JP3471586B2 - トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 - Google Patents
トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトンネル工事におけ
る支保に用いられる高強度Ｈ形鋼およびその製造法に関
するものである。
る支保に用いられる高強度Ｈ形鋼およびその製造法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】トンネルの支保のパターンとしては地質
の状況に応じて種々のものが実用化されており、詳細は
トンネル標準示方書（山岳編）などに述べられている。
ロックボルトを地中に打ち込む方法は共通であるが、ト
ンネルの内壁を支保するものとしてはコンクリートを吹
き付けるもの、鋼製の支保工をアーチ型に曲げ加工して
用いるものが主なものである。
の状況に応じて種々のものが実用化されており、詳細は
トンネル標準示方書（山岳編）などに述べられている。
ロックボルトを地中に打ち込む方法は共通であるが、ト
ンネルの内壁を支保するものとしてはコンクリートを吹
き付けるもの、鋼製の支保工をアーチ型に曲げ加工して
用いるものが主なものである。
【０００３】従来は鋼製の支保工として曲げ加工性の良
い４００N/mm2 級の高張力の形鋼が用いられてきた。し
かしながら、近年のトンネルの大断面化により、トンネ
ルの断面形状が従来の円形から偏平になり、荷重形態も
軸力のみが主たる外力であったものから、軸力と曲げ力
が組み合わさったものに変化してきた。そのため、従来
の４００N/mm2 級の鋼製の支保工を用いると、断面積と
断面係数の大きなものが必要となり、施工工期が長くな
り、且つ施工コストは大幅に増加するという問題点があ
った。
い４００N/mm2 級の高張力の形鋼が用いられてきた。し
かしながら、近年のトンネルの大断面化により、トンネ
ルの断面形状が従来の円形から偏平になり、荷重形態も
軸力のみが主たる外力であったものから、軸力と曲げ力
が組み合わさったものに変化してきた。そのため、従来
の４００N/mm2 級の鋼製の支保工を用いると、断面積と
断面係数の大きなものが必要となり、施工工期が長くな
り、且つ施工コストは大幅に増加するという問題点があ
った。
【０００４】しかしながら、これまでにトンネル支保用
に４００N/mm2 級を越える支保工が用いられた例はな
い。これは、トンネル支保工には強度のみならず、耐溶
接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこと、靭性が
良好なことなど、多くの要求が伴うため、高強度鋼でこ
れらの要求を満足することは難しかったためである。
に４００N/mm2 級を越える支保工が用いられた例はな
い。これは、トンネル支保工には強度のみならず、耐溶
接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこと、靭性が
良好なことなど、多くの要求が伴うため、高強度鋼でこ
れらの要求を満足することは難しかったためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐溶接割れ
性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、さらに靭性も良
好な引張強度５９０N/mm2 級のトンネル支保工用Ｈ形鋼
とその製造方法を提供することを目的とする。
性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、さらに靭性も良
好な引張強度５９０N/mm2 級のトンネル支保工用Ｈ形鋼
とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような従
来のトンネル支保工用Ｈ形鋼の欠点を有利に排除しう
る、耐溶接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、
さらに靭性も良好な引張強度５９０N/mm2 級のトンネル
支保工用Ｈ形鋼とその製造方法であり、その要旨とする
ところは次の通りである。
来のトンネル支保工用Ｈ形鋼の欠点を有利に排除しう
る、耐溶接割れ性が良好で水素性欠陥が極めて少なく、
さらに靭性も良好な引張強度５９０N/mm2 級のトンネル
支保工用Ｈ形鋼とその製造方法であり、その要旨とする
ところは次の通りである。
【０００７】（１） 質量％で、
Ｃ ：０．０８〜０．１７％、 Ｓｉ：０．０５〜０．
２０％、 Ｍｎ：０．９〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜
０．１０％、 Ｎｂ：０．０２〜０．０７％、および Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１
種または２種を含有し、 不純物として、 Ｓ ：０．０１０％以下、 Ｐ ：０．０２０％以
下 Ｈ ：２．５ppm 以下、 Ｎ ：５０ppm 以下に
制限し、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるフランジとウ
ェブの厚みが６mm以上２５mm以下であり、金属組織が全
