JPH04105777A - アルミニウムクラッド鋼板の製造法および設備 - 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〕 本発明はアルミニウムクラッド鋼板の製造法および設備
に関する。

〔従来の技術〕

従来よりアルミニウムクラッド鋼板の製造技術としでは
多種多様な方法が実用化されているが工業的に広く用い
られている代表的な製造方法としでは圧延法、爆接法、
肉盛−圧延法、鋳込法などがある。爆接法は、母材と合
わせ材とを爆薬の爆発エネルギーを利用して圧着してク
ラ・ノド鋼板を得る方法で、かなり高い接合性を得るこ
とができるが、製造コストが高くなることは否めない。

肉盛−圧接法は母材となるスラブ表面に合わせ材を溶接
肉盛した後に圧延する方法で、鋳込法は合わせ材を吊し
た鋳型内に母材となる溶湯を鋳込んで鋳型を作成７これ
を圧延してクラッド綱板を得る方法である。

これらはクラツド鋼板とする素材の性質、製造コスト、
量産性の観点から最も好ましい方法が選定されるが、薄
板の鋼板とアルミニウム板のクラッドの場合には金属間
化合物の生成のしやすさ製造コスト、量産性などの点か
ら圧延法を利用するのが最も一般的である。

圧延法においては、アルミニウムの接合面を充分清浄化
した後に高温に加熱し、これを鋼板と重ね合わせて圧延
機で３０〜５０％の強圧下による１バス圧延で接合を行
ったうえ、熱処理炉に通板しここで軟質化を目的とした
焼鈍を行なうのが最も普通である。

特開昭５５−６８１９５号公報は、アルミニウムを熔融
めっきした鋼板を一方の素材とし、これにアルミニウム
板を圧延接合する方法を開示しており、これによれば、
比較的低圧下率で圧延接合を行なうことができるとされ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

圧延法において１強圧下で接合する方法の場合には、接
合を促進させるために圧接前の素材を加熱する熱処理炉
と強圧下能力をもつ圧延機設備を必要とするため、薄板
の板幅の広いアルミニウムクラッド鋼板を経済的に製造
することが困難であった。また、軟質クラツド鋼板を得
るには、圧延接合で加工硬化した材料を軟化させるため
の熱処理炉を別途必要とした。しかし、アルミニウムク
ラッド鋼板の熱処理は、綱板とアルミニウムの軟化温度
に相当な差があるため、材料温度を低くすることが余儀
なくされ、このために加工性の良好な軟質クランド鋼板
を得ることは容易ではなかった。

このように強圧下で圧延接合する方法は、数工程の専用
設備を必要とし、板幅の広いクラツド鋼板を製造するに
は相当大型の設備を必要とした。

そして、製造工程が数工程に分かれることから製品歩留
が悪く、生産性が極めて悪くなるという問題があった。

一方、特開昭５５−６８１９５号公報に提案されている
ように溶融めっき鋼板製品を一方の素材に使用する方法
は、溶融めっきなしの鋼板に比較すると低圧下率で良好
な接合性が得られるという利点がある。しかし、この場
合も１パスで加工性の高いクラツド鋼板を得るには素材
を加熱することが必要とされる。溶融アルミニウムめっ
き鋼板製品を高温に加熱すると、溶融めっき鋼板の製造
時に析出した金属間化合物Ｆ　ｅ−Ａ　１層に、さらに
金属間化合物の析出を促進させる結果となる。かような
金属間化合物は加工性を悪化させるので、この方法でも
加工性のあるアルミニウムクラッド網板を有利に製造す
ることは困難であった。もちろん、この方法でも、接合
性を促進させるための素材の加熱炉、接合のための圧延
機及び軟化に必要な加熱炉を、このクラツド鋼板の製造
専用に必要とするということには変わりはない。

本発明は、かようなアルミニウムクランド鋼板の従来の
製造技術の問題を解決しようとするものであり、加工性
に優れ・たアルミニウムクラッド鋼板を経済的に製造す
る新規な製造技術の確立を目的としたものである。

〔問題点を解決する手段〕

本発明によれば、連続焼鈍炉を通過した鋼帯をアルミニ
ウムめっき浴中に連続的に通過させて溶融アルミニウム
めっきを該鋼帯に施し、該めっき浴を通過したあと不活
性ガス雰囲気中を通過するめっき鋼帯の材料流れにアル
ミニウムストリップの材料流れを合流させて両者を重ね
合わせ、この重ね合わせた材料をロール間に通板して圧
接することを特徴とするアルミニウムクラッド鋼板の製
造法を提供する。

