(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分が、mass％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．６〜１．６％、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部実質的にＦｅからなる鋼を
１０５０℃以上１３５０℃以下に加熱し、８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延を終了し、継手部の引張強度がその他の部位の引張強度に比較して１５％以上高くなるように継手部を加速冷却したことを特徴とする継手部特性に優れた鋼矢板。
【請求項２】
成分が、mass％で、Ｎｉ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種または２種以上を更に含有する請求項１記載の継手部特性に優れた鋼矢板。
【請求項３】
継手部を５００℃以上８００℃以下の温度域を冷却速度１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下で加速冷却する請求項１又は２記載の継手部特性に優れた鋼矢板。
【請求項４】
成分が、mass％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．６〜１．６％、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部実質的にＦｅからなる鋼を
１０５０℃以上１３５０℃以下に加熱し、８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延を終了し、継手部の引張強度がその他の部位の引張強度に比較して１５％以上高くなるように継手部を加速冷却することを特徴とする継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法。
【請求項５】
成分が、mass％で、Ｎｉ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種または２種以上を更に含有する請求項４記載の継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法。
【請求項６】
継手部を５００℃以上８００℃以下の温度域を冷却速度１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下で加速冷却する請求項４又は５記載の継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は継手部特性に優れた鋼矢板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼矢板は、土木工事や港湾の護岸工事等で、パイラー等を持ちいて継手部を嵌合しながら土中に打ち込まれる。従って、隣接する鋼矢板同士を嵌合接続する継手部は大きな土圧、水圧や捻れ力を受けるので高い強度と水密性が要求される。
【０００３】
現状、鋼矢板に関する材料規格は日本工業規格（ＪＩＳ）Ａ５５２８で、図２に示すように、フランジ部の幅１／４部位における機械的性質として引張強さ、降伏点、伸び値が規定されているのみである。
【０００４】
しかし、鋼矢板は上記したように継手部を嵌合しながら打ち込み作業が行われるために、継手部は曲げ、捻れ等の応力を受けて、変形し易く、水密性が損なわれることがある。従って、鋼矢板としての断面形状が同じであっても継手部の引張強度がフランジ部の引張強度よりも高強度であって嵌合時に継手部が変形しにくい鋼矢板が望まれる。
【０００５】
鋼矢板の材質に関しては、特開平５−５１２７号公報や特開平６−２２０５８２号公報記載の技術があるが、これらの技術は何れも鋼矢板全体の高強度化や港湾で使用される際の耐蝕性の付与を目的としたもので、継手部の特性を考慮した技術の開示は見当たらない。特に、鋼矢板の高強度化に関する特開平５−５１２７号公報記載の技術は、Ｃ，Ｖ，Ｎの添加量を高めてＶＮ，ＶＣの析出により高強度化を図るものである。従って、本技術では、継手部だけでなく鋼矢板の全断面が高強度化することとなり高強度化の必要の無い箇所（継手部以外の部位）も高強度化することとなり、溶接性や靭性の劣化という別の問題が生じることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、大きな応力がかかる打ち込み作業を行っても継手部の水密性が十分保たれる継手部特性に優れた鋼矢板を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、
