JPH08283902A - 耐火用圧延形鋼およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建造物の構造部材に用いる耐火性と靭性の優
れたフランジを有する形鋼、例えばＨ形鋼をＭｇ系酸化
物を分散させた鋳片を素材とし、これを加速冷却型制御
圧延することにより製造する。 【構成】 低窒素化、Ｍｇ合金等の添加と鋳込み後の冷
却速度の制御により鋳片にＭｇ系複合酸化物を晶出分散
させ、この微細分散Ｍｇ系複合酸化物により圧延加熱時
のγ粒径を細粒化した鋼片に、加速冷却型制御圧延を付
加することにより組織微細化を行い、耐火性の優れた圧
延形鋼を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建造物の構造部材とし
て用いられる耐火性、靭性の優れたＨ形鋼等フランジを
有する圧延形鋼と制御圧延による圧延形鋼の製造方法に
係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】建築物の超高層化、建築設計技術の高度
化などから耐火設計の見直しが建設省総合プロジェクト
により行われ、昭和６２年３月に「新耐火設計法」が制
定された。この規定により、旧法令による火災時に鋼材
の温度を３５０℃以下にするように耐火被覆するとした
制限が解除され、鋼材の高温強度と建築物の実荷重との
かねあいにより、それに適合する耐火被覆方法を決定で
きるようになった。即ち６００℃での設計高温強度を確
保できる場合はそれに見合い耐火被覆を削減できるよう
になった。

【０００３】このような動向に対応し、先に特開平２−
７７５２３号公報の耐火性の優れた建築用低降伏比鋼お
よび鋼材並びにその製造方法が提案されている。この先
願発明の要旨は６００℃での降伏点が常温時の７０％以
上となるようにＭｏ、Ｎｂを添加し高温強度を向上させ
たものである。鋼材の設計高温強度を６００℃に設定し
たのは、合金元素による鋼材費の上昇とそれによる耐火
被覆施工費との兼ね合いから最も経済的であるという知
見に基づいたものである。

【０００４】また、従来は鋼のＡｌ脱酸は溶製過程の初
期段階でＡｌ添加され、溶鋼の脱酸と生成したＡｌ₂ Ｏ
₃ を浮上分離し高清浄化することを目的にしていた。即
ち、如何に溶鋼の酸素濃度を下げ、鋼中の粗大な一次脱
酸酸化物個数を減らすかに主題がおかれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は前述の先
願技術によって製造された鋼材を各種の形鋼、特に複雑
な形状から厳しい圧延造形上の制約を有するＨ形鋼の素
材に適用することを試みた結果、ウエブ、フランジ、フ
ィレットの各部位での圧延仕上げ温度、圧下率、冷却速
度に差が生じることから、部位により組織、特にベイナ
イト割合が著しく異なり、常温・高温強度、延性、靭性
がバラツキ、溶接構造用圧延鋼材(JIS G3106) 等の規準
に満たない部位が生じた。また、粒内フェライトの生成
による組織微細化では、フェライトの組織割合が比較的
高い成分では効果的であるが、ベイナイトの割合が高く
なると組織の微細化が困難となる欠点があった。

【０００６】上記の課題を解決するためには、圧延時の
加熱温度１２００〜１３００℃でもγ粒径をＡＳＴＭ
Ｎｏ. で６番以上に細粒化ができればベイナイト割合の
高い組織でも組織微細化が可能となるので、このγ細粒
化法の開発が課題となる。この目的を達成するには高温
で分解せず安定に存在する微細な析出物を分散分布さ
せ、これにより成長するγ粒界をピンニングし、γ粒成
長を抑制し細粒化する方法が考えられれる。本発明はこ
の析出物として微細なＭｇ系酸化物が効果的であること
を見出しこれらを微細晶出させた鋼を開発することを指
向した。

