JPH03275286A - 炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板の製造法 - 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〉 この発明は、開先加工性や溶接性の極めて容易な炭素鋼
耳付ステンレスクラッド鋼板の製造方法に関するもので
ある。

特性の異なる異種金属同士を複合して互いの長所を兼ね
備えた材料を提供しようとの観点から生み出されたクラ
ツド材は、技術の高度化及び複雑化が一段と進行した近
年の産業界では欠くことのできないものとなってきたが
、量産性に優れた圧延圧着法によって安定した性能のス
テンレス鋼／炭素鋼クラツド材が得られるようになって
からは、その需要は更に著しい伸びをみせている。

特に、圧延圧着法によって製造された“炭素鋼を母材と
し、ステンレス鋼を合わせ材として重層されたステンレ
スクラッド鋼板”は、優れた耐食性並びに強度を有する
上、比較的コストが安いこともあって、化学設備・装置
類やケミカルタン力のタンクトップ、バルクヘッド及び
アッパーデツキ等の構造部材として極めて重要な地位を
築きつつある。

〈従来技術とその課題〉 ところで、“炭素鋼を母材とし、ステンレス鋼を合わせ
材として重層されたステンレスクラッド鋼板”を圧延圧
着法によって製造する場合には、従来、次のような手段
を採用するのが普通であった。

即ち、・第６図に示される如く、まず母材用炭素鋼素材
１に、必要によりＮｉ箔やＮｉメツキ層等の拡散防止用
中間層５を介在させてから合わせ材用ステンレス鋼索材
２を重ね合わせ、次いでその合わせ面の四周を異材溶接
溶加材（高Ｃｒ・高Ｎｉ系溶加材）を用いて密封溶接し
た後、該合わせ面の空隙部を排気することで圧延スラブ
を組み立てる。そして、この後、該圧延スラブを加熱・
圧延して炭素鋼母材とステンレス鋼合わせ材とを圧着す
ると共に、所望板厚寸法を得る。

ところが、このような手段によってステンレスクラッド
鋼板を製造した場合には、得られるステンレスクラッド
鋼板四周の前記溶接部に割れが発生するのを完全に防止
することが困難で、圧延の後に四周を切断して重層部の
みを製品にすると言う材料歩留り面からは回避したい手
法を取らざるを得なかった。なぜなら、上述の圧延スラ
ブの組み立て溶接は異材溶接であり、このため組み立て
゛溶接に゛より形成された溶接金属は母材（炭素鋼）と
も合わせ材（ステンレス鋼）とも異なるａ戒となり、両
者との線膨張率の違いから圧延時にこの溶接金属部が割
れてしまうからである。

このようなことから、第７図に示される如く、従来のス
テンレスクラッド鋼板は長さ及び幅方向寸法が炭素鋼母
相６及びステンレス鋼合わせ材７とも同様な、全てが重
層部からなるものに限られていたのである。

しかしながら、上述のようなステンレスクラッド鋼板に
は、 （ａ）　　加工、切断法が制約される、（ｂ）　　溶接
施工法が制約される、 と言う大きな問題があった。

即ち、溶接施工時に必要な開先加工等においては作業能
率やコストの点からガス切断を採用するのが好ましいが
、従来の上記ステンレスクラッド鋼板ではガス切断をス
テンレス鋼（合わせ材）側から実施するのが不可能であ
る。もっとも、炭素鋼（母材）側からのガス切断は可能
であるが、それでもクラツド比（％） が高くなると困難になって切断できなくなる。

そのため、従来、例えば第８図で示される溶接継手の開
先加工の場合には、ステンレス鋼（合わせ材７）側の開
先切断加工はプラズマ切断若しくは機械切削加工により
行うと言う方法を採らざるを得なかった。なお、第８図
（ａ）及び第８図（ｂ）は、それぞれ別の開先加工例を
示している。

一方、上記ステンレスクラッド鋼板の溶接施工に際して
は、“炭素鋼溶接用溶加材”及び“炭素鋼／ステンレス
鋼異材溶接用溶加材”等の使い分けが必要であり、高度
な溶接施工管理が必要であった。例えば、第９図はステ
ンレスクラッド鋼板と炭素鋼板とを溶接するに際しての
溶接手順（積層）の状況例を示す模式図であり、イ１０
、ハ部は炭素鋼溶接用溶加材を使用した溶接を行い、二
。

ホ、へ、１−、チ部は炭素鋼／ステンレス鋼異材溶接用
溶加材を使用した溶接を行ったものである。

そして、実際には、次の２つの溶接手順のうちの何れか
を採用せざるを得す、炭素鋼溶接用溶加材のみでの溶接
を行えないことから作業能率の大きな犠牲を強いられて
いた。

