JPS60206587A - クラツド鋼板の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は接合強度のすぐれたクラツド鋼板の製造方法に
関する。

従来技術とその問題占 クラツド鋼板は耐食性が優れかつ比較的低価格で製造で
きるため、多くの分野に使用されてきたが、最近特に接
合強度の高い、性能のすぐれたクラツド鋼板が要求され
ている。従来、クラツド鋼板の製造方法としては多数あ
り、うち工業的に利用されている代表的なものに冷間圧
接圧延法、熱間圧接圧延法及び爆接法などがある。これ
らの方法のうちの熱間圧接圧延法により母材と合材との
間で合金元素を拡散させて接合させるクラツド鋼板の製
造おいては、合材との組合わせによっては拡散による合
金層形成により界面の剥離強度が低下することがある。

その剥離強度低下防止法としてニッケルなどを合材又は
母材のいずれか一方にメッキすることが行われている。

しかしながら、これは下記の通りコストの高い欠点があ
る。即ち合材あるいは母材のいずれか一方に媒材とすべ
き金属例えばニッケルを施すことはメッキ設備を要し、
設備コストが大きく、メッキすべき母材あるいは合材の
ハンドリングに人手を要し、またそのための付帯設備を
要するほかメッキ槽の大きさに制限がある。

従ってメッキすべき母材又は合材の大きさに制限があり
、大きなもののメッキができないのでスラブ単重あたり
のメッキ費用は必然的に高くなる。

その上メッキ厚みを大きくすることも難しく、熱間圧延
工程における加工度にも制限が生じ、単重あたりのメッ
キ費用はまずまず高騰するばかりでなくメッキ工程は多
くの場合、電気分解によってなされるのでランニングコ
ストも極めて高くつくなどのコスト的に引き合わない欠
陥を有している。

このような問題に対処するため、本出願人は特願昭５５
−１１５４号（特開昭５６−９９０８８号）で、母材と
合材との間に媒材として金属箔を挿入し、母材と合材と
の合わせ面の周縁を固定して全周溶接組み立てスラブと
なし、このスラブを加熱後熱間圧延して母材から合材へ
の浸炭を防止すると同時に媒材の金属箔成分を母材と合
材の両側に拡散させて冶金的に強固な接合層を形成させ
ることを特徴とするクラツド鋼板の製造方法を開示した
。

しかしながら、この先行技術の溶接によるクラツド鋼板
の製造法ではつぎのような欠点がある。

（１）溶接のための開先加工が必要である。

（２）溶接施工の時間が非常に長い。

（３）溶接材料の消費量が多い。

（４）溶接欠陥を少なくするため下向き溶接が出来るよ
うに溶接物を反転する必要がある。

（５）溶接による拘束力と合材と母材の膨張係数の差に
起因し、クラツド鋼板の中央部が隆起し、接合不良の原
因となったり、または溶接継手部に割れが発生ずること
がある。

上記したこれらの問題をさらに詳細に説明すると、従来
のクラツド鋼板の製造では、溶接の前に母材と合材とを
油圧でクランプして密着する必要があり、その溶接も手
溶接あるいはＭＩＧ溶接で能率が悪い。さらに母材と合
材との間の空気を除去するため、空気孔を設は空気抜き
をし、その後空気抜き孔を閉塞することが必要である。

また、溶接の場合は溶着部の探傷試験が必ず必要である
。

以上の理由から従来の溶接によるクラツド鋼板の製造方
法は極めて能率が悪く、製造コストが高い現状にある。

発明の目的 本発明の目的は、上記した問題を解決して、品質が良い
クラツド鋼板を能率良く、安い製造コストで製造する方
法を提供することにある。

すなわち、本発明の目的は複雑な工程を要する溶接を用
いないで品質の良いクラツド鋼板を製造する方法を提供
することにある。

発明の構成 本発明者等は媒材としてアモルファス合金箔を用い、ア
モルファス合金箔を母）副と合材とのろう付は材料とし
ても機能させることにより溶接工程を省略できることに
着目し本発明を完成したものである。

