JPS6312688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は積層金属条材の製造方法に関し、詳し
くは母材に合材を接合した所謂クラツド金属製品
としては全く新しい分野であるクラツド形鋼，ク
ラツド棒鋼，クラツド線材等の製造方法に関する
ものである。

通常積層金属製品、すなわちクラツド金属製品
は合材（通常量的に少ない層をいう）により、耐
食性，耐磨耗性，耐割れ性などを附与し、特殊零
囲気における使用を可能とすること、苛酷な条件
下における特殊用途に適用せしめること等を目的
として一般に安価な母材（通常量的に多い層をい
う）に組合せて、実施されている。

ところで例えば母材として炭素鋼，低合金鋼
を、また合材としてステンレス鋼，ニツケル，ニ
ツケル合金，クロム，クロム合金，チタン，チタ
ン合金，銅及び銅合金を用いる場合、母材と合材
とを直接的に接合せしめると母材から合材への浸
炭が生じ、製品使用時の冷間曲げ加工時等におい
て、浸炭層で微少割れが発生したり、合材として
の機能が損われる場合が生じる。

このため従来にあつては上述した如きおそれが
ある場合、或いは両者の冶金的結合力を強化する
必要がある場合には相互に接合させるべき母材又
は合材の一面に予め媒材として金属メツキ、例え
ばニツケルメツキを施すことが行なわれている。

しかしこの方法ではメツキ設備及びその付属設
備を必要とするため設備費が高く、メツキ作業に
人手を要し、しかもメツキ工程は通常電気分解に
よつて行なわれるためにランニングコストが極め
て高く、またメツキ設備、特にメツキ槽自体には
その大きさに限界があるため、メツキ可能な母材
又は合材の大きさにも当然限界があつて、例えば
線材，棒鋼用して長尺の母材，合材を用意する必
要がある場合にもこれらに対しメツキを施すこと
が出来ないこととなつて、単重当りのランニング
コストが高く、歩留が低くなるなどの欠点があつ
た。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは、媒材として金属箔
を用い、この金属箔を内層を形成すべき金属より
なる棒体周面にスパイラル状に巻き付けることと
し、メツキ設備等の設備費が全く不要であり、母
材，合材の大きさが何ら制限されず、歩留が高
く、しかも極めて安価にクラツド線材、クラツド
棒鋼等を製造し得るようにした積層金属条材の製
造方法を提供するにある。

本発明に係る積層金属条材の製造方法は、２種
以上の金属からなる積層金属条材の製造方法にお
いて、 内層を形成すべき金属よりなる棒体の周面と、
外層を形成すべき金属よりなる管体の内周面とを
清浄化し、 前記棒体及び管体に拡散し易い金属を材料とす
る箔状の媒体を棒体の周面に隙間なく巻付けた
後、 該棒体を前記管体内に嵌合し、 嵌合状態にある管体及び棒体を、これらの断面
積が共に減少するように同時的に冷間抽伸して積
層ビレツトとなし、 該積層ビレツトの端面における棒体及び管とす
ることを特徴とする。

以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて
具体的に説明する。第１図イ〜ニは本発明に係る
積層金属条材の製造方法（以下本発明方法とい
う）の工程の要部を示す説明図、第２図イ〜ハは
冷間抽伸の状態を示す説明図であり、第２図イは
縦断面図、第２図ロは第２図イのロ−ロ線による
横断面図、第２図ハは第２図イのハ−ハ線による
横断面図であり、図中１は母材たる棒体、２は合
材たる管体、３は媒材たる金属箔であつて、棒体
１はその周面全体に金属箔３をその端部同士が相
互に若干ラツプする状態で隙間なくスパイラル状
に巻き付けられた状態で管体２内に嵌合せしめら
れている。

母材たる棒体１の素材としては例えば炭素鋼、
低合金鋼等が採択され、また合材たる管体２の素
材としては例えばステンレス鋼，ニツケル，ニツ
ケル合金，クローム，クローム合金，チタン，チ
タン合金，銅及び銅合金等が選択される。これら
母材及び合材は母材が内層，合材が外層となるよ
うに構成されるのが一般的であるが、逆構造のも
のであつてもよい。また母材を中心にしてその外
周に２層又は多層に合材を接合した多層構造のも
のとして構成してもよく、この場合は中間層を形
成する金属よりなる管体外周面全体にも金属箔を
巻き付けることは勿論である。棒体１はブルーム
それ自体又はこれを割断若しくは圧延して得た角
ビレツド、或いはこれを圧延して得た丸ビレツト
等が用いられ、また管体２は継目無管又は溶接
管、鍛接管等が用いられる。そして媒材としては
浸炭防止及び冶金的結合力強化が図れる金属即
ち、合材及び母材の両側に容易に拡散し易い金属
の箔が用いられる。