【０００７】本発明は従来の発想とは異なり、製鋼過程
における脱酸剤の選択、その添加順序及び凝固過程の冷
却制御により酸化物の組成とサイズ、分散密度を制御
し、生成させた酸化物を異相析出の優先析出サイトとし
活用する点にある。本願出願人は先に特願平６−１１７
０５号で、前記酸化物を粒内フェライト変態核として機
能させ、粒内フェライトの生成により組織を微細し、Ｈ
形鋼の部位間の材質特性の均質化と高靭性化を達成する
手段を提案した。本発明はこれとは異なり、高温安定性
の高い微細なＭｇ系酸化物（主としてＭｇＯ）を高密度
分散させ、これらの析出物を圧延加熱時の１２００〜１
３００℃でのγ粒の粒成長を抑制するためのピンニング
サイトととして機能させ、γ粒の細粒化により組織を微
細化することによりＨ形鋼の部位間の材質特性の均質化
と高靭性・高温高強度化を達成することを特徴としてい
る。

【０００８】また、製造法におけるＴＭＣＰの特徴は厚
鋼板で多く行われている低温・大圧下圧延とは異なり、
形鋼における軽圧下の熱間圧延においても効率的に組織
の細粒化が可能となるように圧延パス間で水冷し、水
冷、圧延、水冷とを繰り返す工程をとる方法にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、組織を微細化
することを目的とし、製鋼過程において適正な脱酸処
理を行い、溶鋼の高清浄化、溶存酸素濃度の規制、およ
びSi-Mg 合金及びNi-Mg 合金の添加を行い、微細なMg系
酸化物を含有させた鋳片を圧延しＨ形鋼としたものと、
該鋳片を素材として熱間圧延パス間で水冷することに
より、Ｈ形鋼のフランジの表面と内部に温度差を与え、
軽圧下条件下においても、より高温の内部への圧下浸透
を高め、α生成核となる加工転位を導入し、板厚中心部
での組織の微細化が達成できる圧延中水冷方法を開発し
た。加えて、圧延後のγ／α変態温度域を冷却制御する
ことにより、その核生成させたフェライトの粒成長を抑
制する方法によればミクロ組織の細粒化ができ、高能率
で製造コストの安価な耐火用圧延形鋼の生産が可能であ
ると言う知見に基づき前記課題を解決したもので、その
要旨とするところは、以下のとおりである。

【００１０】(1) 重量% で、C:0.04〜0.20% 、Si:0.05
〜0.50% 、Mn:0.4〜1.8%、Mo:0.4〜1.0%、N:0.004%以
下、Al:0.004% 以下、を含み、残部がFeおよび不可避不
純物からなる溶鋼を、予備脱酸処理によって、溶存酸素
を重量％で0.003 〜0.015%に調整後、Mg合金を添加し重
量％でMg:0.001〜0.005%に成分調整した溶鋼を鋳込んだ
鋳片内に大きさ３μｍ以下のMg系酸化物を50個/mm²以上
含有する鋳片を熱間圧延して製造した耐火用圧延形鋼。

【００１１】(2) 重量% で、C:0.04〜0.20% 、Si:0.05
〜0.50% 、Mn:0.4〜1.8%、Mo:0.4〜1.0%、N:0.004%以
下、Al:0.004% 以下、を含み、加えてCr:1.0% 以下、C
u：1.0%以下、Ni:2.0% 以下、Nb：0.04% 以下、V:0.1%
以下、Ti:0.025% 以下のいずれかの１種または２種以上
を含有し残部がFeおよび不可避不純物からなる溶鋼を、
予備脱酸処理によって、溶存酸素を重量％で0.003 〜0.
015%に調整後、Mg合金を添加し重量％でMg:0.001〜0.00
5%に成分調整した該溶鋼を鋳込んだ鋳片内に大きさ３μ
ｍ以下のMg系酸化物を50個/mm²以上含有する鋳片を熱間
圧延して製造した耐火用圧延形鋼。