すなわち１本発明はインライン焼鈍型の溶融アルミニウ
ム装置（通称ゼンジマー型溶融アルミニウムめっき装置
）を利用してアルミニウムクラッド鋼板の製造を行なう
ものであり、ライン内のアルミニウムめっき浴出側でア
ルミニウム浴から連続的に引き上げられた直後の濡れた
状態にあり且つ不活性ガス雰囲気中を通過するめつき鋼
帯にアルミニウムストリップを連続的に供給してめっき
調帯と重ね合わせてただちにロール圧接することにより
、極めて省設備的にかつ加工性の高いアルミニウムクラ
ッド鋼板を製造するものである。

したがって２また本発明によれば、鋼帯を非酸化性雰囲
気または還元性雰囲気で連続焼鈍するための連続焼鈍炉
と、この連続焼鈍炉から出る鋼帯にアルミニウムを施す
溶融アルミニウムめっき槽と、このめっき槽から出るめ
っき鋼帯を通板させる圧延ロールと、該めっき槽を出て
圧延ロールに入るまでのめっき鋼帯流れを大気雰囲気か
ら遮断するボックスと、該ボックス内を通過するめっき
鋼帯の表面に高温不活性ガスを吹き付けるガス噴射ノズ
ルとからなり、前記の圧延ロールにめっき鋼帯と共にア
ルミニウムストリップを通板させるためのアルミニウム
ストリップ送り出しラインを接続したことを特徴とする
。インライン焼鈍型の溶融アルミニウム装置を利用した
アルミニウムクラッド鋼板の製造設備を提供する。この
設備はクラツド鋼板を製造しない場合には、アルミニウ
ムストリップ送り出しラインを停止することにより２通
常のインライン焼鈍型の溶融アルミニウム装置として機
能することは勿論である。

なお、鋼帯にめっきするアルミニウムはアルミニウム合
金であることもでき、またアルミニウムストリップはア
ルミニウム合金ストリンプであることもできる。したが
って１本明細書においてアルミニウムと言う語は、アル
ミニウムとアルミニウム合金を含む意味で使用する。

〔作用〕

溶融アルミニウム網板の連続的な製造過程で。

未だ溶融状態のアルミニウムが表面に存在しているライ
ン内の材料にアルミニウムストリップを連続的に供給し
て重ね合わせて直ちに圧延すると低い圧下率でも十分な
接合強度をもつ加工性の良好なアルミニウムクラッド鋼
板が得られる。

これを代表的な試験例によって説明する。第１図のムお
よびΔ印は、厚み０．４ｍｍの５ＵＳ３０４綱板に８％
Ｓｔ含有アルミニウムめっきを施し、めっき浴（浴温＝
６６０°Ｃ）から引き上げた直後に（めっき層温度−６
６０°Ｃ）、厚み１．０ｍ＋ｗのアルミニウム板を大気
雰囲気下で重ね合わせてただちに圧下率を変えて圧延ロ
ールで圧接し、得られたクラツド鋼板を曲げ試験に供し
、その結果を各圧延率との関係で示したものである。ム
印はポンチ半径ＩＲの９０゜曲げ試験後に接合部に剥離
が認められなかったことを示し、この圧下率で十分な接
合ができることを表している。第１図の結果は、圧下率
が８％前後の軽圧下でも十分な接合強度をもつクラツド
鋼板が得られたことを示している。Δ印は、前記の９０
°曲げ試験後、さらに１８０°曲げ試験を行った場合に
接合部に剥離が認められなかったことを示しており、−
層接合強度が強いことを表している。

第１図の結果に見られるように、圧下率が１０％前後で
も強い接合強度をもつアルミクラツド鋼板が得られるこ
とがわかる。さらに圧下率をさらに高くすればさらに接
合強度は強くなるが、１０％前後の圧下率でも実用上は
十分な接合強度が達成される。

