JPS5953157B2 - ストリップの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同種又は異種の金属の層を有するバイメタルの
如き多層金属薄板即ちストリップを製造する方法に係わ
る。

１９６８年６月１１日付のセンジミア（Ｓｅｎｄ２ｉｍ
ｉｒ）の米国特許第３、３８７、３５７号にはバイメタ
ルを作製する方法が記載されており、この方法によると
、錆落しされた２枚のスラブと、このスラブの間に挿入
された２枚のステンレスシートと、このステンレスシー
トを分離するようにステンレスシートの間に挿入された
酸化マグネシウム被覆とを有する金属層の束をプラネタ
リー圧延機による１段圧延でストリップの厚さに圧延し
ている。

この金属層の束は圧延に先立つて高温で加熱されるが、
このときに使用される高温ガスが金属層の側部から金属
層の間に侵入して金属層の表面を酸化して圧延による溶
接効果を減少することを防止するために、この従来技術
では金属層の束の側部を予め気密に溶接しておき、これ
を圧延機の供給ロールに供給している。かくして圧延さ
れた金属層の束では、隣接するスラブとステンレスシー
トとｊは互に圧延によりて溶接されるが、隣接するステ
ンレスシート同士はその側部以外は溶接されないままに
なつている。そこで、この金属層の束から２個のバイメ
タルを得るには、予め溶接されていた両側部を切り落さ
なければならない。即ち、こ・の従来技術による方法で
は、金属層の束の両側を予め気密に溶接する必要があり
、更にこの溶接された両側部を圧延後において切り落さ
なければならないという複雑な行程が必要であると同時
に材料が無駄になるという欠点がある。本発明の目的は
前述の欠点を除去し、簡単な方法でしかも経済的に多層
のストリツプを製造するための方法を得ることである。

本発明によるストリツプの製造方法は、金属層の束の溶
接してはならない接合面に沿つて溶接防止材料の層を適
したものをプラネタリ一圧延機による強力な１段圧延で
ストリツプの厚さに熱間圧延して複数個の金属層を有す
るストリツプを製造するものであり、金属層の束を組立
てる段階と、この金属層の束をプラネタリ一圧延機の供
給ロールに酸化温度以下の温度で供給する段階と、金属
層の束の両外面にプラネタリ一圧延機の加工ロールの上
流領域で高温の熱を適用する段階とを有し、溶接される
べき金属層の間の接合面の温度が、前記加工ロールが金
属層の束に最初に接触する点の上流側では酸化温度に達
しないように金属層の束の供給速度を選択することを特
徴としており、５これによつて、従来技術において必要
とされていたスラブやシートの側部の溶接が不必要とな
り、互に効果的に溶接された複数個の金属層を有するス
トリツプを容易に製造することができる。

溶接されるべき金属層としては、例えば低炭素鋼のスラ
ブやステンレス鋼のシート等を使用することが可能であ
り、溶接防止材料としては酸化マグネシウムを使用する
ことができる。そして、このような材料の金属層をプラ
ネタリ一圧延機の供給ロールは冷間で導入する。然しな
がら、高い生産性を得るためには金属層のスラブを予熱
することが可能ではあるが、この予熱温度は酸化温度以
下の温度、例えば低炭素鋼では４００℃を越えない温度
である。プラネタリ一圧延機の供給ロールと加工ロール
との間の特定な場所で金属層に与えられる熱は酸素−プ
ロパンバーナー等の装置によつて供給される。金属層の
束の表面に与えられるこのような熱は、スラブの表面の
温度をスラブの融点近くまで上昇はするけれどもその内
側はまだ冷たい状態に保持されるようなものである。熱
が最初に適用される点は、金属層の束が実際に変形され
るまでは酸化温度には達しないように選ぶことができる
。

加熱領域の長さは、各スラブを所要の変形温度に持つて
行くのに必要な熱の量で決定され、加熱領域の終りとロ
ール噛合部との間で金属層の束の外側と内側との温度差
が徐々に減少する。

