JPH10286681A - チタンクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

チタンクラッド鋼板の製造方法

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JPH10286681A
JPH10286681A JP30754497A JP30754497A JPH10286681A JP H10286681 A JPH10286681 A JP H10286681A JP 30754497 A JP30754497 A JP 30754497A JP 30754497 A JP30754497 A JP 30754497A JP H10286681 A JPH10286681 A JP H10286681A
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JP
Japan
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titanium
steel sheet
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clad
clad steel
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JP30754497A
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English (en)
Inventor
Naoyuki Asanuma
直行 浅沼
Kunikazu Tomita
邦和 冨田
Satoshi Murata
早登史 村田
Satoshi Ishijima
聡 石島
Norifumi Shiotani
昇史 塩谷
Takashi Matsuno
隆 松野
Akiyoshi Tsuji
章嘉 辻
Toshio Takano
俊夫 高野
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦度の良好な板厚の薄いチタンクラッド鋼
板を既存の薄鋼板用熱間圧延プロセスを用いて安定して
製造する方法を提供する。 【解決手段】 (イ)母材にC量が0.01wt%以下の鋼を、合
わせ材にチタン又はチタン合金を用い、母材と合わせ材
を重ね、合わせ材の表面に剥離材を塗布し、剥離材塗布
後の合わせ材に母材と類似の犠牲材を重ねた後あるいは
合わせ材と母材を順次重ねた後、周囲を10-3Torr以下の
真空中で溶接してスラブを製造し、(ロ)このスラブを10
00℃以下に加熱し、(ハ)トータル圧下率が85%以上で熱
延するに際し、1パス目の圧下率が5%以上となるように
粗圧延し、700℃以上で仕上圧延し、(ニ)650℃以上で巻
取り、(ホ)巻取り後のクラッド鋼板から犠牲材あるいは
2つのクラッド鋼板を剥離し、(ヘ)形状矯正する方法な
ど。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタンクラッド鋼
板、特に平坦度の優れた板厚の薄いチタンクラッド鋼板
を既存の薄鋼板用熱間圧延プロセスを用いて製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】非常に優れた耐食性を有するチタンまた
はチタン合金(合わせ材と呼ばれる)を強度部材である
鋼板(母材と呼ばれる)の表面に接合させたチタンクラ
ッド鋼板は、コスト的にも有利なため使用環境の厳しい
海洋構造物、化学プラント、発電プラントなどの分野で
その用途を拡大しつつある。
【0003】チタンクラッド鋼板の製造は、これまでそ
の接合の難しさから爆着法で行われていたが、現在では
生産性に優れ、しかも寸法制約の少ない圧接法でもその
製造が可能になっている。実際、特開昭62ー6783
号公報などにはスラブ加熱の最適化して、また特開昭5
5ー48468号公報、特開昭57ー109588号公
報、特開昭57ー112985号公報、特開昭57ー1
92256号公報などにはチタンと鋼の界面に鉄、ニッ
ケル、銅などの板または箔の中間媒接材を挟みこんで圧
延したりして、接合界面に脆いFeーTi金属間化合物
やTiCなどの生成を抑制し、高い接合強度を有するチ
タンクラッド鋼板の製造方法が開示されている。しか
し、これらの方法は、既存の厚鋼板用圧延機の使用が前
提された板厚の比較的厚いチタンクラッド鋼板の製造を
対象としたものである。
【0004】最近、建材、自動車部品、家電製品などの
分野にもチタンクラッド鋼板を適用しようという動きが
あるため、既存の薄鋼板用熱間圧延プロセスを用いて板
厚の薄いチタンクラッド鋼板を製造する技術が検討され
ている。例えば、特開昭63ー144881号公報、特
