JPH07100816B2 - 耐火性に優れた建築用低降伏比冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

耐火性に優れた建築用低降伏比冷延鋼板の製造方法

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JPH07100816B2
JPH07100816B2 JP11458189A JP11458189A JPH07100816B2 JP H07100816 B2 JPH07100816 B2 JP H07100816B2 JP 11458189 A JP11458189 A JP 11458189A JP 11458189 A JP11458189 A JP 11458189A JP H07100816 B2 JPH07100816 B2 JP H07100816B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はプレハブ用建材、その他土木及び海洋構造物等
の分野における各種建造物に用いる耐火性の優れた低降
伏比鋼板の製造方法に係る。
(従来の技術) 建築用冷延鋼板には、冷間圧延鋼及び鋼帯び(JIS G 31
41)、高耐候性圧延鋼板(JIS G 3125)、鋼板製折板屋
根構成材(以下周知鋼板という)などが広く利用されて
いる。
建築物の耐火性は重要で、大型ビルから一般住宅用まで
種々その対策がなされている。しかし、一般的には特開
昭63−47451号公報記載の技術のように、耐火被覆でも
って火災対策を行っているのが現状である。このため、
建築コストが上昇し、建造物の利用空間を狭くしてい
る。
近時、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いたり、従来の火災時
の許容鋼材温度(350℃)の規定が外され、鋼板の高温
強度と建物に実際に加わっている荷重により、耐火被覆
の能力を決定できるようになり、素材鋼板の高温強度が
確保される場合等には無被覆で鋼板を使用することも可
能となった。
本出願人はさきに特願昭63−143470号により、Mo添加
を基本とし、主として厚板についてのものを提案した。
また、厚板の技術をホットストリップミルに応用した技
術として、特願昭63−143740号明細書記載の技術がある
が、この技術もMo添加を基本としており、高合金鋼ほ
どではないが経済性において問題は完全に解決されたと
はいえない。
最近、本発明者らはこの高温強度確保のためCu添加鋼
の優秀性に着目し、耐火建築用の熱延鋼板の技術として
特願平1−26225号記載の技術を発明した。さらに耐火
建築用の溶融亜鉛メッキの技術として、特願平1−1644
6号、特願平1−73548号明細書記載の技術を発明した。
しかし、建築物のうち屋根材、プレハブ用建材等は冷延
鋼板または鋼帯を素材として使用する場合が多い。
冷延鋼帯または鋼板は冷間圧延後、ほとんど連続焼鈍を
行う。この工程では大量生産のため通板速度を極度に下
げることはできない。さらに再結晶を行わせるため焼鈍
温度をむやみに下げることはできない。加えて焼鈍後に
急冷工程、過時効工程が存在する。
これらの理由による常温引張特性及び高温強度特性を付
与させるのは、厚板、熱延鋼板及び溶融亜鉛メッキ熱延
鋼板の製造工程とは大幅に異なってくる。現在、耐火建
築用の冷延鋼板の技術は存在しない。
(発明が解決しようとする課題) 従来鋼では結晶粒成長、析出物の粗大化、炭化物溶解等
々で高温強度を確保するのが難しい。また、高合金耐熱
金属は鉄系を含めて存在しているが、建築用に大量に消
費されるものとしては経済性に難点がある。
本発明は、耐火建築用鋼板としてのCu添加鋼の技術を
さらに発展させたもので本発明の目的は、高温特性に優
れ耐火被覆が低減ないし省略でき、屋根材等の成形時に
