JPH062320B2 - 均一な合せ材厚さを有するクラツド鋼板の製造方法 - Google Patents

均一な合せ材厚さを有するクラツド鋼板の製造方法

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JPH062320B2
JPH062320B2 JP61033401A JP3340186A JPH062320B2 JP H062320 B2 JPH062320 B2 JP H062320B2 JP 61033401 A JP61033401 A JP 61033401A JP 3340186 A JP3340186 A JP 3340186A JP H062320 B2 JPH062320 B2 JP H062320B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、均一な合せ材板厚さを有するクラッド鋼板を
圧延接合法により高歩留りで製造する方法に関する。
従来の技術 鉄鋼材料の表面に、他の合金鋼や非鉄合金の層を形成し
たクラッド鋼板は、個々の金属材料の特性を生かし、耐
食性、耐熱性、耐摩耗性、耐割れ性等の高度な材質要求
に応え得る多機能性材料であり、石油化学プラント、石
油精製プラント、海水淡水化装置、ケミカルタンカー等
の広範囲の用途に使用されている。
該クラッド鋼板の代表的製造方法の一つとしては圧延接
合法が挙げられる。かかる方法は、分離材を二枚の合せ
材原板で挟み、さらに該合せ材原板両面に母材鋼原板を
積層するサンドイッチ型コンポジット、または一枚の合
せ材原板の片面に母材鋼原板を積層し、もう片面に分離
材を介在させダミー鋼板を積層するセミサンドイッチ型
コンポジットを作製し、ついで該コンポジット内部を強
制排気し、熱間圧延により合せ材および母材を接合させ
る方法であり、多品種のクラッド鋼板の製造に適してい
る。
しかしながら、このような圧延接合法により、合せ材の
高温変形抵抗が母材鋼よりも低いクラッド鋼板を製造す
ると、合せ材の圧延方向先端部および後端部における板
厚が、その中央部の平均的な板厚に比べて薄くなるとい
う現象が生ずる。この先端部および後端部における合せ
材板厚の薄い領域は、合せ材の種類によっても異なる
が、通常各端部で0.3〜2mもの長さに及ぶ。また、
該部分における合せ材厚の中央部の板厚に対する比は約
0.6〜0.98倍程度となる。
従来、かかる端部における合せ材の板厚減少に対しては
以下のごとき対策がとられている。
(イ)先端および後端部での合せ材の薄肉化が広範囲にな
ると切り捨て量が大くなり、合せ材厚下限公差を満足す
る製品を得ることができない。このため、予めコンポジ
ット設計の段階で合せ材原板を長く或いは厚くする。
(ロ)先端および後端部の切り捨て量をできるだけ小さく
し、且つ合せ材厚下限公差を満足させるため、仕上がり
板厚そのものが厚くなるように合せ材原板厚を大きく設
定する。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記合せ材厚下限公差に加えて全厚上限
公差が設定された場合には、公差を満足しない領域は切
り捨てざるを得ず、製品を高歩留りで製造できない。
すなわち、本発明の目的は、母材鋼よりも高温変形抵抗
が低い金属材料を合せ材とするクラッド鋼板において、
該合せ材の板厚を均一化して高歩留りを実現し、製造コ
スト低減を可能にする圧延接合法によるクラッド鋼板の
製造方法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、従来のクラッド鋼板の製造工程において見ら
れる圧延方向の先端部、および後端部における合せ材の
薄肉化現象を、母材鋼原板或いはダミー鋼板の先端部、
後端部に特定長さのテーパを上下対称になるように形成
することにより、各構成板の熱間での変形を制御し得る
ことを見出しなされたものである。
すなわち、本発明は母材鋼、および該母材鋼よりも高温
変形抵抗の低い金属材料の合せ材からなるクラッド鋼板
