JPH0516953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、優れた接合性を有するクラツド鋼板
を圧延接合法によつて高い歩留りで製造する方法
に関する。 （従来技術） 炭素鋼、低炭素鋼、高合金鋼をはじめとする鉄
鋼材料の表面に外の合金鋼や非鉄合金層を形成し
たクラツド鋼板は、各々の金属材料の特徴を生か
して、より高度な材質への要求、即ち、耐食性、
耐熱性、耐摩耗性、耐割れ性等への厳しい要求に
応える複合金属材料であり、石油プラント、海水
淡水化装置、圧力容器等に広汎に使用されてい
る。 クラツド鋼板の製造法の１つに、圧延接合法が
ある。この圧延接合法は、母材鋼板と合せ材を積
層させ、排気口を残して周囲を密封溶接し、しか
る後、排気口を通じて内部を排気、密封して形成
したコンポジツトを、熱間圧延して圧延過程で接
合させる方法である。 従来のコンポジツトにおいては、第１図、第２
図に一例を示すように、圧延方向の先端面と後
端面は母材鋼１と密封溶接部４によつて凹形状や
平面形状を形成している場合があつた。また、
圧延方向の先端部と後端部における枠材３と合せ
材原板２との間には、加熱により生じる合せ材原
板の熱膨張の吸収のために、間〓を設けるに加え
て、合せ材原板の固定あるいは分離材の密封を目
的として合せ材原板に隅肉溶接を施すことがよく
行われていたために結果として、圧延時にしばし
ば大きな間〓ａが形成されていた。このため、下
記に示すような重大な技術的経済的問題が生じて
いた。 第一に、従来の形状のサンドイツチ型およびセ
ミサンドイツチ型コンポジツトの熱間圧延に際し
ては、コンポジツトは組立構造であるので、未だ
接合状態に至つていない圧延初期から大きな圧下
を加えることができず、そのためにコンポジツト
の表層部が中央部に比べて大きく屈伸される結
果、圧延初期から圧延方向の先端部および後端部
において、２枚板状の折れ込みが発生する。この
折れ込み部がロールバイト出口直後に位置する
と、折れ込み部の板厚方向に大きな引張応力が作
用する。その結果、折れ込み部は開口して密封溶
接部が引き裂かれ、コンポジツト内の真空が保た
れないという事態が生じることがあつた。また、
この折れ込み部には、デスケーリングやロール冷
却の水が侵入し、蒸気化することによつて大きな
圧力が発生し、その結果、折れ込み部が開口して
密封溶接部が引き裂かれたコンポジツト内の真空
が保たれないという事態が生じることがあつた。 第２に、従来の形状のコンポジツトでは、圧延
方向の先端部と後端部の各枠材３とそれらに対向
する合せ材原板２との間の間〓ａが熱間圧延時に
も存在し、サンドイツチ型コンポジツトの場合に
は圧延によつてこの間〓ａに母材鋼１が進入し、
また、セミサンドイツチ型コンポジツトの場合に
は、母材鋼１とダミー鋼５が進入し、その結果、
密封溶接部４に大きな応力が作用して、密封溶接
部４が破損し、真空が保たれないという事態が生
じることがあつた。これらの事態が生じた場合、
接合予定部が全く接合せずクラツド鋼板が製造で
きない、非接合部が多数発生して溶接補修と多大
の労力と経費を要する、あるいは、所定寸法のク
ラツド鋼板が採取できない、などの重大な技術的
経済的問題が生じていた。 第三に、従来の形状のコンポジツトでは、上記
の圧延方向の先端部および後端部の各枠材とそれ
らに対向する合せ材原板２との間〓ａにサンドイ
ツチ型の場合には母材鋼１が進入し、また、セミ
サンドイツチ型の場合には母材鋼１とダミー鋼５
が進入し、密封溶接部の破損に至らぬまでも、ク
ラツド鋼板の先端部と後端部においては、合せ材
厚が薄くなり、目標とする製品の厚み公差を満足
