JP2002206136A - 耐火性に優れた建築用鋼およびその製造法 - Google Patents
耐火性に優れた建築用鋼およびその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 建築、土木等の分野において、各種構造物に
用いる７００℃、８００℃における高温強度の優れた優
れた耐火性を有する鋼材およびその製造法を提供する。 【解決手段】 Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖを含有するとともにフェ
ライトとベイナイトの混合組織におけるベイナイト分率
を２０〜７０％に限定する。また製造条件として、加
熱、圧延後、所定の温度から水冷し、６００〜７００℃
で冷却を停止し、その後放冷する。
用いる７００℃、８００℃における高温強度の優れた優
れた耐火性を有する鋼材およびその製造法を提供する。 【解決手段】 Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖを含有するとともにフェ
ライトとベイナイトの混合組織におけるベイナイト分率
を２０〜７０％に限定する。また製造条件として、加
熱、圧延後、所定の温度から水冷し、６００〜７００℃
で冷却を停止し、その後放冷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は建築、土木等の分野
において、各種構造物に用いる７００℃、８００℃にお
ける高温強度の優れた優れた耐火性を有する鋼材および
その製造法に関するものである。
において、各種構造物に用いる７００℃、８００℃にお
ける高温強度の優れた優れた耐火性を有する鋼材および
その製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】建築、土木などの分野における各種建築
用鋼材として、ＪＩＳ等で規格化された鋼材等が広く利
用されている。ところで、ビルや事務所、住居、立体駐
車場などの建築物に前記の鋼材を用いる場合は、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、建築関係諸法令では、火災時
に鋼材温度が３５０℃以上にならないように規定されて
いる。
用鋼材として、ＪＩＳ等で規格化された鋼材等が広く利
用されている。ところで、ビルや事務所、住居、立体駐
車場などの建築物に前記の鋼材を用いる場合は、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、建築関係諸法令では、火災時
に鋼材温度が３５０℃以上にならないように規定されて
いる。
【０００３】すなわち、前記鋼材は３５０℃程度で耐力
が常温時の２／３程度になり、必要な強度を下回るため
である。鋼材を建築物に利用する場合、火災時において
鋼材の温度が３５０℃に達しないように耐火被覆を施し
て使用される。そのため、鋼材費用に対し、耐火被覆工
費が高額になり、建設コストが大幅に上昇することが避
けられない。
が常温時の２／３程度になり、必要な強度を下回るため
である。鋼材を建築物に利用する場合、火災時において
鋼材の温度が３５０℃に達しないように耐火被覆を施し
て使用される。そのため、鋼材費用に対し、耐火被覆工
費が高額になり、建設コストが大幅に上昇することが避
けられない。
【０００４】最近、上記の課題を解決するため、例えば
特開平２−７７５２３号公報や特開平１０−６８０４４
号公報が開示されている。しかしながら特開平２−７７
５２３号公報は、相当量のＭｏとＮｂを添加した鋼で、
６００℃の耐力が常温耐力の７０％以上を確保するもの
であるが、７００℃での耐力は示されていない。
特開平２−７７５２３号公報や特開平１０−６８０４４
号公報が開示されている。しかしながら特開平２−７７
５２３号公報は、相当量のＭｏとＮｂを添加した鋼で、
６００℃の耐力が常温耐力の７０％以上を確保するもの
であるが、７００℃での耐力は示されていない。
【０００５】また特開平１０−６８０４４号公報では、
相当量のＭｏとＮｂを添加した鋼でミクロ組織をバイナ
イト単相とすることにより７００℃の耐力が常温耐力の
５６％以上を確保するものであるが、８００℃での耐力
は示されていない。またベイナイト単相とした場合、常
温強度が増加し規格強度の上限を超えるという問題も発
生することがわかった。すなわち、６００℃程度の高温
強度を確保した鋼はすでに市場でも使用されており、７
００℃で一定の強度を確保する鋼材の発明がなされてい
るが、７００℃、８００℃での高温強度を確保できる実
用鋼の製造は困難であった。
相当量のＭｏとＮｂを添加した鋼でミクロ組織をバイナ
イト単相とすることにより７００℃の耐力が常温耐力の
５６％以上を確保するものであるが、８００℃での耐力
は示されていない。またベイナイト単相とした場合、常
