JPH0739620B2

JPH0739620B2 - 建築構造用軽量形鋼及びその素材並びにそれらの製造法

Info

Publication number: JPH0739620B2
Application number: JP1125084A
Authority: JP
Inventors: 芳男 ▲樽▼谷; 芳彦鎌田; 洋次稲葉
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPH02305939A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、例えば工業化住宅用の構造材等として好適
な建築構造用軽量形鋼、及びその素材としての熱延鋼
板、並びにそれらの製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉近年、著しい地価高騰の中にあっても一戸建て住戸に対
する強い願望は衰えることを知らないばかりか、所得の
伸び等を背景とした高級指向の高まりと共に、50年或い
は100年と言った長期に亘る耐久性を狙いとした“高規
格住宅”が静かなブームとなっている。

そのため、各工業化住宅メーカーは、“住宅外壁パネル
のセラミックス化”や“ALCコンクリートの適用範囲拡
大”等によりこれらの要求への精力的な対応姿勢を見せ
ているが、前記長期保証住宅の骨材（軸組，柱，梁等）
には鉄系素材が最も適していると言うことから、最近、
骨材として使用する軽量形鋼のより一層の耐久性改善策
に関心が寄せられるようになった。

ところで、現在、鉄骨系工業化住宅に用いられている骨
材はJIS G 3350で規定される一般構造用軽量形鋼並びに
JIS G 3350で規定される一般構造用溶接軽量Ｈ形鋼であ
り、素材的にはSS41鋼クラスの炭素鋼が一般的であっ
た。ただ、これまでは素材メーカから各工業化住宅メー
カに納入される際の製品形態は熱延黒皮材が殆んどであ
ったが、最近の傾向としてZnめっき材を素材とした軽量
形鋼が増加している。これは、ａ）外壁パネルの隙間部より浸入してくる雨水及び海塩
粒子による骨材の腐食進行，ｂ）結露の結果室内から浸入してくる水分による骨材の
予想以上の腐食進行，等が明らかとなったためであり、特に風呂回りや台所回
りでの経年腐食問題が注目を集めている。

しかしながら、素材メーカから納入され、各工業化住宅
メーカでフレームとしての組み立てを完了後、下地処理
としてのリン酸鉄化成処理或いはリン酸亜鉛化成処理が
施され、更にその後アニオン又はカチオン電着塗装或い
は静電粉体塗装が施されて建築現場に運ばれるのが一般
的である“軽量形鋼”では、例えZnめっきが施されてい
たとしても以下のような防食上の問題が残されていた。
即ち、（ａ）建築現場で行われる溶接によって溶接部のめっき
膜が消失してしまうため、めっき膜による防錆効果が期
待できない，（ｂ）端部におけるめっき膜のつきまわり性が良くな
く、そのためこの部分の耐食性が劣る，（ｃ）多数のボルト穴あけ部では金属素材面が露出する
こととなり、この部分の耐食性が劣る，（ｄ）建築施工時にめっき膜損傷が生じると、該傷付き
部での耐食性が劣化する。

そこで、一部の工業化住宅メーカでは、これら諸問題の
解決策として、“従来のめっき鋼板以上に耐食性が優れ
ためっき鋼板”をベースとした軽量形鋼を採用しようと
する動きが始まっているが、軽量形鋼のベース材として
如何に高い耐食性のめっき鋼板を採用しようとも、めっ
き鋼板である限りは上記（ａ）及び（ｃ）項で指摘した
問題は依然として未解決のままであり、高耐食性めっき
鋼板の採用も十分な対策であると言うことはできなかっ
た。

更に、「結露の問題からくる経年の腐食に対してはめっ
き手段は必ずしも十分な対策ではない」との指摘も一部
の工業化住宅メーカから寄せられている。

従って、これらの指摘並びにユーザーの高級指向に対処
するためには、軽量形鋼用材料としてＡ）溶接部での耐食性の劣化が見られないか、或いは極
めて軽微である，Ｂ）ボルト穴あけ部での耐食性劣化が見られないか、或
いは極めて軽微である，Ｃ）建築施工時に発生しがちな塗膜損傷部での耐食性劣
化が見られないか、或いは極めて軽微である，等の性能を有するところの、従来材とは耐食性が格段に
優れた鋼材を開発することが必要であった。しかも、従
来の工業化住宅軽量形鋼に取って代わる幅広い適用を促
進するためには、開発すべき鋼材の価格レベルが従来鋼
材に十分対抗できるものであることも必要であった。