製造用コンポジットにおいて、該コンポジットがサンド
イッチ型の場合には等厚にした両母材鋼原板の先後端部
の非合せ面側に、セミサンドイッチ型の場合には同一の
高温変形抵抗および厚さを有する母材鋼原板およびダミ
ー鋼板の先後端部の非合せ面側に、下記[1]式を満足す
る圧延方向長さLを有するテーパを形成し熱間圧延を行
なうことを特徴とする均一な合せ材厚さを有するクラッ
ド鋼板の製造方法を提供するものである。
L>(L−L)/2 ……[1] [式中、Lはテーパの圧延方向長さ(mm)、Lは母材鋼
原板の圧延方向長さ(mm)、Lは合せ材原板の圧延方向
長さ(mm)である。] 従来、圧延時のコンポジット拘束溶接部の破損防止方法
として、サンドイッチ圧延法における母材鋼原板あるい
はセミサンドイッチ圧延法における母材鋼原板およびダ
ミー鋼板にテーパを形成する技術がある。しかしなが
ら、かかるテーパの付与位置は、合せ材原板対応位置に
至らない母材鋼原板の短い先後端域であり、その役割
は、先後端における母材鋼原板の変形を調整し折れ込み
部の形成を抑制するにとどまる。
次に、母材鋼原板の先後端部に形成すべきテーパの適正
長さについて試験した結果について述べる。試験法とし
ては、合せ原板および母材鋼原板、合せ材原板およびダ
ミー鋼板の高温変形抵抗比が、それぞれ0.56となる
ように調整した二種のプラスティシンを用いて四種のコ
ンポジット模型を作製し実験の場合と同一の圧下比(3.
6)で圧延した。コンポジット形状は、第3図に示すご
とく、圧延時の拘束溶接部の破損防止のため母材鋼原板
の先端および後端に僅かにテーパを付与した従来形状の
もの(第3図(I)および(II))と、母材鋼原板におい
て合せ材原板の存在する領域までの長尺のテーパを上下
対称になるように形成した形状のもの(第3図(III)お
よび(IV))の計四種である(図中、数字の単位はmm)。
なお、プラスティシン製合せ材原板は、分離部を考慮し
ない単層の構造とした。
結果を第4図に示す。従来形状のコンポジット(第3図
(I)および(II))を用いた場合は、実際のコンポジッ
トを圧延した場合と同様な、先端および後端部に合せ材
厚の薄肉化現象が再現されており、プラスティシン製コ
ンポジット模型使用による本圧延シュミレーションテス
トの信頼性が裏付けられたことを意味している(第4図
(I)および(II)参照)。一方、該母材鋼原板に上下対
称の長尺テーパを形成したコンポジット(第3図(III)
および(IV))の場合は、圧延後のコンポジットの先端お
よび後端の合せ材厚は、ほぼ均一であり従来形状のコン
ポジットに比べて大きく改善されている(第4図(III)
およびIV)参照)。これは、従来形状の場合には、合せ
材原板の先端部および後端部は、該変形抵抗が小さいこ
とに加えて圧延工程で大きな歪を外部より集中的に受け
るのに対して、本発明の場合のようにテーパを形成する
ことによって歪集中が緩和され、合せ材原板の変形が抑
制されると考えられる。
以下に、本発明の圧延接合法によるクラッド鋼板の製造
方法について詳しく説明する。
本発明方法にて用いられる母材鋼としては炭素鋼、低合
金鋼、高合金鋼等が挙げられ、合せ材としては前記母材
鋼よりも高温変形抵抗の低い金属材料が用いられる。例
えば、母材鋼が炭素鋼である場合は、銅合金、純Ti等
が用いられる。
第1図は、本発明方法によりクラッド鋼板を製造する場
合に用いられるサンドイッチ性コンポジットの一具体例
を示す断面図である。第1図に示すごとく、該サンドイ
ッチ型コンボジット(16)を作製するには、まず二枚の
等原の合せ材原板(2)の間に分離材(3)を介在させて、
前記原板にシールド溶融(8)を施し、二層構造の合せ板
原板を形成する。次に、該二層構造の合せ板原板の両面
に、先後端部の非合せ面側に、上下対称でかつ合せ材原
板配置領域にまで及ぶ長尺テーパ(5)を形成した等厚の
両母材鋼原板(1)をインサート金属(4)を介して上下に
配置する。その後、前記二層構造の合せ材原板の周囲に
