(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素（Ｃ）を０．９２〜０．９４重量％、
ケイ素（Ｓｉ）を１．１５〜１．３０重量％、
マンガン（Ｍｎ）を０．２０〜０．２９重量％、
リン（Ｐ）を０．０２５重量％以下、
硫黄（Ｓ）を０．０２５重量％以下、
クロム（Ｃｒ）を０．１５〜０．２５重量％、
およびアルミニウム（Ａｌ）を０．０５１〜０．７０重量％
を含有し、
残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からなり、
線径が７．５ｍｍ以上である原料線材を使用して製造されており、
ＪＩＳ規格３５３６ＳＷＰＲ７ＢＬに対し最大試験力において２０％以上高い強度、ＳＷＰＲ１９Ｌに対し最大試験力において１５％以上高い強度を有し、曲げ引張特性・疲労特性は、それぞれ、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)、ＩＳＯ６９３４−４の規格を満足し、応力腐食特性においては、fib bulletin 30の推奨値（最小破断時間２時間以上、中央値５時間以上）を満足する
ことを特徴とするＰＣ鋼より線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣ鋼より線の化学成分に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンクリートの高強度化に伴うコンクリート構造物の大型化、長スパン化、および軽量化等が進む中で、コンクリートを補強するＰＣ鋼より線に対しても高強度化の要求が強くなっている。高強度化の方法については多くの研究、開発が行なわれている。例えば、特許文献１では炭素（Ｃ），マンガン（Ｍｎ），ケイ素（Ｓｉ），クロム（Ｃｒ）の添加量を規定し、さらにニッケル（Ｎｉ），バナジウム（Ｖ），ニオブ（Ｎｂ），モリブデン（Ｍｏ）の添加量を制限することにより、ＰＣ鋼より線の高強度化を図っている。
【０００３】
また、PC鋼より線は耐食性の観点から、樹脂被覆されて使用される場合がある。樹脂被覆されたＰＣ鋼より線は、樹脂被覆工程で熱履歴を受け、リラクセーション特性が悪くなる。そこで、例えば、特許文献２ではケイ素およびクロムの含有量を相互に関連する特定の範囲とすることによりリラクセーション特性の劣化を抑制している。
しかしながら、クロムおよびマンガンのような添加元素量を増やす方法を用いることにより焼入れ性が良く（深部まで硬さが大きく）なる。焼入れ性が良くなると、パテンティングによりベイナイト組織およびマルテンサイト組織といった過冷組織が発生しやすくなり、靭性や延性に富むPC鋼より線を得にくいという問題がある。特許文献３ではこれらの過冷組織の周囲に伸線加工に伴い発生するミクロクラックに基づく断線が発生することを指摘している。
【０００４】
極細線用線材における断線低減を目的として、特許文献３に開示の技術では、マンガンの量を０．３０％未満に制限することにより、また、炭素，ケイ素，クロム等の元素量を制限することによって、特に撚り線時の断線が少なく、更に高強度及び高靭延性のスチールコードを与える線材を得ることに成功したとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１３５８５号公報
【特許文献２】特開平１１−５０５９７号公報
【特許文献３】特開昭６０−２０４８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に開示された技術は、直径０．５ｍｍ以下であって、素線強度２５０ｋｇ／ｍｍ2以上のスチールコード用極細線を製造するために用いられる極細線用高炭素線材に関するものである。
コンクリートにプレストレスを与えるためのPC鋼より線の素線径は、通常およそ３ｍｍ以上であり、最も良く使用されている素線径は５ｍｍ程度のものである。PC鋼より線に使用される原料線材は、特許文献３の技術が対象としている直径０．５ｍｍ以下の素線に使用される線材径の４．０〜６．４ｍｍよりも太く７．５ｍｍから１４ｍｍのものが使用される。
【０００７】
線材の線径が太くなると、質量効果によりパテンティング（加熱後急冷）時の線材中心付近と表層付近の冷却速度の違いが顕著になり、必要な強度を得るために冷却速度を速めると表層部に過冷組織が出やすくなる。特許文献１，２に開示されているように、高強度化やリラクセーション値の劣化防止のために、焼入れ性を向上する元素を添加すると、更に過冷組織が出やすくなり、十分な靭延性を備えたPC鋼より線が得られにくいという問題があった。
