JPH10176240A - トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 - Google Patents
トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法Info
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- JPH10176240A JPH10176240A JP8334314A JP33431496A JPH10176240A JP H10176240 A JPH10176240 A JP H10176240A JP 8334314 A JP8334314 A JP 8334314A JP 33431496 A JP33431496 A JP 33431496A JP H10176240 A JPH10176240 A JP H10176240A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、耐溶接割れ性が良好で水素性欠陥が
極めて少なく、さらに靭性も良好な引張強度５９０Ｎ／
mm2 級のトンネル支保工用Ｈ形鋼とその製造方法を提供
する。 【解決手段】重量％でＣ：０．０４％〜０．１３％、Ｓ
ｉ：０．０５％〜０．４０％、Ｍｎ：０．３％〜１．５
％、Ａｌ：０．００５％〜０．１０％を含み、さらに不
純物としてＳ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０２０％以
下、Ｈ：２．５ppm 以下、そのほかの化学成分を所定の
範囲内とした鋼を、加熱温度１２００℃以上、圧延終了
温度９００℃以上の圧延条件で圧延後２℃／ｓ以上３０
℃／ｓ以下の冷却速度で６５０℃以下まで冷却すること
により、フランジ厚さ、ウエブ厚さが共に６〜２５mm
で、引張強度が５９０〜７８０Ｎ／mm2 で、フェライト
＋パーライトの分率が６０％以上の組織を有するトンネ
ル支保工用Ｈ形鋼を製造する。
極めて少なく、さらに靭性も良好な引張強度５９０Ｎ／
mm2 級のトンネル支保工用Ｈ形鋼とその製造方法を提供
する。 【解決手段】重量％でＣ：０．０４％〜０．１３％、Ｓ
ｉ：０．０５％〜０．４０％、Ｍｎ：０．３％〜１．５
％、Ａｌ：０．００５％〜０．１０％を含み、さらに不
純物としてＳ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０２０％以
下、Ｈ：２．５ppm 以下、そのほかの化学成分を所定の
範囲内とした鋼を、加熱温度１２００℃以上、圧延終了
温度９００℃以上の圧延条件で圧延後２℃／ｓ以上３０
℃／ｓ以下の冷却速度で６５０℃以下まで冷却すること
により、フランジ厚さ、ウエブ厚さが共に６〜２５mm
で、引張強度が５９０〜７８０Ｎ／mm2 で、フェライト
＋パーライトの分率が６０％以上の組織を有するトンネ
ル支保工用Ｈ形鋼を製造する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトンネル工事におけ
る支保に用いられる高強度Ｈ形鋼およびその製造法に関
するものである。
る支保に用いられる高強度Ｈ形鋼およびその製造法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】トンネルの支保のパターンとしては地質
の状況に応じて種々のものが実用化されており、詳細は
トンネル標準示方書（山岳編）などに述べられている。
ロックボルトを地中に打ち込む方法は共通であるが、ト
ンネルの内壁を支保するものとしてはコンクリートを吹
き付けるもの、鋼製の支保工をアーチ型に曲げ加工して
用いるものが主なものである。従来は鋼製の支保工とし
て曲げ加工性の良い４００Ｎ／mm2 級の高張力の形鋼が
用いられてきた。しかしながら、近年のトンネルの大断
面化により、トンネルの断面形状が従来の円形から偏平
になり、荷重形態も軸力のみが主たる外力であったもの
から、軸力と曲げ力が組合わさったものに変化してき
た。そのため、従来の４００Ｎ／mm2 級の鋼製の支保工
を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要とな
り、施工工期が長くなり且つ施工コストは大幅に増加す
るという問題点があった。
の状況に応じて種々のものが実用化されており、詳細は
トンネル標準示方書（山岳編）などに述べられている。
ロックボルトを地中に打ち込む方法は共通であるが、ト
ンネルの内壁を支保するものとしてはコンクリートを吹
き付けるもの、鋼製の支保工をアーチ型に曲げ加工して
用いるものが主なものである。従来は鋼製の支保工とし
て曲げ加工性の良い４００Ｎ／mm2 級の高張力の形鋼が
用いられてきた。しかしながら、近年のトンネルの大断
面化により、トンネルの断面形状が従来の円形から偏平
になり、荷重形態も軸力のみが主たる外力であったもの
から、軸力と曲げ力が組合わさったものに変化してき
た。そのため、従来の４００Ｎ／mm2 級の鋼製の支保工
を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要とな
り、施工工期が長くなり且つ施工コストは大幅に増加す
