JPS5896862A - 複合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、複合被覆鋼板の製歯方法に関し、とくに溶
射および圧延両技術の有用な組合わせのＦに金属被膜上
に重ねてセラミックス被膜を被成させることにより、耐
食性、耐熱性、耐摩耗性あるいは耐酸化性その他の表面
特性を同時に兼ねそなえた複合波ｓｌ！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・その用途ゝ応じ
てと記のような種々の表面性状が＊＊ａれ、その要鯖に
応えるべく母材表面に上記の如き各檀特性をそなえる金
属またはセラミックスの被覆が行われている。

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、溶接肉盛りクラッド、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
できる被覆金属面からの制約によって多様にわたる上鮎
要鯖は充足され罐く、ざりとて鋼板のｌｌ１１１工程に
、所礒の金属破ａｔ必要に応じて適宜に選択実施でさる
ように各被覆法を組入れることは、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を招く不利がある０ またセラミックスの被覆法としては、たとえば耐熱セラ
ミックスをタイル状に形成して一板上に接着板涜すると
か、はうろう処理が行なわれているが、これらの方法も
被覆材料からの制約を受けるために、同−ｒ−１Ｍで種
々のセラミックスをＩｌｌすることとは困−であった。

この点溶射法は、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−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。

しかしながら溶射被膜の形成は機械的投錨効果によって
いるため、その密珊惨度は池の被覆法による場合と比べ
ると極めて低いので使用中にはく圏し易く、また溶射被
膜は溶−粒子の堆積層であるため多孔質であり、耐食性
改祷の用途ではシーリング材や１１に科などと併用しな
ければならないなどの不利がある。

とはいうものの溶射法は、上記の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の単層ざらには多
層での被覆がでさるため、耐食、耐熱および耐摩耗性な
どの緒特性に優れる表面被ｎｍ板のｍ１ｌｌ造に有用な
方法であるといえる。

ところで被膜の密着性を高める手段としては、圧廷後の
鋼板に溶射後、拡散熱処理を行うことが考えられるが、
この処理は母材鋼板の材質特性の面から峻かしく、また
溶射施工設備の大型化が必要となって経済性にも峻点が
あるほか、最上層かセラミックスである場合にはその密
着性は改ＩＩされ得ない。

また表面に溶射を施したスラブを、拡散処理した後、通
常の圧延を行う方法では、溶射被膜は圧延ロールと直接
接触するため、圧延中准めで強いせん断力を受け、しか
も溶射被膜と母材スラブの間で変形抵抗に差がある場合
には溶射被膜と母材との塑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′ｆ：得ることは一層＜、鋼
板被一層は凸凹の大さい、言わめて平坦度の悪い表面性
状となり、とくに最上層がセラミックスである場合には
このセラミックス層は破砕され、鋼板表面に均一に被ｓ
ＩＩされ得ない。

このように被一層に凸凹が存在する鋼板は腐食ＪＩＩＩ
＃ＩＦでその四部が優先的に腐食されやすく、シかも鋼
板に比べ電気化学的に責であるＮｉ　−Ｏｒのような１
２１１１層にこのような凸凹が発生した場合には母材鋼
板も局部的に腐食させることもあり、実用上極めて不都
合といえる。

またスラブに溶射を打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責面被−鋼板を得よ
うとする従来法においては、熱間圧延１度以下の融点１
有する金属や、圧延中ロール表面にきずを発生させたり
、損耗の原因となる耐摩耗性′ｆｔ有するセラミックス
系を溶射材料として使用することは事実上手５１　ｆｉ
だったのである。

この発明は上記の間臘を有利に解決するもので、従来不
１１１Ｔ　ｉｌとされた低融点金属や高硬度セラミック
スを波源材料として有利に利用できるだけでなく、金Ｉ
Ｉ４およびセラミックス両者の優れた性質を同時に付与
できる腹合被覆鋼板の製造方法を提案するものである。

