JP5086806B2 - クラッド合金基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
クラッドストリップ及びその他のクラッド製品を提供するための本発明の新規な方法は、真空炉又は爆着クラッド装置の使用を必要としない。従って、本発明の方法は、上記の背景技術の説明部分に記載された従来技術による方法に対して複雑さ及びコストの点で有益性を提供する。
ここで使用されている“プレート”という用語は、概して多角形又は直線状の外周を有し、長さ及び幅寸法を有し、比較的薄い厚み寸法を有する構造を意味している。
ニッケル二重クラッドのステンレス鋼を製造するために溶着アセンブリを準備した。このアセンブリは、1/2〜3/4インチ(1.27〜1.90センチメートル)の厚みの2つのニッケル(UNS 02201)プレート間にサンドイッチされた2〜2・1/2インチ(5.08〜6.35センチメートル)の厚みのT−316Lステンレス鋼プレートを含んでいた。このニッケル被覆プレートの長さ及び幅の寸法はステンレス鋼コアプレートよりも小さく、ニッケルプレートは、ステンレス鋼コアプレートの面上に中心決めした。このようにして、面上に配置されている被覆プレートによって覆われていないコアプレートの各面の外周近くに辺縁を残した。1/2×1/2インチ(1.27×1.27センチメートル)の厚みのT−304ステンレス鋼枠部材によって作られた枠材が、全被覆プレートの各々の外周近くのコアプレートの各面上の辺縁内に配置した。このステンレス鋼枠材は、熱間圧延中に熱間強度がより低い(従って、流動性のより高い)ニッケルを“堰き止め”且つ熱間圧延中にアセンブリ全体の厚みが薄くされたときにコアプレート材の端縁を越えてニッケル材料が流れるのを阻止し又は防止するように意図されている。個々のプレートの厚みは、部分的には、試験のために利用できる圧延装置がアセンブリ全体の厚みを収容できるように選択した。
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、グリットブラストし、10%HNO3/2%HF内で酸洗いした。
↓
0.078インチ(0.198センチメートル)→0.043インチ(0.109センチメートル)(45%減少)
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、グリットブラストし、10%HNO3/2%HF内で酸洗いした。
↓
0.043インチ(0.199センチメートル)→0.024インチ(0.061センチメートル)(45%減少)
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、グリットブラストし、10%HNO3/2%HF内で酸洗いした。
↓
0.024インチ(0.061センチメートル)→0.013インチ(0.033センチメートル)(45%減少)
例1とほぼ同じ構造の溶着アセンブリを準備した。例1におけるアセンブリと同様に、1/2インチ(1.27センチメートル)のギャップがニッケル被覆プレートの端縁とステンレス鋼枠部材の端縁との間に1/2インチ(1.27センチメートル)のギャップを残した。圧延中の被覆プレートの横方向の動きに対する余分な支持を提供するがクラッド材が流れる空間は依然として許容するために、2つの短い堰板が各々が隣接する被覆プレートに対して面一に結合する2つの1/2インチ(1.27センチメートル)のタブを含むように枠部材内に設計した。ニッケルプレート312とT−304ステンレス鋼枠部材314、316がT−316Lステンレス鋼プレート318上に配置されているアセンブリ310の一つの表面を示しているこの構造が図13に示されている。対向する枠部材314は、隣接する被覆プレート312と同面のタブ320を含んでいる。ニッケル被覆プレートと枠部材314、316は、次いで、例1のアセンブリと似た方法でステンレス鋼被覆プレート318上の定位置で溶着した。溶着アセンブリの面が図14に示されている。