面にわたり上部ベイナイト組織が６０％以上であること
を特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm
2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
２０％、 Ｍｎ：０．９〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜
０．１０％、 Ｎｂ：０．０２〜０．０７％、および Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１
種または２種を含有し、 不純物として、 Ｓ ：０．０１０％以下、 Ｐ ：０．０２０％以
下 Ｈ ：２．５ppm 以下、 Ｎ ：５０ppm 以下に
制限し、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるフランジとウ
ェブの厚みが６mm以上２５mm以下であり、金属組織が全
面にわたり上部ベイナイト組織が６０％以上であること
を特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm
2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
【０００８】（２） 前項（１）記載の鋼に、さらに質
量％で、Ｔｉ：０．００２〜０．１０％を含有すること
を特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm
2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
量％で、Ｔｉ：０．００２〜０．１０％を含有すること
を特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm
2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。
【０００９】（３） 前項（１）または（２）に記載の
鋼に、さらに質量％で、 Ｃｕ：０．０５〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５〜０．
５％、 Ｃｒ：０．０５〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５〜０．
５％、 Ｗ ：０．０５〜０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル
支保工用Ｈ形鋼。
鋼に、さらに質量％で、 Ｃｕ：０．０５〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５〜０．
５％、 Ｃｒ：０．０５〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５〜０．
５％、 Ｗ ：０．０５〜０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル
支保工用Ｈ形鋼。
【００１０】（４） 前項（１）乃至（３）のいずれか
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、Ｂ：０．０００２
〜０．００２５％を含有することを特徴とする引張り強
度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼。
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、Ｂ：０．０００２
〜０．００２５％を含有することを特徴とする引張り強
度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼。
【００１１】（５） 前項（１）乃至（４）のいずれか
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、 Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％ の１種または２種を含有することを特徴とする引張り強
度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼。
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、 Ｃａ：０．０００３〜０．００３０％ の１種または２種を含有することを特徴とする引張り強
度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼。
【００１２】（６） 前項（１）乃至（５）のいずれか
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０００
３〜０．０１％を含有することを特徴とする引張り強度
が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保工
用Ｈ形鋼。
１項に記載の鋼に、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０００
３〜０．０１％を含有することを特徴とする引張り強度