棒体１の断面積と管体２の断面積とは両者の嵌
合状態が支障なく行なわれるよう定めておきさえ
すればよい。ただ実作業上からみれば両者の差が
余り大きいと抽伸回数が増加するため嵌合が支障
なく行なわれる範囲内において両者の差は可及的
に小さくしておくのが望ましい。

適切に選択された棒体１の周面及び管体２の内
周面は冶金的接合性を高めるべくスケール等を除
去するための研磨が施される。研磨手段としては
特に限定するものではなく、例えばシヨツトブラ
スト、或いは酸洗処理によつてこれに代えてもよ
い。

研磨した棒体１の周面には媒材たる金属箔がそ
の周面全体を覆う如くその端部同士が相互に若干
ラツプする状態で隙間なくスパイラル状に巻き付
け、この状態で棒体１を第１図イに示す如く管体
２内に嵌合する。

嵌合状態とした棒体１と管体２とは管体２につ
いて口絞り加工を施された後、例えば水圧抽伸機
又は鎖式抽伸機等を用いてダイスに通され同時的
に冷間抽伸され第１図ロに示す如く棒体１の周面
と管体２の内周面とが金属箔３を介在させて密着
した状態の中実の積層ビレツト４に成形する。

第３，４図イ〜ハはいずれも異つた断面形状を
もつ管体と断面矩形の棒体とを組合せて積層ビレ
ツトを製作する過程を略示してあり、各図におい
て、左側には嵌合状態にある管体と棒体との断面
を、中央には各ダイスD₁，D₂によつて冷間抽伸
中の管体と棒体との断面を、また右側には冷間抽
伸によつて得た積層ビレツトの断面を示してい
る。第３図イ〜ハは断面矩形の棒体２１と断面円
形の棒体２１とから断面矩形の積層ビレツト４１
を得る場合を示しており、また第４図イ〜ハは断
面矩形の棒体１２と断面矩形の管体２２とから断
面矩形の積層ビレツト４２を得る場合を示してい
る。

上述したいずれの場合も抽伸回数は１回が望ま
しいが、必要に応じ何回行つてもよい。また加工
度は管体２，２１，２２の断面積を縮小してその
内周面を棒体１，１１，１２の周面に密着させる
程度、即ち棒体１，１１，１２に対し管体２，２
１，２２が相対的に縮小される数％程度のオーダ
であつてもよいが、望ましくは棒体１，１１，１
２自体の断面積も若干減ずる程度の加工度がよ
い。このようにして製作された積層ビレツト４，
４１，４２は管体２，２１，２２と棒体１，１
１，１２とが金属箔３，３１，３２を介在させて
機械的に強固に密着し、両者の間には空気が残留
しない状態となつている。

次いでこの積層ビレツト４，４１，４２は定尺
に切断された後、加熱炉に装入されて所定温度に
迄加熱される。積層ビレツト４，４１，４２を構
成する管体２，２１，２２と棒体１，１１，１２
とは機械的に強固に密着せしめられているが、内
外層を構成する金属の熱膨張係数の差により、場
合によつては内外層間に微小空隙が発生する虞れ
なしとはしない。そこで切断した各積層ビレツト
の両端面における内外層の境界線を溶接によつて
閉鎖し、内外層間に微小空隙が発生した場合にも
この空隙内に空気が侵入しないようにしておくの
が望ましい。勿論、内側の棒体１，１１，１２の
素材が炭素鋼であつて、外側の管体２，２１，２
２の素材がフエライト系ステンレス鋼である場
合、或いは前者がオーステナイト系ステンレス
鋼、後者が炭素鋼である場合の如く、内層金属の
熱膨張係数が外層金属のそれよりも大である場合
は積層ビレツトの加熱によつても内外層間に空隙
が発生する可能性がないから、前述の溶接が不要
であり、その他の場合でも内外層の金属の熱膨張
係数の差が著しく大きく、また積層ビレツトがあ
る程度以上短いものである場合の外は特にこの溶
接を必要としない。

所定温度に迄加熱された積層ビレツト４は形
鋼，棒鋼，線材等の条材用の素材とすべく条材の
製造工程に送り込まれる。条材の製造工程におい
ては夫々形鋼，棒鋼，線材等の断面形状に相応し
たパススケジユールにより孔型ロールで圧延され
る。例えば棒鋼の場合には積層ビレツトを加熱炉
で所要温度に迄加熱した後孔型ロールにより熱間
で延伸圧延され、相互に冶金的に強固に接合せし
められ、第１図ハ…に示す如き所要仕様の積層金
属条材たるクラツド棒鋼を得る。

