JPH035087A - クラッド鋼の製造方法 - 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〕 本発明は、合せ材にステンレス鋼を用いたいわゆるステ
ンレスクラッド鋼の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

鋼からなる母材に合せ材と呼ばれる合金材料を貼り合せ
たクラッド鋼は、経済的な複合機能材料として古くから
実用化されている。ながでも、合せ材にステンレス鋼を
用いたいわゆるステンレスクラッド鋼は、腐食環境に接
する側にのみ耐食性に優れたステンレス鋼が使用され、
全体の強度、剛性は安価な炭素鋼で確保されるので、特
に実用価値の高い複合材料と言える。

ステンレスクラッド鋼の製造方法としては、鋳造時に鋼
とステンレス鋼とを一体化させる鋳ぐるみ法、鋼とステ
ンレス鋼とを圧延により接合する圧延法、鋼とステンレ
ス鋼とを火薬の爆発力によって一体化する爆着法が良く
知られており、工業的には圧延法が多用されている。

〔発明が解決しようとする課題］ このようなステンレスクラッド鋼では、その耐食性は、
合せ材に使用されるステンレス鋼の耐食性によって支配
される。従って、ステンレスクラッド鋼の耐食性を改善
するには、ステンレス鋼に含有されるＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ
等の合金元素量を高める必要がある。

しかし、これらの含有元素は鋼に比べて高価である。従
って、合金元素の増加は経済性低下を招き、ステンレス
クラッド鋼の第１目的であル経済性の追求からは離反す
ることになる。その結果、低コスト化、高性能化の両方
が進む現状では、ステンレスクラッド鋼の耐食性は、コ
ストとのバランスを考慮した場合には、必ずしも十分と
は言えないレヘルになって来ている。

しかも、合金元素を増加した場合には、合せ材の熱間加
工性が劣化する。合せ材は薄肉化しなければその存在意
義が損なわれるが、合せ材の熱間加工性が良好でない場
合には、合せ材の素材を作製する段階で既にその薄肉化
が制限される。更にクラッド化の段階で合せ材の薄肉化
を図ろうとしても合せ材に割れ等の欠陥が生じ、歩留り
が低下する。従って、合せ材は厚肉になり、合金元素の
増加も加わって経済性は著しく低下する。

本発明は、上記問題を解決した経済的で高性能なステン
レスクラッド鋼の製造方法を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

金属材料を薄肉化する方法としては、スラブを圧延する
方法が最も一般的である。ステンレスクラッド鋼を圧延
法で製造する場合にも、複合スラブが熱間圧延される過
程で合せ材の薄肉化が図られる。また、スラブ圧延法と
は別に、最近では回転するロールの表面に溶湯を吹き付
けて栄、冷凝固させる方法も薄肉金属材料の製造方法と
して用いられている。

本発明者らは、ステンレスクラッド鋼を圧延法で製造す
る際に、溶湯を急冷凝固させて作製したステンレス綱薄
帯を合せ材の素材として用いると、合せ材の薄肉化によ
り合せ材コストが向上するだけでなく、溶製により製造
した同一成分のステンレス鋼薄板を合せ材の素材として
用いた場合と比べて、合せ材の耐食性が向上すること、
成分によっては合せ材の熱間接合性が向上することを知
見した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、溶湯を急
冷凝固させて作製したステンレス綱薄帯を、合せ材の素
材として母材の素材に重ねた複合スラブを熱間圧延する
ことを特徴とするクラ・ンド鋼の製造方法を要旨とする
。

溶湯を象、冷凝固して作製したステンレス綱薄帯を合せ
材の素材として用いた場合の利点は、次のとおりである
。

第１に、合金元素が少ない場合は勿論のこと、合金元素
が多量に含まれる場合にも合せ材が薄肉化でき、合せ材
コストを低減できる。

第２に、熱間圧延前の段階で薄肉化が図られているので
、熱間圧延時の加工度を軽減できる。従って、合せ材の
合金元素を増加させた場合にも、合せ材に割れ等の欠陥
が生じ難く、歩留りが向上する。