開平1ー122677号公報には銅の中間媒接材を用い
て、また特許第2546589号公報、特開平8ー14
1754号公報、特開平8ー276283号公報などに
は熱延条件を最適化して接合性に優れた板厚の薄いチタ
ンクラッド鋼板の製造方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等が上記特許公報に記載された板厚の薄いチタンクラ
ッド鋼板の製造方法を検討したところ、形状の著しく悪
いものしか得られなかった。そこで、テンションレベラ
ー矯正やスキンパス矯正などにより平坦化を試みたが、
母材と合わせ材の剥離が多発した。
【0006】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、平坦度の良好な板厚の薄いチタンクラ
ッド鋼板を既存の薄鋼板用熱間圧延プロセスを用いて安
定して製造する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、(イ)母材
としてC含有量が0.01wt%以下の鋼を、合わせ材
としてチタンまたはチタン合金を用い、前記母材と前記
合わせ材を重ね、前記合わせ材の表面に剥離材を塗布
し、前記剥離材塗布後の合わせ材に前記母材の鋼と類似
の犠牲材を重ねた後あるいは前記合わせ材のチタンまた
はチタン合金と前記母材の鋼を順次重ねた後、その周囲
を10-3Torr以下の真空中で溶接してスラブを製造
する工程と、(ロ)前記スラブを1000℃以下の温度
に加熱する工程と、(ハ)前記加熱されたスラブをトー
タル圧下率が85%以上となるように熱間圧延するに際
し、1パス目の圧下率が5%以上となるように粗圧延
し、700℃以上の温度で仕上圧延する工程と、(ニ)
前記仕上圧延されたチタンクラッド鋼板を650℃以上
の温度で巻取る工程と、(ホ)前記巻取り後のチタンク
ラッド鋼板から前記犠牲材あるいは同時に作製された2
つのチタンクラッド鋼板を剥離する工程と、(ヘ)前記
剥離後のチタンクラッド鋼板を形状矯正する工程と、を
有してなるチタンクラッド鋼板の製造方法により解決さ
れる。
【0008】母材と合わせ材の界面に界面強度を著しく
低下させるTiCが熱延中に形成されないように、母材
としてC含有量が0.01wt%以下の鋼を用いる必要
がある。なお、母材のC含有量を0.005wt%以下
にしたり、母材に極低炭素Ti添加鋼などのインタース
ティシャルフリー鋼を用いると、界面におけるTiCの
形成をほぼ完全に抑制できるので、より高い界面強度が
得られる。
【0009】熱間圧延に先立ち母材と合わせ材を重ね合
わせてスラブを製造するとき、加熱中や熱延中に界面で
酸化物が形成されるのを抑制するために、母材と合わせ
材を重ね、合わせ材の表面に剥離材を塗布し、剥離材塗
布後の合わせ材に母材の鋼と類似の犠牲材を重ねた後あ
るいは合わせ材のチタンまたはチタン合金と母材の鋼を
順次を重ねた後、その周囲を溶接する必要がある。
【0010】剥離材を用いるのは、チタンクラッド鋼板
の製造後犠牲材やチタンクラッド鋼板同士を容易に剥離
できるようにするためである。剥離材としては、Al2
3などを用いることができる。
【0011】犠牲材に母材の鋼と類似のものを用いるの
は、母材の変形挙動と異なると、犠牲材が圧延中に剥離
することがあり、合わせ材の表面酸化が問題となるから
である。
【0012】溶接は、母材と合わせ材の界面に酸化物が
形成されないように、10-3Torr以下の真空中で行
う必要がある。このとき、電子ビーム溶接で行うことが
短時間でクリーンな状態で行えるので望ましい。
【0013】なお、剥離材を塗布後の合わせ材に、合わ
せ材のチタンまたはチタン合金と母材の鋼を順次を重ね
た場合は、一度の圧延で2つのチタンクラッド鋼板を製
造できることになる。
【0014】こうして製造したスラブを熱間圧延すると
き、界面で脆いFeーTi金属間化合物が生成するのを
防ぐため、1000℃以下、より好ましくは950℃以
下の温度で加熱する必要がある。
【0015】加熱されたスラブを熱間圧延するとき、母
材、合わせ材ともに拡散接合に望ましい新生面が形成さ
れて高い接合強度を得るために、熱間圧延の1パス目す
なわち粗圧延の1パス目の圧下率を5%以上にする必要
がある。
【0016】上記したように、薄鋼板用熱間圧延プロセ
スで製造したチタンクラッド鋼板は形状が著しく悪いの
で、犠牲材やチタンクラッド鋼板同士の剥離後テンショ
ンレベラー矯正やスキンパス矯正などにより形状矯正す
る必要があるが、このとき母材と合わせ材の剥離が生じ
易い。そこで、母材と合わせ材の剥離が発生せずテンシ
ョンレベラー矯正できる条件を検討したところ、以下に
示すように、仕上温度、トータル圧下率、巻取温度を適
正化すればよいことが明らかになった。
【0017】図1に、テンションレベラー矯正時におけ