上記の例1及び2のアセンブリを観察すると、ニッケル被覆プレート材料はステンレス鋼枠部材の上を流れず且つ熱間圧延による収縮中に枠部材内に十分に含まれていたことを示した。従って、被覆プレートと枠部材との間の1/2インチ(1.27センチメートル)のギャップがこの例3のアセンブリにおいて排除された。このような設計は、被覆プレートはギャップ無しでコアプレートの表面幅のより大きなパーセントを被覆することができるので、二重クラッド材のより高い収量を提供することができると考えられる。図15は、例3の溶着アセンブリ410を示しており、被覆プレート412は突き合わされた枠部材416に溶着されており、枠部材416はコアプレート414に溶着されている。図15に示されているように、油圧チューブ420は、2インチ(5.08センチメートル)の厚みのコアプレート414の側部の抜気穴に溶着された。この抜気穴は、コアプレート414内へと通過し且つコアプレート414を貫通して開けられた穴と直角に交差し、被覆プレート412によって覆われているコアプレート414の2つの面において開口している。従って、抜気穴と油圧チューブ420とは、コアプレート414と被覆プレート412との間の空間と流体連通している。溶着アセンブリ412内の空気の殆どがチューブ420を介して抜気され、アセンブリ412内の抜気穴は次いで熱間圧延前に溶着されて閉じた。
例1において作られた熱間圧延材料と共に使用される冷間圧延された計画の成功に鑑みて、より積極的な冷間圧延計画を、例1におけるものとほぼ同じ構造を有する溶着アセンブリに対して試験した。上記の例の抜気されたアセンブリ及び抜気されていないアセンブリによって作られた熱間圧延された製品におけるステンレス鋼コア/ニッケルクラッド境界部における酸化物含有の程度に大きな差は存在しないことが観察された。
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、グリットブラストし、10%HNO3/2%HF内で10秒間酸洗いした。
↓
0.057インチ(0.145センチメートル)→0.027インチ(0.069センチメートル)(52%減少)
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、グリットブラストし、10%HNO3/2%HF内で45秒間酸洗いした。
↓
0.027インチ(0.069センチメートル)→0.013インチ(0.033センチメートル)(52%減少)
↓
アセンブリ♯4−Bの収縮された熱間圧延帯の標準寸法材料を、以下のようにちょうど2つの冷間圧延/焼鈍サイクルを使用して0.01インチ(0.025センチメートル)の所望の最終的な寸法まで連続的に冷間圧延した。
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、サンドブラストし、10%HNO3/2%HF内で45秒間酸洗いした。
↓
0.034インチ(0.086センチメートル)→0.013インチ(0.033センチメートル)(60%減少)
↓
1950°F(1066℃)で3分間空気中で焼鈍し、サンドブラストし、10%HNO3/2%HF内で45秒間酸洗いした。
↓
0.039インチ(0.099センチメートル)→0.013インチ(0.033センチメートル)(67%減少)
↓
1800°F(982℃)で1分間空気中で光輝焼鈍した。
132インチ(335.3センチメートル)の長さと32.5インチ(82.6センチメートル)の幅とを有するコア材料として、3.75インチ(9.53センチメートル)の厚みのT−316Lステンレス鋼プレートによって圧延機規模の溶着アセンブリを作った。このコア材料を、128インチ(325.1センチメートル)の長さと28.5インチ(72.4センチメートル)の幅とを有する2つの0.75インチ(1.91センチメートル)の厚みのUNS 02201ニッケルプレート間にサンドイッチした。このコア材料の両側部を機械加工して、より小さい長さ寸法及び幅寸法を有しているニッケルプレートを受け入れための凹んだ領域を提供した。従って、T−316Lステンレス鋼プレートの辺縁はクラッド材プレートの外周を包囲するか又は“縁取り”し、それによって、ニッケルクラッド材が熱間圧延中にステンレス鋼コア材の寸法を越えて広がるのを阻止するか防止する一体枠材を提供した。ニッケルプレートを、上記の例に記載したコア材によって規定された枠に溶着した。当該アセンブリを、次いで、2050°F(1121℃)まで加熱し、熱間圧延して圧延機規模の熱間帯鋼圧延機上で中間標準寸法の熱間圧延帯とした。