すなわちこの発明は、圧延素材の板面に少くとも初層が
金属、最上層がセラミックスになる多層の溶射層を形成
する段階と、該溶射層を内にして他の圧延素材と重ね合
わせた積層材を出社湿度に均熱する段階と、該セラミッ
クス層の軟化状態において１檀層材に熱間圧延を加える
段階および圧延光予後に溶射層が延伸した複合被積層を
もつ圧延板を分離させる段階の結合になる複合被覆−板
の１１命方法である。

この発明で圧延素材の板面に初層として金属を溶射する
のは、鋼板に所望の特性を付与すると共に、母材との密
着性をとくに優れたものとするためであり、また最上層
をセラミック階とするのは、主に耐熱性および耐革耗性
の一層の改ｌＩ′ｆ：図るためである。

またこの発明で金属ならびにセラミックスの溶射法とし
ては、ガス、アークおよびプラズマ輸溶射などいずれも
が有利に適合、する。

以下この発明を集体的に説明する。

さてこの発明はまず、＠１図ａに示したように、圧延素
材たとえばスラブｌに金属の溶射層λを被成し、重ねて
セラミックスの溶射層３を被成する。

ついで溶射層コ、３を覆うように他のスラプダを重ね合
わせて積層材としたのち、過当な温度に加熱して熱間圧
延を施すが、この熱延前に行う熱処理は、通常スラブや
シートバーに対して行う均熱処理工程を利用して溶射被
覆金属のスラブへの拡散ならびにセラミックスの軟化を
促進させるものであり、この熱処理によって溶射金属は
気孔のない静浄な拡赦層を形成し、母材との密層性が着
しく改＠され、また圧延中セラミックスに作用するせん
断力を従来法に較べて格段に低減させることかできるの
で、変形抵抗の大きなセラミックス溶射層においても平
坦度の高い良好な被膜が形成されるのである。

すなわちＴｉＯ２，Ａｊ２０３．　ＭｇＯ、５ｉｎ２．
　Ｓｉ３Ｎ、。

ＺｒＯ２およびＯａＯなどのセラミックスもしくはこれ
ら２檀以上からなる腹合セラミックスは１ｏｏｏ″Ｃ以
上の温度では圧縮強ざか急激に減少して軟化する。この
軟化したセラミックスに圧縮応力を加えれば変形し、従
って、このように軟化現象を示すセラミックスに対して
は熱間成形が可能である。

しかし、この現象を利用し、スラブ上セラミックスを圧
延するには、従来技術では不可能であった。

というのはセラミックスＨｆｓがローＡＩ！ｉ面下に位
置するような圧延では、セラミックス層に極めて太さい
せん断力が作用し、セラミックス層は圧延中にハガレや
すく、またロール表面からの冷却作用も加わって、圧延
中破砕され、それ故、セラミックス層の熱間圧延を行な
うことは実際上端かしいからである。この点この発明に
従って第１図に示したごとくスラブｌに溶射したセラミ
ックス被膜ｒＩＩＪ３を涜うように別のスラプダを重ね
合せ、その後セラミックスを軟化させる目的で熱間圧延
前に熱処理を行うとセラミックス溶射層は均一に下地金
属層に被覆され容易に圧延することができたのである。

また溶射金属がＱｕなどのように鉄中への拡散がしにく
い金属では被覆金属の軟化もしくは溶融を目的とし、そ
の後の圧延によって溶射被膜を均一に圧着させるもので
あり、この圧着によっても被−金属は光分高い密着力が
得られる。

そして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ム１．Ｏ
ｕ、ＺｎおよびＳｎすらにはそれらを含む合壕などのよ
うな低融点金属の融点以上の温度における熱処理ならび
に熱間圧延が融液漏洩によるロール汚染のおそれなしに
実＃Ｌ口［になったのである。

でも同様に取扱い得ることｔ−確めた。圧延葉材のｊ＆
面に被成する溶射被膜の厚みは、金属層およびセラミッ
クス層を合わせて０．０！　−２０ｍｍ程度が好ましい
。というのはＱ、Ｑｊ　ｍｍに満たない薄層でばＩ！−
が不均一となって圧蝋時に正常な被覆層が得−＜、一方
〃１ｌＩＩ１１を超えると溶射中および均熱処理中に被
膜かはく畷し易くなるからである。