温強度が増加し規格強度の上限を超えるという問題も発
生することがわかった。すなわち、６００℃程度の高温
強度を確保した鋼はすでに市場でも使用されており、７
００℃で一定の強度を確保する鋼材の発明がなされてい
るが、７００℃、８００℃での高温強度を確保できる実
用鋼の製造は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように建築物に
鋼材を利用する場合、通常の鋼では、高温強度が低いた
め、無被覆や軽被覆で利用することができず、割高な耐
火被覆を施さなければならなかった。また、新しく開発
された鋼でも、耐火温度は６００℃〜７００℃までの保
証が限界であり、７００℃、８００℃に耐える鋼材の開
発が望まれていた。本発明の目的は、７００℃〜８００
℃での高温強度が優れた鋼およびその製造法を提供する
ことにある。
鋼材を利用する場合、通常の鋼では、高温強度が低いた
め、無被覆や軽被覆で利用することができず、割高な耐
火被覆を施さなければならなかった。また、新しく開発
された鋼でも、耐火温度は６００℃〜７００℃までの保
証が限界であり、７００℃、８００℃に耐える鋼材の開
発が望まれていた。本発明の目的は、７００℃〜８００
℃での高温強度が優れた鋼およびその製造法を提供する
ことにある。
【０００７】本発明は良好な溶接金属およびＨＡＺの靱
性を有するＸ１００の高強度鋼管を提供するものであ
る。
性を有するＸ１００の高強度鋼管を提供するものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を克
服し、目的を達成するもので、その具体的手段を以下に
示す。
服し、目的を達成するもので、その具体的手段を以下に
示す。
【０００９】（１） 質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、残部が鉄および不可避的不純物からな
り、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、残部が鉄および不可避的不純物からな
り、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。
【００１０】（２） 質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、さらに、Ｔｉ：０．００５〜０．０５
％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、Ｎｉ：０．１〜
１．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜
１．０％、Ｃａ：０．００１〜０．００５％、ＲＥＭ：
０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．
００５％のうち一種または二種以上を含有し、残部が鉄
および不可避的不純物からなり、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、さらに、Ｔｉ：０．００５〜０．０５
％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、Ｎｉ：０．１〜
１．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜
１．０％、Ｃａ：０．００１〜０．００５％、ＲＥＭ：
０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．
００５％のうち一種または二種以上を含有し、残部が鉄
および不可避的不純物からなり、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。
【００１１】（３） 質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、必要に応じて、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、Ｎｉ：
０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｃ
ｒ：０．０５〜０．５％、Ｃａ：０．００１〜０．００
５％、ＲＥＭ：０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．
０００１〜０．００５％のうち一種または二種以上を含
有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にある鋼片
を１１００〜１３００℃の温度に再加熱後、圧延終了温
度が８５０〜１０５０℃となるように圧延した後、８０
０〜９００℃の温度から５℃／秒以上の冷却速度で６０
０〜７００℃まで冷却し、その後放冷することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼の製造法。
