JPH0737647B2 - 耐火性および靭性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法 - Google Patents
耐火性および靭性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法Info
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- JPH0737647B2 JPH0737647B2 JP2224728A JP22472890A JPH0737647B2 JP H0737647 B2 JPH0737647 B2 JP H0737647B2 JP 2224728 A JP2224728 A JP 2224728A JP 22472890 A JP22472890 A JP 22472890A JP H0737647 B2 JPH0737647 B2 JP H0737647B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は建築、土木の分野において、各種建造物に用い
る耐火性および靱性の優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法
に関する。
る耐火性および靱性の優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法
に関する。
周知のとおり建築、土木の分野における各種建造物構築
材として、一般構造用圧延鋼材（JIS G3101）、溶接構
造用圧延鋼材（JIS G3106）、溶接構造用耐候性熱間圧
延鋼材（JIS G3114）等が広く利用されている。
材として、一般構造用圧延鋼材（JIS G3101）、溶接構
造用圧延鋼材（JIS G3106）、溶接構造用耐候性熱間圧
延鋼材（JIS G3114）等が広く利用されている。
前記周知鋼材は、通常高炉によって得られた溶銑を脱
燐、脱珪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、次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。
燐、脱珪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、次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。
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等の建造物に前記周知鋼材を用いる
場合、火災における安全性を確保するため、十分な耐火
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。つまり前記周知鋼材を建築物に使用する場合、35
0℃程度で耐力が常温時の60〜70％になり、建築物の倒
壊を引き起こすおそれがあるので、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ため、鋼材費用に比し耐
火被覆工費が高額になり、コストが大幅に上昇してい
る。
や事務所および住居等の建造物に前記周知鋼材を用いる
場合、火災における安全性を確保するため、十分な耐火
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。つまり前記周知鋼材を建築物に使用する場合、35
0℃程度で耐力が常温時の60〜70％になり、建築物の倒
壊を引き起こすおそれがあるので、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ため、鋼材費用に比し耐
火被覆工費が高額になり、コストが大幅に上昇してい
る。
近年、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、耐火設計法についての見直しが行わ
れ、昭和62年に「新耐火設計法」が法定化されたのに伴
い、600℃における高温強度が建築基準法に定められた
常温強度の３分の２以上確保できる鋼材並びに製造方法
が提案されるようになった。例えば、本出願人は先に特
願昭63-143740号でNbとMoの複合添加を行い、圧延終了
温度を800℃以上の高温とする方法を提案した。
信頼性の高さから、耐火設計法についての見直しが行わ
れ、昭和62年に「新耐火設計法」が法定化されたのに伴
い、600℃における高温強度が建築基準法に定められた
常温強度の３分の２以上確保できる鋼材並びに製造方法
が提案されるようになった。例えば、本出願人は先に特
願昭63-143740号でNbとMoの複合添加を行い、圧延終了
温度を800℃以上の高温とする方法を提案した。
しかしながら、この製造方法が対象とする鋼材は鋼板で
