(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で
Ｃ  ：０．０２〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０２〜０．２７％、
Ｍｎ：０．５０〜１．１４％、
Ｐ  ：０．００６〜０．０１１％、
Ｓ  ：０．００４〜０．０１２％、
Ａｌ：０．００５〜０．０６４％、
Ｎ  ：０．００２〜０．００５％、
Ｗ  ＜１．０％、を含有し、
下記Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉのうちの少なくとも１種以上を
Ｍｏ＜１．０％、
Ｎｂ＜０．６％、
Ｖ  ＜０．８％、
Ｔｉ＜０．６％であり、
かつ、Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｔｉ：０．０４〜１．５％となるように含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼片を熱延の後、冷延率２０〜９０％の冷延を行い、その後焼鈍工程を経ずに１１００℃以下でメッキ処理を施すが、再結晶を起こさせないことを特徴とする、耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱延時の鋼片加熱温度＞１１００℃、巻取り温度＜７００℃とすることを特徴とする、請求項１に記載の耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
【請求項３】
薄鋼板の、０．２％耐力：４００ＭＰａ以上、全伸び：２０％以下、板厚０．６mm〜５．０mmであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造部材を薄鋼板で形成するスチールハウスに関し、耐火性能を向上させるために用いられる薄鋼板の製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護、工期の短縮および建築コスト低減といった市場要求に応える住宅として、北米を中心にスチールハウスの着工数が大きく伸びている。このスチールハウスは２×４工法のランバーを主として厚さ０．６〜３mm程度の鋼板で形成された構造部材に置き換えた工法であり、寸法精度が高く、枠材やパネルをネジやビスで留めるという簡便な施工で済むことを特徴としている。また木材に比べ強度が高い鋼板を部材とするため構造としての強度を高くすることができるため、地震等による家屋の倒壊が懸念される我が国においても今後の着工数の増大が予想されている。
【０００３】
構造としての強度には部材の接合方法が大きく影響するため特開平９−２７３２５０号公報、特開平１０−１３１２８８号公報などにより開示された技術により改善が図られている。部材の加工はロール加工による曲げ程度の軽い加工が主となるため、素材としては加工性より強度が重視され、また素材コスト低減の観点から特殊元素を添加しない成分鋼で冷間圧延後の焼鈍を省略し、加工硬化させた鋼板が使用されることが多い。
【０００４】
住宅が損壊する危険性の一つが上に述べた地震によるものであるが、より可能性が高いものとして火災による焼失が挙げられる。地震に対しては構造および通常状態での素材の強度を考慮すれば対策となるが、火災の場合は部材が高温にさらされることによる変質つまり高温強度や、また半焼で既存住宅の一部を残して住宅を再建する場合には、高温にさらされたことによる変質を考慮して部材強度を考える必要がある。
【０００５】
これらが考慮されていない場合には、火災中の住宅構造の変形により被害が増大する可能性が増すだけでなく、半焼家屋の一部を残して再建する場合には構造強度的な安全のためより多くの部材を取り払う必要が生じるため、資源的にも大きな無駄が発生することになる。
【０００６】
より巨大なビルなどの建築物で使用される板厚が１０mmを超えるような鋼材については、特開平５−５９４３３号公報、特開平５−１１２８２２号公報、特開平７−２０７３３８号公報に代表されるように、Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗなどの炭化物などの微細な析出物を形成させて高温強度を確保するような多くの検討がなされているが、溶接性や靭性などの観点から成分が制限されることや、冷間加工ままの鋼材が使用されることはほとんどなく、これらの知見をそのままスチールハウス用の鋼板に適用するだけでは、スチールハウス用の鋼材が有している課題を解決するには十分とは言えない