JPH0541685B2 - - Google Patents

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JPH0541685B2
JPH0541685B2 JP62222400A JP22240087A JPH0541685B2 JP H0541685 B2 JPH0541685 B2 JP H0541685B2 JP 62222400 A JP62222400 A JP 62222400A JP 22240087 A JP22240087 A JP 22240087A JP H0541685 B2 JPH0541685 B2 JP H0541685B2
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JP
Japan
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stress
temperature
relaxation
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tensile stress
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、オートクレーブ養生されるプレス
トレスコンクリート用の補強筋として使用され、
高温リラクセーシヨンに優れたプレストレスコン
クリート用鋼材の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 近年、コンクリートパネル、ポール等高強度を必
要とするコンクリート製品を大量に、能率よく製
造する方法として高温高圧養生法(オートクレー
ブ養生法、180〜200℃)を採用することが多い。
しかし、オートクレーブ養生法では高温になれば
なるほどコンクリート中の鋼材のリラクセーシヨ
ンが増大し、プレストレスを与えるための鋼材の
応力が減少するという欠点がある。このリラクセ
ーシヨンの現象は、初期応力、温度、時間によつ
て大きく変化し、コンクリートに与えられている
応力に影響を与える点で強度に密接に関連する性
質の1つであるためオートクレーブ養生法を採用
する場合に、リラクセーシヨンを減少させること
が重要である。 このリラクセーシヨンを減少させる種々の方法
が既に提案されている。その1つとして第8図に
示す特開昭58−338号公報によるプレストレスコ
ンクリート用鋼材の製造装置がある。 この製造装置では、鋼材Wを2つのピンチロー
ラ1,8で送り、焼入用高周波誘導加熱コイル1
2で焼入温度に加熱後水冷ジヤケツト13で急冷
焼入し、次に焼戻用高周波誘導加熱コイル14で
その鋼材の焼戻温度に加熱する。その後直ちに歪
付加装置15,16で上下方向及びこれと直角な
方向に微小な曲げ歪が加えられ、その後水冷ジヤ
ケツト17で急冷されて所定の鋼材が得られると
いうように構成され、焼戻温度に加熱された鋼材
に微小な曲げ歪を加えることによつてリラクセー
シヨンの減少を図つている。 別の方法として、特公昭51−7145号公報による
方法では、焼入れ急冷された鋼材を焼戻炉へ送り
込むその入・出側にそれぞれキヤツプスタンを使
用し、焼戻し中に引張応力の60%以上弾性限界内
の応力をかけながら焼戻しをしてリラクセーシヨ
ンの軽減を図つている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来の方法は、温間曲げ方式の方法と
温間引張方式の一例であり、上記以外にも種々の
方法が公知であるが、そのいずれも上記2つの方
法のいずれに属するものである。しかるに、 (1) 温間曲げ方式では、温間引張方式に比べて簡
単な設備(例えば矯正ローラなど)で大きな加
工量を得ることができ、比較的小さな曲げ歪量
でリラクセーシヨン軽減効果を出すことができ
るが、真直性を著しく阻害するという欠点があ
る。 (2) 温間引張方式では、焼戻し温度で負荷として
加える応力について、リラクセーシヨン減少効
果を出すめには必要最小限の臨界応力が存在
し、この臨界応力は鋼材の強度に依存して強度
が大きくなればなる程大きくなる。そのため所
要負荷応力が大きくなり、設備が大がかりとな
る欠点がある。 さらに、同方式では熱処理されたプレストレ
スコンクリート鋼材の“一様伸び”が低下する
という重大な欠点がある。こゝで、一様伸びと
は鋼材の引張試験による応力−歪曲線におい
