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公開番号2025124214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020112
出願日2024-02-14
発明の名称H形鋼およびその製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人ブライタス
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250819BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高い強度および優れた靱性を有するH形鋼を提供することを目的とする。
【解決手段】フランジの厚さが40～100mmであるH形鋼であって、化学組成が、質量%で、C:0.130～0.190%、Si:0.05～0.50%、Mn:1.20～1.70%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Nb:0.005～0.050%、Al:0.001～0.070%、N:0.0010～0.0070%、O:0.0050%以下、B:0.0005%以下、残部:Feおよび不純物であり、Ceqが0.360～0.450であり、評価位置における金属組織が、ポリゴナルフェライトおよびパーライトの合計面積率が90%以上であり、かつ、ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が35.0μm以下であり、降伏応力が320MPa以上、引張強さが430MPa以上、0℃でのシャルピー試験の吸収エネルギーが100J以上である、H形鋼。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
フランジの厚さが４０～１００ｍｍであるＨ形鋼であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１３０～０．１９０％、
Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
Ｍｎ：１．２０～１．７０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎｂ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．００１～０．０７０％、
Ｎ：０．００１０～０．００７０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｂ：０．０００５％以下、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式によって定義される炭素当量Ｃｅｑが０．３６０～０．４５０であり、
前記Ｈ形鋼の圧延方向に対して垂直な断面において、前記Ｈ形鋼の高さと平行な方向を第１方向とし、前記圧延方向および前記第１方向に対して垂直な方向を第２方向としたときに、
前記フランジの前記第２方向における端からの距離が、前記フランジの前記第２方向における長さの１／６であり、かつ、前記Ｈ形鋼の前記第１方向における端からの距離が、前記フランジの厚さの１／４である位置における金属組織が、
ポリゴナルフェライトおよびパーライトの合計面積率が９０％以上であり、かつ、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が３５．０μｍ以下であり、
降伏応力が３２０ＭＰａ以上であり、
引張強さが４３０ＭＰａ以上であり、
０℃でのシャルピー試験の吸収エネルギーが１００Ｊ以上である、
Ｈ形鋼。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は、Ｈ形鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合は０を代入するものとする。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｔｉ：０．０２５％以下、
Ｖ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．２０％以下、
Ｍｏ：０．２０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ｗ：０．３０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｚｒ：０．００５０％以下、
から選択される１種以上を含有するものである、
請求項１に記載のＨ形鋼。
【請求項３】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１３０～０．１９０％、
Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
Ｍｎ：１．２０～１．７０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎｂ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．００１～０．０７０％、
Ｎ：０．００１０～０．００７０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｂ：０．０００５％以下、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式によって定義される炭素当量Ｃｅｑが０．３６０～０．４５０である鋼片を、１１００～１３５０℃の温度域で加熱し、粗圧延して、粗圧延Ｈ形鋼とし、
前記粗圧延Ｈ形鋼を中間圧延するに際して、
前記粗圧延Ｈ形鋼の圧延方向に対して垂直な断面において、前記粗圧延Ｈ形鋼の高さと平行な方向を第３方向とし、前記圧延方向および前記第３方向に対して垂直な方向を第４方向としたときに、
前記粗圧延Ｈ形鋼の第３方向における端であり、かつ、前記粗圧延Ｈ形鋼のフランジの前記第４方向における端からの距離が前記フランジの前記第４方向における長さの１／６である位置における表面温度が９２０℃超１１００℃以下の温度域で１５％以上圧下し、かつ前記表面温度が９２０℃以下の温度域で１５％以上圧下して、中間圧延Ｈ形鋼とし、
前記中間圧延Ｈ形鋼を仕上圧延するに際して、
前記中間圧延Ｈ形鋼の圧延方向に対して垂直な断面において、前記中間圧延Ｈ形鋼の高さと平行な方向を第５方向とし、前記圧延方向および前記第５方向に対して垂直な方向を第６方向としたときに、
前記中間圧延Ｈ形鋼の第５方向における端であり、かつ、前記中間圧延Ｈ形鋼のフランジの前記第６方向における端からの距離が前記フランジの前記第６方向における長さの１／６である位置における表面温度が７３０℃以上の温度域で、前記中間圧延Ｈ形鋼を圧延し、放冷して、Ｈ形鋼を得る、
上記（１）に記載のＨ形鋼の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は、Ｈ形鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合は０を代入するものとする。
【請求項４】
前記鋼片の化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｔｉ：０．０２５％以下、
Ｖ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．２０％以下、
Ｍｏ：０．２００％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ｗ：０．３０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｚｒ：０．００５０％以下、
から選択される１種以上を含有するものである、
請求項２に記載のＨ形鋼の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ形鋼およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高層ビルなど建築物の大型化および高層化が進んでおり、構造上の主要な強度部材として、厚手の鋼材が利用されている。しかし、一般に、鉄鋼材料は、製品の厚さが増大するほど、高い強度と高い靱性とを両立するのが難しくなる傾向にある。
【０００３】
このような問題に対し、特許文献１には、Ｃａ－Ａｌ系酸化物による旧γ粒径の微細化効果を利用して２１℃における靱性を確保しつつ、加速冷却を施すことで高い強度を確保する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、Ｍｇ－Ｓ系介在物による旧γ粒径の微細化効果を利用して２１℃における靱性を確保しつつ、加速冷却を施すことで高い強度を確保する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１４／８０８１８号
国際公開第２０１４／１４２０６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２に開示される鋼材は、熱間圧延後に水冷が施され、ベイナイト分率が８０％以上の金属組織を有するため、強度を確保できる。しかし、２１℃より低い温度での靱性を得る観点から、改善の余地が残されている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決し、高い強度および優れた靱性を有するＨ形鋼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】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のＨ形鋼およびその製造方法を要旨とする。
【０００９】
（１）フランジの厚さが４０～１００ｍｍであるＨ形鋼であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１３０～０．１９０％、
Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
Ｍｎ：１．２０～１．７０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎｂ：０．００５～０．０５０％、
Ａｌ：０．００１～０．０７０％、
Ｎ：０．００１０～０．００７０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｂ：０．０００５％以下、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
下記（ｉ）式によって定義される炭素当量Ｃｅｑが０．３６０～０．４５０であり、
前記Ｈ形鋼の圧延方向に対して垂直な断面において、前記Ｈ形鋼の高さと平行な方向を第１方向とし、前記圧延方向および前記第１方向に対して垂直な方向を第２方向としたときに、
前記フランジの前記第２方向における端からの距離が、前記フランジの前記第２方向における長さの１／６であり、かつ、前記Ｈ形鋼の前記第１方向における端からの距離が、前記フランジの厚さの１／４である位置における金属組織が、
ポリゴナルフェライトおよびパーライトの合計面積率が９０％以上であり、かつ、前記ポリゴナルフェライトの平均結晶粒径が３５．０μｍ以下であり、
降伏応力が３２０ＭＰａ以上であり、
引張強さが４３０ＭＰａ以上であり、
０℃でのシャルピー試験の吸収エネルギーが１００Ｊ以上である、
Ｈ形鋼。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は、Ｈ形鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合は０を代入するものとする。
【００１０】
（２）前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｔｉ：０．０２５％以下、
Ｖ：０．０５０％以下、
Ｃｒ：０．２０％以下、
Ｍｏ：０．２０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ｗ：０．３０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｚｒ：０．００５０％以下、
から選択される１種以上を含有するものである、
上記（１）に記載のＨ形鋼。
（【００１１】以降は省略されています）

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