JPS60103131A - Ｆｅ−Νｉ系低熱膨張合金の中板および厚板の製造方法 - 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】 （３，１産業上の利用分野） 本発明は低温液体の輸送用パイプ材および保存用タンク
材等に使用されるＦａ−Ｎｉ系低熱膨張合金の中板およ
び厚板の製造法に関するものである。

（３，２従来技術） Ｎ１を３０〜４０％含むＦａ−Ｎｉ系合金は２００℃か
ら一１９６℃に至る温度域で熱膨張係数が著しく小さい
ため、液化天然ガス等の低温液体を貯蔵するタンク等の
材料に広く使われている合金でおる。

従来、かかる材料の薄板は次のようにして製造されてい
た。まず、電気炉もしくは転炉で溶製し、その後連続鋳
造によシスラブを製造する。スラブは必要に応じて表面
手入れを施したのち、熱間圧延によシ熱延鋼帯とし、引
き続き、熱処理を行ったちとスケールを酸洗によシ除去
する。次いで表面研磨を行ったあと冷間圧延を行い、所
望板厚にしたのちスケールの生じない真空または還元性
雰囲頗山−ｒ＃赴加禅か斜１へ冷Ｗ副寝多爲イ層奇−と
のような従来の製造工程の中で熱間圧延の仕上り温度は
７００〜７８０℃でアシ、例えばステンレス鋼の熱間圧
延温度に比べて低いが、これはこの材料の熱間加工性が
劣るので破断防止のため軽圧下低速圧延を行っていたか
らである。また熱延鋼帯に生じたスケールを短時間の連
続酸洗処理で除去するためには高温・高濃度の酸洗液に
浸漬する必要がある。しかし、高温・高濃度酸洗は表面
を局部的に過酸洗する傾向が強く、この結果激しい肌荒
れが発生し、酸洗後の表面は凹凸状を示すようになる。

これを引き続き冷間圧延すると冷延鋼帯の表面は著しい
光沢むらとなるので、冷延前にコイルグラインダーによ
る研磨を行い酸洗後の表面の凹凸を除去する。しかし、
この様な凹凸状の表面を研磨した場合、削シ取られる量
が局部的に異るため耳波や中地による形状不良を生じ易
く、シかも表面性状が不均一となシ易い。従って、従来
は熱間圧延および熱処理をした後スケール除去の酸洗を
した状態のままでは製品板となシ得ず、表面光沢や平坦
度向上のため冷間圧延が必須でちゃ、製品板厚はもっば
ら薄手材に限られていた。

本出願人は先に耐誘性および熱間加工性にすぐれ九Ｆｅ
−Ｎｉ系低熱膨張合金としてＣｒおよびＣｏを添加し、
Ｓを低減した合金を開発し、特開昭５８−１００６６１
号公報によシ既に公知になっている。

しかし、該合金も熱延鋼帯の酸洗後の表面は激しい肌荒
れが発生するので、従来、中板および厚板は製造し得な
かった。

（３，３発明の目的） 本発明は２００℃から一１９６℃の温度域における熱ａ
張係数が小さくて、かつ形状と表面性状に優れた中板お
よび厚板を製造することを目的とする６ （３，４発明の構成） 本発明者は上述の目的を達成するため、Ｎ１：３０〜４
５％、Ｃｏ　：　０．０５〜１．０　％、Ｃｒ　：　０
．０５〜５．０％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ　：　０
．００３％以下がら成るＦｅ−Ｎｉ合金について形状と
表面性状の優れた厚手材の製造条件について種々の実験
を試みた。本発明は、熱間圧延を８０θ〜１０５０Ｃで
完了して、熱延銅帯および鋼板とし、そのままかせいぜ
い７５０〜１０５０℃で熱処理を施すことを特徴とし、
スケール除去する場合は熱延鋼帯については酸洗に替え
てグラインダー等の機械的研磨手段を用い、熱延鋼板に
ついては酸洗または機械的研磨手段を用いるものである
。このような本発明法にょシ、熱膨張係数が小さくかつ
形状と表面性状に優れた中板および厚板の製造が可能と
なった。

本発明はＮｉ：３０〜４５％、Ｃｏ　：　０．０５〜１
．０％、Ｃｒ　：　０．０５〜５．Ｏ％　、Ｐ　：　０
．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下を含有するＦｅ
−Ｎｉ系合金の中板および厚板を製造する方法であって
、次のような各種工程が存在する。