が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保工
用Ｈ形鋼。
【００１３】（７） 前項（１）乃至（６）のいずれか
１項に記載の成分を含有する鋼片または鋳片を１２５０
℃以上に加熱した後に、９００℃以上の温度域でフラン
ジ厚６mm以上２５mm以下、ウエブ厚さ６mm以上２５mm以
下の範囲にあるＨ形鋼への圧延を終了し、圧延後放冷す
ることを特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８
０N/mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼の製造方法。
１項に記載の成分を含有する鋼片または鋳片を１２５０
℃以上に加熱した後に、９００℃以上の温度域でフラン
ジ厚６mm以上２５mm以下、ウエブ厚さ６mm以上２５mm以
下の範囲にあるＨ形鋼への圧延を終了し、圧延後放冷す
ることを特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８
０N/mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼の製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の根幹をなす技術思想は以下の通りである。
大断面のトンネルに従来の４００N/mm2 級の鋼製の支保
工を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要と
なり、施工工期が長くなり、且つ施工コストは大幅に増
加してしまう。従来のサイズで大断面のトンネルに耐え
得る断面係数を有するためには、Ｈ形鋼の強度は５９０
N/mm2 以上必要である。
る。本発明の根幹をなす技術思想は以下の通りである。
大断面のトンネルに従来の４００N/mm2 級の鋼製の支保
工を用いると、断面積と断面係数の大きなものが必要と
なり、施工工期が長くなり、且つ施工コストは大幅に増
加してしまう。従来のサイズで大断面のトンネルに耐え
得る断面係数を有するためには、Ｈ形鋼の強度は５９０
N/mm2 以上必要である。
【００１５】一般に、鋼を高強度化する方法としては固
溶強化、析出効果、変態強化、加工硬化などの機構が用
いられる。Ｈ形鋼のように部位によって厚みが異なり、
よって熱間圧延後に変態する際の冷却速度も異なる場合
は、強化機構が冷却速度に比較的依存しない固溶強化、
加工硬化を用いることが好ましい。しかし過度の固溶強
化は溶接性を損ない、且つ製造コストを著しく上昇させ
る。またＨ形鋼を冷間加工で製造することは加工装置に
多大なパワーが要求されるため不可能に近く、よって加
工硬化による高強度化も期待できない。析出効果、変態
強化は変態時の冷却速度依存性が非常に大きいため、こ
れまではＨ形鋼の高強度化機構としては不適であった。
溶強化、析出効果、変態強化、加工硬化などの機構が用
いられる。Ｈ形鋼のように部位によって厚みが異なり、
よって熱間圧延後に変態する際の冷却速度も異なる場合
は、強化機構が冷却速度に比較的依存しない固溶強化、
加工硬化を用いることが好ましい。しかし過度の固溶強
化は溶接性を損ない、且つ製造コストを著しく上昇させ
る。またＨ形鋼を冷間加工で製造することは加工装置に
多大なパワーが要求されるため不可能に近く、よって加
工硬化による高強度化も期待できない。析出効果、変態
強化は変態時の冷却速度依存性が非常に大きいため、こ
れまではＨ形鋼の高強度化機構としては不適であった。
【００１６】しかしながら本発明者らは、所定の成分系
の鋼を用いて、所定のサイズのＨ形鋼を製造すれば、上
部ベイナイト組織が６０％以上となり、５９０N/mm2 以
上７８０N/mm2 以下の範囲の任意の強度が安定して得ら
れることを見出だした。この製造法では、熱間圧延後に
特に水冷などの特別な処置を講ずることなく安定してベ
イナイト組織が得られるため、製造コストの上昇を招く
こともない。
の鋼を用いて、所定のサイズのＨ形鋼を製造すれば、上
部ベイナイト組織が６０％以上となり、５９０N/mm2 以
上７８０N/mm2 以下の範囲の任意の強度が安定して得ら
れることを見出だした。この製造法では、熱間圧延後に
特に水冷などの特別な処置を講ずることなく安定してベ
イナイト組織が得られるため、製造コストの上昇を招く
こともない。
【００１７】また、トンネル支保工には強度のみなら
ず、耐溶接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこ
と、曲げ加工性が良いこと、靭性、延性が良好なことな
ど、多くの要求が伴い、従来の高強度鋼でこれらの要求
を満足することは難しかったが、本発明のように上部ベ
イナイト組織を６０％以上とすれば、耐溶接割れ性、靭
性、延性ともに良好な特性が得られることも見出だし
た。また、水素性欠陥の防止は鋼中の水素量を制限する
ことにより達成可能である。
ず、耐溶接割れ性が良好なこと、水素性欠陥がないこ
と、曲げ加工性が良いこと、靭性、延性が良好なことな
ど、多くの要求が伴い、従来の高強度鋼でこれらの要求
を満足することは難しかったが、本発明のように上部ベ
イナイト組織を６０％以上とすれば、耐溶接割れ性、靭