容易に加工でき、さらに母材耐食性にも優れた低降伏比
の冷延鋼板あるいは冷延鋼帯を製造する方法にある。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、火災時における鋼板強度について研究の
結果、経済的な成分系で、600℃での降伏点強度が常温
強度の0.6倍以上となる鋼板の製造方法を発明するに至
った。
さらに、地震時における鋼板強度において検討の結果、
常温における降伏比(降伏点強度/引張強度)が80%以
下の低降伏比鋼板が、耐震性に優れていることも明らか
にし、合わせて達成するに至った。
本発明の骨子とするところは、重量比で、C≦0.018
%、 Mn:0.1〜0.5%、P:0.01〜0.1%、Al≦0.1%、Cu:0.6〜
2.0%に加えて、Ti:0.008〜0.2%または/かつNb:0.008
〜0.10%を含み、必要によりB:0.0001〜0.003%または
/かつNiをNi/Cuで0.2〜1.0含み、残部Fe及び不可避
的不純物からなる鋼をスラブとした後、直ちに、あるい
は1150℃以下に加熱後熱延を行い800℃以上の温度で圧
延を終了し、その後平均冷却速度3℃/s以上で冷却を行
った後600℃以下で巻取り、その後冷間圧下率5〜90%
で冷間圧延を行なった後連続焼鈍設備にて平均昇温速度
3℃/s以上、焼鈍温度750℃以上とし、その後平均冷却
速度3℃/s以上で冷却し、過時効温度600℃以下で連続
焼鈍を行うことを特徴とする600℃における降伏点強度
が常温における降伏点強度の0.6倍以上である耐火性に
優れた建築用低降伏比冷延鋼板の製造方法である。
以下、本発明構成要件の数値限定理由を述べる。
Cは0.018%以下とする。すなわち、常温における成形
性の観点からいわゆるIF鋼(Interstitial Free Stee
l)とするため、かつTiまたは/かつNbを添加する。
C量が多いとIF鋼に必要とするTiまたは/かつNbが多
量となり、経済性を損ねるばかりかこれら炭化物のため
加工性や靭性が劣化する。この意味でCは0.005%以下
とすることが好ましい。
Ti:0.008〜0.2%または/かつNb:0.008〜0.10%は、
これら炭化物を形成しCを固定するため必要である。下
限値未満では十分なIF鋼とならず、成形性、耐食性が伴
わない。また、上限値超ではCの原子等量超となり、経
済性を損ねるばかりか固溶Ti,Nbのため成形性が劣化す
る。好ましくは、 0.05≧12/48〔Ti(%)〕+12/93〔Nb(%)〕≧〔C
(%)〕 で示される範囲内でTiまたは/かつNbを添加する。
つぎにMnは0.1〜0.5%の範囲で添加する。下限値未満
ではFeS脆性が生じやすく、また本成分系ではMnの固溶
体強化は大きくは望めないので、むやみに高くすること
は経済性を損ねる。
Pは大きな固溶体強化を有する元素であり、かつCuと
の相互作用で耐食性をもたらす。そのため0.01%は添加
する必要がある。一方、0.1%を超える添加は脆化を増
長させるので上限は0.1%とする。
Alは脱酸剤として必要であるが、0.1%を超える添加は
介在物が増し鋼の延性、靭性を劣化させる。下限値は0.
01%程度が通常採られているが、本発明に含まれるTi
による脱酸等でさらに下げられる場合には0.003%程度
でもよい。
つぎにCuは本発明にあっては極めて重要な元素であ
る。すなわち本発明の主目的である高温強度を確保し、
かつ常温強度・常温降伏比も担い、さらにPとの相互作
用でもって優れた耐食性をも有する。
強化のメカニジムは定かでないが、常温強度はCuの固
溶体強化ないし若干のクラスター強化に、高温強度はC
uのクラスター強化ないし析出強化を負うものと考えら
れる。
0.6%未満のCu添加ではCuの過飽和度が不足し強度が
付与されない。とりわけ高温において著しい。また、2.
