JPH05192777A

JPH05192777A - 銅クラッド鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH05192777A
Application number: JP804092A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Ogata; 龍二緒方; Yukio Konuma; 幸夫小沼
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】剪断応力が向上したクラッド鋼板を安定して製
造する。【構成】母材としての鋼板１、１’に合わせ材としての
銅板２、２’をインサート材を介さずに真空中で直接重
合わせてクラッド組立体を構成し、さらにそのようにし
て形成された２つのクラッド組立体を対向させ、その対
向面に剥離材３を介在させるとともにスペーサー４を介
在せしめ溶接Ｗした後、このクラッド組立体を圧延開始
温度８８０〜９８０℃とし、１パス当たりの圧下率が１
０％未満、８５０℃以下での累積圧下率が３０％以上と
なるように圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモーターカーの
リアクションプレート等に使用される圧延法による銅ク
ラッド鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、主なクラッド鋼板の製造方法とし
て、圧延法、爆着法、肉盛法などがあり、それぞれ一長
一短がある。その中でも圧延法は広幅・長尺の鋼板の量
産が可能であり、接合部の加工硬化がない等長所があ
り、大量生産に向き、現在クラッド鋼板製造法の主流と
なっている。

【０００３】このいわゆる圧延クラッド鋼板の製造にお
いては、接合面の清浄度、圧下比、圧延圧力および圧延
温度等が圧着の進行に影響を及ぼす主要な因子として挙
げられるが、これらのうち、従来技術においては接合面
の清浄度等の特性のみが注目されてきた。

【０００４】すなわち、接合面にメッキを施す方法や、
クラッド組立時に接合面を真空に保持する方法（特開昭
55-100890 号公報、特開昭63-132787 号公報等）などの
新方法も検討されてきているが、その多くは製造コスト
を高くするものであった。また、組み立て後の圧延方法
においても、組み立て体表面と内面の温度差を規定して
圧延する特開昭58-77785号、特開昭58-96816号公報、特
開昭60-244491 号公報等に記載の技術が提案されている
が、本発明者らの追試によれば、やはり徒に製造工程を
複雑にし、コストを上昇させるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧延法によ
るクラッドにおける母材と合わせ材との圧着に影響を及
ぼす主因子は圧延圧力と圧延温度である。圧延圧力は、
合わせ材と母材との機械的接合に必要であり、また、圧
延温度は機械的に接合した部分でさらに十分な接合強度
を得るため、接触点での原子拡散を迅速に進行させるの
に必要となる。

【０００６】しかし、この両者は相反する因子である。
つまり、圧延温度が高くなれば圧延スラブのものの変形
抵抗が小さくなり、圧延圧力は低下する。逆に圧延圧力
を高くして強圧下圧延を実施した場合、図１または図２
に示すスペーサーが破れ、クラッド鋼板としての製造を
不可能としてしまうことがあるなどの問題があった。

【０００７】かかる相反する関係に着目して、圧延温度
と圧下または圧延圧力との相関を規定する提案は未だな
されていない。

【０００８】そこで、本発明の主たる課題は、十分な接
合強度または剪断強度をもった銅クラッド鋼板を安定し
て得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、母材として
の鋼に合わせ材としての銅をインサート材を介さずに直
接重ね合わせてクラッド組立体を構成し、前記重合面を
真空中に維持した状態で、このクラッド組立体を加熱し
て圧延開始温度８８０〜９８０℃とし、１パス当たりの
圧下率が１０％未満で複数回圧延し、８５０℃以下では
その８５０℃以下での累積圧下率が３０％以上となるよ
うに圧延することで解決できる。

【００１０】

【作用】本発明では、クラッド組立体は真空中に維持さ
れ、非酸化性雰囲気下として圧延されるので、銅と鋼と
の接合界面の接合の妨げとなる酸化皮膜の発生を防止で
きる。

【００１１】また、圧延開始温度を８８０〜９８０℃と
高温に加熱し、１パス当たり１０％未満の圧下率で軽圧
下し、高温下でパス数を従来より増やしているから、銅
がスペーサーを突き破ることなく、接合界面での金属間
の機械的接合を容易に促進することができる。

【００１２】さらに、８５０℃以下の変形抵抗の増加し
た時点で、累積圧下率を３０％以上として圧延圧力を高
めることにより、接合界面における原子レベルでの接合
を容易にさせ、高い剪断応力を得ることができる。

【００１３】以下本発明ついて具体的に詳説する。母材
となる鋼板と合わせ材となる銅は、接合面の酸化皮膜を
除去した後、高真空容器内で、図１に示す完全サンドイ
ッチ組立体として、あるいは図２に示すセミサンドイッ
チ組立体として溶接により構成される。

【００１４】図１における完全サンドイッチ型の複合ス
ラブにおいて、１、１’は母材としての鋼板であり、
２、２’は合わせ材としての銅板であり、Ｎｉなどのイ
ンサート材を介在させることなく直接重ね合わされてい
る。ただし、銅板２、２’の相対向する面間には、圧延
後に相互に分離可能なようにＴｉやＦｅ等の剥離材３が
介装されている。鋼板１、１’の端部相互間にスペーサ
ー４、４が設けられ、このスペーサー４、４と鋼板１、
１’の接触面の外側部分は、高真空中、たとえば１０^-2
Torr以上、望ましくは１０^-3Torr以上、最適には１０^-4
Torr以上で、電子ビーム溶接またはレーザービーム溶接
などにより溶接Ｗされている。

【００１５】また、図２に示すセミサンドイッチ型の複
合スラブにおいては、母材としての鋼板１の上面に合わ
せ材としての銅板２が載置され、その上面に剥離材３を
介して、ダミー鋼板５が設けられている。４はスペーサ
ーである。

