JPH01176059A - 純チタン形材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は純チタンの加工方法であって、表面疵の発生と
スケールの発生を極力少なくした純チタンの形材を製造
する方法に関する。

［従来の技術］ チタンは８８２℃に同素変体点を有し、それより低温側
では結晶構造が最密六方晶（ｈＣｐ）のα相、高温側で
は本心立方晶（ｂｅｅ）のβ相となる。チタンのβ相の
変形抵抗はα相に比較して著しく小さく、圧延に要する
エネルギーは激減する。しかし、チタン板を製造するた
めの従来の技術は、加熱温度はα相の高温域かあるいは
β相の低温域で行なわれるのが常識になっている。

従来法でβ相での高温加熱が行なわれない主な理由は、
一つには加熱中に粒成長が顕著に進み、それが熱圧延の
再結晶挙動に悪影響を与え、α相加熱材あるいはβ相低
温加熱材に比較すると機械的性質の劣化が認められるこ
と、またもう一つにはチタン表面の酸化速度がβ変態点
を大幅に越えると早くなり、スケールの発生が増加し、
歩どまりの低下を招くばかりでなく、そのスケールが除
去されにくいため圧延時に材料表面に押し込まれスケー
ル疵が発生するためである。

このように従来法では圧延加熱温度は、α相の高温域か
あるいはβ相の低温域、すなわち８５０〜１１００℃で
あるが、この温度範囲で圧延を行った圧延材の外観品質
は極めて悪く、アバタ、ヘゲワレ、シワキズ等が観察さ
れる。このような純チタン材の熱間圧延における表面疵
の発生を防止するために、圧延ラインに塗料をコーティ
ングする方法が提案されているが（特開昭６ｌ−２９６
９０７）、この方法も塗料の塗布が極めて煩雑であり、
あまり好ましい方法ではない。

このようなことから、純チタン製の形材を熱間圧延で製
造することは従来性なわれておらず、また純チタンは冷
間成形性が悪く、折り曲げによって成形していたが、肉
厚に制約があり肉厚の薄いものが製造できず、そのため
従来から純チタン製の形材を熱間圧延で製造する方法の
出現が望まれていた。

［発明が解決しようとする問題点］ チタンは鋼などに比較してやわらかい材料であって、従
来の圧延方法ではα相の高温域かあるいはβ相の低温域
、すなわち８５０〜１１００℃で加熱圧延するので、圧
延材の外観品質は極めて悪く、アバタ、ヘゲワレ、シワ
キズ等が観察されるという問題点および酸化速度が大き
くスケールが発生し易い等の問題点に鑑みてなされたも
ので、熱間圧延によっても圧延材の表面に疵が発生せず
かつ圧延スケールの発生しない純チタン製形材の製造方
法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は純チタンの形材の圧延方法において、表面
疵が発生せずかつ圧延スケールの発生しない圧延条件に
ついて鋭意研究を重ねた。その結果圧延開始温度を低く
すれば表面疵およびスケールの発生を防止し得ることを
新たに見出だして本発明を完成した。

本発明の純チタン形材の製造方法は、圧延素材として工
業用純チタン（純度９９重量％以上）を用い、前記圧延
素材を５００〜８００℃に加熱する工程と、前記加熱さ
れた圧延素材を熱間圧延するに際し、圧延開始温度を５
００〜７００℃とし、かつ圧延仕上温度を４５０℃以上
とし、前記圧延素材を所定の孔型を形成した複数組の圧
延ローラで熱間圧延し製品形状に近い形状でかつ製品寸
法とほぼ同一厚さである中間製品を圧延する工程と、前
記中間製品を６００℃以上で２時間以上焼なましする工
程と、前記中間製品を温間あるいは冷間成形し形材を成
形する工程とからなることを要旨とする。

［作用］ 本発明の純チタン形材の製造方法では、先ず純チタンか
らなる圧延素材は５００〜８００℃に加熱される。圧延
素材の圧延加熱温度の上限を８００℃にしたのは酸化ス
ケールの発生を抑制するためである０本発明の純チタン
の圧延方法は、圧延開始温度を従来法よりも低温にして
、５００〜７００℃としたので、圧延された材料の表面
疵を著しく減少し、内質的にも問題はなく、良好な結果
を得ることができる。特に、純チタンを圧延した時表面
疵として観察されるアバタ、ヘゲが無くなりた。