また熱延前に行う均熱処理は、通常のスラブに対する均
熱処理工程を利用して行うのが経済性の面から有利であ
り、均熱温度１９００〜１ＩＩｏｏ″Ｃ１均熱時間Ｏ，
ｊ　−ｔＯｈｒの範囲から適宜に定めればよい。

なお均熱処理中、金属被膜層の酸化がとくに間聰となる
場合には、従来金属被膜層表面に環境遮断剤を被覆する
必要があったが、この発明では金′ｉＩ４被膜上に重ね
て被成するセラミックス被膜がこの役目を果たすので特
別の配慮は必要なく、また上記セラミックスの被膜は、
圧延後重ね合わせたａＳｔ面のはく離を容易にする点で
も有用である。

金属溶射材料としてＡ）を用いる場合はムｌ単独でなく
、まずＦ６−　Ａｊ層を被成しこの上方にム１を溶射す
るという組み合せで行なうのが会真間化合物の生成を防
止する上で有効である。

またＯｕおよびＺｎ金属もしくはそれらを含む合金は耐
海水性および耐食性を要求される一板の仮置材料として
有用であり、従来はめ９８法によって主に製造されてい
たが板厚が大きい鋼板でしかも大量に製造するのは不向
きであり、この点融点以上の濃度で熱間圧延ができるこ
の発明法で行なうことは工業的にきわめて有効である。

ざらにＯＯおよびＴ１金員は耐摩耗性、耐熱性および耐
良性に優れているため、従来単独あるいはＮｉ、Ｏｒな
どとの合金として圧延−板に溶接肉盛されていたか、こ
の溶接肉盛では一板の熱歪による変形および接合部近傍
の材質劣化の間−があってコストが高くつく不利があり
、また従来法による溶射は前述したごと〈被嘆の密着性
が弱いことおよびＩＩ膜の気孔の存在などのためその用
途は限られていた。この点この発明法によれば上記の欠
点を有利に防止でき、低コストで品質の良い被覆鋼板が
得られる。

また、最外層に被成するセラミックス材料としてたとえ
ばＡｊ　ＯとＴｌＯ２との腹合セラミックス３ は各々単独の場合よりも緻密な被遍が得られ、またム１
０　　と５１０２との寝台セラミンクスは熱衝撃性　３ が機めで良好であって、いずれもＡ！２０３単独では軟
化が光分でないｑＯＯ〜／コｏｏ”ｃ程度の１度域での
熱間圧延を母材の要求特性の面から行なわなければなら
ない場合であっても、渡合セラミックスによる軟化温度
の低下が利用され得る。

その他ＭｇＯはＡｌ２Ｏ２との偵合で、またＳｉ３Ｎ４
はＡｌρ３もしくはＴｌＯ２との寝台で用いることが軟
化点を下げるのに有効である。

そしてｚｒ０２はＱａＯ、ＭｇＯとの寝台セラミックス
で耐熱性および熱１１！寧性が極めて良好となり、ｃｒ
３ｏ２は熱衝撃および耐摩耗性が優れている。

なおり２０３＋　ＰｂＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは上述セラ
ミックスの高温時の圧縮強さを低下させ熱間圧延を容易
にする効果があり、圧延仕上湿度が１０００″ｃ填下の
場合には特にその使用か有効である。その際１％以内の
添加ではその効果に乏しく、一方Ｈｓ以上では溶射時に
はく離を生じるので好ましくない。

以上のことから上記セラミックスを使用するに際して単
独またはこれら一種以上からなる腹合セラミックスを有
利に用いることができる１、Ｊまた、溶射被覆したスラ
ブまたはシートバーを第１図ａ。

ｂ８よび０に示した如く重ねて組み立てすることによっ
て圧延中溶射被膜には極めて低いせん断力しか作用しな
いので被覆かはく噛することはなく極めて均一に被覆さ
れた鋼板が得られる。