るという問題点があった。
【０００３】しかしながらこれまでにトンネル支保用に
４００Ｎ／mm2 級を越える支保工が用いられた例はな
い。これは、トンネル支保工には強度のみならず、耐溶
接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこと、靭性が
良好なことなど、多くの要求が伴うため、高強度鋼でこ
れらの要求を満足することは難しかったためである。
４００Ｎ／mm2 級を越える支保工が用いられた例はな
い。これは、トンネル支保工には強度のみならず、耐溶
接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこと、靭性が
良好なことなど、多くの要求が伴うため、高強度鋼でこ
れらの要求を満足することは難しかったためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、耐溶
接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、さらに靭
性も良好な引張強度５９０Ｎ／mm2 級以上のトンネル支
保工用Ｈ形鋼とその製造方法を提供することを目的とす
る。
接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、さらに靭
性も良好な引張強度５９０Ｎ／mm2 級以上のトンネル支
保工用Ｈ形鋼とその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような従
来のトンネル支保工用Ｈ形鋼の欠点を有利に排除しう
る、耐溶接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、
さらに靭性も良好な引張強度５９０Ｎ／mm2 級以上のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼とその製造方法であり、その要旨
とする所は次の通りである。 （１）重量％で、 Ｃ ：０．０４％〜０．１３％、 Ｓｉ：０．０５％〜０．４０％、 Ｍｎ：０．３％〜１．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．１０％、 不純物として Ｓ：０．０１０％以下、 Ｐ：０．０２０％以下、 Ｈ：２．５ppm 以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなるフランジとウェブの厚みが６mm以上２
５mm以下であり且つ全面にわたりフェライトとパーライ
ト組織の合計が６０％以上９０％以下であることをこと
を特徴とする引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ
／mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
来のトンネル支保工用Ｈ形鋼の欠点を有利に排除しう
る、耐溶接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、
さらに靭性も良好な引張強度５９０Ｎ／mm2 級以上のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼とその製造方法であり、その要旨
とする所は次の通りである。 （１）重量％で、 Ｃ ：０．０４％〜０．１３％、 Ｓｉ：０．０５％〜０．４０％、 Ｍｎ：０．３％〜１．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．１０％、 不純物として Ｓ：０．０１０％以下、 Ｐ：０．０２０％以下、 Ｈ：２．５ppm 以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなるフランジとウェブの厚みが６mm以上２
５mm以下であり且つ全面にわたりフェライトとパーライ
ト組織の合計が６０％以上９０％以下であることをこと
を特徴とする引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ
／mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
【０００６】また、本発明は上記（１）記載のトンネル
支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分として、以下の（２）
乃至（７）の各項に記載した成分を各項記載毎に、ある
いは各項を組合わせてさらに含有させることができる。 （２）重量％で、Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１０％の１種または２種以上
を含有すること。 （３）重量％で、Ｖ：０．００５％〜０．１％を含有す
ること。 （４）重量％で、 Ｃｕ：０．０５％〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｒ：０．０５％〜０．５％、 Ｍｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｗ ：０．０５％〜０．５％ の１種または２種以上を含有すること。 （５）重量％で、Ｂ：０．０００２％〜０．００２５％