２％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、
Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．
５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．
０１〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１
〜０．００６％、必要に応じて、Ｔｉ：０．００５〜
０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、Ｎｉ：
０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｃ
ｒ：０．０５〜０．５％、Ｃａ：０．００１〜０．００
５％、ＲＥＭ：０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．
０００１〜０．００５％のうち一種または二種以上を含
有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にある鋼片
を１１００〜１３００℃の温度に再加熱後、圧延終了温
度が８５０〜１０５０℃となるように圧延した後、８０
０〜９００℃の温度から５℃／秒以上の冷却速度で６０
０〜７００℃まで冷却し、その後放冷することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼の製造法。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明者らはすでに６００℃、７
００℃の高温強度が優れた鋼を見出し、６００℃の高温
強度が優れた鋼はすでに建築分野で使用されているが、
市場ではさらに高温に耐える鋼への極めて強い要求があ
る。
００℃の高温強度が優れた鋼を見出し、６００℃の高温
強度が優れた鋼はすでに建築分野で使用されているが、
市場ではさらに高温に耐える鋼への極めて強い要求があ
る。
【００１３】この場合でも建築用鋼としての溶接性や低
ＹＲ（降伏比）等特性は従来と同様に具備する必要があ
るため、７００℃、８００℃の高温強度が優れた鋼は極
めて難しい課題であった。
ＹＲ（降伏比）等特性は従来と同様に具備する必要があ
るため、７００℃、８００℃の高温強度が優れた鋼は極
めて難しい課題であった。
【００１４】この課題を解決するため、本発明者らは鋭
意検討し、７００℃の高温強度はＭｏ等の合金元素の添
加とミクロ組織のベイナイト化が有効であるが、８００
℃ではミクロ組織の効果はなく、Ｎｂの効果が大きく、
ＭｏやＶも効果があることを突き止めた。
意検討し、７００℃の高温強度はＭｏ等の合金元素の添
加とミクロ組織のベイナイト化が有効であるが、８００
℃ではミクロ組織の効果はなく、Ｎｂの効果が大きく、
ＭｏやＶも効果があることを突き止めた。
【００１５】したがって、７００℃、８００℃の強度と
常温の強度、常温と高温の強度比（ＹＳ比＝高温強度／
常温強度）、溶接性のすべてを同時に確保するためには
ミクロ組織、添加合金元素量およびＰCM値を適正範囲に
制御することが重要である。
常温の強度、常温と高温の強度比（ＹＳ比＝高温強度／
常温強度）、溶接性のすべてを同時に確保するためには
ミクロ組織、添加合金元素量およびＰCM値を適正範囲に
制御することが重要である。
【００１６】すなわち、上記課題を同時に満足させるた
めには、フェライトとベイナイトから構成されるミクロ
組織を形成させ、このミクロ組織中のベイナイト分率を
２０〜７０％としなければならない。ベイナイト分率が
２０％未満ではフェライト分率が多く、高温の強度が低
下する。高温強度を増加させるためにはＭｏ、Ｎｂ、Ｖ
等を添加する方法もあるが、溶接性を劣化させる。一
方、ミクロ組織中のベイナイト分率が７０％を超えると
常温の強度が高くなり、常温規格強度の上限を超えた
り、ＹＲの上昇を招く。
めには、フェライトとベイナイトから構成されるミクロ
組織を形成させ、このミクロ組織中のベイナイト分率を
２０〜７０％としなければならない。ベイナイト分率が
２０％未満ではフェライト分率が多く、高温の強度が低
下する。高温強度を増加させるためにはＭｏ、Ｎｂ、Ｖ
等を添加する方法もあるが、溶接性を劣化させる。一
方、ミクロ組織中のベイナイト分率が７０％を超えると
常温の強度が高くなり、常温規格強度の上限を超えた
り、ＹＲの上昇を招く。
【００１７】つぎに添加合金元素量およびＰCM値を適正
範囲の限定する必要がある。
範囲の限定する必要がある。
【００１８】以下、鋼の成分限定理由について説明す
る。
る。
【００１９】Ｃは狭い範囲に制限する必要があり、０．
０４〜０．１２％が適正範囲である。０．０４％未満の