■　第１０図に示すようにステンレス鋼（合わせ材７）
側に開先をとった場合には、第１０図（ａｌの如くに炭
素鋼母材側の溶接を行った後、バックチッピングを行っ
て〔第１０図（ｂ）〕該部分の炭素鋼母材側溶接を実施
し〔第１０図（ｃ）〕、次いでステンレス鋼合わせ打倒
の異材溶接を施す〔第１０図（ｄ）〕。

■　第１１図に示すように炭素鋼（母材６）側に開先を
とった場合には、第１１図（ａ）の如くに炭素鋼母材側
の溶接を行った後、バックチッピングを行い〔第１１図
（ｂ）〕、次いでステンレス鋼合わせ打倒の異材溶接を
施す〔第１１図（Ｃ）〕。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上述のような観点から、溶接施工が容易で、
所望溶接構造物を極力少ない工数にてコスト安く得るこ
とが可能なステンレスクラッド鋼板を材料歩留り良く製
造し得る方法を提供すべくなされた本発明者等の研究に
よって完成されたものであり、 「圧延により炭素鋼母材とステンレス鋼合わせ材とを重
層したステンレスクラッド鋼板を製造するに際して、母
材用炭素鋼素材の寸法を合わせ材用ステンレス鋼素材よ
りも少なくとも炭素鋼単層耳部を形成するのに必要な分
だけ大きくして圧延スラブの組み立てを行い、これを圧
着圧延した後、ステンレス鋼合わせ材端部と母材との境
界の“スラブ組み立て時の溶接金属部”をガウジングに
よって除去し、次いでこのガウジングによって形成され
た開先溝に肉盛溶接を施すことにより、クラッド接合強
度が高くかつ溶接施工の容易な炭素鋼耳打ステンレスク
ラット鋼板を安定して製造できるようにした点」 に特徴を有している。

なお、上記炭素素材やステンレス鋼素材の種類には格別
な制限はなく、ステンレス鋼素材の場合にはオーステナ
イト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等の何
れを適用しても良いことは言うまでもない。

さて、第１図は、本発明に係る炭素鋼耳付ステンレスク
ラッド鋼板の製造工程例を説明した概念図である。

この方法は、大筋においては従来の圧延によるステンレ
スクラッド鋼板の製造方法と同様であるが、圧延スラブ
を組み立てるに際しては、幅方向断面図を第１図ｔａ）
に示すように、母材用炭素鋼素材１の寸法を合わせ材用
ステンレス鋼索材２よりも少なくとも炭素鋼単層耳部を
形成するのに必要な全幅分３だけ大きくすると共に、合
わせ材用ステンレス鋼索材２の端部と母材用炭素鋼素材
１面とを例えば隅肉溶接（４）にて接合する手法が採ら
れる。

ここで、圧延スラブの組み立て時にはく炭素鋼とステン
レス鋼間にＮｉ箔を挿入したりＮｉメツキ層等を設けた
りして拡散を防止する周知の手段を適用して良いことは
無給である。もっとも、第１図においては、符号５で示
す“Ｎｉ箔インサート及びＮｊメツキ等のような拡散防
止用中間層”を介在させた例を示しているが、鋼種や圧
延条件等によっては該中間層を省略しても良いことは当
然である。

また、前記隅肉溶接では、溶加材として炭素鋼溶接用溶
加材或いは異材溶接溶加材の何れを適用しても差し支え
ない。

そして、このように溶接組み立てされた圧延スラブは、
必要により接合面の減圧（真空引き）がなされ、所定温
度に加熱された後圧着のための圧延に供されて、第３図
ｆｂｌに示すような炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板
とされる。ここで、符号６は炭素鋼母材を、７はステン
レス鋼合わせ材をそれぞれ示している。

ただ、この圧延の際、前述したように組み立て溶接によ
り形成された溶接金属は母材（炭素鋼）６とも合わせ材
（ステンレス鋼）７とも異なる組成となるので、両者と
の線膨張率の違いから隅肉溶接金属部（クラツド鋼板の
ステンレス鋼合わせ材端部と母材との境界に存在する）
の割れが連続的に発生ずることがある。この場合、炭素
鋼溶接用溶加材を用いた溶接部は母材の炭素網と同程度
の線膨張率を有する溶接金属で構成されることとなるの
で、加熱や圧延工程を通じて母材と同じ膨張・収縮挙動
を示し、割れを生しることは少ないが、異材溶接溶加材
を用いたときには殆んど例外無く全長に亘って割れの発
生が見られ、クラッド製品としての価値が失われてしま
う。