【００１２】(3) 重量% で、C:0.04〜0.20% 、Si:0.05
〜0.50% 、Mn:0.4〜1.8%、Mo:0.4〜1.0%、N:0.004%以
下、Al:0.004% 以下、を含み、残部がFeおよび不可避不
純物からなる溶鋼を、予備脱酸処理によって、溶存酸素
を重量％で0.003 〜0.015%に調整後、Mg合金を添加し重
量％でMg:0.001〜0.005%に成分調整した溶鋼を鋳込んだ
鋳片を1200〜1300℃の温度域に再加熱後に圧延を開始
し、圧延工程で形鋼のフランジ表面温度を700 ℃以下に
水冷し、以降の圧延パス間の復熱過程で圧延する水冷・
圧延工程を一回以上繰り返し圧延し、圧延終了後に0.5
〜10℃/sの冷却速度で700 〜400 ℃まで冷却し放冷する
耐火用圧延形鋼の製造方法。

【００１３】(4) 重量% で、C:0.04〜0.20% 、Si:0.05
〜0.50% 、Mn:0.4〜1.8%、Mo:0.4〜1.0%、N:0.004%以
下、Al:0.004% 以下、を含み、加えてCr:1.0% 以下、C
u：1.0%以下、Ni:2.0% 以下、Nb：0.04% 以下、V:0.1%
以下、Ti:0.025% 以下のいずれかの１種または２種以上
を含有し残部がFeおよび不可避不純物からなる溶鋼を、
予備脱酸処理によって、溶存酸素を重量％で0.003 〜0.
015%に調整後、Mg合金を添加し重量％でMg:0.001〜0.00
5%に成分調整した該溶鋼を鋳込んだ鋳片を1200〜1300℃
の温度域に再加熱後に圧延を開始し、圧延工程で形鋼の
フランジ表面温度を700 ℃以下に水冷し、以降の圧延パ
ス間の復熱過程で圧延する水冷・圧延工程を一回以上繰
り返し圧延し、圧延終了後に0.5 〜10℃/sの冷却速度で
700 〜400 ℃まで冷却し放冷する耐火用圧延形鋼の製造
方法。

【００１４】

【作用】以下、本発明について詳細に説明する。鋼材の
高温強度は鉄の融点のほぼ1/2 の温度の700 ℃以下では
常温での強化機構とほぼ同様であり、フェライト結晶
粒径の微細化、合金元素による固溶体強化、硬化相
による分散強化 微細析出物による析出強化等によっ
て支配される。一般に高温強度の上昇にはＭｏ、Ｃｒの
添加による析出強化と転位の消失抑制による高温での軟
化抵抗を高めることにより達成されている。しかしＭ
ｏ、Ｃｒの添加は著しく焼き入れ性を上げ、母材のフェ
ライト+ パーライト組織をベイナイト組織に変化させ
る。ベイナイト組織を生成し易い成分系鋼を圧延Ｈ形鋼
に適応した場合は、その特異な形状からウェブ、フラン
ジ、フィレットの各部位で、圧延仕上げ温度、圧下率、
冷却速度に差を生じるため、各部位によりベイナイト組
織割合が大きく変化する。その結果として常温・高温強
度、延性、靭性がバラツキ、規準に満たない部位が生じ
る。加えて、これらの元素の添加により溶接部を著しく
硬化させ、靭性を低下させる。

【００１５】本発明の特徴は、製鋼工程において、脱酸
の制御、鋳込み後の冷却速度を規制し、鋳片内に多数の
微細なＭｇ系酸化物を晶出・分散させた鋳片により、圧
延加熱時のγ粒径を細粒化した状態から圧延し耐火性・
靭性に優れたＨ形鋼を得ることである。加えて本発明で
は、熱間圧延工程において、熱間圧延パス間でフランジ
表面を水冷し、その復熱時に圧延することを繰り返すこ
とによりフランジの板厚中心部に圧下浸透効果を付与
し、この部位においてもＴＭＣＰによる組織微細化効果
を高め、この組織微細化によりＨ形鋼の各部位における
母材の機械特性を向上するとともに均一化を達成するも
のである。

