JPH079030B2

JPH079030B2 - 耐火性に優れた建築用低降伏比高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH079030B2
Application number: JP755090A
Authority: JP
Inventors: 裕秀浅野; 一夫小山; 伸彦松津
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH03211229A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は建築用軽量形鋼、Ｕ字状のコラム、その他土木
および海洋構造物の分野における各種建築物に用いる耐
火性の優れた低降伏比高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の
製造方法に関するものである。

（従来の技術）建築物の耐火性は重要で、大型ビルから一般住宅用まで
種々その対策がなされている。特に一般住宅にあっては
地価高騰のため３階建て住宅が普及しつつあるがこの場
合、相応の耐火性が要求される。しかし、一般的には、
特開昭63-47451号公報記載の技術のように耐火被覆で以
て火災対策を行なっているのが現状である。そのため、
建築コストが上昇し、建造物の利用空間を狭くしてい
る。

近時、耐火設計について見直しが行なわれ、昭和62年建
築物の新耐火設計法が制定されるにいたり、従来の火災
時の許容鋼材温度（350℃以下）の規定が外され、鋼板
の高温強度と建物に実際に加わっている荷重により、耐
火被覆の能力を決定できるようになり、素材鋼板の高温
強度が確保される場合等には無被覆で鋼板を使用するこ
とも可能となった。

本発明により得られる鋼板と同様に、耐火用の高温強度
を保証した鋼板に関しては、特願昭63-143740号により
提案された技術があるが、この技術は主として厚板につ
いてのものである。しかし、建築物のうち軽量鉄骨やＵ
字状コラムは熱間圧延鋼板（鋼等）や溶融亜鉛めっき熱
延鋼板（鋼帯）を素材として使用する場合が多い。これ
らの製造工程は、厚板製造工程とは、大幅に異なる。

すなわち、まず熱延工程では、連続式のために仕上温度
をむやみに下げたり、通板速度を極度に低下させること
はできない。さらに大量に生産するため、ランアウトテ
ーブル急冷工程と巻取工程が存在する。

次に連続式溶融亜鉛めっき工程では、熱延同様に加熱温
度をむやみに下げたり、通板速度を低下させることはで
きない。さらにめっき密着性の観点から添加元素にも制
限が出てくる。また、熱延工程に続いて熱履歴を受ける
ので、高温強度を担う、析出強化元素の常温での過飽和
状態の維持は、さらに厳しくなる。

これらの理由により、必要な常温引張特性および高温強
度特性を付与させるには、厚板工程とは大幅に異なって
くる。

さらに上記厚板の技術は、Mo添加を基本としており、高
合金鋼ほどではないが経済性において問題は完全に解決
されたとはいえない。

そこで、本発明者らはCu系鋼の優秀性に着眼し、Cu系鋼
に関する技術を創案し特許出願した（特願平1-27297
号）。本発明は低C-Cu系鋼の技術をさらに発展させたも
のである。

（発明が解決しようとする課題）従来鋼では結晶粒成長、析出物の粗大化、炭化物溶解等
で高温強度を確保するのが難しい。また、高合金耐熱金
属はFe基以外に、Ni基、Ti基等も存在しているが、建築
用に大量に消費されるものとしては、経済性に難点があ
る。

本発明の目的は、高温特性に優れ、耐火被覆を低減ない
し省略でき、かつ常温強度も高く、低降伏比であり、特
願平1-26225号の技術のように極低炭素化を必要とせ
ず、かつ非Mo系の普通鋼に近い鋼成分という、経済性に
優れ、さらに建築用鋼に必要な耐候性、耐食性を兼備し
た低降伏比高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板あるいは鋼帯
を製造する方法の提供にある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、火災時における鋼板強度について研究の
結果、経済的な成分系で、600℃での降伏点強度が常温
強度の60％以上となる鋼板の製造方法を発明するに至っ
た。さらに、地震時における鋼板強度について検討の結
果、常温における降伏比（降伏点強度／引張強度）が80
％以下の低降伏比鋼板が、耐震性に優れていることも明
らかにし、併せて達成するに至った。

本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。

（１）重量比で、C:0.02〜0.1％、Si≦0.3％、Mn:0.3〜
1.5％、Ｐ≦0.05％、Al≦0.05％、Cu:0.6〜2.0％を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をスラブと
した後、直ちに、あるいは950〜1150℃に加熱後、750〜
900℃で熱間圧延し、熱延コイルを製造し、得られた熱
延コイルを連続式溶融亜鉛めっき工程で通板する際、還
元性雰囲気中で700〜850℃に加熱し、平均冷却速度３℃
/s以上で冷却し、溶融亜鉛めっき浴中に浸漬することを
特徴とする600℃における降伏点強度が常温における降
伏点強度の0.6倍以上である耐火性に優れた建築用低降
伏比高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法。