0%超の添加はこれら効果が飽和傾向になる一方、熱間
割れが避けがたくなるので添加値の条件は0.6〜2.0%と
する。
本発明ではさらに場合によってBまたは/かつNiを添
加する。Bは粒界強化元素であり、本発明のようなIF鋼
では同じく粒界強化元素である固溶炭素が少なく、これ
を補う意味でBを添加する。0.0001%未満ではその効果
がなく、0.003%を超えると効果は飽和する。
また、Ni添加は熱間割れを完全になくするために行
う。Ni添加量は熱間割れの原因となるCu添加量に応じ
て行う。Ni/Cuが0.2未満ではNiによる熱間割れ低減効
果が認められず、またNi/Cuが1.0超となるとNiが高価
な金属であるため、本発明の大きな目的の一つである経
済性を損なう。
本発明の効果はもちろん以上の成分系だけの特定でもた
らされるものではない。すなわち熱延条件もまた極めて
重要な要件である。特に、本発明のような多量のCuを
添加した鋼にあっては、いわゆるCu脆化と呼ばれる熱
間脆性が生じ、十分な熱間圧延ができないのが現状であ
った。
本発明では以下のように熱延条件を特定する。
熱延はスラブ鋳造後直ちに(いわゆるCC−直接圧延)行
うか、もしくは加熱する場合は1150℃以下とする。この
条件をはずすと熱間割れが避けられない。CC−直接圧延
を行う場合は保温もしくは端部の多少の加熱を行っても
差し支えない。好ましい加熱温度の下限は現状の連続熱
延設備で採れる1000℃とする。この条件であればCuの
溶体化は十分である。
熱延圧延終了温度は800℃以上とする。この温度より低
い温度で圧延を行うと、Cuが圧延によりひずみ誘起析
出し、後の高温強度確保の用をなさない。熱延圧延終了
温度の上限値は、加熱温度の下限値との関係上、900℃
以下とするのが好ましい。
本発明の熱延条件としては、Cuを鉄中に過飽和に溶解
したままにすることが一つの観点となっている。ランア
ウトテーブルでの冷却及び巻取条件もこの観点から定め
られる。前者は平均冷却速度で3℃/s以上とする。
この冷却速度より低い値で徐冷すると冷却中にCuが析
出し、常温強度、常温降伏比、高温強度を確保すること
ができない。好ましくは10℃/s以上とするのがCuをよ
り固溶状態に保持できるので好ましい。
冷却速度の上限は板厚にもよるが、現在の最強の設備で
採れる50℃/sまで高めても本発明の効果は維持される。
また、巻取温度は600℃以下とする。この温度を超える
と巻取後の徐冷中にCuが過時効析出して、必要な引張
特性を得ることができない。巻取のバラツキを考慮して
より安定して特性を得るには巻取温度は520℃以下とす
ることが好ましい。
さらに熱延コイル全長にわたり十分な過飽和Cuを得
て、十分な常温強度・降伏比、高温強度等を得るには巻
取温度を450℃以下とすることがより好ましい。巻取温
度の下限は特に定めるところではなく常温でも良いが、
巻取温度が低すぎる場合に時に十分なIF鋼とならないこ
とがあり、過剰な固溶炭素が残留し鋼の延性を損ねる。
この意味からは巻取温度の下限は300℃とすることが好
ましい。
上述の鋼板もしくは鋼帯を冷間圧延する場合は、冷間圧
下率は5〜90%とする。下限値未満であると冷間圧延の
効果がなく、上限値を超えると製品の平坦度を保つのが
困難となる。
続いて連続焼鈍を行う場合は、平均昇温速度は1℃/s以
上とする。この値未満であると、Cu析出ノーズを通過
するときにCuが析出し、必要な引張特性を得ることが
できない。上限値は、現在の設備でとれうる20℃/sとす
るのが好ましい。
焼鈍温度は、750℃以上とする。Cuを固溶させるために
は700℃以上で良いが、再結晶を行わせるのには750℃以
上が必要である。コイル全長にわたり、再結晶を十分に
行わせCuをより十分に固溶させるには800℃以上とする
のが好ましい。焼鈍温度は高温ほどコストがかかるの
で、上限値は900℃とするのが好ましい。
平均冷却温度は3℃/s以上とする。この冷却速度より低
い値で徐冷すると冷却中にCuが析出し、常温強度、常
温降伏比、高温強度を確保することができない。好まし
くは5℃/s以上とするのが、Cuをより固溶状態に保持
できるので好ましい。冷却速度の上限値は、板厚にもよ
るが、現在の最強の設備でとれる100℃/sとしても効果
は持続する。
過時効温度は600℃以下とする。この値を超えるとその
後の冷却中にCuが過時効析出して、必要な引張特性を