【００１６】以下に本発明形鋼の成分範囲と制御条件の
限定理由について述べる。まず、Ｃは鋼を強化するため
に添加するもので、0.04% 未満では構造用鋼として必要
な強度が得られず。また、0.20% を超える過剰の添加
は、母材靭性、耐溶接割れ性、溶接熱影響部（以下ＨＡ
Ｚと略記）靭性などを著しく低下させるので、下限を0.
04% 、上限を0.20% とした。

【００１７】次に、Ｓｉは母材の強度確保、溶鋼の予備
脱酸などに必要であるが、0.50% を超えるとＨＡＺ組織
内に硬化組織の高炭素島状マルテンサイトを生成し、溶
接継手部靭性を著しく低下させる。また、0.05% 未満で
は必要な溶鋼の予備脱酸ができないためＳｉ含有量を0.
05〜0.50% の範囲に限定した。Ｍｎは母材の強度、靭性
の確保には0.4%以上の添加が必要であるが、溶接部の靭
性、割れ性などの許容できる範囲で上限を1.8%とした。

【００１８】Ｍｏは母材強度および高温強度の確保に有
効な元素である。0.4%未満ではＭｏ炭化物（Ｍｏ₂ Ｃ）
の析出が不十分で強化作用を持たないため十分な高温強
度が確保できず、1.0%超では焼き入れ性が上昇しすぎ母
材及びＨＡＺの靭性が劣化するため0.4 〜1.0%に制限し
た。Ｎは窒化物を生成し、析出強化および粒径の制御作
用を有するが、固溶Ｎはフェライトを強化し、またベイ
ナイト相のラス境界に高炭素島状マルテンサイトを形成
させ靭性を劣化させるためＮ含有量0.004%以下に制限し
た。

【００１９】Ａｌを0.004%以下としたのは、Ａｌは強力
な脱酸元素であり、0.004%超の含有ではＡｌ含有量の多
い粒子径の大きなＡｌー Ｍｇ系複合酸化物を生成し、微
細な３μｍ以下のＭｇ系酸化物が形成されず、高温再加
熱時においてのγ細粒化ができないためＡｌを0.004%以
下とした。成分を調整した溶鋼を予備脱酸処理を行い溶
存酸素を重量％で0.003 〜0.015%に調整するのは、溶鋼
の高清浄化と同時に鋳片内に微細なＭｇ系酸化物を晶出
させるために行うものである。予備脱酸後の[O] 濃度が
0.003%未満では微細な酸化物が減少し、細粒化できず靭
性を向上できない。一方、0.015%を超える場合は、他の
条件を満たしていても、酸化物が３μｍ以上の大きさに
粗大化し脆性破壊の起点となり、靭性を低下させるため
に予備脱酸後の[O] 濃度を重量％で0.003 〜0.015%に限
定した。

【００２０】予備脱酸処理は真空脱ガス、Ａｌ、Ｓｉ、
Ｍｇ脱酸により行った。その理由は真空脱ガス処理は直
接溶鋼中の酸素をガスおよびＣＯガスとして除去し、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｍｇなどの強脱酸により生成する酸化物系介
在物は浮上、除去しやすく溶鋼の清浄化に有効なためで
ある。次に上述の溶鋼にMg合金を添加し重量％でMg:0.0
01〜0.005%に成分調整した溶鋼を後述する一定の鋳造冷
却速度で鋳込む。

【００２１】Ｍｇ添加に使用したMg合金はSi-Mg 及びNi
-Mg である。Ｍｇ合金を用いた理由は合金化によりＭｇ
の濃度を低くし、Ｍｇ酸化物生成時の反応を抑え、添加
時の安全性確保とＭｇの歩留を上げるためである。Ｍｇ
を0.001 〜0.005%に限定するのは、Ｍｇも強力な脱酸元
素であり、晶出したＭｇ酸化物は溶鋼中で容易に浮上分
離されるため0.005%を超えての添加では歩留が低いため
その上限を0.005%とした。また、0.001%未満では目的の
Ｍｇ系酸化物の分散密度が不足するため下限を0.001%と
した。なお、ここでのＭｇ系酸化物は、主にＭｇＯを表
しているが、この酸化物は微量のＡｌおよび不純物とし
て含まれているＣａなどの酸化物と複合化している場合
が多いのでこのような表現を用いた。