（１）成分が、mass％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．６〜１．６％、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部実質的にＦｅからなる鋼を１０５０℃以上１３５０℃以下に加熱し、８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延を終了し、継手部の引張強度がその他の部位の引張強度に比較して１５％以上高くなるように継手部を加速冷却したことを特徴とする継手部特性に優れた鋼矢板を提供する。
（２）成分が、mass％で、Ｎｉ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種または２種以上を更に含有する請求項１記載の継手部特性に優れた鋼矢板を提供する。
（３）継手部を５００℃以上８００℃以下の温度域を冷却速度１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下で加速冷却する請求項１又は２記載の継手部特性に優れた鋼矢板を提供する。
（４）成分が、mass％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．６〜１．６％、Ｃｕ：０．５％以下を含有し、残部実質的にＦｅからなる鋼を１０５０℃以上１３５０℃以下に加熱し、８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延を終了し、継手部の引張強度がその他の部位の引張強度に比較して１５％以上高くなるように継手部を加速冷却することを特徴とする継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法を提供する。
（５）成分が、mass％で、Ｎｉ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下の１種または２種以上を更に含有する請求項４記載の継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法を提供する。
（６）継手部を５００℃以上８００℃以下の温度域を冷却速度１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下で加速冷却する請求項４又は５記載の継手部特性に優れた鋼矢板の製造方法を提供する。
【０００８】
これらの手段において、「残部が実質的にＦｅである」とは、本発明の作用効果を無くさない限り、不可避不純物をはじめ、他の微量元素を含有するものが本発明の範囲に含まれ得ることを意味する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、鋼矢板の継手部の水密性向上を図るために、鋼矢板の成分組成、熱間圧延条件、加速冷却条件を総合的に検討し本発明をなしたものである。
尚、鋼矢板の継手部とはＪＩＳ  Ａ  ５５２８  熱間圧延鋼矢板  ５．１項の図１「断面の各部の呼び名」による。
【００１０】
鋼矢板の継手部の引張強度はその他の部位の引張強度に比較して１５％以上高い値とした。即ち、図１に示すように継手部を介して鋼矢板同士を嵌合させて引張試験を行つた場合に引張強度差が１５％以上あると継手部から破断しなくなるからであり、このようにすることにより継手部の変形は非常に少なくなり、水密性を保持することが可能だからである。
【００１１】
次に成分組成の限定理由について説明する。尚、以下に示す成分％は全てmass％を意味する。
【００１２】
Ｃは鋼の強度を安定して確保するために有効な元素であるが０．０５％未満では必要とする強度が得にくいこと、一方、０．４％を超えると溶接性が著しく劣化し、溶接部に割れを生じるのでＣ添加量は０．０５％以上、０．４％以下とする。
【００１３】
Ｓｉは脱酸、固溶による強度上昇に有効な元素であるが、その効果を発揮するには０．０５％以上の添加が望ましい。一方、１％を超えて添加すると溶接性を損なうのでＳｉ添加量は０．０５％以上、１％以下とした。
【００１４】
Ｍｎは強度確保上有効な元素であり、特に、高強度を得るには０．６％以上の添加が望ましい。一方、１．６％を超える添加は溶接性を損なうだけでなく、偏析部が著しく硬化し靭性が劣化する。従って、Ｍｎ添加量は０．６％以上、１．６％以下とする。
【００１５】
Ｃｕは鋼矢板に耐候性を付与するうえで有効な元素であるが、０．５％を超えて添加すると耐候性向上効果は飽和し、溶接性も劣化させるのでＣｕ添加量は０．５％以下とする。
【００１６】