スラブの熱い外側表面からの熱損失を減少させるために
、スラブの外側からの高熱が伝導によつてスラブ内に深
く浸透する迄は熱隔離又は反射遮蔽でこれらを保護する
ことが好ましい。この段階は絶対必要ではないが、エネ
ルギーを節約し酸化を減少することができる。通常の余
り強くない加熱によつてこの工程を行うことは可能では
あるが空気を予熱し、酸素の量を増加し又は空気の代り
に酸素を使用して炎の温度を上昇し、スラブの表面に直
角な温度勾配を作り、金属層の束がロール圧力を受ける
ときにはスラブの表面は所望の温度に正確に到達するの
で、あまり強くない熱を使用するときよりも更に精密な
ものとすることができる。

しかしこのような熱勾配を生じさせるには、高温の炎を
衝突させることによる加熱が最善の方法である。

超高周波誘導加熱（４０００へルツ）はスラブの表面層
を等しく適切に加熱することが可能であり、電子ビーム
、高熱照射などのような他の方法もある。本発明は、亜
鉛メツキ板の価格より安い価格でステンレス鋼の合せ板
を作り得ると言うような大きな経済的利点を有する。

本発明は、非貴金属基板上に貴金属を接着するための方
法のみに限定されるべきものでもない。

例えば、金属層の束が３枚の低炭素鋼板材だけで形成さ
れ、その中間面に沿う選択されたしま状部分が溶接防止
被覆で処理されると、圧延及び熱処理後に出来たストリ
ツプは、軽量構造部材又は熱絶縁体として非常に有用な
細胞構造を形成するように膨張することが出来る。次に
、添付図面を参照して本発明の好適実施例を説明する。

第２図にはステンレス合せストリツプを製造する金属層
の束が示されている。

スラブ１及び２は低炭素鋼が好ましく、その内面はシヨ
ツトブラスト等によつて錆落ししてあり、錆及びグリー
スが″取除かれたステンレスのシート３及４と共に積重
ねられ、これらの少くとも一枚の内面即ち接合面は溶接
防止被覆３″″で被覆されており、この防止被覆の主な
材料は良く知られているように酸化マグネシウムである
。スラブはプラネタリ一圧延機による変形で僅かに側方
に拡がるから、ステンレスのシート３及び４の幅はスラ
ブ］及び２の幅より僅かに広いことが好ましい。もしス
テンレスのシートの幅が正しく選定されるならば、仕上
がつたステンレスと低炭素鋼のスラブとの合せストリツ
プの側縁を切り落す必要はない。第１図において、第２
図に示された金属層の束は供給ロール５，５″によつて
プラネタリ一圧延機の加工ロール８，８″に供給される
。

第２図に示す金属層の束は溶接する必要なしに単に積重
ねられ、冷間で供給ロール５，５″に導入される。積重
ねられた金属層の束は加工ロール８，８″の噛合い部分
に到達する前にバーナー６，６″及び熱隔離装置７，７
″の間を通過する。金属層の束は次に加工ロール８，８
″の噛合部分を一回通過することによつてストリツプ厚
さに圧延され、そのあとでつや出しロール９，９″を通
過する。接着を強化するため非酸化雰囲気内で箱焼なま
しされたあと、先行技術のように、これらのストリツプ
は互に束縛されること無しに別々のコイル巻き取られる
。第５図を参照して更に詳しく説明すると、供給ロール
５，５″を通つたあとの金属層の束１，３，３″″，４
，２はバーナ６，６″の間を通る。

これらバーナ６，６″はスラブ１の頂面とスラブ２の底
面とを強く加熱している。バーナ６，６″は適当な間隔
でスラブに平行に置かれた板を有し、スラブはバーナ６
，６″で発生した熱を最高に吸収することが出来る。バ
ーナ６，６″は高温度の炎を生じるブタン及び酸素のよ
うな浸炭ガスを使うことが好ましい。このガス混合物は
適当な管を通り、混合弁を通つて中空なプレート内に供
給される。これらのプレートには多数の孔が近接して設
けられている。これらの孔の各々は小さいが非常に熱い
炎を発生する。これらの極めて熱い炎はスラブ１，２の
面を、金属が耐え得る最高の熱変化度である融点に近い
温度まで加熱することが出来る。ガスの割合は還元炎を
僅かに生ずる程度に調節され、燃焼生成物はスラブと熱
隔離装置７，７″との間を通つて導かれ、そして必要な
らばフアンによつて孔１０，１『を通つて排出される。