これに対して、溶融アルミニウム鋼板製品を一方の素材
としてアルミニウム板とクラッドした場合には異なった
挙動を示す。これを第１図の・印および○印で示す。こ
れらは、　５ＵＳ３０４を素材とする溶融アルミニウム
鋼板を前記同様の条件でいったん製造してから、このめ
っき鋼板製品を各種の温度に加熱し、その加熱温度でア
ルミニウム板と各種の圧下率で圧接し、得られたクラツ
ド鋼板についてポンチ半径ＩＲの９０°曲げ試験後に接
合部に剥離が認められなかったものを・印で、また９０
°曲げ試験後、さらに１８０°曲げ試験を行った場合に
接合部に剥離が認められなかったものをＯ印で示したも
のである。なお１図中のＸ印は、ポンチ半径ＩＲの９０
°曲げ試験において接合部に剥離が認められたものを示
す。第１図の結果に見られるように、・印とＸ印の境界
域（曲線Ａ）は加熱温度の増加とともに圧下率は低くな
り、加熱温度を高めれば接合に必要な圧下率は低くなる
ことがわかる。一方１０印と・印の境界域（曲線Ｂ）は
加熱温度が約５５０°Ｃ付近で最低値を示し、これ以上
の加熱温度になると、逆に十分な接合強度を得るに必要
な圧下率は高くなっている。これは高温加熱によってア
ルミニウムめっき鋼板にＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系の金属間化合
物が生成したことが原因であると考えてよい。

また９曲線Ｂではその最低の圧下率は２５％程度のとこ
ろにある。つまり、十分な接合強度を得るには約５５０
°Ｃにアルミニウムめっき鋼板を加熱して圧下率を２５
％以上とることが必要である。これに対して、Δ印とム
印の境界域は圧下率が約９％のところに位置している。

すなわち、この場合には、圧下率を約９％確保すれば、
十分な接合強度が得られるのである。

なお、Δ印とム印の試験は、溶融状態にあるめっき層を
大気雰囲気中でアルミニウム板と重ね合わせて圧接した
ものであるが、実操業ではめっき槽を出てから圧延ロー
ルに至るまでの間に大気と触れて高温のめっき表面が酸
化することもある。

本発明によれば、めっき槽から出るめっき鋼帯は不活性
ガス雰囲気中を通過する過程でアルミニウムストリップ
と重ね合わせられそして圧接されるから、アルミニウム
ストリップと重ね合わせられる前のめっき鋼帯のめっき
表面の酸化が防止される。この結果、酸化物がクラッド
境界面に介在することが防止されるので、圧下率を約５
％も確保すれば、十分な接合強度が得られる。この点は
後記の実施例で明らかにする。

さらに１本発明ではめっき浴を通過した直前の高温のめ
っき鋼帯にアルミニウムストリップが接合されるから、
鋼板素材を別途に加熱処理する操作が不要である。この
ようなことから、加工性の良好なアルミニウムクラッド
鋼板を、軽圧下率のもとて且つ低ランニングコストで省
設備的に製造できる。

〔発明の詳述〕

第２図は１本発明法を実施する設備の例を示したもので
あり１本例に従って本発明の内容を具体的に説明する。

１は鋼帯の連続焼鈍炉、２は溶融アルミニウムめっき浴
、３は圧延ロール、４は冷却装置、５は調質圧延機を示
しており、鋼帯送り出しＩ！６がら巻き解かれた鋼帯が
連続焼鈍炉１．めっき浴２冷却装置４．調質圧延機５を
通過して巻取機７に巻き取られるようにした一連の設備
はインライン焼鈍型の連続溶融アルミめっき装Ｍ（ゼン
ジマー型熔融アルミめっめ装置）として周知のものであ
る。そのさい、連続焼鈍炉１の炉内雰囲気は無酸化雰囲
気または還元雰囲気に維持され、ここを通過して表面が
活性化した鋼帯８はスナウト９によって大気雰囲気と実
質的に遮断されながらめっき浴２に連続的に浸漬された
あと、浴２がら垂直方向に引き上げられる。

本発明においては、かようなインライン焼鈍型の連続溶
融アルミめっき装置において、めっき浴２の直上に圧下
が可能な圧延ロール３を設け、この圧延ロール３にアル
ミニウムストリップを連続供給する設備を付設する。こ
のアルミニウムストリップ供給ラインは、送り出し機１
０ａ、　１０ｂから巻き解かれたアルミニウムストリッ
プｌｌａ、　ｌｌｂがガイドロールを経て圧延ロール３
に噛み込まれるまでのラインであり１図示の例では独立
した二つのラインからなっている。そして各ラインに加
熱炉１２ａ、１２ｂが設けられている。これによって、
めっき浴２から引き上げられためっき鋼帯１３が圧延ロ
ール３を通過するさいに、その両表面にアルミニウムス
トリップｌｌａ、　ｌｌｂが重ね合わされ、圧延ロール
３を通過したときに圧接され、アルミクランド鋼帯１４
となる。このアルミクラツド鋼帯１４は冷却袋Ｗ４で冷
却されたあと、ａｌｌｌｌ延圧延機５板され必要に応じ
た軽圧下の！ｌＩ！圧延が行われ、ここで形状修正およ
び表面調整されたうえ１巻取り機７に巻き取られる。

