JPS5887223A - 金属被覆鋼板の製造方法 - 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】 この発明は、金属被覆鋼板の製造方法に関し、とくに溶
射および圧延両技術の有用な組合わせにより、耐食性、
耐熱性、耐摩耗性あるいは耐酸化性その他の表面特゛性
を有利に改善し得る金属被覆鋼板の簡便な製造方法を提
案しようとするものである。

鋼板の用途は近年、多種多様にわたり、それらの用途に
応じて・上記のような檀々の表面性状が要りされ、この
ｖ＃ｌＩに応えるものとして母材表面に上記の如き各種
特性をそなえる金属またはセラミックスを被成した金属
被覆鋼板が開発されている。

このうち鋼板表面に金属を被成する方法としては、従来
からめつき、蒸着、溶接肉盛フラーラド、圧延クラッド
、カロライジングおよびクロマイジングなど多数の方法
が知られているが、これらの方法においてはそこに使用
できる被覆材料に制約があるため多様にわたる上記ｇ！
精は充足され■く、さりとて鋼板の製造工程に、必要と
する被覆材料に応じて適宜に選択使用できるように各被
覆法を組入れようとすると、処理工程が複雑となって生
産性の低下ならびにコスト高となる不利が生じる。

例えば、一枚の軟鋼スラブの間に同じく一枚のステンレ
ス鋼板を挿入し、ついで圧延することにより表面ステン
レス被覆鋼板を製造する圧延クラッド法では、前処理と
して軟鋼スラブ表面にＮ１めつきを施すことが必要であ
るため高価となる他クラッド材の密着性も低く、またク
ラツド比を大きくすることが困鹸でもあるので耐熱、耐
食および耐摩耗性等の多目的被ａｍ板の製造法としては
不向きである。

いっぽう溶射は、その適用がほとんどの金属およびセラ
ミックスについて可能であり、しかも被覆処理が単一工
程ですむため表面被覆手段として広く使用されている。

しかしながら得られる溶射被膜の密着性は機械的投錨効
果にたよっていて４の密着強度は他の被覆方法による場
合と比べると低いため使用中にはく離しやすく、また溶
射被膜は溶融粒子の堆積層であるので、多孔質であり、
耐食性改善の用途ではシーリング材および塗料尋と併用
しなければならないなどの欠点がある。

溶射法は上記した欠点を除けば、単一工程でほとんどの
金属およびセラミックスにつキ、単層および多層でめ被
覆ができるため、耐食、耐熱および耐摩耗性に優れる表
面被ｌ１ＩｉｉＩ板の製造に有用な方法であるといえる
。

なお被膜の密着性を高める手段として、圧延後の鋼板に
溶射後、拡散熱処理を行うことも考えられるが、母材鋼
板の材質特性の保持を考えると麺かしく、また溶射施工
設備の大型化が必要となるため経済性に難点がある。

また、特公昭ｓｓ−，１ｌｉｒｊ号公報には表面に溶射
を施したスラブを、拡散処理した後通常の圧延を行って
高耐食性鋼板を製造する方法が提案されているが、この
方法では、溶射被膜は圧延ロールと直接接触するため、
圧延中極めて強いぜん断力を受け、しかも溶射被膜と母
材スラブとの変形抵抗に差がある場合には溶射被膜と母
材との照性変形量に差が生じることも相まってやはり良
好な被膜を形成することは■しく、たとえば＃Ｉ１図に
その１例を示したように鋼板表面は凸凹の大きいきわめ
て平坦度の悪い表面性状となる。＃Ｉ１図に示した写真
は溶射材料としてＩ（ｉ％Ｎ１−ｘ％Ｑｒを溶射したス
ラブを１３００℃に加熱後常法に従って熱間圧延した鋼
板の被覆層の顕微鏡組織写真である。