第３に、合せ材は急冷凝固後に熱間圧延、すなわち加熱
を受けることになる。その結果、組織の細粒化が進み、
成分元素の偏析が軽減されることにより、溶製により製
造した同一成分のステンレス鋼薄板を使用した場合より
も耐食性が向上する。

すなわち、従来の鋼塊溶製、鍛造圧延法では、特に高Ｃ
ｒ、高Ｍｏ含有の合せ材でのこれら合金元素の造塊時の
凝固偏析の影響が解消できていないために、必ずしも均
一でなく、添加したＣｒ、Ｍｏ量に見合うだけの耐食性
が得られないが、本発明法では、この成分不均一がほと
んど生じない。

第４に、合せ材と母材との熱間接合性が向上することが
成分によってはありうる。フェライト／オーステナイト
ニ相組織からなるステンレス鋼は、細粒化により超塑性
現象を示すことが知られており、急冷凝固、圧延により
細粒化された合せ材は、超塑性により極めて良好な接合
性を示し、母材と合せ材の接合が容易となる。超塑性に
より接合性が向上する理由は金属の新生面が露出し、金
属結合が生じやすくなるために考えられる。

本発明の製造方法に使用するステンレス鋼は、重量体で
１３〜３０％のＣｒを含み、さらにＮｉ、Ｍｏ、Ｎ等を
必要に応じて含み、残部がＦｅおよびＰ、Ｓ等の不可避
不純物からなる。Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎはクラッド鋼の用途に
応じて適宜添加され、例えば、耐食性を重視する場合に
は１〜９％のＭＯｌｏ、０５〜０．３％のＮを含有させ
るのが良く、耐ＳＣＣ性を重視する場合には２０％以上
のＮｉを含有させるのが良い。

これらのステンレス鋼は、急冷凝固により薄帯とされて
合せ材の素材に用いられる。

合せ材の素材に用いられるステンレス綱薄帯は、複合ス
ラブ作製のために、１枚または複数枚が母材の素材に重
ねられる。母材としては、炭素鋼、低合金鋼（たとえば
２Ｖ４Ｃｒ−ＩＭｏ鋼）を挙げることができる。作製さ
れた複合スラブは熱間圧延を受けてクラッド鋼とされる
。

熱間圧延時の接合雰囲気は接合強度確保のために酸素量
５００ｐｐｍ以下が望ましい。

圧延温度は９００〜１２００°Ｃが望ましい。この温度
範囲では、合せ材であるステンレス鋼は炭化物、σ相等
の析出物が少ない微細組織となり、優れた耐食性が付与
される。すなわち、圧延温度が９００°Ｃ未満では、合
せ材が耐食性の優れた組織となり難い。また、接合強度
も不十分になるおそれがある。一方、圧延温度が１２０
０°Ｃを超えると、母材である例えば炭素鋼の靭性低下
を招くおそれがある。

合せ材の素材であるステンレス綱薄帯は、３０〜５０％
の冷間加工を加えてから使用するのが望ましい。こうす
ることにより、合せ材の組織の微細化か−・層助長され
る。

ステンレス綱薄帯の厚みは、５０〜５００μｍが好まし
い。５０μｍより薄いと、合せ材を何枚も重ねなければ
ならず、また、溶湯を急冷凝固させて製造するのが困難
となりやすい。逆に、５００μｍより厚いと、熱間圧延
時に大きな圧下率を必要とするほか、前記したように、
急冷凝固させて製造するのが困難である。従って、ステ
ンレス綱薄帯の厚みは、５０〜５００μｍが好ましい。

ステンレス綱薄帯の重合枚数については、必要とする合
せ材厚みが確保されるように適宜決定されるが、枚数が
多いと作業性低下環の問題が生じるので８枚以下が望ま
しい。

母材の素材は、ステンレス綱薄帯との接合面をブラスト
処理等により凹凸状としたものでもよい。

このような母材の素材を使用すると、熱間圧延の圧下率
を低下させても十分な接合強度が確保される。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

第１表にＡ１−Ａ４で成分を示す４種類のステンレス鋼
を溶製した後、第１図に示すように、その溶湯ｌをノズ
ル２より回転する２つの冷却ロール３ａ、３ｂ間にＡｒ
ガス加圧により噴出させてステンレス綱薄帯４とした。

