JPH01208417A - 溶接を伴ったスパイラル加工性と耐高温酸化性にすぐれた熱交換器用鋼板の製造法 - 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〉 不発明は溶接をともなったスパイラル加工性と耐高温酸
化性のすぐれた熱交換器用鋼板の製造法に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 例えば高温燃焼排ガス、又は高温蒸気等を熱交換器のパ
イプを通し熱交換する場合、前記高温燃焼排ガス、又は
高温蒸気等が通されるパイプの外周には熱交換を効率的
に行うためにスパイラル状にフィンが設けられている。

このスパイラルフィン用鋼板は例えば特開昭５８−１０
６０号などでその製造法が知られている。

ところで該スパイラルフィンは第１図に示す如＜、１０
〜２００１１１ｍ径のパイプ１に狭幅例えば１０〜３０
、１幅の条鋼板２を０．５〜１０＋ｎｍピッチでスパイ
ラルに巻回しながら溶接接合して製作される。

〈発明が解決しようとする課題〉 このスパイラルフィンの製造時においては、条鋼板２は
板幅方向に曲げられることによりパイプｌに接合されな
い側２−１は引張り応力、接合される側２−２は圧縮応
力を生じるので、該条鋼板２は幅方向の位置により異な
る変形を受ける。

このようにして前記接合されない側２−１は接合される
側２−２に比べ大きな伸び変形を受ける。

さらに接合される側２−２は一般に上記圧縮応力によっ
て座屈を生じるため接合されない側２−１の伸び変形は
この座屈影響により長手方向にも変形が不均一となり単
純なサイドベンドを想定した伸び変形値よりも実際の変
形では局所的により大きな変形値を生ずる。

このため、条鋼板２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。また、このスパイラルフィン２の前記パイプ
ｌへの接合においては、−ａに抵抗溶接が用いられるた
め溶接の際、条鋼板２は温度が２００〜４００°Ｃとな
るので、条鋼板２は前記スパイラルフィン加工に耐える
加工性を有するととも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材料である
必要がある。

一方、熱交換器のスパイラルフィンは言うまでもなく高
温に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Ｃ
ｒ＋　Ｍｏ等を鋼に含有すると該元素の析出及び浸窒促
進により加工性が劣化することが知られている。

前述の様に熱交換器のスパイラルフィン用鋼板は、複雑
かつ厳しいスパイラル加工によっても割れを生じない加
工性を材料の幅方向、長手方向について均一に有し、か
つ青熱詭化を伴わずさらには耐高温酸化性を有する必要
があり、これらの性質を兼備した鋼板の製造は従来にお
いては殆ど困難とされていた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記事情にかんがみて創案されたものである。

本発明者は係る実情から鋼成分製造法について詳細な検
討を行った結果、Ｃｒを０．５〜５．０％含有させて耐
高温酸化性を具備させ、またｓｂを０．００５０〜０．
０１５０％含有させて浸窒を防止することによりスリッ
ト前冷延鋼帯の幅方向、長手方向の材質を均一化させ、
一方Ｃを０．０１０％以下、Ｎを０．００５０％以下、
Ｓを０．０１０％以下に低減しＴｉを０．０２０〜０、
１５０％含有させることにより加工性に有害な前記耐高
温酸化性を付与するＣｒを含有しているにも拘らず、ス
パイラル状加工の際に割れが生じず、さらにはＴｉがＣ
，Ｎを完全に固定するため溶接付けの際にも青熱詭化を
生じないすぐれた加工性をもつことを見出した。

本発明は上記の知見にもとづいて開発されたものであっ
て、耐高温酸化性を有しかつ溶接を伴ったスパイラルフ
ィン加工にすぐれた加工性を兼備した熱交換器用鋼板の
製造方法を提供するものである。

本発明の溶接を伴ったスパイラル加工性と耐高温酸化性
のすぐれた熱交換器用鋼板の製造方法は、Ｃｊ　０．０
１０％以下、　　　Ｓｉ　：　０．３０％以下。

Ｍｎ　：　０．３０％以下、　　　　　Ｐ　ｊ　Ｏ，０
２０％以下。

Ｓ　：　０．０１０％以下、　　　Ｃｒ　：　０．５〜
５．０％。

７Ｖ：　０．０２０〜０．０７０％、　　Ｎ　：　０．
００５０％以下。

ｓｂ　：　０．００５０〜０．０１５０％、　Ｔｉ　：
　０．０２０〜０．１５０％（いずれも重量％を示す）
を含む鋼を熱間圧延し、脱スケール後冷間圧延し、６５
０℃以上Ａｒ３変態点以下の温度で焼鈍し、次いで狭幅
にスリットすることを特徴とするものである。

く作　用〉 以下本発明の詳細な説明する。

Ｃは含有量が多くなると加工性を劣化させるので、その
含有量は少ないほうが好ましい。ことに本発明において
は全伸び４５％以上の高い伸び特性を得る為にＯ，，０
１０以下とする。

Ｓｉは含有量が増えると加工性が劣化し、スパイラル状
に条鋼板を巻回す際にクランクを生じるので０．３０％
以下とする。

Ｍｎは熱間加工時の脆化防止に有効な成分であるがその
含有量がふえると硬質化し伸びが劣化するので０．３０
％以下とする。

Ｐは含有量が増えると粒界に析出し鋼を脆化させるとと
もに伸びを劣化させるので０．０２０％以下とする。

Ｓは介在物を形成し伸び、ことに局部伸びを劣化させる
のでその含有量は０．０１０％以下とする。

Ｃｒは耐高温酸化性を具備させるのに有効な成分である
が、その量が多くなるとＣｒＣ及びＣｒ単体の形で粒界
等に析出して加工性を劣化させ加工時にクランクを生じ
せしめる一因となるため０．５〜５．０％とする。なお
一般にＳを低減すると溶接の際に溶融した綱の粘度が低
減し溶接不良を生ずることがあるが本発明ではＣｒの添
加により同時にこれを防止することが出来る。

