JP2014000589A - Method of manufacturing titanium plate and titanium plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝熱性及び耐力に優れたチタン板の簡便な製造方法、並びに伝熱性及び耐力に優れたチタン板に関する。 The present invention relates to a simple method for producing a titanium plate excellent in heat transfer and yield strength, and a titanium plate excellent in heat transfer and yield strength.
近年、熱交換器等に組み込まれる熱交換用プレートとして、金属板が利用されるようになっている。また、この用途で金属板を使用するには高い伝熱性が求められ、このような特性を有する金属板としてチタン板が用いられるようになっている。 In recent years, metal plates have been used as heat exchange plates incorporated in heat exchangers and the like. Further, in order to use a metal plate for this purpose, high heat transfer is required, and a titanium plate is used as a metal plate having such characteristics.
現在、このような用途に用いられるチタン板にはより高い伝熱性が求められるようにもなっている。チタン板の伝熱性の改善手段には、その表面にミクロンオーダーの微細な凹凸を形成し、表面積を拡大させる方法がある。例えばそのような方法として、ワークロール表面の凹凸を金属板に転写する技術が開発されている（特開２００５−２９８９３０号公報及び特開２００６−２３９７４４号公報参照）。 Currently, higher heat transfer is required for titanium plates used for such applications. As a means for improving the heat conductivity of the titanium plate, there is a method in which fine irregularities on the order of microns are formed on the surface to enlarge the surface area. For example, as such a method, a technique for transferring irregularities on the surface of the work roll to a metal plate has been developed (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-298930 and 2006-239744).
他方、熱交換効率は冷却媒体の流量を増やすことで向上できるため、成形性を維持しつつ、高圧に耐えられるより耐力の高いチタン板が望まれる。耐力を向上させる手段として、プレートのスキンパス圧延やレベラーロールでの曲げ加工等の技術も開発されている（特開平８−５３７２６号公報及び特許第４５８４３４１号公報参照）。しかしながら、表面に凹凸パターンを有するワークロールで圧延し、凹凸を形成させたチタン板に、焼鈍や酸洗後、スキンパス圧延を施すと、チタン板の耐力は向上するものの、チタン板の凸部が大きくつぶれ、伝熱性が低下してしまうことがある。また、チタン板の片面に凹凸を付与した場合、凸部が優先的につぶれ、凹凸付与面側が平滑面側に比べて伸びが大きく、板は反った形状となり、その結果、所望の特性を得ることができないことがある。一方、レベラーロールでの曲げ加工では、上記のような凸部のつぶれは小さいものの、耐力向上効果は小さく、この場合も所望の特性を得ることはできないことがある。 On the other hand, since the heat exchange efficiency can be improved by increasing the flow rate of the cooling medium, a titanium plate with higher yield strength that can withstand high pressure while maintaining formability is desired. As means for improving the proof stress, techniques such as skin pass rolling of a plate and bending with a leveler roll have also been developed (see JP-A-8-53726 and JP-B-4854341). However, rolling with a work roll having a concavo-convex pattern on the surface, and performing a skin pass rolling on the titanium plate on which the concavo-convex pattern was formed, after annealing and pickling, the proof stress of the titanium plate is improved, but the convex portion of the titanium plate is It may collapse greatly and heat conductivity may fall. Further, when unevenness is imparted to one side of the titanium plate, the convex part is crushed preferentially, the unevenness imparting surface side has a larger elongation than the smooth surface side, and the plate has a warped shape, resulting in desired characteristics. There are times when you can't. On the other hand, in the bending process with a leveler roll, although the above-described crushing of the convex portion is small, the effect of improving the yield strength is small, and in this case, desired characteristics may not be obtained.
従って、これらの先行技術文献に記載の発明は、一定の技術的効果が認められるものの、伝熱性及び耐力に優れたチタン板の簡便な製造方法、並びに伝熱性及び耐力に優れたチタン板という観点からは、必ずしも満足のいくものではない。 Therefore, the inventions described in these prior art documents, although certain technical effects are recognized, are a simple method for producing a titanium plate excellent in heat transfer and yield strength, and a viewpoint of a titanium plate excellent in heat transfer and yield strength. Is not always satisfactory.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、熱交換用プレートとして好適に使用することができるような伝熱性及び耐力に優れたチタン板の簡便な製造方法、並びに伝熱性及び耐力に優れたチタン板を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a simple method for producing a titanium plate excellent in heat conductivity and proof stress that can be suitably used as a heat exchange plate, and heat conductivity. It is another object of the present invention to provide a titanium plate having excellent proof stress.
発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、表面に微細な凹凸が形成されたチタン板をテンションレベラーを用いて特定の伸び率で矯正することで、伝熱性及び耐力に優れたチタン板を簡便に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors corrected the titanium plate having fine irregularities on the surface with a specific level of elongation using a tension leveler, thereby improving heat transfer and yield strength. The present inventors have found that an excellent titanium plate can be easily obtained, and have completed the present invention.