〈課題を解決するための手段〉本発明者等は、上述のような観点から、耐食性に優れる
ことは勿論、取り扱い如何で性能に格別な悪影響が出る
こともなく、しかも価格的にも従来材に十分対抗できる
建築構造用軽量形鋼を提供すべく種々研究を重ねた結
果、「従来考えられていた“高耐食化”即ち“高耐食め
っき適用”と言う手法ではその目的の達成は困難である
が、素材鋼板中に通常のステンレス鋼板（例えばSUS410
L）におけるよりも少ない量のCrを含有させると共に、
該素材鋼板中のその他の成分を適正に調整した場合に
は、めっき処理にこだわることなく十分な耐食性確保が
可能となり、しかも上記諸要求を十分達成できる建築構
造用軽量形鋼が実現される」との新しい知見を得ること
ができた。

即ち、適量のCrを添加すると共にその他の成分を適正に
調整したCr含有鋼板は、イ）溶接部での耐食性劣化が極めて小さい，ロ）ボルト穴あけ部での耐食性劣化も極めて軽微であ
る，ハ）必要であれば従来の塗装による防錆対策も可能であ
り、例え塗膜に損傷が生じたとしても、傷付き部での耐
食性劣化は母材の良好な耐食性能によって保証されてい
るので格別な不都合を招くことがない，等の特徴を有することが明らかとなり、しかも次に示す
各種事項をも確認できた訳である。

まず、上述の如く成分調整したCr含有鋼板を用い、既存
の“電気抵抗溶接にて軽量形鋼を成形するライン”によ
ってJIS G 3353相当の機械的性質を持った一般構造用溶
接軽量Ｈ形鋼を製造すべく検討したところ、「従来の溶
接軽量Ｈ形鋼を大気中で電気抵抗溶接を行った際にしば
しば問題となった“ペネトレータ”と呼ばれる溶接欠陥
（電気抵抗溶接時の加熱により生成した酸化スケールが
融接部内部に巻き込まれ残留することにより生じる溶接
欠陥）が前記特定組成のCr含有鋼板を素材としたときで
もやはり認められがちであったが、この問題に対して
は、例えは特開昭60-199582号公報等に示されている如
き“非酸化性雰囲気又は還元性火炎にてシールドした状
態での電気抵抗溶接”を採用することで十分な対処がで
きる」との事実が明らかとなり、更に、前記特定組成の
Cr含有素材鋼板の製造条件についての様々な検討によっ
て「連続鋳造法で得た上記組成のCr含有鋼スラブから熱
延鋼板を製造するに際し、スラブの加熱温度，熱間圧延
仕上温度及び仕上板厚，並びに巻取温度を特定条件に規
制すると、構造用軽量形鋼製造用としての機械的諸性質
等に十分優れた高耐食性鋼板を極めて安定に製造するこ
とが可能となる」ことをも知ることができた。しかも、
上記特定組成のCr含有素材鋼板が従来の炭素鋼製造ライ
ンを活用して製造可能であり、価格的にも従来のSS-41
鋼クラスの炭素鋼を母材としためっき系素材に十分対抗
できることや、それを素材とした軽量形鋼が従来の軽量
形鋼製造ラインに殆んど手を加えることなく成形加工可
能であることも確認された。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、「電気抵抗溶接成形して成る建築構造用軽量形鋼、延い
ては建築構造用軽量形鋼を製造するための熱延鋼板を、 C:0.001〜0.1％（以降、成分割合を表わす％は重量％と
する）， Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.5％,P:0.001〜0.
15％， S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.5％未満,N:0.001
〜0.10％， O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むか、これに加えて Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種をも含有し、残部がFe及び不可避不純物
から成る成分組成に構成した点」を特徴とし、更には C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むか、これに加えて Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種をも含有し、残部がFe及び不可避不純物
で構成された熱延鋼板を、非酸化性雰囲気又は還元性火
炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接して成形し、建
築構造用軽量形鋼を製造する点」並びに C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むか、これに加えて Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種をも含有し、残部がFe及び不可避不純物
から成る連続鋳造スラブを、1000〜1300℃に加熱して熱
間圧延し、500℃以上の温度域で仕上げた後、直ちに400
℃以上の温度域で巻取って建築構造用軽量形鋼製造用熱
延鋼板を製造する点」をも特徴とするものである。