を含有すること。 （６）重量％で、Ｒｅｍ：０．００２％〜０．１０％、
Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の１種または２
種以上を含有すること。 （７）重量％で、Ｍｇ：０．０００３％〜０．０１％を
含有すること。
支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分として、以下の（２）
乃至（７）の各項に記載した成分を各項記載毎に、ある
いは各項を組合わせてさらに含有させることができる。 （２）重量％で、Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１０％の１種または２種以上
を含有すること。 （３）重量％で、Ｖ：０．００５％〜０．１％を含有す
ること。 （４）重量％で、 Ｃｕ：０．０５％〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｒ：０．０５％〜０．５％、 Ｍｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｗ ：０．０５％〜０．５％ の１種または２種以上を含有すること。 （５）重量％で、Ｂ：０．０００２％〜０．００２５％
を含有すること。 （６）重量％で、Ｒｅｍ：０．００２％〜０．１０％、
Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の１種または２
種以上を含有すること。 （７）重量％で、Ｍｇ：０．０００３％〜０．０１％を
含有すること。
【０００７】（８）さらに本発明は上記（１）乃至
（７）の何れか一つに記載の成分を含有する鋼片または
鋳片を１２００℃以上に加熱した後に９００℃以上の温
度域でフランジ厚６mm以上２５mm以下、ウエブ厚さ６mm
以上２５mm以下の範囲にあるＨ形鋼への圧延を終了し、
圧延後２℃／ｓ以上３０℃／ｓ以下の冷却速度で６５０
℃以下まで冷却し、フェライトとパーライト組織の合計
を６０％〜９０％とすることを特徴とする引張り強度が
５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼の製造方法である。
（７）の何れか一つに記載の成分を含有する鋼片または
鋳片を１２００℃以上に加熱した後に９００℃以上の温
度域でフランジ厚６mm以上２５mm以下、ウエブ厚さ６mm
以上２５mm以下の範囲にあるＨ形鋼への圧延を終了し、
圧延後２℃／ｓ以上３０℃／ｓ以下の冷却速度で６５０
℃以下まで冷却し、フェライトとパーライト組織の合計
を６０％〜９０％とすることを特徴とする引張り強度が
５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の根幹をなす技術思想は以下の通りである。
大断面のトンネルに従来の４００Ｎ／mm2 級の鋼製の支
保工を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要
となり、施工工期が長くなり且つ施工コストは大幅に増
加してしまう。従来のサイズで大断面のトンネルに耐え
得る断面係数を有するためには、Ｈ形鋼の強度は５９０
Ｎ／mm2 以上必要である。
る。本発明の根幹をなす技術思想は以下の通りである。
大断面のトンネルに従来の４００Ｎ／mm2 級の鋼製の支
保工を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要
となり、施工工期が長くなり且つ施工コストは大幅に増
加してしまう。従来のサイズで大断面のトンネルに耐え
得る断面係数を有するためには、Ｈ形鋼の強度は５９０
Ｎ／mm2 以上必要である。
【０００９】一般に、鋼を高強度化する方法としては固
溶強化、析出効果、変態強化、加工硬化などの機構が用
いられる。Ｈ形鋼のように部位によって厚みが異なり、
よって熱間圧延後に変態する際の冷却速度も異なる場合
は、強化機構が冷却速度に比較的依存しない固溶強化、
加工硬化を用いることが好ましい。しかし過度の固溶強
化は溶接性を損ない且つ製造コストを著しく上昇させ
る。またＨ形鋼を冷間加工で製造することは加工装置に
多大なパワーが要求されるため不可能に近く、よって加
工硬化による高強度化も期待できない。析出効果、変態
強化は変態時の冷却速度依存性が非常に大きいため、こ
れまではＨ形鋼の高強度化機構としては不適であった。
溶強化、析出効果、変態強化、加工硬化などの機構が用
いられる。Ｈ形鋼のように部位によって厚みが異なり、
よって熱間圧延後に変態する際の冷却速度も異なる場合
は、強化機構が冷却速度に比較的依存しない固溶強化、
加工硬化を用いることが好ましい。しかし過度の固溶強
化は溶接性を損ない且つ製造コストを著しく上昇させ
る。またＨ形鋼を冷間加工で製造することは加工装置に
多大なパワーが要求されるため不可能に近く、よって加
工硬化による高強度化も期待できない。析出効果、変態
強化は変態時の冷却速度依存性が非常に大きいため、こ
れまではＨ形鋼の高強度化機構としては不適であった。