【０００８】
本発明は、ＪＩＳ規格３５３６ＳＷＰＲ７ＢＬに対し最大試験力において２０％以上高い強度、ＳＷＰＲ１９Ｌに対し最大試験力において１５％以上高い強度を有し、曲げ引張特性・疲労特性は、それぞれ、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)、ＩＳＯ６９３４−４の規格を満足し、応力腐食特性においては、fib bulletin 30の推奨値（最小破断時間2時間以上、中央値５時間以上）を満足し、かつ、JIS強度品と比較して遜色ないＰＣ鋼より線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】
【０００９】
本発明に係るＰＣ鋼より線は、炭素（Ｃ）を０．９２〜０．９４重量％、ケイ素（Ｓｉ）を１．１５〜１．３０重量％、マンガン（Ｍｎ）を０．２０〜０．２９重量％、リン（Ｐ）を０．０２５重量％以下、硫黄（Ｓ）を０．０２５重量％以下、クロム（Ｃｒ）を０．１５〜０．２５重量％、およびアルミニウム（Ａｌ）を０．０５１〜０．７０重量％を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からなり線径が７．５ｍｍ以上である原料線材を使用して製造されており、ＪＩＳ規格３５３６ＳＷＰＲ７ＢＬに対し最大試験力において２０％以上高い強度、ＳＷＰＲ１９Ｌに対し最大試験力において１５％以上高い強度を有し、曲げ引張特性・疲労特性は、それぞれ、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)、ＩＳＯ６９３４−４の規格を満足し、応力腐食特性においては、fib bulletin 30の推奨値（最小破断時間２時間以上、中央値５時間以上）を満足する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ＪＩＳ規格３５３６ＳＷＰＲ７ＢＬに対し最大試験力において２０％以上高い強度、ＳＷＰＲ１９Ｌに対し最大試験力において１５％以上高い強度を有し、曲げ引張特性・疲労特性は、それぞれ、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)、ＩＳＯ６９３４−４の規格を満足し、応力腐食特性においては、fib bulletin 30の推奨値（最小破断時間2時間以上、中央値５時間以上）を満足し、かつ、JIS強度品と比較して遜色ないＰＣ鋼より線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はＰＣ鋼より線の製造工程フローチャートである。
【図２】図２はパテンティング工程後の線材表面組織の顕微鏡写真である。
【図３】図３は破断促進試験装置の概略図である。
【図４】図４はＰＣ鋼より線の芯線についての破断促進試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はＰＣ鋼より線の製造工程フローチャートである。
ＰＣ鋼より線は、表１に示される元素を含む線材を原料として、パテンティング（Ｐ１）、酸洗（Ｐ２）、リン酸亜鉛被膜コーティング（Ｐ３）、伸線（Ｐ４）、より線（Ｐ５）およびホットストレッチ（Ｐ６）の各工程により製造される。
【００１３】
【表１】
0005634820.tif 000002
【００１４】
表１に示される線材の化学成分は、ピアノ線材に関するＪＩＳＧ３５０２（２００４）の表１化学成分と比較すると、炭素（Ｃ）およびケイ素（Ｓｉ）の含有量が多く、マンガン（Ｍｎ）の含有量が少なくなっている。
これは、この線材を原料として製造するＰＣ鋼より線の強度アップを炭素含有量の増加により、ＰＣ鋼より線をエポキシ樹脂で被覆する際のリラクセーション低下の抑制をケイ素含有量の増加により、および線材のパテンティング時の焼き入れ性向上の緩和をマンガン含有量の減少により実現するためである。
【００１５】
パテンティング工程（Ｐ１）では、原料である線材を９００℃以上に加熱した後に、５５０℃の鉛中で急冷する処理が行われる。
酸洗工程（Ｐ２）では、塩酸水溶液の温浴に線材を浸し線材の酸化被膜等を除去する処理が行われる。
リン酸亜鉛被膜コーティング工程（Ｐ３）では、線材を５０℃以上に加熱したリン酸亜鉛処理液（Ｚｎ2+，ＰＯ43-を含む）に浸漬し、後の伸線（Ｐ４）のために線材の表面を円滑化する処理が行われる。
【００１６】
