JPH048486B2

JPH048486B2 -

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Publication number: JPH048486B2
Application number: JP18007587A
Authority: JP
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1992-02-17
Also published as: JPS6425918A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は低温靭性の優れた鉄筋棒鋼の製造方法
に関するものである。（従来の技術）液化天然ガスの貯蔵容器としては安全性が重視
されるため、外側をコンクリートで覆つた構造の
ものが指向されている。コンクリート補強用鉄筋棒鋼に要求される主た
る材質特性は、降伏強度42Kgｆ／mm²以上、−120℃
におけるシヤルピー衝撃値が10Kgfm／cm²以上で、
さらに耐食性に優れている等である。−120℃付近
で使用される低温用鋼材は主として厚板でNi系
の合金鋼、例えば3.5％Niや６％Ni鋼を焼ならし
や焼入焼戻等の熱処理を施して用いられている。
しかし細長い鉄筋棒鋼に適用することは曲りが避
けられず別途矯直工程を必要とするほか、製造コ
ストが著しく高くなる。このような鉄筋棒鋼の簡便な熱処理方法のひと
つとして、例えば特開昭49−135413に示されるよ
うに熱間圧延直後のオーステナイト組織の温度範
囲にある赤熱鋼材を急冷し、表層部のみを焼入硬
化する方法が提案されている。この方法は熱処理
による曲りも少なく、コストも比較的安い製造方
法である。しかしこの方法では内部が焼入され
ず、このためＣ量を高めて強度の改善を図つてい
たため十分な靭性が得られなかつた。（発明が解決しようとする問題点）従来の表面部のみを焼入硬化する方法により製
造された棒鋼組織は表面部がマルテンサイトで内
部はフエライト・パーライト組織である。表面部
のマルテンサイト部で10Kgfm／cm²以上のシヤル
ピー衝撃値を得ようとすれば高価なNiの添加に
よつて可能であるが内部のフエライト・パーライ
ト部では十分な靭性が得られなかつた。本発明は低コストで十分な靭性を有する低温靭
性の優れた鉄筋棒鋼の製造方法を提供するもので
ある。すなわち本発明者らは通常の低炭素鋼につ
いて、この表面焼入による方法を種々検討した結
果、ベーナイトを主体とし、これに若干のフエラ
イト組織の混入したベーナイト＋フエライト鋼が
全断面にわたつて十分な強度と靭性を示すことが
判明した。本発明は以上の知見に基づいて、低温靭性の著
しく優れた鉄筋棒鋼の製造方法を提供するもので
ある。（問題点を解決するための手段および作用）すなわち本発明の要旨は、 (1) Ｃ：0.02〜0.10％、Si：0.5％以下、Mn：
1.50〜2.00％、Ｐ：0.010％以下、Ｓ：0.010
％以下、Al：0.010〜0.080％、Ｎ：0.0020〜
0.0070％を含有し残部がFeおよび不可避的不
純物からなる鋼材を用いて、仕上圧延過程で
の圧延を加工間隔5sec以下、累積圧下率30％
以上および温度750℃〜650℃の範囲で終了す
る。その後直ちに鋼材表面部を30℃／sec以
上、150℃／sec以下の冷却速度で冷却して、
ベーナイト組織を20％以上含有させたベーナ
イト＋フエライト組織を有する低温靭性に優
れた鉄筋棒鋼の製造方法であり、又、 (2) Ｃ：0.02〜0.10％、Si：0.5％以下、Mn：
1.50〜2.00％、Ｐ：0.010％以下、Ｓ：0.010％
以下、Al：0.010〜0.080％、Ｎ：0.0020〜
0.0070％を含有し、更に0.01〜0.30％のNbまた
はＶの１種以上を含有し残部がFeおよび不可
避的不純物からなる鋼材を用いて、仕上圧延過
程での圧延を加工間隔5sec以下、累積圧下率30
％以上および温度750℃〜650℃の範囲で終了す
る。その後直ちに鋼材表面部を30℃／sec以上、