なお、本発明に係る建築構造用軽量形鋼製造用熱延鋼板
は、適正幅に切断し連続的に電気抵抗溶接して成形する
ことにより優れた性能を備えた一般構造用軽量Ｈ形鋼
（JIS G 3353の所謂“溶接H"）とし得ることは勿論、適
正な幅に切断したものをそのまま連続的に成形して一般
構造用軽量形鋼（JIS G 3350としても、JIS G 3352相当
形状のデッキプレート等としても優れた性能が発揮され
ることは言うまでもない。

つまり、本発明に係る建築構造用軽量形鋼は、現在市場
ニーズが日増しに高まっている50年或いは100年と言っ
た長期の耐久性が要求されている工業化住宅に適用して
十分に満足できる性能を発揮し、更には本発明に係る熱
延鋼板はこれら軽量形鋼の素材として非常に好適なもの
となる。

次に、本発明において建築構造用軽量形鋼及び建築構造
用軽量形鋼製造用熱延鋼板の成分組成、並びにその製造
条件を前記の如くに限定した理由を詳細に説明する。

〈作用〉Ａ）成分組成Ｃ鋼中Ｃは、本発明材に適正な機械的性質を確保する上で
極めて重要な元素である。但し、多量にＣが存在する
と、鋼中のCrと結合してCr系炭化物を生成し、耐食性を
劣化させる傾向があると共に、他方でオーステナイト
化，マルテンサイト化，ベイナイト化を促し、熱処理履
歴によっては著しい硬度上昇を招く。このような観点か
らＣ含有量の上限を0.1％と定めた。一方、Ｃ含有量を
限りなく低くすることは製造コストを著しく高めること
になる上、工業化住宅用軽量形鋼としての性能向上と言
う観点からは必ずしもＣ含有量を0.001％未満にまで低
減する必要がないことから、Ｃ含有量の下限は0.001％
と定めた。

Si Siは、Alと同様に脱酸元素として重要な成分であるが、
その含有量が0.01％未満では脱酸元素としての効果が得
られない。一方、0.60％を超えてSiを含有させると鋼質
の著しい硬化を招くことから、Si含有量の上限を0.60％
と定めた。

Mn 鋼中Mnは、本発明材のオーステナイトバランスを調整す
る上で重要な元素であるが、2.5％を超えて含有させて
も性能に著しい変化が見られず、一方、その含有量が0.
01％を下回ると鋼中ＳがFe系硫化物となって耐食性の低
下を招くようになることから、Mn含有量は2.5〜0.01％
と定めた。

Ｐ鋼中Ｐには、材料のオーステナイトバランスを調整する
作用、強度を高くする作用並びにボルト穴あけ加工性を
良くする作用があるが、その含有量が0.001％未満では
前記作用による効果が十分確保できず、一方、0.15％を
超えて含有させると上記効果が顕著になり過ぎてむしろ
有害となることから、Ｐ含有量は0.001〜0.15％と定め
た。

Ｓ鋼中Ｓは、硫化物を形成して材料の耐食性劣化を招くこ
とから、その含有量は0.02％以下に軽減する必要がある
が、0.0001％未満とすることは現状の工業的製造レベル
では困難であってコストの著しい上昇を招く。また、Ｓ
含有量を0.0001％未満に低減したとしても本発明材の耐
食性確保の上でそれ以上の格別な改善効果を発揮しな
い。従って、Ｓ含有量は0.0001〜0.02％と定めた。

Cr 鋼中Crは、鋼材料の耐久性、特に耐食性を左右する最も
重要な合金元素であるが、その含有量が5.0％以下であ
ると建築構造用形鋼材として所望される耐食性を確保す
ることが困難となり、一方、10.5％以上のCrを含有させ
るとステンレス鋼板特有の問題である“塗膜密着性の劣
化”が顕著化してくることから、Cr含有量は5.0％を超
え10.5％未満と定めた。ただ、好適には、Cr含有量は8.
0％以上10.5％未満の範囲に調整するのが良い。