圧延機規模の溶着アセンブリを、132インチ(335.3センチメートル)×32.5インチ(82.6センチメートル)(長さ×幅)のT−316Lステンレス鋼プレートによってコア材として準備し、2つの128インチ(325.1センチメートル)×28.5インチ(72.4センチメートル)のUNS 02001ニッケル被覆プレートをクラッド材として準備しても良い。コアプレートの厚みは、3.75インチ(9.53センチメートル)であっても良く、アセンブリ全体の厚み5.25インチ(13.3センチメートル)に対して各被覆プレートの厚みは0.75インチ(1.91センチメートル)とすることができる。被覆プレートを受け入れる形状とされた凹部が機械加工され、各凹部の端部の各々には3つのペグが機械加工されている。図16は、コアプレート220の一つの面の頂面図であり、凹部224、コアプレート220上に残され且つ凹部224の壁を規定している出っ張り辺縁226及び凹部224の凹部227から延びている6個のペグ225を示している。コアプレート220(図6に示されていない)の残りの面はほぼ同じ設計を有するであろう。各ニッケル被覆プレートは、所定の位置に6個の穴を含むように機械加工され、各被覆プレートは、コアプレートの6個のペグが被覆プレート内に加工された6個の穴を介して出っ張るようにコアプレートの凹部内に配置されている。コアプレートの厚みは3.75インチ(9.53センチメートル)とすることができ、アセンブリ全体の5.25インチ(13.3センチメートル)の厚みに対して各被覆プレートの厚みは0.75インチ(1.91センチメートル)とすることができる。被覆プレートは、被覆プレートと被覆プレートの出っ張り辺縁との間の継ぎ目において及びペグと被覆プレートの穴との間の継ぎ目においてコアプレートに溶着されている。
Claims (18)
- クラッド製品を製造するための方法であり、
基材のプレート上に配置されたクラッド材のプレートを含んでおり且つ前記基材とクラッド材との両方が個々に合金から選択されたものである溶着アセンブリを準備するステップであり、当該溶着アセンブリ内では、前記クラッド材のプレートの外周縁が前記基材のプレートの外周縁まで延びておらず且つ前記外周縁間に辺縁を提供しており、少なくとも1つの枠部材が、前記辺縁内で前記基材プレート上に且つ前記クラッド材プレートの外周縁に隣接して配置されており、前記少なくとも1つの枠部材は前記クラッド材よりも高い熱間強度を有している合金であり且つクラッド材の外周全体を包囲しており、前記少なくとも1つの枠部材は辺縁内にある該少なくとも1つの枠部材が前記クラッド材のプレートの表面とほぼ同一平面であるように、前記クラッド材プレート及び前記基材プレートに溶着されている、前記溶着アセンブリを準備するステップと、
熱間圧延帯を提供するために前記溶着アセンブリを熱間圧延するステップであって、前記辺縁内の材料が、熱間圧延中に、前記クラッド材が前記基材の端縁を越えて広がるのを阻止するようになされている前記熱間圧延ステップと、を含む方法。
方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記基材が、ステンレス鋼、T−316Lステンレス鋼、T−316ステンレス鋼、T−304Lステンレス鋼、T−304ステンレス鋼及び炭素鋼からなる群から選択されたものである方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記クラッド材が、ニッケル、ニッケル合金、UNS N02200ニッケル及びUNS N02201、銅、銅合金及びステンレス鋼からなる群から選択されたものである方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記クラッド材よりも高い熱間強度を有している辺縁内の材料が、ステンレス鋼、T−316Lステンレス鋼及びT−304ステンレス鋼、ニッケルベース合金及びコバルトベース合金からなる群から選択されたものである方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記熱間圧延帯を任意に焼鈍させるステップと、
前記熱間圧延帯を、所望の標準寸法を有するクラッドストリップに冷間圧延するステップとを更に含んでいる方法。 - 請求項5に記載の方法であり、
前記熱間圧延帯を冷間圧延して、所望の標準寸法を有するクラッドストリップにするステップが2又は3回の冷間圧延ステップを有し、前記冷間圧延ストリップが冷間圧延の連続するステップの中間で焼鈍される方法。 - 請求項6に記載の方法であり、
前記冷間圧延ストリップが、少なくとも2つの連続する冷間圧延ステップの中間において光輝焼鈍される方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記クラッド製品が二重クラッド製品であり、前記溶着アセンブリが、クラッド材の2つのプレートを含んでおり、前記クラッド材プレートのうちの1つが前記基材プレートの対向する表面の各々に設けられている方法。 - 請求項1又は8のうちのいずれか一項に記載の方法であり、