ステンレス綱薄帯４の厚さは５０〜２００μｍ程度であ
った。次いで、ステンレス綱薄帯４に３０％の冷間加工
を行った後、第２図に示すように、ステンレス綱薄帯薄
帯４を合せ材の素材として３枚重ねて母材の素材５の上
に重ね、その上から額縁状の枠材１０を介して上蓋６を
１０−Ｔｏ　ｒ　ｒ雰囲気中で組立溶接して上蓋６の内
部を封印した。母材の素材５は第１表にＢで成分を示す
炭素鋼である。１１は溶接部を示している。

このようにして作製された厚み６０ｍｍの複合組立スラ
ブを１２００°Ｃに加熱後、厚み２０ｍｍまで熱間圧延
し、しかる後に、上蓋材を除去した。製造されたステン
レスクラット鋼の合せ材の割れ状況を観察すると共に、
ステンレスクラッド鋼より第３図（ａ）に示す側曲げ試
験片、および第３図（ｂ）に示す孔食試験片を採取した
。

側曲げ試験では、試験片に曲げ半径を板厚の２倍（１９
ｍｍ）とした１８０度曲げを行ない、接合界面の剥離状
況を調べた。孔食試験では、第４図に示すように、合せ
材表面のみを露出させた試験片７を８０°Ｃ人工海水８
中に浸漬し、ポテンシオスタット９を用いて試験片７お
よび比較材１２に等しい電位を加えた。

なお、比較材１２は、ステンレス綱薄帯４の作製に用い
たインゴットの残りを溶製、鍛造して得た厚み５鵬のス
テンレス鋼板を合せ材の素材として使用したもので、熱
間圧延はステンレス綱薄帯４を使用したクラッド鋼の製
造の場合と同じ条件とした。

試験結果を第２表および第３表に示す。

第　　２　　表 第　　３　　表 １ 第２表に示されるように、合せ材の素材として急冷凝固
により製造したステンレス綱薄帯を使用したステンレス
クラッドｆｉＡ（ＩＡＩ〜ＴＡ４）では、合せ材に耳割
れは認められず、側曲げ試験でも合せ材の剥離は生じな
かった。これに対し、同一成分の溶製、鍛造法で製造さ
れたステンレス鋼薄板を合セ材の素材として使用したス
テンレスクラッド鋼（ＣＡＬ〜ＣＡ４）では、合せ材の
素材が合金元素の少ないＡ１、Ａ４の場合には、ＩＡｌ
、ＩＡ４と大差ない結果を示したが、合金元素の多いＡ
２．Ａ３を使用したＣＡ２．ＣＡ３では、熱間圧延で合
せ材に耳割れが生じた。合せ材の厚みは、前者のクラッ
ド鋼が０．３柵、後者のクラッド鋼が２ｍｍであった。

また、第３表に示されるように、孔食試験では、溶製、
鍛造法で製造されたステンレス鋼薄板を使用したステン
レスクラッド鋼のほうが合せ材の成分に関係なく、先に
孔食を生じた。

〔発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の製造２ 方法は、急冷凝固法で製造したステンレス綱薄帯を合せ
材の素材として使用することにより、合せ材の薄肉化を
図り、しかも合せ材に割れ等の欠陥が生じるのを防止す
る。従って、合せ材に合金元素が多量に含まれる場合に
も合せ材コストと歩留りの両面から経済性悪化が回避さ
れる。更に、製造工程中で合せ材の耐食性を改善するこ
とが可能であり、合金元素によらずにステンレスクラッ
ド鋼の品質向上を図ることもできる。従って、低コスト
で高品質なステンレスクラッド鋼を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に使用されるステンレス綱薄
帯の作製法を示す模式図、第２図は本発明の製造方法の
実施例に使用された複合組立スラブの断面図、第３図は
その実施例で製造されたクラッド鋼の特性を評価するた
めの試験片の説明図、第４図はその試験法の説明図であ
る。 図中、４；合せ材の素材（ステンレス綱薄帯）、５：母
材の素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶湯を急冷凝固させて作製したステンレス綱薄帯を
   、合せ材の素材として母材の素材に重ねた複合スラブを
   熱間圧延することを特徴とするクラッド鋼の製造方法。