て、荷重の増加に伴つて試験片が均一に伸び、
荷重が最大値に達した後その一部にくびれ(絞
り)を生じて破断に至る過程のうち最大荷重ま
での均一な伸びを指す。 この発明は、かゝる従来のプレストレスコン
クリート用鋼材の製造方法についての技術の現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は従
来の温間曲げ方式いよるプレストレスコンクリ
ート用鋼材の製造技術に対して、その焼入れ工
程の後に引張応力付加装置を挿入して、焼戻温
度域あるいは冷却中に引張応力と微小な曲げ歪
を同時に付加することによつて高温リラクセー
シヨンのすぐれたプレストレスコンクリート用
鋼材を製造する方法を提供するにある。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで上記問題点を解決するための手段として
この発明では、プレストレスコンクリート用鋼材
を焼入れした後、焼戻温度域においてその温度に
おける比例限度の3%以上10%以下の引張応力と
0.1%以上0.5%以下の微小な曲げ歪を同時に付加
し、その後急冷する方法を採用したのである。 〔作用〕 オートクレーブ養生法でプレストレスコンクリ
ートを養生する際にプレストレスを付与するため
の鋼材に高温が付加されるため、高温リラクセー
シヨンが生じコンクリート製品に所要のプレスト
レスを付加することができなくなる。この高温リ
ラクセーシヨンは、初期応力が大きい程、時間が
長くなる程、又温度が高くなる程増大し、応力は
減少する。そこでこの応力の減少を出来るだけ小
さくするため高温リラクセーシヨン値を低くする
必要がある。この発明では高温リラクセーシヨン
値を低くするため、焼入れ工程の後に、例えばピ
ンチローラのような鋼材の送り手段でありかつ引
張手段である装置を焼戻し工程の入側、出側にそ
れぞれ設けて焼戻温度域あるいは冷却中にその温
度における比例限度の3%以上10%以下の引張応
力、即ち約10Kg/mm2程度の小さな荷重を負荷し、
かつ0.1%以上0.5%以下の微小な曲げ歪を連続し
て加え、その後急冷すると引張応力と曲げ歪の相
乗作用で耐高温リラクセーシヨン特性が大幅に改
善される。また、曲げ加工による一様伸びの低下
及び真直性の劣化が防止され、一様伸びは3.5%
以上、真直度は2.5m以内と高品質を実現できる。 〔実施例〕 以下この発明の実施例について添付図、表を用
いて詳細に説明する。 第1図はこの発明によるプレストレスコンクリ
ート用鋼材の製造方法を実施する装置の全体概略
図である。鋼材Wは、送り手段でありかつ引張応
力付加装置である3つのピンチローラ1,10,
8により各工程を連続的に送られる。各ピンチロ
ーラは、1対以上のローラ群より構成されそれぞ
れのピンチローラに径差を設け、周速差を与え、
かつ各ピンチローラにおけるローラ加圧力を所定
圧力に選んでそれぞれ2つのピンチローラ間に所
定の引張応力が付加されるようにする。 ピンチローラ1によつて送り出された鋼材はま
ず焼入れ用加熱装置2で焼入温度に加熱された
後、水冷ノズル3で焼入される。焼入された鋼材
は、上述したピンチローラ10,8の間で所定の
引張力を加えられながら次の工程へ送られる。こ
の状態で鋼材Wは、まず焼戻用加熱装置4で加熱
され、次に上下方向矯正ロール5、これと直角な
左右方向矯正ロール6によつて鋼材Wの断面で上
下、左右の互いに直交する方向にそれぞれ微小曲
げ歪が付加され、その後水冷ノズル7で急冷して
引取側ピンチローラ8によつて引取られる。 第2図は上記矯正ロール5,6の詳細を示す図
である。5′は上下方向に変位可能な可動ロール、
5″は上下方向及び送り方向のいずれにも変位し
ない固定ロールであり、各ロールはそれぞれ等間
隔で設置され、かつ可動ロール5′は固定ロール
5″の中間位置に千鳥状に取り付けられている。
矯正ロール6は、基本的に矯正ロール5と同一構
成で、これを直角方向に配置したものである。 第2図に示す可動ロール5′と固定ロール5″に
より生ずる歪量を鋼材Wの直径が7.24φ、9.15φmm
についてHをそれぞれ仮定して具体的に求めると
次のようになる。 図において鋼材Wが作る円弧を円周の一部とす
る円の半径をR、そしてlを固定ロール5″の間
隔ABの1/2とする。 円の半径R=l2+H2/2H 歪量 ε=D/2R+D たゞし、Dは鋼材の直径を表わす。
【表】 以上のような製造装置を用いて下記の実験を試