次に本発明方法により、外層をオーステナイト
系ステンレス鋼としたクラツド条材を製造した場
合の実施例について説明する。母材たる棒体１と
してはＣ＝0.16％を含むキルド鋼を素材とする直
径191mmの圧延中実ビレツトを、また合材たる管
体２としてはＣ＝0.06％，Ni＝9.5％，Cr＝19.0
％のオーステナイト系ステンレス鋼を素材とする
外径216mm，内径206mm，肉厚５mmのものを用い
た。棒体１の周面、管体２の内周面を研磨し、棒
体１の周面に媒材として厚さ80μmのニツケル箔
をその端部同士を相互に若干ラツプさせて隙間な
くスパイラル状に巻き付けた後、棒体１を管体２
内に嵌挿し、両端部に口絞り加工を施し、200ト
ンの水圧抽伸機にて冷間抽伸し、管体２の外径
200mm、棒体１の直径190.5mm，外層肉厚4.75mmの
第１図ロに示す如き積層ビレツト４を得た。積層
ビレツト４はこれを定尺切断した後、その両端面
における内，外層の接合部を全周にわたつて溶接
した後、加熱炉で1160℃で90分加熱し、粗列１〜
８スタンド、中間列９〜12スタンド、仕上列13〜
16スタンドの連続式棒鋼ミルに通して外層外径22
mm，外層内径20.95mm，外層肉厚0.525mmの棒鋼を
得た。この棒鋼を硝弗酸を用いて脱スケール処理
した後、エルボンドとボンダリユーベとの混合液
によつて表面に潤滑処理を施すと共に、口絞り加
工を施し、この仕上棒材を冷間にて抽伸し、外層
外径19mm，外層内径18.1mm，外層肉厚0.45mmのク
ラツド線材を得た。第５図は上述の如くして得ら
れたクラツド線材の端末部に近い一断面における
100倍の金属顕微鏡組織写真であつて、母材たる
内層の炭素鋼（写真の下側：パーライト組織）
と、合材たる外層のオーステナイトステンレス鋼
（写真の上側：炭化物の少ないオーステナイト組
織とが、その間に介在させたニツケル層をはさん
で冶金的に完全に一体化して接合されていること
が認められる。

以上の如く本発明方法にあつては、棒体の周面
に棒体及び管体へ拡散し易い金属を材料とする箔
状の媒材を巻き付けた後、管体を嵌合し、この嵌
合状態で冷間抽伸して得た積層ビレツトを加熱し
た後延伸圧延することとしているため、冶金的に
強固に接合せしめられた積層金属条材を得ること
が出来、従来の如く棒体周面或いは管体内周面に
媒材をメツキするためのメツキ設備が全く不要と
なり、実質的なイニシヤルコストは零で済む外、
母材、合材自体の大きさが何ら制限されることが
ないから、母材，合材の単重あたりのライニング
コストが極めて安価となり、圧延歩留も著しく高
め得る。また媒材自体の価格も安価であつて入手
が容易であり、母材に対する巻き付けのためのハ
ンドリングに要する作業費自体を勘案してもメツ
キを利用する場合に比較して著しく安価で作業能
率も高いなど本発明は優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施工程における被加工
物の状態を示す模式図、第２図は本発明方法の冷
間抽伸工程の状態を示しており、第２図イはその
縦断面図、第２図ロは第２図イのロ−ロ線による
横断面図、第２図ハは第２図イのハ−ハ線による
横断面図、第３，４図は本発明における冷間抽伸
工程の他の実施状態を示しており、第３図ロ，第
４図ロは第３図イ，第４図イのロ−ロ線による軸
断面図、第３図ハ，第４図ハはその第３図イ，第
４図イのハ−ハ線による軸断面図、第５図は本発
明方法によつて製造した積層金属条材における内
外層の接合部を示す金属顕微鏡写真である。 １……管体、２……棒体、３……金属箔、４…
…積層ビレツト、５……クラツド条材、１１，１
２……管体、２１，２２……棒体、３１，３２…
…金属箔、４１，４２……積層ビレツト、Ｄ，
D₁，D₂……ダイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２種以上の金属からなる積層金属条材の製造
   方法において、 内層を形成すべき金属よりなる棒体の周面と、
   外層を形成すべき金属よりなる管体の内周面とを
   清浄化し、 前記棒体及び管体に拡散し易い金属を材料とす
   る箔状の媒材を棒体の周面に隙間なく巻付けた
   後、 該棒体を前記管体内に嵌合し、 嵌合状態にある管体及び棒体を、これらの断面
   積が共に減少するように同時的に冷間抽伸して積
   層ビレツトとなし、 該積層ビレツトの端面における棒体及び管体の
   境界線を溶接閉鎖し、 この積層ビレツトを加熱した後延伸圧延するこ
   とを特徴とする積層金属条材の製造方法。