ところが、このような場合でも、第１図（Ｃ１で示す如
く圧延後に“スラブ組み立て時の溶接金属部”を割れと
共にガウジングによって除去して開先溝８を形成し、次
いで第１図（ｄｉで示すようにガウジングにて形成され
た前記開先溝８に肉盛溶接（１０）を施せば、製品とし
て十分な性能を有する炭素鋼耳打クラツド鋼板を得るこ
とができる。ここで、符号９は炭素鋼単層の耳部を示し
ている。

なお、前記ガウジングは自動カーボンアークエアガウジ
ング、ニューマチックによるチッピング。

グラインダー研削等の何れによっても良く、ガウジング
による除去部（ａ部〉寸法は、幅が溶接ビ０ ド幅相当で深さが〔合わせ材厚＋１ｍｌ〕程度が適当で
ある。そして、肉盛溶接で使用する溶加材としては、ス
テンレス鋼合わせ材の種類に応じた異材溶接溶加材が選
択される。

ところで、第２図は本発明に係る方法によって製造され
た炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板の一例を示す概略
図であり、第２図（ａ）はその平面図、そして第２図（
ｂ）は幅方向断面図である。この炭素鋼写材ステンレス
クラット鋼板は、炭素鋼母材６とステンレス鋼合わせ材
７とを重層してステンレスクラッド鋼板とすると共に、
炭素鋼母材６が幅方向の両端縁部に延びてステンレス鋼
合わせ材７の端縁を包み、炭素鋼単層の耳部９を槽底し
て成るものである。なお、第２図において符号１０で示
すものは肉盛溶接部である。

このような炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板では、溶
接開先加工等の切断加工を必要とする端縁部が炭素鋼単
層の耳部となっているので通常の簡便なガス切断を適用
することができる上（つまり切断法に全く制約が無くな
る）、継手溶接に際しては炭素＃ｉｉＩ溶接を施すだけ
で良くなるため、従来のステンレスクラッド鋼板の溶接
施工に比べて工数を格段に少なくすることが可能となる
。しかも、この溶接施工には炭素鋼用溶加材によるワン
サイド溶接を適用することも可能である。従って、切断
加工や溶接施工の工数を大幅に低減することができる。

第３図は、本発明に係る方法によって製造された炭素鋼
耳付ステンレスクラッド鋼板の継手溶接手法の一例を示
したものであるが、開先加工が施されて突き合わされた
ステンレスクラッド鋼板の耳部９と炭素鋼板１１は、通
常の炭素鋼同士の溶接におけると同様、まず炭素鋼溶接
によって開先部の溶接積層１２がなされ〔第３図（ａ）
〕、必要によりバックチッピングが行われて〔第３図（
ｂ）〕該部分の炭素鋼溶接が施されるのみで継手溶接が
完了する〔第３図（Ｃ）〕。この場合、第３図（ｂｌ及
び第３図（Ｃ１の工程を省略したワンサイド裏波溶接施
工を行うことも勿論可能である。

次に、実施例によってこの発明をより具体的に１ ２ 説明する。

〈実施例〉 まず、第１表に示される如き化学成分組成と寸法を有す
る合わせ材用ステンレス鋼索素材、母材用炭素鋼素材、
中間金属層たる純Ｎｉ箔及び異材溶接用溶加材を準備し
た。

続いて、これらの各素材を第４図に示す如くに重ね合わ
せ、その四周を前記異材溶接用溶加材を使用して隅肉溶
接（４）シた。なお、第４図において符号１３は純Ｎｉ
箔インサート材を示している。

次いで、上述のように溶接組み立てされた圧延スラブの
接合面空隙部を１　’０−２Ｔｏｒｒまで排気した後、
１２００℃に加熱して圧延を行い、そのままで板厚が１
６鮪（母材厚１４１１１．合わせ利厚２ｍｍ）。

板幅が２１００ｎ、板長が６０００＋ｍの、端縁に炭素
鋼単層の耳部を有する炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼
板を得た。

得られた炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板のステンレ
ス鋼と炭素鋼単層部（耳部）との境界を自動カーボンア
ークエアガウジングにて除去し、続１４ いて前記異材溶接用溶加材を用いた肉盛溶接法にてガウ
ジングで形成された開先溝を肉盛して、炭素鋼耳付ステ
ンレスクラッド鋼板製品を製造した。

このようにして製造された炭素鋼耳付ステンレスクラッ
ド鋼板製品のステンレス鋼と炭素鋼の重層部、並びＧこ
ステンレス鋼と炭素鋼単層部（耳部〉との境界及びその
近傍の超音波探傷を実施したが、この結果、前記各部分
に剥離は見られず、十分に満足できる接合状態が得られ
ていることを確認できた。