Ｎ鋼中Ｎは、有効なオーステナイトバランス調整元素であ
るが、0.10％を超えて含有させると鋼質を著しく硬化さ
せるばかりでなく、現状の精錬レベルでは製鋼に相当の
困難を伴うこととなるため、Ｎ含有量の上限を0.10％と
定めた。一方、Ｎ含有量の下限は汎用鋼材としての用途
を考慮し0.001％と定めた。

ＯＯは鋼中へ不可避的に混入する不純物元素であり、熱間
加工性や靱性確保の面から0.02％以下に抑える必要があ
るが、工業的に製造可能な限度をも考慮して、Ｏ含有量
は0.0001〜0.02％と定めた。

Al Alは精錬時における鋼の有効な脱酸元素であり、十分な
脱酸が行われるためには脱酸残留物として0.001％以上
含有されていることが必要であるが、0.1％を超えて含
有させても格別な改善効果を発揮しないばかりか、コス
トの著しい上昇を招く。従って、Al含有量は0.001〜0.1
％と定めた。

Cu,及びNi Cu及びNiは、何れも材料の耐食性を改善する作用の他、
オーステナイト形成元素であってオーステナイトバラン
スを調整する作用を有しており、更にCuは鋼中で金属間
化合物を形成して強度向上に有効であるため必要に応じ
て１種又は２種含有せしめられている元素であるが、何
れもその含有量が0.001％未満では前記作用による所望
の効果が得られない。一方、これらは何れも高価な添加
元素であり、多量添加は材料コストの上昇につながるこ
とから、各々の上限を0.8％と定めた。

なお、本発明に係る材料では、合金添加時の不純物，耐
火物の溶損，鋼中Ｓ低減目的の添加元素の残留物，脱酸
剤の残留分，或いは添加したスクラップからの混入不純
物等として、微量のV,Ca,REM,Ti,Nb,Mo等を含有してい
ても差し支えないことは言うまでもない。

Ｂ）建築構造用軽量形鋼製造用熱延鋼板の製造条件連続鋳造法により製造したスラブを熱間圧延する際の加
熱温度は、1000〜1300℃とする必要がある。

これは、熱間圧延に際しのスラブの加熱温度が1000℃未
満であると、凝固時の偏析が均質化されないで、Cr,Cu,
Niなどの合金元素並びにP,S等の不純物が十分に拡散し
ないため、熱延後の機械的性質が安定的に保証されず、
一方、1300℃を超えて加熱した場合には合金成分の拡散
による均質化は図れるものの、スラブ表面での酸化が激
しくなり、加えて粗粒化の原因となるとの理由による。

熱間圧延は500℃以上の温度域で完了することが必要で
ある。これは、本発明に係る組成の鋼では熱間圧延の仕
上温度が500℃を下回ると変形抵抗が顕著に大きくな
り、目立って圧延が困難となるためである。また、必要
条件である巻取り温度:400℃以上を確保するためにも熱
延終止温度は500℃以上とする必要がある。

なお、このときの仕上板厚は１〜10mmとするのが良い。

熱間圧延後の巻取り温度は400℃以上とすることが必要
である。

即ち、本発明に係る鋼はCrを比較的多量に含有するため
焼入れ性が高く、圧延終了後そのまま空冷すると〔ベイ
ナイト＋マルテンサイト〕混合組織となって高強度は得
られるものの延性の低下が著しい。しかるに、構造部材
には所定の延性が欠かせないことから徐冷処理が必要で
ある。そのため、本発明者等は圧延終了後の最適徐冷条
件を種々検討し、圧延終了後に400℃以上の温度でコイ
ルに巻取って徐冷することで所謂“セルフテンパ効果”
を確保するのが極めて有効であり、これが安定して優れ
た性能を得るための好適な手段であることを経験的に見
出した。従って、巻取り温度は400℃以上と定めた。

Ｃ）建築構造用溶接軽量形鋼の製造条件本発明の１つに従って建築構造用溶接軽量形鋼を製造す
るに際し、電気抵抗溶接を非酸化性雰囲気又は還元性火
炎にてシールした状態で行うのは次の理由による。

例えば、溶接軽量Ｈ形鋼を製造する際にはフランジに対
して直角方向にウェブを連続的に電気抵抗溶接するが、
このとき最も大きな問題となるのが接合部での強度不足
である。これは、電気抵抗溶接時の加熱で生成した酸化
スケールが融接部内部に巻き込まれて残留し生成する
“ペネトレータ”によって引き起こされる。そこで、ペ
ネトレータ起因の性能劣化を防止し、製品としての性能
保証を確保することが形鋼製造メーカの最も大きな技術
課題となっている。