■熱間圧延鋼帯又は鋼板（仕上多温度８００〜１　ｏｓ
ｏ℃）→熱処理なし→酸洗なし→黒皮付き中板および厚
板製品板 ■熱間圧延鋼帯又は鋼板（仕上多温度８ｏｏ〜１ｏ５ｏ
℃）→熱処理（保定温度７５０〜ｘｏｓｏ℃）−＋酸洗
なし→黒皮付中板および厚板製品板 ■熱間圧延銅帯又は鋼板（仕上多温度８００〜１０５０
℃）→熱処理なし→酸洗なし→グラインダー等による表
面研磨→みかき仕上中板および厚板製品板 ■熱間圧延鋼帯又は鋼板（仕上多温度８００〜１０５０
℃）→熱処理なし→軽酸洗→グラインダー等による表面
研磨→みかき仕上中板および厚板製品板 ■熱間圧延銅帯又は鋼板（仕上多温度８００〜１０５０
℃）→熱処理（保定温度７５０〜１０５０℃）−酸洗な
し→グラインダー等による表面研磨→みかき仕上中板お
よび厚板製品板 ■熱間圧延銅帯又は鋼板（仕上多温度８００〜１０５０
℃）→熱処理（保定温度７５０〜１０５０℃）→軽酸洗
→グラインダー等による表面研磨→みかき仕上中板およ
び厚板製品板 ■熱間圧延鋼板（仕上多温度８００〜１０５０℃）→熱
処理なし→酸洗→中板および厚板製品板 ■熱間圧延鋼板（仕上多温度８００〜１０５０℃）→熱
処理（保定温度７５０〜１０５０℃）→酸洗→中板およ
び厚板製品板 ２００℃から一１９６℃の温度域において熱膨張係数が
小さくなるだめの母相を構成する主要元素Ｎｉ　、　Ｃ
ｏ　、　Ｃｒ　、　Ｐ　、　Ｓの限定理由は以下の通り
でおる。

Ｎｌ：熱膨張係数を支配する基本元素でアリ、低温側で
は３６％近傍で、また高温側では４２％近傍で熱膨張の
極小を示す。３０チ未満もしくは４５％を超えると熱膨
張係数が著しく大きくなりインバー特性を示しにくくな
るのでＮｌの範囲は３０〜４５％とした。

Ｃｏ：インバー特性を向上させる元素でアシ、含有量が
増すほどインバー特性を示すＮ１含有量の下限が拡大す
る。更に耐誘性の向上にも有効な元素であるが、効果が
現われるためには、少くとも０．０５％の添加が必要で
ある。しかし、１．０％超金含有せると低温域における
機械的性質が低下することと、コストの上昇を招くので
０．０５〜１．０％に限定した。

Ｃｒ：　Ｃｒは耐誘性を向上させる作用があシ、その効
果は０．０５％以上において現われる。しかし、５．０
％を超えて含有すると熱膨張係数が増大し、インバー特
性が損われるので０．０５〜５．０チに限定した。

Ｐ：凝固時に偏析しやすく、偏析部を起点としてスラブ
表面割れや内部割れの原因になると同時に熱間圧延での
割れ感受性を高める。熱間圧延を高速大圧下で行い、割
れのない熱延鋼帯および鋼板を得るにはＰは０．０１０
％以下に抑制しなければならない。

ｓａｐと同様高温割れ感受性を促進する元素であシ、低
い方が望ましいが、熱間圧延を高速大圧下で行うために
必要な変形能を得るにはＳが０．００３チ以下でろる必
要がある。

更に熱間圧延の仕上多温度は８００〜１０５０℃でなけ
ればならない。熱間圧延の仕上多温度と熱間圧延後の硬
さの関係を第１図に示す。熱間圧延の仕上多温度が低い
場合は熱延鋼帯の硬さは高く、所謂加工組織となってい
るが、８００℃以上においては急激に軟化し、動的な再
結晶が進行する。

従って熱間圧延の仕上多温度を８００℃以上とした。本
発明においては成分を前記のように限定したため、熱間
加工性が改善され、熱間圧延を高速大圧下で行うことが
可能となったので、８００℃以上で熱間圧延を完了する
ことが出来る。また熱間圧延の仕上多温度は１０５０℃
を超えてはならない。通常の連続熱間圧延機において仕
上多温度が１０５０℃を超える場合はスラブの加熱温度
が１２７（１℃以上の高温となυ、スラブ表面は激しい
高温酸化のため熱間圧延後肌荒れや耳割れを生じる。従
って熱間圧延の仕上多温度は１０５０℃以下となるよう
加熱温度を調整することが優れた表面性状の熱延鋼帯を
得るためには必要である。