【００１０】しかしながら本発明者らは、所定の成分系
の鋼を用いて、所定のサイズのＨ形鋼に圧延し、さらに
圧延後に所定の冷却速度で冷却すれば、全体の金属組織
の６０％以上９０％以下がフェライトとパーライトの混
合組織となり、残りがより高強度のベイナイト、マルテ
ンサイトまたはそれらの混合組織となり、これにより５
９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下の範囲の任意の強
度が安定して得られることを見出した。
の鋼を用いて、所定のサイズのＨ形鋼に圧延し、さらに
圧延後に所定の冷却速度で冷却すれば、全体の金属組織
の６０％以上９０％以下がフェライトとパーライトの混
合組織となり、残りがより高強度のベイナイト、マルテ
ンサイトまたはそれらの混合組織となり、これにより５
９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下の範囲の任意の強
度が安定して得られることを見出した。
【００１１】また、トンネル支保工には強度のみなら
ず、耐溶接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこ
と、靭性、延性が良好なことなど、多くの要求が伴い、
従来の高強度鋼でこれらの要求を満足することは難しか
ったが、本発明のように比較的少ない合金添加量で均一
なフェライトとパーライトの混合組織とすれば、耐溶接
割れ性、靭性、延性ともに良好な特性が得られることも
見出した。また、水素性欠陥の防止は鋼中の水素量を制
限することにより達成可能である。
ず、耐溶接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこ
と、靭性、延性が良好なことなど、多くの要求が伴い、
従来の高強度鋼でこれらの要求を満足することは難しか
ったが、本発明のように比較的少ない合金添加量で均一
なフェライトとパーライトの混合組織とすれば、耐溶接
割れ性、靭性、延性ともに良好な特性が得られることも
見出した。また、水素性欠陥の防止は鋼中の水素量を制
限することにより達成可能である。
【００１２】以下に製造方法の限定理由を詳細に説明す
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。Ｃは、鋼を強化するのに有効な元素であり、
０．０４％未満では十分な強度が得られない。一方、そ
の含有量が０．１３％を超えると硬化しすぎて割れやす
くなる。
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。Ｃは、鋼を強化するのに有効な元素であり、
０．０４％未満では十分な強度が得られない。一方、そ
の含有量が０．１３％を超えると硬化しすぎて割れやす
くなる。
【００１３】Ｓｉは脱酸元素として、また鋼の強化元素
として有効であるが、０．０５％未満の含有量ではその
効果がない。一方、０．４％を超えると、溶接部の靭性
を損なう。Ｍｎは鋼の強化に有効な元素であり、０．３
％未満では十分な効果が得られない。一方、その含有量
が１．５％を超えると鋼の加工性を劣化させる。
として有効であるが、０．０５％未満の含有量ではその
効果がない。一方、０．４％を超えると、溶接部の靭性
を損なう。Ｍｎは鋼の強化に有効な元素であり、０．３
％未満では十分な効果が得られない。一方、その含有量
が１．５％を超えると鋼の加工性を劣化させる。
【００１４】Ａｌは脱酸元素として添加される。０．０
０５％未満の含有量ではその効果がなく、０．１％を超
えると、鋼の表面性状を損なう。ＳはＭｎＳを生成し、
超音波探傷時の不合格の原因となるため、含有量を０．
０１％以下に制限する。
０５％未満の含有量ではその効果がなく、０．１％を超
えると、鋼の表面性状を損なう。ＳはＭｎＳを生成し、
超音波探傷時の不合格の原因となるため、含有量を０．
０１％以下に制限する。
【００１５】Ｐは靭性を劣化するため、含有量を０．０
２％以下に制限する。Ｈは水素性欠陥の原因となる。す
なわち、水素は圧延前の鋼片または鋳片内にあるポロシ
ティー内に集まり、圧延によりそのポロシティーが圧着
するのを阻害するため、含有量を２．５ppm 以下に制限
する。
２％以下に制限する。Ｈは水素性欠陥の原因となる。す
なわち、水素は圧延前の鋼片または鋳片内にあるポロシ
ティー内に集まり、圧延によりそのポロシティーが圧着
するのを阻害するため、含有量を２．５ppm 以下に制限
する。
【００１６】さらに本発明では以下の成分を必要に応じ
て添加する。ＮｂとＴｉは何れも微量の添加で結晶粒の
微細化と析出硬化の面で有効に機能するが、過度に添加
すると析出脆化をおこす。このためその添加量の上限を
０．１０％とする。添加量が少なすぎると効果がないた
め、Ｔｉの添加量の下限を０．００２％、Ｎｂの添加量
の下限を０．００５％とする。
て添加する。ＮｂとＴｉは何れも微量の添加で結晶粒の
微細化と析出硬化の面で有効に機能するが、過度に添加
すると析出脆化をおこす。このためその添加量の上限を
０．１０％とする。添加量が少なすぎると効果がないた
め、Ｔｉの添加量の下限を０．００２％、Ｎｂの添加量
の下限を０．００５％とする。
【００１７】Ｖは微量の添加で析出強化をもたらすが、