すなわち、上記した目的を達成するため、本発明により
、母材と合材との間の四方の周辺部に１］２０＋ｎ＋＋
＋ＥＪ上のアモルファス合金箔を挿入し、中央部にＮｉ
またはアモルファス合金のいずれか一方またはそれらの
混合物の箔を挿入してクラツド鋼片に組み立て、該クラ
ツド鋼片を無酸化雰囲気内で上記アモルファス合金箔の
液相点り上の温度に加熱し、次いで圧延を行なうに際し
て第２回目以降の圧延の鋼片温度を上記アモルファス合
金の固相点以下の温度で行うことを特徴とするグランド
鋼板の製造方法が提供される。

上記の無酸化雰囲気内での加熱後の第１回目の熱間圧延
、ずなわら第１回目のバスはアモルファス合金の液相点
以上の温度で、」〜１０％の圧延率で行うことが好まし
い。これは、アモルファス合金の箔が溶融状態にある温
度で、かつクラツド片の端面の剥離の生じない圧下率で
第１回目の圧延を行なうためである。

アモルファス合金箔としてはＮｉ系のアモルファス合金
箔が好ましく用いられる。これはクラツド鋼板の圧延の
際の鋼片加熱温度が１１００〜１２００℃であるのに対
し、Ｎ１系アモルファス合金の液相点が１１５０℃程度
であり、スラブ加熱の際にアモルファス合金箔が溶融し
、スラブの自重により母材と合材とが接着するので極め
て好都合である。他方、一旦溶融した合金はその後の温
度低下によっても非晶質化せず、母材および合材中に拡
散し、接合部分を高強度のＮｌ系合金とする。このよう
にして母材と合材とが接合され、その後の圧延をアモル
ファス合金の固相点以下の温度で行うかぎり母材と合材
との剥離が生ずることがない。従って、アモルファス合
金の液相点および固相点がスラブの通常の加熱温度より
低くかつ圧延温度より高い組成のものＮＩ系アモルファ
ス合金箔を用いるのが好ましい。

発明の好ましい態様 本発明の好ましい態様に従うと、次の工程でクラツド鋼
板が製造される。

まず、それぞれ定型寸法に圧延された母材と合材とを仕
上研暦して接合面を美麗にし、さらに清浄化する。これ
らの母材と合材には、添付の第１図（ａ）および（ｂ）
に示すように母材１と合材２との間にアモルファス合金
箔３およびＮｉ箔４を挿入する。アモルファス合金箔３
は母材１と合材２の接合面の四方の周縁部を２０〜５０
ｍｍの巾で覆い、かつ厚さが１５〜６０μｍである。２
０ｍｍ未満の巾では後述する母材１と合材２の周縁部の
接着が不完全となり、他方６０ｍｍ以上で′は材料費が
高額となり不経済である。また、アモルファス合金箔３
の厚さが１５μｍ未満では合金の母材および合材への拡
散量が不十分となり十分な接着強度が期待できず、他方
６０μｍを越えるとこの場合も材料費が高額となり不経
済である。

アモルファス合金箔３の中央部にはＮｉ箔４が挿入され
ている。このＮ１箔４も母材と合材への充分な拡散を図
り、接合部分を強固にするため厚さは１５〜６０μｍが
好ましい。

アモルファス合金箔３はつぎの加熱工程でその液相点温
度以上に加熱され、部分的に溶解し、母材１および合材
２の内部に拡散すると同時に冷却後は非晶質から結晶質
に変換し、＠材１と合材２が接着する。

アモルファス合金箔３およびＮｉ箔４をそれらの間に挿
入された状態で面合わせされたクラツド鋼片は、第２図
および第３図に示すように無酸化雰囲気内で加熱処理さ
れる。

第２図はこの無酸化雰囲気内の加熱処理に使用するシー
ルドボックスの上面図であり、第３図（ａ）は第２図に
示すシールドボックスのΔ−Ａ’方向の断面図であり、
第３図（ｂ）はＢ−Ｂ’力方向断面図である。シールド
ボックス５は第２図に斜線で示す支柱部材に支持された
鉄製の函体から構成され、ガス配管系６と接続し、内面
周囲にノズル群７を備えている。このシールドボックス
５をクレーン（図示せず）等の適宜の手段により吊手８
で吊り上げ、母材１と合材２の組み合わせ鋼片上に配置
する。この状態で加熱炉内に挿入して、母材１と合材２
との合わせ面の位置に配置したノズル群７により合わせ
面に不活性ガスを吹きつける。かくしてクラツド鋼片の
加熱を行ない、クラツド鋼片の温度が１１７０〜２００
０℃に到達してから２時間以上この温度範囲に保持する
。次いで不活性ガスの吹きつけを停止し、シールドボッ
クス５を取り外し、クラツド鋼片、すなわちスラブを加
熱炉から取り出し、スラブの圧延を行なう。

