JPH0739609B2 - 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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- JPH0739609B2 JPH0739609B2 JP3075250A JP7525091A JPH0739609B2 JP H0739609 B2 JPH0739609 B2 JP H0739609B2 JP 3075250 A JP3075250 A JP 3075250A JP 7525091 A JP7525091 A JP 7525091A JP H0739609 B2 JPH0739609 B2 JP H0739609B2
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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。
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。
【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 ３
１２４；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、ＪＩＳ 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 ４
１０９；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 ３
１２４；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、ＪＩＳ 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 ４
１０９；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 ３１
２４；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 ３１
２４；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 ／mm
2 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。
2 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
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１０
００〜１３５０℃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６０kg
f ／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
００〜１３５０℃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６０kg
f ／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
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１０
００〜１３５０℃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。
００〜１３５０℃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。
【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／mm2 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。
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／mm2 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、０．０
５％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。
して確保するための有効な元素である。しかし、０．０
５％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。
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。
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。
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。
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。
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０．００３
％以上０．１％未満に規定する。
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０．００３
％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。
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。
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、０．０５
％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。
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、０．０５
％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。
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。
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０．０５
％以上１．５％未満に規定する。
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０．０５
％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０．０
０５％未満に規定する。次に、製造プロセスについて説
明する。
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０．０
０５％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 〜Ａ
ｒ3＋１５０℃に規定する。
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 〜Ａ
ｒ3＋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。
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 ／mm2 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 ／mm2 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 ／mm2 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 ／mm2 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 ／mm2
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。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。
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 ／mm2
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。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Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を１
０００〜１３５０℃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８
８０℃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Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を１
０００〜１３５０℃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。 - 【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８
８０℃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 JPH04311520A (ja) | 1992-11-04 |
| JPH0739609B2 true 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) |
Families Citing this family (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04311520A (ja) | 1992-11-04 |
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