JPH0610329B2 - 建材用純チタン薄板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は主として建築物の屋根、外壁或は内装パネル等
の建材用途に使用される純チタン薄板に関し、特に成形
時にペコと呼ばれる波打ち状の歪が発生しない様な建材
用純チタン薄板に関するものである。

［従来の技術］ 純チタン薄板は冷間圧延工程後に真空焼鈍を行なって製
造されるのが一般的であり、この様な焼鈍方法で製造さ
れた純チタン薄板（以下単にチタン板ということがあ
る）を例えば屋根板や壁材等に使用する場合には、チタ
ン板に成形加工を施こす際に前述のペコと呼ばれる表面
欠陥が生じ易いということが指摘されている。ペコが発
生すると屋根や壁の外観が著しく損なわれ、チタンや着
色チタンの折角の特色が失なわれてしまう。

この様なペコが発生する原因としては、成形時において
折曲部分が長手方向に縮み、圧縮による内部応力が平坦
部に生じることに起因すると考えられており、ペコの発
生はプレス曲げ成形を行なう場合に比べて、ロール成形
を行なう場合の方がより顕著である。

ペコの発生を防止する手段としては従来から下記の様な
各種の方法が採用されている。

(1) ロール成形におけるパススケジュールを最適化す
るという着想のもとで、成形ロールの段数を増加し、一
段当たりの成形量を少なくする。

(2) ペコは元々素材平坦部の座屈現象によって生ずる
ものであることから素材の板厚を厚くして座屈の発生を
抑制する。

(3) ペコの発生を防止する目的で素材の材質を改善す
る［薄鋼板について検討した例：塑成と加工Vol 20,No.
225(1979) P.933］等があり、それによれば (3-イ)素材の比例限を３５Kg/mm²以上に高める (3-ロ)素材の歪比（引張りと直角方向の縮み歪／引張り
方向の伸び歪）を低くする (3-ハ)素材の降伏伸び（ＹＥ）を大きくする等の提案が
なされている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記の従来技術には以下の様な問題点があ
る。

(1)について 屋根施工の作業の様に、現地成形を行なうことが多い用
途では、成形機のロール段数を増やすことによる総重量
増加や必要スペースの増加は作業性の面で大きな負担と
なり、勿論設備コストの増大も顕著である。またチタン
板は軟鋼板に比べてもはるかにペコが発生し易い材質で
あるとこらから、従来軟鋼板用として使用されてきた成
形機でパススケジュールを変更するといった上述の手段
だけではチタン板のペコ発生防止の根本的且つ有効な方
法とはなり得ない。

(2)について チタン板は材料コストが高いので、チタン板を厚くする
方法はコスト抑制の面から採用し難い。

(3)について 薄鋼板の素材々質を改善する上記方法をチタン板に転用
することは次の理由により採用し難い。

前記(3-イ)の場合 チタンは不純物元素を多くすれば比例限が多となるが、
現地施工を容易にする必要があり、またチタンのヤング
率は鋼の２分の１程度と小さい為、成形及び施工時のス
プリングバック大きくなる傾向にあって、これを防止す
ることも必要である。この様な理由から不純物元素含有
量が少ない軟質材が使用されるのが通例であり、比例限
も高々２５Kg/mm²程度のものであることからペコの防止
は達成できない。

前記(3-ロ)の場合 等方性に近い材質である鋼は歪比を小さくすることはで
きるが、チタンは異方性が強いので鋼ほどに歪比を小さ
くすることはできない。

前記(3-ハ)の場合 降伏伸びが６〜８％であればペコ防止に有利であるとさ
れる。鋼の降伏伸びは極めて大きいので(3-ハ)の方法は
有力であろうがチタンは鋼ほどの降伏伸びを示さないの
で有効性は期待されない。