本発明の実施にあたり、めっき浴２から圧延口−ル３に
至る材料流れ経路は、大気雰囲気から遮断するボックス
１６で囲われる。図示の例では、このボックス１６は、
めっき浴２の浴面下に下端を浸漬したスカートを圧延ロ
ール支持枠１７から吊るしたものである。そして、この
ボックス１６内に不活性ガスを導入することによって、
ボックス１６内は不活性ガス雰囲気に維持される。この
不活性ガスは下記の高温ガス噴射ノズル１５ａ、　１５
ｂからポンクス内に導入することができる。

すなわち、めっき浴２から引き上げられるめっき鋼帯１
３のめっき付着量を調整するために、その表面に高温ガ
スを吹きつける高温ガス噴射ノズル１５ａ、１５ｂが設
けられる。高温ガス噴射ノズル１５ａ。

１５ｂからのガス噴射量を調節することによって。

熔融状態にある表面のアルミ層の吹拭量が調節でき、こ
れによって過剰のアルミニウムが付着するのを防止する
。そのさい吹きつけガスの温度は。

溶融状態にある表面アルミ層ができるだけ凝固しないよ
うな高温とする。この吹きつけガスとして不活性ガスを
使用することによって、ボックス１６内は不活性ガス雰
囲気に維持されることになる。

本発明にあっては、溶融アルミニウムめっき網板の製造
とは異なり、めっき層の厚みはそれ程厚ぐする必要はな
く、クラッド鋼帯１４のアルミ厚みの実質的な部分はア
ルミニウムストリ・プＩｌａ、１１ｂによって賄われる
。めっき鋼帯１３のめ−、き層は鋼帯８とアルミニウム
ストリップｌｌａ、　ｌｌｂとを橋渡しするものであっ
て、このめっき層が高温（好ましくは溶融状態のアルミ
ニウムが存在するような高温）を維持することと、鋼帯
表面の全体に被着していることが必要となる。したがっ
て、このめっき層厚みを調節する手段である高温ガス噴
射ノズル１５ａ、１５ｂは過剰の溶融アルミニウムを取
り除くうえで必要なものである。

アルミニウムストリップの供給ラインに介装される加熱
炉は必要に応して設置されるものでありここでストリッ
プｌｌａ、　ｌｌｂを加熱することによって一層良好な
接合が達成される。なお５　このアルミニウムストリッ
プ供給ラインは図示の例のようにめっき鋼帯１３の両面
に重ね合わせるために二つのラインを稼働するほか、−
ラインだけを稼働して片面だけに重ね合わせてもよい。

このようにして、溶融アルミニウムが施された直後のめ
っき鋼帯１３に、不活性ガス雰囲気下においてアルミニ
ウムストリップを重ね合わせて圧延ロール３で圧接する
と、圧延ロール３での圧下率が約５％程度の軽圧下であ
っても、接合強度が高く加工性に優れたアルミニウムク
ラッド鋼帯となる。そして２本発明によれば、インライ
ン焼鈍型溶融アルミニウムめっき設備を実質的にそのま
ま利用してアルミニウムクラッド鋼帯を製造することが
できるものであり、溶融アルミニウムめっき鋼帯の製造
と、アルミニウムクラッド鋼帯の製造とを、必要に応じ
て切り替えることができるので別途にクラツド鋼板の製
造設備を新設する場合に比べて非常に省設備となる。

〔実施例〕

第１図の設備によってアルミニウムクラッド鋼帯を製造
する代表的な実施例を挙げる。

連続焼鈍炉１を通過した厚み０．４ｓｖのＳ［ｌ５３０
４の鋼帯８を、８％Ｓｉを含有するアルミニウムめっき
浴２に浸漬し、めっき鋼帯１３を浴２からボックス１６
内に垂直に引き上げ、このボックス１６内を通過してい
る鋼帯１３にガス噴射ノズル１５ａ、　１５ｂから加熱
した不活性ガス　（アルゴンガス）を噴射して。

片面のめっき層厚を２０ｇ／＋”に調整し、このめっき
層が溶融状態にある間に、めっき鋼帯１３と同幅の厚み
１　、０ｍｍのアルミニウムストリップ１１を、該片面
めっき層の側において圧延ロール３に噛み込ませて圧接
し９片面にアルミニウムクラッド層をもつクラツド鋼帯
１４を製造した。圧延ロール３での圧下率を５％または
１０％としたときの接合性の評価を第１図で説明したの
と同様にしておこない。