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、住宅が損壊する可能性として最も高いと考えられる火災による焼失を想定し、スチールハウスで主として使われる冷間圧延ままの材料により形成された部材が、高温にさらされることによる変質、いわゆる高温強度を確保することで、火災中の建物の変形を抑えて被害を最小限にとどめるのみならず、高温にさらされたことによる構造部材の変質を軽減することで、半焼で既存住宅の一部を残して住宅を再建する場合には最小限の部材取替えにより、強度的に十分な構造を有した住宅の再建を可能とする、耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、冷間圧延ままの材料の高温での材質変化を検討するうち、成分を特定することにより、特定温度以上での高温強度および特定温度以上での高温熱処理後の強度が向上することを知見し、本発明を達成したものである。
本発明の要旨とするところは、特定温度以上での熱処理中の強度および熱処理後の強度が高い値を保つことを特徴とする鋼板を、スチールハウス部材用の鋼板、特にスチールハウス用部材で主として使われる冷間圧延ままの鋼板に適用することで、火災における被害を最小限に抑えるものである。
【０００９】
即ち、本発明の要旨は以下の構成からなる。
（１）質量％で
Ｃ  ：０．０２〜０．２０％、      Ｓｉ：０．０２〜０．２７％、
Ｍｎ：０．５０〜１．１４％、      Ｐ  ：０．００６〜０．０１１％、
Ｓ  ：０．００４〜０．０１２％、  Ａｌ：０．００５〜０．０６４％、
Ｎ  ：０．００２〜０．００５％、  Ｗ  ＜１．０％、を含有し、
下記Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉのうちの少なくとも１種以上を
Ｍｏ＜１．０％、    Ｎｂ＜０．６％、
Ｖ  ＜０．８％、
Ｔｉ＜０．６％であり、
かつ、Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｔｉ：０．０４〜１．５％となるように含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼片を熱延の後、冷延率２０〜９０％の冷延を行い、その後焼鈍工程を経ずに１１００℃以下でメッキ処理を施すが、再結晶を起こさせないことを特徴とする、耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
（２）熱延時の鋼片加熱温度＞１１００℃、巻取り温度＜７００℃とすることを特徴とする前記（１）に記載の耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
（３）薄鋼板の、０．２％耐力：４００ＭＰａ以上、全伸び：２０％以下、板厚０．６mm〜５．０mmであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の耐火性能に優れたスチールハウス用薄鋼板の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明において成分等を限定した理由を、その作用および発明発現のメカニズムと共に詳細に説明する。成分の含有量は質量％である。
Ｃは強度を上昇させる元素であり所定の強度を確保するため添加するが、本発明ではＮｂ、Ｍｏなどの微細炭化物を形成させるためにも有用な元素である。０．０２％未満ではその添加効果が小さく、一方、０．２０％を超えると加工性、靭性が顕著に劣化するため０．０２〜０．２０％に限定する。好ましくは０．０３〜０．１２％である。
【００１１】
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉは微細な炭化物を形成し鋼板製造工程での冷間圧延において好ましい転位構造を形成せしめるために有効な元素であると共に、高温熱処理中の転位構造変化を好ましく制御することで熱処理中および熱処理後の強度の確保を実現させるため、Ｗを必須元素とし、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉは少なくとも１種以上を添加する。
効果発現および添加コストを考慮し、各元素をＭｏ＜１．０％、Ｎｂ＜０．６％、Ｖ＜０．８％、Ｗ＜１．０％、Ｔｉ＜０．６％とし、かつＭｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｔｉ：０．０４〜１．５％に限定する。好ましくはＭｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｔｉ：０．１０〜０．８０％である。