Ｃ量では強度が不足し、０．１２％を超えると低温靱性
が劣化する。
０４〜０．１２％が適正範囲である。０．０４％未満の
Ｃ量では強度が不足し、０．１２％を超えると低温靱性
が劣化する。
【００２０】Ｓｉは母材の強度向上に有効であるが、過
度の添加は靱性の劣化を招くため、０．６％以下に限定
する。
度の添加は靱性の劣化を招くため、０．６％以下に限定
する。
【００２１】Ｍｎは鋼の強度向上のため有効な元素であ
るが、過度の添加はミクロ組織をベイナイト一相化し、
強度が過度となり、また少ないと強度を確保できなくな
るため、０．１〜１．２％が適正範囲である。
るが、過度の添加はミクロ組織をベイナイト一相化し、
強度が過度となり、また少ないと強度を確保できなくな
るため、０．１〜１．２％が適正範囲である。
【００２２】Ｐ、Ｓは不純物元素であり、少ないほど好
ましいが、それぞれ０．０１％以下であれば本発明鋼の
特徴を損なう恐れがないので、それぞれ０．０１％以下
に限定する。
ましいが、それぞれ０．０１％以下であれば本発明鋼の
特徴を損なう恐れがないので、それぞれ０．０１％以下
に限定する。
【００２３】Ｍｏは７００℃、８００℃の高温強度を確
保するために重要な元素であり、０．５％が下限である
が、１．０％超では低温靱性が劣化するので、０．５〜
１．０％の範囲に限定する。
保するために重要な元素であり、０．５％が下限である
が、１．０％超では低温靱性が劣化するので、０．５〜
１．０％の範囲に限定する。
【００２４】ＮｂはＭｏと同様に高温強度を確保するた
めに重要な元素であるが、０．０１％以下では効果が少
なく、０．１５％を超えると添加量に対して効果の度合
いが少なく、溶接性も劣化させるので、０．０１〜０．
１５％の範囲に限定する。
めに重要な元素であるが、０．０１％以下では効果が少
なく、０．１５％を超えると添加量に対して効果の度合
いが少なく、溶接性も劣化させるので、０．０１〜０．
１５％の範囲に限定する。
【００２５】ＶはＮｂと同様に高温強度向上に効果があ
るが、多量の添加は低温靱性を損なうため０．０１〜
０．２％に限定する。
るが、多量の添加は低温靱性を損なうため０．０１〜
０．２％に限定する。
【００２６】Ａｌは脱酸のために添加する元素である
が、多く添加するとアルミナ系非金属介在物が増加し
て、鋼の清浄度を劣化させるので、上限を０．１％とし
た。
が、多く添加するとアルミナ系非金属介在物が増加し
て、鋼の清浄度を劣化させるので、上限を０．１％とし
た。
【００２７】ＮはＴｉＮを形成し、スラブ再加熱時およ
びＨＡＺのγ粒の粗大化を抑制して母材、ＨＡＺの低温
靱性を向上させる。このために必要な最小量は０．００
１％である。しかし、Ｎ量が多すぎるとスラブ表面きず
や固溶ＮによるＨＡＺ靱性の劣化の原因となるので、そ
の上限の値は０．００６％に抑える必要がある。
びＨＡＺのγ粒の粗大化を抑制して母材、ＨＡＺの低温
靱性を向上させる。このために必要な最小量は０．００
１％である。しかし、Ｎ量が多すぎるとスラブ表面きず
や固溶ＮによるＨＡＺ靱性の劣化の原因となるので、そ
の上限の値は０．００６％に抑える必要がある。
【００２８】つぎにＴｉ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃ
ａ、ＲＥＭ、Ｍｇを添加する理由について説明する。基
本成分にさらにこれらの元素を添加する主たる目的は本
発明鋼の特徴を損なうことなく、強度・低温靱性などの
特性の向上を図るためである。したがってその添加量は
自ら制限されるべき性質のものである。
ａ、ＲＥＭ、Ｍｇを添加する理由について説明する。基
本成分にさらにこれらの元素を添加する主たる目的は本
発明鋼の特徴を損なうことなく、強度・低温靱性などの
特性の向上を図るためである。したがってその添加量は
自ら制限されるべき性質のものである。
【００２９】Ｔｉは微細なＴｉＮを形成し、スラブ再加
熱時およびＨＡＺのγ粒の粗大化を抑制して、ミクロ組
織を微細化して、母材およびＨＡＺの低温靱性を改善す
る。この効果を発揮させるためには０．００５％以上の
添加が必要である。また多すぎるとＴｉＮの粗大化やＴ
ｉＣによる析出硬化が生じ、低温靱性を劣化させるの
で、その上限の値を０．０５％に限定した。
熱時およびＨＡＺのγ粒の粗大化を抑制して、ミクロ組
織を微細化して、母材およびＨＡＺの低温靱性を改善す
る。この効果を発揮させるためには０．００５％以上の
添加が必要である。また多すぎるとＴｉＮの粗大化やＴ
ｉＣによる析出硬化が生じ、低温靱性を劣化させるの
で、その上限の値を０．０５％に限定した。
【００３０】Ｂは極微量で鋼の焼入れ性を飛躍的に高
め、良好な強度と靱性が得られる。この効果を発揮させ
るためには０．０００３％以上の添加が必要である。ま
た多すぎるとＨＡＺ靱性を劣化させるので、その上限の
値を０．００２％に限定した。
め、良好な強度と靱性が得られる。この効果を発揮させ
