄化処理、温度、湿
度、防塵、乾燥、成形加工などの面で充分に管理された
良好な雰囲気において多量生産が可能なため、品質の優
れた耐火被膜を有する成形薄金属板を比較的安価に得る
ことが出来ることと、成形薄金属板が軽食で取扱いや固
着作業が容易であるため、鉄骨構造物の耐火被覆形成費
用が低置で済む利点がある。熱膨張性耐火被膜が熱発泡
性シートの接着層で形成されている場合は、被膜が物理
的な衝撃に強く、耐火性能について高い信頼性が得られ
、耐火被覆施工作業も容易である。

〔実施例〕

第２図は、鉄骨構造物の柱材に用いられた構造用耐火鋼
材、すなわちこの例では丸鋼管３に耐火被覆を形成する
状況を示す概略部分斜視図であって、外面に熱膨張性耐
火被膜を有する半円形成形薄鋼板４ａ、　４ｂの無被覆
面を丸鋼管３の表面に当接固着する。

半円形成形薄鋼板４ａ、　４ｂは、第３図の概略部分断
面図に示すように、たとえば熱膨張性耐火被膜５を接着
材６を介して薄鋼板７に接着した３層の構成を有し、第
４図の部分断面図に示すように、タッピン螺子８ａ、　
８ｂを介して丸鋼管３の表面に固着するか、もしくは接
着材を用いて丸鋼管３の表面に固着する。

第４図に示すように、半円形成形薄鋼板４ａの端部’ａ
ｌ＋　４ａ、は、半円形成形薄鋼板４ｂの端部４ｂ１゜
４ｂ、の上に重なるように上方に折り曲げられており、
タッピン螺子８ａ、　８ｂを用い、端部４ａ、、　４ａ
、、端部４１）＋、　４ｂｔを貫いて丸鋼管３に螺着す
る。

タッピン螺子８ａ、　８ｂは半円形成形薄鋼板４ａ、　
４ｂの重量や要求される耐火性能に応じて取付数を選定
するほか、材質的に耐熱性の優れたもの、例えばステン
レス鋼を採用することが望ましい。また、タッピン螺子
８ａ、　８ｂを利用する際に座金を用いても良く、熱膨
張性耐火被膜５の機械的強度に応じて選択的に用いる。

タッピン螺子８ａ、　８ｂを用いる場合、成形薄鋼板に
あらかじめ所定数の貫通孔たとえば３〜４舶の孔を穿設
しておき、該貫通孔を利用してドリルで構造用耐火鋼材
を穿孔し、電動工具で螺子上めする方法を採用すると作
業時間を著しく短縮することが可能である。また、タッ
ピン螺子８ａ、　８ｂはその表面に必要に応じて耐火塗
料を塗布したものを用いるか、あるいは取付後に耐火塗
料を塗布すると耐火性能について信頼性を高めることが
出来る。

半円形成形薄鋼板４ａ、　４ｂのように片面に熱膨張性
耐火被膜を有し、構造用耐火鋼材の表面形状に合わせて
あらかじめ長方形や溝形あるいは半円形等に形を整えた
ものを本発明では以下単に成形薄鋼板と云う。

本発明では前述のように成形薄鋼板を用いるので、第４
図で説明したとおりに、建築現場において、柱材として
組み立てが終了した丸鋼管３に対して、半円形成形薄鋼
板４ａ、　４ｂの無被膜面すなわち地金面を丸鋼管３の
被覆すべき表面に外側から当接し、固着すると云う簡単
な手段で鉄骨構造物の耐火被覆を形成させることが出来
る。本発明は、このように建築現場において従来のよう
な耐火物の吹き付けの必要がないため作業に熟練を要せ
ず、作業雰囲気は極めて良好で、さらに乾燥等の工程も
不必要なので、作業期間も極めて短くて済む。

