JPH02121785A - アルミクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミクラッド鋼板の製造に係り、より詳細
には、圧延接合法により接合強度が高く、製品歩留の良
好なアルミクラッド鋼板を製造する方法に関するもので
ある。

（従来の技術と解決しようとする課題）鋼板にアルミニ
ウム板をクラッドしたいわゆるアルミクラッド鋼板は、
機械的性質、耐食性、電気的特性等々の複合機能を有す
る金属材料として、各種方面に使用されつつあり、従来
より、爆薬の爆発エルネギ−を利用して接着する爆発圧
着法或いは圧延により圧着接合する圧延接合法等により
製造されている。

しかし乍ら、爆発圧着法は、製造コストが高く、低廉に
クラツド鋼板を製造するには不適当である。

一方、圧延接合法は低廉なりラッド鋼板の製造に適して
いる。

圧延接合法には、合せ材と鋼板を重ね合せて加熱し、熱
間圧延する方法と、加熱せずに冷間圧延する方法がある
。

一般に、板厚８ｍｍ以上のクラツド鋼板を圧延接合法に
より製造する際には、熱間圧延による方法が採用される
が、鋼板とアルミニウム板を直接熱間圧延により接合す
る場合には、鋼板の酸化防止を図る必要がある。その手
段としては、例えば、特開昭５８−４７５８４号公報に
は、接合すべき鋼板とアルミニウム板の少なくとも鋼板
側の合せ面に溶融或いは電気めっきにより亜鉛又は亜鉛
基合金の皮膜層を形成した後、両者を圧延接合する方法
が提案されている。しかし乍ら、この方法による場合に
は、同公報に開示された実施例からも明らかなように、
亜鉛の溶融温度が４１９℃であるため、加熱温度は３０
０〜３５０℃と低い。したがって、板厚８＋＋＋ｍ以上
のクラツド鋼板の圧延では、加工度を大きく取れないた
め、このように低い温度範囲の加熱では接合不良が生じ
たり、圧延時にアルミニウム板に亀裂が生じる場合があ
る。

また、めっき層には脆弱な合金層が形成されるため接合
強度が低い、更に従来の圧延接合法では、圧延によりア
ルミニウムに横曲がりを生ずるものが発生し、製品歩留
の低下という問題がある。

本発明は、上記従来技術における問題点を解決するため
になされたものであって、板厚８ｍｍ以上の板厚であっ
ても接合強度が高く、高い製品歩留で良好な形状のアル
ミクラッド鋼板を安価に製造できる方法を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明者等は、鋼板の酸化防
止効果が高く、有害な脆化層が形成さ九ない保護皮膜を
探索し、加えて、接合強度が高く、しかも、アルミニウ
ム板に横曲がりが生じない製造条件を見い出すべく鋭意
研究を重ねた。

その結果１合せ材のアルミニウム板と同一のアルミニウ
ム溶射皮膜を鋼板上に形成させ、このアルミニウム溶射
皮膜側に、鋼板と同一幅若しくは狭幅のアルミニウム板
を重ねて、アルミ−鋼−鋼−アルミの４層構造成いはア
ルミ−鋼の２層構造のコンポジットにし、このコンポジ
ットの熱間圧延に際しては、コンポジット後端部のアル
ミニウム板を実質的に拘束しつつ、所定の条件にて熱間
圧延することにより、アルミニウムの横曲がりを防止し
、アルミニウムと鋼を強固に圧着できることを見い出し
、ここに本発明をなしたものである。

すなわち１本発明に係るアルミクラッド鋼板の製造方法
は、ＩＩｌ板の表面にアルミニウム溶射皮膜を形成させ
た２枚の鋼板を該溶射皮膜側が表裏面となるように積層
し、この表裏面上に該鋼板と同一幅若しくは狭幅の清浄
にしたアルミニウム板を重ねてアルミ−鋼−鋼−アルミ
の４層構造のコンポジットにし、或いは鋼板の表面にア
ルミニウム溶射皮膜を形成させ、この上に該鋼板と同一
幅若しくは狭幅の清浄にしたアルミニウム板を重ねてア
ルミ−鋼の２層構造のコンポジットにし。