尚、熱間圧延は上述のようにス）　＋３　、／プミルで
銅帯とする他、厚板圧延機で鋼板とすることも出来る。

このような条件で熱間圧延を行うことによシ、従来性わ
れていた熱延鋼帯の熱処理は不要となる。

しかし、熱間圧延において鋼帯の後端およびエツジ部に
温度低下が生じに場合には、必要に応じて７５０〜１０
５０℃で熱処理すれば、銅帯全面を均一＋−＋−ＪＪ、
、１．ＬＡ＋紘膿　ふテ　−　１−　ユ？山±　７　戸
　戸　φ鮭加砺温度の下限７５０℃の理由は静的な再結
晶が生じるための温度であシまた上限１０５０℃の理由
は前述の熱間圧延の仕上多温度の上限を１０５０℃にし
たと同様機しい高温酸化をさけるためである。かくして
黒皮付き中板および厚板製品板を得ることが出来る。黒
皮付き製品板はノ臂イブに成形して溶接管を製造する等
各種の加工に供される。

黒皮付き製品板のスケールを除去するには、熱延鋼帯の
場合は機械的な研磨を行ってスケールを除去すると共に
均一な形状の表面となしみがき仕上中板および厚板製品
板とする。機械的な研磨としては砥石グラインダー、ベ
ルトグラインダー。

ロールグラインダー等を用いることが出来る。グライン
ダー等の機械的な表面研磨の前には従来のような高温４
・高濃度の酸洗処理は行わない。必要に応じてスケール
層を薄くする目的から表面研磨の前にシ目ットプラスト
等の機械的なデスケーリング法と連続酸洗槽による短時
間の軽酸洗処理を追加しても良いが、この酸洗によって
スケールが完全に除去し得る程度に酸の濃度あるいは温
度を上げてはならない。他方熱延鋼板の場合は１枚ごと
の酸洗処理が可能なため、酸洗液の温度および濃度を下
げてスケールとの反応をゆるやかにし、浸漬時間を長く
すれば酸洗でも肌荒れの小さい状態でデスケーリングが
出来る。

即ち本発明によればデスケーリング後の肌荒れが防止で
き、また研磨量が均一となるため表面光沢と平坦度が向
上する。

以上のどと（Ｎｉ：３０〜４５％、Ｃｏ：０．０５〜１
．０％、Ｃｒ　：　０．０５”−５，０％、Ｐ　：　０
．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下を含有したＦａ
−Ｎｉ系合金の熱間圧延を８００〜１０５０℃で完了し
、熱延鋼帯および鋼板をそのままか、７５０〜１０５０
℃で熱処理を施したのち、好ましくは熱延鋼帯にあって
はその後グラインダー等によシ機械的にスケールを除去
し、熱延鋼板にあっては酸洗又は機械的研磨手段を用い
ることによ多形状と表面性状に優れたＦ　ｅ　−Ｎ　ｉ
基低熱膨張合金板を製造することが出来る。

（３，５実施例） 実施例１゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ：３６．４％、Ｃｏ　：
　０．２２％、Ｃｒ　：　’２．．６チ、Ｐ：０．００
３チ、Ｓ：０．００２チ）を１１００℃に加熱した後、
熱間圧延は仕上圧延機のパス当シ圧下車と圧延速度を上
げて行い、板厚５．０箇の黒皮付き熱延銅帯を製造した
。熱間圧延は８８０℃で仕上シ、熱延銅帯には耳波、中
延びがなく平坦度は良好であった。この材料を直径３５
６＋ｎｍのパイプに加工したが溶接部に割れはなく造管
形状も良好でちった。