また、固着手段のうち接着法を採用する場合は、建築現
場で構造用耐火鋼材表面もしくは成形薄鋼板の無被膜面
に接着材をローラー法やスプレー法で塗布する手段を用
いてもよいが、あらかじめ工場において成形薄鋼板の無
被膜面に接着材を塗布したのち接着材表面を周知の可剥
性非接着シートで覆い、建築現場で可剥性非接着シート
を剥がして接着する方法を採用すると云う作業性の高い
方法も採用することが出来る。

本発明において成形薄鋼板の無被膜面を構造鋼材の表面
に当接固着するとは、前述のような接着材の使用や可剥
性非接着シートを採用する場合を含め広義の意味におい
て用いるものである。

つぎに、第５図、第６図は異なった実施例にかかる耐火
被覆を示す概略断面説明図で、第５図は形状が同一で雌
雄の区別の無い半円形成形薄鋼板４ｃ、　４ｄを用いて
丸鋼管３を被覆した実施例であり、成形薄鋼板の製作コ
ストが安くて済む利点がある。

第６図は係合フランジ４ｅ、、　４ｅ、、　４ｆ、、　
４ｆ、を有する半円形成形薄鋼板４ｅ、　４ｆを用いて
連結ボルト９ａ。

９ｂで固着した実施例であって、この手段は丸鋼管３を
穿孔しないので、力学的に有利な利点がある。

第７図、第８図はそれぞれ丸鋼管１０．　Ｈ形鋼１）に
耐火被覆を施した例で、第７図は溝形成形薄鋼板４ｇ、
　４ｈをタッピン螺子８ｃ、　８ｄで取り付けたちので
あり、第８図はウェブ成形薄鋼板４ｉ、　４ｊ、フラン
ジ成形薄鋼板４に、　４１を用いＨ形鋼１）を接着手段
により被覆した例を示す。

周知のとおり、熱的機能を有する塗料として耐熱塗料、
防火塗料があり、また防火塗料には難燃性、不燃性のも
のと膨張形防火塗料がある。本発明における熱膨張性耐
火被膜とは、主として膨張形防火塗料を用いて形成した
耐火被膜を云う。膨張形防火塗料は、発泡用原料として
の防火薬剤反応触媒原料、炭素生成原料、不燃性ガス発
生原料と顔料、エマルジョンからなり、さらに炭素生成
原料は炭水化物と多価アルコール類、不燃性ガス発生原
料はジシアンジアミド・メラミン・塩化パラフィン等が
用いられており、この他油性系形膨張形防火塗料も開発
されている。

本発明においては耐火被膜を前記の膨張形防火塗料を用
いて形成するが、それに限定すること無く、特開昭５９
−４７２８５号公報に開示されているようにエチレンジ
アミンホスフェートとシアヌール酸誘導体またはその塩
との組み合わせを含有する防火塗料や、特開昭５９−１
５４７４号公報に示されているように膨張形防火塗料を
利用してその特性を生かしシート状としたもの、特開昭
６ｋ　１３６５５８号公報で明らかにされているように
弾性合成樹脂エマルジョン結合材と四硼酸ナトリウム水
化物を含む防火塗料などを用いることが出来る。また、
この他特開昭６２−２１）４３７号公報に開示されてい
るように無機材料と膨張形防火塗料との組み合わせから
なるシート状材料や、特開昭６２−１３３２３２号公報
に開示されているように無機繊維材と膨張形防火材から
なる組み合わせ材なども利用可能であるか、耐火被膜厚
や耐久性、ハンドリングなどの課題において、目的とす
る耐火性能に比し、安全面や製造コストにおいて経済性
を失なわない範囲でそれらを選択採用する。

本発明では前述のようにあらかじめ成形薄鋼板を工場生
産し、それを建築現場に運搬し構造用耐火鋼材に固着す
るが、そのような手段が可能なのは、構造用耐火鋼材も
通常鋼材規格に準拠して製造するので寸法や製造誤差に
ついても厳格に規定されており、成形薄鋼板もそれに一
致するように生産計画をたてることが出来るからである
。