る剥離の有無と仕上温度、トータル圧下率との関係を示
す。
【0018】700℃以上の温度で仕上圧延を行い、か
つトータル圧下率を85%以上とすれば、母材と合わせ
材の剥離が発生しないことがわかる。
【0019】図2に、テンションレベラー矯正時におけ
る剥離の発生の有無と巻取温度との関係を示す。
【0020】650℃以上の温度で巻取りを行えば、母
材と合わせ材の剥離が生じないことがわかる。
【0021】形状矯正の観点からは、テンションレベラ
ー矯正より良好な形状の出し易いスキンパス矯正やスキ
ンパス矯正+テンションレベラー矯正などの矯正法が望
ましいが、母材と合わせ材の剥離に対しては不利とな
る。そこで、スキンパス矯正とスキンパス矯正+テンシ
ョンレベラー矯正の形状矯正における剥離発生の有無を
検討したところ、次に示すように巻取温度の影響を大き
く受けることが明らかになった。
【0022】図3に、スキンパス矯正時あるいはスキン
パス矯正+テンションレベラー矯正時における剥離の発
生の有無と巻取温度との関係を示す。
【0023】750℃以上の温度で巻取りを行えば、ス
キンパス矯正時およびスキンパス矯正+テンションレベ
ラー矯正時いずれにおいても、母材と合わせ材の剥離が
生じないことがわかる。
【0024】なお、上記図1、図2、図3の結果は、着
目した条件以外の条件をすべて本発明範囲内に設定して
求めたものである。
【0025】板厚で占める割合の多い母材の鋼のAr3
変態点以下の温度で圧延すれば、その後の圧延はすべて
α域単相で行われることになり、圧延中に変態が起こり
変形抵抗が変わることによる板厚変動を回避できる。
【0026】板厚の薄いものを製造するときは仕上温度
の確保が難しいので、粗圧延後仕上圧延前に、800℃
以上母材の鋼のAr3 変態点以下の温度範囲に再加熱す
ることが好ましい。800℃未満では700℃以上の仕
上温度を確保するのが難しく、Ar3 変態点を超えると
鋼のα域単相圧延ができなくなる。
【0027】
【実施例】
(実施例1)表1に示す成分系のチタンを合わせ材、鋼
を母材として用い、母材の上に合わせ材を重ね、その上
にAl23の剥離材を介して表1の鋼の犠牲材(セミサ
ンドイッチ方式)、あるいは表1のチタンおよび鋼を順
次重ね(サンドイッチ方式)、6×10-4Torrの真
空中で電子ビーム溶接を行い、スラブを組み立てた。こ
の鋼のAr3変態点は、別途測定したところ880℃で
あった。
【0028】このスラブを薄鋼板用の熱間圧延プロセス
を用いて表2に示す熱間圧延条件で圧延し、セミサンド
イッチ方式では犠牲材を、サンドイッチ方式では双方の
チタンクラッド鋼板を剥離し、全板厚5mm(合わせ材
1.5mm+母材3.5mm)のチタンクラッド鋼板を
作製した。そして、テンションレベラー矯正を行い母材
と合わせ材の剥離の有無を調査した。
【0029】実験結果を表2に示す。本発明範囲の条件
で作製されたチタンクラッド鋼板では、テンションレベ
ラー矯正時にも母材と合わせ材の剥離は発生しない。
【0030】一方、スラブの加熱温度が1000℃を超
えたり、1パス目の圧下率が5%未満であったり、トー
タル圧下率が85%未満であったり、仕上温度が700
℃未満であったり、巻取温度が650℃未満であると、
テンションレベラー矯正により母材と合わせ材の剥離が
発生する。
【0031】なお、本発明例のなかで1パス目の圧延温
度がAr3変態点を超えたものは、テンションレベラー
矯正時に母材と合わせ材の剥離は発生しなかったが、板
厚変動が、製品としての許容範囲であるが、比較的大き
かった。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】(実施例2)実施例1と同様な方法で作製
したスラブを薄鋼板用の熱間圧延プロセスを用いて表3
に示す熱間圧延条件で圧延し、実施例1と同様に剥離し
て、全板厚5mm(合わせ材1.5mm+母材3.5m
m)のチタンクラッド鋼板を作製した。そして、スキン
パス矯正あるいはスキンパス矯正+テンションレベラー
矯正を行い母材と合わせ材の剥離の有無を調査した。
【0035】実験結果を表3に示す。巻取温度を750
℃以上にすれば、スキンパス矯正あるいはスキンパス矯
正+テンションレベラー矯正を行っても母材と合わせ材
の剥離は発生しない。
【0036】一方、巻取温度が750℃未満では、スキ
ンパス矯正あるいはスキンパス矯正+テンションレベラ
ー矯正を行うと母材と合わせ材の剥離が発生する。
【0037】
【表3】
【0038】(実施例3)仕上圧延前の再加熱温度の影
響を調査するため、実施例1と同様な方法で作製したス
ラブを薄鋼板用の熱間圧延プロセスを用いて表4に示す
熱間圧延条件で圧延し、実施例1と同様に剥離して、全
板厚3.5mm(合わせ材0.75mm+母材2.75
