JP2698374B2

JP2698374B2 - 高張力ｐｃ鋼棒の製造方法

Info

Publication number: JP2698374B2
Application number: JP63126975A
Authority: JP
Inventors: 利夫藤田; 公雄峰; 修三上田
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH01298116A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、高張力鋼棒の製造方法に係り、特に、素材
の強度を調整し、需要家における熱処理省略を実現し得
る主にコンクリート杭に用いられるPC鋼棒の製造方法に
関する。

＜従来の技術＞従来から、例えばJIS−Ｇ−3109に示されているよう
なSPBD130/145級（ここに130は降伏点を、145は引張強
度を示す）の高強度の鋼棒は、２次加工メーカーにおい
て熱間圧延材を所要径に冷間加工した後、高周波などに
よる焼入れ・焼戻し処理を施し、必要な機械的特性を具
備した製品とされる。このような製品の性能は、高周波
加熱特性が優れているものの、多大の電力エネルギーを
消費するため製造コストの増大は免れないのである。

このような問題に対処するために種々の試みがなされ
ており、例えば特公昭59−40208号公報に開示されてい
るように特定成分系において圧延熱を利用し、500〜700
℃で巻取り、その後調整冷却により直接焼入れを行い、
２次加工メーカーにおける熱処理省略を図るものが提案
されている。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、前記特公昭59−40208号においては、
その実施例に記述されているように、巻取温度が500〜7
00℃と非常に低く、通常の熱間仕上圧延温度から極めて
短時間に安定して強制冷却することは至難の技術を要す
る。そこで、このような欠点を克服するため圧延速度を
低下させ強制冷却時間の延長を図り、所期の目的を達成
しようとしているのである。このことは大幅な生産性の
低下をきたすことになり、コスト的にも大きな問題であ
る。

本発明は、上記のような課題を解消し、高張力を有す
る高品位のPC鋼棒を安定して製造する方法を提供するこ
とを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、C:0.15〜0.35％（重量％、以下同じ）,Si:
1.50〜2.00％,Mn:1.00〜2.00％,Cr:0.20％〜1.00％,B:
0.0005〜0.0050％,Al:0.01〜0.05％,Ti:0.01〜0.04％を
含み残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼を、熱間仕上
圧延後、750〜850℃まで水冷し、その温度から臨界冷却
速度以上で衝風冷却を行って均一なマルテンサイト組織
とし、その後15％以下の前伸線加工と焼戻し処理を施す
ことにより、上記目的を達成しようとするものである。

＜作用＞まず、熱間圧延した線材を水冷によって強制冷却する
際にその温度範囲を750〜850℃に限定する理由について
説明する。

この温度範囲は、通常の巻取温度範囲内ではあるが、
圧延速度を低下させることなく、線材全長にわたり安定
して得られる750℃を下限とし、巻き取り後の衝風冷却
によってマルテンサイト変態を完了させるべき必要冷却
停止温度を得るため上限は850℃とする。

ついで、前伸線加工を15％以下で行い焼戻し処理を施
す理由について説明する。

線材がアズロールの状態では、通常5/100〜10/100mm
程度の偏径差を有するため、ネジ加工後の真円度として
必要な5/100mm以下を保証できず、真円度を向上するこ
とと合わせて強度上昇を付与することを目的として伸線
加工を行う。この両者を満足する加工度は15％以下でよ
く、これ以上大きくすることは伸線機にかかる負荷を大
きくするばかりでなく、マルテンサイト組織を有する高
強度材の加工自体が困難になるからである。この状態で
適切な焼戻し温度で処理することにより、PC鋼棒として
必要な機械的特性を得るものである。

さらに、本発明の化学成分の限定理由について説明す
る。

Ｃを0.15〜0.35（重量％、以下同じ）としたのは、0.
15％未満では目標の引張強さが得られず、0.35％を超え
ると必要以上の強度となるばかりか、焼割れに対する感
受性を高め、かつ点溶接性も劣化するので、0.15〜0.35
％とした。

Siは、脱酸剤，焼入性向上およびリラクゼーション値
の改善に有効な元素で、かつＣの活量を高めるため脱炭
作用を有し、圧延鋼棒の必要強度を120kgf/mm²以上の高
強度を目指すことから耐遅れ破壊特性の改善にも有効と
考えられ、これらはSi量が1.50％未満ではその効果が十
分でなく、また、2.00％を超えて添加すると延性が劣化
して好ましくない。