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉはいずれも鋼を強化するために有効な元素であるので、一定量の添加が有効であり、これらの１種または２種以上を添加する。しかし、Ｎｉは１％を、Ｍｏは１％を、Ｎｂは０．１％を、Ｖは０．１％を、Ｔｉは０．１％を超えると溶接性が劣化するので、Ｎｉは１％以下（但し、無添加の場合を含む）、Ｍｏは１％以下（但し、無添加の場合を含む）、Ｎｂは０．１％以下（但し、無添加の場合を含む）、Ｖは０．１％以下（但し、無添加の場合を含む）、Ｔｉは０．１％以下（但し、無添加の場合を含む）とする。
【００１７】
次に製造条件の限定理由について説明する。
熱間圧延加熱温度は１０５０℃未満では圧延時の熱間変形抵抗が増大し、鋼矢板のような複雑な製品形状を精度良く成形圧延することは難しい。一方、１３５０℃を超えると結晶粒径が粗大化し、強度は著しく高くなるが延性が低下する。従って、熱間圧延加熱温度は１０５０℃以上、１３５０℃以下とする。
【００１８】
熱間圧延仕上温度は１０００℃を超えると結晶粒径が粗大化し、強度は著しく高くなるが延性が低下すること、８００℃未満では圧延時の熱間変形抵抗が増大し、鋼矢板の継手部を良好な製品形状に成形することが難しいことより、熱間圧延仕上温度は８００℃以上、１０００℃以下とする。
【００１９】
鋼矢板の継手部とその他の部位とに強度差を設けるには、熱間圧延終了後に継手部のみを加速冷却することが有効である。
【００２０】
加速冷却の開始温度は８００℃以下、停止温度は５００℃以上とするのが良い。加速冷却開始温度が８００℃超えでは継手部とその他の部位の強度差がつき過ぎるため好ましくなく、停止温度が５００℃未満では継手部の靭性が著しく低下するからである。
【００２１】
次に、加速冷却時の冷却速度は、１℃／ｓ未満では継手部とその他の部位との間に十分な強度差が得られないこと、一方５０℃／ｓ超えでは強度が著しく高くなり靭性が低下する。従って、加速冷却速度は１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下とするのが良い。
【００２２】
よって、鋼矢板の継手部とその他の部位との間に十分な強度差を得、且つ靭性を確保する観点からは加速冷却開始温度は８００℃以下、停止温度は５００℃以上とし、冷却速度は１℃／ｓ以上、５０℃／ｓ以下とするのが良い。
【００２３】
尚、加速冷却は熱間圧延終了直後に圧延ライン上で行こなう場合のみでなく、圧延放冷後にオフラインで継手部のみまたは鋼矢板全体を再加熱して行ってもよい。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
表１に示す成分を有する鋼をもちいて、JIS A 5528図1のＵ形鋼矢板を熱間圧延にて製造した。
製造条件は、鋼の加熱温度を１２９０℃、熱間圧延仕上げ温度を９５０℃とし、熱間圧延終了後の冷却は全体放冷または継手部のみの加速冷却とした。
【００２５】
次に、上記により製造した鋼矢板を使用した引張試験を行った。引張試験は図１に示すように、５００ｍｍ長さの鋼矢板を継手部で嵌合させて、継手部にフランジ幅方向と平行方向に引張応力を負荷する方法を採用し、破断位置を判定した。破断位置は嵌合部、肩部等の部位で表示した。
【００２６】
引張試験結果を表２に示す。継手部の強度がその他の部位に比較して１５％未満の上昇率の場合は継手部で破断が生じている。一方、継手部の強度がその他の部位に比較して１５％以上高くなった場合は、主たる破断箇所は鋼矢板の肩部となり嵌合部からの破断は発生していない。
【００２７】
【表１】
0003685001.tif 000002
【００２８】
【表２】
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【００２９】
（実施例２）
表３に示す成分を有する鋼をもちいて１２８０℃に加熱し、鋼矢板の熱間圧延を行い、８５０℃で熱間圧延を終了後、継手部のみを５００℃まで１０℃／ｓで加速冷却して鋼矢板を製造した。該鋼矢板よりＪＩＳ  Ａ  ５５２８規定の位置（図２ウエブ幅１／４の斜線部）（以下、ＪＩＳ規定位置と呼ぶ）での引張試験片、継手部引張試験片や（実施例１）と同様に図１に示す継手嵌合引張試験片や溶接試験片を採取した。
【００３０】
試験結果を表４に示す。Ｎｏ．２−１はＣ量が０．０５％未満のためＪＩＳ規定位置での強度が不足している。Ｎｏ．２−２は、Ｃ量が０．４％を超えるためにＪＩＳ規定位置での強度が高くなりすぎ、延性がＪＩＳ規定値１７％を下回るだけでなく溶接部に割れを生じた。Ｎｏ．２−３は、Ｓｉ量が０．０５％未満のために脱酸が不十分で延性がＪＩＳ規定値１７％を満たしていない。Ｎｏ．２−４は、Ｓｉ量が１％を超えており溶接部に割れを発生した。Ｎｏ．２−５はＭｎ量が０．６％未満のためにＪＩＳ規定位置での強度が不足している。Ｎｏ．２−６はＭｎ量が１．６％を超えているために成分偏析が強くなり延性が劣化した。Ｎｏ．２−７はＣｕ量が０．５％を超えているために溶接割れを発生している。一方、各成分が全て本発明の範囲に属するＮｏ．２−８、Ｎｏ．２−９は引張特性、溶接部特性ともに優れた値を示している。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