過度に添加すると析出脆化をおこす。このためその添加
量の上限を０．１０％とする。添加量が少なすぎると効
果がないため、添加量の下限を０．００５％とする。
過度に添加すると析出脆化をおこす。このためその添加
量の上限を０．１０％とする。添加量が少なすぎると効
果がないため、添加量の下限を０．００５％とする。
【００１８】Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗは何れ
も鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明におけ
る場合、その添加により鋼の強度を高めることができる
が、過度の量の添加は鋼を硬化させ割れやすくするた
め、Ｃｕ≦０．５％、Ｎｉ≦０．５％、Ｃｒ≦０．５
％、Ｍｏ≦０．５％、Ｃｏ≦０．５％、Ｗ≦０．５％に
限定する。また添加量が少なすぎると効果がないため添
加量の下限を何れの元素とも０．０５％とする。
も鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明におけ
る場合、その添加により鋼の強度を高めることができる
が、過度の量の添加は鋼を硬化させ割れやすくするた
め、Ｃｕ≦０．５％、Ｎｉ≦０．５％、Ｃｒ≦０．５
％、Ｍｏ≦０．５％、Ｃｏ≦０．５％、Ｗ≦０．５％に
限定する。また添加量が少なすぎると効果がないため添
加量の下限を何れの元素とも０．０５％とする。
【００１９】Ｂは鋼の焼入れ性を向上させる元素であ
る。本発明における場合、その添加により鋼の強度を高
めることができるが、過度の添加はＢの析出物を増加さ
せて鋼の靭性を損なうためその含有量の上限を０．００
２５％とする。また添加量が少なすぎると効果がないた
め添加量の下限を０．０００２％とする。
る。本発明における場合、その添加により鋼の強度を高
めることができるが、過度の添加はＢの析出物を増加さ
せて鋼の靭性を損なうためその含有量の上限を０．００
２５％とする。また添加量が少なすぎると効果がないた
め添加量の下限を０．０００２％とする。
【００２０】ＲｅｍとＣａはＳの無害化に有効である
が、添加量が少ないとＳが有害のまま残り、過度の添加
は靭性を損なうため、Ｒｅｍ：０．００２％〜０．１０
％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の範囲で添
加する。
が、添加量が少ないとＳが有害のまま残り、過度の添加
は靭性を損なうため、Ｒｅｍ：０．００２％〜０．１０
％、Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％の範囲で添
加する。
【００２１】Ｍｇは微細な酸化物となり鋼の組織を微細
化し靭性を向上させる。０．０００３％未満ではその効
果がなく、０．０１％を越えると酸化物を起点とした割
れが生じやすくなるため含有量を０．０００３％〜０．
０１％の範囲とする。
化し靭性を向上させる。０．０００３％未満ではその効
果がなく、０．０１％を越えると酸化物を起点とした割
れが生じやすくなるため含有量を０．０００３％〜０．
０１％の範囲とする。
【００２２】次に本発明におけるＨ形鋼のサイズの条件
について述べる。フランジ厚さ、ウェブ厚さともに６mm
以上２５mm以下の範囲に制限し、圧延後に所定の冷却速
度で冷却することにより、本発明鋼の成分範囲でフェラ
イトとパーライト組織の分率を６０％以上とすることが
できる。フェライト＋パーライト組織分率が６０％未満
では十分な靭性が得られなくなる。フェライトの形状は
粒状、針状何れでも構わない。また、引張強度が５９０
Ｎ／mm2 であればこの厚みの範囲で十分な断面係数と支
保力を有することができる。
について述べる。フランジ厚さ、ウェブ厚さともに６mm
以上２５mm以下の範囲に制限し、圧延後に所定の冷却速
度で冷却することにより、本発明鋼の成分範囲でフェラ
イトとパーライト組織の分率を６０％以上とすることが
できる。フェライト＋パーライト組織分率が６０％未満
では十分な靭性が得られなくなる。フェライトの形状は
粒状、針状何れでも構わない。また、引張強度が５９０
Ｎ／mm2 であればこの厚みの範囲で十分な断面係数と支
保力を有することができる。
【００２３】次に本発明におけるＨ形鋼の製造条件につ
いて述べる。本発明鋼で十分な強度を得るためには圧延
前の加熱工程で十分にγを粒成長させて、その後の焼入
れ性を向上させることが必要であるため加熱温度の下限
を１２００℃とする。さらに圧延終了温度が低くなりす
ぎると圧延歪みが残留した状態で変態するため焼き入れ
性が低下する。本発明鋼では熱間圧延中にオーステナイ
トを十分に再結晶させて、圧延歪みをほぼ完全に除去す
る必要があるため、圧延仕上げ温度を９００℃以上とす
る。この様な条件で加熱・圧延した後の冷却速度が遅い
と比較的粒径の大きいオーステナイト粒界から大きなフ
ェライト粒径が変態して靭性を劣化させてしまう。よっ
て、加熱・圧延後に２℃／ｓ以上３０℃／ｓ以下の冷却
速度で６５０℃以下冷却する。これにより、比較的微細
なフェライトとパーライトの混合組織の分率が６０％以
上９０％以下で残りがベイナイトまたはマルテンサイト