かくして、上記課題を解決するためになされた発明は、
表面に凹凸パターンを有するワークロールを用いた圧延により、チタン板の片面又は両面に凹凸パターンを形成する工程（凹凸形成工程）と、
上記チタン板を焼鈍及び／又は酸洗する工程（焼鈍及び／又は酸洗工程）と、
上記チタン板をテンションレベラーにより０．１％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正する工程（矯正工程）と
を含む片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板の製造方法である。
Thus, the invention made to solve the above problems is
A step of forming a concavo-convex pattern on one or both sides of a titanium plate by rolling using a work roll having a concavo-convex pattern on the surface (unevenness forming step);
A step of annealing and / or pickling the titanium plate (annealing and / or pickling step);
A titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides thereof, including a step of correcting the titanium plate with a tension leveler at an average elongation of 0.1% to 1.3% (correction step).
本発明の製造方法は、上記凹凸形成工程、焼鈍及び／又は酸洗工程、矯正工程を含む。また、矯正工程でテンションレベラーを用いて上記のような平均伸び率の矯正をチタン板に施すことで、従来問題となっていた凸部の大きな破壊、チタン板の反り等を引き起こすことなく、チタン板の耐力を高めることができる。従って、本発明の製造方法によれば、伝熱性及び耐力に優れたチタン板を簡便に製造することができる。 The manufacturing method of this invention includes the said uneven | corrugated formation process, an annealing and / or pickling process, and a correction process. In addition, by applying a correction of the average elongation as described above to the titanium plate using a tension leveler in the straightening process, the titanium plate does not cause large breakage of the convex portions, warpage of the titanium plate, etc., which have been problems in the past. The yield strength of the board can be increased. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a titanium plate excellent in heat conductivity and proof stress can be easily manufactured.
上記矯正工程において、チタン板表面の凹凸パターンにおける平均凸部最大高さの縮小率が１５％以下であることが好ましい。平均凸部最大高さの縮小率を上記範囲とすることで、上述の伝熱性及び耐力の向上をバランスよく促進することができる。 In the correction step, it is preferable that the reduction ratio of the average convex maximum height in the uneven pattern on the titanium plate surface is 15% or less. By setting the reduction ratio of the average convex maximum height in the above range, the above-described improvement in heat transfer and proof stress can be promoted in a well-balanced manner.
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、
上記製造方法により得られる片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板であって、
上記凹凸パターンにおける平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上であることを特徴とするチタン板である。当該チタン板は伝熱性及び耐力に優れる。
Moreover, another invention made in order to solve the said subject is:
A titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides obtained by the production method,
The titanium plate is characterized in that the average convex maximum height in the concave / convex pattern is 15.0 μm or more. The titanium plate is excellent in heat transfer and yield strength.
また、チタン板のＬ方向の０．２％耐力は１８０ＭＰa以上であることが好ましい。Ｌ方向の０．２％耐力を上記範囲とすることで、チタン板の上記伝熱性及び耐力向上作用を効果的に奏することができる。 The 0.2% proof stress in the L direction of the titanium plate is preferably 180 MPa or more. By setting the 0.2% proof stress in the L direction within the above range, the above-described heat transfer performance and proof stress improving action of the titanium plate can be effectively exhibited.
よって、本発明によれば、片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板であって、
上記凹凸パターンにおける平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上であり、
Ｌ方向の０．２％耐力が１８０ＭＰa以上であることを特徴とするチタン板を提供することもできる。このようなチタン板は、伝熱性及び耐力に優れ、有用である。
Therefore, according to the present invention, a titanium plate having an uneven pattern on one or both sides,
The average convex maximum height in the concavo-convex pattern is 15.0 μm or more,
It is also possible to provide a titanium plate characterized by 0.2% proof stress in the L direction being 180 MPa or more. Such a titanium plate is excellent in heat conductivity and yield strength, and is useful.
本発明によれば、上述のように伝熱性及び耐力を向上させたチタン板を簡便に製造することができる。従って、本発明の製造方法により得られたチタン板を熱交換プレートとして好適に使用することができる。 According to the present invention, a titanium plate having improved heat conductivity and yield strength can be easily produced as described above. Therefore, the titanium plate obtained by the production method of the present invention can be suitably used as a heat exchange plate.
以下、本発明に係るチタン板の製造方法及びチタン板を詳説する。 Hereinafter, a titanium plate manufacturing method and a titanium plate according to the present invention will be described in detail.
＜チタン板の製造方法＞
本発明のチタン板の製造方法は、少なくとも、
（ａ）表面に凹凸パターンを有するワークロールを用いた圧延により、チタン板の片面又は両面に凹凸パターンを形成する工程（凹凸形成工程）と、
（ｂ）上記チタン板を焼鈍及び／又は酸洗する工程（焼鈍及び／又は酸洗工程）と、
（ｃ）上記チタン板をテンションレベラーにより０．１％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正する工程（矯正工程）と
を含む。
<Production method of titanium plate>
The method for producing a titanium plate of the present invention includes at least:
(A) a step of forming a concavo-convex pattern on one or both sides of a titanium plate by rolling using a work roll having a concavo-convex pattern on the surface (a concavo-convex forming step);
(B) a step of annealing and / or pickling the titanium plate (annealing and / or pickling step);
(C) a step of correcting the titanium plate with a tension leveler at an average elongation of 0.1% or more and 1.3% or less (correction step).