本発明の好ましい態様では、上述のとおり、第１回目の
熱間圧延をアモルファス合金箔３の液相点以上の温度範
囲で１〜１０％の圧下率で行い、第２回目以降の圧延の
スラブ温度をアモルファス合金箔３の固相点以下の温度
で行い、アモルファス合金箔を母材１および合材２に融
着させ、結晶化させる。

従って、本発明の好ましい態様では第１回目の圧延のス
ラブ温度を約１０５０℃とし、第２回目以降の圧延のス
ラブ温度を８５０〜９００℃とする。

以下、本発明を従来技術の溶接によるクラツド鋼板の製
造方法と比較して実験例により説明する。

実験例 第１表に示す化学成分の母材と合材を用い、従来方法に
より得られた接合部と、本発明の方法に従いアモルファ
ス合金箔を用いて得られた接合部の性能の比較を行った
。なお、本発明に従いアモルファス合金箔を用いる方法
では第２表に示す化学成分のアモルファス合金箔を使用
し、従来技術による溶接では第３表に示す化学成分の溶
接ワイヤを用いた。

第１表　化学成分（重量％） ※：ＳＵＳ　３０９ 第２表　アモルファスの化学成分（重量％）＼ ただし、液相点は１１６５℃、固相点は１０５７℃であ
る。

第３表　溶接ワイヤの化学成分（重量％）※：直径＝２
．０φｎ＋ｍ 従来技術による溶接では第４図に示すように母材１を開
先加工し、合材２と７層の肉盛りでＭＩＧ溶接により下
記の条件で溶接を行った。

溶接条件 ３００Ａ　Ｘ３０Ｖ／４０〜５０ｃｍ／ｍｉｎシールド
ガス：Ｃ０２ガス　２５４！／ｍｉｎ他方、本発明の接
合方法の実験は第５図に模式的に示す拘束熱ザイクル再
現装置を用い、第６図に示す条件で母材と合材とを接着
した。すなわち、第１表に示す母材と同一成分の棒状体
９に第１表に示す合材と同一成分の線条１０を巻きつけ
てそれらの間の応力を可変とし、線条１０の内面を平滑
としてアモルファス合金箔１１を挿入し、第６図に示す
如く棒状体９と線条１０との間の温度および圧力を加え
た。

高温延性試験およびシャルピー試験結果を第７図および
第８図に示す。

第８図においては、白丸は本発明の方法を上述の如く模
式的に実験したものの結果を示し、黒丸は従来の溶接に
より接合されたものの結果を示す。

第８図に図示の如く、シャルピー試験ではＭＩＧ溶接継
手部とアモルファス合金による接合部との試験結果の差
はほとんど無く、結果はともに良好である。ただし、ア
モルファス合金による接合部のシャルピー試験では１２
００℃に加熱後圧縮応力をかけたまま急冷したものを使
用して試験した。

第７図は、本発明の方法に従いアモルファス合金箔を使
用して１等だ接合部の高温延性試験結果を示し、図中、
白丸は応力を示し、黒丸は圧縮応力をかけた状態″で得
られた接合物の界面率を示し、黒三角印は圧縮応力なし
の状態で得られた接合部の界面率を示す。第７図に示す
如く、高温延性試験ではアモルファス合金による接合部
の高温特性は１２００〜１１００℃では接合部より破断
し、強度も低い。１１００℃で界面率が２０〜３０％と
なり１０５０℃で母材破断となる。これはアモルファス
合金の固相点温度が１０５７℃であることから理解でき
る。また、圧縮応力をかけなかった場合バラツキが大き
く接合部が安定していない。