これらの孔は、熱離隔装置７，７″の主要部を過ぎた所
で高熱がスラブ１，１″によつて徐々に吸収々さる部分
を過ぎた所に配置されている。

この温度では燃焼生成物は少いので、高温に加熱された
スラブの外側は発錆しない。スラブの厚みを横切る熱の
浸透は、バーナ６の第１列との最初の接触から始まり、
スラブの面が加工ロール８，８″の方向に進んでバーナ
６，６″の最後の部分に達した時には、スラブは、高温
の表面から低温の内部への温度勾配が伝導によつてほと
んど無くなつたあとで、その温度が正確な変形温度に達
するのに十分な程度の熱を吸収する。

超高周波誘導加熱（例えば４，０００ヘルツ）も又金属
が耐え得る最高の熱変化度を作ることが出来る。

電子ビーム及び他の燃焼物も他の代替の方法である。こ
れら他の加熱装置の或る物は、還元反応性の燃焼ガスを
作らないので、スラブの外層を過度の酸化から保護する
ため外部から還元雰囲気を導入することが好ましい。加
熱が終る点から、スラブの加熱された表面は、スラブの
近くに平行に置かれた熱隔離装置７，７″の熱反射材料
の板によつて熱損失から保護されることが好ましい。

ステンレスシート３，４を含むスラブの外側層が、外面
から内部へ熱を伝える時間の長さは、スラブの厚さ、金
属の伝導度及び温度勾配によつて決められる。

それゆえ供給ロールの供給速度は、ステンレスシートと
接触するスラブの面が、加工ロール８及び８゛が最初に
板材と係合する線Ｒ−Ｒで示される点に達するまでは酸
化温度（低炭素鋼で５００乃至６００℃）に達しないよ
うに選択される。この熱浸透を目で見て判るように説明
するために、点線Ｓ，Ｓ″が熱の浸透の程度を示すよう
に２個のスラブに沿つて引かれている。

従つて、線Ｓ，Ｓ″の外側の範囲は酸化温度より上にあ
り、線Ｓ，Ｓ″の内側の範囲は酸化温度より下にある。
線Ｓ，Ｓ″は、スラブの束が垂直な線Ｒ−Ｒに達する点
で、ステンレスシート３，４に到達することが理解され
るであろう。ストリツプの厚さに一段で変形が始まるの
はこの点である。

この変形の間に、加工ロール８，８″で変形に消費され
るエネルギーの大部分は熱に変換されて加工片の温度を
上昇する。変形の間、ロール圧力は空気がステンレスシ
ートと、スラブとの間の面に近づくのを防ぐので、こ・
では酸化の危険は無い。中間面の面積はスラブからスト
リツプへの変形で約２０倍ないし５０倍以上に増加し、
変形前の最初の束のスラブの面上にあつたかも知れない
酸化物の粒子又は他の粒子は、圧延されたストリツプの
接合面の２％ないし５％のみに表われ、残りの表面はす
べて変形によつて作られた新しい面であり、こ・におけ
る溶接による接着は完全である。

次の焼なましで、接着性はさらに強められる。再結晶に
よつて粒子が中間面を通つて成長して２個の金属をより
一層確実に一体化する。プラネタリ一圧延機で加工片を
急速に一段で変形させることは、前述の如く加工片の温
度を上昇させ、平均温度７００℃で加工ロールに入る束
は、ストリツプとして８５０℃から９００℃の温度で加
工ロールの噛合部分を離れる。