更に、得られた炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼板から
試験片を切り出し、その機械的性質（Ｃ方向の引張り性
質、Ｚ方向の引張強さ、Ｔ継手曲げ特性、耳部と合わせ
材との境界部の曲げ特性）を調査した。なお、このとき
の試験片の概要は第５図の通りであり、第５図ｆａ）は
Ｚ方向引張り試験片、第５図ｆｂｌはＣ方向引張り試験
片、第５図（Ｃ）はＴ継手曲げ試験片、第５図ｆｄ）は
曲げ（Ｒ＝２．Ｏｔ）試験片を示している。

得られた試験結果を第２表に示す。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明の
方法によって得られる炭素鋼耳付ステンレスクラッド鋼
板は、十分に満足できる諸機械的性能を安定して備える
ことが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、端縁部の切断
加工法に制約がなく、継手溶接施工時の開先加工に際し
て簡便なガス切断の適用が可能な上、異材溶接（ステン
レス鋼と炭素鋼の溶接）を必要としないステンレスクラ
ッド鋼板を歩留り良く安定生産することができ、ステン
レスクラッド鋼板の適用分野が一段と拡大されるなど、
産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は、本発明に係る炭素鋼
耳付ステンレスクラッド鋼板の製造方法例の特徴点を順
を追って説明した概念図である。 第２図は、本発明法にて得られる炭素鋼耳付ステンレス
クラッド鋼板の１例を示した模式図であリ、第２図（ａ
）はその平面図を、第２図（ｂｌは幅方向断面図をそれ
ぞれ示している。 第３図＋８１乃至第３図（Ｃ１は、本発明法にて得られ
る炭素鋼申付ステンレスクラッド鋼板の継手溶接手法の
一例を順を追って示した概念図である。 第４図は、本発明実施例での圧延素材組み立て状態を示
した概略模式図である。 第５図は、本発明実施例で採用した機械的性質調査試験
片の概要を示したもので、第５図＋ａ）はＺ方向引張り
試験片、第５図（ｂｌはＣ方向引張り試験片、第５図（
Ｃ）はＴ継手曲げ試験片、第５図ｆｄｌは曲げ（Ｒ＝２
．Ｏｔ）試験片をそれぞれ示している。 第６図は、従来のステンレスクラッド鋼板製造時の圧延
スラブ組み立て状況を示した概念図である。 第７図は、従来のステンレスクランド鋼板の断面を示す
概略模式図である。 第８図は、従来ステンレスクラッド鋼板の継手溶接時の
開先加工例を示すもので、第８図（ａｌ及び第８図（ｂ
ｌはそれぞれ別の例を示している。 第９図は、従来ステンレスクラッド鋼板と炭素鋼板とを
溶接するに際しての溶接手順（積層）の状況例を示す模
式図である。 第１０図は、従来ステンレスクラッド鋼板と炭素鋼板と
の溶接手順を示した概念図であり、第１０図（ａ）、第
１０図（ｂ）、第３図＋８１及び第１０図（ｄｌはそれ
ぞれの工程図である。 第１１図は、従来ステンレスクラッド鋼板と炭素鋼板と
の別の溶接手順を示した概念図であり、第１１図（ａ）
、第１０図（ｂ）及び第１１図（ｃ）はそれぞれの工程
図である。 図面において、 ■・・・母材用炭素鋼素材。 ２・・・合わせ材用ステンレス鋼素材 ３・・・炭素鋼単層耳部を形成するのに必要な余幅、 ４・・・隅肉溶接部、　　　　５・・・中間層６・・・
炭素鋼母材。 ７・・・ステンレス鋼合わせ祠。 ８・・・ガウジングにて形成された開先溝７ ８ ９・・・耳部 １１・・・炭素鋼板。 １３・・・純Ｎｉ箔インサ １０・・・肉盛溶接部。 １２・・・溶接積層。 ト材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧延により炭素鋼母材とステンレス鋼合わせ材とを重
   層したステンレスクラッド鋼板を製造するに際して、母
   材用炭素鋼素材の寸法を合わせ材用ステンレス鋼素材よ
   りも少なくとも炭素鋼単層耳部を形成するのに必要な分
   だけ大きくして圧延スラブの組み立てを行い、これを圧
   着圧延した後、ステンレス鋼合わせ材端部と母材との境
   界の“スラブ組み立て時の溶接金属部”をガウジングに
   よって除去し、次いでこのガウジングによって形成され
   た開先溝に肉盛溶接を施すことを特徴とする、炭素鋼耳
   付ステンレスクラッド鋼板の製造方法。