みた。 実施例 1 (1) 実験方法 8φmmの鋼材を7.24φmmに異形加工したものを供
試材として使用し、比較として第8図の従来法に
よる試験をこの実施例の熱処理条件を同一にして
行なつた。 供試材の成分は重量でC:0.25〜0.5%、Si:
0.20〜2.00%、Mn:0.50〜1.00%、残部が鉄及び
不可避不純物から成る材料であればよいが、この
実験例では以下の成分の供試材を用いた。
【表】 この実験例の引張試験の条件は次の通りであ
る。 ・ 突き合わせ伸びの標点間距離:8d(dは直
径) ・ 一様伸び:標点間距離40dで荷重−伸び曲線
を作成し、読み取つた。 ・ 高温リラクセーシヨン 初期負荷荷重:4060Kgf 載荷方法:1分間で初期負荷荷重まで載荷し、
直ちに昇温を開始すると共に、測定を開始す
る。 温度履歴:4時間で180℃まで昇温し、3時間
保持後炉冷する。 リラクセーシヨン値:昇温から23時間後の値を
もつて、高温リラクセーシヨン値とする。 ・ 真直度:鋼材1.5mに対するそりの値 (2) 実験結果 以下の表3に示す通りである。
【表】 実験例 2 (1) 実験方法 同様に10φmmの鋼材を9.15φmmに異形加工して
供試材として使用し、従来法によるものと機械特
性について比較した。 供試材の成分は次の通りである。
【表】 引張試験の条件は次の通りである。 ・ 突き合わせ伸びの標点間距離:8d(dは直
径) ・ 一様伸び:標点間距離60dで荷重−伸び曲線
を作成し、読み取り。 ・ 高温リラクセーシヨンの初荷重:初期負荷荷
重は6496Kgfで、載荷方法、温度履暦評価は実
験例1と同じ ・ 真直度:鋼材1.5mに対するそりの値
【表】
【表】 実験例 3 (1) 実験方法 実験例2と同じ供試材を用いて実験した。この
場合、引張応力のみを負荷した実験と、これに曲
げ歪を付加した実験をそれぞれ試みて、両者の比
較を行なつた。両実験とも熱処理条件は同一であ
る。 (2) 実験結果 表6に実験結果を示し、これを第3図のグラフ
に表している。
【表】 表6から分かるように、引張応力のみを加えた
ときよりも、曲げ歪を同時に加えたときの方が高
温リラクセーシヨン特性は大幅に改善されてい
る。この特性の改善は、次の実験例4の実験結果
と併せて比較すれば、引張応力を付加したことゝ
曲げ歪を付加したことの相乗効果であることが分
かる。 実験例 4 (1) 実験方法 実験例3と同じ供試材を用いて実験を行なつ
た。この場合、実験例3とは反対に一定の引張応
力を付加し、曲げ歪量を変化させて、引張応力が
0の場合と比較してみた。 (2) 実験結果 実験結果を表7に示し、これを第4図のグラフ
に表している。
【表】 上記表7を表6と比較すると、次のことが理解
される。引張応力0の場合のリラクセーシヨン値
の変化は曲げ歪のみの効果であるが、引張応力
7.8Kg/mm2を加えるとリラクセーシヨン値は相当
減少している。この場合、例えば第4図の曲げ歪
量0.4%のところで見ると、7.8Kg/mm2の引張応力
を付加したときのリラクセーシヨン値は引張応力
と曲げ歪の両者による相乗作用によつて得られる
ものである。これは、第3図の曲げ歪量0の曲線
から分かるように、引張応力だけを付加したとき
のリラクセーシヨン値は引張応力が7.8Kg/mm2
ときのリラクセーシヨンの減少値1.5%を第4図
の曲げ歪効果によるリラクセーシヨン減少値4.3
%に加えた減少値即ち5.8%よりも大きく、単純
に引張応力と曲げ歪による効果を合算したもので
はないことから理解される。 従来技術との比較 次に、上述した種々の実施例による高温リラク
セーシヨンの効果を従来の方式によるリラクセー
シヨン効果と比較検討した。この場合、現在オー
トクレーブ法によるプレストレスコンクリート用
鋼棒の高温リラクセーシヨンの設計値として採用
されている8%を基準値として比較する。 (1) 温間曲げ歪方式との比較 従来技術として特開昭58−338,58−1016,58
−1022,58−157921号公報に共通に記載された実
験例3の結果を、この発明による実施例2の機械
的性質についての実験結果と比較してみる。
【表】
【表】 この表8から分るように、従来例では曲げ歪量
1.26%で高温リラクセーシヨン値が8.2%である
のに対して、実施例2では0.18%の曲げ歪量、即
ち約1/7の歪量で高温リラクセーシヨン値は同じ
値が得られている。 上記2つの実験で、供試材の成分は全く同一で
はないが、ほゞ等しいものであり、また曲げ加工