そして、これまでも上記ペネトレータの発生防止に関す
る種々の提案がなされており、その主なものとしてｉ）電気的な工夫或いは製造設備の構造的工夫により溶
接現象を安定させる方法， ii）窒素ガス等の非酸化性ガスシールドを行いながら溶
接する方法， iii）還元性火炎にてシールドを行いながら溶接する方
法，が挙げられる。このうち、ｉ）項で示される方法は過大
な溶接入熱のときにペネトレータが発生し易いことに着
目した対策であるが、このような対策ではペネトレータ
発生防止効果が不十分であることが明らかとなってお
り、微少なペレトレータ発生に対する性能保証ができな
いとの問題があった。

これに対して、ii）及びiii）項で示した方法は、特開
昭60-199582号公報等においても明らかにされているよ
うにペネトレータ発生防止に対して極めて有効な方法で
あり、本発明において成分規定した熱延鋼板素材を用い
た場合にも顕著な効果を発揮する。従って、本発明にお
いては、電気抵抗溶接を非酸化性雰囲気又は還元性火炎
にてシールした状態で行うことと限定した。

なお、上記“非酸化性雰囲気”としては窒素ガス雰囲
気,Arガス雰囲気，天然ガス雰囲気，或いは製鉄所にお
いて容易に入手できる転炉ガスや高炉ガスの雰囲気等が
挙げられるが、その他“大気中での加熱に比べて素材の
高温酸化を抑制し得る雰囲気”であれば格別に種類を問
うものではない。

他方、“還元性火炎”は気化後に還元性雰囲気を生成す
る有機物液体を燃焼させて作り出す。有機物液体として
は、例えば潤滑油，切削油，機械油，防錆油，灯油，重
油，経由，フタル酸ジメチル，酢酸セロソルブ，オレイ
ン酸，アルコール又はこれらの混合物、或いは蒸気圧が
高く気化後に還元性雰囲気を作り得る固体粉末を上記液
体に添加したものでも良い。

そして、本発明において成分規定した熱延鋼板素材を用
い、上記非酸化性雰囲気又は還元性火炎にてシールした
状態で酸化を抑制しながら電気抵抗溶接すれば、ペネト
レータ欠陥のない良好な溶接軽量形鋼を安定した性能を
確保しつつ製造することが可能となる。

つまり、本発明に係る建築構造用溶接軽量形鋼を製造す
る場合、従来法のように熱延黒皮材をそのまま用いて大
気中での溶接或いは水中での溶接を行ったのでは安定し
た溶接部強度等の機械的性質が十分に得られないが、接
合部付近の黒皮を溶接前に前もって除去（機械的除去，
酸洗等）してから非酸化性雰囲気又は還元性火炎でシー
ルして溶接すれば、優れた耐食性や機械的性質を有する
建築構造用溶接軽量形鋼が極めて安定に実現される訳で
ある。

次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。

〈実施例〉実施例１まず、第１表に示す供試鋼Ａ〜Ｉを60トンのAOD炉を用
いて溶製し、連続鋳造によってスラブとした。次いで、
該スラブを1200℃に加熱した後、タンデム圧延機を用い
た熱間圧延により幅が1020mmで板厚が3.2mmと4.2mmのコ
イルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は650℃とし、500
℃以上での巻取りを目標として巻取りを行ったが、実測
により確認した巻取り温度は520℃であった。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで25
3mm幅及び125mm幅にスリット加工し、構造用軽量Ｈ形鋼
（以降、“溶接H"）の素材とした。

そして、これらの一部については乾湿繰り返し試験と大
気暴露試験に供し、他のものについては、電気抵抗溶接
をして接合する部位を予め機械的に研削して黒皮を除去
し、通常の溶接Ｈ現場製造ラインを用いてウェブ厚さ3.
2mm,フランジ厚さ4.5mm,高さ250mm,幅125mmの軽量溶接
Ｈを試作した。