このような工程を含むことで、伝熱性及び耐力に優れたチタン板を簡便に製造することができる。また、チタン板の伝熱性を高めることで、その使用量を減らすことができ、その結果、チタン板や製造工程の低コスト化を図ることができる。他方、チタン板の耐力を高めることで、その薄肉化を図ることができ、その結果、この観点からも低コスト化を図ることができ、熱交換効率の向上を図ることもできる。さらに、チタン板の平坦度を高めることで形状等の不良品の発生率を抑制することもできる。以下、各工程について説明する。 By including such a process, a titanium plate excellent in heat conductivity and yield strength can be easily produced. Further, by increasing the heat conductivity of the titanium plate, the amount of use can be reduced, and as a result, the cost of the titanium plate and the manufacturing process can be reduced. On the other hand, by increasing the yield strength of the titanium plate, its thickness can be reduced, and as a result, the cost can be reduced also from this viewpoint, and the heat exchange efficiency can be improved. Furthermore, the incidence of defective products such as shapes can be suppressed by increasing the flatness of the titanium plate. Hereinafter, each step will be described.
＜凹凸形成工程（ａ）＞
工程（ａ）では、表面に凹凸パターンを有するワークロールを用いた圧延により、チタン板の片面又は両面に凹凸パターンを形成する。具体的には、表面に凹凸パターンを有するワークロールを用いた圧延により、原料としてのチタン板の片面又は両面に凹凸パターンを形成することで、片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板を得ることができる。また、これらの面の表面積を増大させることで、チタン板の熱交換効率を高め、その結果、その伝熱性を高めることができる。
<Roughness forming step (a)>
In the step (a), a concavo-convex pattern is formed on one side or both sides of a titanium plate by rolling using a work roll having a concavo-convex pattern on the surface. Specifically, a titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides is obtained by forming a concavo-convex pattern on one or both sides of a titanium plate as a raw material by rolling using a work roll having a concavo-convex pattern on the surface. Can do. Moreover, the heat exchange efficiency of a titanium plate can be improved by increasing the surface area of these surfaces, and as a result, the heat conductivity can be improved.
当該凹凸形成工程（ａ）は、通常一対のワークロールの間にチタン板を通し、チタン板を圧下することでチタン板の片面又は両面に凹凸パターンを転写する。チタン板の片面のみに凹凸パターンを形成する場合、一方に凹凸パターンを有するワークロールを使用する。他方、チタン板の両面に凹凸パターンを形成する場合、両方に凹凸パターンを有するワークロールを使用する。 In the unevenness forming step (a), a titanium plate is usually passed between a pair of work rolls, and the titanium plate is pressed down to transfer the uneven pattern to one or both surfaces of the titanium plate. When forming an uneven | corrugated pattern only in the single side | surface of a titanium plate, the work roll which has an uneven | corrugated pattern on one side is used. On the other hand, when forming an uneven | corrugated pattern on both surfaces of a titanium plate, the work roll which has an uneven | corrugated pattern on both is used.
ワークロールは、表面に凹凸パターンを有すること以外は、特に限定されず、公知のワークロールを使用することができる。また、ワークロール数も、特に限定されず、複数の同一又は異なったワークロールを組み合わせて使用することや、これにバックアップロールを組み合わせて使用することもできる。 The work roll is not particularly limited except that it has an uneven pattern on the surface, and a known work roll can be used. Also, the number of work rolls is not particularly limited, and a plurality of identical or different work rolls can be used in combination, or a backup roll can be used in combination with this.
ワークロール表面の凹凸パターン形成方法も、特に限定されず、公知の方法を挙げることができる。一例を挙げれば、凹凸転写圧延に用いるワークロールは、凹凸転写圧延したチタン板の凸部が平面視で円形状であって、その直径が４００μｍ以上で千鳥状に配置され、その平均凸部最大高さの平均値が１５．０μｍ以上であり、また隣り合う凸部のピッチが６００μｍ以上となるようにワークロール表面を凹凸加工する。具体的には、転写圧延後に凸形状となる領域を打ち抜き加工したフィルムをロールに張り付けエッチング加工することで、ロール表面に凹凸を形成させる方法や、レーザー加工、切削加工等の方法によりワークロールの表面に凹凸を形成することができる。 The method for forming the concavo-convex pattern on the surface of the work roll is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the work roll used for uneven transfer rolling has a convex portion of a titanium plate that has been subjected to uneven transfer rolling, which has a circular shape in plan view, and is arranged in a staggered manner with a diameter of 400 μm or more, and the average convex portion is maximum. The surface of the work roll is unevenly processed so that the average value of height is 15.0 μm or more and the pitch of adjacent convex portions is 600 μm or more. Specifically, a film in which a convex shape is punched after transfer rolling is attached to a roll and etched to form irregularities on the roll surface, or a method such as laser processing or cutting processing is used for the work roll. Unevenness can be formed on the surface.
ワークロール表面の凹凸パターン（凹凸の形状）は、求められるチタン板の凹凸パターンやその大きさに従って適宜設定される。 The uneven pattern (uneven shape) on the surface of the work roll is appropriately set according to the required uneven pattern of the titanium plate and its size.