第９図にアモルファス合金による接合の接合温度と界面
率の関係を示した。この結果より圧延前に液相点温度以
上まで加熱しかつ加圧する必要があることが分かる。

従って、接着強度の良好なりラッド鋼板を得るには本発
明の方法の如く、クラツド鋼片を無酸化雰囲気内で上記
アモルファス合金箔の液相点以上の温度に加熱し、第１
回目の圧延をアモルファス合金の液相点以上の温度でか
つ軽圧下で行うことが必要であることが理解できる。

実施例 第１表に示した化学成分の母材および合材と第２表に示
したアモルファス合金箔を用いて本発明の方法によりク
ラツド鋼板を製造した。母材および合材の厚さおよび製
品クラツド鋼板の厚さを第４表に示す。アモルファス合
金箔の厚さはいずれの例においても３０μｍで、スラブ
加熱温度は１２００〜１２５０’Ｃ１第１回目の圧延を
１１５０ｔ：、６％で行ない、第２回目以降の圧延をす
べて］０ＯＯｔ以下の温度範囲で行った。いずれの圧延
においても母材と合材の剥離は観察されなかった。

第４表 発明の効果 本発明はアモルファス合金箔を母材と合材の周縁部のろ
う付は材として用いて、従来のクラツド鋼板の製造方法
における溶接工程およびそれに付随する工程の省略に成
功したものである。

本発明の方法では圧延前のクラツド鋼片の加熱温度およ
び圧延条件を上記の如く調整して母材と合材が圧延中に
剥離することなく、接合強度の高いクラツド鋼板を提供
することができた。

従って、高品質のクラツド鋼板を廉価かつ大量に製造す
るのを可能とする方法として本発明の工業的価値は著し
く高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従い母材と合材との間にアモルファス
合金箔を挿入する状態を模式的に示し、第１図（ａ）は
その平面図、第１図（ｂ）はその側面図である。 第２図は本発明の方法に従いクラツド鋼片を無酸化雰囲
気内で加熱処理するのに使用するシールドボックスの上
面図であり、第３図（ａ）は第２図に示すシールドボッ
クスのＡ−Δ゛方向断面図であり、第３図（ｂ）はＢ−
Ｂ’力方向断面図である。 第４図は従来技術によるクラツド鋼板の製造方法での溶
接の状態を示す。 第５図は本発明の接合方法の模式的実験に用いた拘束熱
サイクル再現装置の概略図であり、第６図はその温度お
よび応力条件を示すグラフである。 第７図は、本発明の方法に従いアモルファス合金箔を使
用して得た接合部の高温延性試験結果を示す。 第８図は、本発明の方法に従いアモルファス合金箔を使
用して碍た接合部および従来技術の溶接により得た接合
部のシャルピー試験結果を比較して示すグラフである。 第９図、本発明の方法に従いアモルファス合金により得
られた接合部の界面率の変化を接合温度との関係で示す
グラフである。 （主な参照番号） １・・・母材、　２・・・合材、 ３・・・アモルファス合金箔、４・・・Ｎ１箔、５・・
・シールドボックス、 特許出願人　住友金属工業株式会社 代理人　新居　正彦 第１図 （ａ、’ｌ　（ｂ） 第３図 （ｒＬ）（ｌ：１） ン 第４図 第５図 １ １ 第６図 第′ン １【〔脅なしりＮＬ＆　（°こン シ 組齢ひ艮１ｔ（’ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延によるクラツド鋼板の製造方法に於いて、母
   材と合材との間の四方の周辺部に巾２０ｍｍ以上のアモ
   ルファス合金箔を挿入し、中央部にＮｉまたはアモルフ
   ァス合金のいずれか一方またはそれらの混合物の箔を挿
   入してクラツド鋼片に組み立て、該クラツド鋼片を無酸
   化雰囲気内で上記アモルファス合金箔の液相点以上の温
   度に加熱し、次いで圧延を行なうに際して第２回目以降
   の圧延の鋼片温度を上記アモルファス合金の固相点以下
   の温度で行うことを特徴とするクラツド鋼板の製造方法
   。
2. （２）上記クラツド鋼片の第１回目の圧延を上記アモル
   ファス合金の液相点以上の温度で行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のクラツド鋼板の製造方法
   。
3. （３）第１回目の圧延を１〜１０％の圧下率で行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のクラツド鋼
   板の製造方法。