150℃／sec以下の冷却速度で冷却して、ベーナ
イト組織を20％以上含有させたベーナイト＋フ
エライト組織を有する低温靭性に優れた鉄筋棒
鋼の製造方法にある。本発明において前述のように成分範囲および製
造方法等を定めた理由について述べる。Ｃ：0.02〜0.10％としたのは、Ｃは焼入性が
高く強度上昇に有効な元素であるが0.02％以下
では圧延後の急冷によつてもベーナイト組織が
得られず強度および靭性が低下する。また0.10
％を超えるとマルテンサイト組織および多量の
炭化物が析出し靭性が劣化する。 Siは脱酸剤として使用する。しかし耐食性を
考慮した場合少ない方が望ましい。Siは鋼の表
面で四価の＋イオンとなり、酸素の−イオンと
結合し易く、その結果表面層の酸化鉄が還元さ
れ鉄がイオン化し、これが塩素イオンと反応し
コンクリート層に浸透してきた酸素で酸化さ
れ、連鎖的に錆層が生成する。このため脱酸を
Alにより行なう場合は錆層の生成抑制上出来
るだけ少なくするのが望ましい。 MnはＣと同様に鋼材の焼入性を上げる元素
で強度上昇に有効であると同時に、Ar₃変態温
度を低下させるため細粒化を通じて強度および
靭性を改善する。しかし1.5％以下では急冷に
よつてもベーナイト組織が得られず強度および
靭性共劣化する。また2.00％を超えるとマルテ
ンサイト組織が出現して靭性が劣化し、さらに
コストも高くなる。ＰおよびＳは結晶粒界に偏析し、低温靭性を
著しく阻害する。特にＳは鋼中でMnSとなり
錆発生の起点と成りやすい。このためこれら元
素の上限をいずれも0.010％とした。 Alは脱酸元素として利用すると共に、AlN
を析出させ再結晶粒の成長を抑制し結晶粒の微
細化作用を有し低温靭性を改善する。このため
には最低0.010％以上必要であり、また0.080％
を超えるとト増に加えてアルミナ系の介在物が
増加し材質を劣化させるので上限を0.080％と
した。Ｎは鋼材を時効させ特に圧延後急冷した鋼材
に対してこの作用が大きく、鉄筋の曲げ加工性
および靭性を劣化させるため低い方が望まし
い。しかしAlN生成のため最低0.0020％以上必
要であり、0.0070％を越えると曲げ加工性およ
び靭性が著しく劣化する。 Nbは鋼材の再結晶温度を高める作用を有す
る。このため未再結晶温度域での加工量を増加
し結晶粒を微細化し、靭性を改善させるため使
用する。Ｖはフエライト相および粒界に炭窒化
物を析出し、強化および細粒化を通じて強度と
靭性の両方を改善する。これらのためNbおよ
びＶは共に0.01％以上必要である。また0.30％
を越えると効果の割りにコスト高になるため上
限を0.30％とした。次に圧延条件を制限した理由について述べ
る。仕上圧延温度は低い方が結晶粒が微細化し強
度および靭性が向上する。このため目標とする
シヤルピー衝撃値vE_-120≧10Kgfmを得るため
に上限温度を750℃とした。しかし650℃以下で
は圧延機の負荷が大となり、さらに加工硬化を
おこし靭性が劣化する。靭性はさらに仕上げ圧延過程での圧下率に大
きく影響する。目標の靭性を得るためには少な
くとも30％以上の圧下率が必要である。この30
％以上の圧下率は１パスで達成してもよいが、
数パスで行う場合は加工間隔5sec以下とする。
これを超すと累積効果が少くなる。圧延後の鋼材の冷却は所望の組織および結晶
粒微細化のために必要である。目標の強度およ
び靭性確保上必要な20％以上のベーナイト組織
を得るためには少なくとも30℃／sec以上の冷
速が必要であり、また150℃／sec以上では靭性
に有害なマルテンサイト組織が出現する。冷却
は長時間行なつて水冷ままの状態にしても良い
し、数秒間で冷却を中止し中心部からの復熱に
よつて焼戻をしてもよい。（実施例）次に本発明の実施例について述べる。第１表に供試材の種類および化学成分を示す。
供試材として本発明鋼ａ，ｂ，ｃの他に比較鋼と
して本発明鋼と成分の異なる２鋼種ｄ，ｅを用い
た。各試験片は転炉または試験炉で溶製して分塊ま
たは鍛造により120mm角に成形し、これらを互い