ここで、ワークロール表面の凹凸パターンの凹凸形状は、特に限定されず、通常凹部状又はストライプ状であり、凹部状が好ましい。凹部としては、円柱〜楕円柱、又は立方体〜直方体が挙げられる。この場合、チタン板上に所望の形状の凹部を容易に形成させることができる。また凹凸パターンは、特に限定されず、通常、ワークロール表面に千鳥状、格子状、菱格子状、ランダム状等に配置することができる。 Here, the concavo-convex shape of the concavo-convex pattern on the surface of the work roll is not particularly limited, and is usually a concave shape or a stripe shape, and a concave shape is preferable. Examples of the recess include a cylinder to an elliptic cylinder, or a cube to a rectangular parallelepiped. In this case, a recess having a desired shape can be easily formed on the titanium plate. Further, the uneven pattern is not particularly limited, and can usually be arranged on the surface of the work roll in a staggered pattern, a lattice pattern, a rhombus pattern, a random pattern, or the like.
チタン板の金属成分としては、所望のチタン板を得ることができる限り、特に限定されず、純チタンであってよく、或いは少量の他の金属を含むチタン系合金であってもよい。純チタンとしては、ＪＩＳ１種（ＪＩＳ Ｈ４６００）に規定されるようなチタンを挙げることができる。他の金属としても、特に限定されず、通常パラジウム、アルミニウム、スズ、バナジウム、クロム等が挙げられる。またチタン板は熱延等の公知の方法により製造することができる。 The metal component of the titanium plate is not particularly limited as long as a desired titanium plate can be obtained, and may be pure titanium or may be a titanium-based alloy containing a small amount of other metals. Examples of pure titanium include titanium as defined in JIS Class 1 (JIS H4600). Other metals are not particularly limited, and usually include palladium, aluminum, tin, vanadium, chromium and the like. The titanium plate can be produced by a known method such as hot rolling.
圧延方法としては、特に限定されず、公知の方法を挙げることができ、例えば、冷間圧延法が挙げられる。 It does not specifically limit as a rolling method, A well-known method can be mentioned, For example, a cold rolling method is mentioned.
＜焼鈍及び／又は酸洗工程（ｂ）＞
工程（ｂ）では、チタン板を焼鈍及び／又は酸洗する。具体的には、工程（ａ）で得られた片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板を焼鈍及び／又は酸洗する。この工程（ｂ）により、チタン板内部のひずみや、チタン板表面の異物を取り除くことができる。
<Annealing and / or pickling step (b)>
In the step (b), the titanium plate is annealed and / or pickled. Specifically, the titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides obtained in step (a) is annealed and / or pickled. By this step (b), strain inside the titanium plate and foreign matter on the surface of the titanium plate can be removed.
ここで、焼鈍時の工程温度は、特に制限されず、通常６００℃以上８５０℃以下で、工程雰囲気も、特に制限されず、通常大気雰囲気、真空雰囲気等が挙げられる。 Here, the process temperature at the time of annealing is not particularly limited and is usually 600 ° C. or higher and 850 ° C. or lower, and the process atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include a normal air atmosphere and a vacuum atmosphere.
酸洗をする際の酸溶液としては、特に限定されず、例えば、硝酸及びフッ酸を含む溶液等が挙げられる。 It does not specifically limit as an acid solution at the time of pickling, For example, the solution etc. which contain nitric acid and hydrofluoric acid are mentioned.
また、工程（ｂ）として焼鈍工程及び酸洗工程、又は焼鈍工程のみのいずれかで行ってもよい。他方、焼鈍工程や酸洗工程の前後に塩浴中でのソルト処理工程を組み込むこともできる。 Moreover, you may carry out in any one of an annealing process, a pickling process, or an annealing process as a process (b). On the other hand, a salt treatment step in a salt bath can be incorporated before and after the annealing step and the pickling step.
＜矯正工程（ｃ）＞
工程（ｃ）では、チタン板をテンションレベラーにより０．１％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正する。具体的には、工程（ｂ）で得られたチタン板をテンションレベラーにより０．１％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正することで、目的とする片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板を得ることができる。この工程（ｃ）により、工程（ｂ）後のチタン板に高いテンションを掛けながら、チタン板の形状矯正や表面性状の向上を行うことができる。その結果、チタン板の平坦度及び耐力をより高めることができる。
<Correction process (c)>
In the step (c), the titanium plate is corrected with an average elongation of 0.1% or more and 1.3% or less by a tension leveler. Specifically, the titanium plate obtained in the step (b) is corrected with an average elongation of 0.1% or more and 1.3% or less by a tension leveler to have an uneven pattern on one or both sides of interest. A titanium plate can be obtained. By this step (c), it is possible to correct the shape of the titanium plate and improve the surface properties while applying high tension to the titanium plate after the step (b). As a result, the flatness and proof stress of the titanium plate can be further increased.