【００２２】不可避不純物として含有するＰ、Ｓはその
量について特に限定しないが凝固偏析による溶接割れ、
靭性の低下を生じるので、極力低減すべきであり、望ま
しくはＰ、Ｓ量はそれぞれ0.02% 未満である。以上の成
分に加えて、母材強度の上昇、および母材の靭性向上の
目的で、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉの１種また
は２種以上を含有することができる。

【００２３】Ｃｒは焼き入れ性の向上により、母材の強
化に有効である。しかし1.0%を超える過剰の添加は、靭
性および硬化性の観点から有害となるため、上限を1.0%
とした。Ｃｕは母材の強化、耐候性に有効な元素である
が、応力除去焼鈍による焼き戻し脆性、溶接割れ性、熱
間加工割れを促進するため、上限を1.0%とした。

【００２４】Ｎｉは、母材の強靭性を高める極めて有効
な元素であるが2.0%を超える添加は合金コストを増加さ
せ経済的でないので上限を2.0%とした。Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ
は微量添加により圧延組織を微細化でき、それらの炭窒
化物の析出により強化することから低合金化でき溶接特
性を向上できる。しかしながら、これらの元素の過剰な
添加は溶接部の硬化や、母材の高降伏点化をもたらすの
で、各々の含有量の上限をNb:0.04% 、V:0.1%、Ti:0.0
25% とした。

【００２５】成分調整を終了した溶鋼を鋳込む際の冷却
速度は、Ｍｇ系酸化物粒子の個数の増加とその大きさを
制御するため、鋳込み開始から900 ℃までの冷却速度を
0.5〜20℃/sで冷却するのが望ましい。すなわち、過冷
却により晶出する複合酸化物の核生成数を増加させると
同時に冷却中の粒子成長を抑制し、大きさ３μｍ以下に
した酸化物を鋳片に５０個／ｍｍ² 以上含有させるため
に行うものである。この温度間の冷却速度が０．５℃／
ｓ未満の緩冷却では複合酸化物は凝集粗大化し、５０個
／ｍｍ² 未満となり靭性、延性を低下させ、一方、冷却
速度の上限は現状の鋳造技術での冷却速度の限界である
２０℃／ｓとする。

【００２６】次に、鋳片に複合酸化物が５０個／ｍｍ²
以上含む必要がある理由について述べる。製品の材質特
性は製鋼、鋳造工程に支配される先天的因子の鋳片の凝
固組織、成分偏析、本発明の微細複合酸化物、析出物等
と圧延、ＴＭＣＰ、熱処理工程等により支配される後天
的因子のミクロ組織により決定される。当然、この先天
的因子である鋳片の性質は後の工程に継承される。本発
明の特徴は、この鋳片の先天的因子の１つを制御するこ
とにあり、鋳片中に高温でのγ粒成長の抑制機能を発揮
する微細なＭｇ系酸化物を分散晶出させることにある。
この粒子の分散個数が５０個／ｍｍ² 未満では、１２０
０〜１３００℃加熱におけるγ粒径がＡＳＴＭ Ｎｏ.
６番以上の細粒をえることはできないため下限を５０個
／ｍｍ²とした。

【００２７】なお、Ｍｇ系酸化物個数はＸ線マイクロア
ナライザー（ＥＰＭＡ）で測定し決定したものである。
上記の処理を経た鋳片は次に１２００〜１３００℃の温
度域に再加熱する。この温度域に再加熱温度を限定した
のは、熱間加工による形鋼の製造には塑性変形を容易に
するため１２００℃以上の加熱が必要であり、且つＶ、
Ｎｂなどの元素を十分に固溶させる必要があるため再加
熱温度の下限を１２００℃とした。その上限は加熱炉の
性能、経済性から１３００℃とした。