である組織が得られる。このような組織からなるＨ形鋼
は所定の強度を有し、さらに靭性も良好である。冷却速
度が２℃／ｓ未満ではα粒径が粗大で靭性が劣化し、３
０℃／ｓ以上ではマルテンサイト組織の分率が高くなり
すぎて強度が過大となる。また冷却停止温度が６５０℃
以上では、やはりフェライト粒径が粗大になり十分な靭
性が得られない。
いて述べる。本発明鋼で十分な強度を得るためには圧延
前の加熱工程で十分にγを粒成長させて、その後の焼入
れ性を向上させることが必要であるため加熱温度の下限
を１２００℃とする。さらに圧延終了温度が低くなりす
ぎると圧延歪みが残留した状態で変態するため焼き入れ
性が低下する。本発明鋼では熱間圧延中にオーステナイ
トを十分に再結晶させて、圧延歪みをほぼ完全に除去す
る必要があるため、圧延仕上げ温度を９００℃以上とす
る。この様な条件で加熱・圧延した後の冷却速度が遅い
と比較的粒径の大きいオーステナイト粒界から大きなフ
ェライト粒径が変態して靭性を劣化させてしまう。よっ
て、加熱・圧延後に２℃／ｓ以上３０℃／ｓ以下の冷却
速度で６５０℃以下冷却する。これにより、比較的微細
なフェライトとパーライトの混合組織の分率が６０％以
上９０％以下で残りがベイナイトまたはマルテンサイト
である組織が得られる。このような組織からなるＨ形鋼
は所定の強度を有し、さらに靭性も良好である。冷却速
度が２℃／ｓ未満ではα粒径が粗大で靭性が劣化し、３
０℃／ｓ以上ではマルテンサイト組織の分率が高くなり
すぎて強度が過大となる。また冷却停止温度が６５０℃
以上では、やはりフェライト粒径が粗大になり十分な靭
性が得られない。
【００２４】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。まず表１に示す化学成分の鋼を表２に示す製造条件
で第２表中に示すサイズのＨ形鋼とした。このＨ形鋼の
各位置での金属組織、強度、伸び、靭性さらには最高硬
さ試験における最高硬度、溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果
は表３に示すようになる。
る。まず表１に示す化学成分の鋼を表２に示す製造条件
で第２表中に示すサイズのＨ形鋼とした。このＨ形鋼の
各位置での金属組織、強度、伸び、靭性さらには最高硬
さ試験における最高硬度、溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果
は表３に示すようになる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【発明の効果】表３によると、本発明のＨ形鋼は何れも
フェライト・パーライト主体の組織を有し、引張強度５
９０Ｎ／mm2 以上を有し、且つ伸び、衝撃値共に従来鋼
に比べて良好である。さらにＨ形鋼の部位による材質の
差も小さく安定していることがわかる。さらに最高硬さ
試験における最高硬度はのきなみ２８０程度と従来鋼の
それに比べて格段に低く、十分な耐溶接割れ性を有する
ことがわかる。さらに溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果から
不合格材は皆無であった。このように本発明鋼および発
明法を適用することにより、大断面トンネルの支保工と
して使用するに十分な特性を有する引張強度５９０Ｎ／
mm2 以上のＨ形鋼が得られることが確認できた。
フェライト・パーライト主体の組織を有し、引張強度５
９０Ｎ／mm2 以上を有し、且つ伸び、衝撃値共に従来鋼
に比べて良好である。さらにＨ形鋼の部位による材質の
差も小さく安定していることがわかる。さらに最高硬さ
試験における最高硬度はのきなみ２８０程度と従来鋼の
それに比べて格段に低く、十分な耐溶接割れ性を有する
ことがわかる。さらに溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果から
不合格材は皆無であった。このように本発明鋼および発
明法を適用することにより、大断面トンネルの支保工と
して使用するに十分な特性を有する引張強度５９０Ｎ／
mm2 以上のＨ形鋼が得られることが確認できた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｅ２１Ｄ 15/00 Ｅ２１Ｄ 15/00
Claims (8)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０４％〜０．１３％、 Ｓｉ：０．０５％〜０．４０％、 Ｍｎ：０．３％〜１．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．１０％、 不純物として Ｓ：０．０１０％以下、 Ｐ：０．０２０％以下、 Ｈ：２．５ppm 以下に制限し、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるフランジとウ
ェブの厚みが６mm以上２５mm以下であり且つ全面にわた
りフェライトとパーライト組織の合計が６０％以上９０
％以下であることをことを特徴とする引張り強度が５９
０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下のトンネル支保工用