本発明はこの様な状況に鑑みてなされたものであって、
その目的は従来技術の上記問題点をことごとく解決し
て、成形時におけるペコの発生を極力抑制することがで
きる建材用純チタン薄板を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は冷間圧延及び連続焼鈍を行なうことによって製
造される建材加工用純チタン薄板であって、平均結晶粒
径５〜28μｍであり、且つ前記焼鈍の直後から加工成形
までの間に弾性限を超える変形が与えられておらず、少
なくとも圧延方向に対して直角方向に変形した際に降伏
現象を示すことを要旨とするものである。

［作用］ 本発明者等はチタン板の成形時におけるペコの発生原因
を研究・検討して素材の変形初期の変形挙動とペコ発生
との関係を追跡した。その結果素材の降伏現象の有無が
ペコ発生と密接に関連していることを知った。即ち例え
ば第１図に示す様にチタン板１を折曲部２及び２′でそ
れぞれ矢印Ｐ及びＰ′方向に折曲加工する場合に、折曲
部２及び２′が降伏現象を示せば、折曲に伴って生ずる
内部応力はチタン板平坦部１′中心部Ｑ方向、つまり矢
印Ｒ及びＲ′方向へそれ以上伝播することがない。従っ
てチタン板平坦部１′に対して、折曲線方向すなわち第
１図の矢印Ｒ及びＲ′方向と直角方向の圧縮応力を生じ
ずペコの発生が防止されることとなる。降伏現象はチタ
ン板の折曲方向、つまり第１図でいえば折曲部２に対し
て矢印Ｐ方向に生じることが必要である。従ってチタン
板が圧延方向からの折曲げを受ける場合は、この方向か
らの降伏現象が必要であるが、チタン板の成形加工にお
いて特にペコが発生し易いロール成形では、折曲げ方向
はチタン板の圧延方向に対して直角方向になるのが一般
的である。本発明者等の研究によれば、この場合チタン
板の平均結晶粒径を５〜２８μｍに調整することが、シ
ャープな降伏現象を発現させるための第１の要件である
ことが明らかとなった。５μｍ未満でも降伏現象が現わ
れ、ペコ防止効果はあるが平均結晶粒子径が小さくなり
すぎると延性が劣化して、施工時の折曲げ加工の際に割
れが発生するおそれがある。このため特に建材用として
使用される本発明においては、折曲げ加工時の割れ発生
を避けるため平均結晶粒径は５μｍ以上でなければなら
ない。

また降伏現象を生じさせるための第２の要件は、焼鈍直
後から加工成形までの間で当該チタン板に弾制限を超え
る変形が与えられないことであり、その理由は後述する
が、いずれにしろ本発明では上記第１及び第２の要件を
同時に満足させることによって、シャープな降伏現象を
示すチタン板を得ることが可能となる。

この様なチタン板の増俸方を検討したところ、チタン板
を連続焼鈍した後、更に酸洗すればよく、この場合板表
面を平坦に保った状態で加熱・冷却することが有効であ
ることがわかった。そして平均結晶粒子径を５μｍ以上
とするには焼鈍温度が６００℃以上、一方、２８μｍ以
下とするには７５０℃以下であることが望ましく、焼鈍
時間は（２〜６）分とすることが適正条件であることも
わかった。最終の連続焼鈍の酸洗は薄板を連続的に走行
させて同一速度で行なうものであるから、所要時間が６
分を超える様な遅い搬送速度であると後続の酸洗時間も
長くなって酸洗過剰となり、歩留りの低下や表面荒れを
招く。尚従来行なわれている真空焼鈍によっても平均結
晶留径５〜２５μｍのものを得ることはできる。しかし
ながら真空焼鈍では大型コイルに巻いた状態で加熱冷却
を行なうのでコイル全体に均一な微細結晶粒を形成する
ことが困難である。また焼鈍後コイルに巻く癖がついて
いるために平坦度を上げる目的でスキンパスやレベリン
グが行なわれるのが一般的であり、この工程で弾性限を
超える変形が加わると折角与えられシャープな降伏現象
が消失し、本発明の目的にかなうチタン板が得られなく
なる。本発明において連続焼鈍を必須の要件として定め
る理由の１つは、こうした問題を回避するためであり、
連続的焼鈍では巻きぐせがつかず、従ってスキンパスや
レベリング等が必要でないから、焼鈍後に弾性限を超え
る変形が加わることがなくなる。更に連続焼鈍＋酸洗し
たものは光沢が抑えられる結果ペコは目立ちにくいが、
真空焼鈍を施したものは光沢がありペコが目立ちやす
い。