【００２８】熱間圧延のパス間で水冷し、圧延中に一回
以上、フランジ表面温度を７００℃以下に冷却し、以降
の圧延パス間の復熱過程で圧延する水冷・圧延工程を１
回以上繰り返し行うとしたのは、圧延パス間の水冷によ
り、フランジの表層部と内部とに温度差を付け、軽圧下
条件においても内部への加工を浸透させるためと、低温
圧延を短時間で効率的に行うためである．フランジ表面
温度を７００℃以下に冷却した後、復熱過程で圧延する
のは、仕上げ圧延後の加速冷却による表面の焼入れ硬化
を抑制し軟化させるために行うものである。その理由は
フランジ表面温度を７００℃以下に冷却すれば一旦γ／
α変態温度を切り、次の圧延までに表層部は復熱昇温
し、圧延はγ／αの二相共存温度域での加工となり、γ
細粒化と加工された微細αとの混合組織を形成する。こ
れにより表層部の焼き入性を著しく低減でき、加速冷却
により生じる表面層の硬化を防止できるからである。

【００２９】また、圧延終了後、引続き、０．５〜１０
℃／Ｓの冷却速度で７００〜４００℃まで冷却し放冷す
るとしたのは、加速冷却によりフェライトの粒成長抑制
とベイナイト組織を微細化し高強度・高靭性を得るため
である。引き続く加速冷却を７００〜４００℃で停止す
るのは、７００℃を超える温度で加速冷却を停止する
と、一部がAr₁ 点以上となりγ相を残存し、このγ相
が、共存するフェライトを核にフェライト変態し、さら
にフェライトが成長し粗粒化するために加速冷却の停止
温度を７００℃以下とした。また、４００℃未満の冷却
では、その後の放冷中にベイナイト相のラス間に生成す
る高炭素マルテンサイトが、冷却中にセメンタイトを析
出することにより分解できず、硬化相として存在するこ
とになる。これが脆性破壊の起点として作用し、靭性の
低下を招くために、この温度範囲に限定した。

【００３０】

【実施例】試作形鋼は転炉溶製し、合金を添加後、予備
脱酸処理を行い、溶鋼の酸素濃度を調整後、Mg合金を添
加し、連続鋳造により250 〜300mm 厚鋳片に鋳造した。
鋳片の冷却はモールド下方の二次冷却帯の水量と鋳片の
引き抜き速度の選択により制御した。該鋳片を加熱し、
粗圧延工程の図示は省略するが、図１に示す、ユニバー
サル圧延装置列でＨ形鋼に圧延した。圧延パス間水冷は
中間ユニバーサル圧延機４の前後に水冷装置５ａを設
け、フランジ外側面のスプレー冷却とリバース圧延の繰
り返しにより行い、圧延後の加速冷却は仕上げユニバー
サル圧延機６で圧延終了後にその後面に設置した冷却装
置５ｂでフランジ外側面をスプレー冷却した。

【００３１】機械特性は図２に示す、フランジ２の板厚
ｔ₂ の中心部（1/2t₂ ）でフランジ幅全長(B) の1/4,1/
2 幅(1/4B,1/2B) から、試験片を採集し求めた。なお、
これらの箇所の特性を求めたのはフランジ1/4F部はＨ形
鋼の平均的な機械特性を示し、フランジ1/2F部はその特
性が最も低下するので、これらの２箇所によりＨ形鋼の
機械試験特性を代表できると判断したためである。

【００３２】表１、表３には、本発明鋼及び比較鋼の化
学成分値を、表２、表４には、それらの鋼の鋳込み後の
冷却速度及び鋳片中のＭｇ系酸化物の分散密度を示す。
表５、表６および表７には、圧延加熱時のγ粒度、圧延
・加速冷却条件及び製品の機械試験特性値を示す。な
お、圧延加熱温度を１３００℃に揃えたのは、一般的に
加熱温度の低下はγ粒を細粒化し機械特性を向上させる
ことは周知であり、高温加熱条件では機械特性の最低値
を示すと推定され、この値がそれ以下の加熱温度での機
械試験特性を代表できると判断したためである。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】