テンションレベラーとしては、特に限定されず、公知のものを使用することができる。本発明では、チタン板を０．１％以上１．３％以下、好ましくは０．２％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正する。平均伸び率が０．１％より小さいとチタン板の耐力を十分に高めることができない。他方、平均伸び率が１．３％より大きいと凹凸がつぶれ、所定の凸部高さが得られず伝熱性向上効果が小さい。また、凹凸がつぶれることで、板が反った状態になってしまうことがある。「平均伸び率」とは、Ｌ方向における矯正前のチタン板の長さに対する矯正後のチタン板の長さから矯正前のチタン板の長さを引いた長さの比率を意味する。テンションレベラーの操作条件等は上記のような平均伸び率を得ることができるように適宜設定される。また、「Ｌ方向」とは、チタン板の圧延方向に平行な方向を意味する。 The tension leveler is not particularly limited, and a known one can be used. In the present invention, the titanium plate is corrected at an average elongation of 0.1% to 1.3%, preferably 0.2% to 1.3%. If the average elongation is less than 0.1%, the yield strength of the titanium plate cannot be sufficiently increased. On the other hand, if the average elongation rate is greater than 1.3%, the unevenness is crushed, and a predetermined height of the convex portion cannot be obtained, so that the effect of improving heat transfer is small. Further, the plate may be warped due to the collapse of the unevenness. The “average elongation” means a ratio of a length obtained by subtracting the length of the titanium plate before correction from the length of the titanium plate after correction to the length of the titanium plate before correction in the L direction. The operating conditions and the like of the tension leveler are appropriately set so that the average elongation rate as described above can be obtained. The “L direction” means a direction parallel to the rolling direction of the titanium plate.
チタン板表面の凹凸パターンにおける平均凸部最大高さの縮小率は、好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下である。縮小率が１５％より高い場合、チタン板の凸部が多くつぶれ、伝熱性が低下することがある。 The reduction ratio of the average convex maximum height in the uneven pattern on the surface of the titanium plate is preferably 15% or less, more preferably 10% or less. When the reduction ratio is higher than 15%, many convex portions of the titanium plate may be crushed and the heat transfer may be reduced.
温度、圧力、時間及び設備のようなその他の工程条件は、特に限定されず、使用原料等に従って適宜設定される。 Other process conditions such as temperature, pressure, time and equipment are not particularly limited, and are appropriately set according to the raw materials used.
＜チタン板＞
本発明の製造方法により、片面又は両面に凹凸パターンを有する、伝熱性及び耐力に優れたチタン板を提供することができる。具体的には、凹凸パターンにおける平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上であり、Ｌ方向の０．２％耐力が１８０ＭＰa以上であるような、片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板を提供することもできる。「チタン板」とは、プレート状又はシート状のチタン製金属板を意味する。
<Titanium plate>
By the production method of the present invention, a titanium plate having an uneven pattern on one side or both sides and having excellent heat conductivity and proof stress can be provided. Specifically, a titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides is provided such that the maximum height of the average bulge in the concavo-convex pattern is 15.0 μm or more and the 0.2% proof stress in the L direction is 180 MPa or more. You can also “Titanium plate” means a plate-like or sheet-like titanium metal plate.
ここで、チタン板表面の凹凸パターンは、ワークロール上の凹凸パターンと同様に、特に限定されず、通常凸部状又はストライプ状であり、凸部状が好ましい。凸部としては、円柱〜楕円柱、又は立方体〜直方体が挙げられる。 Here, the concavo-convex pattern on the surface of the titanium plate is not particularly limited, as is the case with the concavo-convex pattern on the work roll, and is usually convex or striped, and preferably convex. Examples of the convex part include a cylinder to an elliptic cylinder, or a cube to a rectangular parallelepiped.
チタン板の平均凸部最大高さの下限値は、好ましくは１５．０μｍ、より好ましくは１５．１μｍである。下限値が１５．０μｍより低いとチタン板の表面積が不足し、チタン板の伝熱性が低下することがある。 The lower limit value of the maximum average convex portion height of the titanium plate is preferably 15.0 μm, more preferably 15.1 μm. If the lower limit is lower than 15.0 μm, the surface area of the titanium plate may be insufficient, and the heat conductivity of the titanium plate may be lowered.
凹凸パターンが凸部状である場合、凸部の平面視形状は、特に限定されず、通常円形〜楕円形、正方形〜長方形等が挙げられ、円形〜楕円形が好ましい。また、これらは同一の形状であっても、或いは異なった形状であってもよい。また、凸部の頂部の形状も、特に限定されず、平坦〜略平坦であってよく、山状であってもよいが、平坦〜略平坦であることが好ましい。 When the concavo-convex pattern is a convex shape, the planar view shape of the convex portion is not particularly limited, and usually includes a circle to an ellipse, a square to a rectangle, and the like, and a circle to an ellipse is preferable. These may be the same shape or different shapes. Moreover, the shape of the top part of a convex part is not specifically limited, either flat-to-substantially flat may be sufficient and a mountain shape may be sufficient, but it is preferable that it is flat-substantially flat.
凸部の大きさも、特に限定されず、例えば凸部の平面視形状が円形〜楕円形の場合、通常２０００μｍ２以上１００００００μｍ２以下、好ましくは１００００μｍ２以上８０００００μｍ２以下である。凸部の大きさが２０００μｍ２より小さいと、凹凸形成工程で凸部高さが高くなりにくく、チタン板の伝熱性が低下することがある。他方、凸部の大きさが１００００００μｍ２より大きいと、チタン板の表面積が不足し、チタン板の伝熱性が低下することがある。 The size of the convex portion is also not particularly limited, for example, when the plan view shape of the convex portion is circular-oval, usually 2000 .mu.m 2 or more 1,000,000 2 or less, preferably 10000 2 more 800000Myuemu 2 or less. When the size of the convex portion is smaller than 2000 μm 2 , the convex portion height is difficult to increase in the concave-convex forming step, and the heat conductivity of the titanium plate may be lowered. On the other hand, if the size of the convex portion is larger than 1000000 μm 2 , the surface area of the titanium plate may be insufficient, and the heat conductivity of the titanium plate may be reduced.