【表４】
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【００３３】
（実施例３）
表５に示す成分を有する鋼をもちいて１２４０℃に加熱し、鋼矢板の熱間圧延を行い、８７０℃で圧延を終了後、継手部のみを５００℃まで１８℃／ｓで加速冷却して鋼矢板を製造した。該鋼矢板から実施例２と同様に、ＪＩＳ規定位置での引張試験片、継手部引張試験片、継手嵌合引張試験片や溶接試験片を採取した。
試験結果を表６に示す。
【００３４】
Ｎｏ．３−１は、Ｎｉ量が１％を超えているために延性がＪＩＳ規定値１７％を満たしていない。Ｎｏ．３−２は、Ｍｏが多量に添加されているために溶接割れが発生している。Ｎｏ．３−３、Ｎｏ．３−４、Ｎｏ．３−５は、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ量がいずれも０．１％を超えており高強度が得られたが、延性がＪＩＳ規定値１７％を満たしていない。一方各成分が全て本発明の範囲に属するＮｏ．３−６、Ｎｏ．３−７は引張特性、溶接部特性ともに優れた値を示している。
【００３５】
【表５】
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【００３６】
【表６】
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【００３７】
（実施例４）
表７に示す成分を有する鋼をもちいて加熱温度、熱間圧延仕上げ温度、加速冷却条件について表８に示す各製造条件で鋼矢板を製造した。
【００３８】
【表７】
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【００３９】
【表８】
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【００４０】
製造した鋼矢板から実施例２と同様に、ＪＩＳ規定位置での引張試験片、継手部引張試験片、継手嵌合引張試験片を採取した。その試験結果を表９に示す。
【００４１】
Ｎｏ．４−１は、加熱温度が１３５０℃を超えており、母材に液相が発生し、熱間圧延時に鋼矢板に割れを生じた。Ｎｏ．４−２は、熱間圧延仕上げ温度が１０００℃を超えており延性がＪＩＳ規定値１７％を満たしていない。
Ｎｏ．４−３は、熱間圧延仕上げ温度が８００℃以下と低いために熱間変形抵抗が大きく鋼矢板の形状に不良が発生した。Ｎｏ．４−４は、５０℃を超える加速冷却速度で冷却したのでマルテンサイト組織が生成し延性が著しく低下した。Ｎｏ．４−５は、加熱温度、熱間圧延仕上げ温度、加速冷却条件が全て本発明の範囲を満たしているので、ＪＩＳ規定位置での引張試験、継手部引張試験、継手嵌合引張試験結果はいずれも良好な結果が得られた。Ｎｏ．４−６は、オフラインで再加熱後、継手部のみを加速冷却した場合であるが、加速冷却速度が５０℃を超えたために強度が高くなりすぎ延性が劣化した。Ｎｏ．４−７は、Ｎｏ．４−６と同様にオフラインで再加熱後、継手部のみを加速冷却した場合、Ｎｏ．４−９は、オンラインで圧延後続けて継手部のみを加速冷却した場合であるが、いずれも製造条件が本発明の範囲を満たしているので顕著な結果が得られた。Ｎｏ．４−８は、熱間圧延後鋼矢板全体を加速冷却により製造したので、継ぎ手部強度とＪＩＳ規定位置での強度に差が得られなかったために、継手嵌合引張試験において継手部から破断が生じている。
【００４２】
【表９】
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【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば継手部の強度特性が優れているので、打設時に継手部が変形しにくく水密性に優れた鋼矢板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 鋼矢板の継手嵌合引張試験方法を示す図。
【図２】 鋼矢板の試験片採取位置を示す図。
【図１】
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【図２】
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