JP2734348B2 - 熱交換器用鋼板の製造方法 - Google Patents

熱交換器用鋼板の製造方法

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JP2734348B2
JP2734348B2 JP5234067A JP23406793A JP2734348B2 JP 2734348 B2 JP2734348 B2 JP 2734348B2 JP 5234067 A JP5234067 A JP 5234067A JP 23406793 A JP23406793 A JP 23406793A JP 2734348 B2 JP2734348 B2 JP 2734348B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、加工性と耐高温酸化
性に優れた熱交換器用鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、高温燃焼排ガスまたは高温蒸気
等を熱交換器のパイプを通して熱交換する場合、高温燃
焼排ガスまたは高温蒸気等を通すパイプの外周には、熱
交換を効率的に行うためのスパイラル状にフィンが設け
られている。この熱交換器のパイプの外周に巻かれるス
パイラルフィンは、パイプの外周に狭幅例えば10〜3
0mm幅の条鋼板をスパイラルに巻回し、次いで溶接接
合して製作される。スパイラルフィンの製作において
は、条鋼板は幅方向に曲げられるため、パイプに接合さ
れない側に引張り応力が、接合される側に圧縮応力が生
じ、条鋼板に複雑な応力負荷がかかる。また、パイプに
接合されない側は、接合される側に比べて大きな伸び変
形を受けるので、条鋼板はこの複雑かつ厳しい応力負荷
の加わるスパイラルフィン製作加工に耐え得る加工性
を、長手方向、幅方向のいずれについても均一に持って
いることが必要である。
【0003】また、熱交換器のスパイラルフィンは、パ
イプへの接合において一般に抵抗溶接が用いられるた
め、溶接の際に条鋼板は温度が200〜400℃となる
ので、スパイラルフィン加工に耐える加工性を有すると
共に、青熱脆化を伴わない材料、すなわち炭素が材料中
に固溶状態で存在していない鋼板である必要がある。一
方、熱交換器のスパイラルフィンは、高温となるので、
高温度における耐酸化性を有する必要がある。一般に耐
高温酸化性を向上する添加成分、例えば、Cr、Mo等
を鋼に含有させると加工性が劣化する。このように熱交
換器のスパイラルフィン用鋼板には、複雑な加工変形を
割れを生じることなくできる加工性と、耐高温酸化性を
兼備することが要求される。
【0004】上記熱交換器のスパイラルフィン用鋼板の
製造方法としては、C:0.015%以下、Si:0.
5%以下、Mn:0.10〜0.35%、P:0.03
%以下、S:0.01%以下、Cr:0.5〜5%、A
l:0.01〜0.08%、N:0.0060%以下を
含み、残部Feおよび不可避的不純物よりなる鋼を熱間
圧延し、次いで圧下率40〜75%で冷間圧延したの
ち、狭幅にスリットし、このスリットされた鋼板を70
0℃以上Ar3変態点の温度でH2を30%以上含む雰囲
気ガス中で焼鈍する方法(特開昭58−1060号公
報)、C:0.015%以下、Si:0.50%以下、
Mn:0.40%以下、P:0.03%以下、S:0.
01%以下、Cr:0.5〜5%、Al:0.01〜
0.08%、N:0.0060%以下、Ti:0.03
〜0.20%を含み、残部Feおよび不可避的不純物よ
りなる鋼を熱間圧延し、脱スケール後冷間圧延し、70
0℃以上Ar3変態点以下の温度で焼鈍し、次いで狭幅
にスリットする方法(特開昭58−174549号公
報)、C:0.015%以下、Si:0.07%以下、
Mn:0.20%以下、P:0.015%以下、S:
0.010%以下、Cr:0.5〜2.0%、Al:
0.01〜0.10%、Sb:0.10%以下を含み、
残部Feおよび不可避的不純物よりなる熱延鋼板を冷間
圧延後、再結晶温度以上A3変態点以下の温度で焼鈍し
た後、圧下率0.2〜2.0%で調質圧延し、狭幅にス
リットする方法(特開昭63−171831号公報)、
C:0.005%以下、Si:0.07%以下、Mn:
0.20%以下、P:0.015%以下、S:0.00
8%以下、N:0.0040%以下、Al:0.01〜
0.10%、Cr:0.50〜2.0%、Ti:(48
/12)C+(48/14)N+(48/32)S以上
0.05%以下、Sb:0.1%以下を含み、残部Fe
および不可避的不純物よりなる熱延鋼板を冷間圧延後、
再結晶温度以上A3変態点以下の温度で焼鈍した後、圧
下率0.2〜2.0%で調質圧延し、狭幅にスリットす
る際にスリット端面の全板厚に対する剪断面割合が60
%以上になるようにクリアランス調整を行ったスリッタ
を使用する方法(特開平1−123022号公報)、
C:0.010%以下、Si:0.30%以下、Mn:
0.30%以下、P:0.020%以下、S:0.01
0%以下、Cr:0.5〜5.0%、Al:0.020
〜0.070%、N:0.0050%以下、Sb:0.