【００１２】
熱延条件は特に限定するものではないが、通常の連続鋳造−再加熟−熱間圧延一巻取りプロセスで製造される場合は、例えば、スラブ加熱温度＞１１００℃、巻取り温度＜７００℃とすることで目的とする強度が向上する。この原因は明確ではないが、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉの主として炭化物からなる析出物の析出抑制または微細化するためと考えられる。
【００１３】
冷延条件は本発明において重要な意味を持つ。冷延工程で導入された転位構造を目的とする特性に望ましく制御する必要があるためである。転位構造は冷延ロール径、潤滑、圧延温度などによっても影響されるが、これらを本目的のために制御するのは通常の製鉄工程では現実的ではなく、その効果も比較的小さいため、本発明では冷延率によって制御する。上記のごとく成分（析出物）を制御した鋼板では特定の冷延率範囲で本発明の効果が発現する。
冷延率が低い場合には本発明の効果が顕著ではなく、また冷延機の設備的な能力等を勘案し、２０〜９０％に限定する。通常使用される最終製品の板厚や操業性、製造コストも考えると、４０〜８５％が好ましい。
【００１４】
本発明鋼はメッキによる熱履歴を除けば基本的に冷間圧延のままで製品となるため、通常の焼鈍工程を経たものに比べると耐力が高いと共に延性が低く、これが本発明鋼の特徴でもある。すなわち、本発明で必要とする特殊な転位構造を有する鋼は比較的高耐力かつ低延性となっている。素材の耐力が高いことは建物の構造的な強度を付与するのに必要で、この点で好都合でもある。
【００１５】
このため、本発明の対象をＪｌＳ５号引張試験片による常温での引張試験における０．２％耐力で４００ＭＰａ以上、全伸びで２０％以下の鋼板に限定する。０．２％耐力がこれ以下では、従来材と比較して建築物構造体の強度を付与する素材としての魅力は乏しく、また０．２％耐力または延性がこの範囲を外れるような成分および冷延条件、またはこの範囲を外れるような熱履歴を受けた鋼板では、もはや本発明の効果は発現しない。本発明の効果は、ＪｌＳ５号引張試験片による常温での引張試験における０．２％耐力で４５０ＭＰａ以上、全伸びで１５％以下の鋼板で、より顕著に得ることができる。
【００１６】
本発明鋼は冷間圧延の後、焼鈍工程を経ずに製品となる。しかし、耐食性の観点から通常スチールハウス用鋼板は亜鉛メッキやアルミメッキなどを施されるため、これに伴う高温保持の影響を受ける。この過程での温度があまりに高温である場合、例えば１１００℃を超すような場合には本発明の効果が消失するが、通常のメッキ法であればこのような高温になることは考えにくいため、特に制限は設けない。通常のメッキ法による程度の熱履歴であれば、本発明の効果は何ら失われるものではない。
【００１７】
本発明の効果が得られるメカニズムは明確ではないが、以下のように考えられる。一般に鋼板の強度は固溶元素の種類と量、析出物の種類と量、結晶組織の構造と大きさ、転位の構造と量などによっており、高温での強度も基本的にはこれらの要因により決定されている。本発明では固溶元素および微細な炭化物を主とする析出物が、加工により形成される転位構造と量を変化させ、この特殊な構造を有する転位が固溶元素および析出物との強い相互作用を示し、その作用が高温域でも持続するため高温強度を向上させ、冷却後まで残存するため熱処理後の強度も保持されているものと思われる。
【００１８】
本発明の効果が鋼板製造工程の特に冷延条件に依存したものとなるのは、特に析出物に起因して冷延工程で形成される特殊な転位構造が重要な意味を持つことを示唆している。
【００１９】
【実施例】
表１に示す化学組成の鋼を表２に示す条件で熱延、冷延し、得られた鋼板の特性を表３にまとめて示す。鋼３，５，６を比較することで成分の影響について、鋼１０から１３を比較することで熱延条件の影響についての本発明の効果を確認でき、本発明鋼は高温における強度が向上していることがわかる。
【００２０】
【表１】
0004437863.tif 000002
【００２１】
【表２】
0004437863.tif 000003
【００２２】
【表３】
0004437863.tif 000004
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によれば、スチールハウスにおいて火災時の構造体の強度低下を抑制し、火災による被害を最小限にとどめることを可能にするスチールハウス部材用の鋼板を得ることができる。