【表７】

【００４０】表５、６および７に示すように、本発明に
よるＨ形鋼１〜５、Ａ１〜Ａ３は目標の常温の降伏点範
囲がＪＩＳ規格の下限値＋120N/mm²以内のSM490 ではYP
=325〜445N/mm²、SM520 ではYP=355〜475N/mm²、に制御
され、しかも、降伏比（YP/TS ）も0.8 以下の低YR値を
満たし、抗張力（前記ＪＩＳＧ３１０６）及び６００℃
での降伏強度と常温の降伏強度の比が２／３以上であ
り、−１０℃でのシャルピー衝撃値４７(J) 以上を十分
に満たしている。一方、比較鋼のＨ形鋼６では、成分の
ＮとＡｌが本発明の上限値を超えたため、過剰のＮはフ
ェライトの靭性を低下し、過剰のＡｌはＭｇ系酸化物の
生成を阻害し、この分散個数で５０個／ｍｍ² 未満とな
り、γ粒度がＡＳＴＭ Ｎｏ．６番以下と粗粒化し微細
組織が得られない。これのためシャルピー衝撃値が開発
目標の−１０℃で４７Ｊ以上を達成できない。比較鋼の
Ｈ形鋼７では、Ｍｇ添加前の溶鋼の酸素濃度が本発明の
下限値以下となっているためにＭｇ系酸化物の個数が不
足し、それに反し、比較鋼のＨ形鋼８では、この酸素濃
度の上限値を超えているために３μｍ以上の大きさの粗
大な酸化物が形成されるために、何れもシャルピー衝撃
値が開発目標の−１０℃で４７Ｊ以上を達成できない。
比較鋼のＨ形鋼９では、Ｍｇが添加されていない。次い
で、比較鋼のＨ形鋼１０では、成分・製鋼条件は満たし
ているものの圧延中でのフランジ外側面を７００℃以下
に水冷する処理が施されていないので、水冷停止温度が
７１０℃と水冷停止温度の制限の上限を超え、圧延後の
冷却速度が１／２Ｆ部では冷却速度の制限以下となるた
め常温強度及び６００℃での強度不足をきたす。

【００４１】規格強度、５２０ＭＰａ級鋼に区分される
比較鋼のＨ形鋼Ａ４では、Ｍｏ含有量が本発明の下限値
を以下であるため６００℃での強度不足となり、加えて
Ｍｇが添加されていないので組織の微細化ができずシャ
ルピー衝撃値が開発目標の−１０℃で４７Ｊ以上を達成
できない。また、比較鋼のＨ形鋼Ａ５では、鋳込み後の
冷却速度が下限値以下であるのでＭｇ系酸化物の個数が
不足し、シャルピー衝撃値がクリアーできない。

【００４２】即ち、本発明の製造法の要件が総て満たさ
れた時に、表５、６および７に示されるＨ形鋼１〜５、
Ａ１〜Ａ３のように、圧延形鋼の機械試験特性の最も保
証しにくいフランジ板厚1/2,幅1/2 部においても十分な
常温・高温強度、低温靭性を有する、耐火性及び靭性の
優れた圧延形鋼の生産が可能になる。なお、本発明が対
象とする圧延形鋼は上記実施例のＨ形鋼に限らずＩ形
鋼、山形鋼、溝形鋼、不等辺不等厚山形鋼等のフランジ
を有する他の形鋼にも適用できることは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】本発明による圧延形鋼は機械試験特性の
最も保証しにくいフランジ板厚1/2,幅1/2 部においても
十分な強度、靭性を有し、高温特性に優れ、耐火材の被
覆厚さが従来の２０〜５０％で耐火目的を達成できる、
優れた耐火性及び靭性を持つ形鋼が圧延ままで製造可能
になり、施工コスト低減、工期の短縮による大幅なコス
ト削減が図られ、大型建造物の信頼性向上、安全性の確
保、経済性等の産業上の効果は極めて顕著なものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施する装置配置例の略図である。