枠材(6)を配置し、枠材と合せ材原板の間隙に、Zr、Ti
等のガス吸収物質を充填する。前記枠材および母材鋼原
板を密封溶接(7)した後、枠材に配置した排気孔(10)
および排気パイプ(11)を通して強制排気し、コンポジ
ット内部と外気を遮断する。
第2図は、本発明方法によりクラッド鋼板を製造する場
合に用いられるセミサンドイッチ型コンポジットの一具
体例を示す断面図である。セミサンドイッチ型コンポジ
ット(17)の作製に際しては、まず一枚の合せ原板(2)
の片面にインサート金属(4)を介在させて先後端部の非
合せ面側に、合せ材原板配置領域にまで及ぶ長尺テーパ
(5)を形成した母材鋼原板(1)を積層し、前記合せ材
(2)のもう片方の面には分離材(3)を介在させ先後端部
の非合せ面側に、母材鋼原板(1)のテーパと上下対称の
長尺テーパ(5)を形成し、かつ母材鋼原板(1)と同一の
高温変形抵抗および厚さを有するダミー鋼板(14)を配
置する。合せ材原板(2)およびダミー鋼板(14)は圧延
時、接合境界面(12)に分離材(3)が混入しないように
固定溶接(15)する。次に前記合せ材原板と枠材(6)の間
隙に、Zr、Ti等のガス吸収物質を充填し、枠材(6)を介
して母材鋼原板(1)とダミー鋼板(14)を密封溶接(7)
する。
上記の方法により得られた各コンポジットを、650〜
1200℃の温度域において、圧延速度300m/分以
下、圧下量35%/パス以下の条件で熱間圧延した後、
分離除去し周囲を切断してクラッド鋼板を得る。
実施例 次に、実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明する。
実施例1 合せ材原板として、90/10CN(90%Cu−10
%Ni合金)板を使用し、母材鋼原板としてSS41用ス
ラブを使用し、第5図(1)に示すようなサンドイッチ型
コンポジット(No.1)を作製した。該素材寸法は、合せ材
原板:板厚20mm、板幅3500mm、圧延方向長さ15
00mm 母材鋼原板:板厚90mm、板幅3650mm、圧延方向長
さ1600mmであり、また該コンポジットの両母材鋼原
板の先後端部の非合せ面側には、圧延方向長さaが8
0mmで、かつ、表面からの傾斜角度が30°の合せ材原
板上の領域にまで及ぶテーパを上下対称になるように形
成した。該コンポジットを1000℃に加熱後、圧下比
8、圧延速度94m/分で熱間圧延を行なった。得られ
たクラッド鋼板の合せ材先後端部での変形状況を確認し
た。
結果を第1表に示す。合せ材先後端部の最小厚は中央部
の平均厚に比べて0.98倍程度であり、目標厚み公差を満
足しない領域は各端部より215mmであった。
実施例2 コンポジット形状を第5図(II)のセミサンドイッチ型と
した以外は実施例1と同一条件でクラッド鋼板を作製し
た。該セミサンドイッチ型コンポジット(No.2)の素材寸
法は、 合せ板原板:板厚20mm、板幅3500mm、圧延方向長
さ1500mm 母材鋼原板・ダミー板(いずれもSS41用スラブ):
板厚90mm、板幅3650mm、圧延方向長さ1600mm
であり、また該コンポジットの母材鋼原板およびダミー
鋼板の先後端部の非合せ面側には、実施例1と同様、圧
延方向長さaが80mmで、かつ、表面からの傾斜角度
が30°のテーパを上下対称になるように形成した。
結果を第1表に示す。合せ材先端部の最小厚は中央部の
平均厚に比べて0.97倍程度であり、目標厚み公差を
満足しない領域は各端部より230mmであった。
比較例1 第5図(III)に示すごとく、コンポジットの両母材鋼原
板の先後端部の非合せ面に、上下対称になるように形成
したテーパを、表面からの傾斜角度が45°で、かつ、
圧延方向長さaが45mmと合せ材原板のない領域に留
めた以外は、すべて前記実施例1と同一条件でクラッド
鋼板を作製した。
結果を第1表に示す。合せ材後端部の最小厚は中央部の
平均厚に比べて0.72倍程度であり、目標厚み公差を
満足しない領域は各端部より430mmと実施例1に比べ
はるかに大きかった。