その結果を第１表に示した。表中の曲げ試験は第１図同
様の９０°曲げ試験を、また曲げ曲げ戻し試験は同しく
９０°曲げ試験後さらに１８０°曲げ試験を行ったもの
である。

また比較のために、ボックス１６を設けなかった以外は
、前記実施例と同じクラツド鋼帯の製造を行った。ただ
し、ガス噴射ノズル１５ａ、１５ｂからは加熱した乾燥
ガスを噴射した。したがって、めっき鋼帯１３は大気雰
囲気下でアルミニウムストリップと重ね合わされ且つ圧
接された。圧延ロール３での圧下率は前例と同しく５％
と１０％とした。得られたクラ、ド鋼帯の接合性の評価
を同様にして行い、その結果を第１表に併記した。

第１表に見られるように２本発明品であるＮｏ、　１お
よびＮα２のものはいずれも圧下率５％の低圧下率で接
合が可能であり１曲げ試験１曲げ曲げ戻し試験による剥
離は生じていない。一方、比較例では、圧下率１０％で
は曲げ試験３曲げ曲げ戻し試験とも剥離は生していない
が、圧下率５％では曲げ曲げ戻し試験で剥離を生じてい
る。したがって大気圧下で重ね合わせと圧接を行なう場
合には先の第１図で説明したように約１０％程度の圧下
率で十分な接合性を得ることができるものの、不活性ガ
ス雰囲気下で重ね合わせと圧接を行えば。

さらに低圧下率で十分な接合性を得ることができる。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶融状態にあるアルミめっき層をもつアルミ
ニウムめっき鋼板にアルミニウム板を圧接したさいの圧
下率と接合性との関係（Δ　ム）を、熔融フルミニラム
鋼板製品にアルミニウム板をクラッドした場合の該製品
加熱温度、圧下率と接合性の関係（○、・、×）と、対
比して示した図 第２図は本発明の実施に好適な設備を示す機器配置系統
図である。 ２　・ ３　・ ５　・ ８　・ １１　・ １２　・ １３　・ １４　・ １５　・ １６　・ ・鋼帯の連続焼鈍炉 ・溶融アルミニウムめっき浴。 ・圧延ロール。 ・冷却装置 ・ｌｉｔ賞圧延圧 延機帯 ・アルミニウムストリップ。 ・ストリップ１１の加熱装置。 ・めっき鋼帯。 ・アルミニウムクラッド鋼帯。 ・高温ガス噴射ノズル ・不活性ガス雰囲気に維持されるボックス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続焼鈍炉を通過した鋼帯をアルミニウムめっき
   浴中に連続的に通過させて溶融アルミニウムめっきを該
   鋼帯に施し，該めっき浴を通過したあと不活性ガス雰囲
   気中を通過するめっき鋼帯の材料流れにアルミニウムス
   トリップの材料流れを合流させて両者を重ね合わせ，こ
   の重ね合わせた材料をロール間に通板して圧接すること
   を特徴とするアルミニウムクラッド鋼板の製造法。
2. （２）めっき鋼帯は，アルミニウムストリップと重ね合
   わせるさいに溶融状態のめっき層がその表面に存在して
   いる請求項１に記載のアルミニウムクラッド鋼板の製造
   法。
3. （３）めっき鋼帯は，アルミニウムストリップと重ね合
   わせる前に，その表面に高温不活性ガスを吹きつけるこ
   とによって溶融状態のめっき層厚が調整される請求項１
   または２に記載のアルミニウムクラッド鋼板の製造法。
4. （４）鋼帯を非酸化性雰囲気または還元性雰囲気で連続
   焼鈍するための連続焼鈍炉と，この連続焼鈍炉から出る
   鋼帯にアルミニウムを施す溶融アルミニウムめっき槽と
   ，このめっき槽から出るめっき鋼帯を通板させる圧延ロ
   ールと，該めっき槽を出て圧延ロールに入るまでのめっ
   き鋼帯流れを大気雰囲気から遮断するボックスと，該ボ
   ックス内を通過するめっき鋼帯の表面に高温不活性ガス
   を吹き付けるガス噴射ノズルとからなり，前記の圧延ロ
   ールにめっき鋼帯と共にアルミニウムストリップを通板
   させるためのアルミニウムストリップ送り出しラインを
   接続したことを特徴とするアルミニウムクラッド鋼板の
   製造設備。