成形薄鋼板の製造であるが、熱膨張性耐火被膜の種別と
使用目的に応じて簡単な構造から複雑な構造まで、経済
性を考慮して構造設計を行なう。

例えば高品質成形薄鋼板の場合の一実施例であるが、ア
ンコイラ−でコイルから巻き戻した薄鋼板を脱脂、洗浄
工程を経て所定寸法に剪断成形したのち、防錆塗料塗布
、耐火塗料後数層塗布、養生、乾燥工程を実施し、さら
にその表面に仕上げ塗料を施す。従って、本発明におけ
る熱膨張性耐火被膜は、第９図の部分概略断面図に示す
ように熱膨張性耐火シー１−１２、無機耐熱接着材１３
、薄鋼板７のような３層構造から、第１Ｏ図の部分概略
断面図に示すように仕上げ塗料１４、熱膨張性耐火被膜
１５ａ、　１５ｂ、防錆塗料１６、薄鋼板７、接着材１
７、可剥性非接着シート１８等からなる多層構造まで多
様な構造を備えたものを含む。

さらに、本発明において、可撓性に富む熱膨張性耐火被
膜を用いる場合は、構造用耐火鋼材の複雑な接合部被覆
に際し、切断工具や曲げ工具を用いて所定の形状に加工
し対応することが容易であり、柱や梁に限ること無く、
迅速な被覆作業が出来る。

つぎに本発明の耐火性能を図面に従って説明する。

第１）図は周知鋼材（ＳＳ４１）と本発明が対象とする
構造用耐火鋼材との高温耐力比較を示す図であって、縦
軸は応力度（ｋｇｆ／ａｍり、横軸は試験温度（’Ｃ）
で、曲線１９は周知鋼材の応力度（ｋｇ　ｆ／Ｍりの変
化を示し、曲線２０は構造用耐火鋼材の応力度（ｋｇｆ
／ｆｆ１ｆｆｌ”）の変化を示す。同図から明らかなよ
うに、周知鋼材は３５０℃付近で許容応力度（２２ｋｇ
ｆ／＋ａｍ”）を下回るため、３００〜３５０℃で発泡
することにより断熱効果を期待できる熱発泡性塗料の利
用効果が得られない。それに対し、本発明が対象とする
構造用耐火鋼材は、曲線２０で明らかなように６００℃
でも許容応力度（２２ｋｇ　ｆ／ｗ　”　）を上回る性
能を保持している。従って、本発明が対象とする構造用
耐火鋼材に熱膨張性耐火被膜を施した場合、高い耐火性
能が期待出来る。

第１２図は、本発明が対象とする構造用耐火鋼材に熱膨
張性耐火被膜を施して加熱炉に装入し、縦軸に温度（℃
）を、横軸に加熱時間（ｍｉｎ）をとり、耐火試験を実
施した際の温度変化を示すもので、曲線２１は炉温変化
、曲線２２ａ〜２２ｅは各試験材の温度変化を示す。炉
温３００℃を中心とする前後１００℃の範囲で熱膨張性
耐火被膜の発泡、断熱作用が始まり、試験材の昇温速度
が低下する結果、６０分を経過しても６００℃前後であ
って、本発明の実用効果は極めて多大である。