なお、乾湿繰り返し試験と大気暴露試験は次のように実
施した。

供試材は、アルカリ系脱脂液で十分に脱脂した後、エポ
キシ樹脂系カチオン電着塗料で塗装し供試材とした。塗
膜厚さは15ミクロンで一定とした。エポキシ樹脂系電着
塗装を施したのは、海岸地方のようには海塩粒子がらみ
の腐食問題のない都市部であっても、工業化住宅構造部
材は現地に搬入後、施工，棟上げまでは雨に曝されるた
め、本発明鋼レベルの耐食性材料では発錆するためであ
る。もっとも、この場合の発錆は極めて軽微であり、そ
の後の大きな腐食に進展することは皆無であるが、素人
である施主からみれば赤錆発生は極めて遺憾なことと考
えられ、クレーム発生の原因になると判断されたことか
ら、このような条件を設定した。

乾湿繰り返し試験の際の浸漬用溶液としては、硫酸にて
pHを3.5に調整した300ppmlCl^-含有食塩水を用いた。こ
れは、通常の雨水が大気中の二酸化炭素並びにSOx,NOx
吸収により、pHが3.5から５前後であること、並びに海
塩粒子として海からCl^-イオンを吸収し30〜50ppmのCl^-
イオンを含有しているためである。現実に、海から2km
以内の立地条件にある工業化住宅は、海塩粒子問題に悩
まされており、特に冬場に海からの強い風に曝される日
本海沿岸地方での構造部材の腐食問題は大きな問題とな
っている。そこで、乾燥に伴う濃縮の問題並びに適度の
腐食加速の観点より、浸漬用試験溶液の液中Cl^-イオン
濃度は、雨水のCl^-イオン濃度の６〜10倍である300ppm
とした。

乾湿繰り返しの条件は、浸漬３時間−風乾３時間の繰り
返しとし、浸漬時の試験溶液温度は35℃とした。乾湿繰
り返しサイクル数は50サイクルである。

これらの試験結果を第２表に示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件を満たす鋼板では、各種耐食性並びに塗膜
状況が十分に優れているのに対して、鋼板の成分組成が
本発明で規定する条件から外れているものは、耐食性が
十分でないか、或いは塗膜状況が劣ることが分かる。

即ち、第２表において、鋼中にCrを含有しないＡ鋼を使
用したもの（試験番号1,2）では、塗装下地としての化
成処理の効果が乾湿繰り返し試験での塗膜健全部でのふ
くれの有無として認められるが、塗膜傷付け部，ボルト
穴あけ部及び溶着部での赤錆発生、並びに加工エッジ塗
膜健全部での塗膜ふくれが見られ、耐食性が十分とは言
えない。

また、母材Cr濃度が3.45％のＢ鋼を用いたもの（試験番
号３）では、Cr含有に伴い塗装下地処理としての化成処
理が施せないため塗膜健全部での塗膜ふくれが見られ、
更に試験番号２なみの顕著な赤錆が塗膜傷付け部並びに
ボルト穴あけ部，溶着部で見られる。また、第２表では
示さなかったが、試験番号３では50サイクル以降で塗膜
の剥離を伴う大きな腐食進行が見られた。

Cr濃度が5.07％のＣ鋼を用いたもの（試験番号４）では
塗膜健全部でのふくれが見られなくなると共に、ボルト
穴あけ部での発錆程度が顕著に軽微となり、加工エッジ
部での塗膜膨れも見られなくなった。試験番号４の場合
よりもCr濃度が高い鋼Ｄを用いた試験番号５でも全く同
様な傾向が認められた。

Cr濃度が10.1％のＦ鋼を用いたもの（試験番号７）では
塗膜傷付け部並びに加工エッジ塗膜健全部で塗膜膨れが
見られないが、11.6％のCrを含有するＨ鋼を用いたもの
（試験番号９）並びに16.8％のCrを含有するＩ鋼を用い
たもの（試験番号10）では塗膜傷付け部で塗膜の膨れ或
いは塗膜剥離が見られるようになった。

上述のように、この試験結果からもCr含有量は5.0％を
超え10.5％未満に調整しなければならないことを確認で
きるが、ここで、塗膜ふくれは塗膜密着性と密接な関係
があるとされているため、本発明鋼レベルの耐食性鋼に
おける塗膜密着性について更に説明を加える。

SS-41鋼クラスの炭素鋼を素材とする軽量形鋼では、塗
膜密着性改善と耐食性改善のための化成処理が行われて
おり、現状の形鋼を構造部材として工業化住宅に適用す
る際には防錆上化成処理は不可欠となっている。