できない領域が大きいために、製品の歩留りに限
界があり、技術的経済的問題となつていた。 （発明の目的） 本発明の目的は、圧延接合法でクラツド鋼板を
製造する際に、圧延時のコンポジツトの密封溶接
部の健全性を確保し、且つ、歩留り向上をも達成
し得る構成のコンポジツトを用いることによつ
て、接合性の優れたクラツド鋼板を歩留りよく製
造する方法を提供することである。 （発明の構成） 本発明に係る圧延接合法によるクラツド鋼板の
製造方法において、コンポジツトの表裏面の鋼の
テーパを圧延方向の先端および後端から鋼と合せ
材との積層部に及ばない範囲に形成し、かつ、合
せ材の圧延方向の先端面及び後端面と、それらに
対向する枠材の面とをそれぞれ平面にし、さら
に、この合せ材の各面と枠材の面との間の間〓が
圧延直前になくなるように合せ材と枠材を配置し
た構造のサンドイツチ型もしくはセミサンドイツ
チ型のコンポジツトを形成することによつて、優
れた接合性を有するクラツド鋼板を高い歩留りで
製造できるようにしたことを特徴とする。 （実施例） 以下では本発明の圧延接合法によるクラツド鋼
板の製造方法について詳述する。 第３図ａは、本発明に従つてクラツド鋼板を製
造するに際してのサンドイツチ型コンポジツト組
立例を示す圧延方向に平行な概略断面図である。
第３図ａにおいて、２１は母材鋼、２２は合せ材
原板、２３は分離材、２４はインサート金属、２
５はZr、Ti等の酸化物・窒化物形成物質、２６
は枠材、２７は排気口、２８は排気パイプ、２９
は密封溶接部、３０は合せ材原板同志の溶接部を
それぞれ示す。なお、３１は接合面であり３２は
分離面である。 まず、第３図ｂに示すごとく、合せ材原板２２
を分離材２３を介して他方の合せ材原板２２の上
に配置し、シールド溶接を施し、コンポジツトの
圧延方向の先端面と先端面を圧延方向に垂直な平
面にする。次に、先端部と後端部の合せ材原板２
２が位置しない領域つまり先端エツジ及び後端エ
ツジにテーパを形成した母材鋼２１に、インサー
ト金属２４を介して合せ材原板２２を配置する。
その後、合せ材原板２２に対向する面を平面にし
た枠材２６を合せ材原板２２の四周に置き、特に
圧延方向の先端部と後端部に置いては、圧延直前
にこれらの間〓がなくなるように枠材２６を配置
する。側端部に位置した枠材２６と合せ材原板２
２との間〓には、Zr、Ti等のガス吸収物質２５
を装入し、枠材２６と母材鋼２１を密封溶接して
コンポジツトの先端面と後端面を平面もしくは凸
状にした後、排気口２７と排気パイプ２８を通し
て強制排気し、コンポジツト内部と外気を遮断す
る。このコンポジツトを加熱し、熱間圧延して、
その後、四周端部を切断し、２枚のクラツド鋼板
を分離する。 第４図は、本発明に係るセミサンドイツチ型コ
ンポジツトの圧延方向に平行な概略断面図であ
る。ここで、２９は密封溶接部、３０は、合せ材
原板２２とダミー鋼３４との間の溶接部、３１は
接合面、３２は分離面である。このコンポジツト
の組立においては、合せ材原板２２を、上記のサ
ンドイツチ型コンポジツトと同一の圧延方向の先
端面および後端面にテーパを形成した母材鋼２１
にインサート金属２４を介して配置し、合せ材原
板２２の上に、母材鋼２１と同様に先端部と後端
部にテーパ形状を有するダミー鋼３４を分離材２
３を介して配置する。枠材２６を合せ材原板２２
の四周に置き、特に圧延方向の先端部と後端部に
おいては、圧延直前に合せ材原板２２との間〓が
なくなるように枠材２６を配置する。側端部に位
置した枠材２６と合せ材原板２２との間〓には、
ガス吸収物質２５を装入し、枠材２６と母材鋼２
１を密封溶接する。この組立コンポジツトを加熱
し、熱間圧延して、その後四周端部を切断しダミ