比較例2 第5図(IV)に示すごとく、コンポジットにおける母材鋼
原板およびダミー鋼板の先後端部の非合せ面に、上下対
称になるように形成したテーパを、表面からの傾斜角度
が45°で、かつ、圧延方向長さaが45mmと合せ材
原板上の領域まで延ばした以外は、すべて前記実施例2
と同一条件でクラッド鋼板を作製した。
結果を第1表に示す。合せ材先後端部の最小厚は中央部
の平均厚に比べて0.69倍程度であり、目標厚み公差
を満足しない領域は各端部より485mmと実施例2より
はるかに大きかった。
第1表の結果から、サンドイッチ型、セミサンドイッチ
型のどちらの場合も本発明の製造方法により得られたク
ラッド鋼板においては、従来方法により作製したクラッ
ド鋼板に認められた合せ材先後端部の薄肉化現象が大幅
に改善されたことが明らかとなった。
発明の効果 以上のごとく、本発明によれば母材鋼よりも高温変形抵
抗の低い合せ材および母材鋼からなるクラッド鋼板の製
造に際し、コンポジット作製の段階で、サンドイッチ圧
延法においては母材鋼原板の非合せ面に、またセミサン
ドイッチ圧延法においては母材鋼原板およびダミー鋼板
の非合せ面に、上下対称の長尺のテーパを形成すること
によって、圧延により得られたクラッド鋼板の先後端部
における合せ材圧を均一化でき、且つ均一な合せ材厚を
有するクラッド鋼板が高歩留りで製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るクラッド鋼板の製造方法におい
て使用されるサンドイッチ型コンポジットの断面図、第
2図は、本発明に係るクラッド鋼板の製造方法において
使用されるセミサンドイッチ型コンポジットの断面図、
第3図((I)〜(IV))は、テーパの適正長さを求めるため
のシュミレーションテストに使用されるコンポジットの
概略断面図、第4図((I)〜(IV))は、シュミレーション
テスト後の圧延材の断面図、第5図((I)〜(IV))は、実
施例および比較例にて用いたサンドイッチ型およびセミ
サンドイッチ型コンポジットの概略断面図を示す。 図面中の主な符号は次のとおりである。 1:母材鋼原板、2:合せ材原板、3:分離材、5:テ
ーパ、6:枠材、14:ダミー鋼板、16:サンドイッ
チ型コンポジット、17:セミサンドイッチ型コンポジ
ット。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】等厚の両母材鋼原板の先後端部の非合せ面
    側に、上下対称の形状になるように下記[1]式を満足す
    る圧延方向長さLを有するテーパを設けた、母材鋼、お
    よび該母材鋼よりも高温変形抵抗の低い金属材料の合せ
    材からなるクラッド鋼板製造用サンドイッチ型コンポジ
    ットを形成し、次いで、熱間圧延を行なうことを特徴と
    する均一な合せ材厚さを有するクラッド鋼板の製造方
    法。 L>(L−L)/2 ……[1] [式中、Lはテーパの圧延方向長さ(mm)、Lは母材鋼
    原板の圧延方向長さ(mm)、Lは合せ材原板の圧延方向
    長さ(mm)である。但し、L>L
  2. 【請求項2】同一の高温変形抵抗および厚さを有する母
    材鋼原板およびダミー鋼板の先後端部の非合せ面側に、
    上下対称の形状になるように下記[1]式を満足する圧延
    方向長さLを有するテーパを設けた、母材鋼、および該
    母材鋼よりも高温変形抵抗の低い金属材料の合せ材から
    なるクラッド鋼板製造用セミサンドイッチ型コンポジッ
    トを形成し、次いで、熱間圧延を行なうことを特徴とす
    る均一な合せ材厚さを有するクラッド鋼板の製造方法。 L>(L−L)/2 ……[1] [式中、Lはテーパの圧延方向長さ(mm)、Lは母材鋼
    原板の圧延方向長さ(mm)、Lは合せ材原板の圧延方向
    長さ(mm)である。但し、L>L
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