このように表面が凸凹である鋼板は腐食環境下でその四
部が優先的に腐食されやすく、実用上極めて不都合とい
える◎ざらにスラブに溶射を行いその後溶射面が圧延ロ
ールに直接触れる形で圧延する方法によって表面被１１
ｍ板を得る従来方法においては、熱間圧延温度以下の融
点を有する金属や、圧延中ロール表面のきず発生および
損耗の原因となる耐摩耗性を有するＮｉ　−Ｑｒ　−Ｃ
ｏ系などの高硬度金属を溶射材料として使用することは
事実上不可能だったのである。

発明者らは上記したような実状を考慮し、その解決のた
め鋭意研究を重ねた結果、従来不可能とされた低融点金
属や高強度金Ｘなどを溶射材料として用いる場合であっ
ても、平坦度が高く良好な表面性状の被覆層をそなえる
表面被覆鋼板を工業的規模で簡便かつ安゛価に製造でき
る方法を新たに開発したのである。

すなわちこの発明では、スラブやシートバーなどの圧延
素材の板面に金属溶射を行い、その溶射面を内にして他
のスラブもしくはシートバーまたは別途に溶射を施した
他のスラブもしくはシートバーを重ね合わせ、ついで熱
間圧延を施し、しかるのち圧延板を分離することをもっ
て解決手段とするのである。

以下、この発明の実施態様について具体的に説明する。

さてこの発明ではまず、第一図ａに示したように圧延素
材たとえばスラブｌに被成した溶射層λを置うように別
のスラブ３を重ね合わせて積層材とし、ついで適当な温
度に加熱したのち熱間圧延を施すが、かくすることにま
り熱延中溶射被膜に作用するせん断力を従来法に較べて
格段に低減させることができ、変形抵抗の大きな金属を
被成した場合においても平坦度が高い金属被覆鋼板の製
造がｉＪ能となった。ｔた重ね合わせたスラブの周囲を
溶接などで接合しておくことにより、従来法では実現で
きなかったＡｔ　＋　（Ｅｕ　＋　Ｚｎおよび３ｎさら
にはそれらを含む合金などのような低融点金属の融点以
上の温度での熱処理ならびに熱間圧延が、融液による汚
染のおそれなしに実現可能になったのである。なお積層
材が＠−図す、ｑにそれぞれ示したように、本ね相手ス
ラブ３の片面または両面にも金ｍＷＩ射層ダまたはｑ′
をそなえる場合でも同様に取扱い得ることを確めた。な
お図中番号Ｊ＋５′ははく層剤である。

圧延素材の表面に被成する溶射被膜の厚みは、０．０／
〜〃酩程度が適当である。というのは０．０／關に満た
ない薄層では均一な被膜が得難く、一方２０ｍを鰯える
と溶射中または均熱処理中に被膜がはく離し易くなるか
らである。

圧制前における均熱処理は、通常のスラブに対する均熱
工程を利用して行なうのが経済性の面から有利であり、
均熱温度はり００〜／グＯＯ℃の範囲が望ましい。

なお、熱処理中金属表面層からの酸化が特に問題となる
場合には金属表面に環境遮断剤を被覆する必要があるが
、これは圧延後重ね合せた被覆面をはく離させる目的に
用いる材料と同じでよく、一般的にはＺｒＯ□、　Ｔｉ
Ｏ２，ＭｇＯｒ　Ａ１２０３ｒ　５ｉｎ２などのセラミ
ックス粉末をアルコール中に懸濁すせハケ塗りするか、
または金属被膜上にセラミックスをガスもしくはプラズ
マ溶射にて被覆させる。

酸化防止もしくははく離を目的としたセラミックスの被
覆は必ずしも必要としないが、均熱処理時間がｊｆＲ１
間を超える場合、もしくは低融点金属を融点以上の温度
で均熱および熱間圧延な行なう場合には、富ね合せ材へ
の拡散または融液による汚染を防止する上で必要である
。酸化防止もしくははく離を目的とするセラミックスの
溶射被膜厚さは０．００Ｋ　＝　０．１００　ｓｓｍの
範囲が望ましい。というのはｏ　、　ｏｏｓ−満では被
膜が不均一で酸化防止およびはく離材として効果に乏し
く、一方、０−１００　ｗｉを超えると圧延後セラミッ
クス層を除去するのが困醸となるからである。