実施例２゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｔ：３５．５％、Ｃｏ：０
．１８％、Ｃｒ：０．２０　％　、Ｐ　二　０．００４
％　、　Ｓ　：　０．００１　％　）　を　１２００℃
に加熱した後、熱間圧延は粗圧延機および仕上圧延機の
パス当り圧下率と圧延速度を上げて行い、板厚６．Ｏｍ
の熱延鋼帯を製造した。熱間圧延は９２０℃で仕上シ、
フラットな形状の熱延鋼帯を得ることが出来た。引き続
き熱処理と酸洗をすることなくコイルグラインダーによ
シ表・裏面の研磨を行い板厚５．９閣の製品板を製造し
た。銅帯の形状は耳波、中延ともなく表面光沢は良好で
あった。この材料を直径４０６ｍのパイプに加工したが
溶接部に割れはなくかつ造管形状は極めて良好であった
。

実施例３゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ　：　３５．９％、Ｃｏ
　：　０．２０％、Ｃｒ：０．１０％、Ｐ：０．００８
％、Ｓ：０．００２％）を１１５０℃に加熱した後、熱
間圧延は粗圧延機および仕上圧延機のパス当シ圧下率と
圧延速度を上げて行い、板厚８．０ｔｌＩの熱延鋼帯を
製造した。熱間圧延は９０５℃で仕上シ、フラットな形
状の熱延鋼帯を得ることが出来た。引き続き８００℃で
熱処理した後、砂鉄スラリー投射法によシ機械的にスケ
ールを破砕し、次いで連続酸洗槽によシ４５℃の硝弗酸
液（硝酸２５％、弗酸１２％）に４５秒間浸漬しスケー
ル層を薄くした。その後コイルグラインダーによシ表裏
面の研磨を行い、板厚７．９ｍの製品板を製造した。銅
帯の形状は耳波、中延もなく表面光沢は良好であった。

この材料を直径４０６瓢のパイプに加工したが溶接部に
割れはなくかつ造管形状は極めて良好であった。

実施例４゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ：４１．５％、Ｃｏ：０
．４０％、Ｃｒ　：　１．６６％、Ｐ：０．００３％、
Ｓ：０．００２％）を１１００℃に加熱した後、熱間圧
延は仕上圧延機のパス当シ圧下率と圧延速度を上げて行
い、板厚３．Ｏｍｇの熱延鋼帯を製造した。熱間圧延は
８７０℃で仕上シ、フラットな形状の熱延鋼帯を得るこ
とが出来た。

引き続き焼鈍と酸洗をすることなく、コイルグラインダ
ーによシ表・裏面の研磨を行い、板厚２９餌の製品板を
製造した。銅帯の形状は耳波、中延ともなく表面光沢は
良好であった。この材料を低温用タンクの部品の一部と
して曲げ加工し、端部をＴＩＧ溶接したが溶接部に割れ
はなく、また加工形状と溶接形状は極めて良好であった
。

実施例５゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ　：　３５．７％、Ｃｏ
：０．２３％、Ｃｒ：０．３５％、Ｐ：０．００３％、
Ｓ：０．００１％）を１１５０℃に加熱した後、熱間圧
延は厚板圧延機で粗圧延。

仕上圧延のパス当り圧下率と圧延速度を上げて行い、板
厚１１−の厚板を製造した。熱間圧延は８５４℃で仕上
シ、フラットな形状の厚板を得ることが出来た。引き続
き、ショツトブラストと３８℃の硝弗酸液（硝ｅ１０％
、弗酸４％）に１０分間浸漬してスケールを除去し、更
に研磨機で＋８０研磨仕上を行った。この材料を直径６
６０調のパイプに加工したが、溶接部に割れは発生せず
、造管形状も良好であった。

比較例１゜ ｐ、ｓが高いＦｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ　：　３５
．９％、Ｇｏ　：　０．２２％、Ｃｒ：０．４５％、Ｐ
：０．０２５Ｓ、Ｓ：０．００８％）を１２２０℃に加
熱した後、熱間圧延は厚板圧延機で粗圧延、仕上圧延の
パス当り圧下率と圧延速度を上げて行い、板厚８燗の厚
板を製造した。