〔発明の効果〕

本発明は、あらかじめ品質の優れた熱膨張性耐火被膜を
有する成形薄金属板を高能率かつ低コストで工場生産し
、建築現地では成形薄鋼板を構造用耐火鋼材の表面に当
接固着することができるため、鉄骨構造物に対する建築
現地での耐火被覆工事が能率良〈実施でき、かつ形成さ
れた耐火被覆の信頼性が高く、耐火被覆形成施工費用が
低置で済み、鉄骨構造物に対し従来に例の無い高い耐火
性能を経済的に付与することが可能で、また、目的に応
じて最も適切な品質の熱膨張性耐火被膜を自由に設計し
選定できるため、最経済性の追及が容易である。また、
熱膨張性耐火被膜は管理が充分な工場で施工するため品
質のむらが少なく、生産および施工検査も外観検査や非
破壊検査等経済的手段で実施でき、保守点検も容易なた
め、維持費用が安くて済む利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は構造用耐火鋼材と溶接構造用圧延鋼材の火災時
の耐力比較を示す図、第２図は構造用耐火鋼材に耐火被覆を形成する状況を示
す概略部分斜視図、第３図は成形薄鋼板の概略部分断面図、第４図は構造用
耐火鋼材に成形薄鋼板を固着する概略断面説明図、第５図〜第８図は異なった実施例にかかる耐火被覆を示
す概略説明図、第９図、第１Ｏ図は熱膨張性耐火被膜の部分概略断面図
、第１）図は周知鋼材と構造用耐火鋼材との高温耐力比較
を示す図、第１２図は構造用耐火鋼材に熱膨張性耐火被膜を有する
成形薄鋼板を固着し、耐火試験をおこなった際の温度変
化を示す図である。３・・・丸鋼管、４ａ〜４１・・・半円形成形薄鋼板、
４ａ、、　４ａ、、　４ｂ、、　４ｂ、−・・端部、４
ｅ、、　４ｅ、、　４ｆ、、　４ｆ。・・・係合フランジ、５・・・熱膨張性耐火被膜、６・
・・接着材、７・・・薄鋼板、８ａ、　８ｂ・・・タッ
ピン螺子、９ａ。９ｂ・・・連結ボルト、１０・・・角鋼管、１）・・・
Ｈ形鋼、１２・・・熱膨張性耐火シート、１３・・・無
機耐熱接着材、１４・・・仕上げ塗料、１５ａ、　］、
５ｂ・・・熱膨張性耐火被膜、１６・・・防錆塗料、１
７・・・接着材、１８・・・可剥性非接着シート。左１図温贋（”Ｃ）代理人　弁理士　　秋　沢　政　光他１名７ｉ３叉才２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）片面に熱膨張性耐火被膜を有する成形薄金属板の
無被覆面を、重量比で、Ｃ０．０４〜０．１５％、Ｓｉ０．６％以下、Ｍｎ０．５〜１．６％、Ｎｂ０．００５〜０．０４％、Ｍ００．４〜０．７％、Ａｌ０．１％以下、Ｎ０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる構造
用耐火鋼材の表面に当接固着した構造用耐火鋼材の耐火
被覆。
（２）片面に熱膨張性耐火被膜を有する成形薄金属板の
無被覆面を、重量比で、Ｃ０．０４〜０．１５％、Ｓｉ０．６％以下、Ｍｎ０．５〜１．６％、Ｎｂ０．００５〜０．０４％、Ｍｏ０．４〜０．７％、Ａｌ０．１％以下、Ｎ０．００１〜０．００６％に加えてＴｉ０．００５〜０．１０％、Ｚｒ０．００５〜０．０３％、Ｖ０．００５〜０．１０％、Ｎｉ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．０５〜１．０％、Ｃｒ０．０５〜１．０％、Ｂ０．０００３〜０．００２％、Ｃａ０．０００５〜０．００５％、ＲＥＭ０．００１〜０．０２％のうち一種または二種以上を含有し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる構造用耐火鋼材の表面に当接固着
した構造用耐火鋼材の耐火被覆。
（３）成形薄金属板を接着材を介して当接固着した請求
項１または２記載の構造用耐火鋼材の耐火被覆。
（４）成形薄金属板を金属螺子を介して当接固着した請
求項１または２記載の構造用耐火鋼材の耐火被覆。
（５）成形薄金属板を溶接ピンを介して当接固着した請
求項１または２記載の構造用耐火鋼材の耐火被覆。
（６）熱膨張性耐火被膜が熱発泡性塗料の塗布層で形成
されている請求項１または２記載の構造用耐火鋼材の耐
火被覆。
（７）熱膨張性耐火被膜が熱発泡性シートの接着層で形
成されている請求項１または２記載の構造用耐火鋼材の
耐火被覆。