コンポジット長手方向先端部は該アルミニウム板と鋼板
とを固定した後、加熱し１次いでこのコンポジットを圧
延するに際し、コンポジット長手方向後端部を拘束しつ
つ、圧延条件として、■加熱温度が３５０℃以上、アル
ミニウムの溶融温度未満、■少なくとも１パスはアルミ
ニウムの圧下率が１０％以上となるように圧延すること
を特徴とするものである。

以下に、本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず１本発明においては、アルミクラッド鋼板素材とし
て、鋼板の表面にアルミニウム溶射皮膜を形成させた鋼
板を使用することを特徴の−っとするものであって、４
層構造の場合には、２枚の鋼板を溶射皮膜側が表裏面と
なるように積層した積層鋼板を使用し、この積層鋼板の
外側にアルミニウム板を配置し、アルミ−鋼−鋼−アル
ミの４層構造のコンポジットにすることが重要である。

また、２層構造の場合には、溶射皮膜側にアルミニウム
板を重ねて２Ｎ構造のコンポジットにすることが重要で
ある。

これにより、鋼の新生面をアルミニウム溶射皮膜で保護
するので、アルミニウムと鋼が圧着するまでの間、鋼板
の酸化が防止され、圧延時、この皮膜とアルミニウム板
表面の酸化皮膜は塑性変形のための荷重（圧延荷重）に
より砿壊され、両者の新生面が接合することになるので
、圧着が容易になり、しかも、平坦度の良好なアルミク
ラッド鋼板を得るのに役立っている。

また、アルミニウム溶射皮膜の溶融温度は、アルミニウ
ム板の融点とほぼ同一であるため、加熱温度を十分に高
くでき、アルミニウムと鋼の強固な圧着が可能となる。

更にまた、４層構造の場合、外層にアルミニウムを置く
のは、内層の鋼の塑性変形量を小さく抑えて、アルミニ
ウム板に大きな塑性変形を与えるためであり、その結果
、圧着後の反りの発生を効果的に抑制することが可能と
なる。

なお、鋼板或いは積層鋼板としては、アルミクラッド鋼
板に対する所望の複合機能に応じ、適宜材質、厚さのも
のを用いることができる。

アルミニウム板としては、所望の複合機能に応じ、純ア
ルミニウム又は適宜組成のアルミニウム合金、厚さのも
のを用いることができる。

本発明の他の特徴の一つは、熱間圧延時に、コンポジッ
トの長手方向後端部、すなわち後端部のアルミニウム板
を圧延機入側のサイドガイド、ピンチロール、テンショ
ンパット等により実質的に拘束しつつ、圧延できるコン
ポジット構造にした点である。

アルミ−鋼の圧延では、鋼は殆ど変形を受けず、アルミ
ニウムのみの変形となるため、素材鋼板の幅方向板厚差
はアルミニウム板の幅位置での変形量に影響を及ぼし、
圧延後のアルミニウムに横曲がりを生じさせる原因とな
る。この防止策として、素材鋼板の板厚の均一化、マイ
ナスクラウンの圧延ロールの使用等があるが、これらの
みで確実にアルミニウムの横曲がりを防止することは困
難である。

これに対し、コンポジットのアルミニウム板の後端部を
拘束しつつ圧延する場合１例えば、このアルミニウム板
に鋼板より広幅若しくは同一幅のアルミニウム板を接合
し、この接合したアルミニウムをサイドガイドに沿わし
て圧延することは、単に、コンポジットのアルミニウム
板の幅方向のずれをサイドガイドで拘束するためだけで
なく、アルミニウム板に後方張力が加えられるため、ア
ルミニウム板の幅方向のずれが消去され、確実にアルミ
ニウム板の横曲がりを防止できる。したがって、圧延素
材のアルミニウム板の幅を先端から後端にかけて鋼板と
同一幅若しくは狭幅にすることは、圧延時、後端からの
後方張力をアルミニウム板に均一に付与させる点で重要
である。