mm)のより薄いチタンクラッド鋼板を作製し、実施例
1と同様な方法で剥離の有無を調査した。
【0039】実験結果を表4に示す。仕上圧延前に再加
熱し、再加熱温度を800℃以上母材の鋼のAr3変態
点以下の範囲に調整すれば、3.5mmの薄いチタンク
ラッド鋼板においても母材と合わせ材の剥離は発生しな
い。
【0040】一方、再加熱温度がAr3変態点を超える
と、母材と合わせ材の剥離は生じないが、板厚変動が、
製品としての許容範囲であるが、比較的大きかった。ま
た、800℃未満では仕上温度が確保できなくなり剥離
が生じる。
【0041】
【表4】
【0042】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、平坦度の良好な板厚の薄いチタンクラッド鋼
板を既存の薄鋼板用熱間圧延プロセスを用いて安定して
製造する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】テンションレベラー矯正時における剥離の有無
と仕上温度、トータル圧下率との関係を示す図である。
【図2】テンションレベラー矯正時における剥離の発生
の有無と巻取温度との関係を示す図である。
【図3】スキンパス矯正時あるいはスキンパス矯正+テ
ンションレベラー矯正時における剥離の発生の有無と巻
取温度との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B21B 47/04 B21B 47/04 B23K 20/04 B23K 20/04 E B H 20/14 20/14 C21D 8/02 C21D 8/02 Z 9/52 101 9/52 101 (72)発明者 石島 聡 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 塩谷 昇史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松野 隆 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 辻 章嘉 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)母材としてC含有量が0.01w
    t%以下の鋼を、合わせ材としてチタンまたはチタン合
    金を用い、前記母材と前記合わせ材を重ね、前記合わせ
    材の表面に剥離材を塗布し、前記剥離材塗布後の合わせ
    材に前記母材の鋼と類似の犠牲材を重ねた後あるいは前
    記合わせ材のチタンまたはチタン合金と前記母材の鋼を
    順次重ねた後、その周囲を10-3Torr以下の真空中
    で溶接してスラブを製造する工程と、 (ロ)前記スラブを1000℃以下の温度に加熱する工
    程と、 (ハ)前記加熱されたスラブをトータル圧下率が85%
    以上となるように熱間圧延するに際し、1パス目の圧下
    率が5%以上となるように粗圧延し、700℃以上の温
    度で仕上圧延する工程と、 (ニ)前記仕上圧延されたチタンクラッド鋼板を650
    ℃以上の温度で巻取る工程と、 (ホ)前記巻取り後のチタンクラッド鋼板から前記犠牲
    材あるいは同時に作製された2つのチタンクラッド鋼板
    を剥離する工程と、 (ヘ)前記剥離後のチタンクラッド鋼板を形状矯正する
    工程と、を有してなるチタンクラッド鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 仕上圧延されたチタンクラッド鋼板を7
    50℃以上の温度で巻取る請求項1に記載のチタンクラ
    ッド鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 加熱されたスラブを母材の鋼のAr3
    態点以下の温度で粗圧延する請求項1または請求項2に
    記載のチタンクラッド鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 粗圧延されたチタンクラッド鋼片を仕上
    圧延前に800℃以上母材の鋼のAr3変態点以下の温
    度範囲に再加熱する請求項1から請求項3のいずれか1
    項に記載のチタンクラッド鋼板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016153140A (ja) * 2015-02-13 2016-08-25 Jfeスチール株式会社 クラッド鋼の製造方法
WO2018151318A1 (ja) * 2017-02-20 2018-08-23 新日鐵住金株式会社 鋼板
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