に溶接接合し６本のビレツトを用意して980〜
1020℃に加熱した。つぎに第２表に示すように本
発明鋼の場合には本発明および本発明以外の製造
条件で、また比較鋼の場合には本発明による製造
条件のみで、それぞれ異径鉄筋D25に圧延した。
すなわち本発明鋼の仕上温度は850および720℃に
加熱し圧下率を15％（１パスで）および45％（３
パスで）とし、45％の場合の加工間隔を

【表】

【表】 1.5および6.3secの２水準で行なつた。さらに圧延
終了後表層部を280℃から150℃まで冷却した。こ
の場合ベーナイト変態が終了する500℃までの冷
却速度は15、134、および210℃／secの３水準で
行なつた。これに対して比較鋼の場合は圧下率45
％、加工間隔1.5secおよび冷却速度134℃で行な
い、720℃で圧延を終了した。材質試験は異径形
状のままで引張試験を行ない、シヤルピー衝撃試
験は中間部からJIS4号（２mmＶノツチ）試験片を
切出し−120℃で行なつた。さらに20×40×２mm
厚さの試験片を切出しPH値を12.5に調整した0.2
％NaClを含有するCa（OH）₂水溶液中で電圧を加
え、腐食電流の発生する印加電圧の大小で耐塩性
を評価した。第２表に材質試験結果を示す。本発明鋼を用いても仕上圧延温度が750℃を越
えると他の製造条件が本発明の範中にあつても特
に靭性が低くなり、目標を満足出来なくなる（製
造法：A₁、B₁、C₁）。また仕上圧延温度が750℃
以下で本発明の範中にあつても圧下率が本発明外
（A₂）または加工間隔が本発明外（A₆、B₅、C₅）
の場合も靭性不足となる。さらに圧延温度、圧下
率、および加工間隔が本発明の範中にあつても冷
却速度が小さい場合（A₃、B₂、C₂）はベイナイ
ト組織が得られず強度不足に加え靭性も不足す
る。冷却速度が大きい場合（A₅、B₄、C₄）はマ
ルテンサイト組織が生成し、鉄筋は強化するが靭
性不足になる。これに対して本発明の方法で製造
した鉄筋棒鋼の強度、靭性は目標値を十分満足出
来、特に低温における靭性が優れている。一方比較鋼では本発明の方法により製造しても
靭性が著しく不足する。耐食性は成分の影響が大で本発明鋼の場合、い
ずれの方法によつて製造しても良好な耐食性を示
す。比較鋼では少ない電圧でも腐食電流が流れ耐
食性は劣る。（発明の効果）以上のように本発明は低コストで従来にない低
温靭性および耐食性の両方に優れた、高強度鉄筋
棒鋼の製造方法を提供するものであり、従来行な
われていた表面焼入法の欠点を補うものであり極
めて有用な発明である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.02〜0.10％ Si：0.5％以下 Mn：1.50〜2.00％Ｐ：0.010％以下Ｓ：0.010％以下 Al：0.010〜0.080％Ｎ：0.0020〜0.0070％を含有し残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼材を用いて、仕上圧延過程での圧延を加工間
隔5sec以下、累積圧下率30％以上および温度750
℃から650℃の範囲で終了する。その後直ちに鋼
材表面部を30℃／sec以上、150℃／sec以下の冷
却速度で冷却して、ベーナイト組織を20％以上含
有させたベーナイト＋フエライト組織を有する低
温靭性に優れた鉄筋棒鋼の製造方法。２Ｃ：0.02〜0.10％ Si：0.5％以下 Mn：1.50〜2.00％Ｐ：0.010％以下Ｓ：0.010％以下 Al：0.010〜0.080％Ｎ：0.0020〜0.0070％を含有し、更に0.01〜0.30％のNbまたはＶの１種
以上を含有し残部がFeおよび不可避的不純物か
らなる鋼材を用いて、仕上圧延過程での圧延を加
工間隔5sec以下、累積圧下率30％以上および温度
750℃から650℃の範囲で終了する。その後直ちに
鋼材表面部を30℃／sec以上、150℃／sec以下の
冷却速度で冷却して、ベーナイト組織を20％以上
含有させたベーナイト＋フエライト組織を有する
低温靭性に優れた鉄筋棒鋼の製造方法。