均熱処理後積層材に熱間圧延を施して、溶射層を圧延−
）ｔ（転）二圧延するが、かかる積層材の熱間圧延Ｇこ
おいては、圧廷中溶射被膜に作用するせん断力を従来法
に比し格段に低減させることができ、従って変形抵抗の
大きい金属を被成した場合においても平坦度の高い金属
被覆鋼板を得ることができる。

なお上記した熱間圧延後、必要に応じて冷間圧延を行う
こともできる。

第３図に、この発明法に従いＮｉ　−Ｑｒ金合金被覆し
た鋼板の被積層の顕微鏡組織写真を示す。同図より明ら
かなように平坦度が極めて高い被膜が得られ、また曲げ
加工性能ならびに耐食性も従来法により得られた被膜と
較べてすぐれていることが確められた。

次しこ第ｑ図に、Ｆｅ　−ｋ１合金の溶射被膜上にさら
に１４を溶射し、１２００℃、１時間の均熱処理のあと
圧下比ｑで熱間圧延を行って得られた被覆鋼板の被積層
の顕微鏡組織ダ真を示す。同図より明らかなように均一
でなおかつ広い拡散帯が形成され、また一般にムｔの溶
射後拡散熱処理を施した組織にみられ勝ちの金属間化合
物も全く観１１されず、良好な被膜性状を呈しているこ
とがわかる。

このようにＡ！被被覆場合は、Ａ！単独ではなくまずＡ
４−Ｆｅ層を被成し、さらにこの上に重ねてＡ４層を被
成する多層溶射を行うことが金属間化合物の生成防止に
関しとくに有効であり、このような多層溶射の場合でも
被覆金属の融点以上の温度で均熱処理を施して溶射被膜
の密着性を大幅に改善できた。

その他ａｕ　＋　Ｚｎもしくはこれらを含む合金などの
低融点全編も溶射材料として使用でき、その耐海水性、
耐食性などすぐれた特性を発揮させることができる。ま
たＱＯやＴ１などは従来専ら溶接肉盛りの手法により圧
延鋼板に被Ｍ−８れ、上記の手法では鋼板の熱歪による
変形や接合部近傍における材質劣化などが懸念されるた
めその用途は限られていたのであるが、この発明により
そのすぐれた特性すなわち耐摩耗性、耐熱性および耐食
性などを上記した弊害を伴うことなしに十分発揮させる
ことが可能になった。

なお前述した如く圧延前に行なう熱処理は溶射被覆金属
のスラブへの拡散を主とした目的としているものである
が、被ａｍ板の使用環境によっては拡散帯は小さくても
よく、熱処理時間は３０分〜Ｓθ時間の間で適宜に選択
すればよい。

たとえば拡散帯が第３図に示したごとく〃μ票程度であ
っても被覆層の密着強度は表１に示したごとく極めて優
れていた。

表１　密着強度の測定結果 またＣｏやＯｕ　ｌ　Ｔ土など鉄中への拡散がしにくい
金属では被覆層Ｊ１１を軟化もしくは溶融させる−こと
により、その後の圧延によって溶射被膜を均一に圧着さ
せることができ、かかる圧着によっても表２に示すごと
く被覆金属は十分高い密着力が得られる。

表２　密Ｓ強度ｉ？よひ曲げ試験結果 さて表３（どこの発明に従う金ｌ１４１ｊｌＩＩＩ鋼板
の製造実験に用いた供試スラブの化学組成および寸法を
示す。

これら各スラブの表面にブラスト処理を行ない表４に示
す溶射材料を用いて種々の厚ざを有する溶射波膜を被成
し、表５に示す組み合せで表向被部鋼板を１造した。

衣５中缶号３ｑ〜Ｑは比較例であり、番ｖｌ〜３３は本
発明の製造方法である。−また表４中番号ノ＋〜イθは
比軟例である。すなわち溶射被膜の厚さが厚４゛き゛た
ａｔ　４中番号２ｖ、ムは溶射後一部はく離を生じその
後の処理ができず、また溶射被膜の厚さが薄すぎた表着
中番号Ｂは表５中番号３Ｓの収線かられかるように溶射
被膜が不均一であるため圧延時に一部状地が緩出し、正
常な表面波Ｓ！鋼板は製造できなかった。