発明者等は、当初、現状の方法をそのまま本発明鋼に適
用しようと考え、化成処理の適用を検討したが、微量で
もCrを含有する鋼では化成処理液と素材との反応性が進
行しないことが容易に確かめられた。従って、本発明鋼
は化成処理を実施しないことを基本とした。但し、将来
においてCr鋼板に適用できる有効な化成処理法或いは下
地処理法が開発され、塗膜の密着性と塗膜下耐食性の改
善がなされることは、、本発明鋼の構造材として基本的
性能に何らの悪影響を及ぼすものではなく、むしろ大い
に歓迎されるべきことである。

ところで、第３表は、同様の材料について塗膜下腐食が
関与した場合の塗膜密着性を、第２表に示したと同じ乾
湿繰り返し試験を100サイクル実施した後、一般的に行
われているセロハンテープ塗膜剥離試験で塗膜の密着性
を評価した結果である。この第３表からは次のことが分
かる。

即ち、10.5％Cr以上では母材での赤錆発生は抑制されて
いるものの、塗膜剥離の問題が生じている。

Cr濃度が5.07％の鋼Ｃを用いた試験番号15では、塗膜疵
付部での赤錆発生と塗膜ふくれが進行し、セロハンテー
プ塗膜剥離試験での塗膜剥離％が増加している。

Cr濃度が8.97％以上では、乾湿繰り返し試験50サイクル
時に比べてやゝ赤錆進行が顕著となっているものの、セ
ロハンテープ塗膜剥離性は劣化しておらず、錆層中にCr
系の腐食生成物を含有する錆層が生成するため錆層が緻
密となり、結果として塗膜の密着性が改善されると推察
される。

従って、本発明に係る材料のうち、塗膜下腐食進行並び
に塗膜密着性の上からもっとも望ましい適正Cr濃度は8.
0％以上10.5％未満であることが窺われる。

一方、試作した溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部引張試験での破
断部はウェブの母材破断であることが確認された。

実施例２前記第１表に示す供試鋼Ａ〜Ｉを60トンのAOD炉を用い
て溶製し、連続鋳造によってスラブとした。次いで、該
スラブを1200℃以上に加熱した後、タンデム圧延機を用
いた熱間圧延により幅が1020mmで板厚が3.2mmと4.2mmの
コイルとした。

このときの最終スタンド通過目標温度は650℃とし、500
℃以上での巻取りを目標として巻取りを行った。

第４表に、スラブ加熱温度，熱延終始温度，実測により
確認した巻取り温度，最終板厚，コイル端より採取した
試験片での機械的性質の確性値をまとめて示す。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで25
3mm幅及び125mm幅にスリット加工し、溶接Ｈの素材とし
た。

そして、電気抵抗溶接をして接合する部位を予め機械的
に研削して黒皮を除去し、通常の溶接Ｈ現場製造ライン
を用いてウェブ厚さ3.2mm,フランジ厚さ4.5mm,高さ250m
m,幅125mmの軽量溶接Ｈを試作した。

次いで、得られた軽量溶接Ｈについて機械的性質の測定
を行ったが、その結果を第４表に併せて示した。

第４表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された軽量溶接Ｈ（試験番号25
〜29のもの）は従来の構造用軽量形鋼のJIS規格値を十
分に満たしており、軽量形鋼としての適用に何ら問題な
いことが明瞭である。

他方、成分組成が本発明での規定から外れている試験番
号23及び24でのものは、製造条件が本発明での規定範囲
内であれば良好な機械的性質を得られるものの、耐食性上の問題があった。

また、逆に成分組成は本発明での規定範囲内にある供試
鋼を用いたとしても、製造条件が本発明での規定から外
れている試験番号30及び31はCrの焼入れ性向上効果に起
因した低温変態生成物が導入されることで異常に高い強
度が得られており、更に著しい延性低下が生じているこ
とが分かる。

なお、試作した溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部引張試験での破
断部はウェブの母材破断であった。

実施例３前記第１表に示す供試鋼Ｄを60トンのAOD炉を用いて溶
製し、連続鋳造によってスラブとした。次いで、該スラ
ブを1200℃に加熱した後、タンデム圧延機を用いた熱間
圧延により幅が1020mmで板厚が3.2mmと4.2mmのコイルと
した。