あり、この製造法をＨ形鋼等の形鋼に適用することは適
当な常温・高温強度、高靱性、低降伏比を確保する上で
困難である。即ち、一定量のMoとNbを含有した鋼を例え
ばＨ形鋼の製造に適用した場合、Ｈ形鋼におけるフラン
ジとウェブとフランジの付け根であるフィレット部、並
びにウェブとフィレット部の温度差は、中間圧延終了
時、200℃近くもあるため、フランジ部を800〜1000℃の
温度範囲にて終了させた場合、各部位の常温強度は10kg
f/mm2程度ばらつきが生じる。さらに、ウェブは中間圧
延終了温度の絶対値が低くならざるを得ないため、Moと
Nbを複合添加した鋼の場合、Nbは主に析出強化に働き、
その結果常温強度および降伏比が高くなりすぎる。フィ
レット部は中間圧延終了時、他部位に比較し温度が高く
なっているため、組織が粗粒となり、焼入れ性が上昇
し、ベイナイト組織分率が上昇する。そのため、常温強
度が急激に増加し、且つ靱性が著しく低下する。
あり、この製造法をＨ形鋼等の形鋼に適用することは適
当な常温・高温強度、高靱性、低降伏比を確保する上で
困難である。即ち、一定量のMoとNbを含有した鋼を例え
ばＨ形鋼の製造に適用した場合、Ｈ形鋼におけるフラン
ジとウェブとフランジの付け根であるフィレット部、並
びにウェブとフィレット部の温度差は、中間圧延終了
時、200℃近くもあるため、フランジ部を800〜1000℃の
温度範囲にて終了させた場合、各部位の常温強度は10kg
f/mm2程度ばらつきが生じる。さらに、ウェブは中間圧
延終了温度の絶対値が低くならざるを得ないため、Moと
Nbを複合添加した鋼の場合、Nbは主に析出強化に働き、
その結果常温強度および降伏比が高くなりすぎる。フィ
レット部は中間圧延終了時、他部位に比較し温度が高く
なっているため、組織が粗粒となり、焼入れ性が上昇
し、ベイナイト組織分率が上昇する。そのため、常温強
度が急激に増加し、且つ靱性が著しく低下する。
本発明の目的は、圧延ままの状態で、耐火性および靱性
に優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法を提供するものであ
る。
に優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法を提供するものであ
る。
本発明は前述の問題点を克服し、目的を達成するもの
で、その要旨とするところは、重量比で、C:0.03〜0.20
％,Si:0.55％以下、Mn:0.2〜1.6％、Cr:0.2〜0.60％、M
o:0.4〜0.7％、Ti:0.005〜0.03％、N:0.001〜0.010％、
Al:0.1％以下を含み、残部はFeおよび不可避的不純物か
らなる鋼片を1100〜1350℃の温度域で再加熱後に圧延を
開始し、圧延途中でフランジ外側面のみを水冷し、フラ
ンジおよびウエブの各部位の温度が720〜850℃の範囲で
圧延を終了してミクロ組織を細粒化することを特徴とす
る耐火性および靱性の優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法
にある。
で、その要旨とするところは、重量比で、C:0.03〜0.20
％,Si:0.55％以下、Mn:0.2〜1.6％、Cr:0.2〜0.60％、M
o:0.4〜0.7％、Ti:0.005〜0.03％、N:0.001〜0.010％、
Al:0.1％以下を含み、残部はFeおよび不可避的不純物か
らなる鋼片を1100〜1350℃の温度域で再加熱後に圧延を
開始し、圧延途中でフランジ外側面のみを水冷し、フラ
ンジおよびウエブの各部位の温度が720〜850℃の範囲で
圧延を終了してミクロ組織を細粒化することを特徴とす
る耐火性および靱性の優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法
にある。
さて、本発明の特徴はSi−Mn鋼にMoとCrを複合添加した
成分組成の鋼片を高温で再加熱した後、圧延途中でフラ
ンジ外側面のみを水冷し、フランジおよびウエブ各部位
の温度を720〜850℃の比較的低温で熱間圧延を終了する
ことにあり、本発明によって製造されたＨ形鋼は各断面
共に、適当な常温強度および低降伏比と高い靱性を有
し、尚且つ600℃での降伏強度が建築基準法に定められ
た常温強度の３分の２以上あるという特性を備えてい
る。
成分組成の鋼片を高温で再加熱した後、圧延途中でフラ
ンジ外側面のみを水冷し、フランジおよびウエブ各部位
の温度を720〜850℃の比較的低温で熱間圧延を終了する
ことにあり、本発明によって製造されたＨ形鋼は各断面
共に、適当な常温強度および低降伏比と高い靱性を有
し、尚且つ600℃での降伏強度が建築基準法に定められ
た常温強度の３分の２以上あるという特性を備えてい
る。
次に本発明により製造されるＨ形鋼に係る特徴的な成分