さらにこの圧延中には、スラブ間に存在する溶射Ｉ！一
層は外！！部に比べて高温度に保持される時間が長く、
シたがって軟化保持時間が長時間となり、圧Ｆ率の大き
い圧延も充分できる。

ごて表１にこの発明に従う複合波ａｆ幽板の製造実験に
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１ラスト処場な行い、表２に示
す溶射材料を用いて各種厚さを有する溶射Ｉ！膜を寝台
被着し、しかるのち表３に示す組み合せで一合被覆鋼板
を製造した。

表３中番号１１．１２は比較例であり、番号１〜１０は
この発明の製造方法によるものである。また表２中番号
１．１３は比較例である。すなわち溶射被膜の合計厚さ
が３１７１１１１１を超える表２中番号１２の試料は溶
射後一部被膜がはく離し、その後の処理ができず、また
溶射被膜の合計厚さがｏ、ｏｓｗｘ未満の表２中書号１
３の試料は、表３中番号１２の成績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局部的に鉄地が露出
し、正常な表面被涜鋼板は製造できなかった。

また′！Ｉ３中番号１１は溶射被覆面が圧延ロールと接
触する方法で２造したためすべて溶射被膜は割れて、正
常な複合被覆鋼板は得られなかった。

これに対して、この発明に従う表３中番号１〜１ｏの各
試料は被覆層の密着力が高く、熱衝撃試験（／１００″
Ｃに保持された電気炉に７５分間装入し、ｌｌ００”Ｃ
／８ｅＯの冷却速度’ｔ’　Ｗ　−Ｑ　ｆ　；ｂ　コト
ｔ　Ｊ　回４１１にり返し被膜のはく離を観察した。試
験片寸法１ｔｘｊＯ’ｘ＆’　、を−板厚）でも＊膜ノ
はく離は生ぜず、また耐禽性（ＪＩＳ　Ｚ２３７１）お
よび耐摩耗性（エメリ布に試験片を圧力Ｊ　ｋｇ　ｆ　
／ｃ璽　、摩擦速度／＠／８６０で／　ｆｌｌｉｎ押し
つけ摩耗させた後の減量ｒｔＩＳｌ定し、その値を硬質
クロムメッキの値と比べ摩Ｎ俵の１ｌＩＩ！最が半分以
下のものに対して表中○印を付しな。）も良好であった
。

ｆｌ　上ｆ）　５１４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
場合においてもほぼ同様の効果が得られるのはいうまで
もない。

以上述べたようにこの発明によれば、金属ならびにセラ
ミックスの両特性を活かした獲合被ａｉｔｍ板を、格別
の設備を必要とすることなしに既存の均熱ｌＲ１１や熱
延ｅ４ｓを用いて通常の熱延板と同様の処理工柵で簡便
に製造することができる。

またこの発明でＧま、従来高い密着強度の下に被１１１
させることが困鐘であった低融点金属やセラミックスも
破禰材料として使用できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

構１図ａ、ｂおよび０はいずれも、この発明に従う圧延
素材の種層ＶＶＳを示Ｔ＃面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　圧延素材の板面に少くとも初層が金属、最上層がセ
   ラミックスになる多層の溶射層を形成する段階と、１Ｉ
   Ｉｆｉ射層を内にして池の圧延素材と重ね合わせた積層
   材を圧延濃度に均熱する段階と、蒙セラλツク層の軟化
   状態において該柵層材に熱間圧延を加える段階および圧
   延完Ｔ後に溶射層が延伸した複合被覆層をもつ圧延板を
   分ｍさせる段階の結合になる腹合被覆鋼板のＩｌ！遣方
   法。 ｚ　ａの圧延素材が、予め板面に被成した少くとも初層
   が金属、最上層がセラミックになる多層の溶射層をそな
   える１紀載の方法。 ＆　池の圧延素材が、予め板面に被成した金属またはセ
   ラミックス溶射層をそなえる１紀載の方法。 ４　＃耐層の形成が、圧延素材の両面にわたる１．２ま
   たは３記載の方法。