このときの最終スタンド通過目標温度は800℃とし、650
℃以上での巻取りを目標として巻取りを行ったが、実測
により確認した巻取り温度は670℃であった。

このようにして得られた熱延コイルは、黒皮のままで25
3mm幅及び125mm幅にスリット加工し、連続的に電気抵抗
溶接して成形する溶接Ｈの素材とした。

試作した軽量溶接Ｈの引張強さは45kgf/mm²，降伏点は2
9kgf/mm²，伸びは35％であり、機械的性質の上では従来
のSS-41鋼クラスの素材を対象としたJIS G 3353の規格
を満足した。なお、試作した溶接軽量Ｈ形鋼の溶接部引
張試験での破断部はウェブの母材破断であった。

実施例４第１表に示す供試鋼Ｃを60トンのAOD炉を用いて溶製
し、連続鋳造によってスラブとした。次いで、該スラブ
を1200℃に加熱した後、タンデム圧延機を用いた熱間圧
延により幅が1020mmで板厚が3.2mmと4.2mmのコイルとし
た。

次に、上記溶接Ｈ素材の電気抵抗溶接をして接合する部
位を予め機械的に研削して黒皮を除去し、非酸化性雰囲
気又は還元性火炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接
してウェブ厚さ3.2mm,フランジ厚さ4.5mm,高さ250mm,幅
125mmの軽量溶接Ｈを試作した。また、比較例として、
従来通りに大気中で電気抵抗溶接することによっても同
様の軽量溶接Ｈを試作した。

なお、このときの非酸化性雰囲気としてはArガスを、ま
た還元性火炎としては天然ガス炎，潤滑油燃焼炎，灯油
燃焼炎，切削油燃焼炎を使用した。

得られた軽量溶接Ｈについて、溶接部のペネトレータ数
を調査した結果をまとめて第５表に示す。

第５表に示される結果からも明らかなように、従来の大
気中電気抵抗溶接に比べ、非酸化性雰囲気又は還元性火
炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接した場合には格
段にペネトレータ数が現象していることが分かる。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、溶接部での耐
食性劣化が軽微であり、ボルト穴あけ部での耐食性劣化
も極めて軽微であるところの、従来材に比して格段に優
れた性能の軽量形鋼材料を提供することが可能であり、
現在、市場ニーズが日増しに高まっている50年或いは10
0年といった長期の耐久性が要求される工業化住宅用の
構造物用軽量形鋼をコスト安く供給できるなど、産業的
にも社会的にも極めて有用な効果がもたらされる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 38/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含有し、残部がFe及び不可避不純物で構成された熱延
鋼板を電気抵抗溶接成形して成る建築構造用軽量形鋼。
【請求項２】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むと共に、 Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種を含有し、残部がFe及び不可避不純物で
構成された熱延鋼板を電気抵抗溶接成形して成る建築構
造用軽量形鋼。
【請求項３】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むか、これに加えて Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種をも含有し、残部がFe及び不可避不純物
で構成された熱延鋼板を、非酸化性雰囲気又は還元性火
炎にてシールドした状態で電気抵抗溶接して成形するこ
とを特徴とする、建築構造用軽量形鋼の製造方法。
【請求項４】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含有し、残部がFe及び不可避不純物から成ることを特
徴とする、建築構造用軽量形鋼製造用熱延鋼板。
【請求項５】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むと共に、 Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種を含有し、残部がFe及び不可避不純物か
ら成ることを特徴とする、建築構造用軽量形鋼製造用熱
延鋼板。
【請求項６】重量割合にて C:0.001〜0.1％,Si:0.01％以上0.60％未満,Mn:0.01〜2.
5％， P:0.001〜0.15％,S:0.0001〜0.02％,Cr:5.0％を超え10.
5％未満， N:0.001〜0.10％,O:0.0001〜0.02％,Al:0.001〜0.1％を含むか、これに加えて Cu:0.001〜0.8％,Ni:0.001〜0.8％の１種又は２種をも含有し、残部がFe及び不可避不純物
から成る連続鋳造スラブを、1000〜1300℃に加熱して熱
間圧延し、500℃以上の温度域で仕上げた後、直ちに400
℃以上の温度域で巻取ることを特徴とする、建築構造用
軽量形鋼製造用熱延鋼板の製造方法。