前記クラッド材が、ニッケルUNS N02201であり、前記基材がT−316Lステンレス鋼であり、前記辺縁内に配置されている材料が、T−316Lステンレス鋼及びT−304ステンレス鋼から選択されたものである方法。 - 請求項1に記載の方法であり、前記クラッド製品がクラッドステンレス鋼であり、当該方法は、
溶着アセンブリを準備するステップであり、
ステンレス鋼プレート上に合金によって形成されたクラッド材プレートを配置するステップであり、前記クラッド材プレートの少なくとも外周縁が前記ステンレス鋼プレートの外周縁まで延びていないで、前記ステンレス鋼プレートの全外周縁の周りに辺縁を提供している前記クラッド材プレートを配置するステップと、
前記辺縁内に且つ前記クラッド材プレートの全外周縁に隣接且つ包囲して前記クラッド材よりも高い熱間強度を有している合金である少なくとも1つの枠部材を、前記クラッド材プレートの表面が前記辺縁内にある当該枠部材の各々の表面とほぼ同一平面であるように配置するステップと、
前記クラッド材プレートを前記少なくとも1つの枠部材に溶着し且つ当該枠部材を前記ステンレス鋼プレートに溶着するステップとを含む前記溶着アセンブリを準備するステップと、
前記少なくとも1つの枠部材が前記クラッド材が熱間圧延中に前記ステンレス鋼プレートの外周縁を越えて広がるのを阻止する熱間圧延帯を提供するように前記溶着アセンブリを熱間圧延するステップとを含む方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記ステンレス鋼が、T−316Lステンレス鋼、T−316ステンレス鋼、T−304Lステンレス鋼及びT−304ステンレス鋼からなる群から選択された材料によって作られている方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記クラッド材が、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金及びステンレス鋼からなる群から選択されたものである方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記1以上の枠部材が、ステンレス鋼、ニッケルベース超合金及びコバルトベース超合金からなる群から選択されたものである方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記クラッド材がニッケルであり、前記ステンレス鋼プレートがT−316Lステンレス鋼であり、前記1以上の枠部材が、T−316Lステンレス鋼及びT−304ステンレス鋼のうちの1つである方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記クラッド製品が二重クラッド製品であり、
前記溶着アセンブリを提供するステップが、
ステンレス鋼プレートの対向面の各々の上に合金によって形成されたクラッド材プレートを配置するステップであり、前記クラッド材プレートの各々の外周縁が前記ステンレス鋼プレートの外周縁まで延びていないで、前記クラッド材プレートの各々の前記外周縁の周りの前記ステンレス鋼プレートの対向面の各々の上に辺縁を提供している前記クラッド材プレートを配置するステップと、
前記辺縁内で且つ前記クラッド材の各プレートの外周縁に隣接且つ包囲して配置されたクラッド材よりも高い熱間強度を有する合金によって作られた少なくとも1つの枠部材を、前記クラッド材プレートの各々の表面が前記当該クラッド材プレートを包囲している前記1以上の枠部材の表面とほぼ同一平面であるように配置するステップであり
前記クラッド材プレート及び前記ステンレス鋼プレートの各々を隣接する枠部材に溶着するステップとを含んでいる方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記熱間圧延帯を任意に焼鈍するステップと、
前記熱間圧延帯を冷間圧延して所望の標準寸法を有するクラッドストリップにするステップとを更に含んでいる方法。 - 製品を製造する方法であり、請求項1乃至16のいずれかに記載の方法によってクラッド製品を作るステップと、前記クラッド製品を製品に加工するステップとを含む方法。
- 請求項17に記載の方法であり、
前記製品が、化学タンク、送気管、バッテリ、チューブ、熱交換器、パイプ及び調理用具からなる群から選択されたものである方法。
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