伸線工程（Ｐ４）では、線材を超硬材で形成されたダイスから引き抜き、線材の径を絞って目的とする径の鋼線を得る処理が行われる。伸線工程（Ｐ４）では、例えば線径１３．５ｍｍの線材を原料とした場合、連続伸線機によって径が徐々に小さくなる８つのダイスに線材を通過させ、最終の引き抜き速度１００ｍ／分で線径５．３０ｍｍの素線を得る。
【００１７】
より線工程（Ｐ５）では、より線機により複数の素線がよりあわされる処理が行われる。
ホットストレッチ工程（Ｐ６）では、より線に引張力を加え引っ張り歪みを生じさせた状態で３８０℃に短時間維持する処理が行われる。
図２はパテンティング工程（Ｐ１）後の線材表面組織の顕微鏡写真である。図２から、線材の表層には若干の脱炭（写真の白い部分）が認められるが、脱炭層の内部はパーライト組織となっており、ベイナイトおよびマルテンサイト等の過冷組織は認められない。図２から、表１の化学成分を有する線材は、パテンティング工程（Ｐ１）において焼き入れ効果を受けにくいことが分かる。
【００１８】
パテンティング工程（Ｐ１）において焼き入れ効果を受けにくい線材とするには、その微量化学成分を、炭素（Ｃ）が０．９２〜０．９４重量％、ケイ素（Ｓｉ）が１．１５〜１．３０重量％、マンガン（Ｍｎ）が０．２０〜０．２９重量％、リン（Ｐ）が０．０２５重量％以下、硫黄（Ｓ）が０．０２５重量％以下、クロム（Ｃｒ）が０．１５〜０．２５重量％、およびアルミニウム（Ａｌ）が０．０５１〜０．０７０重量％とするのが好ましい。
【００１９】
表２に、線径が１３．５ｍｍおよび７．５ｍｍの線材におけるパテンティング工程（Ｐ１）後の特性（引張強さ、絞り）を示す。
【００２０】
【表２】
0005634820.tif 000003
【００２１】
表２における絞り（％）は、下記（１）式で定義される。
絞り＝｛１−（引張試験後の破断部最小断面積）÷（引張試験前の断面積）｝×１００
・・・・・  （１）
表３〜表５は、表１に示される化学成分を有する線材を図１に示される各工程で処理したＰＣ鋼より線の特性である。
【００２２】
【表３】
0005634820.tif 000004
【００２３】
【表４】
0005634820.tif 000005
【００２４】
【表５】
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【００２５】
表３における各値は、ＪＩＳＧ３５３６の表３における機械的性質を得たのと同じＪＩＳＧ３５３６の１０．１，１０．２および１０．３に記載された試験方法により求めた。表３、表４および表５における呼び名１５．２ｍｍは、径が１３．５ｍｍの原料線材を使用して製造したＪＩＳＧ３５３６におけるＳＷＰＲ７ＢＬと同等の７本よりのＰＣ鋼より線である。表３における呼び名２１．８ｍｍは、径が１３．５ｍｍおよび７．５ｍｍの原料線材を使用して製造したＪＩＳＧ３５３６におけるＳＷＰＲ１９Ｌと同等の１９本よりのＰＣ鋼より線である。
【００２６】
表４における曲げ引張特性は、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)に準じて測定した。
表５における引張疲労特性は、ＩＳＯ６９３４−４に準じて測定した。
表３から、０．２％永久伸びに対する荷重が、呼び名１５．２ｍｍの７本よりＰＣ鋼より線ではＪＩＳＧ３５３６のＳＷＰＲ７ＢＬにおける引張荷重の下限値２６１ｋＮよりも略２５％大きく、呼び名２１．８ｍｍの１９本よりＰＣ鋼より線ではＪＩＳＧ３５３６のＳＷＰＲ１９Ｌにおける引張荷重の下限値５７３ｋＮよりも略１９％大きいことが認められる。
【００２７】
また、表３から、表１の化学成分を有する線材を使用して製造されたＰＣ鋼より線は、ＪＩＳＧ３５３６に規定された伸びおよびリラクセーション値（ローリラクセーション）を満足すること、およびＪＩＳ規格３５３６ＳＷＰＲ７ＢＬ（引張荷重２６１ｋＮ以上）に対し最大試験力において２０％以上高い強度、ＳＷＰＲ１９Ｌ（引張荷重５７３ｋＮ以上）に対し最大試験力において１５％以上高い強度を有することが分かる。
【００２８】
表４から、表１の線材を用いて製造されたＰＣ鋼より線は、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)で推奨される低下率２８％をクリアする。
表５から、表１の線材を用いて製造されたＰＣ鋼より線は、ＩＳＯ６９３４−４に規定されている引張疲労試験で繰り返し回数２百万回まで破断が生じない。