また表５中番号３６　＋　３１　、Ｎおよび％の試料は
、溶射被櫨面が川蝉ロールと接触する方法で作成したた
め、すべての被膜につき６門は大きくなり、しかも一部
母材鉄地が露出し正常な表面波＆鋼板は侍られなかった
。

さらに表５中番号ｎの試料では、低融点金−のＡｔが均
熱炉装入中に炉床に流れ、炉を損傷し、またＬＥ延延中
おいても融液が飛散し正常な被膜はＣきなかった。

これに対して口の発明に従う、＆５中番号ｌ〜３３の各
試料は、断面ミクロ観察結果から均一で平坦度の高い被
覆層が得られていることが確められ、また曲げ試験（Ｒ
−コｔ、、／１００表曲げ）および密層性試験において
も、極めて良好な結果が得られ、とくに曲げ試験では、
すべての被覆層にｉ１］れおよびはく離は認められず、
密着強度測定試験では母材−被膜間ではく離することは
なかった。

以上、実施例では圧延素材としてスラブを用いた場合に
つき主に説明したが、シートバーを用いた場合でもほぼ
同様の効果を得ることができた。

以上述べたようにこの発明によれば、金ｗ４被曹鋼板の
製造につき格別の設備を必要とすることなく既存の均熱
処理設備および熱延設備を用いて通常の熱延板と同様の
工程で容易に製造でき、また従来不可能とされたＡｌ　
＋　Ｏｕ　ｒ　Ｚｎなどの低融点金属およびＮｉ　−（
３ｒ　−Ｃｏ系合金などの高硬度金属の被置劇板の製造
も工業的規模で簡便に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法に従うｔ６％Ｎ１−〃％Ｑｒ合金の溶射
被ａｌｌ１層の顕微鏡組織写真、第２図ａ・ｂおよびＣ
はいずれもこの発明に従う圧延棒材の積層要領を示す断
面図、第３図はこの発明に従い得られたＮｉ　−Ｏｒ被
ｓｉ＃ｌｉ板の被覆層のＭ微鋭組織寥真、第す図は同じ
（Ｆｅ　−Ａｊ被膜上に重ねてＡＩ被被膜被成した複合
波ａｔ鋼板の被覆層の顕微鏡組織写真である。 特肝出願人　川崎製鉄株式会社 ′　　　第３図 第４図 第２図 ｔａ）　　　　　　　、−ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　圧延素材の板面に金属の溶射層を形成する段階と、
   該溶射層を内にして他の圧延素材と、重ね合わせた積層
   材を圧延温度に均熱する段階と、該積層材に熱間圧延を
   加える段階および圧延完了後に金属溶射層が延伸した被
   覆層をもつ圧延板を分離させる段階の結合になる金属被
   覆鋼板の製造方法。 ２　他の圧延素材が、予め板面に被成した金属溶射層を
   そなえる１記載の方法。 ３、　金属溶射層が、一種以上の異種金属の複合層から
   なるｌまたは２記載の方法゛。 ｔ　金属溶射層の形成が、圧延素材の両面にわたる１．
   ２ｔたは３紀載の方法。 ５、圧延素材の両面にわたる金属溶射層が、互いに異種
   金属材料である番記載の方法。 巳　積層材の重ね合わせにおける金属溶射層が互いに異
   種金属材料であるｌ＋２＋：！’＋４ｆｉたは５記載の
   方法。 ７、　金属溶射層を内にした圧延素材同志の重ね合わせ
   か、七テミツクのは＜Ｉｌｌ剤を介挿したものであるｌ
   　＊　”　＋　３　＋　４　＋　５または６記載の方法
   。