（２）重量比で、C:0.02〜0.1％、Si≦0.3％、Mn:0.3〜
1.5％、Ｐ≦0.05％、Al≦0.05％、Cu:0.6〜2.0％を含
み、NiをNi/Cuで0.2〜1.0含み、残部Feおよび不可避的
不純物からなる鋼をスラブとした後、直ちに、あるいは
950〜1200℃に加熱後、750〜900℃で熱間圧延し、熱延
コイルを製造し、得られた熱延コイルを連続式溶融亜鉛
めっき工程で通板する際、還元性雰囲気中で700〜850℃
に加熱し、平均冷却速度３℃/s以上で冷却し、溶融亜鉛
めっき浴中に浸漬することを特徴とする600℃における
降伏点強度が常温における降伏点強度の0.6倍以上であ
る耐火性に優れた建築用低降伏比高強度溶融亜鉛めっき
熱延鋼板の製造方法。

すなわち、本発明は、低C-Mn基本成分系に多量のCuを添
加した成分系の鋼を用い、スラブ加熱時はCuによる高温
割れが生じないようにし、さらに所定の特性を付与させ
るように、特定の条件で熱延および連続溶融めっきを行
うことによって、耐火性に優れた建築用低降伏比高強度
溶融亜鉛めっき熱延鋼板を製造しようとするものであ
る。また、高温割れにたいしては、本発明に従いNi添加
で補強することにより優れた効果が奏される。

以下、本発明の数値限定理由について述べる。

Ｃは0.02〜0.1％とする。本発明では、Ｃは強度・靱性
を担う元素である。0.02％未満では必要な強度・靱性を
付与させるのが難しい。また、製鋼における強度の真空
脱ガスを必要とするので経済性を損ねる。一方、0.1％
を越えるとマルテンサイト等焼入れ組織となりやすく靱
性を劣化させる。

Siは0.3％以下とする。これを越えると、本成分系では
めっき密着性が劣化する。

Mnは0.3〜1.5％とする。0.3％未満では十分な強度・靱
性を持った組織となりにくい。一方、1.5％を越えると
焼入れ組織となりやすく、靱性を劣化させる。

Ｐは0.05％以下とする。これを越えると靱性が劣化す
る。一方、本成分系では、0.03％以上Ｐを添加すると耐
食性が向上することが判明したので、下限値は0.03％と
するのが好ましい。

Alは0.05％以下とする。Alは脱酸剤として必要である
が、0.05％を越える場合は、本成分系ではめっき密着性
が劣化する。下限値は脱酸方法により異なるが、Al脱酸
では、通常0.01％である。

Cuは0.6〜2.0％とする。Cuは本発明において極めて重要
な元素である。すなわち、本発明の主目的である高温強
度を確保し、かつ常温強度も担っている。強化機構はま
だ明らかではないが、常温強度はCuの固溶体強化ないし
若干のクラスター強化に、高温強度はCuのクラスター強
化ないし析出に負うものと考えられる。0.6％未満の添
加では、Cuの常温での過飽和度が不足し、必要な高温強
度が付与されない。また、2.0％を越える添加は、これ
らの効果が飽和傾向になり、熱間割れが避けがたくな
る。

NiはNi/Cuで0.2〜1.0とする。Ni添加は熱間割れを完全
になくすために行なう。下限値未満では効果がなく、上
限値を越えると、Niは高価な金属であるので本発明の大
きな目的の一つである経済性を損なう。

本発明の効果は以上の成分系だけの特定でもたらされる
ものではない。すなわち、熱延、連続溶融亜鉛めっき条
件も極めて重要な用件である。特に、本発明のような多
量のCuを添加した鋼にあっては、いわゆるCu脆化と呼ば
れる熱間割れを生じ、十分な熱間圧延ができないのが現
状であった。本発明では以下のように熱延条件を特定す
る。

熱延はスラブ鋳造後に直ちに（CC−直接圧延）行なう
か、もしくは加熱後に行う。加熱温度は、Ni無添加の場
合は950〜1150℃、Ni添加の場合は950〜1200℃とする。
加熱温度が上限値を超えると熱間割れが避けられない。
また、Niを添加した場合は上限値が緩和される。CC−直
接圧延を行なう場合は保温もしくは端部の多少の加熱を
行なっても差し支えない。加熱温度の下限は現状の連続
熱延設備で採り得る950℃とする。この条件であれば、C
uの溶体化は十分である。

熱間圧延終了温度は750〜900℃とする。

750℃未満であるとCuが圧延により、ひずみ誘起析出
し、高温強度に必要な、常温での過飽和なCu量を確保で
きない。さらに十分な過飽和なCu量を得るには、800℃
以上が好ましい。上限値は、低温加熱との関係により決
まるが、現状の連続熱延設備で負荷がかからない900℃
とする。

上記の方法で得られた熱延鋼帯を連続式溶融亜鉛めっき
工程で通板する場合は、還元雰囲気中の加熱温度は、70
0〜850℃とする。下限値未満であると、Cuが析出し必要
な高温特性、常温特性が得られない。上限値は、板厚と
の関係にもよるが、現状の設備で通板する際、負荷がか
からない850℃とする。