しかし乍らこの温度の上昇は完全に圧延機の操縦者の制
御下にある。もしスラブがより遅く供給されると、各加
工ロールはより少ない圧延を行ない、一方ほぼ同じ量の
熱，がスラプから持ち去られ、温度上昇はより低くなる
。多くの場合、こ・に述べた実施例のように、一般法則
として、金属面は加圧下で高温の時は互に激しく拡散す
るので、温度上昇は望ましいものである。しかしながら
、金属の一方又は両方が非常に強く互に浸透することに
よつて好ましくない特性を有する合金の層を発生するよ
うな金属の組合せがある。例えば低炭素鋼にアルミニウ
ムを合わせる時、アルミニウムと鉄の合金はもろく、も
しこのような合金の層がアルミニウムの合せストリツプ
内に形成されると、ストリツプを曲げたり引抜いたりす
るときにこの合金の層がそのもろさのためにはげ落ちて
しまう。本発明による方法は前述のようにバイメタルの
生産に好適ではあるが、このような場合金属層の束が第
５図の線Ｒ−Ｒに達したあとで、圧延機の速度、供給速
度、冷却温度などは、変形のエネルギーによつて生ずる
熱の増加が加工ロールによつて持ち去られ、加工片の温
度がロールの噛合部分中においては、好適には６００℃
乃至７００℃の範囲内に保たれるように調整する必要が
ある。

例えばアメリカ特許第３，７８９，６４６号によるプラ
ネタリ一圧延機は、加工ロールの組立体全部が剛性のあ
る固定の梁で支持され、この梁は外側レースとして使用
されており、もし全べての加エカールを巨大なローラー
ベアリングとして考えられるならば、加工ロール圧力は
今まで可能であつたものの２倍から３倍高いものを得る
ことが可能である。

即ち、通常の熱間圧延温度よりかなり低い温度における
金属の圧延を容易にする。そして、ロールの噛合部分に
おける温度を６００℃乃至７００℃の一定の低温に維持
しながら圧延することが可能である。これに対して、こ
のような低温で鋼を圧延するとより多くのエネルギーが
消費され、これと反対に、もし熱が加工片内に残留して
高い温度増加が生ずるならば、これは望ましくない或る
種の新しい影響を生ずる。

変形が６００℃より低い温度で始まる時は、塑性変形の
エネルギーは最終のストリツプの厚さによつては１トン
当り７０ＫＷＨ以上にのぼり、これは４００℃又はそれ
以上の温度上昇を生ずる。従つて、第２図に示すような
ステンレス鋼の束が高いほうの再結晶点（Ａ３）以上で
圧延機から出るように適当な供給速度及び圧延速度を使
つて圧延すると、次の必要な処理をしたあとでは深絞り
特性を示すであろう。第１図のロール９，９″は、プラ
ネタリ一圧延機と縦に置かれた仕上げ即ちつや出し圧延
機を表わしている。

このようなつや出し圧延機は、個々の加工ロール８，８
″を通過するときに残された僅かな痕跡を持つストリツ
プ１″の表面を仕上げるために使用される。つや出し圧
延機は、必要ならばさらに小さなものとすることもでき
る。第３図に示された他の実施例においては、束は３枚
の低炭素鋼スラブ１，２″及び２から成り、そめ申間面
は錆落しされ、スラブ１と２″との間の中間面は１ａ，
１ｂ，１ｃ及び１ｄのように、そしてスラブ２と２″と
の間の中間面では２″Ａ，２″ｂ及び２″Ｃのように溶
接防止被覆がしま状に付けられている。溶接防止被覆は
もちろんどちらか一方丈につけるだけで良い。このよう
にして製造されたストリツプは溶接防止被覆の付けられ
ていない範囲に沿つて溶接されて一体となつた３個の層
を有し、被覆されたしまに沿つては溶接されていない。

このようなストリツプは、そのあとで例えば第４図に示
す多細胞構造を作あため適当な平行面の型の空間内で内
部に空気を圧入することによつて膨張させることが出来
る。そして、スラブ１，２は平らな外側シートになり、
内側スラブ２″は溶接防止被覆の無いしま状部でスラブ
１，２に溶接される。そして、スラブ２″は流体圧によ
る膨張で波型となる。第６図の製品は膨張が自由、即ち
平行面の型を使わず、外側スラブも波型となること以外
第４図に示されたものと同様に生産される。第４図及び
第６図のような構造は多くの目的に有効であり、もちろ
ん金属の種類、層数、厚さの割合及び溶接防止被覆の種
類を色々に組合せることが出来る。