性、延性ともに良好な特性が得られることも見出だし
た。また、水素性欠陥の防止は鋼中の水素量を制限する
ことにより達成可能である。
【００１８】以下に製造方法の限定理由を詳細に説明す
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。Ｃは、鋼を強化するのに有効な元素であり、
０．０８％未満では十分な強度が得られない。一方、そ
の含有量が０．１７％を超えると硬化しすぎて割れやす
くなる。
る。まず本発明における出発材の成分の限定理由につい
て述べる。Ｃは、鋼を強化するのに有効な元素であり、
０．０８％未満では十分な強度が得られない。一方、そ
の含有量が０．１７％を超えると硬化しすぎて割れやす
くなる。
【００１９】Ｓｉは脱酸元素として、また鋼の強化元素
として有効であるが、０．０５％未満の含有量ではその
効果ない。一方、０．２％を超えると、溶接部の靭性を
損なう。
として有効であるが、０．０５％未満の含有量ではその
効果ない。一方、０．２％を超えると、溶接部の靭性を
損なう。
【００２０】Ｍｎは鋼の強化に有効な元素であり、０．
９％未満では十分な効果が得られない。一方、その含有
量が１．８％を超えると鋼の加工性を劣化させる。Ａｌ
は脱酸元素として添加される。０．００５％未満の含有
量ではその効果がなく、０．１％を超えると、鋼の表面
性状を損なう。
９％未満では十分な効果が得られない。一方、その含有
量が１．８％を超えると鋼の加工性を劣化させる。Ａｌ
は脱酸元素として添加される。０．００５％未満の含有
量ではその効果がなく、０．１％を超えると、鋼の表面
性状を損なう。
【００２１】ＳはＭｎＳを生成し、超音波探傷時の不合
格の原因となるため、含有量を０．０１％以下に制限す
る。Ｐは靭性を劣化するため、含有量を０．０２％以下
に制限する。
格の原因となるため、含有量を０．０１％以下に制限す
る。Ｐは靭性を劣化するため、含有量を０．０２％以下
に制限する。
【００２２】Ｈは水素性欠陥の原因となる。すなわち、
水素は圧延前の鋼片または鋳片内にあるポロシティ−内
に集まり、圧延によりそのポロシティーが圧着するのを
阻害するため、含有量を２．５ppm 以下に制限する。
水素は圧延前の鋼片または鋳片内にあるポロシティ−内
に集まり、圧延によりそのポロシティーが圧着するのを
阻害するため、含有量を２．５ppm 以下に制限する。
【００２３】Ｎは支保工が曲げ加工されて使用する場合
に時効劣化の原因となるため、含有量を５０ppm 以下に
制限する。
に時効劣化の原因となるため、含有量を５０ppm 以下に
制限する。
【００２４】Ｎｂは本発明鋼にとって特に主要な役割を
果たす元素であり、ＭｏあるいはＶと複合添加すること
により、低冷却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加さ
せ、ベイナイト組織を生成させる。その添加量が０．０
２％未満ではその効果がなく、０．０７％超ではその効
果が飽和し、且つ溶接部の靭性を劣化させるため、添加
量の範囲を０．０２％以上０．０７％以下とする。
果たす元素であり、ＭｏあるいはＶと複合添加すること
により、低冷却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加さ
せ、ベイナイト組織を生成させる。その添加量が０．０
２％未満ではその効果がなく、０．０７％超ではその効
果が飽和し、且つ溶接部の靭性を劣化させるため、添加
量の範囲を０．０２％以上０．０７％以下とする。
【００２５】Ｍｏも本発明鋼にとって特に主要な役割を
果たす元素であり、Ｎｂと複合添加することにより、低
冷却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加させ、ベイナ
イト組織を生成させる。その添加量が０．１％未満では
その効果がなく、０．５％超では溶接性を劣化させるた
め、添加量の範囲を０．１％以上０．５％以下とする。
果たす元素であり、Ｎｂと複合添加することにより、低
冷却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加させ、ベイナ
イト組織を生成させる。その添加量が０．１％未満では
その効果がなく、０．５％超では溶接性を劣化させるた
め、添加量の範囲を０．１％以上０．５％以下とする。
【００２６】Ｖも本発明鋼にとって特に主要な役割を果
たす元素であり、Ｎｂと複合添加することにより、低冷
却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加させ、ベイナイ
ト組織を生成させる。その添加量が０．０１％未満では
その効果がなく、０．１％超では溶接部の靭性を劣化さ
せるため、添加量の範囲を０．０１％以上０．１％以下
とする。ＭｏとＶはいずれか一方でもよく、あるいは両
方の複合添加であってもよい。
たす元素であり、Ｎｂと複合添加することにより、低冷
却速度での鋼の焼き入れ性を著しく増加させ、ベイナイ
ト組織を生成させる。その添加量が０．０１％未満では
その効果がなく、０．１％超では溶接部の靭性を劣化さ
せるため、添加量の範囲を０．０１％以上０．１％以下
とする。ＭｏとＶはいずれか一方でもよく、あるいは両
方の複合添加であってもよい。