コンポジットの長手方向後端部のアルミニウム板を拘束
する態様としては、圧延機入側のピンチロール、テンシ
ョンパット等で挾んだり、鋼板とアルミニウム板が同一
幅の場合にはサイドガイドで挾んだり、或いはアルミニ
ウム板後端部に鋼板より広幅若しくは同一幅で適宜長さ
のアルミニウム板を接合し、この接合したアルミニウム
板の両サイドをサイドガイドで挾むことにより、拘束す
ることができる。勿論、コンポジットのアルミニウム板
の幅が鋼板よりも狭幅であるコンポジットの場合にサイ
ドガイドで拘束する場合には、アルミニウム板後端部に
鋼板より広幅若しくは同一幅のアルミニウム板を接合し
、この接合したアルミニウム板の両サイドをサイドガイ
ドで挾むことにより、拘束するのがよい。

なお、コンポジット長手方向先端部は、鋼板とアルミニ
ウム板をリベットでかしめる等により固定する。

次に、圧延の際の加熱温度は、アルミニウムの溶融温度
未満にすることは当然であるが、３５０℃未満では、ア
ルミ−鋼の圧着に大きな圧下量が必要となるため、圧延
機の能力を超えることになるばかりでなく、アルミニウ
ム板に亀裂が生じる場合があり、好ましくない。したが
って、適切な加熱温度は３５０℃以上、アルミニウムの
溶融温度未満の範囲である。

また、圧下率は、本発明において特に重要な条件であり
、少なくとも１パスはアルミニウムの圧下率が１ｏ％以
上にする必要がある。これは、アルミニウムの塑性流動
を利用し、アルミニウムと鋼の接合面に生じている薄い
酸化膜、を完全に崩壊せしめ、その直後に圧着させるた
めに必要不可欠な要素であるからである。圧下率が１０
％未満では接合強度が極端に低下するので避けるべきで
ある。

なお、アルミ−鋼の２層構造の場合には１反り緩和措置
（異周速圧延）を講じた圧延を行えば４Ｍ構造の場合と
同等の良好な平坦度を有するアルミクラッド鋼板を得る
ことが可能である。勿論、そのような措置を講じなくと
も未圧着部が生ずることはない。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 以下に示す明細の鋼板及びアルミニウム板を準備し、鋼
板の表面に５０〜３００μｍ厚のアルミニウム溶射皮膜
を形成させ、第１表に示す条件でコンポジットを組立て
、コンポジット長手方向先端部の鋼板とアルミニウム板
をリベットでかしめて固定した後、加熱し、圧延機入側
のサイドガイドで素材を挾み、サイドガイドに沿わして
圧延を行った。

鋼板及びアルミニウム板の明細 鋼板の材　質　　：５Ｓ４１ 〃　のサイズ（＋ｏ＋ａ）　：　２５ｔ　Ｘ　６８５す
Ｘ　５５００　Ｑアルミニウム板の材質：工業用純アル
ミニウムか　　　のサイズ（ｍｍ）　：　８ｔ　Ｘ　６
２５ｗ　Ｘ　５０００　Ｑ又は８ｔ　Ｘ　６８５ｗ　Ｘ
　５００（ｌ　Ｑ得られた材料について、アルミニウム
の横曲がりを調べると共に超音波探傷（ＵＳＴ）により
非接合部の有無を調べ、また、剪断強さを調べた。その
結果を第１表に併記する。

なお、アルミニウムの横曲がりは、得られたアルミクラ
ッド鋼板のアルミ部幅端部の先端から後端にかけて水系
をはり、水系とアルミニウム間の最大距離を測定した。

第１表より明らかなように、本発明例Ｈａ　１〜Ｎｕ４
は、いずれも非接合部が全く認められず、しかも接合強
度が５．０ｋｇｆ／ｌｌｌｍ２以上と高く、アルミニウ
ム部の横曲がりも軽微である。なお、本発明例Ｎｃ　４
はアルミ−鋼の２層構造のものであるが。