熱間圧延は８６０℃で仕上ったが、板エッチ部には耳割
れが発生した。

比較例２゜ Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ合金のスラブ（Ｎｉ：３６．４％、Ｇ
ｏ　：　０．０１％、Ｃｒ　：　ｏ、ｏ　ｉ％、Ｐ：０
．０１５％、Ｓ　：　０．００５％）　ｋ　Ｉ２５０℃
に加熱した後、熱間圧延は粗圧延機および°仕上圧延機
のパス当シ圧下車と圧延速度を下げて行い、板厚４．Ｏ
ｆｉの熱延銅帯を製造した。熱間圧延は７８０℃で仕上
シ、フラットな形状の熱延鋼帯を得ることが出来た。引
き続き１０００℃で熱処理した後、ショツトブラストに
よ！ｌ）機械的にスケールを破砕し、次いで連続酸洗槽
によシ８０℃の硝弗酸液（硝酸５０チ、弗酸２０％）に
９０秒間浸漬し完全にスケールを除去した。銅帯の表面
は肌荒れ状を呈した。その後コイルグラインダーによυ
表・裏面を重研磨し、板厚３．３ｍのみがき仕上鋼帯を
得た。銅帯には耳波が発生し、表面光沢は不均一となっ
た。この材料を直径４０６閤のパイプに加工したが造管
工程でエツジバックリングが発生し、途中から成形不可
能となった。

（３，６発明の効果） 本発明法によジインパー型合金としての基本性質である
低熱膨張性」？よびその他の特性を保持し、かつ形状と
表面性状に優れた板厚の厚い：Ｆａ−Ｎｉ系合金板を製
造することができる。

本発明法によシ製造した板は低温液体の輸送用パイプ材
および保存用タンク材等に広く使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ：３６．５％、
Ｃｏ　：　０．３５％、　Ｃｒ　：　０．５５％、Ｐ：
０．００２％、Ｓ：０．００２％）を熱間圧延するに際
して圧延仕上多温度と熱延鋼帯の硬さの関係を示す図で
ある。 第　１　図 ６θθ　７θθ　８θ０９θθ　ｌθθθ　ＩＩθθ熱
闇圧廷の呪１シ冨庸　（°Ｃ） 手続補正書　（自発） 昭和５９年２月７０ 蛙！ｒｔｒ艮官若杉和夫殿 ■、　事件の表示 昭和５８年特許願第２１１５１９号 ２、　発明の名称 Ｆｅ−Ｎｉ系低熱膨張合金の中板および厚板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代ｌ］区大手町二丁目６番３ｖ（６Ｇ５）新］
」本製鐵株式會社 代表者　武　１）　豊 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、　補正の内容 明細書１５頁７行と８行の間に下記を挿入する。 ［実施例６゜ Ｆｅ−Ｎｉ合金のスラブ（Ｎｉ　：　３５．７％、Ｃｏ
　：　０．２３％、Ｃｒ：０．２３％、ｐ：ｏ、ｏｏ３
％、Ｓ：０．００１％）を１１５０℃に加熱した後、熱
間圧延は厚板圧延機で粗圧延。 仕上圧延のバス当り圧下率と圧延速度を上げて・行い、
板厚１１ｍの厚板を製造した。熱間圧延は８１　（１℃
で仕上り（板幅中央部の温度）、フラットな形状の厚板
を？Ｍることか出来た。引き続き８００℃で熱処理した
後、ショツトブラストと３８℃の硝弗酸液（硝酸１０％
、弗酸４％）に１０分間浸漬してスケールを除去し、更
に研磨機です８０研磨仕上を行った。鋼板の平坦度と表
面光沢は良好であった。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υ　Ｎｉ　：３０〜４５％　、　Ｃｏ　：０．０５〜
   １．０％　、　Ｃｒ：０．０５〜５．０チ、Ｐ：０．０
   １０チ以下、Ｓ：０．００３以下のＦｅ−Ｎｉ系合金の
   熱間圧延を８００〜１０５０℃で完了して熱延鋼帯また
   は鋼板とし、そのままか７５０〜１０５０℃で熱処理を
   施すことを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系低熱膨張合金の中板
   および厚板の製造方法。 （２）熱延鋼帯をそのままか７５０〜１０５０℃で熱処
   理を施したのち、機械的な研磨によシスケール除去する
   こと番特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＦｅ−Ｎ
   ｉ系低熱膨張合金の中板および厚板の製造方法。 （３）熱延鋼板をそのままか７５０〜１０５０℃で熱処
   理を施したのち、酸洗または機械的な研磨によりスケー
   ル除去することを特徴とする特許請求のｍＥＩＢ佑Ｉ　
   ＴＩ！ｆｉｌ−自朴Ｍ　Ｔ；’−−ＭＬ　’ｔＢ＆’Ｍ
   ｒ　ＩＮ胆　Δｌ−Δ）出　七ｄ　＋−よび厚板の製造
   方法。