【００２７】Ｔｉは必要に応じて添加するもので、微量
の添加で結晶粒の微細化と析出硬化の面で有効に機能す
るが、過度に添加すると析出脆化を起こす。このためそ
の添加量の上限を０．１０％とする。添加量が少なすぎ
ると効果がないため、添加量の下限を０．００２％とす
る。
の添加で結晶粒の微細化と析出硬化の面で有効に機能す
るが、過度に添加すると析出脆化を起こす。このためそ
の添加量の上限を０．１０％とする。添加量が少なすぎ
ると効果がないため、添加量の下限を０．００２％とす
る。
【００２８】Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｗは、いずれも
鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、必要に応じて１
種または２種以上添加する。本発明における場合、その
添加により鋼の強度を高めることができるが、過度の量
の添加は鋼を硬化させ割れやすくするため、添加する場
合はＣｕ≦０．５％、Ｎｉ≦０．５％、Ｃｒ≦０．５
％、Ｃｏ≦０．５％、Ｗ≦０．５％に限定する。また添
加量が少なすぎると効果がないため、添加量の下限をい
ずれの元素とも０．０５％とする。
鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、必要に応じて１
種または２種以上添加する。本発明における場合、その
添加により鋼の強度を高めることができるが、過度の量
の添加は鋼を硬化させ割れやすくするため、添加する場
合はＣｕ≦０．５％、Ｎｉ≦０．５％、Ｃｒ≦０．５
％、Ｃｏ≦０．５％、Ｗ≦０．５％に限定する。また添
加量が少なすぎると効果がないため、添加量の下限をい
ずれの元素とも０．０５％とする。
【００２９】Ｂは鋼の焼入れ性を向上させる元素であっ
て必要に応じて添加する。本発明における場合、その添
加により鋼の強度を高めることができるが、過度の添加
はＢの析出物を増加させて鋼の靭性を損なうためその含
有量の上限を０．００２５％とする。また添加量が少な
すぎると効果がないため、添加量の下限を０．０００２
％とする。
て必要に応じて添加する。本発明における場合、その添
加により鋼の強度を高めることができるが、過度の添加
はＢの析出物を増加させて鋼の靭性を損なうためその含
有量の上限を０．００２５％とする。また添加量が少な
すぎると効果がないため、添加量の下限を０．０００２
％とする。
【００３０】ＲｅｍとＣａはＳの無害化に有効であり、
必要に応じて１種または２種を添加する。添加量が少な
いとＳが有害のまま残り、過度の添加は靭性を損なうた
め、Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．００
０３〜０．００３０％の範囲で添加する。
必要に応じて１種または２種を添加する。添加量が少な
いとＳが有害のまま残り、過度の添加は靭性を損なうた
め、Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：０．００
０３〜０．００３０％の範囲で添加する。
【００３１】Ｍｇは微細な酸化物となり鋼の組織を微細
化し靭性を向上させるために必要に応じて添加する。
０．０００３％未満ではその効果がなく、０．０１％を
超えると酸化物を起点とした割れが生じやすくなるため
含有量を０．０００３〜０．０１％の範囲とする。
化し靭性を向上させるために必要に応じて添加する。
０．０００３％未満ではその効果がなく、０．０１％を
超えると酸化物を起点とした割れが生じやすくなるため
含有量を０．０００３〜０．０１％の範囲とする。
【００３２】次に本発明におけるＨ形鋼のサイズの条件
について述べる。フランジ厚さ、ウェブ厚さともに６mm
以上２５mm以下の範囲に制限することにより、本発明鋼
の成分範囲でほぼ上部ベイナイト組織を６０％以上得る
ことができる。ベイナイト組織分率が６０％未満では十
分な強度が得られない場合がある。また引張強度が５９
０N/mm2 であればこの厚みの範囲で十分な断面係数と支
保力を有することができる。
について述べる。フランジ厚さ、ウェブ厚さともに６mm
以上２５mm以下の範囲に制限することにより、本発明鋼
の成分範囲でほぼ上部ベイナイト組織を６０％以上得る
ことができる。ベイナイト組織分率が６０％未満では十
分な強度が得られない場合がある。また引張強度が５９
０N/mm2 であればこの厚みの範囲で十分な断面係数と支
保力を有することができる。
【００３３】次に本発明におけるＨ形鋼の製造条件につ
いて述べる。本発明鋼の焼き入れ性を十分に活用するた
めには、Ｎｂ，ＭｏおよびＶを圧延前の加熱工程で十分
に溶体化させることが必要であるため加熱温度の下限を
１２５０℃とする。さらに圧延終了温度が低くなりすぎ
ると圧延歪みが残留した状態で変態するため焼き入れ性
が低下する。本発明鋼では熱間圧延中にオーステナイト
を十分に再結晶させて、圧延歪みをほぼ完全に除去する
必要があるため、圧延仕上げ温度を９００℃以上とす
る。このような加熱・圧延条件を採用すれば、圧延後は
特に水冷する必要はなく、放冷で十分である。
いて述べる。本発明鋼の焼き入れ性を十分に活用するた
めには、Ｎｂ，ＭｏおよびＶを圧延前の加熱工程で十分
に溶体化させることが必要であるため加熱温度の下限を