４屡構造の本発明例と同様に良好な特性のものが得られ
た。

これに対し、鋼板の表面に溶融アルミめっきを施した比
較例＆５は、接合強度が低い。鋼板の表面にアルミニウ
ム溶射を施したものの加熱温度が本発明範囲の上限を超
えた比較例Ｎα６では、加熱時にアルミニウムの一部が
溶損した。また、比較例Ｎα７は、加熱温度が本発明範
囲の下限に達してないものであり、全面非接合となり、
しかもアルミニウムの一部に亀裂が発生した。比較例Ｎ
α８は。

アルミニウム板の圧下率が本発明範囲の下限に達してい
ないものであり、非接合部が多発し、剪断強さも本発明
例の値に比べて著しく低い。比較例Ｎα９は先端から後
端にかけてアルミニウム板の幅が鋼板より広幅となって
いる例であり、また、比較例Ｎα１０は先端から後端に
かけてアルミニウム板の幅が鋼板より狭幅であるが後端
部に何も拘束処理を講じていない例であり、いずれの比
較例でも得られた製品のアルミニウムには大きな横曲が
りが生じた。

ｆ以下余白】 （発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、鋼板の表面にア
ルミニウム溶射皮膜を形成させているので、アルミニウ
ム板と圧着するまでの間、鋼板表面が酸化されるのを防
止できる。このため、コンポジット組立中及び加熱時、
圧延時に、鋼板表面の酸化防止に特別な配慮を必要とせ
ず、製造工程が簡略になり、連続大量生産が可能である
。また、特定の条件にて組立て、加熱、圧延を行うので
、接合強度が高く、しかもアルミニウムの横曲がりが軽
微であるため、製品歩留が良好であるという優れた効果
を有する。特に、本発明による方法は板厚８ＩＩＩＩ１
１以上の厚板アルミクラッド鋼板の製造に好適である。

特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板の表面にアルミニウム溶射皮膜を形成させた
   ２枚の鋼板を該溶射皮膜側が表裏面となるように積層し
   、この表裏面上に該鋼板と同一幅若しくは狭幅の清浄に
   したアルミニウム板を重ねてアルミ−鋼−鋼−アルミの
   ４層構造のコンポジットにし、コンポジット長手方向先
   端部は該アルミニウム板と鋼板とを固定した後、加熱し
   、次いでこのコンポジットを圧延するに際し、コンポジ
   ット長手方向後端部を拘束しつつ、圧延条件として、［
   １］加熱温度が３５０℃以上、アルミニウムの溶融温度
   未満、［２］少なくとも１パスはアルミニウムの圧下率
   が１０％以上となるように圧延することを特徴とするア
   ルミクラッド鋼板の製造方法。
2. （２）鋼板の表面にアルミニウム溶射皮膜を形成させ、
   この上に該鋼板と同一幅若しくは狭幅の清浄にしたアル
   ミニウム板を重ねてアルミ−鋼の２層構造のコンポジッ
   トにし、コンポジット長手方向先端部は該アルミニウム
   板と鋼板とを固定した後、加熱し、次いでこのコンポジ
   ットを圧延するに際し、コンポジット長手方向後端部を
   拘束しつつ、圧延条件として、［１］加熱温度が３５０
   ℃以上、アルミニウムの溶融温度未満、［２］少なくと
   も１パスはアルミニウムの圧下率が１０％以上となるよ
   うに圧延することを特徴とするアルミクラッド鋼板の製
   造方法。
3. （３）前記コンポジット長手方向後端部の拘束は、圧延
   機入側のピンチロール、テンションパットのいずれかで
   該アルミニウム板を挾むことにより行う請求項１又は２
   に記載の方法。
4. （４）前記コンポジット長手方向後端部の拘束は、該ア
   ルミニウム板の後端部に該鋼板より広幅若しくは同一幅
   のアルミニウム板を接合し、この接合したアルミニウム
   板を圧延機入側のサイドガイドで挾み、サイドガイドに
   沿わしつつ、圧延する請求項１又は２に記載の方法。