圧延開始温度を５００〜７００℃に限定した理由は、５
００℃未満の低温では変形抵抗が大きくなって圧延が困
難になるからであり、７００℃を越えるとアバタ、ヘゲ
等の表面疵が増加するからである。圧延開始温度が５０
０〜７００℃における変形抵抗は５ＵＳ３０４とほぼ等
しいかそれよりやや高い程度である。また、圧延仕上温
度を４５０℃以上としたのは、それ以下の温度になると
変形抵抗が大きくなって圧延が困難となるからである。

本発明者等は純チタンが他の材料に比べて高温で酸化し
易く、−その上比較的低温で熱間圧延するため変形抵抗
が高く、容易に焼き付きが発生し易いという材料的要因
と、例えば溝形材を圧延する場合、圧延時フランジ部に
おいてロール周速に大きな差が生じ、フランジ部に焼き
付きが発生し易いという成形上の要因について考慮し、
孔型熱間圧延によりフランジ部およびウェブ部の肉厚を
製品寸法と同一の厚さでかつその断面がＷ形状の製凸形
状にほぼ近い中間製品を成形する工程と、前記熱間圧延
によって生じた加工歪みを除去して所望の引張強さおよ
び伸びを得るため前記中間製品を６００℃以上で２時間
以上焼なましする工程と、冷間成形ロールによる前記中
間製品の凸状ウェブ部を平坦にして形材を成形する加工
とに分けたことを特徴とするものである。

圧延された材料は６００℃以上で２時間以上の焼なまし
が必要である。６００℃以上で２時間以上の焼なましに
より、引張強さ３５〜５２ｋｇｆ／ｍ輪２、耐力２２　
ｋｇｆ／　ｌ”以上、伸び２３％以上のＪＩＳ２種の規
格を満たすことができる。なお、６００℃以上の焼なま
しでは、すべての条件で再結晶結晶粒の粗大化は認めら
れなかった。

そして、本発明はビレットなどの圧延素材を所定の孔型
を形成した複数組の圧延ローラで熱間圧延し製品形状に
近い形状でかつ製品寸法とほぼ同一厚さである中間製品
を成形するものであり、例えば溝形材の圧延の場合は、
横断面がＷ形状の中間製品を孔型圧延によって成形する
に、互いに平行に配設され、少なくとも一方が駆動装置
によって回転させられる複数組の圧延ロールを用い、フ
ランジ部におけるロール周速差を小さくするため、フラ
ンジ部を垂線に対して外側に傾斜させ、第２図に示した
ようなパススケジュールによって熱間圧延加工するもの
である。

さらに本発明は熱間圧延の後、中間製品を６００℃以上
で２時間以上焼なましして、温間または冷間成形し形材
を成形するものであり、例えば溝形材の場合は、横断面
がＷ形状の中間製品から互いに平行なフランジ部と直角
で平坦なウェブ部を有する溝形材を温間または冷間ロー
ル加工する。

被加工材である純チタンが冷間加工により著しく加工硬
化する特性があり、かつ１パスで所望の加工量が得られ
ないことを考慮し、互いに平行に配置された温間または
冷間ロールによるパス回数を少なくとも２パス以上とし
、凸形状のウェブ部を段階的に成形し、平坦なウェブ部
となすもので、不適当な加工により中間製品が部分的に
厚み変化を生じたり、製品に疵が生じるのを防止する。

また、温間または冷間ロール加工において、必要に応じ
て温間または冷間ロールの前後にピンチローラを設ける
ものである。これは中間製品の噛み込みを改善したり、
成形ロールのスリップを防止するものである。

［実施例コ 本発明方法により溝形材を製造する一実施例について以
下図面に従って説明し、本発明の効果を明らかにする。

第１図に最終熱間圧延ロール１０の側面図を示す。上ロ
ール１２には２つの山形の凸条があり、一方下ロール１
４には逆に２つの山形の凹条があり上下のロールにより
Ｗ字形の孔型１６が形成されている。下ロール１４は図
示しない駆動装置により駆動される。

重量％でｃ　；０　、Ｏｏ　Ｑ、Ｈ，０，００２、○；
０゜０６、Ｎ、０．００４、Ｆｅ；０．０１残部Ｔｉか
らなる純チタンのビレット（５０Ｘ　５０ｍｍ）１８を
加熱炉にて加熱し、５００℃、６００℃および７００℃
にて抽出し、ついでこのビレット１８を図示しない圧延
ロールによって第２図に示すようなパススケジュールに
従って順次圧延し、第１図に示す最終熱間圧延ロール１
０で圧延し第２図（７）に示す３１厚さの中間製品２０
を得た。なお、従来例として８５０℃で抽出したビレッ
ト１８も同様に圧延し中間製品２０を得た。