るためには０．０００３％以上の添加が必要である。ま
た多すぎるとＨＡＺ靱性を劣化させるので、その上限の
値を０．００２％に限定した。
【００３１】Ｎｉは溶接性、ＨＡＺ靱性に悪影響をおよ
ぼすことなく母材の強度、低温靱性を向上させるが、
０．１％以下では効果が薄く、１．０％以上の添加は溶
接性に好ましくないためにその上限の値を１．０％とし
た。
ぼすことなく母材の強度、低温靱性を向上させるが、
０．１％以下では効果が薄く、１．０％以上の添加は溶
接性に好ましくないためにその上限の値を１．０％とし
た。
【００３２】ＣｕはＮｉとほぼ同様の効果を有するとと
もに耐食性、耐水素誘起割れ性などにも効果があり、
０．１％以上の添加が必要である。しかし過剰に添加す
ると析出硬化により母材、ＨＡＺの靱性劣化や熱間圧延
時にＣｕ−クラックが発生するために、その上限の値を
１．０％とした。
もに耐食性、耐水素誘起割れ性などにも効果があり、
０．１％以上の添加が必要である。しかし過剰に添加す
ると析出硬化により母材、ＨＡＺの靱性劣化や熱間圧延
時にＣｕ−クラックが発生するために、その上限の値を
１．０％とした。
【００３３】Ｃｒは母材、溶接部の強度を増加させる効
果があり、０．１％以上の添加が必要である。しかし、
多すぎると現地溶接性やＨＡＺ靱性を著しく劣化させ
る。このためＣｒ量の上限は１．０％とした。
果があり、０．１％以上の添加が必要である。しかし、
多すぎると現地溶接性やＨＡＺ靱性を著しく劣化させ
る。このためＣｒ量の上限は１．０％とした。
【００３４】Ｃａは硫化物（ＭｎＳ）の形態を制御し、
低温靱性を向上（シャルピ−試験における吸収エネルギ
−の増加など）させるほか、耐サワ−性の向上にも著し
い効果を発揮する。０．００１％以下ではその効果が薄
く、また０．００５％を超えて添加するとＣａＯ−Ｃａ
Ｓが大量に生成してクラスタ−、大型介在物となり、鋼
の清浄度を害するだけでなく、現地溶接性にも悪影響を
およぼす。このためＣａ添加量を０．００１〜０．００
５％に制限した。
低温靱性を向上（シャルピ−試験における吸収エネルギ
−の増加など）させるほか、耐サワ−性の向上にも著し
い効果を発揮する。０．００１％以下ではその効果が薄
く、また０．００５％を超えて添加するとＣａＯ−Ｃａ
Ｓが大量に生成してクラスタ−、大型介在物となり、鋼
の清浄度を害するだけでなく、現地溶接性にも悪影響を
およぼす。このためＣａ添加量を０．００１〜０．００
５％に制限した。
【００３５】ＲＥＭはＣａと同様に不純物であるＳと結
合し、靱性の向上や溶接部の拡散性水素による割れを防
止する働きを有するが、多すぎると鋼の清浄度を害し、
靱性が劣化するので、ＲＥＭ添加量を０．００１〜０．
００５％に制限した。
合し、靱性の向上や溶接部の拡散性水素による割れを防
止する働きを有するが、多すぎると鋼の清浄度を害し、
靱性が劣化するので、ＲＥＭ添加量を０．００１〜０．
００５％に制限した。
【００３６】Ｍｇはとくに溶接ＨＡＺの結晶粒微細化に
寄与し、靱性を向上する元素で、０．０００１％以上で
効果を生じる。しかし、０．００５％超では効果が飽和
し、合金コスト増となるため上限を０．００５％とす
る。
寄与し、靱性を向上する元素で、０．０００１％以上で
効果を生じる。しかし、０．００５％超では効果が飽和
し、合金コスト増となるため上限を０．００５％とす
る。
【００３７】なお、個々の成分を限定しても成分系全体
が適切でないと優れた特性は得られない。このため、Ｐ
CM値を０．２２％以下に限定する。ＰCM値は溶接性を表
す指標で、低いほど溶接性は良好である。本発明鋼にお
いては、ＰCM値が０．２２％以下であれば優れた溶接性
の確保が可能である。なお、ＰCM値は以下の式により定
義する。 ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％）
が適切でないと優れた特性は得られない。このため、Ｐ
CM値を０．２２％以下に限定する。ＰCM値は溶接性を表
す指標で、低いほど溶接性は良好である。本発明鋼にお
いては、ＰCM値が０．２２％以下であれば優れた溶接性
の確保が可能である。なお、ＰCM値は以下の式により定
義する。 ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％）
【００３８】つぎに、本発明の請求項３以下に規定する
製造条件およびその限定理由について説明する。
製造条件およびその限定理由について説明する。
【００３９】圧延に先立つ加熱温度を１１００〜１３０
０℃の温度に限定した理由は、加熱時のオーステナイト
粒を小さく保ち、圧延組織の微細化を図るためと、Ｎｂ
固溶量を増加させて高温強度を増加させるためである。
１３００℃は加熱時のオーステナイト粒が著しく粗大化
しない上限の温度であり、加熱温度が１３００℃を超え
るとオーステナイト粒が粗大混粒化し、変態後のミクロ