元素とその添加量について説明する。
元素とその添加量について説明する。
Moは固溶体強化によって高温強度を増加させるが、これ
までの知見（特願昭63-143740号）では、600℃での高温
強度を確保するためには、NbとMoを複合添加し、微細な
炭窒化物を形成することを要点としているが、前述のＨ
形鋼の如く、中間圧延終了時の鋼材温度が部位毎に大き
く異なるような鋼材において、比較的低温でしか熱間圧
延が終了しないウェブはNbの析出強化により常温強度、
降伏比の大幅な上昇につながり、常温において溶接構造
用圧延鋼材（JIS G3106）に規定する性能並びに建築用
鋼材としての性能を満足出来ない。そこで、Nb添加を行
わず、高温における強度を確保するためには、MoとCrの
複合添加を行うことで鋼材の焼入れ性を向上させ、常温
組織におけるベイナイト組織分率をある程度確保する必
要がある。そのため、Moの添加量の下限を0.4％とする
必要があり、また常温において溶接構造用圧延鋼材（JI
S G3106）に規定する性能を満足するためには、上限を
0.7％とする必要がある。
までの知見（特願昭63-143740号）では、600℃での高温
強度を確保するためには、NbとMoを複合添加し、微細な
炭窒化物を形成することを要点としているが、前述のＨ
形鋼の如く、中間圧延終了時の鋼材温度が部位毎に大き
く異なるような鋼材において、比較的低温でしか熱間圧
延が終了しないウェブはNbの析出強化により常温強度、
降伏比の大幅な上昇につながり、常温において溶接構造
用圧延鋼材（JIS G3106）に規定する性能並びに建築用
鋼材としての性能を満足出来ない。そこで、Nb添加を行
わず、高温における強度を確保するためには、MoとCrの
複合添加を行うことで鋼材の焼入れ性を向上させ、常温
組織におけるベイナイト組織分率をある程度確保する必
要がある。そのため、Moの添加量の下限を0.4％とする
必要があり、また常温において溶接構造用圧延鋼材（JI
S G3106）に規定する性能を満足するためには、上限を
0.7％とする必要がある。
Crは母材の強度を高める元素であるが、0.6％を超える
と、常温において溶接構造用圧延鋼材（JIS G3106）に
規定する性能を満足できない上、溶接性も低下するた
め、添加量の上限を0.6％とした。また、0.2％未満では
強度向上効果が期待できないので下限を0.2％とした。
と、常温において溶接構造用圧延鋼材（JIS G3106）に
規定する性能を満足できない上、溶接性も低下するた
め、添加量の上限を0.6％とした。また、0.2％未満では
強度向上効果が期待できないので下限を0.2％とした。
また、Nb添加を行わないため、比較的低温でしか熱間圧
延が終了しないウェブについても適当な常温強度および
低降伏比にて製造できる。
延が終了しないウェブについても適当な常温強度および
低降伏比にて製造できる。
以下にその他の基本成分の限定理由について説明する。
Ｃ量の下限0.03％は母材の強度を確保させるための最小
量である。しかしＣ量が多すぎると母材靱性および溶接
性を劣化させるため、上限を0.20％とした。
量である。しかしＣ量が多すぎると母材靱性および溶接
性を劣化させるため、上限を0.20％とした。
Siは脱酸上鋼に含まれる元素で、Siが多くなると靱性が
低下するため、上限を0.55％とした。
低下するため、上限を0.55％とした。
Mnは強度、靱性を確保する上で不可欠の元素であり、そ
の下限は0.2％とする。しかし、Mn量が増すと、焼入れ
性が増加し、目標の母材の常温強度を得ることができな
いため、上限を1.6％とした。
の下限は0.2％とする。しかし、Mn量が増すと、焼入れ
性が増加し、目標の母材の常温強度を得ることができな
いため、上限を1.6％とした。
Tiは0.005〜0.03％の添加で、Tiの酸化物、炭窒化物を
形成し、溶接性を向上させるが、0.005％未満では効果
がなく、0.03％を超えると逆に溶接性に悪影響が生じ
る。
形成し、溶接性を向上させるが、0.005％未満では効果
がなく、0.03％を超えると逆に溶接性に悪影響が生じ
る。
Alは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、Siによっ
ても脱酸は行われるので、その含有量の下限は規定しな
い。しかし、Al量が多くなると鋼の清浄度が悪くなり、
靱性が低下するため、上限を0.1％とした。
ても脱酸は行われるので、その含有量の下限は規定しな
い。しかし、Al量が多くなると鋼の清浄度が悪くなり、
靱性が低下するため、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、含有量が0.001〜0.010％の範囲でTiとの炭窒化物を
形成し、溶接性を向上させる。しかし、0.001％未満で
はその効果がなく、0.010％を超えると逆に溶接性に悪