第２図（７）において左右一対のフランジ部２２は製品
板厚と略々同一の厚みで垂線に対して外側に４５°傾斜
している。一方のフランジ部２２ａと他方にフランジ部
２２ｂとの間には凸状のウェブ部２４が形成され、この
凸状のウェブ部２４の曲率半径がウェブ部の板厚の３倍
であり、２つのフランジ部２２とウェブ部２４とで横断
面がＷ字状を呈している。

続いて、中間製品２０を焼鈍炉に入れて、６００℃で２
時間の焼なましを施した。

第３図に冷間加工ロール３０の側面図を示し、第４図に
冷間加工ロール３０の配置の概略図を示す、冷間加工ロ
ール３０はつづみ型ロールである上ロール３２と太鼓型
ローラである下ロール３４からなり、中間製品２０のウ
ェブ部２４を噛み込んで、何段かのロールを組み合わせ
てウェブ部を平坦にするものである。この冷間加工ロー
ルの配列は第４図に示すように３組が並べられ、入側に
ピンチロール３８が、出側にピンチロール４０が取り付
けられている。

この冷間加工ロール列を用い焼なましを施した中間製品
２０をピンチロール３８で挟持し、３段の冷間加工ロー
ル３０に噛み込ませて、ウェブ部２４を段階的に成形し
、厚み変化を生じることなく、互いに平行なフランジ部
２２と平坦なウェブ部２４を有する５　０　ｘ　５０　
ｘ　１００　ｘ　３　ｘ　’４０００１の溝形材を製造
した。

得られた溝形材を酸洗後ショツトブラストして表面疵を
観察した０表面疵は従来例を１００として発明例につい
てはその指数として第１表に示した。

（以下余白） 第　　　　　１　　　　　表 第１表から明らかなように、本発明例による溝形材はい
ずれも従来例による溝形材よりも表面疵の発生が十分の
−に減少することが確認された。

さらに、スケールの発生量について従来例と本発明例を
比較したところ、本発明例は従来例の２０％程度減少し
ていることが明らかとなった。

なお、本実施例においては溝形材の製造について示した
が、山形材その他の形状の形材についても同様に適用で
きることは勿論である。

［発明の効果コ 本発明の純チタン形材の製造方法は、以上説明したよう
に工業用純チタン（純度９９重量％以上）からなる圧延
材を５００〜７００℃に加熱する工程と、加熱された前
記圧延材を所定の孔型を形成した複数組の圧延ローラで
熱間圧延し製品形状に近い形状でかつ製品寸法とほぼ同
一厚さである中間製品を成形する工程と、前記中間製品
を６００℃以上で２時間以上焼なましする工程と、前記
中間製品を温間あるいは冷間成形し形材を成形する工程
とからなるものあって、従来方法に比較して圧延材の表
面疵を著しく減少するすることができ、その後の６００
℃以上、２時間以上の焼なましにより規格を満足する圧
延材を得ることができると共に、再結晶結晶粒の粗大化
は認められないという優れた効果がある。また、低温圧
延のために変形抵抗が大きいにも拘わらず、熱間圧延と
冷間ロール加工を組み合わせることにより、形材を成形
することができるという効果も合わせ持つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延ロールの側面図、第２図（１）〜（７
）はビレットから中間製品を製造するバススゲジュール
を示す側面図、第２図（７）は中間製品の側面図、第３
はに冷間加工ロール３０の側面図、第４図は冷間加工ロ
ール３０の配置の概略図である。 １０・・・熱間圧延ロール、２０・・・中間製品、２２
・・・フランジ部、２４・・・ウェブ部、３０・・・冷
間加工ロール。 第１０ 第２日 第３図 第４図 四　　３４　　３０　　３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延素材として工業用純チタン（純度９９重量％
   以上）を用い、前記圧延素材を５００〜８００℃に加熱
   する工程と、前記加熱された圧延素材を熱間圧延するに
   際し、圧延開始温度を５００〜７００℃とし、かつ圧延
   仕上温度を４５０℃以上とし、前記圧延素材を所定の孔
   型を形成した複数組の圧延ローラで熱間圧延し製品形状
   に近い形状でかつ製品寸法とほぼ同一厚さである中間製
   品を圧延する工程と、前記中間製品を６００℃以上で２
   時間以上焼なましする工程と、前記中間製品を温間ある
   いは冷間成形し形材を成形する工程とからなることを特
   徴とする純チタン形材の製品方法。