ー鋼３４を分離する。 次に、本発明の作用効果を具体的実施例に基づ
いて説明するが、下記は単なる代表例についての
説明であり、特許請求の範囲の趣旨に反しない範
囲での変更実施は本発明の範疇に含まれる。例え
ば、３層以上のクラツド鋼板の製造あるいは両面
クラツド鋼板の製造においても、本発明に準じた
方法で実施することができる。 まず、圧延時の密封溶接部の破損防止のための
適正なコンポジツト形状を調査研究するために、
合せ材原板と母材鋼との変形抵抗の比が再現でき
るように調製した２種のプラステイシンを用い
て、各種形状の模型コンポジツトを作製し、これ
らを圧延形状比が実コンポジツトと同一となる圧
下量で圧延した、第５図は、プラステイシンによ
る各種模型コンポジツトの密封溶接部の変形挙動
を示す図である。第５図において、４１は母材
鋼、４２は合せ材原板、４３は枠材、４４は間
〓、４５は密封溶接部を示す。調査を行つたコン
ポジツトの圧延方向の先端部及び後端部の形状と
しては、第５図のコンポジツト形状の欄に示す如
く、(1)従来形状（〜）、(2)テーパ形状（〜
）である。 適正なコンポジツトの具備すべき特性は、圧延
時の密封溶接部破損防止の観点から、(a)圧延初期
の合せ材と母材の接合段階において折れ込みが発
生しないこと、(b)密封溶接部に大きな応力が作用
するのを抑止するため、枠材と合せ材との間〓へ
の母材のメタルフローが小さいことがあげられ
る。第５図のデータから明らかなように、圧延初
期での折れ込みの発生の抑制には、コンポジツト
の合せ材原板が積層されていない圧延方向の先端
部と後端部の領域内のコンポジツトの表裏面の鋼
に形成したもの（タイプ〜）が優れている。
しかし、テーパが、圧延方向の先端および後端か
ら合せ材の積層部のある領域内にまで及んでいる
もの（比較タイプ）においては、テーパ内にあ
る部分は非テーパ部に比べて全圧下率が小さくな
るため、所定のクラツド率を保持し得ず、製品歩
留りを低下させる。また、熱間圧延における密封
溶接部近傍の母材の変動挙動の点からは、圧延方
向の合せ材と枠材との間〓が圧延直前になくなる
ように合せ材と枠材を配置すること（タイプ〜
）により、枠材と合せ材間への母材のメタルフ
ローが小さくできることが判明した。以上のこと
から、本実施例の内、タイプ〜がコンポジツ
ト形状として最適であることが判明した。 上記のようにして選定した本発明コンポジツト
の有効性を確認するために、コンポジツト素材の
合せ材原板として90／10キユプロニツケル
（CN）原板を、母材鋼としてSM41Bの母材鋼を
用いて、第６図に示す本発明コンポジツトおよび
従来型コンポジツト（いずれも188mm厚×350mm幅
×1150mm長）を作製し、1000℃で熱間圧延を行
い、各圧延段階での密封溶接部の変形挙動を比較
した。ここで、コンポジツトの母材鋼厚と合せ材
原板厚は、それぞれ、73mmと21mmであり、最終仕
上厚（母材鋼厚＋合せ材厚）は（11＋３）mmであ
り、圧下量は７mm／１パスである。その結果は第
６図に示している。 第６図のデータより明らかなように、従来型コ
ンポジツトは、圧延初期からトツプ部とボトム部
にともに折れ込みが生じ、圧延途中からロールバ
イトの出口で密封溶接部が開口し、且つ、枠材６
と溶接部９のボンドに割れが発生し、圧延の進行
に従い、割れが進展するのが認められた。これに
対し、本発明コンポジツトは、圧延初期には折れ
込みが発生せず、且つ、圧延が完了するまで密封
溶接部２９に開口および割れは全く認められなか
つた。これに加えて、本発明コンポジツトは、従
来型コンポジツトに比較して、圧延初期における
枠材と合せ材間の母材のメタルフローが小さかつ