これらの製品は床又は壁の構造板材、適当な温度のガス
又は液体をこれらに通して冷却又は加温要素として同時
に働らかせ得る構造部材又は熱絶縁としてさえ使用する
ことが出来る。これらは軽量でなお剛性があり、重荷重
を担うことが出来る。もし２枚の低炭素鋼板材の積重ね
の代りに３枚の同様なスラブとその中間面の両方に２枚
のステンレス鋼薄板を積重ねると、 （互に溶接防止被
覆で分離して）圧延及び後処理のあとで、一面にステン
レス鋼が合わせられた２枚の低炭素鋼薄板と、両面にス
テンレス鋼を合わせられた一枚の低炭素鋼薄板とが得ら
れる。

次に、本発明の方法によつてストリツプを実際に製造し
た実験例を説明する。

（１）使用された装置は次の如きものである。

（ａ）供給ロール５，５″としては速度調節可能な２段
ロールが使用された。（ｂ）バーナ６，６″としてはブ
タンと酸素との混合気を燃焼するものが使用された。

このバーナ６，６″は夫々長さが４５０ｍｍで幅は１，
０００ｍｍ以上あり、後述するプラネタリ一圧延機の約
１，４００ｍｍ上流側において、圧延される材料から夫
々約１０ｍｍ離隔されて配置されている。（ｃ）主圧延
機としては２０個の加工ロールを有する定速型のプラネ
タリ一圧延機が使用された。

（ｄ）仕上げロールとしては２個のつや出しロール９，
９″と４個の支持ロールとを有する速度調節可能なもの
が使用された。

（ｅ）仕上げロールを出た板材を巻き取るコイラと、こ
のコイラに巻き取られた材料を２枚のストリツプに夫々
巻き取るための巻き取りロールとが使用された。

２）使用された金属層の束は第２図に示す如きものであ
り、全体的には厚さが約１２０ｍｍ、幅が約１，０００
ｍｍ、長さがほぼ２０Ｍであり、その構成は次の如きも
のである。

（ａ）最下層には厚さが約５８ｍｍ、幅が約１，０００
ｍｍの熱間圧延された低炭素鋼のスラブ２が、その錆落
しされた面を上向きにして配置された。

（ｂ）低炭素鋼のスラブ２の上には、厚さが約２ｍｍ、
幅が約９９０ｍｍの冷間圧延されたステンレス鋼のシー
ト４がスラブ２の真中に置かれた。

（ｃ）ステンレス鋼のシート４の上には硅酸ナトリウム
の１０％バインダを含む酸化マグネシウムの溶接防止被
覆３″″が塗布された。

この溶接防止被覆３″″は、最初は約５ｍｒｎの厚さを
有する濃いタリーム状であつたが、乾燥されるに従つて
その厚さは約半分になり、供給ロール５，５″に入れら
れるときには粉末状になつてしまい、その厚さはほとん
ど無視できる程度であつた。（ｄ）溶接防止被覆３″″
の上には、前述のステンレス鋼のシート４と同様な、厚
さが約２ｍｍで幅が約９９０ｍｍのステンレス鋼のシー
ト３が置かれ、更にその上にはスラブ２と同様な、厚さ
が約５８ｍｍで幅が約１，０００ｍｍの低炭素鋼のスラ
ブ１がその錆落しされた面を下向きにして置かれた。

０厚さがほぼ１２０ｍｍの前述の金属層の束１，３，３
″″，４，２は次の如く圧延された。

（ａ）先づ、金属層の束１，３，３″″，４，２を約３
５０℃に予熱した。（ｂ）供給ロール５，５″で厚さ１
２０ｍｍの金属層の束を約９５ｍｍに圧延しながら供給
した。

（ｃ）金属層の束がプラネタリ一圧延機に達する前にこ
の金属層の束の両面をバーナ６，６″によつて加熱した
。

このときブタンの圧力は４０１ｂ／Ｉｎ２であり、酸素
の圧力は８５１ｂ／Ｉｎ２であり、これによつて得られ
た燃焼温度は約２，２００℃であり、スラブの表面は約
１，５００℃に加熱された（ｄ）プラネタリ一圧延機に
達する直前における金属層の束の中央の温度を放射高温
計で金属層の束の側方から測定し、この温度が８００℃
を越えないように供給ロール５，５″の速度を調節した
。