得ることができない。より安定した特性を得るには過時
効温度は520℃以下とするのが好ましい。
さらにコイル全長にわたり十分な過飽和Cuを得て、十
分な常温強度・降伏比、高温強度等を得るには過時効温
度を450℃以下とすることがより好ましい。下限値は、
製品の平坦度を保つために50℃とするのが好ましい。
(実 施 例) 表1に示す成分を有する鋼を転炉にて出鋼後、連続鋳造
にてスラブとしたのち直ちにあるいは加熱後熱延し、冷
間圧延を行い、その後連続焼鈍を行った。
表2に熱延条件、冷延条件、連続焼鈍条件を示す。
常温における引張試験はJIS Z 2201 5号試験片を用い、
JIS Z 2241に則って行った。高温引張試験は、高温伸び
計を試験片に取り付け、600℃まで150℃/時の速度で昇
温しこの温度で引張り、降伏点を測定した。
また、製造した熱延コイルを酸洗後スキンパスラインで
巻き戻し試験用のサンプルを採取した。板のいわゆるC
uヘゲに起因する表面状況をスキンパスラインで巻き戻
す際に、コイル全長にわたり観察しつぎのように評点付
けを行った。◎:良好(一般材と同じ)、○:軽微(出
荷合格品)、△:やや認められる(向け先により出荷不
可)、×:発生大(不良品)。
また、材料の加工性は、曲げ性で評価した。試験片は、
JIS Z 2204の3号試験片を用い、試験方法は、JIS Z 22
48に従った。曲げ角度は180゜である。
表2に本発明鋼と比較鋼の特性値を示す。
本発明に従って鋼はCuヘゲの程度も実用レベルで問題
なく、常温引張特性では、400MPa級あるいは490MPa級の
引張強度に対し、降伏点強度はそれぞれ規格値の245MPa
以上、285MPa以上を十分に満たし、なおかつ降伏比(降
伏点強度/引張強度)が80%以下という優れたものであ
る。また、曲げ性も良好である。
さらに、600℃における高温の降伏点強度も十分に高
く、常温の降伏点強度との比で、0.6倍以上という値を
十分に満たし、概ね0.7倍以上の高い値である。これに
対し本発明に従っていない鋼ではこれら特性値の少なく
ともいずれかが欠けている。
(発明の効果) ビル火災対策は社会的な課題であり、また一般住宅にお
いても高機能住宅が求められ、その中で火災対策は重要
な項目である。本発明はこのような状況の中で、鉄系の
優れた高温特性を有する冷延鋼板を大量に供給できる連
続焼鈍で製造することを可能とした。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比で、 C≦0.018%、 Mn:0.1〜0.5%、 P:0.01〜0.1%、 Al≦0.1%、 Cu:0.6〜2.0%、 に加えて、 Ti:0.008〜0.2%、 または/かつ Nb:0.008〜0.10%、 残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼をスラブとした
    後、直ちに、あるいは1150℃以下に加熱後熱延を行い、
    800℃以上の温度で圧延を終了し、その後平均冷却速度
    3℃/s以上で冷却を行った後600℃以下で巻取り、その
    後、冷間圧下率5〜90%で冷間圧延を行った後、連続焼
    鈍設備にて平均昇温速度1℃/s以上、約鈍温度750℃以
    上としその後平均冷却速度3℃/s以上で冷却し、過時効
    温度600℃以下で連続焼鈍を行うことを特徴とする600℃
    における降伏点強度が常温における降伏点強度の0.6倍
    以上である耐火性に優れた建築用低降伏比冷延鋼板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】重量比で、 B:0.0001〜0.003%、 または/かつ NiをNi/Cuで0.2〜1.0含むことを特徴とする請求項1に
    記載する600℃における降伏点強度が常温における降伏
    点強度の0.6倍以上である耐火性に優れた建築用低降伏
    比冷延鋼板の製造方法。
JP11458189A 1989-05-08 1989-05-08 耐火性に優れた建築用低降伏比冷延鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH07100816B2 (ja)

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