影響が生じる。
で、含有量が0.001〜0.010％の範囲でTiとの炭窒化物を
形成し、溶接性を向上させる。しかし、0.001％未満で
はその効果がなく、0.010％を超えると逆に溶接性に悪
影響が生じる。
尚、本発明が適用される鋼片は、不可避的不純物として
ＰおよびＳを含有する。但し、P,Sは高温強度に与える
影響は小さいので、その含有量については特に限定しな
い。
ＰおよびＳを含有する。但し、P,Sは高温強度に与える
影響は小さいので、その含有量については特に限定しな
い。
次に本発明の製造方法について説明する。
Ｈ形鋼の場合、圧延中水冷を行わず、通常圧延にて鋼材
の圧延を行った場合、中間圧延終了時の鋼材温度は部位
毎に大きく異なり、ベイナイト組織分率差が生じ、常温
強度のばらつきが発生し、各部位共、溶接構造用圧延鋼
材（JIS G3106）に規定する性能が得られない。そこ
で、本発明ではウェブ部に比べ、比較的高温で中間圧延
が終了するフランジ外側面のみを、圧延途中にて水冷を
行い、フランジおよびウエブの各部位の温度を720〜850
℃の温度範囲で圧延を終了することで、ベイナイト組成
分率のばらつきを小さくするものである。720℃未満の
変態点以下ではフェライト組織が加工を受けるため、降
伏比が上昇してしまう。また、850℃より高い温度では
組織が粗粒となり、ベイナイト組織分率のばらつきが大
きくなるので、本発明では圧延終了温度を720〜850℃の
範囲とした。
の圧延を行った場合、中間圧延終了時の鋼材温度は部位
毎に大きく異なり、ベイナイト組織分率差が生じ、常温
強度のばらつきが発生し、各部位共、溶接構造用圧延鋼
材（JIS G3106）に規定する性能が得られない。そこ
で、本発明ではウェブ部に比べ、比較的高温で中間圧延
が終了するフランジ外側面のみを、圧延途中にて水冷を
行い、フランジおよびウエブの各部位の温度を720〜850
℃の温度範囲で圧延を終了することで、ベイナイト組成
分率のばらつきを小さくするものである。720℃未満の
変態点以下ではフェライト組織が加工を受けるため、降
伏比が上昇してしまう。また、850℃より高い温度では
組織が粗粒となり、ベイナイト組織分率のばらつきが大
きくなるので、本発明では圧延終了温度を720〜850℃の
範囲とした。
本発明の特徴である鋼片へのMo添加による高温強度の上
昇を図るためには、再加熱時にMoを十分に溶体化させる
必要があるため、再加熱温度の下限を1100℃とした。ま
た、再加熱温度が高すぎると鋼片が著しく酸化された
り、変形するためその上限を1350℃とした。
昇を図るためには、再加熱時にMoを十分に溶体化させる
必要があるため、再加熱温度の下限を1100℃とした。ま
た、再加熱温度が高すぎると鋼片が著しく酸化された
り、変形するためその上限を1350℃とした。
周知の転炉、連続鋳造、圧延工程で第１表に示す鋼成分
のＨ形鋼を製造し、各部位の常温強度、靱性および600
℃の高温強度を調査した。
のＨ形鋼を製造し、各部位の常温強度、靱性および600
℃の高温強度を調査した。
第１表のＡ〜Ｃに本発明例、Ｄ〜Ｉに比較例の化学成分
を示す。続いて、第２表に本発明例と比較例についての
材質特性を示す。
を示す。続いて、第２表に本発明例と比較例についての
材質特性を示す。
第２表のＡ〜Ｃまでの本発明例では全て良好な常温及び
高温特性を有している。これに対し、比較例Ｄ〜Ｉでは
圧延中水冷を実施しないため、フランジ部の仕上げ温度
が850℃を超え、その結果常温強度が溶接構造用圧延鋼
材（JIS G3106）に規定する性能並びに靱性特性を満足
していない。また、Nb添加を行った場合、ウェブ部の降
伏比が80％を超えてしまっている。なお、第２表におけ
る測定部位は第１図に示すとおり、フランジ幅Ｂの1/2,
1/4部位およびウェブ高さＨの1/4部位である。
高温特性を有している。これに対し、比較例Ｄ〜Ｉでは
圧延中水冷を実施しないため、フランジ部の仕上げ温度
が850℃を超え、その結果常温強度が溶接構造用圧延鋼
材（JIS G3106）に規定する性能並びに靱性特性を満足
していない。また、Nb添加を行った場合、ウェブ部の降
伏比が80％を超えてしまっている。なお、第２表におけ
る測定部位は第１図に示すとおり、フランジ幅Ｂの1/2,
1/4部位およびウェブ高さＨの1/4部位である。
〔発明の効果〕 本発明に従って製造したＨ形鋼は各断面共に、600℃で
の降伏強度が建築基準法に定められた降伏強度の３分の
２以上、例えば40キロ級のＨ形鋼であれば16kgf/mm2以
上、50キロ級のＨ形鋼であれば22kgf/mm2以上で、尚且
つ靱性の優れた特徴を兼ね備えており、従って本発明は
産業上極めて有用な抵降伏比Ｈ形鋼の製造方法を提供す
るものである。
の降伏強度が建築基準法に定められた降伏強度の３分の
２以上、例えば40キロ級のＨ形鋼であれば16kgf/mm2以