この放射高温計を使用する代りに、熱電対を手で押し付
けて金属層の束の中央の温度を測ることも可能である。
（ｅ）プラネタリ一圧延機で、厚さ９５ｍｍの金属層の
束を１回の圧延で厚さ２．５ｍｍに圧延した。

（ｆ）これを仕上げロールに通して表面の仕上げを行つ
た。この仕上げロールを通過した金属層の束の厚さは２
ｍｍになつた。（ｇ）仕上げロールを通過した金属層の
束をコイラに巻き取つて室温まで冷却した。

（ｈ）コイラに巻き取られて冷却された厚さ２ｍｍの金
属層の束を２個のストリツプに分離し、夫々別個の巻き
取りロールに巻き取ることによつて厚さが約１ｍｍの２
個のストリツプが同時に製造された。

（４）以上のようにして製造された各ストリツプは夫々
約１ｍｍの厚さであり、その中のステンレス鋼の厚さは
約０．０８ｍｍであつた。

そして、このステンレス鋼と低炭素鋼とは完全に接着し
ており、これを分離しようとしたがそれは不可能であり
、更に強く力を加えると全体力弓１き裂かれてしまつた
。このことからみてもステンレス鋼と低炭素鋼との接着
は完全なものであり、同様なストリツプを得るために金
属層の束の側部を溶接する従来技術に較べて本発明の方
法は遥かに簡単なものであることが実証された。本発明
の精神から離れることなく多数の修正をすることが可能
であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施するための供給ロール
、加熱及び隔離装置及び仕上圧延機と、これを通過する
金属層を示す垂直断面図解図、第２図は多層ストリツプ
の一種を生産する金属層の束の一部を示す斜視図、第３
図は他の多層ストリツプを生産する金属層の束の側面図
、第４図は第３図の金属層の束から出来た仕上り製品の
断片的断面図、第５図は第１図の加熱及び隔離装置をよ
り詳細に示す詳細図、第６図は第３図の金属層の束から
生産された他の仕上り製品の断片的断面図である。 １・・・・・・スラブ、１″・・・・・・ストリツプ、
１ａ，１ｂ，１Ｃ，１ｄ・・・・・・溶接防止被覆、２
，２″・・・・・・スラブ、２″Ａ，２″Ｂ，２″Ｃ，
２″ｄ・・・・・・溶接防止被覆、３・・・・・・シー
ト、３″″・・・・・・溶接防止被覆、４・・・・・・
シート、５，５″・・・・・・供給ロール、６，６″・
・・・・・バーナ、６″″・・・・・・孔、７，７″・
・・・・・隔離装置、８，８″・・・・・・加工ロール
、９，９″・・・・・・つや出しロール、１０，１『・
・・・・・孔、Ｓ，Ｓ″・・・・・・線、Ｒ・・・・・
・線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属層の束の溶接してはならない接合面に沿つて溶
   接防止材料の層を適用したものをプラネタリー圧延機に
   よる強力な１段圧延でストリップの厚さに熱間圧延して
   複数個の金属層を有するストリップを製造する方法にお
   いて、（ａ）前記金属層の束を組立てる段階と、（ｂ）
   該金属層の束を前記プラネタリー圧延機の供給ロールに
   酸化温度以下の温度で供給する段階と、（ｃ）前記金属
   層の束の両外面に前記プラネタリー圧延機の加工ロール
   の上流領域で高温の熱を適用する段階とを有し、溶接さ
   れるべき金属層の間の接合面の温度が、前記加工ロール
   が前記金属層の束に最初に接触する点の上流側では酸化
   温度に達しないように前記金属層の束の供給速度を選択
   することを特徴とするストリップの製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のストリップの製造方法
   において、前記高温の熱を、前記プラネタリー圧延機の
   加工ロールが前記金属層の束に最初に接触する点の前方
   において、該点における金属層の束内の温度差を減少す
   るに十分な距離だけ中断することを特徴とするストリッ
   プの製造方法。