0050〜0.0150%、Ti:0.020〜0.1
50%を含む鋼を熱間圧延し、脱スケール後冷間圧延
し、650℃以上Ar3変態点以下の温度で焼鈍し、次
いで狭幅にスリットする方法(特開平1−208417
号公報)等が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スパイラルフィン用鋼
板は、10〜30mmの条鋼板にスリットする際、鋼板
の強度が低すぎるとスリットによるカエリが発生する。
このスリットによる条鋼板端面のカエリは、スパイラル
に巻回しながら溶接す際の溶接不良の原因となる。こ
のため、特開昭58−174549号公報、特開昭63
−171831号公報、特開平1−123022号公報
および特開平1−208417号公報に開示の方法は、
いずれも焼鈍後スリットするため、スリットによる条鋼
板端面のカエリに起因する溶接欠陥が発生し易いという
問題点がある。また、これらの方法は、厳しい加工条件
の場合スリット後さらに条鋼板端面の加工硬化を除去す
るための焼鈍を行うとしているが、条鋼板端面の剪断歪
が不均一なため、再結晶組織も不均一となり、650℃
以上では異常粒成長を起こし、端面部分の延性を低下さ
せる。さらに600℃の場合は、部分的に再結晶が始ま
っているが、その周辺にはCrCが析出していて延性の
低い金属組織となっている。
【0006】上記特開昭58−1060号公報に開示の
方法は、冷間圧延したのちスリットするので、条鋼板端
面にカエリが発生し難いが、スリット前に焼鈍しない
と、材料の強度が高く、スリットされた条鋼板端面にミ
クロなクラックや二次剪断面が生じる。これは冷間圧延
の圧下率が40%以上と高く、材料の延性が低下するた
めである。さらに、この条鋼板の加工上の課題は、母材
の延性よりも、スリットされた条鋼板端面の健全性、延
性にあるため、冷間圧延したのちスリットする場合、材
料の強度、延性を適切に規定する必要がある。
【0007】この発明の目的は、冷間圧延したままでス
リットしても、条鋼板端面にミクロなクラックや二次剪
断面が生じず、しかも耐高温酸化性に優れた熱交換器用
板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋼成分、製造法について種々試験検討を重
ねた。その結果、Crを0.5〜5.0%含有させて耐
高温酸化性を具備させると共に、Cを0.005%以下
に低減してTiを0.03〜0.20%含有させること
によって、加工性に有害な耐高温酸化性を付与するCr
を含有しているにもかかわらず、スパイラルフィン製作
加工に際し、割れが発生せず、優れた加工性を有するこ
とを見い出し、この発明に到達した。
【0009】
【0010】この発明は、C:0.005%以下、S
i:0.50%以下、Mn:0.05〜0.40%、
P:0.03%以下、S:0.008%以下、Cr:
0.5〜5.0%、Al:0.01〜0.10%、N:
0.0060%以下、Ti:0.03〜0.20%を含
み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間
圧延し、脱スケール後、鋼の伸び値が5〜15%となる
ように冷間圧延し、狭幅にスリットしたのち、700℃
以上Ac3変態点以下の温度で焼鈍することを特徴とす
る熱交換器用鋼板の製造方法である。
【0011】
【0012】
【作用】 この発明の熱交換器用鋼板の製造方法は、C:
0.005%以下、Si:0.50%以下、Mn:0.