１２５０℃とする。さらに圧延終了温度が低くなりすぎ
ると圧延歪みが残留した状態で変態するため焼き入れ性
が低下する。本発明鋼では熱間圧延中にオーステナイト
を十分に再結晶させて、圧延歪みをほぼ完全に除去する
必要があるため、圧延仕上げ温度を９００℃以上とす
る。このような加熱・圧延条件を採用すれば、圧延後は
特に水冷する必要はなく、放冷で十分である。
【００３４】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。まず表１に示す化学成分の鋼を表２に示す製造条件
で表２中に示すサイズのＨ形鋼とした。このＨ形鋼の各
位置での金属組織、強度、伸び、靭性さらには最高硬さ
試験における最高硬度、溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果は
表３に示すようになる。
る。まず表１に示す化学成分の鋼を表２に示す製造条件
で表２中に示すサイズのＨ形鋼とした。このＨ形鋼の各
位置での金属組織、強度、伸び、靭性さらには最高硬さ
試験における最高硬度、溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果は
表３に示すようになる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【発明の効果】表３によると、本発明のＨ形鋼はいずれ
もベイナイト主体の組織を有し、引張強度５９０N/mm2
以上を有し、且つ伸び、衝撃値ともに従来鋼に比べて良
好である。さらにＨ形鋼の部位による材質の差も小さく
安定していることがわかる。さらに最高硬さ試験におけ
る最高硬度は、のきなみ２８０程度と従来鋼のそれに比
べて格段に低く、十分な耐溶接割れ性を有することがわ
かる。また溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果から不合格材は
皆無であった。さらに５０ppm の高Ｎの比較鋼（Ｒ，
Ｓ）では、時効処理後の伸びの劣化が顕著である（実施
例ム，ウ）のに対して、本発明鋼では伸びの劣化は３％
以内におさまっている。このことは曲げ加工後も経年変
化により延性の劣化がないことを示している。このよう
に本発明鋼および発明法を適用することにより、大断面
トンネルの支保工として使用するに十分な特性を有する
引張強度５９０N/mm2 以上のＨ形鋼が得られることが確
認できた。
もベイナイト主体の組織を有し、引張強度５９０N/mm2
以上を有し、且つ伸び、衝撃値ともに従来鋼に比べて良
好である。さらにＨ形鋼の部位による材質の差も小さく
安定していることがわかる。さらに最高硬さ試験におけ
る最高硬度は、のきなみ２８０程度と従来鋼のそれに比
べて格段に低く、十分な耐溶接割れ性を有することがわ
かる。また溶接部のＵＳＴ欠陥判定結果から不合格材は
皆無であった。さらに５０ppm の高Ｎの比較鋼（Ｒ，
Ｓ）では、時効処理後の伸びの劣化が顕著である（実施
例ム，ウ）のに対して、本発明鋼では伸びの劣化は３％
以内におさまっている。このことは曲げ加工後も経年変
化により延性の劣化がないことを示している。このよう
に本発明鋼および発明法を適用することにより、大断面
トンネルの支保工として使用するに十分な特性を有する
引張強度５９０N/mm2 以上のＨ形鋼が得られることが確
認できた。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｅ２１Ｄ 15/00 Ｅ２１Ｄ 15/00
(72)発明者 長谷川 博行
東京都千代田区大手町２−６−３ 新日
本製鐵株式会社内
(72)発明者 山本 広一
大阪府堺市築港八幡町１番地 新日本製
鐵株式会社 堺製鐵所内
(56)参考文献 特開 平６−122943（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−144019（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−156405（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (7)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．０８〜０．１７％ Ｓｉ：０．０５〜０．２０％ Ｍｎ：０．９〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜０．１０％ Ｎｂ：０．０２〜０．０７％、および Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１
種または２種を含有し、 不純物として、 Ｓ ：０．０１０％以下、 Ｐ ：０．０２０％以下、 Ｈ ：２．５ppm 以下、 Ｎ ：５０ppm 以下 に制限し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるフ
ランジとウェブの厚みが６mm以上２５mm以下であり、金
属組織が全面にわたり上部ベイナイト組織が６０％以上
であることを特徴とする引張り強度が５９０N/mm2 以上
７８０N/mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項２】 請求項１の鋼に、さらに質量％で、Ｔ