組織も粗大化するため靱性が著しく劣化する。また加熱
温度が低すぎるとＮｂの固溶量が少なくなり、高温強度
が低下するので下限を１１００℃とした。
０℃の温度に限定した理由は、加熱時のオーステナイト
粒を小さく保ち、圧延組織の微細化を図るためと、Ｎｂ
固溶量を増加させて高温強度を増加させるためである。
１３００℃は加熱時のオーステナイト粒が著しく粗大化
しない上限の温度であり、加熱温度が１３００℃を超え
るとオーステナイト粒が粗大混粒化し、変態後のミクロ
組織も粗大化するため靱性が著しく劣化する。また加熱
温度が低すぎるとＮｂの固溶量が少なくなり、高温強度
が低下するので下限を１１００℃とした。
【００４０】前記温度範囲に再加熱した鋳片または鋼片
を圧延終了温度が８５０〜１０５０℃となるように圧延
する必要がある。圧延終了温度が８５０℃未満となる
と、フェライトの生成が顕著になり、十分な高温強度が
得られない。また１０５０℃を超えるとミクロ組織の微
細化が不十分で靱性が劣化する。
を圧延終了温度が８５０〜１０５０℃となるように圧延
する必要がある。圧延終了温度が８５０℃未満となる
と、フェライトの生成が顕著になり、十分な高温強度が
得られない。また１０５０℃を超えるとミクロ組織の微
細化が不十分で靱性が劣化する。
【００４１】圧延終了後は、８００〜９００℃の温度か
ら５℃／秒以上の冷却速度で６００〜７００℃まで冷却
し、その後放冷する必要がある。
ら５℃／秒以上の冷却速度で６００〜７００℃まで冷却
し、その後放冷する必要がある。
【００４２】水冷開始温度が８００℃未満の場合、フェ
ライトの生成が顕著になり、十分な高温強度が得られな
い。９００℃以上の場合、低温靱性が劣化する。
ライトの生成が顕著になり、十分な高温強度が得られな
い。９００℃以上の場合、低温靱性が劣化する。
【００４３】冷却速度を５℃／秒以上とする理由は、ミ
クロ組織をフェライトとベイナイトの混合組織とするた
めであり、５℃／秒未満の冷却即では、所定のベイナイ
ト分率が得られないため、高温強度が低下する。
クロ組織をフェライトとベイナイトの混合組織とするた
めであり、５℃／秒未満の冷却即では、所定のベイナイ
ト分率が得られないため、高温強度が低下する。
【００４４】冷却停止温度を６００〜７００℃に限定す
る理由は、ミクロ組織をフェライトとベイナイトの混合
組織とするためであり、６００℃未満ではベイナイト分
率が上昇し、常温の強度が規格強度を超えてしまう。
る理由は、ミクロ組織をフェライトとベイナイトの混合
組織とするためであり、６００℃未満ではベイナイト分
率が上昇し、常温の強度が規格強度を超えてしまう。
【００４５】７００℃を超える場合、所定のベイナイト
分率を得ることができないためｎ高温強度が低下する。
分率を得ることができないためｎ高温強度が低下する。
【００４６】
【実施例】本発明の実施例について述べる。転炉−連続
鋳造−厚板工程で種々の成分の鋼板を製造し、強度、降
伏比、低温靱性、高温強度、ミクロ組織を調査した。実
施例を表１および表２に示す。本発明鋼は優れた強度、
降伏比、低温靱性、高温強度を有する。これに対して比
較鋼は化学成分、ミクロ組織、製造条件が適切でなく、
いずれかの特性が劣る。
鋳造−厚板工程で種々の成分の鋼板を製造し、強度、降
伏比、低温靱性、高温強度、ミクロ組織を調査した。実
施例を表１および表２に示す。本発明鋼は優れた強度、
降伏比、低温靱性、高温強度を有する。これに対して比
較鋼は化学成分、ミクロ組織、製造条件が適切でなく、
いずれかの特性が劣る。
【００４７】鋼７はＣ量が多すぎるため低温靱性が劣
る。鋼８はＭｏ量が少ないため高温強度が低い。鋼９は
Ｍｏ量が多すぎるため低温靱性が劣る。鋼１０はＮｂ量
が少ないため高温強度が低い。鋼１１はＮｂ量が多すぎ
るため低温靱性が劣る。鋼１２はＶ量が少ないやめ高温
強度が低い。鋼１３はＶ量が多すぎるため低温靱性が劣
る。鋼１４はＰCM値が高いためｙスリット溶接割れ試験
で割れが発生する。鋼１５はフェライトとパーライトの
混合組織であるため高温強度が低い。鋼１６はベイナイ
ト単相組織であるため常温強度が規格強度を超える。鋼
１７はフェライトとベイナイトの混合組織において、ベ
イナイト分率が低いため高温強度が低い。鋼１８はフェ
ライトとベイナイトの混合組織において、ベイナイト分
率が高いため常温強度が規格強度を超える。鋼１９は鋼
片の加熱温度が低いため高温強度が低い。鋼２０は鋼片
の加熱温度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２１は圧
延終了温度が低いため高温強度が低い。鋼２２は圧延終
了温度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２３は水冷開
始温度が低いため高温強度が低い。鋼２４は水冷開始温