Ｈ形鋼。 - 【請求項２】 請求項１に記載のトンネル支保工用Ｈ形
鋼において、鋼成分としてさらに重量％で、 Ｔｉ：０．００２％〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００５％〜０．１０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０Ｎ／mm2以上７８０Ｎ／mm2 以下のトン
ネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載のトンネル支
保工用Ｈ形鋼において、鋼成分としてさらに重量％で、
Ｖ：０．００５％〜０．１％を含有することを特徴とす
る引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以下
のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか一つに記載のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分としてさらに重
量％で、 Ｃｕ：０．０５％〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｒ：０．０５％〜０．５％、 Ｍｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５％〜０．５％、 Ｗ ：０．０５％〜０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０Ｎ／mm2以上７８０Ｎ／mm2 以下のトン
ネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか一つに記載のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分としてさらに重
量％で、Ｂ：０．０００２％〜０．００２５％を含有す
ることを特徴とする引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７
８０Ｎ／mm2以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の何れか一つに記載のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分としてさらに重
量％で、 Ｒｅｍ：０．００２％〜０．１０％、 Ｃａ：０．０００３％〜０．００３０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０Ｎ／mm2以上７８０Ｎ／mm2 以下のトン
ネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の何れか一つに記載のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼において、鋼成分としてさらに重
量％で、Ｍｇ：０．０００３％〜０．０１％を含有する
ことを特徴とする引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７８
０Ｎ／mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項８】 請求項１乃至７の何れか一つに記載の成
分を有する鋼片または鋳片を１２００℃以上に加熱した
後に９００℃以上の温度域でフランジ厚６mm以上２５mm
以下、ウエブ厚さ６mm以上２５mm以下の範囲にあるＨ形
鋼への圧延を終了し、圧延後２℃／ｓ以上３０℃／ｓ以
下の冷却速度で６５０℃以下まで冷却し、フェライトと
パーライト組織の合計を６０％〜９０％とすることを特
徴とする引張り強度が５９０Ｎ／mm2 以上７８０Ｎ／mm
2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33431496A JP3579557B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| JPH10176240A true JPH10176240A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3579557B2 JP3579557B2 (ja) | 2004-10-20 |
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| JP33431496A Expired - Lifetime JP3579557B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
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1996
- 1996-12-13 JP JP33431496A patent/JP3579557B2/ja not_active Expired - Lifetime
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