ｉ：０．００２〜０．１０％を含有することを特徴とす
る引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2以下のト
ンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の鋼に、さらに
質量％で、 Ｃｕ：０．０５〜０．５％、 Ｎｉ：０．０５〜０．５％、 Ｃｒ：０．０５〜０．５％、 Ｃｏ：０．０５〜０．５％、 Ｗ ：０．０５〜０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする引張
り強度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル
支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
鋼に、さらに質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．００２
５％を含有することを特徴とする引張り強度が５９０N/
mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
鋼に、さらに質量％で、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％、 Ｃａ ：０．０００３〜０．００３０％ の１種または２種を含有することを特徴とする引張り強
度が５９０N/mm2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保
工用Ｈ形鋼。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
鋼に、さらに質量％で、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１
％を含有することを特徴とする引張り強度が５９０N/mm
2 以上７８０N/mm2 以下のトンネル支保工用Ｈ形鋼。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
成分を含有する鋼片または鋳片を１２５０℃以上に加熱
した後に、９００℃以上の温度域でフランジ厚６mm以上
２５mm以下、ウエブ厚さ６mm以上２５mm以下の範囲にあ
るＨ形鋼への圧延を終了し、圧延後放冷することを特徴
とする引張り強度が５９０N/mm2 以上７８０Ｎ／mm2 以
下のトンネル支保工用Ｈ形鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29253297A JP3471586B2 (ja) | 1996-11-13 | 1997-10-24 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-302243 | 1996-11-13 | ||
| JP30224396 | 1996-11-13 | ||
| JP29253297A JP3471586B2 (ja) | 1996-11-13 | 1997-10-24 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195603A JPH10195603A (ja) | 1998-07-28 |
| JP3471586B2 true JP3471586B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=26559039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29253297A Expired - Lifetime JP3471586B2 (ja) | 1996-11-13 | 1997-10-24 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471586B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3579557B2 (ja) * | 1996-12-13 | 2004-10-20 | 新日本製鐵株式会社 | トンネル支保工用ｈ形鋼およびその製造方法 |
| JP7206907B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2023-01-18 | 日本製鉄株式会社 | 圧延ｈ形鋼及びその製造方法 |
| CN113528970B (zh) * | 2021-07-20 | 2022-05-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种低压缩比屈服强度355MPa级厚重热轧H型钢及其生产方法和应用 |
-
1997
- 1997-10-24 JP JP29253297A patent/JP3471586B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10195603A (ja) | 1998-07-28 |
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