平均冷却速度は３℃/s以上とする。この冷却速度より低
い値で徐冷すると冷却中にCuが析出し、必要な高温特
性、常温特性が得られない。上限は板厚にもよるが、現
在の設備で採り得る20℃/s以上としても効果は持続す
る。

本発明の対象である鋼は通常転炉で溶製し、真空脱ガス
等で二次精錬を行なっても良い。そして普通は連続鋳造
されてスラブとなる。さらに連続熱延工程で熱延コイル
とし、この熱延コイルに連続式溶融亜鉛めっき工程で溶
融亜鉛めっきを施す。その後、後加熱によりめっき層の
合金化を行っても良い。

亜鉛めっき浴中にはAlを0.01〜20％添加しても、本発明
の効果を何ら損なうことはない。

次に本発明の実施例について説明する。

第１表に示す成分を有する鋼を転炉にて出鋼後、連続鋳
造にてスラブとした後、直ちにあるいは加熱後熱延を施
し、得られた熱延コイルを連続式溶融亜鉛めっき工程で
通板し、溶融亜鉛めっきを施した。

第２表に熱延条件、溶融亜鉛めっき条件および得られた
鋼板の特性値を示す。常温における引張試験は、JIS Z
2201 5号試験片を用い、JIS Z 2241に基づいて行なっ
た。高温引張試験は、高温伸び計を試験片に取り付け、
600℃まで10℃/sの速度で昇温し、その温度にて15分保
持の後、引張試験を行ない、0.2％耐力または降伏点強
度を測定した。

また、製造した熱延コイルを連続式溶融亜鉛めっき工程
で通板する際、その前面にて、いわゆるCuヘゲに起因す
る表面状況をコイル全長にわたり観察し、次のように評
点付けを行なった。◎：良好（一般材と同じ）、○：軽
微（出荷合格品）、△：やや認められる（向け先により
出荷不可）、×：発生大（不良品）。

材料の靱性は、元厚に最も近いサブサイズのJIS Z 2202
シャルピーＶノッチ試験片を用い、JIS Z 2242に従って
行なった。

材料のめっき密着性は、インパクト試験で評価した。そ
の方法は、鋼板に半球上のポンチ（径12.7mmφ）を落下
させ、形成された円状のくぼみにテープと貼付して、よ
く密着させてから剥離し、テープに付着しためっきの量
を目視で判定した。評価は以下のとおりである。◎：点
状剥離数個（良好）、○：点状剥離やや多い（出荷合格
品）、△：一部剥離やや認められる（手入れ必要）、
×：発生大（不良品）。

第２表に示すように、本発明にかかる鋼は、常温および
高温特性値いずれとも、優れた値を示すのに対して、比
較鋼は、常温または高温特性値のいずれかが本発明鋼よ
り劣っているのが明らかである。

（発明の効果）ビル火災対策は社会的な課題であり、また一般住宅にお
いても高機能住宅が求められ、その中でも火災対策は極
めて重要な項目である。

本発明はこのような状況の中で鉄系の優れた高温特性を
有する素材を、普通鋼に近い成分系で、大量に供給でき
るホットストリップミルで製造し、さらに耐候性、耐食
性に優れた溶融亜鉛めっきを行なうことを可能にしたも
のであり、上記社会的課題の解決に大きく貢献するもの
と考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ２３Ｆ 17/00 8414−4Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、C:0.02〜0.1％、Si≦0.3％、M
n:0.3〜1.5％、Ｐ≦0.05％、Al≦0.05％、Cu:0.6〜2.0
％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼をス
ラブとした後、直ちに、あるいは950〜1150℃に加熱
後、750〜900℃で熱間圧延し、熱延コイルを製造し、得
られた熱延コイルを連続式溶融亜鉛めっき工程で通板す
る際、還元性雰囲気中で700〜850℃に加熱し、平均冷却
速度３℃/s以上で冷却し、溶融亜鉛めっき浴中に浸漬す
ることを特徴とする600℃における降伏点強度が常温に
おける降伏点強度の0.6倍以上である耐火性に優れた建
築用低降伏比高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方
法。
【請求項２】重量比で、C:0.02〜0.1％、Si≦0.3％、M
n:0.3〜1.5％、Ｐ≦0.05％、Al≦0.05％、Cu:0.6〜2.0
％を含み、NiをNi/Cuで0.2〜1.0含み、残部Feおよび不
可避的不純物からなる鋼をスラブとした後、直ちに、あ
るいは950〜1200℃に加熱後、750〜900℃で熱間圧延
し、熱延コイルを製造し、得られた熱延コイルを連続式
溶融亜鉛めっき工程で通板する際、還元性雰囲気中で70
0〜850℃に加熱し、平均冷却速度３℃/s以上で冷却し、
溶融亜鉛めっき浴中に浸漬することを特徴とする600℃
における降伏点強度が常温における降伏点強度の0.6倍
以上である耐火性に優れた建築用低降伏比高強度溶融亜
鉛めっき熱延鋼板の製造方法。