05〜0.40%、P:0.03%以下、S:0.00
8%以下、Cr:0.5〜5.0%、Al:0.01〜
0.10%、N:0.0060%以下、Ti:0.03
〜0.20%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物
からなる鋼を、転炉で溶製したのち連続鋳造によりスラ
ブとなし、次いで熱間圧延される。この熱間圧延におい
ては、仕上げ温度および巻取り温度共に規定する必要が
なく、通常作業のとおり熱間圧延を行う。ついで熱間圧
延材は、脱スケールされたのち、伸び値が5〜15%と
なるように冷間圧延される。この場合、冷間圧延におけ
る伸び値を5〜15%としたのは、5%未満では、狭幅
にスリット加工する際に、スリットされた条鋼板端面に
ミクロ的なクラックや二次剪断面が発生し易く、スパイ
ラル加工割れの原因となり、また、15%を超えると、
スリットされた条鋼板端面にカエリが発生し易く、パイ
プに溶接接合する際に溶接不良の原因となるからであ
る。この後狭幅にスリット加工された条鋼板は、700
℃以上Ac3変態点以下の温度で焼鈍する。この焼鈍温
度を700℃以上Ac3変態点以下としたのは、700
℃未満では均一な再結晶組織が得られず加工性が低下
し、また、Ac3変態点を超えると相変態に伴う集合組
織の変化があり、加工性を劣化させるからである。
【0013】この発明における鋼成分を上記のとおり限
定したのは、以下の理由による。Cは含有量が多くなる
と加工性を劣化させるので、その含有量は少ない方が好
ましい。特にこの発明においては、高い伸び特性を得る
ために0.005%以下とした。Siは含有量が増える
と加工性が劣化し、条鋼板をスパイラル状に巻回す際に
破断あるいはクラックを生じるので0.50%以下とし
た。MnはSによる熱間脆性を除くために0.05%以
上添加するが、0.40%を超えると硬質化して伸びが
劣化するので、0.05〜0.40%とした。Pは含有
量が増えると粒界に析出して鋼を脆化し、伸びの劣化が
著しく、加工性を損なうので0.03%以下とした。S
は介在物を形成して伸び、特に局部伸びを劣化させるの
で0.01%以下とした。
【0014】Crは耐高温酸化性を具備させるのに有効
な元素であり、その作用を奏するには0.5%以上必要
であるが、5.0%を超えると加工性が劣化し、条鋼板
をスパイラル状に巻回す際に割れを生じる一因となるの
で、0.5〜5.0%とした。Alは製鋼時の脱酸に必
要な元素であり、その作用を奏するには0.01%以上
必要であるが、0.10%を超えると熱間脆性を生じる
一因となるので、0.01〜0.10%とした。Nは加
工性、特に伸び劣化させる元素で、0.0040%を超
えると条鋼板をスパイラル状に巻回す際に加工割れを生
じるので、0.0040%以下とした。TiはCおよび
Nを化合物として固定し、固溶し、および固溶Nを減少
せしめて加工性を著しく高め、スパイラルフィン製作加
工の際の割れ発生を皆無とする元素で、その作用を奏す
るには0.03%以上必要であるが、0.20%を超え
ると表面欠陥が生じたり、またコスト高にもなるので、
0.03〜0.20%とした。
【0015】
【実施例】表1に示す化学成分を有する本発明鋼(サン
プルNo.A1〜6)と比較鋼(サンプルNo.B1〜
4)を転炉で溶製したのち、連続鋳造してスラブとな
し、これを表2に示す条件で熱間圧延したのち、脱スケ
ール後冷間圧延して表2に示す機械的特性を付与し、こ
の冷間圧延鋼板をスリットしたのち、表2に示す焼鈍温
度で焼鈍してスリット幅22mm、板厚1.4mmのス
パイラルフィン用条鋼板を製造した。得られた各条鋼板
の端面形状を観察すると共に、常温での機械的特性(降
伏点(YS)、引張強さ(TS)、伸び(El))をJ
IS Z2241に準じて測定し、1000℃における
高温酸化減量を測定した。そして外径31.5mmのパ
イプにスリット幅22mm、板厚1.4mmの条鋼板を
スパイラル状に巻回したのち溶接してスパイラルフィン
を製造した際のスパイラルフィン加工時の割れ発生の有
無(スパイラル加工性)ならびに溶接欠陥発生の有無
(スパイラル溶接性)を調査した。その結果を表3に示
す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】表3に示すとおり、本発明鋼は条鋼板端面
形状が良好で、スパイラル加工する際の加工割れ、溶接
欠陥が全く発生せず、さらに高温酸化減量の値が小さ
く、耐高温酸化性も優れている。これに対し比較鋼は、
条鋼板端面に二次剪断面が発生するか、カエリの発生が
見られ、スパイラル加工する際に加工割れが発生する
か、溶接欠陥が発生した。
【0020】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
冷間圧延したままでスリットしても、条鋼板端面にミク
ロなクラックや二次剪断面が生じず、しかも耐高温酸化
性に優れた熱交換器用鋼板を製造することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.005%以下、Si:0.50
    %以下、Mn:0.05〜0.40%、P:0.03%
    以下、S:0.008%以下、Cr:0.5〜5.0
    %、Al:0.01〜0.10%、N:0.0060%
    以下、Ti:0.03〜0.20%を含み、残部がFe
    および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、脱スケ
    ール後、鋼の伸び値が5〜15%となるように冷間圧延
    し、狭幅にスリットしたのち、700℃以上Ac3変態
    点以下の温度で焼鈍することを特徴とする熱交換器用鋼
    板の製造方法。
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JPH01123022A (ja) * 1987-11-09 1989-05-16 Kawasaki Steel Corp 加工性の極めて優れた熱交換器用鋼板の製造方法

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