【図２】Ｈ形鋼の断面形状および機械試験片の採取位置
を示す図である。

【符号の説明】

１…Ｈ形鋼 ２…フランジ ３…ウェブ ４…中間圧延機 ５ａ…中間圧延機前後面の水冷装置 ５ｂ…仕上げ圧延機後面冷却装置 ６…仕上げ圧延機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量% で C:0.04〜0.20% 、 Si:0.05 〜0.50% 、 Mn:0.4〜1.8%、 Mo:0.4〜1.0%、 N:0.004%以下、 Al:0.004% 以下、 を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる溶鋼を、
   予備脱酸処理によって、溶存酸素を重量％で0.003 〜0.
   015%に調整後、Mg合金を添加し重量％でMg:0.001〜0.00
   5%に成分調整した溶鋼を鋳込んだ鋳片内に大きさ３μｍ
   以下のMg系酸化物を50個/mm²以上含有する鋳片を熱間圧
   延して製造したことを特徴とする耐火用圧延形鋼。
2. 【請求項２】 重量% で C:0.04〜0.20% 、 Si:0.05 〜0.50% 、 Mn:0.4〜1.8%、 Mo:0.4〜1.0%、 N:0.004%以下、 Al:0.004% 以下、 を含み、加えてCr:1.0% 以下、Cu：1.0%以下、Ni:2.0%
   以下、Nb：0.04% 以下、V:0.1%以下、Ti:0.025% 以下の
   いずれかの１種または２種以上を含有し残部がFeおよび
   不可避不純物からなる溶鋼を、予備脱酸処理によって、
   溶存酸素を重量％で0.003 〜0.015%に調整後、Mg合金を
   添加し重量％でMg:0.001〜0.005%に成分調整した該溶鋼
   を鋳込んだ鋳片内に大きさ３μｍ以下のMg系酸化物を50
   個/mm²以上含有する鋳片を熱間圧延して製造したことを
   特徴とする耐火用圧延形鋼。
3. 【請求項３】 重量% で C:0.04〜0.20% 、 Si:0.05 〜0.50% 、 Mn:0.4〜1.8%、 Mo:0.4〜1.0%、 N:0.004%以下、 Al:0.004% 以下、 を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる溶鋼を、
   予備脱酸処理によって、溶存酸素を重量％で0.003 〜0.
   015%に調整後、Mg合金を添加し重量％でMg:0.001〜0.00
   5%に成分調整した溶鋼を鋳込んだ鋳片を1200〜1300℃の
   温度域に再加熱後に圧延を開始し、圧延工程で形鋼のフ
   ランジ表面温度を700 ℃以下に水冷し、以降の圧延パス
   間の復熱過程で圧延する水冷・圧延工程を一回以上繰り
   返し圧延し、圧延終了後に0.5 〜10℃/sの冷却速度で70
   0 〜400 ℃まで冷却し放冷することを特徴とする耐火用
   圧延形鋼の製造方法。
4. 【請求項４】 重量% で C:0.04〜0.20% 、 Si:0.05 〜0.50% 、 Mn:0.4〜1.8%、 Mo:0.4〜1.0%、 N:0.004%以下、 Al:0.004% 以下、 を含み、加えてCr:1.0% 以下、Cu：1.0%以下、Ni:2.0%
   以下、Nb：0.04% 以下、V:0.1%以下、Ti:0.025% 以下の
   いずれかの１種または２種以上を含有し残部がFeおよび
   不可避不純物からなる溶鋼を、予備脱酸処理によって、
   溶存酸素を重量％で0.003 〜0.015%に調整後、Mg合金を
   添加し重量％でMg:0.001〜0.005%に成分調整した該溶鋼
   を鋳込んだ鋳片を1200〜1300℃の温度域に再加熱後に圧
   延を開始し、圧延工程で形鋼のフランジ表面温度を700
   ℃以下に水冷し、以降の圧延パス間の復熱過程で圧延す
   る水冷・圧延工程を一回以上繰り返し圧延し、圧延終了
   後に0.5 〜10℃/sの冷却速度で700 〜400 ℃まで冷却し
   放冷することを特徴とする耐火用圧延形鋼の製造方法。