装置についてもロール数は同一とし、ロール間距
離もほゞ等しい装置を使用している(実施例
2AB=100mm、従来例AB=95mm)。 (2) 温間引張方式との比較 従来技術として特公昭51−7145,53−24891,
56−14727号公報の例と比較して見る。 特公昭51−7145号公報では、引張応力の60%以
上の弾性限界内の応力、特公昭53−24891号公報
では、引抜ダイスの引抜力をかけつゝヒートスト
レツチングを施こす、と記載されており、これら
に対応する実験例から負荷する応力及び高温リラ
クセーシヨン値をみると次のようになる。
【表】 これに対して、この発明による実施例1〜4で
は7.8〜8.8Kg/mm2程度の引張応力であり、負荷応
力は従来例に比して約1/10程度である。 特公昭56−14727の方法では、焼戻中又は焼戻
後冷却中の鋼線に対し60℃からAc1以下の温度範
囲でかつその温度における比例限度応力の50%か
ら降伏点以下の張力を付加すると記載されてい
る。そしてその実験例には負荷応力70Kg/cm2のデ
ータ、処理応力と常温リラクセーシヨン値の関
係、処理応力と120℃でのクリープ値の関係が示
されているが、高温リラクセーシヨン値について
は記載がないため厳密な比較ができない。そこ
で、比較のため次のような実験を試みた。 (a) 引張加工応力 鋼材の引張加工応力と温度の関係を調べるた
め、第5図に示す装置を用いて試験を行なつた。
試験は、25トンオートグラフのクロスヘツド間に
設置した電気炉内で両端ボタンヘツド加工した試
料をプルロツドアンカープレートで定着した後所
定温度に加熱して引張試験を実施し、さらに350
℃で10分間加熱後5秒間所定の引張応力を付加し
た。 試料は下記成分のものを焼入焼戻処理した
7.24φのものを使用した。
〔効果〕
以上詳細に説明したように、この発明では焼戻
し変態中に引張応力を負荷しかつ同時に微小な曲
げ加工を連続して行ない、両者の相乗作用で耐リ
ラクセーシヨン特性が得られる。また付加される
負荷応力及び曲げ歪量は従来と比べて格段と小さ
くでき、これによる品質特性の悪化、特に真直性
の悪下、一様伸びの低下を最小限に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるプレストレスコンクリ
ート用鋼材の製造方法を実施する装置の全体概略
図、第2図は矯正ロールの詳細を示す図、第3図
は実験例3の実験結果を示す図、第4図は実験例
4の実験結果を示す図、第5図は従来例の引張加
工応力と高温リラクセーシヨン値との関係を試験
するための装置、第6図、第7図はそれぞれ加熱
温度と引張加工応力との関係の実験結果及び引張
加工歪量と高温リラクセーシヨン値との関係の実
験結果を示す図、第8図は従来例のプレストレス
コンクリート用鋼材の製造装置を示す図である。 1,8,10……ピンチローラ、2……焼入用
加熱装置、4……焼戻用加熱装置、5……上下方
向矯正ロール、6……左右方向矯正ロール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プレストレスコンクリート用鋼材を焼入れし
    た後、焼戻温度域においてその温度における比例
    限度の3%以上10%以下の引張応力と0.1%以上
    0.5%以下の微小な曲げ歪を同時に付加し、その
    後急冷することを特徴とするプレストレスコンク
    リート用鋼材の製造方法。 2 前記引張応力を焼入れ処理後、焼戻処理と微
    小な曲げ歪を付加する工程の前後に設けたピンチ
    ローラで、このピンチローラに径差を設けかつ周
    速差を与えることによつて付加することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載のプレストレス
    コンクリート用鋼材の製造方法。
JP22240087A 1987-09-04 1987-09-04 Production of steel products for presstressed concrete Granted JPS6465232A (en)

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JPS6465232A JPS6465232A (en) 1989-03-10
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