以上のことから、表１の線材を用いて製造されたＰＣ鋼より線における曲げ引張特性・疲労特性は、それぞれ、FIP recommendations Deflected tensile test (September 1996)、ＩＳＯ６９３４−４の規格を満足し、応力腐食特性においては、fib bulletin 30の推奨値（最小破断時間2時間以上、中央値５時間以上）を満足し、かつ、JIS強度品と比較して遜色ないものであった。
【００２９】
図３は破断促進試験装置１１の概略図、図４はＰＣ鋼より線の芯線についての破断促進試験結果である。
破断促進試験装置１１は、水平方向に長いレバー１２、レバー１２の長手方向の一方の端近傍で揺動可能にレバー１２を支持する直立したフレーム１３、レバー１２の揺動支点よりも一方の端側に設けられた供試体保持装置１４、レバー１２の他方の端に吊り下げられた錘保持部１５、および破断センサ１６で形成されている。
【００３０】
供試体保持装置１４は、レバー１２に対して揺動可能に連結された上部チャック２１、上部チャック２１の直下に配された下部チャック２２、および上部チャック２１と下部チャック２２との管に配された腐食促進部２３からなる。腐食促進部２３は、腐食促進剤である２０重量％のチオシアン酸アンモニウム水溶液が入れられて周囲にリボンヒーターが巻かれたガラス容器である。ガラス容器は、内容液（腐食促進剤内容液）の温度が調整可能である。
【００３１】
錘保持部１５は、供試体Ｓに引張力を加えるための錘を保持するためのものである。破断センサ１６は、供試体Ｓが破断したときを知るセンサであり、錘保持部１５の直下に配されている。
破断促進試験の供試体Ｓは、図１に示された各工程により製造された１５．２ｍｍ７本よりＰＣ鋼より線（以下「実施例」という）、およびＪＩＳＢ種ＰＣ鋼より線（ＪＩＳＧ３５３６のＳＷＰＲ７ＢＬ、以下「比較例」という）からそれぞれ分離された芯線である。
【００３２】
破断促進試験は次のように行われる。
供試体Ｓは、適度な長さに切断され、腐食促進部２３の内容液に一部が浸されてその両端が上部チャック２１および下部チャック２２に固定される。錘保持部１５に所定の重さの錘２４が載せられ、タイマーが起動される。以後供試体Ｓには一定の引張力が作用する。
【００３３】
ここで、「所定の重さ」とは、予め引張試験により求めたそれぞれの供試体Ｓが破断する荷重の８０％となる重さである。
試験時間が経過し供試体Ｓが破断すると、錘保持部１５は錘の重さによって下降し、破断センサ１６に当たってタイマーを停止させ、供試体Ｓの破断までの時間を確定させる。
破断促進試験は、実施例および比較例についていずれも複数回行った。図４は、それぞれの経過時間と供試体Ｓの累積破断率とをワイブル確率紙にプロットしたものである。
【００３４】
図４から、表１の線材を用いて製造されたＰＣ鋼線は、ＦＩＰ  ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ３０で推奨されている最小破断時間が３時間以上および中央値が５時間以上を満足する。
また、図４から、実施例は比較例に比べて同一破断率の場合に時間軸（横軸）の右側に位置し、破断までの時間が長いことが分かる。また、図４から、実施例と比較例との累積破断率の２５％以上における時間軸に対する傾きが略同じであることから、これら（実施例および比較例）は、遅れ破壊の分布（遅れ破壊特性）が略同じ傾向を示すといえる。
【００３５】
【表６】
0005634820.tif 000007
【００３６】
表６は、呼び名１５．２ｍｍの７本よりＰＣ鋼より線をエポキシ樹脂で被覆した後の特性である。エポキシ樹脂の被覆は２５０〜３００℃で行われ、一般にはＰＣ鋼より線はこ
のとき熱履歴を受けてリラクセーション値が上昇すると言われている。しかし、表６から、表１の線材を用いて製造された呼び名１５．２ｍｍの７本よりＰＣ鋼より線は、リラクセーション値が２．５％以下であり、ＪＩＳＧ３５３６の表３に示されるＳＷＰＲ７ＢＬのローリラクセーション値を満足し、その他の特性もＳＷＰＲ７ＢＬと同等以上である。
【００３７】
上述の実施形態において、線材の化学成分は、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ＰＣ鋼より線の製造に利用することができる。
【図１】
0005634820.tif 000008
【図３】
0005634820.tif 000009
【図４】
0005634820.tif 000010
【図２】
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