Mnは、焼入性向上に有効で、1.00％未満では不十分で
安定した強度が得られず、一方偏析元素であるから２％
を超える添加は好ましくない。

CrもMnと同じ目的で添加するもので、0.20％未満では
その効果が十分でなく、1.00％を超えると高価となり経
済的でない。

Ｂも同様に焼入性を向上させるが、0.0005％未満では
十分でなく、0.0050％超になると炭化物や窒化物を結晶
粒界に析出して焼入性を低下させるほか延性を損なうの
で、0.0005〜0.0050％の範囲とする。

AlおよびTiは、脱酸剤として必要なほか、Ｎを固定し
てＢの焼入性向上効果を安定させることと、γ結晶粒の
微細化を図るものである。

Alは0.01％未満では十分にその効果を発揮し得ず、一
方0.05％を超えるとアルミナ系介在物が増加し延靭性を
劣化させるので、0.05％以下とする。

TiはＮの固定に非常に有効な元素であり、0.01％未満
では十分でなく、0.04％超の添加はAlと同様に硬質介在
物の生成量が増加するので好ましくない。

＜実施例＞第１表に示す化学成分を有するA,B,C,D,EおよびＦの
６鋼種を7.8mmφの線材に950℃で熱間仕上圧延後、800
℃に急冷し巻取った。なお、Ａ鋼およびＤ鋼については
750℃の巻取温度（T_L）についても併せて実施した。

また、比較例としてＡ鋼およびＤ鋼について巻取温度
（T_L）として900℃および600℃を採用した。ただし、T_L
が600℃のものは通常圧延速度では全長均一な温度が得
られないので、通常速度の20％減とした。

その後、いずれの鋼種も約９℃/secで衝風冷却を行
い、集束装置に集束した。線材はこの間にMs点を切るこ
とになる。

第２表に、これらの圧延，冷却条件および圧延線材の
引張性質をまとめて示した。

本発明例によると、いずれの鋼種も目標強度の120kgf
/mm²では十分に満足している。なお、比較例のT_L＝900
℃の鋼種についてはＡ鋼では目標強度が得られず、Ｄ鋼は目標強度は得ているが本発明例
よりは低く、かつ両鋼とも本発明例に比べそのバラツキ
が非常に大きい。これはT_Lが高すぎるため冷却中に全長
にわたりマルテンサイト組織になり得ず、部分的にベイ
ナイト組織が生じたことによる。一方T_L＝600℃のＡ鋼
およびＤ鋼はいずれも目標強度を満足している。

また、第２表からわかるように、本発明例の圧延線材
の絞りは十分に高い値を示している。この圧延線材を脱
スケール後、第３表に示す条件で異形加工，スキンパス
伸線焼入処理を連続的に行った。

その結果を第３表に併せて示した。この表から明らか
なように、本発明例によると0.2％耐力，強度および伸
びとともPC鋼棒として十分な特性を示し、JIS規格を満
足するものであることがわかる。また、高温リラクゼー
ション値も十分に低い値を示しており、焼入れ処理を省
略しても高強度の鋼棒を得ることができる。

＜発明の効果＞以上の説明から明らかなように、本発明による高張力
鋼棒は、従来の焼入れ，焼戻し工程を経るPC鋼棒と何ら
遜色なく、強度，伸び，リラクゼーション値なども十分
に高く、したがって再加熱処理を省略することによる経
済的効果も大きい。

さらに、同種の別の方法に比較しても本発明は生産性
を落とすことなく簡便に製造でき、その技術的効果も顕
著である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−119728（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−39738（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−13029（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−153220（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−87749（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.15〜0.35％（重量％、以下同じ）,Si:
1.50〜2.00％,Mn:1.00〜2.00％,Cr:0.20〜1.00％,B:0.0
005〜0.0050％,Al:0.01〜0.05％,Ti:0.01〜0.04％を含
み残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼を、熱間仕上圧
延後、750〜850℃まで水冷し、その温度から臨界冷却速
度以上で衝風冷却を行って均一なマルテンサイト組織と
し、その後15％以下の前伸線加工と焼戻し処理を施すこ
とを特徴とする高張力PC鋼棒の製造方法。