Ｍは製鋼時の脱酸に必要な成分であるが一方その量が増
えると熱間脆性を生じる一因となるので０．０２〜０．
０７％とする。

Ｎは加工性とくに伸びを劣化せしめるのでその含有量が
増えると条鋼板をスパイラルに巻回するさいクラックを
生じるので０．００５０％以下とする。

ｓｂはＣｒによって浸窒が促進されるのを防止する。

のに有効であるが一方、その量が多くなると加工性を劣
化させるためｏ、ｏｏｓ〜０．０１５％とする。

ＴｉはＣ，ＮおよびＳを化合物として固定するのでＴｉ
を添加することにより固溶Ｃ１固溶Ｎがほぼ皆無となり
非時効性でかつ降伏点が低く引張り試験によるランクフ
ォード値（Ｙ値）の高い加工性の著しく高い材料とする
ことが出来る。したがってＴｉはスパイラルフィン加工
の際の割れ発−生、防止並びに溶接の際の青熱跪化防止
に有効であるが、一方この含有量が多くなると化合物が
多量・に析出？ し、加工性を阻害するとともに表面欠陥を誘発Ｔるため
Ｃ，Ｎ、Ｓの含有量から通正含有簀を０．０２０〜０．
１５０％とする。

以上の成分系からなる綱は転炉あるいは電気炉で溶製さ
れ連続鋳造あるいは造塊分塊圧延によりスラブとされ、
次いで熱間圧延される。この熱間圧延においては加工性
特に伸びを高めかつ材質を均一にする為、加熱温度、仕
上げ温度１巻取り温度ともに一般の材料よりも高い条件
にて製造されるのが望ましい。

次いで脱スケールされた後、冷間圧延される。

この冷間圧延における圧下率はＹ値を高める為５０％以
上とする。冷間圧延の後は冷間圧延によって加工硬化し
た組織を加工性に富んだ組織に回復すべく再結晶焼鈍を
行う。

この焼鈍は箱焼鈍、連続焼鈍のいずれでもよいが６５０
°Ｃ以上Ａｒｓ変態点以下の温度範囲で行う。

焼鈍温度が６５０°Ｃ未満となると再結晶によって粒が
十分に成長せず加工性が低下するため下限を６５０’Ｃ
とする。また焼鈍温度がＡｒ３変態温度以上になると相
変態に伴う集合組織の劣化が生じ、加工性が劣化するた
め上限はＡｒ３変態点以下とする。

そして焼鈍後、冷延板を多条の狭幅例えば１０〜３ｏＩ
ＩＩＩｎ幅にスリットし、条鋼板とする。

なお本発明により製造した熱交換器゛用銅板は加工性が
高くスリットのままで十分スパイラルフィン加工に耐え
られるが、スパイラルフィン加工条件が厳しくさらに高
い加工性が要求される場合には、多条にスリットした材
料を再結晶温度以上７００°Ｃ以下の温度にて応力除去
焼鈍することによってスリットの際に生じたスリット面
の加工硬化層を除去し材質の向上を図ることが出来る。

これはスリットを行うことにより、スリット面から約０
．５ｍｍの範囲は加工硬化を受は伸び特性が劣化しスパ
イラルフィン加工時に割れを生じる可能性があるため、
これを再結晶焼鈍以上の温度にて再焼鈍することにより
防止する。

一方、応力除去焼鈍温度が高くなりすぎるとスリット面
近傍の結晶粒が粗大化しスパイラル加工時肌荒れに起因
したクランクを生じる可能性がある為７００″Ｃに上限
を規制するものである。なおこの応力除去焼鈍は前記同
様箱焼鈍、連続焼鈍いずれでもよい。

以上により溶接を伴ったサイドベンド加工、耐高温酸化
性ともにすぐれた熱交換器のスパイラルフィン用条鋼板
が製造される。

〈実施例〉 第１表に示す化学成分を有する本発明材（サンプルＮα
１〜５）と比較材（サンプルＮα６〜８）を同第１表に
示す各製造条件にて製造した。これらの各材料について
常温での機械的性質（降伏点。

引張強さ、伸び）、２００°Ｃでの伸び８００°Ｃでの
酸化減量、そして径３１．８ａｎφのパイプにスリット
幅１８．５ｍｍ、板厚１．２閣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
の材料１ｍ当りの割れ個数および冷延板幅方向の表面硬
度偏差を調査した。その結果を第２表に示している。

第２表から明らかなように本発明によって供せられる材
料はスパイラル加工を行いながら溶接を行う際、全く割
れが発生せずさらに高温における酸化減量も小さく熱交
換器のスパイラルフィン材に非常に適した材料である。

〈発明の効果〉 本発明によれば、スパイラル加工を行いながら溶接する
際に、割れが発生することがなく、かつ耐酸化性に優れ
ると共に機械的性質の良好な熱交換器用鋼板を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器のスパイラルフィンの製作説明図。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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Ａｒ＿３変態点以下の温度で焼鈍し、次
   いで狭幅にスリットすることを特徴とする溶接を伴った
   スパイラル加工性と耐高温酸化性のすぐれた熱交換器用
   鋼板の製造法。