度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２５は冷却時の冷
却速度が小さいため高温強度が低い。鋼２６は冷却停止
温度が低いため常温強度が規格強度を超える。鋼２７は
冷却停止温度が高すぎるため高温強度が低い。
る。鋼８はＭｏ量が少ないため高温強度が低い。鋼９は
Ｍｏ量が多すぎるため低温靱性が劣る。鋼１０はＮｂ量
が少ないため高温強度が低い。鋼１１はＮｂ量が多すぎ
るため低温靱性が劣る。鋼１２はＶ量が少ないやめ高温
強度が低い。鋼１３はＶ量が多すぎるため低温靱性が劣
る。鋼１４はＰCM値が高いためｙスリット溶接割れ試験
で割れが発生する。鋼１５はフェライトとパーライトの
混合組織であるため高温強度が低い。鋼１６はベイナイ
ト単相組織であるため常温強度が規格強度を超える。鋼
１７はフェライトとベイナイトの混合組織において、ベ
イナイト分率が低いため高温強度が低い。鋼１８はフェ
ライトとベイナイトの混合組織において、ベイナイト分
率が高いため常温強度が規格強度を超える。鋼１９は鋼
片の加熱温度が低いため高温強度が低い。鋼２０は鋼片
の加熱温度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２１は圧
延終了温度が低いため高温強度が低い。鋼２２は圧延終
了温度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２３は水冷開
始温度が低いため高温強度が低い。鋼２４は水冷開始温
度が高すぎるため低温靱性が劣る。鋼２５は冷却時の冷
却速度が小さいため高温強度が低い。鋼２６は冷却停止
温度が低いため常温強度が規格強度を超える。鋼２７は
冷却停止温度が高すぎるため高温強度が低い。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【発明の効果】本発明鋼はミクロ組織がフェライトとベ
イナイトの混合組織で構成され、ベイナイト分率として
２０〜７０％含有し、常温強度が４９０Ｎ／ｍｍ2の規
格値を満足し、ＹＲが８０％以下、７００℃の降伏強度
が常温規格値の２／３以上、７５０℃の降伏強度が常温
規格値の４０％以上、８００℃の降伏強度が常温規格値
の２２％以上の特性を有し、建築用鋼材として必要な特
性を兼ね備えており、従来にない全く新しい鋼材であ
る。
イナイトの混合組織で構成され、ベイナイト分率として
２０〜７０％含有し、常温強度が４９０Ｎ／ｍｍ2の規
格値を満足し、ＹＲが８０％以下、７００℃の降伏強度
が常温規格値の２／３以上、７５０℃の降伏強度が常温
規格値の４０％以上、８００℃の降伏強度が常温規格値
の２２％以上の特性を有し、建築用鋼材として必要な特
性を兼ね備えており、従来にない全く新しい鋼材であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 渡部 義之 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社君 津製鐵所内 Ｆターム(参考） 2E001 DE01 EA05 GA51 HB02 HF12 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA11 AA14 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA29 AA31 AA35 AA36 AA40 BA01 CA02 CC04 CD02
Claims (3)
- 【請求項１】 質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１２％、
Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、Ｐ：
０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．５〜
１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．０１
〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１〜
０．００６％、残部が鉄および不可避的不純物からな
り、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。 - 【請求項２】 質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１２％、
Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．１〜１．２％、Ｐ：
０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．５〜
１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．０１