た。また、本発明はコンポジツトは、従来型コン
ポジツトに比して、圧延方向の先端部と後端部の
CNの先細り領域が小さく、大部分の領域で目標
とする合せ材公差を満足した。CNの歩留りは、
本発明コンポジツトで、約97％であるのに対し、
従来型コンポジツトでは、約93％であり、本発明
に基づくコンポジツトの構成にすることにより、
健全な接合性のみならず、CNの歩留り限界の向
上をも達成しうることがわかつた。 次に、コンポジツト素材の合せ材原板２２とし
て90／10CN原板を、母材鋼２１としてSM41Bの
母材鋼スラブを用いて、本発明の形状を有する工
場コンポジツトスラブ（220mm厚×3650mm幅×
1670mm長、母材厚85mm厚、合せ材原板厚25mm厚）
を作製し、1000℃で加熱後、圧下量10mm／１パス
で熱間圧延を行い、仕上厚（12＋３）mm×3500mm
×9000mm長の90／10CNクラツド鋼を試作した。
この試作材の圧延方向の密封溶接部断面を、従来
型コンポジツトを熱間圧延したものと併せて、第
７図に示す。 従来型コンポジツトでは、圧延初期に、トツプ
部とボトム部に２枚板状の折れ込みが発生、開口
し、密封溶接部が破損して、コンポジツト内部の
真空が破れて、大面積の非接合部が発生して、所
定寸法の製品が採取できなかつた。これに対し、
本発明コンポジツトでは、圧延終終了に到るま
で、折れ込みは僅少であり、密封溶接部は健全で
あり、非接合部は全く発生せず、優れた接合性を
有する所定寸法のクラツド製品が高い歩留りで採
取できた。 （発明の効果） 本発明では、サンドイツチ型コンポジツトある
いはセミサンドイツチ型コンポジツトにおいて、
圧延方向の先端部と後端部の合せ材が積層されて
いない領域内のコンポジツトの表裏面の鋼にテー
パを形成し、かつ、合せ材の圧延方向の先端面及
び後端面と、それらに対向する枠材の面とをそれ
ぞれ平面にし、さらに、この合せ材の各面と枠材
の面との間の間〓が圧延直前になくなるように合
せ材と枠材を配置した構造の従来に見られないコ
ンポジツトを用いることにより、熱間圧延時のコ
ンポジツトの密封溶接部の健全性が確保でき、接
合性の優れたクラツド鋼板を高水準の歩留りで製
造することが可能となり、従来のクラツド鋼板製
造における技術的経済的な問題が一挙に解決でき
た。

【発明の詳細な説明】

第１図および第２図は、それぞれ従来のサンド
イツチ型コンポジツトおよびセミサンドイツチ型
コンポジツトの一例の概略断面図である。第３図
ａは、本発明に係るサンドイツチ型コンポジツト
の圧延方向に平行な概略断面図である。第３図ｂ
は、合せ材の積層を示す概略断面図である。第４
図は、本発明に係るセミサンドイツチ型コンポジ
ツトの圧延方向に平行な概略断面図である。第５
図は、プラステイシンによる各種模型コンポジツ
トの密封溶接部の変形挙動を示す図である。第６
図と第７図とは、本発明コンポジツトおよび従来
型コンポジツトの圧延過程における密封溶接部の
変形挙動を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サンドイツチ型コンポジツトあるいはセミサ
   ンドイツチ型コンポジツトにおいて、コンポジツ
   トの表裏面の鋼のテーパを圧延方向の先端および
   後端から鋼と合せ材との積層部に及ばない範囲に
   形成し、かつ、合せ材の圧延方向の先端面及び後
   端面と、それらに対向する枠材の面とをそれぞれ
   平面にし、さらに、この合せ材の各面と枠材の面
   との間の間〓が圧延直前になくなるように合せ材
   と枠材を配置したことを特徴とする圧延接合法に
   よるクラツド鋼板の製造方法。