以下実施例について説明するが、本発明は下記実施例に
限定されるものではなく、前・後記の趣旨に徴して適宜
設計変更することは本発明の技術範囲に含まれる。

［実施例］ 製造条件を種々変化させたチタンコイルを供試材として
圧延方向（ロール成形方向）と直角方向への引張試験を
行ない、降伏現象の有無とロール成形を行なった後のペ
コの発生状況の関係を調査した。この場合製造条件は次
の様に変化させた。

(イ)最終焼鈍方法：真空焼鈍（ＶＡ）又は連続焼鈍＋酸
洗（ＡＰ） (ロ)焼鈍温度：６５０〜８３０℃ (ハ)焼鈍後のスキンパス：有又は無 ＡＰ工程においては、加熱及び冷却ゾーンで板を水平に
保ち、冷却ゾーンを十分に長くして搬送ロールへの接触
に際しては弾性限界を超える変形を与えないようにし
た。酸洗工程の前にソルトバスによる加熱を行なったが
この場合も弾性限界を超える変形を与えなかった。第１
表に製造条件と試験結果を示す。

第１表より明らかな様に本発明例の供試材(1)〜(5)は成
形時にいずれも降伏現象を示し、ペコはほとんど発生し
なかった。一方比較例の供試材(6)〜(8)及び(11)〜(15)
は平均結晶粒径が２５μｍを超えるため変形時に降伏現
象を生じず、その結果いずれもペコが発生し、特に真空
焼鈍及びスキンパスを行なった(11)〜(15)はペコの発生
が顕著であった。比較例(9)はＡＰ工程で製造し、かつ
平均結晶粒径は２５μｍ以下であるがスキンパス工程を
施すことにより降伏現象を生じないものとなり、その結
果ペコの発生が著しかった。また比較例(10)は平均結晶
粒径が２５μｍ未満であるが、真空焼鈍を行なったもの
であって、スキンパス工程を要するため降伏現象を生じ
ずペコが発生した。尚引張試験における降伏現象有無の
例として第１表の供試材のうち(2)，(4)，(6)及び(12)
について応力−歪曲線をそれぞれ第２〜５図に示した。
応力−内曲線はインストロン難試験機を使用して、ＪＩ
Ｓ Ｚ２２０１ １３号Ｂ試験片の裏表に歪ゲージを張
付けて測定した。

第２図及び第３図から供試材(2)及び(4)については降伏
現象を生じる（図中，Ｃで示す）ことがかわり、一方第
４図及び第５図から供試材(6)及び(12)は降伏現象を生
じないことがわかる。

［発明の効果］ 本発明の建材用チタン薄板は上記の様に構成されている
から成形加工時にペコの発生をほぼ完全に抑制すること
ができることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は純チタン薄板を折曲加工する場合の折曲方向と
圧縮応力伝播方向の関係を説明する図、第２〜５図はそ
れぞれ本発明の実施例及び比較例の供試材(2)，(4)，
(6)，及び(12)についての応力−歪曲線図である。 １…チタン板、１′…チタン板平坦部 2,2′…折曲部、P,P′…折曲方向 R,R′…圧縮応力伝播方向

フロントページの続き (56)参考文献 日本金属学会中国四国支部、日本鉄鋼協 会中国四国支部 講演大会講演概要」第16 頁（昭和61年７月16日発行)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷間圧延及び連続焼鈍を行なうことによっ
   て製造される成形加工用純チタン薄板であって、平均結
   晶粒径５〜28μｍであり、且つ前記焼鈍の直後から加工
   成形までの間に弾性限を超える変形が与えられておら
   ず、少なくとも圧延方向に対して直角方向に変形した際
   に降伏現象を示すことを特徴とす建材用純チタン薄板。