凸部間の距離（ピッチ）も、特に限定されず、通常１００μｍ以上２０００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以上１０００μｍ以下である。ピッチが１００μｍより小さいと凸部間の距離が小さくなり、伝熱性が低下することがある。他方、ピッチが２０００μｍより大きいと凸部間の距離が大きくなりすぎ、この場合も伝熱性が低下することがある。
また、凸部の数も、特に限定されず適宜設定される。
The distance (pitch) between the convex portions is not particularly limited, and is usually from 100 μm to 2000 μm, preferably from 200 μm to 1000 μm. When the pitch is smaller than 100 μm, the distance between the convex portions becomes small, and the heat conductivity may be lowered. On the other hand, when the pitch is larger than 2000 μm, the distance between the convex portions becomes too large, and in this case, the heat conductivity may be lowered.
Further, the number of convex portions is not particularly limited and is set as appropriate.
チタン板の対平滑板伝熱性向上率は、好ましくは１．０５以上、より好ましくは１．１５以上となる。このことは、本発明のチタン板は優れた伝熱性を有することを示す。 The improvement rate of the heat conductivity of the titanium plate to the smooth plate is preferably 1.05 or more, more preferably 1.15 or more. This indicates that the titanium plate of the present invention has excellent heat conductivity.
他方、Ｌ方向の０．２％耐力は、好ましくは１８０ＭＰa以上、より好ましくは２００ＭＰａ以上となる。このことは、本発明のチタン板は優れた耐力を有することを示す。 On the other hand, the 0.2% proof stress in the L direction is preferably 180 MPa or more, more preferably 200 MPa or more. This indicates that the titanium plate of the present invention has excellent proof stress.
本発明のチタン板は優れた伝熱性及び耐力を有する。このため、本発明に係るチタン板はこのような特性が求められる分野、特に熱交換器用プレートとして好適に使用することができる。 The titanium plate of the present invention has excellent heat conductivity and yield strength. For this reason, the titanium plate according to the present invention can be suitably used as a field requiring such characteristics, particularly as a heat exchanger plate.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
＜平均伸び率＞
チタン板の平均伸び率は、Ｌ方向における矯正前のチタン板の長さに対する矯正後のチタン板の長さから矯正前のチタン板の長さを引いた長さの比率として算出した。
<Average growth rate>
The average elongation of the titanium plate was calculated as a ratio of a length obtained by subtracting the length of the titanium plate before correction from the length of the titanium plate after correction to the length of the titanium plate before correction in the L direction.
＜平均凸部最大高さ＞
図２に示すように、レーザー顕微鏡（キーエンス製、ＶＫ−９７００）で凸部７を１個以上含む線（測定ライン３）上の凹凸形状を圧延方向２に測定し、得られたプロフィルの凹部の平均線５をゼロとし、そのときの１個の凸部の中で最大となる高さを凸部最大高さとし、板幅方向６の同一線上に存在する凸部最大高さ４の１０個の平均値を求め、平均凸部最大高さとした。
<Average convex maximum height>
As shown in FIG. 2, the concave / convex shape of the profile obtained by measuring the concave / convex shape on the line (measurement line 3) including one or more
＜Ｌ方向（圧延方向に平行な方向）の０．２％耐力＞
ＡＳＴＭ Ｅ３４５に準拠し、測定機器としてインストロン社製、引張り試験機５８８２型を使用する引張り試験により測定した。
<0.2% yield strength in the L direction (direction parallel to the rolling direction)>
In accordance with ASTM E345, measurement was performed by a tensile test using a tensile tester Model 5882 manufactured by Instron as a measuring instrument.
＜対平滑板伝熱性向上率（蒸発伝熱性試験）＞
蒸発伝熱性試験は、試料をセットした蒸発器に温水（３５℃）と媒体（フロンＲ１３４ａ）を流し、温水及び媒体の温度、圧力及び流量の計測を行った。計測した温度及び流量より交換熱量を求め、熱通過係数を算出し、それらから平滑チタン板の熱通過係数を１．００としたときの各チタン板の比率を求め、対平滑板伝熱性向上率とした。
<Smooth plate heat transfer improvement rate (evaporation heat transfer test)>
In the evaporation heat transfer test, warm water (35 ° C.) and a medium (Freon R134a) were allowed to flow through an evaporator in which a sample was set, and the temperature, pressure, and flow rate of the warm water and the medium were measured. The heat exchange coefficient is calculated from the measured temperature and flow rate, the heat passage coefficient is calculated, the ratio of each titanium plate when the heat passage coefficient of the smooth titanium plate is 1.00 is obtained, and the rate of improvement in heat transfer to the smooth plate It was.