【００１６】なお、合わせ材としての銅中の酸素量は、
0.06重量％以下、特には0.008 重量％以下であることが
望ましい。銅中の酸素量があまり多いと、圧延過程で接
合面に浮上し、酸化皮膜形成の一因となるからである。

【００１７】本発明では、上記組立体の圧延条件を規定
している。そこで、本発明における圧延条件の数値限定
理由について説明する。（加熱温度）加熱温度を880 〜980 ℃としたのは、銅の
融点が1083℃近傍であり、980 ℃を超えると、軟化しや
すく、圧延時、スペーサーを破ることがあり、安定して
製造すすることが困難であるためである。一方、880 ℃
未満の場合、厚スラブの圧延において、軽圧下、多パス
の条件で圧延する際に、温度低下が著しく成形が困難に
なる場合があり、安定製造を阻害する。そこで、加熱温
度の下限はより好ましくは930 ℃である。

【００１８】（900 ℃以上での圧下率）また、圧延時、
高温下で軟質化した銅の不安定挙動および異常変形を避
けるため、軽圧下とするのが望ましく、種々試験を行っ
た結果、900 ℃以上で１パス当たり10％未満の圧下率と
することが必要であり、10％を超える圧下率とすると、
銅板がスペーサーを破る危険性が高くなる。

【００１９】（850 ℃以下での累積圧下率）さらに、接
合界面の剪断応力を向上させるために、圧延時の圧延圧
力を増加させることが必要であるが、圧延の際、温度低
下による鋼板の硬化、変形抵抗が増加するため、低温下
で圧下量を規定することにより、十分な剪断応力、密着
強さを有することが明らかとなった。その際、特に、85
0 ℃以下での累積圧下率を30％以上と限定することによ
り、十分な剪断応力、密着力を生じることが確認でき
た。この条件を満足すると、実際の用途上必要とされる
150 N/mm²以上の剪断応力を確保できる。ただし、いう
までもなくこの場合でも、上記同様スペーサーの破れ防
止上、１パス当たりの圧下率は10％未満である必要があ
る。

【００２０】（その他）また仕上温度は760 ℃以上が好
ましく、この仕上げ温度とすることにより、表面性状が
良好で、かつ圧延機に過大な負担をかけることなくクラ
ッド鋼板を製造できる。900 ℃以上のパス回数として
は、素材および製品寸法などに左右されるが、好ましく
は10パス以上である。850 ℃以下でのパス数として、好
ましくは４〜６パスである。予め鋼板と銅板との接合面
を真空中に維持しておくのに、たとえば特開昭63−1327
87号公報に示されているように、スペーサーを貫通して
吸気管を設けて、大気中で組み立てた後に、その吸気管
を介して真空ポンプにより排気して真空化を図るように
してもよい。

【００２１】なお、本発明にいう銅としては、純銅のほ
か、銅合金も含む。また、鋼板としては、炭素鋼、Ｃｒ
−Ｍｏ鋼や低温用Ｎｉ鋼などの低合金鋼、10％以上のＣ
ｒを含むフェライトステンレス鋼、ＣｒとＮｉを含有す
るオーステナイトステンレス鋼などの全ての鋼を挙げる
ことができる。

【００２２】

【実施例】次に、具体的な実施例により、本発明の効果
を明らかにする。この実施例は、図３に示す寸法の完全
サンドイッチ組立体を、圧延後の各母材の厚み16mm、各
銅板の厚み５mmとし、全体の圧下比を4.38としたもので
ある。

【００２３】まず、表１には、各パスでの圧延温度条件
と圧下率とを示した７種の圧延スケジュール（No．１〜
７）を示した。このうち、No. １〜３は実施例を示し、
No．４〜７は比較例を示している。すなわち、No. ４、
５は高温強圧下により銅板がスペーサーを突き破り、圧
延不可能となった例、No. ５〜７は、８５０℃以下で軽
圧下した例をそれぞれ示している。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に上記実施例、比較例で製造した銅クラ
ッド鋼板について、各種温度下における剪断応力を試験
した結果を表２に示す。ただし、剪断力の単位はN/mm²
である。

【００２６】

【表２】

【００２７】上記表２より、本発明法によれば剪断応力
が明らかに向上していることがわかる。また、特に、８
５０℃以下での圧下率を変化させて、得られるクラッド
鋼板の剪断応力を試験した結果を、図４に示した。この
図３より明らかなように、本発明範囲では実際上の要求
に合致する上記150 N/mm²以上の剪断応力が得られるこ
とが判明した。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、剪断応力
が向上したクラッド鋼板を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る完全サンドイッチ型のクラッド組
立体の断面図である。

【図２】本発明に係るセミサンドイッチ型のクラッド組
立体の断面図である。

【図３】実施例に供した寸法共に示した組立体の断面図
である。

【図４】850 ℃以下の圧下率と剪断応力との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１、１’…鋼板（母材）、２、２’…銅板（合わせ
材）、３…剥離材、４…スペーサー、５…ダミー鋼板、
Ｗ…溶接部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材としての鋼に合わせ材としての銅をイ
ンサート材を介さずに直接重ね合わせてクラッド組立体
を構成し、前記重合面を真空中に維持した状態で、この
クラッド組立体を加熱して圧延開始温度８８０〜９８０
℃とし、１パス当たりの圧下率が１０％未満で複数回圧
延し、８５０℃以下ではその８５０℃以下での累積圧下
率が３０％以上となるように圧延することを特徴とする
銅クラッド鋼板の製造方法。