〜０．２％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１〜
０．００６％、さらに、Ｔｉ：０．００５〜０．０５
％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、Ｎｉ：０．１〜
１．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜
１．０％、Ｃａ：０．００１〜０．００５％、ＲＥＭ：
０．００１〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．
００５％のうち一種または二種以上を含有し、残部が鉄
および不可避的不純物からなり、かつ ＰCM＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ
／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
（％） で定義されるＰCM値が０．２２％以下の範囲にあり、フ
ェライトとベイナイトから構成されるミクロ組織中のベ
イナイト分率として２０〜７０％を有することを特徴と
する耐火性に優れた建築用鋼。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の成分およびＰ
CM値を有する鋼片を１１００〜１３００℃の温度に再加
熱後、圧延終了温度が８５０〜１０５０℃となるように
圧延した後、８００〜９００℃の温度から５℃／秒以上
の冷却速度で６００〜７００℃まで冷却し、その後放冷
することを特徴とする耐火性に優れた建築用鋼の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001066725A JP2002206136A (ja) | 2000-10-25 | 2001-03-09 | 耐火性に優れた建築用鋼およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326166 | 2000-10-25 | ||
| JP2000-326166 | 2000-10-25 | ||
| JP2001066725A JP2002206136A (ja) | 2000-10-25 | 2001-03-09 | 耐火性に優れた建築用鋼およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206136A true JP2002206136A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=26602778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001066725A Withdrawn JP2002206136A (ja) | 2000-10-25 | 2001-03-09 | 耐火性に優れた建築用鋼およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206136A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113637906A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-12 | 钢铁研究总院 | 一种460MPa级建筑结构用H型钢及其制备方法 |
| US20220316019A1 (en) * | 2020-06-19 | 2022-10-06 | Hyundai Steel Company | Section steel and method for manufacturing same |
-
2001
- 2001-03-09 JP JP2001066725A patent/JP2002206136A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220316019A1 (en) * | 2020-06-19 | 2022-10-06 | Hyundai Steel Company | Section steel and method for manufacturing same |
| CN113637906A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-12 | 钢铁研究总院 | 一种460MPa级建筑结构用H型钢及其制备方法 |
| CN113637906B (zh) * | 2021-07-29 | 2022-07-29 | 钢铁研究总院 | 一种460MPa级建筑结构用H型钢及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080513 |