（実施例１〜３及び比較例１〜５）
表面が凹凸加工されたワークロールでチタン板を冷間圧延し、片面の表面に凸部がφ４００μｍ水玉でそのピッチ（凸部と凸部の間隔）が６００μｍとなる凸部を形成させ（工程（ａ））、８００℃大気焼鈍し、ソルト処理後、硝酸−フッ酸で酸洗し、板厚０．６ｍｍのチタン板(ＪＩＳ１種)を作製した（工程（ｂ））。凹凸付与した面の板幅方向の同一線上に存在する凸部の高さを圧延方向にレーザー顕微鏡を用いて測定し凸部最大高さの平均値を求めたところ、平均凸部最大高さは１６．７μｍであった。
(Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5)
The titanium plate is cold-rolled with a work roll having an uneven surface, and convex portions having a convex portion of φ400 μm polka dots and a pitch (interval between convex portions) of 600 μm are formed on one surface (step (step ( a)), atmospheric annealing at 800 ° C., salt treatment, and pickling with nitric acid-hydrofluoric acid to produce a titanium plate (JIS type 1) having a thickness of 0.6 mm (step (b)). When measuring the height of the convex part existing on the same line in the plate width direction of the surface with irregularities using a laser microscope in the rolling direction and obtaining the average value of the convex part maximum height, the average convex part maximum height is It was 16.7 μm.
次に、このチタン板をテンションレベラーにて平均伸び率０．０８％（比較例１）、０．２１％（実施例１）、０．７５％（実施例２）、１．２７％（実施例３）、１．４５％（比較例２）で矯正処理したものと、スキンパスにて平均伸び率０．２０％（比較例３）、０．４０％（比較例４）、０．９０％（比較例５）で矯正処理したものを作製した（工程（ｃ））。図１は実施例１のチタン板を示すレーザー顕微鏡写真である。 Next, this titanium plate was subjected to an average elongation of 0.08% (Comparative Example 1), 0.21% (Example 1), 0.75% (Example 2), and 1.27% (implemented) with a tension leveler. Example 3), straightened at 1.45% (Comparative Example 2), average elongation 0.22% (Comparative Example 3), 0.40% (Comparative Example 4), 0.90% by skin pass What was corrected in (Comparative Example 5) was produced (step (c)). 1 is a laser micrograph showing the titanium plate of Example 1. FIG.
テンションレベラー又はスキンパスで矯正後のそれぞれのチタン板について、レーザー顕微鏡で平均凸部最大高さを測定し、凹凸付与した面の板幅方向（圧延方向の直交方向）の同一線上に存在する凸部の高さを圧延方向にレーザー顕微鏡を用いて測定し平均凸部最大高さの平均値を求め、縮小率として、矯正前のチタン板の平均凸部最大高さに対する矯正後のチタン板の平均凸部最大高さの比を求めた。さらに、引張り試験（ＡＳＴＭ Ｅ３４５に準拠、Ｊ試験片形状）を行い、Ｌ方向（圧延方向に平行な方向）の０．２％耐力を求めた。これらの結果を表１に示した。 For each titanium plate corrected with a tension leveler or skin pass, the maximum height of the average convex portion is measured with a laser microscope, and the convex portion exists on the same line in the plate width direction (perpendicular to the rolling direction) of the uneven surface. The average height of the average convex portion maximum height is obtained by measuring the height of the plate using a laser microscope in the rolling direction, and the average of the titanium plate after correction with respect to the average convex portion maximum height of the titanium plate before correction as the reduction ratio The ratio of the maximum height of the convex portion was determined. Further, a tensile test (conforming to ASTM E345, J test piece shape) was performed to obtain 0.2% proof stress in the L direction (direction parallel to the rolling direction). These results are shown in Table 1.
表１に示されるように、テンションレベラーで平均伸び率を０．１％以上１．３％以下の範囲内で矯正したＮｏ．１から３（実施例１から実施例３）は平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上かつ縮小率１５％以下であり、凸部の潰れは小さく、さらに、０．２％耐力も１８０ＭＰａ以上となった。一方、テンションレベラーで平均伸び率を０．１％以上１．３％の範囲外で矯正したＮｏ．４及び５（比較例１及び２）では、Ｎｏ．４は凸部の潰れが小さく平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上かつ縮小率１５％以下であるが、平均伸び率は低いため０．２％耐力が小さくなり、Ｎｏ．５では０．２％耐力は大きいが、凸部の潰れ量が大きく、平均凸部最大高さが１３．９μｍ、縮小率も１７％と大きくなった。さらに、スキンパスで矯正を行ったＮｏ．６から８（比較例３から比較例５）は、平均伸び率が０．２％と小さいＮｏ．６でも凸部の潰れ量が大きく、平均凸部最大高さが得られず、縮小率が大きくなった。また、０．２％耐力も小さくなった。平均伸び率が０．９０％と大きいＮｏ．８では０．２％耐力は大きいが、凸部の潰れ量が大きくなった。また、凸部の潰れ量が大きいＮｏ．７と８は凹凸付与面側が平滑面側に比べ伸びが大となり、板が反った形状となってしまった。 As shown in Table 1, with a tension leveler, the average elongation was corrected within a range of 0.1% to 1.3%. 1 to 3 (Example 1 to Example 3) have an average convex maximum height of 15.0 μm or more and a reduction ratio of 15% or less, and the convex portion is not crushed, and 0.2% proof stress is 180 MPa or more. It became. On the other hand, with a tension leveler, the average elongation was corrected outside the range of 0.1% to 1.3%. In Nos. 4 and 5 (Comparative Examples 1 and 2), no. No. 4 has a small convex crush and an average convex maximum height of 15.0 μm or more and a reduction rate of 15% or less. However, since the average elongation is low, the 0.2% yield strength is small. In No. 5, the 0.2% proof stress was large, but the crushing amount of the convex portion was large, the maximum average convex portion height was 13.9 μm, and the reduction ratio was also large at 17%. Furthermore, no. Nos. 6 to 8 (Comparative Example 3 to Comparative Example 5) had a small average elongation of 0.2%. Even in 6, the crushing amount of the convex portion was large, the maximum average convex portion height could not be obtained, and the reduction ratio was large. Moreover, the 0.2% proof stress was also reduced. No. with a large average elongation of 0.90% In No. 8, the 0.2% proof stress was large, but the crushing amount of the convex portion was large. Also, No. with a large crushing amount of the convex portion In Nos. 7 and 8, the unevenness-imparting surface side had a larger elongation than the smooth surface side, and the plate was warped.