上、50キロ級のＨ形鋼であれば22kgf/mm2以上で、尚且
つ靱性の優れた特徴を兼ね備えており、従って本発明は
産業上極めて有用な抵降伏比Ｈ形鋼の製造方法を提供す
るものである。
第１図はＨ形鋼における機械的性質の測定部位を示す断
面略図である。
面略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 和文 大阪府堺市築港八幡町１番地 新日本製鐵 株式會社堺製鐵所内 (56)参考文献 特開 平２−209421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286517（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】重量比で、C:0.03〜0.20％,Si:0.55％以
下、Mn:0.2〜1.6％、Cr:0.2〜0.60％、Mo:0.4〜0.7％、
Ti:0.005〜0.03％、N:0.001〜0.010％、Al:0.1％以下を
含み、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼片を11
00〜1350℃の温度域で再加熱後に圧延を開始し、圧延途
中でフランジ外側面のみを水冷し、フランジおよびウエ
ブの各部位の温度が720〜850℃の範囲で圧延を終了して
ミクロ組織を細粒化することを特徴とする耐火性および
靱性の優れた低降伏比Ｈ形鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224728A JPH0737647B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 耐火性および靭性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224728A JPH0737647B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 耐火性および靭性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107240A JPH04107240A (ja) | 1992-04-08 |
| JPH0737647B2 true JPH0737647B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=16818315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224728A Expired - Lifetime JPH0737647B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 耐火性および靭性の優れた低降伏比ｈ形鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737647B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037856A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | 伝送装置における異常報知方式 |
| JPS63176425A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 残留応力の少ない低降伏比高張力鋼の製法 |
| JPH0615689B2 (ja) * | 1987-05-19 | 1994-03-02 | 新日本製鐵株式会社 | 低降状比高張力鋼の製造方法 |
| JPH0277523A (ja) * | 1988-06-13 | 1990-03-16 | Nippon Steel Corp | 耐火性の優れた建築用低降伏比鋼材の製造方法およびその鋼材を用いた建築用鋼材料 |
| JPH0788554B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1995-09-27 | 日本鋼管株式会社 | 建築用耐火鋼材 |
| JPH02209421A (ja) * | 1989-02-07 | 1990-08-20 | Kawasaki Steel Corp | 低降伏比高張力鋼の製造方法 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2224728A patent/JPH0737647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107240A (ja) | 1992-04-08 |
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