次に０．２％耐力（Ｌ方向）が１８０ＭＰa以上であったＮｏ．１（実施例１）、２（実施例２）、３（実施例３）、５（比較例２）、８（比較例５）について、それぞれ８０Ｗ×２００Ｌｍｍに切り出し、また、基準材として凹凸がない同形状の平滑チタン板を用意した。それらを用いて蒸発伝熱性試験を行った。これらの結果を表２に示した。 Next, No. 0.2% proof stress (L direction) was 180 MPa or more. For 1 (Example 1), 2 (Example 2), 3 (Example 3), 5 (Comparative Example 2), and 8 (Comparative Example 5), each was cut to 80 W × 200 Lmm, and irregularities were used as reference materials. A smooth titanium plate of the same shape was prepared. Evaporative heat transfer tests were performed using them. These results are shown in Table 2.
平滑板の伝熱性能を１．００とし、凹凸板における伝熱性能を考えると、熱交換器用プレートの対平滑板伝熱性向上率は１．００よりも大きいことが必要であるが、現実の熱交換器での著しい作用を得るためには、伝熱効率は１．０５以上あることが望ましいとされている。Ｎｏ．１から３（実施例１から３）では、対平滑板伝熱性能向上率が１．１６以上となり高い伝熱性能を得られることが分かった。 When the heat transfer performance of the smooth plate is set to 1.00 and the heat transfer performance of the concavo-convex plate is considered, it is necessary that the heat transfer plate improvement rate of the heat exchanger plate with respect to the smooth plate is larger than 1.00. In order to obtain a remarkable effect in the heat exchanger, the heat transfer efficiency is desirably 1.05 or more. No. In 1 to 3 (Examples 1 to 3), it was found that the heat transfer performance improvement rate with respect to the smooth plate was 1.16 or more, and high heat transfer performance was obtained.
本発明を利用すれば、表面に凹凸加工されたワークロールでチタン板を圧延し、チタン板の片面又は両面に凹凸を付与し、焼鈍及び／又は酸洗後、テンションレベラーで矯正し、耐力を向上させたチタン板を製造でき、高伝熱効率である熱交換用プレート等として提供可能である。従って、本発明に係るチタン板は優れた伝熱性及び耐力を有するため、このような特性が求められる分野、特に熱交換器用プレートとして好適に使用することができる。 If the present invention is used, a titanium plate is rolled with a work roll having a concavo-convex process on the surface, concavo-convex is imparted to one side or both sides of the titanium plate, and after annealing and / or pickling, it is corrected with a tension leveler, An improved titanium plate can be manufactured and can be provided as a heat exchange plate having high heat transfer efficiency. Therefore, since the titanium plate according to the present invention has excellent heat transfer properties and yield strength, it can be suitably used as a field for such characteristics, particularly as a plate for a heat exchanger.
１ 圧延方向
２ 圧延方向
３ 測定ライン
４ 凸部最大高さ
５ 平均線
６ 板幅方向
７ 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記チタン板を焼鈍及び／又は酸洗する工程と、
上記チタン板をテンションレベラーにより０．１％以上１．３％以下の平均伸び率で矯正する工程と
を含む片面又は両面に凹凸パターンを有するチタン板の製造方法。 A step of forming a concavo-convex pattern on one or both sides of a titanium plate by rolling using a work roll having a concavo-convex pattern on the surface;
Annealing and / or pickling the titanium plate;
A method of producing a titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides thereof, including a step of correcting the titanium plate with an average elongation of 0.1% to 1.3% by a tension leveler.
上記凹凸パターンにおける平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上であることを特徴とするチタン板。 A titanium plate having a concavo-convex pattern on one side or both sides obtained by the production method according to claim 1 or 2,
The titanium plate, wherein the maximum height of the average convex portion in the concave / convex pattern is 15.0 μm or more.
上記凹凸パターンにおける平均凸部最大高さが１５．０μｍ以上であり、
Ｌ方向の０．２％耐力が１８０ＭＰa以上であることを特徴とするチタン板。 A titanium plate having a concavo-convex pattern on one or both sides,
The average convex maximum height in the concavo-convex pattern is 15.0 μm or more,
A titanium plate having a 0.2% proof stress in the L direction of 180 MPa or more.
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